金属硫蛋白（metallothionein，MT）是一种低分子量、半胱氨酸含量丰富、可结合d10过渡金属的特异性蛋白质，广泛存在于各种动、植物以及微生物体内。金属硫蛋白的生物学功能主要表现在解除重金属的毒性、清除体内自由基以及机体的生长、发育、应激与免疫等方面。相对于研究较为广泛和成熟的动物金属硫蛋白来说，对植物金属硫蛋白的功能研究尚处于起步阶段。本论文首先采用基因工程的方法构建含有玉米金属硫蛋白基因的重组表达质粒pGEX-6p-1-MT1，通过分子生物学方法分离、表达、纯化，首次在体外获得了大量高纯度的玉米金属硫蛋白，并通过凝胶电泳，蛋白质谱等多种手段进行表征。在此基础上通过紫外吸收光谱研究玉米金属硫蛋白结合不同重金属离子以及改变溶液pH值时的特征吸收光谱变化，最后探讨了金属离子、螯合剂、缓冲液类型对玉米金属硫蛋白氧化速率的影响。其研究内容以及主要结论如下：　　（1）首先，在植物体外通过基因工程的手段获得了高纯度的玉米金属硫蛋白，并探讨了不同因素（原核表达载体、Zn2+离子浓度、IPTG诱导温度、破碎时间等）对目的蛋白纯化与表达的影响，最终成功确定出将蛋白基因克隆至pGEX-6p-1载体上，5 mL LB培养基中Zn2+浓度为50μM，1 mM IPTG，37℃在大肠杆菌细胞内表达，Prescission protease柱上切割获得目的蛋白，首次通过基因工程的方法在体外获得了大量高纯度的玉米金属硫蛋白。玉米金属硫蛋白的高纯度批量表达，为下一步性质研究奠定了基础。　　（2）通过镉离子（Cd(NO3)2）、锌离子（ZnCl2）与铅离子（Pb(NO3)2）滴定脱金属硫蛋白Tris-HCl（pH8.0,100 mM）溶液，观察不同金属硫醇簇LMCT吸收谱带的变化来探究金属离子与玉米MT的结合能力。玉米MT1对金属的亲和力符合Cd2+>Pb2+>Zn2+。该蛋白质能够结合两个Cd2+，其平均结合常数为2.58×106 M-1，其数值比报道的哺乳动物MT低约5个数量级，对植物MT来说，还没有对比性数据的相关报道。另外，当pH低于~3时，锌-硫醇簇、镉-硫醇簇与铅-硫醇簇中金属离子得到完全释放，而且金属-硫醇簇的半解离pH值分别为~4.0，~4.5与~5.2。这些值与玉米MT1对锌、镉、铅的结合亲和力顺序吻合。玉米MT1的金属-硫醇簇pH稳定性与其他植物MT具有可比性。　　（3）通过两种金属离子（Zn2+、Cd2+）滴定MT，加入不同类型螯合剂及改变缓冲液，观察412nm处的特征吸收光谱变化来探究不同理化因素对DTNB氧化MT速率的影响，并利用拟一级反应速率常数对氧化速率的变化进行定量。生理元素Zn2+只在高浓度下产生抑制作用；而对MT具有更强亲和力的有毒重金属Cd2+在低浓度即对MT氧化产生明显的抑制作用。相比于其它螯合剂，EDTA表现出明显加快MT氧化速率的趋势。常用的缓冲溶液增强氧化反应活性的程度符合：HEPES