[en] Protein classification is a handy tool to characterise freshly discovered proteins. By comparing their three-dimensional structure with other well-known proteins, their function may be proposed. However, the function of metallothioneins (MTs), which are a group of cysteine-rich proteins with high coordinating capacity, is quite challenging to determine. This is mainly consequence of their labile 3D-structure, which is modulated by the metal cluster associated to the protein. These proteins are physiologically found wrapping clusters of several metal ions and each metal-MT association has a variable stability, which means that each polypeptide sequence has specific affinities for each kind of metal. By characterising the biochemical properties of these metal-MT complexes, it is possible to make assumptions about MTs' biological functions. Besides, it is straightforward to assume that if an MT builds a stable metal cluster with a certain metal ion, its function will relate to a biological function involving that metal ion. Based on that, our group designed a method to aid in the prediction of MTs' function by classifying them by their metal-binding abilities, separating those that show high affinity when rendering complexes of divalent metal ions (Zn-thioneins) and those that display high stability in association with monovalent metal clusters (Cu-thioneins), considering all the intermediate steps between them. Then, this criterion perfectly differentiates between these two extreme behaviours, however, due to the chemical similarities of Zn and Cd, their interaction with MTs in most of the cases barely differ between them and, thus, it has never been contemplated the existence of two different metal-binding behaviours specific for each metal ion. It is the research performed over decades that permitted to gather some cases of MTs with differential selectivity towards Cd(II) ions and lead us to consider the possibility to separate the current Zn-thioneins group into Zn- and Cd-thioneins. To demonstrate that, this PhD thesis has been devoted to characterising several examples of MTs, revealing that each of the two metal-binding behaviours hypothesised display differential traits. Thanks to the data and discussion presented here it has been possible to update the dichotomic MT classification (Zn- to Cu-thioneins) into a three-band classification (Zn-, Cd and Cu-thioneins). We anticipate that this work will allow to advance into the research of MTs and the pursuit of the finding of their functions.

[es] La clasificación de proteínas es una herramienta útil para caracterizar proteínas recién descubiertas. Al comparar su estructura tridimensional con otras proteínas bien caracterizadas, se puede inferir su función. Sin embargo, la función de las metalotioneínas (MT), un grupo de proteínas ricas en cisteína con alta capacidad de coordinación, es bastante difícil de determinar. Esto es principalmente consecuencia de su lábil estructura tridimensional, que se modula por el clúster metálico asociado a la proteína. Estas proteínas se encuentran fisiológicamente unidas a varios iones metálicos y cada asociación metal-MT tiene una estabilidad variable, lo que significa que cada secuencia polipeptídica tiene afinidades específicas para cada tipo de metal. Al caracterizar las propiedades bioquímicas de estos complejos metal-MT, es posible hacer suposiciones sobre sus funciones biológicas. Además, es sencillo suponer que, si una MT construye un clúster metálico estable con un determinado ion metálico, su función se relacionará con la función biológica que involucrará a ese ion. En base a eso, nuestro grupo diseñó un método para ayudar en la predicción de la función de las MT clasificándolas por sus habilidades de unión a metales, separando aquellas que muestran una alta afinidad a iones metálicos divalentes (Zn-tioneínas) y aquellos que muestran una alta estabilidad en asociación con metales monovalentes (Cu-tioneínas), considerando cada uno de los estados intermedios entre estos estados extremos. Entonces, este criterio ha permitido diferenciar perfectamente entre estos comportamientos extremos, sin embargo, debido a las similitudes químicas de Zn y Cd, su interacción con las MTs (en la mayoría de los casos) apenas difieren entre ellas y, por tanto, nunca se ha contemplado la existencia de dos comportamientos diferentes de unión para estos iones metálicos. Es la investigación realizada durante décadas que permitió reunir algunos casos de MTs con selectividad diferencial hacia los iones de Cd(II) y nos llevó a considerar la posibilidad de separar el grupo actual de Zn-tioneínas en Zn- y Cd-tioneínas. Para demostrarlo, esta tesis doctoral se ha dedicado a caracterizar varios ejemplos de MTs, que revelan que cada uno de los dos comportamientos de unión a metales muestra rasgos diferenciales. Gracias a los datos y la discusión presentadas aquí ha sido posible actualizar la clasificación de MTs dicotómica (de Zn- a Cu-tioneínas) a una clasificación de tres bandas (Zn-, Cd y Cu-tioneínas). Anticipamos que este trabajo permitirá avanzar en la investigación de las MT y la búsqueda de sus funciones.