メタロチオネイン
メタロチオネインの生理的な役割については数多く報告されており、代表的には以下の通りである
必須微量元素の恒常性維持、あるいは過剰な重金属の解毒
活性酸素種などのラジカルやアルキル化剤の消去
1. は分子中に金属を取り込む性質に由来し、生物にとって必須ではあるが、その反応性の高さ故に毒性も有する重金属種の管理を行っている。さらに、代謝や転写を司る酵素に亜鉛含有酵素が多く存在することから、それらの酵素への亜鉛提供による代謝および転写調節の働きも示唆されている。
2. はシステイン残基のチオール基がラジカル種と容易に反応する性質に由来する。すなわち、金属と結合していないチオールが毒性を有するラジカル種を消去している。また、メタロチオネインは20残基のシステインを有することから、この消去能は高く、酸化に対する防御因子として高い能力を持っている。さらに、サイトカインなどの生理活性物質や四肢緊縛、紫外線などの外的ストレスでも誘導されることから、生体防御物質としての働きも注目されている。
MT-IIIは、他の分子種では見られない神経発育抑制活性を持ち、中枢神経系に重要な機能を有すると考えられる。MT-IVに関しては詳細は不明である。
医学的研究においては、ビスマスや亜鉛などメタロチオネインを誘導する化合物の前投与により、金属や活性酸素種の毒性軽減が試みられてきた。具体的には、ビスマス化合物投与により、シスプラチン(抗ガン剤)の代表的な副作用である腎毒性が軽減できる。また、ガンの発生との関連性も議論されている。肝ガンなどの一部を除く多くのガン病変でメタロチオネインが誘導されていることが明らかとなっている(肝ガンでは減少)。しかしながら、直接的な関与に関しては未だ議論中である。