刘一超, 战嵛华, 柯秀彬, 燕永亮

中国农业科学院生物技术研究所, 北京100081

过渡金属元素(又称为D区元素)锰、铁、钴、镍、铜、锌等和一些相对不常见的微量金属元素钼、钨和钒等都是生物体的重要组成部分，它们在许多酶和转录因子行使功能的过程中参与活性构象的形成或起着重要的催化作用。事实上，自然界最核心的生物能量转换和物质转换过程(呼吸作用、光合作用和固氮作用等)都完全依赖于金属离子辅助因子[1]；然而，微量金属元素在机体或细胞内过量存在时可能会产生不利于细胞生存的有害物质，如过量的铁是细菌自身过氧化损伤的“元凶”[2]。对于所有形式的生命来说，控制金属稳态都是至关重要的，因此细菌也必须通过不同的监测和应答体系来严格控制微量金属元素的吸收、储存、利用和外排过程以维持体内的金属稳态。

1 细菌的金属稳态

过渡金属对DNA、RNA和许多蛋白质的合成和生物活性至关重要，而这些组分是新陈代谢和信号传递等过程的重要组分，几乎涉及每一个生命过程。但随着科学研究的深入，人们发现虽然对于各种金属的需求量有种间差异，但过量的金属可能会转变为毒力因子，从而对细胞造成损伤，因此细胞必须在各种环境条件下都严格调控胞内的金属浓度以维持其活力。广泛的调控和蛋白质编码机制致力于维持生物所需金属离子的“稳态”，并且越来越多的研究结果强调了“稳态”对细胞生存的重要性。……