Структура и функции хелаторов металлов, образуемых растениями: органические кислоты, аминокислоты, фитин и металлотионеины

Растения образуют различные лиганды для кадмия (Cd), меди (Cu), никеля (Ni) и цинка (Zn). В листьях преобладают комплексы Cd и Zn с цитратом, хотя малата там больше. В ксилемном соке, поступающем от корней к листьям, основными лигандами Cu, Ni и Zn служат цитрат и гистидин. Богатые фосфором глобулярные тельца в молодых корнях, вероятно, представляют собой фитат цинка. Металлотионеины (MT) — богатые цистеином (Cys) лиганды. Растения образуют металлотионеины класса II (MT-II), которые отличаются от классических металлотионеинов млекопитающих класса I (MT-I) расположением и числом остатков Cys. Белок Ec из зародышей пшеницы содержит Cys в трёх доменах, связывает Zn и исчезает по мере развития проростка. Для этого белка секвенированы первые 59 аминокислот. По 58 генам MT-II из различных растений и тканей предсказаны белки, содержащие Cys в двух доменах. Большинство предсказанных белков не было выделено, а данные об их связывании металлов ограничены. У Arabidopsis выделены три белковые полосы, соответствующие шести генам MT, и секвенированы аминокислотные последовательности девяти фрагментов. Металлотионеины класса III (MT-III) представляют собой атипичные полипептиды, синтезируемые нетрансляционным путём и состоящие из различно повторяющихся звеньев γ-глутамилцистеина. Из пяти известных семейств наиболее широко среди растений, водорослей и некоторых дрожжей распространены представители с глицином на карбоксильном конце. Гетерогенная группа этих молекул образует с Cd комплексы с тетраэдрической координацией и межатомным расстоянием Cd—S 2,52 Å. Один из комплексов находится в цитозоле, а преобладающий — в вакуолях. Вместе они могут связывать значительную долю клеточного Cd; возможно, в этом участвуют и другие лиганды. О соответствующей ситуации для Cu и Zn известно мало.