综述：微生物金属生理学：从离子到生态系统

这篇综述系统阐述了微生物金属生理学的核心机制，作者Helmann从金属离子（Fe2+/Zn2+等）的跨膜转运（import/export）、细胞内稳态（homeostasis）到生态适应策略展开分析，特别强调了金属调控系统（metalloregulators）在应对海洋缺金属（metal-limited）或宿主环境毒性（intoxication）中的进化意义，为病原菌防控和生物修复（bioremediation）提供理论依据。

　　

金属离子是生命活动的必需元素，从深海极端环境到人体宿主，微生物演化出精妙的金属适应机制。

金属运输与稳态的核心网络
微生物通过高亲和力转运体（如ABC转运体）获取稀缺金属，同时利用CDF家族外排泵（如ZntA）抵抗毒性。金属伴侣蛋白（metallochaperones）将离子精准递送至目标酶类，而铁存储蛋白（ferritin）和金属硫蛋白（metallothioneins）构成动态缓冲池。

环境适应的调控智慧
MerR家族转录因子能感知皮摩尔级金属浓度变化：缺锌时Zur蛋白激活锌吸收基因；铜过量时CueR启动外排系统（copA）。深海微生物通过siderophores劫持铁离子，而耐酸菌利用RND型泵（如CusCBA）排出胞内铜簇。

医学与生态应用启示
病原菌（如结核分枝杆菌）利用Fe³⁺-分枝杆菌素（mycobactin）突破宿主营养免疫；基于金属螯合（chelation）的抗菌策略正在研发中。极端微生物的金属代谢网络为稀土元素生物采矿（biomining）和核废料处理提供新思路。

未来挑战
单细胞金属组学（metallomics）将揭示原位金属分布，而合成生物学有望重构微生物金属循环通路。理解金属生理学对维持海洋碳泵和开发靶向抗菌剂具有双重意义。