李麗杰，賀 敏，賀銀鳳,*，孫 禹

（1.內蒙古農業(yè)大學食品科學與工程學院，內蒙古 呼和浩特 010018；2.內蒙古包頭市疾病預防控制中心，內蒙古 包頭 014030）

重金屬是指密度大于5的金屬，不同領域對重金屬的規(guī)定不同，一般來說，多半是以環(huán)境污染領域的定義為準，包括汞、鎘、鉛、鉻、鋅、銅、鈷、砷等。重金屬不僅可以通過水體、空氣、土壤等污染環(huán)境使生態(tài)問題惡化，而且會導致食品中的有毒重金屬殘留蓄積，引起嚴重的食品安全問題，在造成巨大經濟損失的同時嚴重威脅人類健康。

對于去除環(huán)境及食品中的重金屬污染問題，微生物吸附因其具有無污染、成本低等優(yōu)點已成為廣泛認可的重金屬脫除方法。目前，越來越多的研究發(fā)現酵母菌對重金屬具有良好的吸附能力和抗性，其中有些酵母菌可以在食品發(fā)酵工業(yè)中應用，而這類微生物對重金屬的脫除及解毒機制更是最新的研究熱點。

目前，關于酵母菌對重金屬解毒機制的研究主要集中于如何通過胞外的吸附、沉淀等作用緩解重金屬的毒性，但對重金屬脅迫下酵母菌細胞內對重金屬的抗性及其解毒機制進展的報道較少。本文介紹酵母菌對重金屬的抗性及吸附情況，闡述不同種、屬對不同類別重金屬的去除情況，重點從胞內分子角度分析了酵母菌對重金屬的抗性機制，歸納了解毒過程中關鍵性的基因和蛋白質以及它們的功能作用，旨在為有活性的酵母菌應用于生態(tài)環(huán)境和被重金屬污染的發(fā)酵食品提供理論依據。

1 酵母菌對重金屬的吸附與抗性情況

酵母屬、假絲酵母屬、畢赤酵母屬中的多種酵母菌對重金屬具有很高的抗性，并且有一些是良好的重金屬吸附劑。對于酵母屬中釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）吸附重金屬的研究較早也比較廣泛，主要集中于測定釀酒酵母對不同重金屬離子的吸附情況。相關研究表明，釀酒酵母對Cd2＋、Pb2＋、Cu2＋、Co2＋、Al3＋、U4＋、Zn2＋、Cr3＋、Ni2＋等重金屬離子具備較強的吸附能力，吸附的基質主要是廢水和液體培養(yǎng)基[1-3]。

近幾年，對其他菌屬酵母菌吸附及抗重金屬的研究也逐漸深入，主要是從不同的生態(tài)環(huán)境中篩選吸附和抗重金屬的酵母菌，并且對其吸附及抗性進行研究，包括菌體濃度、重金屬濃度及其他離子存在對其吸附及抗性的影響等。重金屬鎘在自然界中廣泛殘留，所以酵母菌對鎘的吸附和抗性研究最為深入。眾多學者發(fā)現紅酵母（Rhodotorula sp.）Yll、馬克思克魯維酵母（Kluyveromyces marxianus）YS-K1、魯氏接合酵母（Zygosaccharomyces rouxii）、庫德畢赤酵母（Pichia kudriavzevii）、南極紅酵母（Rhodotorula mucilaginosa）AN5、土生隱球酵母（Cryptococcus humicola）、熱帶假絲酵母（Candida tropicalis）PS33等在不同菌體添加量下，分別在3～1 232 mg/L Cd2＋溶液中具有很高的鎘抗性與積累特性[4-9]，同時某些菌種具有很強的鎘脫除能力，在一定條件下去除率可以達到90%以上，明顯高于釀酒酵母[4-5,8-9]。魏軻研究發(fā)現，以上部分菌株除對重金屬鎘有一定的吸附和抗性外，南極紅酵母（Rhodotorula mucilaginosa）AN5在含有極高濃度的CuSO4、CuCl2、Pb（CH3COO）2、CrCl3、MnCl2和HgCl2等重金屬的培養(yǎng)基中也可以存活并緩慢生長[6]。而Fernández等也證明分別有55%和80%從南極分離的南極酵母能夠抵抗1 mmol/LCr3＋和Cu2＋[7]。據Andreeva等的報道，土生隱球酵母（Cryptococcus humicola）對濃度為2.502 mmol/L的Mn2＋、Co2＋、Ni2＋、Zn2＋、La3＋也具有抗性[10]；在含有葡萄糖、磷酸鹽和2 mmol/L金屬鹽的培養(yǎng)基中，除鎘外其還可以積累鈷和鐵，去除率分別約為17%和4%[11]。

表1 酵母菌對重金屬的吸附及抗性情況Table1 Heavy metal biosorption by yeasts and their resistance to heavy metals

另外，Oladunjoye等發(fā)現耶氏酵母屬（Yarrowia spp.）中的菌株Idd1和Idd2通過生物累積、揮發(fā)和微量沉淀可去除培養(yǎng)基中97%以上的汞[12]。Bankar等對兩種海洋解脂耶氏酵母菌株的重金屬抗性進行測定后推測，兩種解脂耶氏酵母對Pb2＋、Cr3＋、Zn2＋、Cu2＋、As5＋、Ni2＋等均具有抗性[13]。Radi?等從來自郊區(qū)和城市污染的土壤中分離出熱帶假絲酵母（Candida tropicalis）和西方許旺酵母（Schwanniomyces occidentalis），這兩種酵母在2 mmol/L CuSO4g5H2O存在下能大量生長，顯示出對銅的抗性[14]。而Ilyas等從工業(yè)廢水中分離出的熱帶假絲酵母PS33同樣顯示出對35 mmol/L Pb2＋、29 mmol/L As5＋、23 mmol/L Cu2＋、8 mmol/L Cr2＋具有一定的抗性。培養(yǎng)8 d后，熱帶假絲酵母PS33能從培養(yǎng)基中除去70% As2＋、82% Cu2＋、65% Cr3＋和87% Pb2＋[15]（表1）。

本實驗室從內蒙古重金屬污染區(qū)分離篩選出對重金屬鉛具有不同抗性和吸附能力的酵母菌，并且通過研究發(fā)現，菌株對重金屬的抗性與吸附性間不存在對應關系。其中低抗鉛的2 株金佩梅奇酵母（Metschnikowia chrysoperlae）對Pb2＋的去除率高達92.56%以上，而高抗鉛的3 株膠紅酵母（Rhodotorula mucilaginosa）對Pb2＋的去除率最高卻僅為23.14%。人們更希望獲得高抗及高吸附性的菌株用于對重金屬的去除，具有高抗性的酵母菌才能在重金屬污染的環(huán)境中生長繁殖并保持活性，從而更好地發(fā)揮微生物對重金屬的吸附及解毒作用。因此本實驗室篩選獲得的對Pb2＋的抗性質量濃度在6 000～7 000 mg/L之間、去除率可達78.94%～91.67%的4 株高抗、高吸附性的異常威客漢姆酵母（Wickerhamomyces anomalus）具備一定的應用潛力，也是進一步研究的重點。

2 酵母菌解毒重金屬的胞內分子機制

目前，在對重金屬胞內解毒分子機制研究方面，釀酒酵母作為第一個被全基因組測序的真核模式生物，是唯一已經闡明機制的酵母菌。而對于其他酵母菌解毒重金屬胞內機制的研究不盡相同?？偨Y起來，酵母菌解毒重金屬的機制包括酵母菌含硫代謝通路的重構/谷胱甘肽合成機制、與緩解氧化應激相關的基因和蛋白表達、將重金屬從胞內運出或使其封閉在液泡內的轉運蛋白的運輸作用、與重金屬離子結合降低其毒性的金屬硫蛋白和植物螯合肽的結合作用等。

2.1 谷胱甘肽合成的解毒機制

硫吸收和谷胱甘肽生物合成對于所有生物體都是必需的。谷胱甘肽是防御氧化應激和重金屬解毒的關鍵因素，其以以下4 種方式進行重金屬解毒：1）結合重金屬生成復雜的蛋白質，從而介導液泡隔離；2）具有抗氧化作用，可以緩解細胞氧化應激；3）可能與蛋白質上的活性巰基結合（即蛋白質谷胱甘肽化），從而使它們免于與不可逆的重金屬結合和/或氧化損傷；4）可以在細胞外與重金屬螯合形成復合物，并且這種復合物不容易再進入細胞。

對于酵母菌的抗鎘機制最初是由Lee等研究的，他們發(fā)現反式激活因子Yap1p可以調節(jié)酵母菌對氧化應激的適應性反應，并且在抗鎘方面很重要，原因是Yap1p是谷胱甘肽合成過程中轉錄水平上的調節(jié)因子[16]。之后，在21世紀，Vido等利用雙向凝膠電泳技術分析了酵母細胞在急性鎘脅迫下的蛋白質差異表達情況，發(fā)現含硫氨基酸生物合成途徑的9 種酶被強烈誘導，這種誘導同樣依賴于反式激活因子Yap1p[17]。而Fauchon等的研究與Vido等一致，同樣發(fā)現釀酒酵母的鎘應答機制之一是轉錄調控因子Met4p與Yap1p，其通過調控酵母菌攝取硫以增強谷胱甘肽的合成，從而協同調節(jié)谷胱甘肽產生[18]。

Lafaye等進一步通過蛋白質組學和代謝組學定量了鎘處理的釀酒酵母細胞中8 種涉及谷胱甘肽生物合成途徑的含硫代謝物（即半胱氨酸、高半胱氨酸、甲硫氨酸、γ-谷氨酰半胱氨酸、胱硫醚、谷胱甘肽的還原和氧化形式、S-腺苷高半胱氨酸），發(fā)現與對照組相比，大部分代謝物的細胞內濃度增加，證明了酵母菌中谷胱甘肽的大量產生對于重金屬鎘的解毒至關重要。在重金屬鎘存在的條件下，含硫蛋白質的合成顯著下降、含硫代謝物重構流向谷胱甘肽通路[19]。Huang Xinhe等進一步證明鎘暴露增加了細胞谷胱甘肽水平、降低了氧化型谷胱甘肽水平，并且還降低了細胞的氧化型谷胱甘肽/谷胱甘肽比例[20]。

在釀酒酵母的抗砷方面，Thorsen等通過定量轉錄組學、蛋白組學和硫代謝物分析探討了釀酒酵母的抗砷（亞砷酸鹽）機制，最重要的結論是：幾乎所有硫酸鹽同化和谷胱甘肽生物合成途徑的組分均在基因和蛋白質水平被誘導。并且確定了核心轉錄調控因子為Yap1p和Met4p，與其抗鎘機制一致[21]。

隨著包括基因組學、轉錄組學、蛋白組學和代謝組學等各層面的組學研究手段的應用，其他能吸附和抗重金屬酵母菌的抗性機理逐漸被研究。

在粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）中的鎘解毒機制同樣涉及谷胱甘肽，在鎘脅迫下，粟酒裂殖酵母中的硫化物合成也增加，并且硫化物參與具有高鎘結合能力的高分子質量植物螯合肽-鎘-含硫復合物的產生。Jin等對粟酒裂殖酵母的鎘和砷抗性基因進行篩選后發(fā)現，在36 個與鎘和砷的抗性均相關的基因中涉及3 個生物學過程，最主要的就是含硫化合物代謝過程，特別是硫氨基酸（半胱氨酸和甲硫氨酸）和谷胱甘肽的生物合成[22]。

除了釀酒酵母和粟酒裂殖酵母的重金屬抗性與谷胱甘肽合成有關外，Ilyas等從工業(yè)廢水中分離出抗重金屬膠紅酵母（Rhodotorula mucilaginosa）。與對照組相比，在100 mg/L CdCl2、NaAsO2、CuSO4、Pb（NO3）2的脅迫下，其谷胱甘肽含量均有所增加[23]。而最近Khan等進一步驗證了鎘誘導下熱帶假絲酵母3Aer中谷胱甘肽生物合成增加[24]。Ilyas通過實驗證實另一株假絲酵母PS33經0.1 mmol/L砷和鉛處理后，細胞中谷胱甘肽水平顯著升高[23]。

2.2 與酵母菌解毒重金屬相關的基因和蛋白

表2 酵母菌中與重金屬解毒相關的基因Table2 Genes related to heavy metal detoxif i cation in yeasts

Jin等[22]通過轉錄組、蛋白組與代謝組學技術以及生物信息學分析發(fā)現，在銅、鎘、汞、鋅、鉻、砷等重金屬脅迫下，酵母菌會產生一些對重金屬響應一致的基因，稱為常見的金屬響應（common metal-responsive，CMR）基因。被誘導的CMR基因在與重金屬離子轉運和穩(wěn)定、活性氧（reactive oxygen species，ROS）的解毒、碳水化合物代謝、脂肪酸代謝、多胺轉運和RNA聚合酶II轉錄等相關的生物過程中被富集，而被抑制的CMR基因在與多糖生物合成、G蛋白信號傳導、蛋白質靶向和轉運有關的生物過程中富集[22]。另外，在不同重金屬脅迫下，酵母菌不同菌屬基因表達的變化不同。表2中例舉的基因主要包括緩解重金屬脅迫引起細胞應激反應基因、為了修復重金屬脅迫引起細胞損傷的DNA損傷和修復基因、降低胞內ROS含量的抗氧化活性基因、維持細胞壁完整性及編碼各種轉運蛋白的基因等。

表3 酵母菌中與重金屬解毒相關的蛋白Table3 Proteins related to heavy metal detoxif i cation in yeasts

表3中列舉的蛋白功能同樣主要集中在細胞防御和拯救、蛋白修飾、轉錄、信號傳導、甘油運輸、電子傳遞、應激反應和核糖體生物合成、抗氧化活性、細胞壁合成、細胞內轉運等方面。

隨著蛋白組學和轉錄組學等技術的推進，除了對釀酒酵母重金屬解毒機制研究得比較深入外，對其他酵母菌的抗重金屬機制的研究也逐漸展開。其中比較深入的是對粟酒裂殖酵母與重金屬抗性相關基因和蛋白的研究。Bae等系統研究了粟酒裂殖酵母在鎘脅迫下的細胞反應，并與釀酒酵母進行對比后發(fā)現，鎘暴露后粟酒裂殖酵母80%的上調蛋白質不同于釀酒酵母，在粟酒裂殖酵母中未觀察到誘導半胱氨酸合酶表達。作為鎘解毒的替代機制，粟酒裂殖酵母顯著產生更高水平的無機硫化物，以固定細胞鎘作為CdS納米晶體覆蓋谷胱甘肽和/或植物螯合物[32]。Guo Lan等[34]對粟酒裂殖酵母的鎘和砷抗性基因進一步進行篩選后發(fā)現，輔因子生物特別是泛醌和西羅血紅素、5-磷酸吡哆醛的生物合成與鎘和砷的抗性均相關。

2.3 轉運蛋白介導的細胞內重金屬的排出和液泡隔離機制

在酵母菌細胞膜、線粒體、囊泡、液泡、內質網、高爾基體和細胞核上都有重金屬轉運蛋白的存在，可以運輸多種重金屬。這些蛋白質中有的是特異性的、有的是非特異性的，有的介導重金屬的轉入、有的介導重金屬的轉出，而基本探明的與酵母菌胞內解毒重金屬相關的轉運蛋白質主要有3 類。

2.3.1 位于細胞膜上轉運蛋白的解毒機制

位于細胞膜上的轉運蛋白通過運出途徑將重金屬從胞質中運出，降低重金屬在細胞中的毒性。Wysocki等證明釀酒酵母中存在促進As3＋外排的砷抗性-3（Acr3）p（也稱為Arr3p）和促進Cd2＋外排的Pca1p等蛋白，As3＋通過Acr3p輸出可能是釀酒酵母中最重要的砷解毒機制[35]。Acr3p是Acr3家族的轉運蛋白的原型成員，其屬于膽汁/亞砷酸鹽/核黃素轉運蛋白超家族。Pca1p是包括各種重金屬如銀、鎘、鈷、銅、鉛和鋅的轉運蛋白，是釀酒酵母中鎘輸出的主要途徑，對鎘抗性起著關鍵作用[36]。水甘油通道蛋白（Fps1p）是另一種轉運蛋白，是雙向通道蛋白，是介導As3＋和Sb3＋向酵母細胞流入和流出的主要途徑。當細胞內As（OH）3濃度高于細胞外時，Fps1p可能與Acr3p一起促進As3＋從細胞內排出。為了防止通過Acr3p排出的As3＋通過Fps1p重新進入，細胞通過排出谷胱甘肽以降低As（OH）3的細胞外濃度，細胞外As3＋和谷胱甘肽形成復合物，且不能進入細胞[26]。Cui Zhifeng[37]、Nagy[38]等證明Yor1p轉運蛋白也涉及重金屬解毒，Yor1p屬于ATP結合盒轉運蛋白（ATP-binding cassette transporter protein，ABC）家族，可能介導雙谷胱甘肽鎘（bis-glutathionatocadmium，Cd（GS）2）形式的鎘外排。

2.3.2 位于液泡膜上轉運蛋白的解毒機制

位于液泡膜上的轉運蛋白可以將植物螯合肽-重金屬絡合物或谷胱甘肽-重金屬絡合物轉運至液泡，通過封閉隔離使重金屬從胞質中去除。許多研究表明，在釀酒酵母中，Ycf1p代表了一個主要液泡隔離途徑。Li Zesheng等通過含有YCF1基因缺失的釀酒酵母菌株DTY167及同基因野生型菌株DTY165之間的直接比較，證明YCF1是增加對外源谷胱甘肽S-共軛前體的毒性作用抗性所必需的[39]。Ycf1p在體外促進As（GS）3、Cd（GS）2和Hg（GS）2以谷胱甘肽絡合物的形式向液泡轉運。Paumi等證明兩個Ycf1p同源物Bpt1p和Vmr1p在鎘的解毒中也發(fā)揮了部分的作用[40]。Khan等進一步驗證了YCF1基因在熱帶假絲酵母3Aer抗鎘機制中的作用[24]。另外，袁紅莉推斷在釀酒酵母中像Zrc1p這樣的陽離子擴散促進劑運輸蛋白的運輸作用和金屬硫蛋白的結合作用可能都被包括在內，但主要的解毒機制是經過ABC將谷胱甘肽/金屬硫蛋白復合物轉運進入液泡[6]。MacDiarmid等提出陽離子擴散促進劑家族中的Zrc1p、Cot1p兩種轉運蛋白可以將Cd2＋、Co2＋、Zn2＋等二價陽離子螯合到液泡中[41]。

粟酒裂殖酵母中鎘的抗性涉及HMT1基因編碼抗Cd2＋所必需的ABC，它定位于液泡膜上[42]。含有HMT1的粟酒裂殖酵母液泡膜能夠攝取植物螯合肽-Cd2＋復合物。Guo Lan等在對粟酒裂殖酵母的鎘和砷抗性進行研究時也證實了液泡膜跨膜運輸蛋白Hmt1p是一種抗鎘所需的蛋白質[34]。

2.3.3 位于線粒體、內質網、高爾基體等細胞器上轉運蛋白的解毒機制

位于線粒體、內質網、高爾基體等細胞器上的蛋白質在重金屬解毒中可能發(fā)揮作用，但是具體作用機制不明確。MacDiarmid等提出陽離子擴散促進劑家族中的Zrc1p、Cot1p兩種轉運蛋白可以將線粒體內的鋅和鎘排出，降低重金屬對線粒體的毒害作用[41]。另外兩個轉運蛋白Atm1p和Atm3p可以從線粒體轉運重金屬離子鐵硫蛋白結合物至細胞質，進行某些含金屬離子蛋白輔助因子的組裝，并以某種未知的方式提高宿主的重金屬抗性，其轉運的重金屬離子主要為鉬[43]，但是其具體作用機制目前仍不清楚。此外，Lauer[44]、Guo Lan[34]等先后證明存在于內質網和高爾基體的P型ATP酶家族成員Pmr1p可能是通過分泌途徑直接參與鎘、錳解毒的蛋白質；滲透進細胞的過量陽離子可能是通過Pmr1p的作用迅速泵送，通過分泌囊泡從細胞排出（圖1）。

圖1 酵母菌轉運蛋白對重金屬的解毒機制[35]Fig.1 Detoxif i cation mechanism of heavy metals in yeast through transport proteins[35]

2.4 金屬硫蛋白和植物螯合肽對重金屬的螯合作用

細胞中存在重金屬時，會誘導低分子質量的富含半胱氨酸的蛋白質和肽如金屬硫蛋白和植物螯合肽表達并與其結合，由毒性較強的離子態(tài)轉變?yōu)槎拘暂^弱的結合態(tài)，從而使重金屬的毒性降低[45]。

2.4.1 金屬硫蛋白對重金屬的螯合作用

金屬硫蛋白是一類含有較多半胱氨酸殘基、分子質量較小的金屬結合蛋白，廣泛存在于多種生物中，是與重金屬抗性和富集能力相關的蛋白中的一類。

在釀酒酵母中有兩種類型金屬硫蛋白，即Cup1p和Crs5p。很多研究證明，在釀酒酵母中Cup1p的主要生理作用是鎘和銅的解毒，而Crs5p可以結合銅、鎘特別是鋅[46]。酵母金屬硫蛋白主要參與銅、鋅和鎘的解毒機制。另外，粟酒裂殖酵母重金屬硫蛋白Zym1p可以螯合鋅，而缺乏Zym1p的細胞對鋅和鎘敏感[47]。

Radi?等同時證明熱帶假絲酵母4TD1101S在銅脅迫下胞內金屬硫蛋白產量有一定的增加，推測金屬硫蛋白在熱帶假絲酵母對銅的抗性中有一定的作用[14]。而Yang等發(fā)現編碼植物螯合素EC的基因與α-凝集素基因融合的工程化釀酒酵母表現出高效的鎘吸附能力，同時鎘抗性顯著提高[48]。

近年來，許多研究表明利用基因工程中異源表達技術提高酵母菌重金屬抗性是可行的。在釀酒酵母中表達東南景天（Sedum alfredii）的金屬硫蛋白基因SaMT2后，其鎘抗性和積累能力顯著增強[49]。Ruta等將7 種擬南芥金屬硫蛋白（AtMT1a、AtMT1c、AtMT2a、AtMT2b、AtMT3、AtMT4a和AtMT4b）和4 種天藍遏藍菜金屬硫蛋白（NcMT1、NcMT2a、NcMT2b和NcMT3）在釀酒酵母細胞中表達后，導致釀酒酵母對Cu2＋、Zn2＋或Cd2＋等重金屬抗性增加[50]。

徐炳政[51]、王穎[52]等通過動物實驗先后探討了兩種酵母源金屬硫蛋白亞型（MT-1和MT-2）對急性鉛中毒小鼠、慢性鉛中毒小鼠、慢性汞中毒小鼠的排鉛、排汞、肝臟保護作用和過氧化損傷修復作用。研究發(fā)現，兩種酵母源金屬硫蛋白對3 種小鼠均具有顯著的排鉛、排汞效果以及良好的氧化損傷保護作用，且作用效果類似于動物源金屬硫蛋白。

2.4.2 植物螯合肽對重金屬的螯合作用

植物螯合肽是在所有真核生物和一些原核生物中發(fā)現的肽，其由谷氨酸（Glu）、半胱氨酸（Cys）、甘氨酸（Gly）3 種氨基酸組成，一般化學式為（γ-Glu-Cys）n-Gly（n＝2～11）。這些肽由谷胱甘肽通過植物螯合肽合成酶合成。植物螯合肽是構成裂殖酵母和中、重金屬解毒的主要途徑，尤其是鎘和砷解毒。植物螯合肽可能通過螯合重金屬來保護細胞，從而減少重金屬毒性。Iinouhe等發(fā)現3 種不同的野生型菌株八胞裂殖酵母（Schizosaccharomyces octosporus）、粉狀畢赤酵母（Pichia farinosa）和戴爾有孢圓酵母（Torulaspora debrueckii）均對鎘有部分抗性，其中八胞裂殖酵母細胞質中鎘和植物螯合肽結合為復合物，而粉狀畢赤酵母和戴爾有孢圓酵母細胞質中的鎘和蛋白結合，類似于釀酒酵母中鎘和金屬硫蛋白的結合物。這些細胞質中的復合物分子在上述3 種酵母的鎘抗性中發(fā)揮作用[53]。而Guo Lan等對粟酒裂殖酵母的鎘和砷抗性基因進行篩選，發(fā)現與鎘和砷的抗性均相關的36 個基因中涉及的第3個生物學過程即植物螯合肽生物合成[34]。

3 結 語

雖然生物吸附法作為新型的重金屬脫除方法已在去除環(huán)境中重金屬方面得到廣泛應用，但對于具有高吸附、高抗性且廣泛應用于食品中的酵母菌的研究尚處于探索階段，對這類酵母菌重金屬解毒的胞內分子機制研究尚不系統和完善。雖然通過新型的各種組學技術和分子機制研究確定了許多與重金屬抗性、重金屬解毒相關的轉錄本和蛋白質，然而這些蛋白在胞內受何種轉錄因子激活以及這些蛋白激活后如何作用于靶點的確切機制并不完全清楚，并且對涉及重金屬解毒的各種轉運蛋白的翻譯后調控了解較少。因此，對于酵母菌抗性、吸附及解毒重金屬的機理還應進行更為全面和深入的研究。在后續(xù)研究中需從以下方面深入探索：1）進一步篩選對重金屬具有良好吸附特性的酵母菌株，建立優(yōu)勢菌種庫；2）通過對酵母菌進行組分分離、掩蔽基團及添加能量抑制劑等方法，探究酵母菌對重金屬的作用機制主要是胞外的被動吸附還是胞內的主動累積；3）分析酵母菌中的各種轉運蛋白在轉運、緩解重金屬離子帶來的氧化應激方面起到的關鍵作用，以及轉運蛋白同重金屬結合后如何轉運進行外排和細胞器積累及其作用的分子機制；4）對篩選到的對重金屬有較強去除作用的優(yōu)秀菌株的安全性進行探討和評價，并探究其在宿主體內緩解重金屬中毒的機制，以期將其應用于食品、動物和人體中，這在解決環(huán)境污染、食品安全危機方面有重要的意義。