Abstract
In this chapter we aim at underlining the complexity of the interactions between living systems and inorganic elements. Attempts are made to move this field towards an “omics” approach through bioinfomatics and information technology. The metallome can be defined as the ensemble of all the biomolecules in a system which bind a given metal ion or an inorganic element at broad, or are affected by that element. A number of subsets of a metallome can then be defined based on the nature of the biomolecules interacting with the metal ions and the inorganic elements in general. The most relevant and most studied subset is the metalloproteome. This field now needs to be framed in a cellular context. The interlinks and connections among the various pathways and processes involving metal ions in the cell have to be described in an integrated way so to reach a systems biology vision.
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
Abbreviations
- ALR:
-
augmenter of liver regeneration
- ATP:
-
adenosine 5’-triphosphate
- CcO:
-
cytochrome c oxidase
- CHCH:
-
coil-helix-coil-helix fold
- IMS:
-
inter-membrane space
- Mia40:
-
mitochondrial import and assembly
- Metal-MACiE:
-
Metal Mechanism, Annotation and Classification in Enzymes
- PDB:
-
Protein Data Bank
References
R. D. Fleischmann, M. D. Adams, O. White, R. A. Clayton, E. F. Kirkness, A. R. Kerlavage, C. J. Bult, J. F. Tomb, B. A. Dougherty, J. M. Merrick, K. McKenney, G. G. Sutton, W. FitzHugh, C. Fields, J. D. Gocayne, J. Scott, R. Shirley, L.-I. Liu, J. C. Venter, Science 1995, 269, 496–512.
E. S. Lander, L. M. Linton, B. Birren, C. Nusbaum, M. C. Zody, J. Baldwin, K. Devon, K. Dewar, M. Doyle, W. FitzHugh, R. Funke, D. Gage, K. Harris, A. Heaford, J. Howland, L. Kann, J. Lehoczky, R. Levine, P. McEwan, K. McKernan, J. Meldrim, J. P. Mesirov, C. Miranda, W. Morris, J. Naylor, C. Raymond, M. Rosetti, R. Santos, A. Sheridan, C. Sougnez, N. Stange-Thomann, N. Stojanovic, A. Subramanian, D. Wyman, J. Rogers, J. Sulston, R. Ainscough, S. Beck, D. Bentley, J. Burton, C. Clee, N. Carter, A. Coulson, R. Deadman, P. Deloukas, A. Dunham, I. Dunham, R. Durbin, L. French, D. Grafham, S. Gregory, T. Hubbard, S. Humphray, A. Hunt, M. Jones, C. Lloyd, A. McMurray, L. Matthews, S. Mercer, S. Milne, J. C. Mullikin, A. Mungall, R. Plumb, M. Ross, R. Shownkeen, S. Sims, R. H. Waterston, R. K. Wilson, L. W. Hillier, J. D. McPherson, M. A. Marra, E. R. Mardis, L. A. Fulton, A. T. Chinwalla, K. H. Pepin, W. R. Gish, S. L. Chissoe, M. C. Wendl, K. D. Delehaunty, T. L. Miner, A. Delehaunty, J. B. Kramer, L. L. Cook, R. S. Fulton, D. L. Johnson, P. J. Minx, S. W. Clifton, T. Hawkins, E. Branscomb, P. Predki, P. Richardson, S. Wenning, T. Slezak, N. Doggett, J. F. Cheng, A. Olsen, S. Lucas, C. Elkin, E. Uberbacher, M. Frazier, R. A. Gibbs, D. M. Muzny, S. E. Scherer, J. B. Bouck, E. J. Sodergren, K. C. Worley, C. M. Rives, J. H. Gorrell, M. L. Metzker, S. L. Naylor, R. S. Kucherlapati, D. L. Nelson, G. M. Weinstock, Y. Sakaki, A. Fujiyama, M. Hattori, T. Yada, A. Toyoda, T. Itoh, C. Kawagoe, H. Watanabe, Y. Totoki, T. Taylor, J. Weissenbach, R. Heilig, W. Saurin, F. Artiguenave, P. Brottier, T. Bruls, E. Pelletier, C. Robert, P. Wincker, A. Rosenthal, M. Platzer, G. Nyakatura, S. Taudien, A. Rump, H. M. Yang, J. Yu, J. Wang, G. Y. Huang, J. Gu, L. Hood, L. Rowen, A. Madan, S. Z. Qin, R. W. Davis, N. A. Federspiel, A. P. Abola, M. J. Proctor, R. M. Myers, J. Schmutz, M. Dickson, J. Grimwood, D. R. Cox, M. V. Olson, R. Kaul, C. Raymond, N. Shimizu, K. Kawasaki, S. Minoshima, G. A. Evans, M. Athanasiou, R. Schultz, B. A. Roe, F. Chen, H. Q. Pan, J. Ramser, H. Lehrach, R. Reinhardt, W. R. McCombie, M. de la Bastide, N. Dedhia, H. Blocker, K. Hornischer, G. Nordsiek, R. Agarwala, L. Aravind, J. A. Bailey, A. Bateman, S. Batzoglou, E. Birney, P. Bork, D. G. Brown, C. B. Burge, L. Cerutti, H. C. Chen, D. Church, M. Clamp, R. R. Copley, T. Doerks, S. R. Eddy, E. E. Eichler, T. S. Furey, J. Galagan, J. G. R. Gilbert, C. Harmon, Y. Hayashizaki, D. Haussler, H. Hermjakob, K. Hokamp, W. H. Jang, L. S. Johnson, T. A. Jones, S. Kasif, A. Kaspryzk, S. Kennedy, W. J. Kent, P. Kitts, E. V. Koonin, I. Korf, D. Kulp, D. Lancet, T. M. Lowe, A. McLysaght, T. Mikkelsen, J. V. Moran, N. Mulder, V. J. Pollara, C. P. Ponting, G. Schuler, J. R. Schultz, G. Slater, A. F. A. Smit, E. Stupka, J. Szustakowki, D. Thierry-Mieg, J. Thierry-Mieg, L. Wagner, J. Wallis, R. Wheeler, A. Williams, Y. I. Wolf, K. H. Wolfe, S. P. Yang, R. F. Yeh, F. Collins, M. S. Guyer, J. Peterson, A. Felsenfeld, K. A. Wetterstrand, A. Patrinos, M. J. Morgan, Nature 2001, 409, 860–921.
J. C. Venter, M. D. Adams, E. W. Myers, P. W. Li, R. J. Mural, G. G. Sutton, H. O. Smith, M. Yandell, C. A. Evans, R. A. Holt, J. D. Gocayne, P. Amanatides, R. M. Ballew, D. H. Huson, J. R. Wortman, Q. Zhang, C. D. Kodira, X. H. Zheng, L. Chen, M. Skupski, G. Subramanian, P. D. Thomas, J. Zhang, G. L. Gabor Miklos, C. Nelson, S. Broder, A. G. Clark, J. Nadeau, V. A. McKusick, N. Zinder, A. J. Levine, R. J. Roberts, M. Simon, C. Slayman, M. Hunkapiller, R. Bolanos, A. Delcher, I. Dew, D. Fasulo, M. Flanigan, L. Florea, A. Halpern, S. Hannenhalli, S. Kravitz, S. Levy, C. Mobarry, K. Reinert, K. Remington, J. Abu-Threideh, E. Beasley, K. Biddick, V. Bonazzi, R. Brandon, M. Cargill, I. Chandramouliswaran, R. Charlab, K. Chaturvedi, Z. Deng, V. Di Francesco, P. Dunn, K. Eilbeck, C. Evangelista, A. E. Gabrielian, W. Gan, W. Ge, F. Gong, Z. Gu, P. Guan, T. J. Heiman, M. E. Higgins, R. R. Ji, Z. Ke, K. A. Ketchum, Z. Lai, Y. Lei, Z. Li, J.Li, Y. Liang, X. Lin, F. Lu, G. V. Merkulov, N. Milshina, H. M. Moore, A. K. Naik, V. A. Narayan, B. Neelam, D. Nusskern, D. B. Rusch, S. Salzberg, W. Shao, B. Shue, J. Sun, Z. Wang, A. Wang, X. Wang, J. Wang, M.Wei, R. Wides, C. Xiao, C. Yan, A. Yao, J. Ye, M. Zhan, W. Zhang, H. Zhang, Q. Zhao, L. Zheng, F. Zhong, W. Zhong, S. Zhu, S. Zhao, D. Gilbert, S. Baumhueter, G. Spier, C. Carter, A. Cravchik, T. Woodage, F. Ali, H. An, A. Awe, D. Baldwin, H. Baden, M. Barnstead, I. Barrow, K. Beeson, D. Busam, A. Carver, A., Center, M. L. Cheng, L. Curry, S. Danaher, L. Davenport, R. Desilets, S. Dietz, K. Dodson, L. Doup, S. Ferriera, N. Garg, A. Gluecksmann, B. Hart, J. Haynes, C. Haynes, C. Heiner, S. Hladun, D. Hostin, J. Houck, T. Howland, C. Ibegwam, J. Johnson, F. Kalush, L. Kline, S. Koduru, A. Love, F. Mann, D. May, S. McCawley, T. McIntosh, I. McMullen, M. Moy, L. Moy, B. Murphy, K. Nelson, C. Pfannkoch, E. Pratts, V. Puri, H. Qureshi, M. Reardon, R. Rodriguez, Y. H. Rogers, D. Romblad, B. Ruhfel, R. Scott, C. Sitter, M. Smallwood, E. Stewart, R. Strong, E. Suh, R. Thomas, N. N. Tint, S. Tse, C.Vech, G. Wang, J. Wetter, S. Williams, M. Williams, S. Windsor, E. Winn-Deen, K. Wolfe, J. Zaveri, K. Zaveri, J. F. Abril, R. Guigo, M. J. Campbell, K. V. Sjolander, B. Karlak, A. Kejariwal, H. Mi, B. Lazareva, T. Hatton, A. Narechania, K. Diemer, A. Muruganujan, N. Guo, S. Sato, V. Bafna, S. Istrail, R. Lippert, R. Schwartz, B. Walenz, S. Yooseph, D. Allen, A. Basu, J. Baxendale, L. Blick, M. Caminha, J. Carnes-Stine, P. Caulk, Y. H. Chiang, M. Coyne, C. Dahlke, A. Mays, M. Dombroski, M. Donnelly, D. Ely, S. Esparham, C. Fosler, H. Gire, S. Glanowski, K. Glasser, A. Glodek, M. Gorokhov, K. Graham, B. Gropman, M. Harris, J. Heil, S. Henderson, J. Hoover, D. Jennings, C. Jordan, J. Jordan, J. Kasha, L. Kagan, C. Kraft, A. Levitsky, M. Lewis, X. Liu, J. Lopez, D. Ma, W. Majoros, J. McDaniel, S. Murphy, M. Newman, T. Nguyen, N. Nguyen, M. Nodell, S. Pan, J. Peck, M. Peterson, W. Rowe, R. Sanders, J. Scott, M. Simpson, T. Smith, A. Sprague, T. Stockwell, R. Turner, E. Venter, M. Wang, M. Wen, D. Wu, M. Wu, A. Xia, A. Zandieh, X. Zhu, Science 2001, 291, 1305–1351.
T. Ideker, T. Galitski, L. Hood, Annu. Rev. Genomics Hum.Genet. 2001, 2, 343–372.
H. Haraguchi, J. Anal. At. Spectrom. 2004, 19, 5–14.
J. Lopez-Barea, J. L. Gomez-Ariza, Proteomics 2006, 6, Suppl 1, S51–S62.
W. Shi, M. R. Chance, Cell Mol. Life Sci. 2008, 65, 3040–3048.
D. W. Koppenaal, G. M. Hieftje, J. Anal. At. Spectrom. 2007, 22, 855–855
S. Mounicou, J. Szpunar, R. Lobinski, Chem. Soc. Rev.s 2009, 38, 1119–1138.
H. Sun, Z.-F. Chai, Annu. Rep. Prog. Chem.: Inorg. Chem. 2010, 106, 20–38.
R. J. P. Williams, Coord. Chem. Rev. 2001, 583, 216–217.
A. M. Sevcenco, M. W. H. Pinkse, H. T. Wolterbeek, P. D. E. M. Verhaert, W. R. Hagen, P. L. Hagedoorn, Metallomics 2011, 3, 1324–1330.
W. Shi, M. R. Chance, Curr. Opin. Chem. Biol. 2011, 15, 144–148.
A. Cvetkovic, A. L. Menon, M. P. Thorgersen, J. W. Scott, F. L. Poole, F. E. Jenney, Jr., W. A. Lancaster, J. L. Praissman, S. Shanmukh, B. J. Vaccaro, S. A. Trauger, E. Kalisiak, J. V. Apon, G. Siuzdak, S. M. Yannone, J. A. Tainer, M. W. Adams, Nature 2010, 466, 779–782.
C. Andreini, I. Bertini, A. Rosato, Bioinformatics 2004, 20, 1373–1380.
R. D. Finn, J. Mistry, B. Schuster-Bockler, S. Griffiths-Jones, V. Hollich, T. Lassmann, S. Moxon, M. Marshall, A. Khanna, R. Durbin, S. R. Eddy, E. L. Sonnhammer, A. Bateman, Nucleic Acids Res. 2006, 34, D247–D251.
C. Andreini, L. Banci, I. Bertini, A. Rosato, J. Proteome Res. 2006, 5, 196–201.
C. Andreini, L. Banci, I. Bertini, A. Rosato, J. Proteome Res. 2006, 5, 3173–3178.
I. Bertini, G. Cavallaro, J. Biol. Inorg. Chem. 2008, 13, 3–14.
C. Andreini, L. Banci, I. Bertini, S. Elmi, A. Rosato, Proteins-Structure Function and Bioinformatics 2007, 67, 317–324.
C. L. Dupont, S. Yang, B. Palenik, P. E. Bourne, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 17822–17827.
C. Andreini, I. Bertini, G. Cavallaro, G. L. Holliday, J. M. Thornton, J. Biol. Inorg. Chem. 2008, 13, 1205–1218.
J. Szpunar, Anal. Bioanal. Chem. 2004, 378, 54–56.
L. Banci, I. Bertini, S. Ciofi-Baffoni, A. D’Alessandro, D. Jaiswal, V. Marzano, S. Neri, M. Ronci, A. Urbani, J. Proteomics 2011, 74, 2522–2535.
I. Bertini, L. Decaria, R. J. P. Williams, Metallomics 2010, 2, 706–709.
A. Y. Mulkidjanian, A. Y. Bychkov, D. V. Dibrova, M. Y. Galperin, E. V. Koonin, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2012, 109, E821–E830.
K. J. Waldron, N. J. Robinson, Nat. Rev. Microbiol. 2009, 7, 25–35.
M. H. Saier, Jr., R. Tam, A. Reizer, J. Reizer, Mol. Microbiol. 1994, 11, 841–847.
A. Anton, C. Grosse, J. Reissman, T. Probyl, D. H. Nies, J. Bacteriol. 1999, 181, 6876–6881.
S. Tottey, K. J. Waldron, S. J. Firbank, B. Reale, C. Bessant, K. Sato, T. R. Cheek, J. Gray, M. J. Banfield, C. Dennison, N. J. Robinson, Nature 2008, 455, 1138–1142.
L. Banci, I. Bertini, F. Cantini, S. Ciofi-Baffoni, Cell. Mol. Life Sci. 2010, 67, 2563–2589.
A. Atkinson, D. R. Winge, Chem. Rev. 2009, 109, 4708–4721.
P. A. Cobine, F. Pierrel, D. R. Winge, Biochim. Biophys. Acta 2006, 1763, 759–772.
W. Neupert, J. M. Herrmann, Annu. Rev. Biochem. 2007, 76, 723–749.
H. Irving, R. J. P. Williams, Nature 1948, 162, 746–747.
L. Banci, I. Bertini, K. S. McGreevy, A. Rosato, Nat. Prod. Rep. 2010, 27, 695–710.
L. Banci, I. Bertini, F. Cantini, I. C. Felli, L. Gonnelli, N. Hadjiliadis, R. Pierattelli, A. Rosato, P. Voulgaris, Nat. Chem. Biol. 2006, 2, 367–368.
K. J. Waldron, J. C. Rutherford, D. Ford, N. J. Robinson, Nature 2009, 460, 823–830.
T. Terai, T. Nagano, Curr. Opin. Chem. Biol. 2008, 12, 515–521.
D. W. Domaille, E. L. Que, S. J. Chang, Nat. Chem. Biol. 2008, 4, 168–175.
D. O’Malley, in Biophysical Tools for Biologists, Vol. 2: In vivo Techniques, Eds J. J. Correia, H. W. Detrich, Elsevier Academic Press, Amsterdam, Boston, 2008, pp 95.
R. Ortega, P. Cloetens, G. Deves, A. Carmona, S. Bohic, Plos ONE 2007, 9, e925.
E. Kosior, S. Bohic, H. Suhonen, R. Ortega, G. Deves, A. Carmona, F. Marchi, J. F. Guillet, P. Cloetens, J. Struct. Biol. 2012, 177, 239–247.
H. M. Kim, B. R. Cho, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 863–872.
L. Yang, R. McRae, M. M. Henary, R. Patel, B. Lai, S. Vogt, C. J. Fahrni, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2005, 102, 11179–11184.
L. Banci, L. Barbieri, I. Bertini, F. Cantini, E. Luchinat, Plos ONE 2011, 6, e23561.
R. Lill, U. Muhlenhoff, Annu. Rev. Biochem. 2008, 77, 669–700.
S. C. Leary, Antioxid. Redox. Signal. 2010, 13, 1403–1416.
L. Banci, I. Bertini, S. Ciofi-Baffoni, T. Kozyreva, K. Zovo, P. Palumaa, Nature 2010, 465, 645–648.
L. Banci, I. Bertini, V. Calderone, S. Ciofi-Baffoni, S. Mangani, M. Martinelli, P. Palumaa, S. Wang, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 8595–8600.
L. Banci, I. Bertini, S. Ciofi-Baffoni, I. Leontari, M. Martinelli, P. Palumaa, R. Sillard, S. Wang, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007, 104, 15–20.
L. Banci, I. Bertini, S. Ciofi-Baffoni, T. Hadjiloi, M. Martinelli, P. Palumaa, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 6803–6808.
L. Banci, I. Bertini, S. Ciofi-Baffoni, R. Boelens, A. M. Bonvin, A. D. J. van Dijk, J. Proteome Res. 2007, 6, 1530–1539.
Y. C. Horng, S. C. Leary, P. A. Cobine, F. B. Young, G. N. George, E. A. Shoubridge, D. R. Winge, J. Biol. Chem. 2005, 280, 34113–34122.
A. B. Maxfield, D. N. Heaton, D. R. Winge, J. Biol. Chem. 2004, 279, 5072–5080.
T. Nittis, G. N. George, D. R. Winge, J. Biol. Chem. 2001, 276, 42520–42526.
K. Rigby, P. A. Cobine, O. Khalimonchuk, D. R. Winge, J. Biol. Chem. 2008, 283, 15015–15022.
L. Banci, I. Bertini, C. Cefaro, L. Cenacchi, S. Ciofi-Baffoni, I. C. Felli, A. Gallo, L. Gonnelli, E. Luchinat, D. P. Sideris, K. Tokatlidis, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010, 107, 20190–20195.
L. Banci, I. Bertini, V. Calderone, C. Cefaro, S. Ciofi-Baffoni, A. Gallo, E. Kallergi, E. Lionaki, C. Pozidis, K. Tokatlidis, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2011, 108, 4811–4816.
S. Allen, V. Balabanidou, D. P. Sideris, T. Lisowsky, K. Tokatlidis, J. Mol. Biol. 2005, 353, 937–944.
K. Bihlmaier, N. Mesecke, N. Terziyska, M. Bien, K. Hell, J. M. Herrmann, J. Cell Biol. 2007, 179, 389–395.
S. J. Lin, R. Pufahl, A. Dancis, T. V. O’Halloran, V. C. Culotta, J. Biol. Chem. 1997, 272, 9215–9220.
Y. Yamaguchi-Iwai, R. Stearman, A. Dancis, R. D. Klausner, EMBO J. 1996, 15, 3377–3384.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Editor information
Editors and Affiliations
Rights and permissions
Copyright information
© 2013 Springer Science+Business Media Dordrecht
About this chapter
Cite this chapter
Banci, L., Bertini, I. (2013). Metallomics and the Cell: Some Definitions and General Comments. In: Banci, L. (eds) Metallomics and the Cell. Metal Ions in Life Sciences, vol 12. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-94-007-5561-1_1
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-007-5561-1_1
Published:
Publisher Name: Springer, Dordrecht
Print ISBN: 978-94-007-5560-4
Online ISBN: 978-94-007-5561-1
eBook Packages: Chemistry and Materials ScienceChemistry and Material Science (R0)