金属元素是所有生物生长、发育和各种生命活动所必需的元素，与人类健康和许多疾病的发生发展密切相关。这些元素在体内的代谢网络、稳态调控和功能都非常复杂。通过生物学家数十年的不懈努力，对不同金属的主要代谢过程和金属结合蛋白的种类与功能有了长足的认识。但是，对于完整的金属代谢网络和金属蛋白质组的组成、分布与进化规律等方面尚有许多未解之谜。随着以高通量测序为代表的生物技术迅猛发展，各种组学大数据快速膨胀，为深入认识金属的代谢与功能提供了前所未有的机遇。近年来，我们针对若干重要的金属元素，包括锌、铁、钼、铜、镍、钴、硒等人体必需元素，利用生物信息学的多种理论与方法，开展了系统性分析工作：一方面通过收集各种物种的基因组等组学数据，在比较基因组学的基础上，结合新算法开发，发现了若干参与不同元素代谢的新基因、新调控机制和新金属蛋白，建立了迄今最完备的金属代谢网络和金属蛋白质组的物种分布图谱和相关基因数据库，揭示了其重要的进化规律，并结合各种环境相关的宏基因组学数据，发现了不同元素在各种环境（如海洋、肠道等）微生物群体中的利用与进化过程与各种环境因素之间存在的重要关联；另一方面，通过整合各种疾病相关的金属组、离子组等数据资源，初步建立了金属与疾病相关数据库系统，并开发了基于金属组学信息的疾病预警模型，可用于相关疾病的早期诊断和预后评估。我们的这些结果对于进一步认识不同金属的代谢调控机制、主要功能与动态进化规律，并开发其潜在的生物医学应用价值具有重要意义。
 

金属；代谢网络；金属蛋白；生物信息学；比较基因组学；进化；疾病