La metalotioneína (MT) es una proteína de peso molecular 7 kDa, de toda célula viva y que une iones minerales y de naturaleza orgánica, con un contenido elevado en cisteína (20 cisteínas de un total de 60-62 aminoácidos). La apometalotioneína en ausencia de sus iones específicos apropiados tiene estructura primaria lineal que al asociarlos se convierte en globular. Fue descubierta por Margoshes y Vallee en 1957 en riñón de caballo, como proteína con alto contenido en iones Cd²⁺, Cu²⁺, Fe²⁺. Kägi de la Universidad de Zurich y Vallee de la Harvard Medical School han dado a conocer esta proteína organizando reuniones internacionales y a través de diversas revisiones científicas. Nuestras investigaciones han añadido algunos datos de interés al ser considerado este péptido llamada pequeña proteína bioindicador de exposición a iones de elementos minerales, cáncer y también en situaciones de anemia ferropénica por elevar su concentración marcadamente en la mucosa intestinal de forma paralela a la transferrina. Su deficiencia en humanos es bioindicador de susceptibilidad a sufrir intoxicaciones, procesos tumorales y cáncer, mientras que niveles elevados y la inducción de su expresión génica previene estos trastornos. Es inducida en riñón de conejo por iones Fe²⁺, elementos pesados Cd²⁺, Pb²⁺  y Hg⁺ y también por elementos esenciales como Zn²⁺, Cu²⁺ y Ni²⁺. Por diversas técnicas analíticas se han propuesto numerosas isoformas y subisoformas para las MTs, y establecido hasta ahora que están expresadas por diez genes funcionales. La discrepancia sobre el número de isoformas y de funciones lleva a proponer diferentes significados como bioindicador para algunas de las isoformas (caso de la MT-3). El pH modifica la cuantía y número de picos que se manifiestan y a su vez se corresponden con la separación de isoformas y subisoformas de metalotioneína, en diversas aplicaciones analíticas disponibles: HPLC, HPLC-MS, CZE, RTPCR y técnicas inmunohistoquímicas. Los agentes tóxicos la hacen perder su función biológica específica, y es bloqeada, acumulada y sintetizada de novo manifestándose como bioindicador. Se trata de una proteína bioindicadora de agresión celular y molecular, como intoxicaciones, proliferación, procesos tumorales y cáncer, inducida en todas las especies vivas y en humanos expuestos en contacto con metales, otros iones inorgánicos y orgánicos positivos que se unen a los grupos tiólicos cisteínicos (-SH). Su gran ubicuidad permite aportar iones esenciales catalíticos para proteínas y reacciones enzimáticas y participar en la regulación homeostática. Los datos experimentales disponibles explican por sí solos que su significado bioindicador en la clínica necesita establecer un método sencillo y rápido para su determinación en sangre y líquidos biológicos aplicable a los numerosos trastornos patológicos existentes. Son todavía muy pocos los libros de texto en los que aparece referenciada la metalotioneína. Esta molécula biomarcadora se sometió a un marcaje con elementos radioactivos, y así lo hicimos con anterioridad con diversos radionúclidos, o bien estos se aplican como trazadores y marcadores de nuevas proteínas y metaloproteínas, su localizaciónen órganos sistémicos, timo y estructuras cerebrales y para su evaluación cinética. Existen otras proteínas similares a las metalotioneínas (metallothionein like proteins) sobre las que no trataremos en este capítulo y de las que existen pocos estudios hasta la fecha, halladas recientemente en invertebrados con mayor número de aminoácidos y tamaños moleculares aproximados de 10 y 20 kDa, hasta ahora con 4 y 5 isoformas respectivamente; y sólo algunos trabajos con opiniones diveras sobre la metalotioneína-3 humana (hMT3), también llamada factor inhibidor de crecimiento neuronal humano (hGIF) y por otros bioindicador de desarrollo de cáncer de vejiga urinaria humana. Su baja concentración es bioindicador de hipersensibilidad a la intoxicación y predisposición a trastornos tumorales y cancerosos.