Fitoquelatinas (PCs) foram inicialmente descobertas como sendo ligantes de Cd do tipo "Cadystins A e B" em uma levedura e, em seguida, em várias plantas, como componentes principais dos complexos de ligação ao metal Cd. As PCs têm como estrutura geral (gama-glutamil-cisteina)n-glicina (n=2-11), assim como variantes com unidades repetidas de gama-glutamil-cyteinil, que são formadas em plantas e levedura. As PCs são capazes de se ligar a vários metais, incluindo Cd, Cu, Zn ou As, mediante os resíduos sulfidrila e carboxila, porém sua síntese é controlada, preferencialmente, pelo metal Cd ou pelo metalóide As. As PCs são sintetizadas a partir da glutationa (gama-glutamil-cisteinil-glicina) em passos catalisados pela enzima PC sintase. Os genes (CAD1, PCS1), que codificam a enzima, foram isolados de plantas, levedura e alguns animais. Estudos de inibição da síntese de PC via glutationa demonstraram seu papel fundamental na destoxificação de metais em levedura e fungos, algas verdes e algumas plantas aquáticas, assim como em células em suspensão e tecidos intactos de plantas superiores. A superexpressão dos genes da PC sintase levou ao aumento da tolerância ao Cd em leveduras e bactérias, mas não em todas as plantas superiores, particularmente nas espécies acumuladoras de metais. As espécies de plantas denominadas de "hiperacumuladoras" de Cd, Zn, Ni e As apresentam como característica comum, o transporte maciço para as partes aéreas, além da capacidade do sistema radicular de formar as PCs. Esses dados sugerem que a destoxificação de metais por PCs pode ser um tipo de mecanismo de defesa evolutivamente antigo, estabelecido em microalgas ou microfungos, tendo o mecanismo adicional independente de PCs via sistema vascular de transporte se estabelecido, posteriormente, em plantas superiores. Reajustes de ambos os mecanismos, dependente e não dependente de PCs, ao nível dos sítios de ligação de metais no simplasto e apoplasto das partes aéreas das plantas, podem ser efetivos para posterior melhoria dos sistemas de destoxificação de metais e para as características de tolerância de plantas superiores sob as mais variadas condições.

Phytochelatins (PCs) were first discovered as Cd-binding "Cadystins A and B" in a fission yeast and then in many plants as the major components of Cd-binding complexes. PCs have the general structure of (gamma-glutamyl-cysteinyl)n-glycine (n=2-11) and the variants with the repeated gamma-glutamyl-cysteinyl units are formed in some plants and yeast. They are capable of binding to various metals including Cd, Cu, Zn or As via the sulfhydryl and carboxyl residues, but their biosyntheses are controlled preferentially by the metal Cd or metalloid As. PCs are synthesized from glutathione (gamma-glutamyl-cysteinyl-glycine) in steps mediated by PC synthase. Genes (CAD1, PCS1) of the enzyme have been isolated from plants, fission yeast and some animals. Inhibition studies of PC biosynthesis via glutathione have demonstrated their fundamental roles in the metal detoxification in yeast and fungi, green algae and some aquatic plants, and also in the suspension-cultured cells and intact tissues in higher plants. Over-expression of PC synthase genes increases the Cd-tolerance in yeast and bacteria efficiently but not always in higher plant tissues especially in metal-accumulating species. "Hyperaccumulators" of Cd, Zn, Ni or As in terrestrial plants have a common feature where massive metal transport to shoots prevails, besides the ability of their roots to form PCs. This suggests that PC-based metal detoxification might be an ancient type of defense mechanism established in micro-algae or micro-fungi, and the additional PC-independent mechanism via vascular transport system became established later in higher plants. Readjustment of the PC-dependent and independent mechanisms at the metal-binding sites in the symplast and apoplast of shoots can be effective for further improvement of the metal detoxification activities and the tolerance characteristics of higher plants under various conditions.