一、促前胸腺激素的化学组成

PTTH的化学组成在家蚕（Bombyx mori）中的研究最为深入。日本学者在20世纪90年代初从数以百万头家蚕的脑中提取到了PTTH（Ishizaki和Suzuki，1992）。通过氨基酸序列分析、生化及其他分子生物学测定技术，发现家蚕PTTH的前体由224个氨基酸组成，该前体多肽从N端开始，依次是疏水性的信号肽（含29个氨基酸）、3个疏水性氨基酸酶切位点KRK、2ku肽（21个氨基酸）、2个疏水性氨基酸酶切位点KR、6ku肽（57个氨基酸）、3个疏水性氨基酸酶切位点RKR以及位于C末端的109个氨基酸（图2-1）。通过酶切该前体最终形成含109个氨基酸的单体。天然的PTTH分子是由这2个相同的单体通过一个二硫键组装成的同源二聚体，分子质量为26ku左右，每个亚基内由3个二硫键形成特定的活性空间构型（图2-2）（Kataoka等，1991）。体外生化测定脑部不同部位PTTH的活性剂免疫组织化学研究证明，PTTH是由一对位于脑部前侧面的大型神经分泌细胞合成，通过神经轴突，经咽侧体释放到血淋巴中，再由血淋巴传送到前胸腺细胞表面受体，刺激前胸腺细胞合成及分泌蜕皮激素。

图2-1　PTTH的一级结构模式图

图2-2　家蚕PTTH的二维结构

近年来，PTTH已陆续从其他一些鳞翅目昆虫中纯化及克隆出来，其中包括柞蚕（Antheraea pernyi）（Sauman和Reppert，1996）、日本柞蚕（Antheraea yamamai）（AY461435）（Ishizaki和Suzuki，1994）、烟草夜蛾（Heliothis virescens）（Xu和Denlinger，2003）、棉铃虫（Helicoverpa armigera）（AAP41131）、玉米夜蛾（Helicoverpa zea）（AA018190）、惜古比天蚕（Hyalophora cecropia）（Sehna等，2002）、甜菜夜蛾（Spodopetera exigua）（AAT64423）和烟草天蛾（Manduca sexta）（Shionoya等，2003）。氨基酸序列比对显示，这些鳞翅目种群PTTH前体与家蚕PTTH前体之间仅有50%～57%的相似性。但其中关键的7个半胱氨酸残基、一个糖基化位点以及疏水性结构的位置在以上昆虫中是相对保守的（Marchal等，2010）。PTTH的活性在果蝇（Drosophila melanogaster）脑部提取物中也得到证实。生化测定及氨基端部分氨基酸序列分析表明，果蝇PTTH的分子质量为45ku，比已经证实的鳞翅目昆虫中的PTTH大（Kim等，1997）。但是对果蝇基因库分析表明，果蝇基因库中并不存在与鳞翅目昆虫PTTH相类似的序列。真正具有活性的PTTH仍未从果蝇上克隆和表达出来。

此外，在烟草天蛾大脑提取物中发现了一种分子质量小于10ku的蛋白。该蛋白也能刺激幼虫前胸腺合成蜕皮激素，但对蛹前胸腺没有作用。根据功能和分子量大小，该蛋白被命名为小型促前胸腺激素（small PTTH）（Bollenbacher等，1984）。目前对小型促前胸腺激素的研究仅仅局限于使用大脑粗提取物，其氨基酸或基因序列仍不清楚。小型促前胸腺激素究竟是PTTH的降解物，还是与PTTH完全不同的蛋白，这个问题只有等到该蛋白或其基因序列弄清楚后才能得到答案。除了小型促前胸腺激素外，在鳞翅目昆虫后肠组织也找到了能够在体外培养时刺激前胸腺合成蜕皮激素的蛋白因子，由于这些因子的生化特性尚未确定，其真正的生理作用有待进一步研究。