一、促前胸腺激素的化學組成

PTTH的化學組成在家蠶（Bombyx mori）中的研究最為深入。日本學者在20世紀90年代初從數以百萬頭家蠶的腦中提取到了PTTH（Ishizaki和Suzuki，1992）。通過氨基酸序列分析、生化及其他分子生物學測定技術，發現家蠶PTTH的前體由224個氨基酸組成，該前體多肽從N端開始，依次是疏水性的信號肽（含29個氨基酸）、3個疏水性氨基酸酶切位點KRK、2ku肽（21個氨基酸）、2個疏水性氨基酸酶切位點KR、6ku肽（57個氨基酸）、3個疏水性氨基酸酶切位點RKR以及位于C末端的109個氨基酸（圖2-1）。通過酶切該前體最終形成含109個氨基酸的單體。天然的PTTH分子是由這2個相同的單體通過一個二硫鍵組裝成的同源二聚體，分子質量為26ku左右，每個亞基內由3個二硫鍵形成特定的活性空間構型（圖2-2）（Kataoka等，1991）。體外生化測定腦部不同部位PTTH的活性劑免疫組織化學研究證明，PTTH是由一對位于腦部前側面的大型神經分泌細胞合成，通過神經軸突，經咽側體釋放到血淋巴中，再由血淋巴傳送到前胸腺細胞表面受體，刺激前胸腺細胞合成及分泌蛻皮激素。

圖2-1　PTTH的一級結構模式圖

圖2-2　家蠶PTTH的二維結構

近年來，PTTH已陸續從其他一些鱗翅目昆蟲中純化及克隆出來，其中包括柞蠶（Antheraea pernyi）（Sauman和Reppert，1996）、日本柞蠶（Antheraea yamamai）（AY461435）（Ishizaki和Suzuki，1994）、煙草夜蛾（Heliothis virescens）（Xu和Denlinger，2003）、棉鈴蟲（Helicoverpa armigera）（AAP41131）、玉米夜蛾（Helicoverpa zea）（AA018190）、惜古比天蠶（Hyalophora cecropia）（Sehna等，2002）、甜菜夜蛾（Spodopetera exigua）（AAT64423）和煙草天蛾（Manduca sexta）（Shionoya等，2003）。氨基酸序列比對顯示，這些鱗翅目種群PTTH前體與家蠶PTTH前體之間僅有50%～57%的相似性。但其中關鍵的7個半胱氨酸殘基、一個糖基化位點以及疏水性結構的位置在以上昆蟲中是相對保守的（Marchal等，2010）。PTTH的活性在果蠅（Drosophila melanogaster）腦部提取物中也得到證實。生化測定及氨基端部分氨基酸序列分析表明，果蠅PTTH的分子質量為45ku，比已經證實的鱗翅目昆蟲中的PTTH大（Kim等，1997）。但是對果蠅基因庫分析表明，果蠅基因庫中并不存在與鱗翅目昆蟲PTTH相類似的序列。真正具有活性的PTTH仍未從果蠅上克隆和表達出來。

此外，在煙草天蛾大腦提取物中發現了一種分子質量小于10ku的蛋白。該蛋白也能刺激幼蟲前胸腺合成蛻皮激素，但對蛹前胸腺沒有作用。根據功能和分子量大小，該蛋白被命名為小型促前胸腺激素（small PTTH）（Bollenbacher等，1984）。目前對小型促前胸腺激素的研究僅僅局限于使用大腦粗提取物，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，還是與PTTH完全不同的蛋白，這個問題只有等到該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，在鱗翅目昆蟲后腸組織也找到了能夠在體外培養時刺激前胸腺合成蛻皮激素的蛋白因子，由于這些因子的生化特性尚未確定，其真正的生理作用有待進一步研究。