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促前胸腺激素的研究进展

2022.12.22

看起来简单明了的东西,研究起来可没那么简单。对PTTH的研究,最早可以追溯到上世纪在七十年代末,哈佛大学的Riddiford和Williams 用生理学方法确定了PTTH的存在:由神经元分泌的;能刺激前胸腺产生蜕皮激素。当时他们用的昆虫模型是烟草天蛾 (Manduca),主要原因是这种昆虫够大,在做生理学实验时有较大优势。

后来Williams 老了;Riddiford离开哈佛后,她的研究兴趣集中在蜕皮激素的功能上,而没有太关注蜕皮激素是怎样被调节的。PTTH的工作就被北卡大学的Bollenbacher 和 Gilbert 接管。他们在整个八十年代工作主要包括两方面:PTTH通过什么机理调节前胸腺分泌蜕皮激素?PTTH是一个什么样的蛋白?第二个问题更关键,因为只有知道了PTTH是什么东西以后,才能进一步深入研究其功能。在那个时候,他们用的策略很简单:

分离烟草天蛾的脑蛋白——>用生理学方法测定分离组分的活性——>在进一步分离纯化——>测蛋白序列(抗体制备)

他们进行了将近10年的努力,还是没有得到PTTH的部分蛋白序列,因为PTTH的含量非常低。不过他们通过提取出的含PTTH的组分制备了抗体,通过生理和生化实验证明了该抗体可以特异地阻断PTTH活性,同时也检测到了表达PTTH的两对神经元(如图1)

图1图1

在PTTH蛋白纯化和序列测定方面,日本人Ishizaki 领导的课题组用家蚕为模型,取得了重大进展。他们先得到了部分蛋白序列,然后根据蛋白序列设计引物,得到了编码PTTH的基因序列。这样,PTTH的面纱就被揭开了:109个氨基酸组成的蛋白质,含有三对链内二硫键和一对链间二硫键;在生理状况下,PTTH是一个二聚体。这个工作对于分子生物学来说,是小菜一碟。但在1990年,这是一流的工作。因为烟草天蛾也是研究PTTH的主要模型,Gilbert等人想通过家蚕的序列为参考,直接用PCR的方法得到烟草天蛾的序列。但这两个物种的PTTH的DNA序列同源性却出奇地低,直到2003年,烟草天蛾的序列才被一个日本的实验室克隆出来。

知道了家蚕PTTH的序列后,就可以用分子生物学方法得到比较大量的纯PTTH,这对研究家蚕PTTH如何调节前胸腺分泌蜕皮激素提供了很大的方便。在2003年以前,研究烟草天蛾的人就都比较郁闷,他们还是要用大量的昆虫的脑子来纯化有活性的PTTH。在整个九十年代,除了Bollenbacher, Gilbert和Ishizaki,陆续有别的课题组加入了对PTTH和前胸腺的研究,发现PTTH能改变细胞的钙离子和CAMP浓度,也影响了细胞内MAPK的活性。


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