这些天无心谈国家大事，也不想太担忧个人前程，就聊聊学术吧。这个月四号的Science发表了一篇关于寻找和验证昆虫促前胸腺激素（prothoracicotropic hormone, PTTH）受体的文章。由于我博士论文的工作是做昆虫神经肽的，PTTH也是昆虫神经系统分泌的激素蛋白，所以我对PTTH一直都很感兴趣，虽然没有直接研究过它。

        PTTH有两个特别之处，一是其功能重要，二是它的研究路径蜿蜒曲折，有些八卦可以讲讲。昆虫的一大特点是其变态发育。很多昆虫需要经过卵-幼虫-蛹-成虫这几个形态和行为都很不相同的阶段。所以昆虫在发育到需要变态的临界点时，如从幼虫变态成蛹，需要做两件事情：一是表达蛹期所需的基因，抑制幼虫期的基因，产生新的蛋白，降解不需要的蛋白；二是各个器官要能在变态的过程中步调一致。昆虫的一种小分子激素，蜕皮激素，和这两个过程都密切相关：它在适当的时间产生，扩散到各个组织的细胞里，调节与变态发育相关基因的表达。绝大部分的蜕皮激素由昆虫的前胸腺(prothoracic gland)分泌。PTTH则是从神经系统里分泌出来的小分子蛋白，它可以刺激前胸腺分泌蜕皮激素。这样，我们可以看到一条简单而又很符合逻辑的路线：

    现在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：

    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（如下图）

（O’Brian et al., 1988）

           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。这个工作对于现在的分子生物学来说，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。

          PTTH的故事到此只讲了一半，还有两个重要的问题没有解决：一是把PTTH基因敲除后，对昆虫的发育有何影响？二是PTTH作为一种神经肽，它的受体是什么？

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