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，是否能有效抑制昆虫发育？二是PTTH作为一种神经肽，它的受体是什么？

         对于第一个问题，在家蚕或烟草天蛾中很难回答，因为这两种昆虫的遗传背景不清楚、可用的分子遗传学操作方法也几乎没有。Gilbert在临退休前终于想通了，他与明尼苏达大学的O’connor实验室合作，用果蝇为模型，通过遗传学方法来研究PTTH的活体功能。当然，这个研究的前提是他们发现了在果蝇中也存在PTTH ，虽然与家蚕或烟草天蛾的同源性很低，但它们的7个形成二硫键的半胱氨酸是保守的。O’connor实验室所用的敲除PTTH的方法不是传统的基因敲除，而是“细胞敲除”。他们通过在PTTH表达的两对细胞中特异表达凋亡基因，从而把它们除去（如下图，A图中有四个表达PTTH的细胞；B图中，这四个细胞死亡消失了）。

                                    

                                   （McBrayer et al., 2007）

          它们发现，敲除PTTH的果蝇延长在幼虫期的生长，长成了大幼虫；化蛹后，个体也比正常的果蝇要大 （如下图，C, D, E分别是果蝇的幼虫，蛹和成虫期。在每个小图中，最左边的果蝇是PTTH敲除的，中间和右边是正常的果蝇作为对照）。

      

                                （McBrayer et al., 2007）

           这说明了果蝇的PTTH在活体状态下，确实可以影响果蝇的发育速度和最终的体积。他们用其他几个实验证明了PTTH的这个功能是通过调节蜕皮激素而实现的。对于详细的内容，感兴趣的博友可以看一下原文（McBrayer et al., 2007 Developmental Cell）.

        O’connor他们用的这种细胞敲除的方法与传统的基因敲除相比，有快捷、特异、容易操作的优点。但有两个明显的缺点：第一，他们把分泌PTTH的整个细胞都除掉了，这意味着不但PTTH被除掉了，而且这四个细胞履行的其他功能也一同被除掉。我们有理由怀疑， PTTH细胞敲除的果蝇表现出来的某些性状可能与PTTH无关，而是因为这四个细胞被除去后造成的副作用；第二，诱导细胞凋亡是要有一个过程的，所以在PTTH细胞被完全除掉以前，它们还能分泌PTTH。虽然与正常个体相比，这个量很低，但也不能排除这些残留的PTTH还有一定作用。

            从它们的结果看来，PTTH细胞除去以后，果蝇并没有完全失去产生蜕皮激素的能力，只是滞后了其产生的时间和降低了其浓度。有几种可能性可以解释这个现象：一、如上一段所说的，PTTH没被除干净；二、除了PTTH，还有别的蛋白因子也能刺激前胸腺分泌蜕皮激素；三、PTTH只是促进前胸腺分泌蜕皮激素，把PTTH拿掉，前胸腺仍然能分泌蜕皮激素。依我的了解，第三种可能性最大，有几个理由，在这里就不赘述了。其中的一个理由是，在生物体内的控制调节中，很多过程不采用0和1 的方式，而是采用1-0.5-0的方式。也就是说如果正负调节都没有，这个基因有一定的表达量（0.5的水平），受到正调节时变为高水平表达（1），受到负调节时变为很低的表达（0）。我们很容易理解1-0.5-0的控制方式比1-0要稳定很多。所以生物在进化的过程中，更喜欢前者。

          关于PTTH的体内活性，就讲这么多，不再扯远了。下面讲讲PTTH的受体。我在2001 年的时候，听说日本人分离出了PTTH受体，但一直到2006年，他们的工作才发表在日本国内出版的一本杂志上，而且论文里没有确定地说，这就是PTTH受体。他们克隆出来的是一个7次跨膜的G蛋白偶联受体(GCPR)。很多小分子蛋白激素的受体都是GCPR。但也有例外，如著名的胰岛素的受体就不是GCPR。

        现在，Gilbert和O’connor号称找到了PTTH受体，发表在这个月4号的Science。他们没有用分子生物学方法来分离受体，而是根据已知的实验结果，猜测PTTH的受体可能是哪一类型的膜蛋白。最近几年对前胸腺的研究结果表明，MAPK这个蛋白激酶途径在控制分泌蜕皮激素的过程中起关键作用。他们就猜测PTTH的受体可能是受体酪氨酸激酶（RTK ）。果蝇里有好几种RTK，他们发现其中一种名为Torso的RTK在前胸腺中专一表达。而且Torso的一个已知受体Trunk与PTTH的结构有类似之处：含有7个形成二硫键的半胱氨酸。如果Torso真的是PTTH受体，则这个信号传导途径如下：

                                                                      （Rewitz et al., 2009）

    因为敲除PTTH会导致蜕皮激素分泌下降、幼虫发育延长、体积变大。如果上面这个信号途径是对的，那么特异地在前胸腺中敲除或降低Torso，或者细胞内MAPK途径的任何一个成员(Ras, Raf, or ERK)，都会产生和PTTH类似的表型。他们的实验结果很好地吻合这个猜想。这样，他们就认为Torso是PTTH的受体。当然，文章要发在Science上，光做这些还不够，他们还做了其他一些实验来验证他们的模型。他们也在家蚕里发现了Torso的同源基因，而且证明了家蚕的Torso能响应家蚕PTTH的信号。详细的可以看看原文（Rewitz et al., 2009 Science）。

          故事就讲完了。PTTH的研究大概可以树以下几个里程碑：1）检测到PTTH的存在；2）克隆PTTH基因；3）证明PTTH在活体状态下的功能；4）受体的克隆。还有很多东西可以做，但主线已经基本清楚了。如无大的意外，PTTH 的故事可以被写入昆虫学的或内分泌学的教科书中。

         小结一下：1）PTTH的研究是很有意思的研究，但不是很重要的研究，也不是热门的研究，是一个普通的基础研究。它的研究结果不会直接影响到我们的生活。但对一些大的研究方向，如内分泌调节、信号转导、生物进化，都有一些影响和启示。2）PTTH的研究队伍不大，尤其在美国，主要是Gilbert在那里为了PTTH忙碌了一辈子，也带了几个研究生，算是培养了几个人才。基础研究就是这样，你喜欢搞，而且能说服别人给钱你去搞，就搞搞。3）PTTH的研究不算顺利，一方面受技术的限制，令一方面受生物复杂性的影响，走 了一些弯路，犯了一些错误。这也是很正常的。

           写完。开始洗衣服、大扫除，迎接下星期领导检查。

           提前祝诸位新年快乐。

         

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