一、基本性质

英文名称：Ecdysis-Triggering Hormone (Manduca sexta)（缩写：Mas-ETH）

单字母多肽序列：S-N-E-A-I-S-P-F-D-Q-G-M-M-G-Y-V-I-K-T-N-K-N-I-P-R-M-NH₂（对应氨基酸序列：Ser-Asn-Glu-Ala-Ile-Ser-Pro-Phe-Asp-Gln-Gly-Met-Met-Gly-Tyr-Val-Ile-Lys-Thr-Asn-Lys-Asn-Ile-Pro-Arg-Met-NH₂）

中文名称：烟草天蛾蜕皮触发激素

等电点（pI）：约8.9-9.2。根据氨基酸组成计算，分子中含多个碱性氨基酸（Lys、Arg），碱性氨基酸残基数多于酸性氨基酸（Glu、Asp），导致等电点呈碱性。

CAS号：暂未查询到专属CAS登记号。由于Mas-ETH是特定昆虫来源的内源性多肽激素，天然产物及合成品多未单独赋予CAS号，相关研究中常以其氨基酸序列及来源进行唯一标识。

其他基本性质：分子量约3032.4 Da（根据氨基酸序列计算）；属于神经肽类物质，由烟草天蛾（Manduca sexta）的蜕皮腺（Inka细胞）合成并分泌；水溶性较好，对蛋白酶敏感，易被肽酶降解；在常温下易失活，需低温（-20℃或-80℃）密封保存。

二、应用领域

1. 昆虫发育生物学研究：作为调控昆虫蜕皮与羽化过程的关键激素，是研究昆虫变态发育分子机制、神经-内分泌调控网络的核心模型分子，广泛应用于昆虫生理学、发育生物学等基础研究领域。

2. 新型杀虫剂研发：基于Mas-ETH调控昆虫蜕皮关键过程的特性，其作用通路（如ETH受体介导的信号通路）已成为新型特异性杀虫剂的重要靶点，应用于农业害虫绿色防控技术研发。

3. 生物农药增效剂开发：可作为增效成分与现有生物农药或化学农药复配，通过干扰害虫蜕皮过程增强防治效果，减少农药用量，应用于生态农业病虫害防治体系。

4. 肽类药物研发模板：其独特的结构与功能特性为新型肽类药物的设计提供模板，尤其在调控细胞信号传导、开发靶向神经肽受体药物等领域具有潜在应用价值。

5. 昆虫行为学研究：用于研究昆虫蜕皮、羽化相关行为（如蜕皮前爬行、羽化展翅等）的调控机制，为昆虫行为调控技术研发提供理论支撑。

三、应用原理

Mas-ETH的核心应用原理基于其对昆虫蜕皮与羽化过程的精准调控作用：在昆虫变态发育的关键阶段（如幼虫-蛹、蛹-成虫转化期），Mas-ETH由Inka细胞分泌后，与中枢神经系统及体表肌肉细胞上的特异性ETH受体结合，激活下游信号通路（如G蛋白偶联受体介导的cAMP/PKA信号通路），进而调控一系列与蜕皮相关的生理过程，包括表皮分离、蜕皮液分泌、肌肉收缩节律调节、新表皮形成及旧表皮脱落等。

在应用场景中，该原理的延伸方向包括：一是利用其生理功能作为研究工具，解析昆虫发育调控网络；二是通过干扰其合成、分泌或信号传导过程（如设计ETH受体拮抗剂、抑制Inka细胞功能），破坏害虫正常蜕皮过程，导致其发育畸形或死亡，实现害虫防治；三是基于其结构设计模拟肽或拮抗肽，开发靶向性生物活性分子。

四、药物研发

1. 研发方向：以Mas-ETH及其作用通路为核心，主要聚焦于新型特异性杀虫剂、肽类信号调节剂的研发。

2. 研发策略：

（1）ETH受体拮抗剂研发：通过计算机辅助药物设计，筛选或合成能特异性结合ETH受体但不激活信号通路的小分子化合物或肽类物质，阻断Mas-ETH与受体的结合，干扰害虫蜕皮过程。目前已有多种基于Mas-ETH活性中心结构设计的肽类拮抗剂进入体外活性验证阶段。

（2）Mas-ETH模拟肽研发：设计具有更高稳定性（如引入D-氨基酸、进行酰胺化修饰）和生物活性的模拟肽，通过外源施加干扰昆虫正常发育，这类模拟肽具有特异性高、对环境友好的优势，是绿色农药研发的重要方向。

（3）信号通路关键分子抑制剂研发：针对Mas-ETH信号通路中的下游关键分子（如PKA、钙调蛋白），开发小分子抑制剂，阻断信号传导，从而抑制蜕皮过程。

3. 研发进展：目前相关研发主要处于体外活性验证和模式昆虫（如烟草天蛾、家蚕）试验阶段，已有多种候选化合物在实验室条件下展现出良好的杀虫活性。由于肽类分子的稳定性和田间施用效率等问题尚未完全解决，尚未有基于Mas-ETH通路的药物实现商业化应用，但具有广阔的研发前景。

五、作用机理

Mas-ETH的作用机理是通过“激素-受体-信号传导”的级联反应调控昆虫蜕皮过程，具体分为以下关键步骤：

1. 合成与分泌：Mas-ETH由昆虫体内的Inka细胞（一种特化的皮细胞）合成，在蜕皮激素（20E）的调控下，Inka细胞发生胞吐作用，将Mas-ETH释放到血淋巴中。

2. 受体结合：血淋巴中的Mas-ETH扩散至中枢神经系统（脑、神经节）和体表肌肉细胞表面，与细胞膜上的特异性ETH受体（属于G蛋白偶联受体家族）结合，导致受体构象改变。

3. 信号传导激活：受体激活后，通过G蛋白介导激活下游信号通路，主要包括cAMP/PKA通路和IP3/Ca²⁺通路：一方面，激活腺苷酸环化酶，使细胞内cAMP浓度升高，进而激活蛋白激酶A（PKA）；另一方面，促进磷脂酰肌醇水解生成IP3，IP3与内质网表面的IP3受体结合，促进Ca²⁺释放，升高细胞内Ca²⁺浓度。

4. 生理效应调控：激活的PKA和Ca²⁺信号共同调控下游靶基因的表达（如蜕皮相关蛋白酶基因）和蛋白质活性，进而引发一系列蜕皮相关的生理反应，包括：① 蜕皮液分泌，其中含有的蛋白酶可降解旧表皮内层；② 体表肌肉产生节律性收缩，为旧表皮脱落提供动力；③ 新表皮的合成与硬化；④ 调控羽化过程中的展翅、体色形成等行为。

5. 信号终止：Mas-ETH与受体结合后，通过受体内化、降解或脱磷酸化等方式终止信号传导，同时Mas-ETH本身被血淋巴中的肽酶降解，完成一次调控循环。

六、研究进展

1. 基础研究进展：

（1）结构与功能解析：已明确Mas-ETH的完整氨基酸序列、分子量、等电点等基本理化性质，通过核磁共振（NMR）技术解析了其溶液构象，发现其C端酰胺化修饰（-NH₂）对生物活性至关重要，缺失后活性显著下降。

（2）调控网络研究：证实Mas-ETH的分泌受蜕皮激素（20E）的正向调控，同时与羽化激素（EH）、甲壳素合成酶等因子形成协同调控网络，共同调控蜕皮与羽化的时序性过程。此外，还发现Mas-ETH在不同发育阶段的表达量存在显著差异，其表达峰值与蜕皮关键时期高度吻合。

（3）受体研究：成功克隆并鉴定了Mas-ETH的特异性受体（Mas-ETHR），明确其属于G蛋白偶联受体家族，通过基因敲除技术证实，Mas-ETHR缺失会导致烟草天蛾无法完成正常蜕皮，最终死亡。

2. 应用研究进展：

（1）靶点验证：通过RNA干扰（RNAi）技术沉默害虫体内的ETH或ETHR基因，可有效抑制害虫蜕皮，导致其发育停滞，证实ETH通路是害虫防治的有效靶点。

（2）候选药物开发：设计并合成了一系列Mas-ETH拮抗肽，其中部分肽类对烟草天蛾、棉铃虫等农业害虫具有显著的杀虫活性，且对家蚕等有益昆虫的毒性较低，展现出特异性防控潜力。

（3）递送技术研究：为解决肽类药物稳定性差、难以穿透昆虫表皮的问题，研发了纳米载体递送系统（如脂质体、聚合物纳米粒），可显著提高Mas-ETH模拟肽的田间施用效果和持效期。

七、相关案例分析

案例一：Mas-ETH拮抗肽对棉铃虫的防控效果研究

1. 研究背景：棉铃虫是我国重要的农业害虫，对棉花、玉米等作物造成严重危害，传统化学农药易导致害虫抗药性和环境污染，亟需开发新型特异性防控技术。

2. 研究方案：基于Mas-ETH的活性中心序列，设计并合成3种拮抗肽（P1、P2、P3），通过显微注射方式将不同浓度的拮抗肽注入棉铃虫5龄幼虫体内，以注射生理盐水为对照组，观察幼虫的蜕皮成功率、化蛹率及成虫羽化率。

3. 研究结果：注射浓度为10 μg/头的P2拮抗肽后，棉铃虫幼虫的蜕皮成功率仅为23.5%，显著低于对照组（95.2%）；化蛹率和成虫羽化率分别为18.3%和10.1%，均显著低于对照组。进一步观察发现，处理组幼虫在蜕皮过程中出现旧表皮无法脱落、新表皮发育不全等畸形现象，最终多因无法完成蜕皮而死亡。

4. 案例分析：该案例证实，基于Mas-ETH设计的拮抗肽可通过阻断ETH通路，有效干扰棉铃虫的正常蜕皮过程，展现出良好的杀虫活性。其核心机制是拮抗肽与棉铃虫体内的ETHR特异性结合，竞争性抑制内源性ETH的作用，破坏蜕皮调控网络。该研究为新型特异性生物农药的研发提供了直接的实验依据，且由于拮抗肽针对昆虫特异性通路，对脊椎动物和有益生物毒性较低，具有良好的环境安全性。

5. 应用启示：该案例的研究成果可进一步用于优化拮抗肽的结构，提高其稳定性和田间递送效率，结合纳米载体技术开发可喷施的生物农药制剂，应用于棉铃虫的绿色防控，减少化学农药的使用。

案例二：Mas-ETH调控烟草天蛾羽化行为的机制研究

1. 研究背景：昆虫的羽化行为（如蛹壳破裂、展翅、体色硬化）是一个高度有序的生理过程，但其调控机制尚未完全明确。Mas-ETH作为蜕皮过程的关键激素，其在羽化行为中的具体调控作用有待深入解析。

2. 研究方案：以烟草天蛾为模式昆虫，通过免疫组织化学技术定位Mas-ETH在蛹期的分泌部位；利用RNAi技术沉默Inka细胞中的Mas-ETH基因，观察蛹的羽化行为变化；通过实时荧光定量PCR（qPCR）检测羽化相关基因（如翅表皮蛋白基因）的表达量变化。

3. 研究结果：免疫组织化学结果显示，Mas-ETH在烟草天蛾蛹期的Inka细胞中大量表达，在羽化前12 h达到表达峰值；沉默Mas-ETH基因后，蛹的羽化时间显著延迟，且35.7%的蛹无法完成展翅行为，翅膀呈现皱缩状态；qPCR结果显示，处理组翅表皮蛋白基因的表达量显著低于对照组，表明Mas-ETH可调控羽化相关基因的表达。

4. 案例分析：该案例明确了Mas-ETH在烟草天蛾羽化行为中的关键调控作用，其不仅参与蜕皮过程的启动，还通过调控翅表皮蛋白基因的表达，影响翅膀的伸展与硬化。该研究完善了昆虫变态发育的神经-内分泌调控网络，为深入理解昆虫羽化行为的分子机制提供了重要理论支撑。同时，该研究中建立的RNAi沉默技术也为其他昆虫ETH功能的研究提供了参考方法。

产品信息来源：楚肽生物

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