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黑化反应是酚类物质通过氧化还原生成醌类物质和色素的反应过程。黑化反应的第一步是酪氨酸羟基化生成3，4-二羟基苯丙氨酸（多巴），然后多巴在多酚氧化酶等一系列酶的作用下形成黑色素。酪氨酸羟化酶（TH）和多酚氧化酶（PO）都可催化酪氨酸形成多巴。酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase，TH)是一种以酪氨酸为底物，铁离子和四氢生物喋呤为辅因子，催化氧化酪氨酸形成多巴的芳香族氨基酸羟化酶。酪氨酸羟化酶广泛存在于昆虫、哺乳动物和人类中，是新陈代谢不可或缺的酶类。已有大量研究表明，PO具有催化酪氨酸羟化成多巴的单酚加氧酶（简称酪氨酸酶）活性，又具有催化多酚类物质氧化的双重功能，PO在昆虫表皮硬化、色素形成、伤口愈合以及抵御病原微生物的侵染等过程起着重要的作用。过去较多的研究集中于酚氧化酶，鉴于TH和PO都具有催化酪氨酸形成多巴的能力，因此研究TH的结构性质和在昆虫体内的生理功能具有十分重要的意义。本研究以黄粉虫和家蚕为材料，克隆黄粉虫（Tenebrio molitor）酪氨酸羟化酶基因（TmTH）和家蚕（Bombyx mori）酪氨酸羟化酶基因（BmTH）的开放阅读框架，进行生物信息学分析，构建表达载体转化大肠杆菌BL21表达重组蛋白，亲和层析纯化目的蛋白；分离纯化黄粉虫血淋巴多酚氧化酶(PO)，测定重组TmTH、体内TmTH和PO活性和动力学参数。比较TmTH和PO对酪氨酸的催化效率；用酪氨酸羟化酶抑制剂进行了TmTH对表皮色素形成、硬化和血淋巴黑化及其发育变态中的影响。同时构建BmTH的突变体，亲和层析纯化野生型和突变体重组蛋白，测定它们的内源荧光光谱、活性和动力学参数。分离纯化家蚕表皮多酚氧化酶，测定活性和动力学参数，比较了BmTH和PO对酪氨酸的催化效率。结果表明，克隆的黄粉虫TmTH和家蚕BmTH都属于黑腹果蝇酪氨酸羟化酶typeⅡ型， N-端含有一段富含酸性氨基酸的调节区，C-端含有保守的芳香族氨基酸羟化酶催化区。重组TmTH和体内TmTH的动力学参数没有明显差异，可以用重组TmTH代替天然TmTH进行相关的研究。黄粉虫TmTH的催化效率与PO相比，对酪氨酸的亲和力比PO低，催化效率比PO低很多。TmTH活性降低使血淋巴黑化程度下降，培养的表皮组织色素沉着减弱，黄粉虫发育和变态异常。BmTH催化区氨基酸AA419天冬氨酸突变为甘氨酸突变体和N-端的调节区缺失突变体使活性下降，三维结构变化，重组BmTH的催化效率与PO相比，对酪氨酸的亲和力差别不显著，但催化效率比PO低。综上所述，昆虫TH的结构性质与哺乳动物相似，TH在昆虫表皮色素形成，发育、变态和免疫防御中具有重要作用。该研究可丰富表皮的鞣化理论和昆虫免疫理论，有关结果，可为TH的功能和调控机制的深入研究奠定基础。