Neuropeptyd - Neuropeptide

Neuropeptyd Y

Neuropeptydy to przekaźniki chemiczne składające się z małych łańcuchów aminokwasów, które są syntetyzowane i uwalniane przez neurony . Neuropeptydy zazwyczaj wiążą się z receptorami sprzężonymi z białkiem G (GPCR), aby modulować aktywność nerwową i inne tkanki, takie jak jelita, mięśnie i serce.

Istnieje ponad 100 znanych neuropeptydów, reprezentujących największą i najbardziej zróżnicowaną klasę cząsteczek sygnałowych w układzie nerwowym. Neuropeptydy są syntetyzowane z dużych białek prekursorowych, które są cięte i przetwarzane potranslacyjnie, a następnie pakowane w gęste pęcherzyki rdzeniowe. Neuropeptydy są często uwalniane razem z innymi neuropeptydami i neuroprzekaźnikami w pojedynczym neuronie, dając wiele efektów. Po uwolnieniu neuropeptydy mogą rozprzestrzeniać się szeroko, wpływając na szeroki zakres celów.

Synteza

Neuropeptydy są syntetyzowane z dużych, nieaktywnych białek prekursorowych zwanych prepropeptydami. Prepropeptydy zawierają sekwencje rodziny odrębnych peptydów i często zawierają powtarzające się kopie tych samych peptydów, w zależności od organizmu. Oprócz sekwencji peptydów prekursorowych, prepropeptydy zawierają również peptyd sygnałowy, peptydy rozdzielające i miejsca cięcia. Sekwencja peptydu sygnałowego prowadzi białko do szlaku sekrecyjnego, zaczynając od retikulum endoplazmatycznego . Sekwencja peptydu sygnałowego jest usuwana w retikulum endoplazmatycznym, dając propeptyd. Propeptyd wędruje do aparatu Golgiego, gdzie jest rozszczepiany proteolitycznie i przetwarzany na wiele peptydów. Peptydy są pakowane w pęcherzyki o gęstym rdzeniu, gdzie może nastąpić dalsze rozszczepianie i przetwarzanie, takie jak C-końcowa amidacja. Gęste pęcherzyki rdzeniowe są transportowane przez neuron i mogą uwalniać peptydy w szczelinie synaptycznej, ciele komórki i wzdłuż aksonu.

Mechanizm

Neuropeptydy są uwalniane przez gęste pęcherzyki rdzeniowe po depolaryzacji komórki. Niektóre dowody wskazują, że neuropeptydy są uwalniane po wystrzeliwaniu lub wybuchach o wysokiej częstotliwości, co odróżnia gęsty pęcherzyk rdzeniowy od uwalniania pęcherzyków synaptycznych. Neuropeptydy wykorzystują transmisję objętości i nie są szybko wychwytywane, co pozwala na dyfuzję przez szerokie obszary (nm do mm) w celu osiągnięcia celów. Prawie wszystkie neuropeptydy wiążą się z GPCR, indukując kaskady wtórnych przekaźników do modulowania aktywności neuronalnej w długich skalach czasowych.

Ekspresja neuropeptydów w układzie nerwowym jest zróżnicowana. Neuropeptydy są często uwalniane wspólnie z innymi neuropeptydami i neuroprzekaźnikami, dając różnorodne efekty w zależności od kombinacji uwalniania. Na przykład, wazoaktywny peptyd jelitowy jest zazwyczaj uwalniany razem z acetylocholiną. Uwalnianie neuropeptydu może być również specyficzne. Na przykład u larw muszki Drosophila hormon wykwitu jest wyrażany w zaledwie dwóch neuronach.

Odkrycie

Pierwszy neuropeptyd, substancja P , został odkryty przez Ulfa von Eulera i Johna Gadduma w 1931 roku. Na początku XX wieku z całych mózgów i tkanek zwierzęcych pozyskiwano z grubsza chemiczne przekaźniki i badano ich efekty fizjologiczne. Próbując wyizolować i zbadać acetylocholinę, von Euler i Gaddum stworzyli surowy ekstrakt w proszku z całego mózgu i jelit konia i odkryli, że wywołuje ona skurcze mięśni i obniża ciśnienie krwi. Efekty nie zostały zniesione przez atropinę, a zatem nie można ich było przypisać wyłącznie acetylocholinie. Substancja P została po raz pierwszy oczyszczona i zsekwencjonowana w 1971 przez Michaela Changa i Susan Leeman, ujawniając jej 11-aminokwasowy łańcuch peptydowy. Podobne metody zastosowano do identyfikacji innych neuropeptydów we wczesnych latach 50., takich jak wazopresyna i oksytocyna.

U owadów proktolina była pierwszym neuropeptydem wyizolowanym i zsekwencjonowanym. W 1975 roku Alvin Starratt i Brian Brown wyekstrahowali pentapeptyd z mięśni tylnego jelita karalucha i odkryli, że jego zastosowanie wzmaga skurcze mięśni. Podczas gdy Starratt i Brown początkowo uważali proktolinę za pobudzający neuroprzekaźnik, później potwierdzono, że proktolina jest peptydem neuromodulującym.

Termin „neuropeptyd” został po raz pierwszy użyty w latach 70. XX wieku przez Davida de Wied , który badał wpływ hormonów peptydowych ACTH , MSH i wazopresyny na uczenie się i pamięć.

Cele receptora

Większość neuropeptydów działa na receptory sprzężone z białkiem G (GPCR). Neuropeptydy-GPCR dzielą się na dwie rodziny: rodopsynopodobną i klasę sekretynową. Większość peptydów aktywuje pojedynczy GPCR, podczas gdy niektóre aktywują wiele GPCR (np. AstA, AstC, DTK). Relacje wiązania peptyd-GPCR są wysoce konserwatywne u zwierząt. Oprócz konserwatywnych relacji strukturalnych, niektóre funkcje peptydu-GPCR są również konserwowane w całym królestwie zwierząt. Na przykład sygnalizacja neuropeptydu F/neuropeptydu Y jest strukturalnie i funkcjonalnie zachowana między owadami i ssakami.

Chociaż peptydy celują głównie w receptory metabotropowe, istnieją pewne dowody na to, że neuropeptydy wiążą się z innymi celami receptorowymi. Kanały jonowe bramkowane peptydem (kanały sodowe bramkowane FMRFamidem) zostały znalezione u ślimaków i Hydry. Inne przykłady celów innych niż GPCR obejmują: peptydy podobne do insuliny i receptory kinazy tyrozynowej u Drosophila oraz przedsionkowy peptyd natriuretyczny i hormon wykwitu ze związanymi z błoną receptorami cyklazy guanylowej u ssaków i owadów.

Przykłady

Wiele populacji neuronów ma charakterystyczne fenotypy biochemiczne. Na przykład, w jednym z około 3000 subpopulacji neuronów w łukowatym jądra w podwzgórzu trzy anorektyczne peptydy koekspresji: α-hormonu stymulującego melanocyty (α-MSH), galaniny jak peptyd i kokainą i amfetaminą- regulowany transkrypt (CART), aw innej subpopulacji koeksprymowane są dwa peptydy oreksygenne , neuropeptyd Y i peptyd pokrewny agouti (AGRP). Nie są to jedyne peptydy w jądrze łukowatym; β-endorfina , dynorfina , enkefalina , galanina , grelina , hormon uwalniający hormon wzrostu , neurotensyna , neuromedyna U i somatostatyna są również wyrażane w subpopulacjach neuronów łukowatych. Wszystkie te peptydy są uwalniane centralnie i działają na inne neurony przy określonych receptorach. Neuropeptydy Y tworzą również klasyczny hamujący neuroprzekaźnik GABA .

Bezkręgowce mają również wiele neuropeptydów. CCAP ma kilka funkcji, w tym regulację rytmu serca, allatostatyna i proktolina regulują przyjmowanie pokarmu i wzrost, bursikon kontroluje opalanie naskórka, a corazonina odgrywa rolę w pigmentacji i linieniu naskórka.

Sygnały peptydowe odgrywają inną rolę w przetwarzaniu informacji niż konwencjonalne neuroprzekaźniki, a wiele z nich wydaje się być szczególnie związanych z określonymi zachowaniami. Na przykład oksytocyna i wazopresyna mają uderzający i specyficzny wpływ na zachowania społeczne, w tym zachowania matek i tworzenie więzi w parach. Poniżej znajduje się lista neuroaktywnych peptydów współistniejących z innymi neuroprzekaźnikami. Nazwy nadajników są pogrubione.

Norepinefryna (noradrenalina). W neuronach grupy komórek A2 w jądrze przewodu samotnego ) noradrenalina współistnieje z:

GABA

Acetylocholina

Dopamina

Epinefryna (adrenalina)

Serotonina (5-HT)

Niektóre neurony wytwarzają kilka różnych peptydów. Na przykład, wazopresyna współistnieje z dynorfiny i galaniny w magnocellular neuronach supraoptic jądra i przykomorowe jądro , a także z CRF (w parvocellular neuronach przykomorowe jądro )

Oksytocyna w jądrze nadwzrokowym współistnieje z enkefaliną , dynorfiną , transkryptem regulowanym kokainą i amfetaminą (CART) oraz cholecystokininą .

Bibliografia

Zewnętrzne linki