Neuropeptidă - Neuropeptide

Neuropeptida Y

Neuropeptidele sunt mesaje chimice formate din lanțuri mici de aminoacizi care sunt sintetizate și eliberate de neuroni . Neuropeptidele se leagă de obicei la receptorii cuplați cu proteina G (GPCR) pentru a modula activitatea neuronală și alte țesuturi precum intestinul, mușchii și inima.

Există peste 100 de neuropeptide cunoscute, reprezentând cea mai mare și mai diversă clasă de molecule de semnalizare din sistemul nervos. Neuropeptidele sunt sintetizate din proteine ​​precursoare mari, care sunt clivate și prelucrate post-translațional, apoi ambalate în vezicule cu miez dens. Neuropeptidele sunt adesea co-eliberate cu alte neuropeptide și neurotransmițători într-un singur neuron, producând o multitudine de efecte. Odată eliberate, neuropeptidele se pot difuza pe scară largă pentru a afecta o gamă largă de ținte.

Sinteză

Neuropeptidele sunt sintetizate din proteine ​​precursoare mari, inactive , numite prepropeptide. Prepropeptidele conțin secvențe pentru o familie de peptide distincte și conțin adesea copii repetate ale acelorași peptide, în funcție de organism. În plus față de secvențele peptidice precursoare, prepropeptidele conțin, de asemenea, o peptidă semnal, peptide distanțier și site-uri de scindare. Secvența peptidică semnal ghidează proteina către calea secretorie, începând de la reticulul endoplasmatic . Secvența peptidică semnal este îndepărtată în reticulul endoplasmatic, rezultând o propeptidă. Propeptida se deplasează către aparatul Golgi, unde este scindată proteolitic și procesată în peptide multiple. Peptidele sunt ambalate în vezicule cu miez dens, unde pot apărea scindări și prelucrări suplimentare, cum ar fi amidarea C-terminală. Veziculele de miez dens sunt transportate în întregul neuron și pot elibera peptide la fanta sinaptică, corpul celulei și de-a lungul axonului.

Mecanism

Neuropeptidele sunt eliberate de vezicule cu miez dens după despolarizarea celulei. Unele dovezi arată că neuropeptidele sunt eliberate după tragere sau explozii de înaltă frecvență, distingând vezicula de miez dens de eliberarea de vezicule sinaptice. Neuropeptidele utilizează transmiterea volumului și nu sunt recaptate rapid, permițând difuziunea în zone largi (de la nm la mm) pentru a atinge țintele. Aproape toate neuropeptidele se leagă de GPCR-uri, inducând cascade de mesagerie secundară pentru a modula activitatea neuronală pe scări lungi de timp.

Exprimarea neuropeptidelor în sistemul nervos este diversă. Neuropeptidele sunt adesea co-eliberate cu alte neuropeptide și neurotransmițători, producând o diversitate de efecte în funcție de combinația de eliberare. De exemplu, peptida intestinală vasoactivă este de obicei co-eliberată cu acetilcolină. Eliberarea neuropeptidelor poate fi, de asemenea, specifică. La larvele Drosophila , de exemplu, hormonul de eclosie este exprimat în doar doi neuroni.

Descoperire

Prima neuropeptidă, Substanța P , a fost descoperită de Ulf von Euler și John Gaddum în 1931. La începutul anilor 1900, mesagerii chimici erau extrasați brut din creierele și țesuturile animale întregi și studiați pentru efectele lor fiziologice. Într-un efort de a izola și studia acetilcolina, von Euler și Gaddum au realizat un extract de pulbere brută din întregul creier și intestin ecvin și au constatat că induce contracții musculare și depresie a tensiunii arteriale. Efectele nu au fost abolite de atropină și, prin urmare, nu au putut fi atribuite exclusiv acetilcolinei. Substanța P a fost purificată și secvențiată pentru prima dată în 1971 de Michael Chang și Susan Leeman, dezvăluind lanțul său peptidic de aminoacizi 11. Metode similare au fost folosite pentru a identifica alte neuropeptide la începutul anilor 1950, cum ar fi vasopresina și oxitocina.

La insecte, proctolina a fost prima neuropeptidă care a fost izolată și secvențiată. În 1975, Alvin Starratt și Brian Brown au extras pentapeptida din mușchii intestinului din gândac și au constatat că aplicarea sa îmbunătățește contracțiile musculare. În timp ce Starratt și Brown s-au gândit inițial la proctolin ca un neurotransmițător excitator, proctolin a fost ulterior confirmat ca o peptidă neuromodulatoare.

Termenul „neuropeptidă” a fost folosit pentru prima dată în anii 1970 de David de Wied , care a studiat efectele hormonilor peptidici ACTH , MSH și vasopresină asupra învățării și memoriei.

Țintele receptorului

Majoritatea neuropeptidelor acționează asupra receptorilor cuplați la proteina G (GPCR). Neuropeptidele-GPCR se încadrează în două familii: asemănătoare rodopsinei și clasa secretinei. Majoritatea peptidelor activează un singur GPCR, în timp ce unele activează mai multe GPCR (de exemplu AstA, AstC, DTK). Relațiile de legare peptidă-GPCR sunt extrem de conservate la animale. În afară de relațiile structurale conservate, unele funcții peptidă-GPCR sunt, de asemenea, conservate în regnul animal. De exemplu, semnalizarea neuropeptidei F / neuropeptidei Y este conservată structural și funcțional între insecte și mamifere.

Deși peptidele vizează în principal receptorii metabotropi, există unele dovezi că neuropeptidele se leagă de alte ținte ale receptorilor. La melci și Hydra au fost găsite canale ionice peptidice (canale de sodiu FMR). Alte exemple de ținte non-GPCR includ: peptide asemănătoare insulinei și receptori tirozin-kinazici în Drosophila și peptidă natriuretică atrială și hormon de eclosiune cu receptori guanilil ciclază legați de membrană la mamifere și insecte.

Exemple

Multe populații de neuroni au fenotipuri biochimice distincte. De exemplu, într-o subpopulație de aproximativ 3000 de neuroni din nucleul arcuat al hipotalamusului , sunt co-exprimate trei peptide anorectice : hormonul de stimulare a melanocitului (α-MSH), peptida asemănătoare galaninei și cocaina și amfetamina transcript reglementat (CART), iar într-o altă subpopulație sunt peptide orexigenice co-exprimate, neuropeptida Y și peptida asociată cu agouti (AGRP). Acestea nu sunt singurele peptide din nucleul arcuat; β-endorfina , dinorfina , encefalina , galanina , grelina , hormonul de eliberare a hormonului de creștere , neurotensina , neuromedina U și somatostatina sunt, de asemenea, exprimate în subpopulațiile de neuroni arcuți. Aceste peptide sunt eliberate central și acționează asupra altor neuroni la receptori specifici. Neuronii Y neuropeptidici fac, de asemenea, clasicul neurotransmițător inhibitor GABA .

De asemenea, nevertebratele au multe neuropeptide. CCAP are mai multe funcții, inclusiv reglarea ritmului cardiac, alatostatina și proctolina reglează aportul și creșterea alimentelor, bursiconul controlează bronzarea cuticulei și corazonina are un rol în pigmentarea și năpârlirea cuticulelor.

Semnalele peptidice joacă un rol în prelucrarea informațiilor care este diferit de cel al neurotransmițătorilor convenționali și multe par a fi asociate în special cu comportamente specifice. De exemplu, oxitocina și vasopresina au efecte izbitoare și specifice asupra comportamentelor sociale, inclusiv comportamentul matern și legătura de pereche. Următoarea este o listă de peptide neuroactive care coexistă cu alți neurotransmițători. Numele emițătorului sunt afișate cu caractere aldine.

Noradrenalină (noradrenalină). În neuronii grupului de celule A2 din nucleul tractului solitar ), norepinefrina coexista cu:

GABA

Acetilcolina

Dopamina

Epinefrină (adrenalină)

Serotonina (5-HT)

Unii neuroni produc mai multe peptide diferite. De exemplu, vasopresina coexistă cu dinorfina și galanina în neuronii magnocelulari ai nucleului supraoptic și nucleului paraventricular și cu CRF (în neuronii parvocelulari ai nucleului paraventricular )

Oxitocina din nucleul supraoptic coexistă cu enkefalina , dinorfina , transcriptul reglementat de cocaină și amfetamină (CART) și colecistochinina .

Referințe

linkuri externe