Neuropeptid - Neuropeptide

Neuropeptid Y

Neuropeptider er kemiske budbringere, der består af små kæder af aminosyrer, der syntetiseres og frigives af neuroner . Neuropeptider binder typisk til G-proteinkoblede receptorer (GPCR'er) for at modulere neural aktivitet og andre væv som tarm, muskler og hjerte.

Der er over 100 kendte neuropeptider, der repræsenterer den største og mest forskelligartede klasse af signalmolekyler i nervesystemet. Neuropeptider syntetiseres fra store prækursorproteiner, der spaltes og post-translationelt bearbejdes og derefter pakkes i tætte kernevesikler. Neuropeptider frigives ofte sammen med andre neuropeptider og neurotransmittere i en enkelt neuron, hvilket giver en lang række effekter. Når de er frigivet, kan neuropeptider diffundere bredt for at påvirke en bred vifte af mål.

Syntese

Neuropeptider syntetiseres fra store, inaktive precursorproteiner kaldet prepropeptider. Prepropeptider indeholder sekvenser for en familie af forskellige peptider og indeholder ofte gentagne kopier af de samme peptider afhængigt af organismen. Ud over precursorpeptidsekvenserne indeholder prepropeptider også et signalpeptid, spacerpeptider og spaltningssteder. Signalpeptidsekvensen leder proteinet til den sekretoriske vej, der starter ved det endoplasmatiske retikulum . Signalpeptidsekvensen fjernes i det endoplasmatiske retikulum, hvilket giver et propeptid. Propeptidet bevæger sig til Golgi -apparatet, hvor det spaltes proteolytisk og behandles til flere peptider. Peptider pakkes i tætte kerneblærer, hvor yderligere spaltning og behandling, såsom C-terminal amidering, kan forekomme. Tætte kernevesikler transporteres gennem neuronen og kan frigive peptider i den synaptiske spalte, cellelegeme og langs axonen.

Mekanisme

Neuropeptider frigives af tætte kerneblærer efter depolarisering af cellen. Nogle beviser viser, at neuropeptider frigives efter højfrekvent affyring eller bursts, der adskiller tæt kernevesikel fra synaptisk vesikelfrigivelse. Neuropeptider udnytter volumenoverførsel og genoptages ikke hurtigt, så diffusion på tværs af brede områder (nm til mm) når mål. Næsten alle neuropeptider binder til GPCR'er, hvilket får anden messenger-kaskader til at modulere neural aktivitet på lange tidsskalaer.

Udtryk af neuropeptider i nervesystemet er forskelligartet. Neuropeptider frigives ofte sammen med andre neuropeptider og neurotransmittere, hvilket giver en mangfoldighed af effekter afhængigt af kombinationen af ​​frigivelse. For eksempel frigives vasoaktivt tarmpeptid typisk med acetylcholin. Neuropeptidfrigivelse kan også være specifik. I Drosophila -larver udtrykkes for eksempel eclosionshormon i kun to neuroner.

Opdagelse

Det første neuropeptid, stof P , blev opdaget af Ulf von Euler og John Gaddum i 1931. I begyndelsen af ​​1900'erne blev kemiske budbringere groft ekstraheret fra hele dyrehjerner og væv og undersøgt for deres fysiologiske virkninger. I et forsøg på at isolere og studere acetylcholin lavede von Euler og Gaddum et råpulverekstrakt fra hele hestens hjerne og tarm og fandt ud af, at det fremkaldte muskelsammentrækninger og deprimeret blodtryk. Virkningerne blev ikke afskaffet af atropin og kunne derfor ikke udelukkende tilskrives acetylcholin. Stof P blev først renset og sekventeret i 1971 af Michael Chang og Susan Leeman, hvilket afslørede dets 11 aminosyre-peptidkæde. Lignende metoder blev brugt til at identificere andre neuropeptider i begyndelsen af ​​1950'erne, såsom vasopressin og oxytocin.

Hos insekter var proctolin det første neuropeptid, der blev isoleret og sekventeret. I 1975 ekstraherede Alvin Starratt og Brian Brown pentapeptidet fra kakerlakens bagmuskler og fandt ud af, at dets anvendelse øgede muskelsammentrækninger. Mens Starratt og Brown oprindeligt tænkte på proctolin som en excitatorisk neurotransmitter, blev proctolin senere bekræftet som et neuromodulerende peptid.

Udtrykket "neuropeptid" blev først brugt i 1970'erne af David de Wied , der studerede virkningerne af peptidhormonerne ACTH , MSH og vasopressin på læring og hukommelse.

Receptor mål

De fleste neuropeptider virker på G-proteinkoblede receptorer (GPCR'er). Neuropeptid-GPCR'er falder i to familier: rhodopsin-lignende og sekretinklassen. De fleste peptider aktiverer en enkelt GPCR, mens nogle aktiverer flere GPCR'er (f.eks. AstA, AstC, DTK). Peptid-GPCR bindingsforhold er stærkt bevarede på tværs af dyr. Bortset fra bevarede strukturelle forhold er nogle peptid-GPCR-funktioner også bevaret på tværs af dyreriget. For eksempel er neuropeptid F/neuropeptid Y -signalering strukturelt og funktionelt konserveret mellem insekter og pattedyr.

Selvom peptider for det meste retter sig mod metabotrope receptorer, er der nogle tegn på, at neuropeptider binder sig til andre receptormål. Peptid-gated ion-kanaler (FMRFamide-gated-natriumkanaler) er fundet i snegle og Hydra. Andre eksempler på ikke-GPCR-mål inkluderer: insulinlignende peptider og tyrosin-kinase-receptorer i Drosophila og atrial natriuretisk peptid og eclosionshormon med membranbundne guanylylcyclase-receptorer hos pattedyr og insekter.

Eksempler

Mange populationer af neuroner har karakteristiske biokemiske fænotyper. For eksempel i en subpopulation af ca. 3000 neuroner i bueformede nucleus af hypothalamus , tre anorektiske peptider co-udtrykkes: α-melanocytstimulerende hormon (α-MSH), galanin-lignende peptid , og kokain-og-amfetamin reguleret transkript (CART), og i en anden subpopulation er to orexigene peptider co-udtrykt, neuropeptid Y og agouti-relateret peptid (AGRP). Disse er ikke de eneste peptider i den bueformede kerne; β-endorphin , dynorphin , enkephalin , galanin , ghrelin , væksthormonfrigivende hormon , neurotensin , neuromedin U og somatostatin udtrykkes også i subpopulationer af bueformede neuroner. Disse peptider frigives alle centralt og virker på andre neuroner ved specifikke receptorer. Neuropeptid Y -neuronerne laver også den klassiske hæmmende neurotransmitter GABA .

Hvirvelløse dyr har også mange neuropeptider. CCAP har flere funktioner, herunder regulering af puls, allatostatin og proctolin regulerer madindtag og vækst, bursicon styrer garvning af neglebåndet og corazonin har en rolle i neglebåndspigmentering og fældning.

Peptidsignaler spiller en rolle i informationsbehandling, der er forskellig fra konventionelle neurotransmittere, og mange ser ud til at være særligt forbundet med specifik adfærd. For eksempel har oxytocin og vasopressin slående og specifikke virkninger på social adfærd, herunder moderens adfærd og parbinding. Det følgende er en liste over neuroaktive peptider, der sameksisterer med andre neurotransmittere. Sendernavne er vist med fed skrift.

Norepinephrin (noradrenalin). I neuroner i A2-cellegruppen i kernen i det ensomme område ) eksisterer noradrenalin samtidig med:

GABA

Acetylcholin

Dopamin

Adrenalin (adrenalin)

Serotonin (5-HT)

Nogle neuroner danner flere forskellige peptider. For eksempel eksisterer Vasopressin sammen med dynorphin og galanin i magnocellulære neuroner i den supraoptiske kerne og paraventrikulære kerne og med CRF (i parvocellulære neuroner i den paraventrikulære kerne )

Oxytocin i den supraoptiske kerne eksisterer samtidig med enkephalin , dynorphin , kokain- og amfetaminreguleret transkript (CART) og cholecystokinin .

Referencer

eksterne links