Neuropeptid

Neuropeptidi su male molekule slične proteinima (peptidi) koji koriste neuroni za međusobno komuniciranje. Oni su neuronski+e signalne molekule koje na specifičan način utiču na aktivnost mozga i tijela. Različiti neuropeptidi sudjeluju u širokom rasponu moždanih funkcija, uključujući analgeziju, nagradu, unos hrane, metabolizam, razmnožavanje, društveno ponašanje, učenje i pamćenje.

Neuropeptid Y

Mehanizam i sintezaUredi

Neuropeptidi se sintetiziraju iz velikih, neaktivnih prekursorskih proteina nazvanih prepepeptidi, koji se cijepaju u nekoliko aktivnih peptida. Prepropeptidi često stvaraju višestruke kopije istog peptida ili mnogo različitih peptida.[1] Broj ponavljanja peptidne sekvence često se mijenjao tokom evolucije i služio je kao žarište za genetičku varijaciju.

Peptidi se sintetiziraju u somi, ulaze u sekrecijski put za prolazak kroz rER - Golgijev aparat, dalje se obrađuju, a zatim pakuju u velike vezikule sa gustom jezgrom za transport niz aksone ili dendrite.[2][3] Velike vezikule s gustim jezgrom često se nalaze u svim dijelovima neurona, uključujući somu, dendrite, aksonska zadebljanja (varikoziteti) i živčane završetke, dok se male sinapdna vezikule uglavnom nalaze u grozdovima na presinapsnim lokacijama.[4][5] Oslobađanje velikih i malih vezikula različito je regulirano. Neuropeptidi se oslobađaju na kalcij-ovisan način da se vežu na G-protein-receptore (GPCR). Velike vezikule gustog jezgra oslobađaju male količine neuropeptida u odnosu na sinaptičke vezikule i neurotransmitere. Neuropeptidi se odmah ne uzimaju ponovo, razgrađuju ili recikliraju i stoga su bioaktivni duži vremenski period.

Peptidogergička ekspresija u mozgu može biti vrlo selektivna i specifična. Naprimjer, kod larvi roda Drosophila, hormon eklozije (izlijeganja) ispoljava se u samo dva neurona, a SIF-amid se izražava u četiri. [3] Za razliku od njegove selektivne ekspresije, peptidergična aktivnost može biti široka i dugotrajna. Neuropeptidi se često istodobno oslobađaju s drugim peptidima i uobičajenim neurotransmiterima. Naprimjer, vazoaktivni crijevni peptid obično se oslobađa acetilholinom.[6]

Suprotno svojoj selektivnoj ekspresiji, peptidno delovanje može biti široko i raznoliko. Peptidi se vežu na GPCR-ove da induciraju signalne kaskade koje mijenjaju ćelijsku i sinapsnu aktivnost. Postoji i tkivno specifična obrada prekursora neuropeptida. Različita tkiva imaju prilagođene korake posttralacijske obrade koji daju strukturno i funkcijski različite peptide.[2] Peptidi mogu uticati na ekspresiju gena, lokalni protok krvi, sinapsogenezu i morfologiju glijinih ćelija.

Receptorski ciljeviUredi

Većina neuropeptida djeluje na G-protein spregnute receptore (GPCR). Neuropeptidni-GPCR spadaju u dvije porodice: rododininsku i sekretinsku klasu.[7] Most peptides activate a single GPCR, while some activate multiple GPCRs (e.g. AstA, AstC, DTK).[8] Veza peptida i GPCR-a se kod životinja jako čuva. Osim očuvanih strukturnih odnosa, neke peptidno-GPCR funkcije sačuvane su i u životinjskom carstvu. Naprimjer, neuropeptidna F/neuropeptidna Y signalizacija se strukturno i funkcijski čuva između insekata i sisara.[8]

Iako peptidi uglavnom ciljaju metabotropne receptore, postoje neki dokazi da se neuropeptidi vežu na druge ciljeve receptora. Pronađeni su penidni ionski kanali (natrijski kanali sa FMRF-amidom) kod puževa i hidre.[9] Ostali primjeri ciljeva koji nisu GPCR uključuju: inzulinu slične peptide i tirozin-kinazne receptore u rodu Drosophila i pretkomorni natrijureterski peptid i hormon eklozije sa membranski vezanim receptorima gvanilil-ciklaze kod sisara i insekata.[10]

PrimjeriUredi

Mnoge populacije neurona imaju karakteristične biohemijske fenotipove. Naprimjer, u jednoj subpopulaciji od oko 3.000 neurona u arkuatnom jezgru hipotalamusa, koeksprimiraju se tri anoreksijska peptida: α-melanocit-stimulirajući hormon (α -MSH), pelanidnoliki galanin i kokainom i amfetaminom regulirani transkript (CART), a u drugoj potpopulaciji ispoljavaju se dva oreksijska peptida, neuropeptid Y i agouti-srodni peptid (AGRP). To nisu jedini peptidi u lučnom jezgru hipotalamusa; β-endorfin, dinnorfin, encefalin, galanin, grelin, hormon koji oslobađa hormon rasta, neurotenzin, neuromedin U i somatostatin, također se ispoljavaju u subpopulacijama njegovih lučnih neurona. Svi se ti peptidi oslobađaju se centralno i djeluju na ostale neurone na specifičnim receptorima. Neuropeptidni Y neuroni čine i klasični inhibicijski neurotransmiter GABA.

Beskičmenjaci takođe imaju mnogo neuropeptida. CCAP ima nekoliko funkcija, uključujući regulaciju otkucaja srca, a alatostatin i proktolin reguliraju unos i riskorištavanje hrane, bursikon kontrolira štavljenje kutikule, a korazonin ima ulogu u pigmentaciji kutikule i presvlačenju.

Peptidni signali imaju ulogu u obradi informacija koja se razlikuje od uobičajenih neurotransmitera, a mnogi su posebno povezani sa specifičnim ponašanjima. Naprimjer, oksitocin i vazopresin imaju upečatljive i specifične efekte na društveno ponašanje, uključujući majčino ponašanje i povezivanje parova. Slijedi popis neuroaktivnih peptida koji koegzistiraju sa drugim neurotransmiterima. Imena transmitera prikazana su podebljano.

Norepinefrin (noradrenalin).

Kod neurona grupe A2 ćelija u jezgru solitarnog trakta, norepinefrin koegzistira sa lijedećim transmiterima:

GABA

Acetilholin

Dopamin

Epinefrin (adrenalin)

Serotonin (5-HT)

Neki neuroni stvaraju nekoliko različitih peptida. Naprimjer, vazopresin koegzistira sa dinorfinom i galaninom u magnocelularnim neuronima nadočnog jezgra i parakomornog jezgra i sa CRF (u parvoćelijskim neuronima parakomornog jezgra).

Oksitocin u nadočnom jezgru koegzistira sa encefalinom, dinorfinom, kokainom i amfetaminom reguliranim transkriptom (CART) i holecistokininom.

ReferenceUredi

  1. ^ Elphick, Maurice R.; Mirabeau, Olivier; Larhammar, Dan (2018-02-01). "Evolution of neuropeptide signalling systems". Journal of Experimental Biology (jezik: engleski). 221 (3): jeb151092. doi:10.1242/jeb.151092. ISSN 0022-0949. PMC 5818035. PMID 29440283.
  2. ^ a b Mains, Richard E.; Eipper, Betty A. (1999). "The Neuropeptides". Basic Neurochemistry: Molecular, Cellular and Medical Aspects. 6th Edition.
  3. ^ a b Nässel, Dick R.; Zandawala, Meet (August 2019). "Recent advances in neuropeptide signaling in Drosophila, from genes to physiology and behavior". Progress in Neurobiology. 179: 101607. doi:10.1016/j.pneurobio.2019.02.003. ISSN 1873-5118. PMID 30905728.
  4. ^ van den Pol AN (October 2012). "Neuropeptide transmission in brain circuits". Neuron. 76 (1): 98–115. doi:10.1016/j.neuron.2012.09.014. PMC 3918222. PMID 23040809.
  5. ^ Leng G, Ludwig M (December 2008). "Neurotransmitters and peptides: whispered secrets and public announcements". The Journal of Physiology. 586 (23): 5625–32. doi:10.1113/jphysiol.2008.159103. PMC 2655398. PMID 18845614.
  6. ^ Dori, I.; Parnavelas, J. G. (1989-07-01). "The cholinergic innervation of the rat cerebral cortex shows two distinct phases in development". Experimental Brain Research (jezik: engleski). 76 (2): 417–423. doi:10.1007/BF00247899. ISSN 1432-1106. PMID 2767193.
  7. ^ Brody, Thomas; Cravchik, Anibal (2000-07-24). "Drosophila melanogasterG Protein–Coupled Receptors". Journal of Cell Biology (jezik: engleski). 150 (2): F83–F88. doi:10.1083/jcb.150.2.F83. ISSN 0021-9525. PMC 2180217. PMID 10908591.
  8. ^ a b Nässel, Dick R.; Winther, Åsa M. E. (2010-09-01). "Drosophila neuropeptides in regulation of physiology and behavior". Progress in Neurobiology (jezik: engleski). 92 (1): 42–104. doi:10.1016/j.pneurobio.2010.04.010. ISSN 0301-0082. PMID 20447440.
  9. ^ Dürrnagel, Stefan; Kuhn, Anne; Tsiairis, Charisios D.; Williamson, Michael; Kalbacher, Hubert; Grimmelikhuijzen, Cornelis J. P.; Holstein, Thomas W.; Gründer, Stefan (2010-04-16). "Three Homologous Subunits Form a High Affinity Peptide-gated Ion Channel in Hydra". Journal of Biological Chemistry (jezik: engleski). 285 (16): 11958–11965. doi:10.1074/jbc.M109.059998. ISSN 0021-9258. PMC 2852933. PMID 20159980.
  10. ^ Chang, Jer-Cherng; Yang, Ruey-Bing; Adams, Michael E.; Lu, Kuang-Hui (2009-08-11). "Receptor guanylyl cyclases in Inka cells targeted by eclosion hormone". Proceedings of the National Academy of Sciences (jezik: engleski). 106 (32): 13371–13376. Bibcode:2009PNAS..10613371C. doi:10.1073/pnas.0812593106. ISSN 0027-8424. PMC 2726410. PMID 19666575.

Vanjski linkoviUredi