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.

Mehanizam i sinteza

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 ciljevi

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]

Primjeri

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.

Reference

^ Elphick, Maurice R.; Mirabeau, Olivier; Larhammar, Dan (1. 2. 2018). "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.
^ ^a ^b Mains, Richard E.; Eipper, Betty A. (1999). "The Neuropeptides". Basic Neurochemistry: Molecular, Cellular and Medical Aspects. 6th Edition.
^ ^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.
^ van den Pol AN (oktobar 2012). "Neuropeptide transmission in brain circuits". Neuron. 76 (1): 98–115. doi:10.1016/j.neuron.2012.09.014. PMC 3918222. PMID 23040809.
^ Leng G, Ludwig M (decembar 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.
^ Dori, I.; Parnavelas, J. G. (1. 7. 1989). "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.
^ Brody, Thomas; Cravchik, Anibal (24. 7. 2000). "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.
^ ^a ^b Nässel, Dick R.; Winther, Åsa M. E. (1. 9. 2010). "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.
^ Dürrnagel, Stefan; Kuhn, Anne; Tsiairis, Charisios D.; Williamson, Michael; Kalbacher, Hubert; Grimmelikhuijzen, Cornelis J. P.; Holstein, Thomas W.; Gründer, Stefan (16. 4. 2010). "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.
^ Chang, Jer-Cherng; Yang, Ruey-Bing; Adams, Michael E.; Lu, Kuang-Hui (11. 8. 2009). "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 linkovi

Commons logo

Commons ima datoteke na temu: Neuropeptid

Neuropeptides Journal
Neuropeptides reference website (a comprehensive neuropeptide database) Arhivirano 19. 2. 2020. na Wayback Machine
Neuropeptides eBook series Arhivirano 7. 6. 2020. na Wayback Machine
Neuropeptide chapter in the C. elegans Wormbook excellent, and very accessible, discussion of neuropeptide biology in C. elegans

[1] Elphick, Maurice R.; Mirabeau, Olivier; Larhammar, Dan (1. 2. 2018). "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.

[:2-2] Mains, Richard E.; Eipper, Betty A. (1999). "The Neuropeptides". Basic Neurochemistry: Molecular, Cellular and Medical Aspects. 6th Edition.

[:1-3] 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.

[pmid23040809-4] van den Pol AN (oktobar 2012). "Neuropeptide transmission in brain circuits". Neuron. 76 (1): 98–115. doi:10.1016/j.neuron.2012.09.014. PMC 3918222. PMID 23040809.

[pmid18845614-5] Leng G, Ludwig M (decembar 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. (1. 7. 1989). "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 (24. 7. 2000). "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.

[:0-8] Nässel, Dick R.; Winther, Åsa M. E. (1. 9. 2010). "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 (16. 4. 2010). "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 (11. 8. 2009). "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.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]