Нейропептиды - это небольшие белки, продуцируемые нейронами, которые действуют на рецепторы, связанные с G-белком, и отвечают за медленную и длительную модуляцию синаптической передачи. Нейропептиды часто сосуществуют друг с другом или с другими нейротрансмиттерами в одном нейроне. В соответствии с их химической природой сосуществующие мессенджеры локализованы в разных клеточных компартментах: нейропептиды упакованы в большие плотные сердцевинные везикулы [1], тогда как низкомолекулярные нейромедиаторы хранятся в небольших синаптических везикулах .
Нейропептиды, конъюгированные с белками или другими носителями, такими как липосомы , можно использовать для нацеливания радиоизотопов или лекарств на клетки, специализированный эндотелий и нормальные или неопластические ткани, экспрессирующие соответствующие сайты связывания, для диагностических или терапевтических целей.
Механизм и синтез [ править ]
Нейропептиды синтезируются из больших неактивных белков-предшественников, называемых препропептидами, которые расщепляются на несколько активных пептидов . Препропептиды часто производят несколько копий одного и того же пептида или множество разных пептидов. [2] Число повторов пептидной последовательности часто менялось на протяжении эволюции и служило рассадником генетической изменчивости.
Пептиды синтезируются в соме, вводятся в секреторный путь для прохождения через комплекс rER- Гольджи , затем обрабатываются, затем упаковываются в большие плотные сердцевинные везикулы для транспортировки вниз по аксону или дендритам . [3] [4] Большие плотные сердцевинные везикулы часто обнаруживаются во всех частях нейрона, включая сомы , дендриты , вздутие аксонов (варикозное расширение вен) и нервные окончания, тогда как маленькие синаптические везикулы в основном находятся в скоплениях в пресинаптических местах. [5] [6] [1]Высвобождение крупных плотных центральных пузырьков и малых синаптических пузырьков регулируется по-разному. Нейропептиды высвобождаются кальций-зависимым образом для связывания с рецептором, связанным с G-белком (GPCR)]]. Большие плотные сердцевинные везикулы выделяют малые объемы нейропептида по сравнению с синаптическими везикулами и нейротрансмиттерами. Нейропептиды не сразу повторно захватываются, не разлагаются или не рециркулируются и, таким образом, являются биологически активными в течение длительных периодов времени. [3]
Пептидергическая экспрессия в головном мозге может быть очень избирательной и специфической. У личинок дрозофилы, например, гормон эклозии экспрессируется всего в двух нейронах, а SIFамид - в четырех. [4] В отличие от его избирательной экспрессии, пептидергическая активность может быть широкой и продолжительной. Нейропептиды часто высвобождаются совместно с другими пептидами и традиционными нейротрансмиттерами. Например, вазоактивный кишечный пептид обычно высвобождается совместно с ацетилхолином. [7]
В отличие от его селективной экспрессии действие пептида может быть широким и разнообразным. Пептиды связываются с GPCR, чтобы вызвать сигнальные каскады, которые изменяют клеточную и синаптическую активность. Существует также тканеспецифический процессинг предшественников нейропептидов. Различные ткани имеют адаптированные этапы посттрансляционной обработки, которые дают структурно и функционально разные пептиды. [3] Пептиды могут влиять на экспрессию генов, местный кровоток, синаптогенез и морфологию глиальных клеток.
Цели рецепторов [ править ]
Большинство нейропептидов действуют на рецепторы, связанные с G-белком (GPCR). Нейропептиды-GPCR делятся на два семейства: родопсиноподобные и секретиновые. [8] Большинство пептидов активируют один GPCR, в то время как некоторые активируют несколько GPCR (например, AstA, AstC, DTK). [9] Отношения связывания пептид-GPCR высоко консервативны у животных. Помимо консервативных структурных взаимоотношений, некоторые функции пептид-GPCR также сохраняются во всем царстве животных. Например, передача сигналов нейропептида F / нейропептида Y структурно и функционально консервативна у насекомых и млекопитающих. [9]
Хотя пептиды в основном нацелены на метаботропные рецепторы, есть некоторые свидетельства того, что нейропептиды связываются с другими рецепторами-мишенями. Пептидно-управляемые ионные каналы (FMRFамид-управляемые натриевые каналы) были обнаружены у улиток и гидры. [10] Другие примеры мишеней, не связанных с GPCR, включают: инсулиноподобные пептиды и рецепторы тирозинкиназ у Drosophila, предсердный натрийуретический пептид и гормон эклозии с мембраносвязанными рецепторами гуанилилциклазы у млекопитающих и насекомых. [11]
Примеры [ править ]
Многие популяции нейронов имеют отличительные биохимические фенотипы. Например, в одном из субпопуляции около 3000 нейронов в дугообразном ядре в гипоталамусе , три аноректические пептиды совместной экспрессии: α-меланоцитов-стимулирующий гормон (α-МСГ), галанин-подобный пептид , и кокаин и-amphetamine- регулируемый транскрипт (CART), а в другой субпопуляции коэкспрессируются два орексигенных пептида, нейропептид Y и родственный агути пептид (AGRP). Это не единственные пептиды в дугообразном ядре; β-эндорфин , динорфин , энкефалин, галанин , грелин , рилизинг-гормон гормона роста , нейротензин , нейромедин U и соматостатин также экспрессируются в субпопуляциях дугообразных нейронов. Все эти пептиды высвобождаются центрально и действуют на другие нейроны на определенных рецепторах. Нейроны нейропептида Y также образуют классический тормозной нейромедиатор ГАМК .
У беспозвоночных также много нейропептидов. CCAP выполняет несколько функций, включая регулирование частоты сердечных сокращений, аллатостатин и проктолин регулируют потребление пищи и рост, бурсикон контролирует загар кутикулы, а коразонин играет роль в пигментации и линьке кутикулы.
Пептидные сигналы играют роль в обработке информации, которая отличается от обычных нейротрансмиттеров, и многие из них, по-видимому, особенно связаны с определенным поведением. Например, окситоцин и вазопрессин оказывают поразительное и специфическое воздействие на социальное поведение, включая поведение матери и парные связи. Ниже приводится список нейроактивных пептидов, сосуществующих с другими нейротрансмиттерами. Названия передатчиков выделены жирным шрифтом.
Норэпинефрин (норадреналин). В нейронах группы клеток А2 в ядре солитарного тракта норадреналин сосуществует с:
- Галанин
- Энкефалин
- Нейропептид Y
ГАМК
- Соматостатин (в гиппокампе )
- Холецистокинин
- Нейропептид Y (в дугообразном ядре )
Ацетилхолин
- VIP
- Вещество P
Дофамин
- Холецистокинин
- Нейротензин
- Глюкагоноподобный пептид-1 (в прилежащем ядре )
Адреналин (адреналин)
- Нейропептид Y
- Нейротензин
Серотонин (5-HT)
- Вещество P
- TRH
- Энкефалин
Некоторые нейроны производят несколько разных пептидов. Например, вазопрессин сосуществует с динорфином и галанином в магноцеллюлярных нейронах супраоптического ядра и паравентрикулярного ядра , а также с CRF (в парвоцеллюлярных нейронах паравентрикулярного ядра ).
Окситоцин в супраоптическом ядре сосуществует с энкефалином , динорфином , транскриптом, регулируемым кокаином и амфетамином (CART), и холецистокинином .
Ссылки [ править ]
- ^ a b "Пузырь с плотным ядром нейронов" . www.uniprot.org . Проверено 20 декабря 2020 года .
- ^ Elphick, Морис R .; Мирабо, Оливье; Лархаммар, Дэн (1 февраля 2018 г.). «Эволюция нейропептидных сигнальных систем» . Журнал экспериментальной биологии . 221 (3): jeb151092. DOI : 10,1242 / jeb.151092 . ISSN 0022-0949 . PMC 5818035 . PMID 29440283 .
- ^ a b c Mains, Ричард Э .; Эйппер, Бетти А. (1999). «Нейропептиды» . Основы нейрохимии: молекулярные, клеточные и медицинские аспекты. 6-е издание .
- ^ a b Nässel, Dick R .; Зандавала, Знакомьтесь (август 2019). «Последние достижения в передаче нейропептидных сигналов у дрозофилы, от генов до физиологии и поведения». Прогресс нейробиологии . 179 : 101607. дои : 10.1016 / j.pneurobio.2019.02.003 . ISSN 1873-5118 . PMID 30905728 .
- ↑ van den Pol AN (октябрь 2012 г.). «Передача нейропептидов в цепях мозга» . Нейрон . 76 (1): 98–115. DOI : 10.1016 / j.neuron.2012.09.014 . PMC 3918222 . PMID 23040809 .
- ^ Ленг G, Людвиг M (декабрь 2008 г.). «Нейротрансмиттеры и пептиды: секреты шепотом и публичные объявления» . Журнал физиологии . 586 (23): 5625–32. DOI : 10.1113 / jphysiol.2008.159103 . PMC 2655398 . PMID 18845614 .
- ^ Дори, I .; Парнавелас, Дж. Г. (1 июля 1989 г.). «Холинергическая иннервация коры головного мозга крысы демонстрирует две отдельные фазы в развитии». Экспериментальное исследование мозга . 76 (2): 417–423. DOI : 10.1007 / BF00247899 . ISSN 1432-1106 . PMID 2767193 .
- ^ Броуди, Томас; Кравчик, Анибал (24 июля 2000 г.). "Белковые рецепторы Drosophila melanogasterG" . Журнал клеточной биологии . 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 ME (1 сентября 2010 г.). «Нейропептиды дрозофилы в регуляции физиологии и поведения». Прогресс нейробиологии . 92 (1): 42–104. DOI : 10.1016 / j.pneurobio.2010.04.010 . ISSN 0301-0082 . PMID 20447440 .
- ^ Дюррнагель, Стефан; Кун, Энн; Tsiairis, Charisios D .; Уильямсон, Майкл; Кальбахер, Хуберт; Grimmelikhuijzen, Cornelis JP; Holstein, Thomas W .; Грюндер, Стефан (16 апреля 2010 г.). «Три гомологичные субъединицы образуют высокоаффинный управляемый пептидами ионный канал в гидре» . Журнал биологической химии . 285 (16): 11958–11965. DOI : 10.1074 / jbc.M109.059998 . ISSN 0021-9258 . PMC 2852933 . PMID 20159980 .
- ^ Чанг, Джер-Чернг; Ян, Руэй-Бинг; Адамс, Майкл Э .; Лу, Куанг-Хуэй (11 августа 2009 г.). «Рецептор гуанилилциклазы в клетках Inka, нацеленных на гормон эклозии» . Труды Национальной академии наук . 106 (32): 13371–13376. Bibcode : 2009PNAS..10613371C . DOI : 10.1073 / pnas.0812593106 . ISSN 0027-8424 . PMC 2726410 . PMID 19666575 .
Викискладе есть медиафайлы по теме нейропептидов . |
Внешние ссылки [ править ]
Поищите нейропептиды в Викисловаре, бесплатном словаре. |
- Журнал нейропептидов
- Справочный сайт по нейропептидам (обширная база данных нейропептидов)
- Серия электронных книг о нейропептидах
- Глава о нейропептидах в книге червей C. elegans отличное и очень доступное обсуждение биологии нейропептидов C. elegans