Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Нейропептид Y

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 нейротрансмиттеры 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 ]

  1. ^ a b "Пузырь с плотным ядром нейронов" . www.uniprot.org . Проверено 20 декабря 2020 года .
  2. ^ 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 .   
  3. ^ a b c Mains, Ричард Э .; Эйппер, Бетти А. (1999). «Нейропептиды» . Основы нейрохимии: молекулярные, клеточные и медицинские аспекты. 6-е издание .
  4. ^ 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 .  
  5. ↑ 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 .  
  6. ^ 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 .  
  7. ^ 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 .  
  8. ^ 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 .   
  9. ^ 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 .  
  10. ^ 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 .   
  11. ^ 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 .   

Внешние ссылки [ править ]

  • 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