신경펩타이드

Neuropeptide
신경펩타이드 Y

신경펩타이드는 뉴런에 의해 합성되고 방출되는 아미노산의 작은 사슬들로 이루어진 화학적 전달자이다.신경펩타이드는 일반적으로 G단백질결합수용체(GPCR)와 결합해 신경활동과 내장, 근육, 심장 등의 다른 조직을 조절한다.

신경계에서 가장 크고 다양한 신호 분자의 종류를 나타내는 100개 이상의 알려진 신경펩타이드가 있습니다.신경펩타이드는 큰 전구체 단백질로부터 합성되어 분해되고 번역 후 처리되어 고밀도 코어 소포로 포장된다.신경펩타이드는 종종 단일 뉴런에서 다른 신경펩타이드 및 신경전달물질과 함께 방출되어 다양한 효과를 낸다.일단 방출되면, 신경펩타이드는 광범위한 표적에 영향을 미치기 위해 널리 확산될 수 있다.

합성

신경펩타이드는 프리프로펩타이드라고 [1]불리는 크고 비활성 전구 단백질로부터 합성됩니다.프리프로펩타이드에는 별개의 펩타이드 패밀리에 대한 배열이 포함되어 있으며 [2]유기체에 따라 동일한 펩타이드의 반복 복사를 포함하는 경우가 많다.프리프로펩타이드에는 전구펩타이드 배열 외에 신호펩타이드, 스페이서펩타이드 및 절단부위도 [3]포함된다.신호 펩타이드 배열은 단백질을 소포체에서 시작하여 분비 경로로 유도합니다.신호 펩타이드 배열을 소포체에서 제거하여 프로페타이드를 생성한다.프로펩타이드는 골지(Golgi) 기기로 이동하며, 골지(Golgi)는 단백질 분해 분해되어 여러 개의 펩타이드로 처리됩니다.펩타이드는 고밀도 코어 소포로 패키지화되어 있으며, 여기서 C-말단 아미드화와 같은 추가적인 절단 및 처리가 발생할 수 있습니다.고밀도 코어 소포는 뉴런을 통해 운반되며 시냅스 균열, 세포체, 축삭을 [1][4][5][6]따라 펩타이드를 방출할 수 있습니다.

메커니즘

신경펩타이드는 세포의 탈분극 후에 고밀도 코어 소포를 통해 방출된다.기존의 신경전달물질 신호와 비교하여, 신경펩타이드 신호는 더 민감하다.신경펩타이드 수용체 친화력은 나노몰에서 마이크로몰 범위이며, 신경전달물질 친화력은 마이크로몰에서 밀리몰 범위이다.또한 고밀도 코어 소포는 신경전달물질을 포함하는 시냅스 소포에 비해 소량의 신경펩타이드(3~10mM)를 함유하고 있다(아세틸콜린의 [7]경우 100M 등).증거는 신경펩타이드가 고주파 발사 또는 폭발 후에 방출된다는 것을 보여주며, 고밀도 코어 소포와 시냅스 소포의 [4]방출을 구별합니다.신경펩타이드는 체적 전달을 이용하며 빠르게 재흡수되지 않기 때문에 광범위한 영역(nm ~ mm)으로 확산될 수 있습니다.거의 모든 신경펩타이드는 GPCR에 결합하며, 긴 [1][4][5]시간대에 걸쳐 신경 활동을 조절하기 위해 두 번째 메신저 캐스케이드를 유도한다.

신경계에서의 신경펩타이드 발현은 다양하다.신경펩타이드는 종종 다른 신경펩타이드 및 신경전달물질과 함께 방출되며,[5][8] 방출의 조합에 따라 다양한 효과를 낸다.예를 들어 혈관 활성 장내 펩타이드는 일반적으로 아세틸콜린과 [9]함께 방출된다.신경펩타이드 방출도 특이적일 수 있다.예를 들어, 드로소필라 유충에서 에클로레이션 호르몬은 단 두 개의 [6]뉴런에서만 발현됩니다.

검출

최초의 신경펩타이드인 물질 P는 1931년 [4][10]울프 폰 오일러와 존 가둠에 의해 발견되었다.1900년대 초, 화학 전달자들은 동물의 뇌와 조직 전체에서 조잡하게 추출되어 그들의 생리학적 영향을 연구했다.아세틸콜린을 분리하고 연구하기 위한 노력의 일환으로 폰 오일러와 가둠은 말 뇌와 장 전체에서 추출한 조분말을 만들었고 그것이 근육수축과 혈압을 낮춘다는 것을 발견했다.효과는 아트로핀에 의해 제거되지 않았으며 따라서 아세틸콜린에만 [10][11]기인할 수 없었다.물질 P는 1971년 마이클 창과 수잔 리먼에 의해 처음 정제되고 배열되어 11개의 아미노산 펩타이드 [11]사슬을 드러냈다.비슷한 방법들이 1950년대 초에 바소프레신과 [12][13]옥시토신과 같은 다른 신경펩타이드를 확인하는 데 사용되었다.

곤충에서, 프록톨린은 분리되고 [14][15]배열된 최초의 신경펩타이드였다.1975년 앨빈 스타랫과 브라이언 브라운은 바퀴벌레의 뒷부분 근육에서 펜타펩타이드를 추출했고 그 응용이 근육의 수축을 증가시킨다는 것을 발견했다.스타랫과 브라운은 처음에 프록톨린을 흥분성 신경전달물질로 생각했지만, 프록톨린은 나중에 신경조절 [16]펩타이드로 확인되었다.

"뉴로펩타이드"라는 용어는 1970년대에 ACTH, MSH, 바소프레신이 학습과 [17]기억력에 미치는 영향을 연구한 데이비드 드 비드에 의해 처음 사용되었다.

수용체 대상

대부분의 신경펩타이드는 G-단백질 결합 수용체(GPCR)에 작용한다.신경펩타이드-GPCR은 로돕신 계열과 세크레틴 [18]계열의 두 가지로 나뉜다.대부분의 펩타이드는 단일 GPCR을 활성화하며, 일부는 다중 GPCR(예: AstA, AstC, DTK)[8]을 활성화한다.펩타이드-GPCR 결합 관계는 동물 전반에 걸쳐 고도로 보존된다.보존된 구조적 관계 외에도, 일부 펩타이드-GPCR 기능은 동물계 전반에 걸쳐 보존된다.예를 들어 곤충과 [8]포유동물 사이에 구조적으로 기능적으로 보존된 신경펩타이드 F/뉴로펩타이드 Y 시그널링.

펩타이드가 주로 메타보트로픽 수용체를 표적으로 하지만, 신경펩타이드가 다른 수용체 표적에 결합한다는 증거가 있다.달팽이와 [19]히드라에서 펩타이드 게이트 이온 채널(FMRFamide 게이트 나트륨 채널)이 발견되었다.비GPCR 표적의 다른 예로는 드로소필라의 인슐린 유사 펩타이드 및 티로신-키나아제 수용체, 포유동물 [20]및 곤충의 막결합 구아닐시클라아제 수용체를 가진 심방나트륨 및 에클로세이션 호르몬 등이 있다.

행동들

신경펩타이드는 매우 오래되고 매우 다양한 화학적 전달자이다.실제로, 트리코플락스 같은 극초기동물들은 아직 뉴론을 가지고 있지 않고 고등동물의 신경펩타이드와 비슷한 방식으로 세포간 의사소통을 위해 펩타이드를 사용한다.

조절되고 확산되는 성질 때문에 신경펩타이드는 여러 시간 및 공간적 척도로 작용할 수 있습니다.다음은 신경펩타이드 작용의 몇 가지 예입니다.

코어리스

신경펩타이드는 시냅스 활동을 조절하기 위해 종종 다른 신경전달물질 및 신경펩타이드와 함께 방출된다.시냅스 소포와 고밀도 코어 소포는 방출을 위한 차등 활성화 특성을 가질 수 있으며, 그 결과 맥락 의존적인 코레아제 [21][22][23]조합이 발생한다.예를 들어, 곤충의 운동 뉴런은 글루탐산성이며 어떤 것들은 프로크톨린이 함유된 조밀한 코어 소포를 포함합니다.저주파 활성화에서는 글루탐산염만 방출되어 근육의 빠르고 빠른 들뜸을 일으킨다.그러나 고주파 활성화 시 고밀도 코어 소포가 프로크톨린을 방출하여 장기 [24]수축을 유발합니다.따라서, 신경펩타이드 방출은 특정 맥락에서 시냅스 활성을 조절하기 위해 미세 조정될 수 있다.

신경계의 일부 영역은 독특한 펩타이드를 방출하는 데 특화되어 있다.예를 들어 시상 하부와 뇌하수체 방출 펩티드 hormones[25][26]로 그런 행동은 시상 하부의 궁상 핵의 하나 subpoplation에서(예를 들어 갑상샘 자극 호르몬 방출 호르몬,의 GnRH, CRH, 호기), 3식욕을 감퇴시키는 펩타이드다:(CAα-melanocyte-stimulating 호르몬(α-MSH),galanin-like 펩티드, cocaine-and-amphetamine-regulated 내용 co-expressedRT고d 다른 아군에서는 신경펩타이드 Y와 아구티 관련 펩타이드(AGRP)[27]라는 두 개의 오렉시제닉 펩타이드가 공 발현된다.이러한 펩타이드는 모두 배고픔과 포화 [28]신호를 보내기 위해 서로 다른 조합으로 방출된다.

다음은 다른 신경전달물질과 코레아제된 신경활성펩타이드 목록입니다.송신기명은 굵은 글씨로 나타내고 있습니다.

노르에피네프린(노르아드레날린).독방의 핵에 있는 A2 세포군의 뉴런에서 노르에피네프린은 다음과 같이 공존한다.

가바

아세틸콜린

도파민

에피네프린(아드레날린)

세로토닌(5-HT)

어떤 뉴런들은 몇 가지 다른 펩타이드를 만든다.예를 들어 바소프레신은 상안핵과 근실핵의 마그노셀 뉴런 및 CRF(근실핵의 근세포 뉴런)에 다이노르핀과 갈라닌과 공존한다.

상안핵의 옥시토신은 엔케팔린, 다이노핀, 코카인 및 암페타민 조절 전사물(CART) 및 콜레시스토키닌과 공존한다.

뉴로펩타이드 시그널링의 진화

펩타이드는 지구의 거의 모든 동물에서 발견되는 고대의 신호 체계입니다. (스핀은 [29][30]예외입니다.)게놈 배열은 신경계나 신경과 같은 조직을 [31][32][33][34]가진 가장 오래된 살아있는 동물 중 일부인 Cnidaria, Ctenophora, Placozoa에서 신경펩타이드 유전자의 증거를 드러냅니다.최근의 연구는 또한 메타조안과 choanoflagellate에서 신경펩타이드 처리 기구의 게놈 증거를 보여주며, 신경펩타이드 신호가 신경조직의 [35]발달보다 앞서 있을 수 있다는 것을 암시한다.또한 Ctenophore 및 Placozoa 신경신호는 전적으로 펩티드 작동성이며 아세틸콜린, 도파민,[36][29] 세로토닌 등의 주요 아민 신경전달물질이 결여되어 있다.이것은 또한 아민 신경전달물질 이전에 신경펩타이드 신호가 발달했음을 시사한다.

예

펩타이드 신호는 기존의 신경전달물질과는 다른 정보처리에서 역할을 하며, 많은 것들은 특히 특정한 행동과 관련이 있는 것으로 보인다.예를 들어, 옥시토신과 바소프레신은 모성 행동과 쌍 결합을 포함한 사회적 행동에 현저하고 구체적인 영향을 미친다.CCAP은 심박수 조절, 알라토스타틴과 프로크톨린은 음식 섭취와 성장을 조절하고, 부르시콘은 큐티클의 태닝을 제어하며, 코라조닌은 큐티클 색소 침착과 탈모에 역할을 한다.

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외부 링크

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