A PEPTIDERG NEUROMODULÁCIÓ MOLEKULÁRIS ALAPJAI Dobolyi Árpád Semmelweis Egyetem, Anatómiai, Szövet-és Fejlődéstani Intézet, Neuromorfológiai Kutatócsoport MTA-ELTE Molekuláris és Rendszer Neurobiológiai Ktcs.
A NEUROPEPTIDEK DEFINÍCIÓJA / JELLEMZŐI 3-50 aminosavból álló, neurotranszmitter / neuromodulátor funkcióval rendelkező bioaktív peptidek Prepropeptidként szintetizálódnak, és processzálódnak Axonokban szállítódhatnak, anterográd irányba történő vezikuláris transzporttal Szabályozott vezikuláris szekrécióval ürülnek Nagy affinitású, 7TM domén, G-protein csatolt sejtmembrán receptorokhoz kötődnek
A NÖVEKEDÉSI FAKTOROK ÁLTALÁNOS FUNKCIÓI Sejt túlélése Osztódás Differenciáció Sejthalál Sejt alak, migráció szabályozása, Nyúlvány- és szinapszis képződésének, fennmaradásának szabályozása
NEUROPEPTIDEK CSOPORTOSÍTÁSA
NEUROPEPTIDEK CSALÁDJAI
NEUROPEPTIDEK CSALÁDJAI
NEUROPEPTIDEK CSALÁDJAI
NEUROPEPTIDEK CSALÁDJAI
NEUROPEPTIDEK CSALÁDJAI
NEUROPEPTIDEK CSALÁDJAI
NEUROPEPTIDEK CSALÁDJAI
NEUROPEPTIDEK CSALÁDJAI
NEUROPEPTIDEK CAENORHABDITIS ELEGANS-BAN 113 neuropeptid gén kódol több, mint 250-féle neuropeptidet 40 gén kódol inzulin-szerű peptideket 31 gén kódol FMRFamide-szerű peptideket 42 gén kódol nem-inzulin, és nem-fmrfamide-szerű peptideket Az aktív peptidek prekurzor fehérjékből poszttranszlációs módosítással keletkeznek A neuropeptidek elsősorban az idegrendszerben fejeződnek ki, mind érző, mind motoros neuronokban, mind pedig interneuronokban Néhány neuropeptid nem-idegszövetben is kifejeződik Knock-out állatokban defektes lehet a lokomóció, az alakváltozás, a peterakás, az etanol válasz, és szociális viselkedések
SZIGNÁLPEPTIDEK ÉLESZTŐBEN: ALFA-MATING FAKTOROK 12 ill. 13 aa-ból álló a ill. alfa mating faktor Élesztő ivaros szaporodását segíti elő, haploid sejtek temelik Egy haploid sejt vagy az egyiket, vagy a másikat termeli, és kibocsátja Feromonként írható le, de a neuropeptidek neurokémiai modellje: Neuropeptidekhez hasonlóan processzálódik Szekretálódik Specifikus GPCR receptorokon hat Hatásaik: Szomszéd haploid sejtek G1 fázisban leállnak Körte alakú lesz a sejttest egy keletkező nyúlvány miatt Enzimatikus felkészülés a fúzióra
A NEUROPEPTIDEK DEFINÍCIÓJA / JELLEMZŐI 3-50 aminosavból álló, neurotranszmitter / neuromodulátor funkcióval rendelkező bioaktív peptidek Prepropeptidként szintetizálódnak, és processzálódnak Axonokban szállítódhatnak, anterográd irányba történő vezikuláris transzporttal Szabályozott vezikuláris szekrécióval ürülnek Nagy affinitású, 7TM domén, G-protein csatolt sejtmembrán receptorokhoz kötődnek
NEUROPEPTIDEK SZINTÉZISE
GLUTATION SZINTÉZIS
NEUROPEPTIDEK TRANSZLÁCIÓJA
NEUROPEPTIDEK POSZTTRANSZLÁCIÓS MÓDOSÍTÁSAI
GLIKOPROTEIN HORMONOK Thyroid-stimulating hormone Follicle-stimulating hormone Luteinizing hormone Chorionic gonadotropin - Két alegység dimer - Alpha alegység közös - N- és O-glikoziláció - Glikolizáció kell a működéshez
PREPROPEPTIDEK JELLEMZŐ FELÉPÍTÉSE
PROPEPTIDEK HASÍTÁSA - ENDOPEPTIDÁZOK
PROHORMONE CONVERTASES
A POMC ENDOPROTEOLÍZISÉT VÉGZŐ ENZIMEK, ÉS A HASÍTÁSAIK SORRENDJE
A POMC TERMÉKEI A HIPOFÍZIS ELÜLSŐ ÉS KÖZÉPSŐ LEBENYÉBEN, VALAMINT AZ AGYBAN (PL. N. ARCUATUS) ACTH: adrenocorticotropin; CLIP: corticotropin-like intermediate lobe peptide; LPH: lipotropin; MSH: melanocyte-stimulating hormone; MC-R: melanocortin receptor
TOVÁBBI PÉLDÁK SZÖVETFÜGGŐEN PROCESSZÁLT NEUROPEPTID PREKURZOROKRA Preproenkefalin 15-35 aa peptidek a mellékvesében, met- és leu-enkephalin pentapeptidek a hypothalamusban Preprosomatostatin Som-28 a bélben és a pancreasban Som-14 a hypothalamusban Preprocholecystokinin kb. 30 aa peptidek a bélben kisebb peptidek az agyban
NEUROPEPTIDEK TÖRZSFEJLŐDÉSÉNEK ELVE A GRF (GHRH) PEPTIDCSALÁDON BEMUTATVA Gluc: glucagon; GLP: glucagon-like peptide; GRF: growth hormone releasing factor; PACAP: pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide; PRP: PACAP-related peptide; PHI: peptide histidine-isoleucine; Sekr: secretin; VIP: vasoactive intestinal peptide
NEUROPEPTIDEK GÉNSZERKEZETE PÉLDA: POMC
ALTERNATÍV SPLICING PREPROTACHIKININ A
PEPTIDEK AMIDÁLÁSA A C-TERMINÁLISON enzim: peptidylglycin alpha amidating mono-oxigenase (PAM) PHM: peptidylglycin-a-hydroxylating mono-oxygenase; PAL: peptidyl-a-hydroxyglycin-a-amidating lyase
AZ NPY PROCESSZÁLÁSA PC2 ÁLTALI PROTEOLÍZIS ÉS AMIDÁLÓDÁS CPON: C-terminal flanking peptide of NPY
PEPTIDEK VÉDELME AZ N-TERMINÁLISON: PYRO- GLUTAMATE SZINTÉZIS; enzim: glutaminyl-cyclase
SZULFATÁLÁS ÉS FOSZFORILÁLÁS Viszonylag kevés számú peptid esetén Irreverzibilis, dinamikus szabályozás nem ismert Az érintett peptidek hatásához lehet szükséges, esetleg féléletidejüket hosszabíthatja Foszforilálódó peptidek: ACTH, gastrin, opioid peptidek, PTH, GH, PRL, ANP Szulfatálás enzime: tyrosilprotein sulphotransferase 1, 2, melyek a Golgi készülék integráns membránproteinjei szulfatálódó peptidek: enkephalin, CCK, gastrin
GASTRIN ÉS CCK - Azonos C-terminális - Gastrin antrum G sejtjeiből ürül táplálék hatására, H+ szekréciót okoz - CCK a bélből ürül táplálék hatására, emésztőenzimek bélbe kerülését okozza - CCK szulfatálás kell a hatáshoz - gastrin szulfatálás csak stabilizál - CCK A receptor: gastrin és CCK - CCK B receptor: csak CCK
NEUROPEPTIDEK POSZTTRANSZLÁCIÓS MÓDOSÍTÁSAI
A NEUROPEPTIDEK DEFINÍCIÓJA / JELLEMZŐI 3-50 aminosavból álló, neurotranszmitter / neuromodulátor funkcióval rendelkező bioaktív peptidek Prepropeptidként szintetizálódnak, és processzálódnak Axonokban szállítódhatnak, anterográd irányba történő vezikuláris transzporttal Szabályozott vezikuláris szekrécióval ürülnek Nagy affinitású, 7TM domén, G-protein csatolt sejtmembrán receptorokhoz kötődnek
SZABÁLYOZOTT ÉS FOLYAMATOS SZEKRÉCIÓ
NEUROPEPTIDEK AXONÁLIS TRANSZPORTJA
NEUROPEPTIDEK FELHALMOZÓDÁSA A PRESZINAPTIKUS TERMINÁLISOKBAN A peptidek large dense core vesiculákban (LDCVs) nem pedig small clear vesiculákban (SCVs) helyezkednek el.
PEPTIDEK INGERÜLET HATÁSÁRA TÖRTÉNŐ FELSZABADULÁSA
NEUROPEPTID VEZIKULÁK (LDCV) MOBILIZÁLÁSA
NEUROPEPTIDEKET TARTALMAZÓ VEZIKULÁK MOBILIZÁLÁSÁNAK MECHANIZMUSA
NEUROPEPTIDEK FELSZABADULÁSA A felszabadulás mértéke PKCe függő lehet
PEPTIDEK HATÁSAI A NEUROTRANSZMISSZIÓRA
NPY HATÁSAI EGY NEURON MŰKÖDÉSÉRE Source: Neuron, Volume 76, Issue 1, Pages 98-115 (DOI:10.1016/j.neuron.2012.09.014)
TRH HATÁSA NTS SEJTEK AKTIVITÁSÁRA
PEPTIDEK EGYÜTTES TÁROLÓDÁSA PÉLDA CGRP SP
PEPTIDEK EGYÜTTES TÁROLÓDÁSA
PEPTIDEK EGYÜTTES FELSZABADULÁSÁNAK EGY LEHETSÉGES JELENTŐSÉGE Source: Neuron, Volume 76, Issue 1, Pages 98-115 (DOI:10.1016/j.neuron.2012.09.014)
A NEUROPEPTIDEK DEFINÍCIÓJA / JELLEMZŐI 3-50 aminosavból álló, neurotranszmitter / neuromodulátor funkcióval rendelkező bioaktív peptidek Prepropeptidként szintetizálódnak, és processzálódnak Axonokban szállítódhatnak, anterográd irányba történő vezikuláris transzporttal Szabályozott vezikuláris szekrécióval ürülnek Nagy affinitású, 7TM domén, G-protein csatolt sejtmembrán receptorokhoz kötődnek
G-PROTEIN CSATOLT PEPTID RECEPTOROK
G-PROTEIN CSATOLT RECEPTOR CSALÁDOK
A-TÍPUSÚ GPCR-EK HOMOLÓGIA VISZONYAI
B-TÍPUSÚ GPCR-EK ALCSALÁDJAI Methuselah-like receptors in insects play a role in aging and reproduction. Antagonizing these receptors can extend the life span of the animal, but also reduce reproduction and increase cold sensitivity. Receptors with unusually large N-terminal extracellular domains that contain a number of well- characterized protein modules. Potential role in cell adhesion.
RECEPTOR ACTIVITY MODIFYING PROTEINS
CGRP PEPTIDCSALÁD RECEPTORAI AM: adrenomedullin; AMY: amylin; CT: calcitonin; CGRP: calcitonin gene-related peptide; CL receptor: calcitonin receptor-like receptor
GUANILÁT-CIKLÁZ KAPCSOLT RECEPTOROK
NATRIURETIC PEPTIDEK
NATRIURETIC PEPTID RECEPTOROK
ANP CSÖKKENTI A VÉRTÉRFOGATOT
AZ ANP ELOSZLÁSA AZ AGYBAN
INZULIN RECEPTOR SZIGNÁL TRANSZDUKCIÓJA
A PROLAKTIN RECEPTOR SZIGNÁLTRANSZDUKCIÓJA
RF-PEPTIDEK IONOTROP RECEPTORAI FMRFamide (Phe-Met-Arg-Phe) egy fontos neuropeptid több gerinctelen fajban
FMRFamide HATÁSA H + -RECEPTOR IONCSATORNÁKRA
NEUROPEPTIDEK INAKTIVÁCIÓJA Proteolítikus degradáció az extracelluláris térben A résztvevő peptidázok integráns membránfehérjék Szférikus okokból fehérjéket nem hasítanak Peptidázcsaládok Neprilysin-szerű endopeptidázok (Zn-metallopeptidázok) hasítás hidrofób aminosavak N-terminális oldalán enkephalinase (neutral endopeptidase 24.11), DINE (damage-induced neuronal endopeptidase), endothelinconverting enzymes 1, 2 szubsztrátok: opiátok, CGRP, tachykininek, szomatosztatin Aminopeptidázok (metallo-exopeptidázok) aminopeptidase A, P, puromycin-sensitive aminopeptidase Dipeptidyl peptidase III és IV-szerű peptidázok (szerin proteázok) dipeptid hasítás az N terminálisról szubsztrátok: glucagon-like peptides, angiotensine II Angiotensin-converting enzymes-ace (Zn-metallopeptidázok) dipeptid hasítás a C terminálisról szubsztrátok: enkephalin, SP, LH-RH, CCK-8
NEUROPEPTIDEK DEGRADÁCIÓJA ENDOSZÓMÁKBAN
PÉLDÁK NEUROPEPTIDEK FUNKCIÓIRA 1. NEUROHYPOPHYSIOTROP HORMONOK CRH LH-RH SOM GH-RH
KISS I NEURONOK MINT INTEGRÁTOROK
KISS I NEURONOK SZEREPE AZ LH SZEKRÉCIÓBAN
Substance P von Euler és Gaddum, 1931 hatás felfedezése (bél összehúzódás) Bengt Pernow, 1953 agyi eloszlás Susan Leeman, 1971 szekvenálás 1987-re 3 féle receptor farmakológiai elkülönítése Nakanishi, 1987 receptor klónozása
A neurokinin 1 receptor immunoreaktivitásában SP-SAP hatására bekövetkező csökkenés Khasabov S G et al. J. Neurosci. 22:9086-9098
Az SP-SAP előkezelés gátolja a capsaicin hatására bekövetkező aktivitásfokozódást a gerincvelő NK-1 receptor tartalmú sejtjeiben Khasabov S G et al. J. Neurosci.22:9086-9098
Az SP-SAP előkezelés kivédi a kapszaicin-okozta mechanikai és hőingerre létrejövő szenzitizálódást Khasabov S G et al. J. Neurosci. 22:9086-9098
AZ ENDOGÉN ANALGÉZIA: OPIOIDOK ÉS CÉLTERÜLETEIK β-endorphin enkephalins dynorphins endomorphins nociceptin location of the cells hypothalamus central gray dorsal horn inhibitory interneurons central gray dorsal root ganglion dorsal root and Gasserian ganglia target areas periaqueductal central gray (enkephalin and dynorphin cells) rostral ventromedial medulla (5-HT/SP/TRH cells) dorsal horn projection neurons rostral ventrolateral medulla (A5-subcoeruleus NE cells) lamina I.-IV. (presynaptic inhibition on primary afferents) dorsal horn (lamina I.-II.) spinal trigeminal nucleus dorsal horn, limbic cortex
OREXIN TISZTÍTÁSÁNAK KROMATOGRÁFIÁS LÉPÉSEI
A LATERÁLIS HYPOTHALAMUS OREXIN ÉS MELANIN- CONCENTRATING HORMONE (MCH) SEJTJEI
OREXIN KNOCK-OUT EGÉR NARKOLEPSZIÁS TÜNETEI
Orexin sirns laterális hypothalamikus injekciójának hatása az orexin szintre
A laterális hypothalamikus orexin szint sirnssel való csökkentésének hatása a REM alvásra
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!