Neuropeptida

Neuropeptida adalah pembawa pesan kimia yang terdiri dari rantai kecil asam amino yang disintesis dan dilepaskan oleh neuron. Neuropeptida biasanya berikatan dengan reseptor yang terhubung dengan protein G (GPCR) untuk memodulasi aktivitas saraf dan jaringan lain seperti usus, otot, dan jantung.

Neuropeptida disintesis dari protein prekursor besar yang dipotong dan diproses pasca-translasi kemudian dikemas ke dalam vesikel inti padat besar. Neuropeptida sering dilepaskan bersamaan dengan neuropeptida dan neurotransmiter lain dalam satu neuron, menghasilkan berbagai efek. Setelah dilepaskan, neuropeptida dapat berdifusi secara luas untuk memengaruhi berbagai target.

Neuropeptida adalah pembawa pesan kimia yang sangat kuno dan sangat beragam. Placozoa seperti Trichoplax, yakni hewan yang sangat primitif dan tidak memiliki neuron, menggunakan peptida untuk komunikasi antar sel dengan cara yang mirip dengan neuropeptida pada hewan yang lebih tinggi ataupun manusia.

Contoh
Sinyal peptida berperan dalam pemrosesan informasi yang berbeda dari neurotransmiter konvensional, dan banyak yang tampaknya secara khusus terkait dengan perilaku tertentu. Misalnya, pada manusia dan mamalia, oksitosin dan vasopresin memiliki efek yang mencolok dan spesifik pada perilaku sosial, termasuk perilaku keibuan dan ikatan pasangan. Pada invertebrata, CCAP memiliki beberapa fungsi termasuk mengatur detak jantung, alatostatin dan proktolin mengatur asupan makanan dan pertumbuhan, dan bursikon mengontrol penyamakan kutikula.

Sintesis
Neuropeptida disintesis dari protein prekursor tidak aktif yang disebut "prepropeptida". Prepropeptida mengandung sekuens untuk keluarga peptida yang berbeda dan sering kali mengandung salinan duplikat dari peptida yang sama, tergantung pada organisme. Selain sekuens peptida prekursor, prepropeptida juga mengandung peptida sinyal, peptida spacer, dan situs pemecahan. Sekuens peptida sinyal memandu protein ke jalur sekresi, dimulai dari retikulum endoplasma. Sekuens peptida sinyal dihilangkan di retikulum endoplasma, menghasilkan propeptida. Propeptida bergerak ke badan Golgi di mana ia dipotong secara proteolitik dan diproses menjadi beberapa peptida. Peptida dikemas ke dalam vesikel inti padat, di mana pemecahan dan pemrosesan lebih lanjut seperti amidasi C-terminal dapat terjadi. Vesikel inti padat diangkut ke seluruh neuron dan dapat melepaskan peptida di celah sinaptik, badan sel, dan sepanjang akson.

Satu organisme dapat menggunakan ratusan neuropeptida yang berbeda. Pada C. elegans misalnya, 120 gen menentukan lebih dari 250 neuropeptida.

Mekanisme
Neuropeptida dilepaskan oleh vesikel inti padat setelah depolarisasi sel. Dibandingkan dengan pensinyalan neurotransmiter klasik, pensinyalan neuropeptida lebih sensitif. Afinitas reseptor neuropeptida berada dalam kisaran nanomolar hingga mikromolar, sedangkan afinitas neurotransmiter berada dalam kisaran mikromolar hingga milimolar. Selain itu, vesikel inti padat mengandung sejumlah kecil neuropeptida (3 - 10 mM) dibandingkan dengan vesikel sinaptik yang mengandung neurotransmiter (misalnya 100 mM untuk asetilkolina). Bukti menunjukkan bahwa neuropeptida dilepaskan setelah pelepasan atau ledakan frekuensi tinggi, yang membedakan pelepasan vesikel inti padat dari pelepasan vesikel sinaptik. Neuropeptida menggunakan transmisi volume dan tidak diserap kembali dengan cepat, memungkinkan difusi melintasi area yang luas (nm hingga mm) untuk mencapai target. Hampir semua neuropeptida berikatan dengan reseptor yang terhubung dengan protein G (GPCR), menginduksi kaskade pembawa pesan kedua untuk memodulasi aktivitas saraf dalam skala waktu yang panjang.

Ekspresi neuropeptida dalam sistem saraf sangat beragam. Neuropeptida sering dilepaskan bersamaan dengan neuropeptida dan neurotransmiter lainnya, menghasilkan beragam efek tergantung pada kombinasi pelepasannya. Misalnya, peptida vasoaktif usus biasanya dilepaskan bersamaan dengan asetilkolina. Pelepasan neuropeptida juga bisa spesifik. Pada larva Drosophila misalnya, hormon eklosi diekspresikan hanya pada dua neuron.

Pelepasan Bersama
Neuropeptida sering dilepaskan bersamaan dengan neurotransmiter dan neuropeptida lainnya untuk memodulasi aktivitas sinaptik. Vesikel sinaptik dan vesikel inti padat dapat memiliki sifat aktivasi yang berbeda untuk pelepasan, menghasilkan kombinasi pelepasan bersama yang bergantung pada konteks. Misalnya, neuron motorik serangga bersifat glutamatergik dan beberapa di antaranya mengandung vesikel inti padat dengan proktolin. Pada aktivasi frekuensi rendah, hanya glutamat yang dilepaskan, sehingga menghasilkan eksitasi otot yang cepat dan mendadak. Namun, pada aktivasi frekuensi tinggi vesikel inti padat melepaskan proktolin, yang menyebabkan kontraksi berkepanjangan. Dengan demikian, pelepasan neuropeptida dapat disesuaikan untuk memodulasi aktivitas sinaptik dalam konteks tertentu.

Beberapa daerah sistem saraf terspesialisasi untuk melepaskan serangkaian peptida yang berbeda.  Misalnya, hipotalamus dan kelenjar pituitari melepaskan peptida (misalnya TRH, GnRH, CRH, SST) yang bertindak sebagai hormon Pada satu subpopulasi nukleus arkuata hipotalamus, tiga peptida anorektik diekspresikan bersama: hormon perangsang melanosit α (α-MSH), peptida mirip galanin, dan transkrip yang diatur kokain dan amfetamin (CART), dan pada subpopulasi lain dua peptida oreksigenik diekspresikan bersama, neuropeptida Y dan peptida terkait agouti (AGRP). Peptida-peptida ini semuanya dilepaskan dalam kombinasi yang berbeda untuk memberi sinyal rasa lapar dan kenyang.

Berikut adalah daftar peptida neuroaktif yang dilepaskan bersama dengan neurotransmiter lain. Nama-nama neurotransmiter ditunjukkan dengan huruf tebal.

Norepinefrin (noradrenalin). Pada neuron kelompok sel A2 di nukleus traktus soliter, norepinefrin terdapat bersamaan dengan:
Galanin
Enkefalin
Neuropeptida Y

GABA
Somatostatin (di hipokampus)
Kolesistokinin
Neuropeptida Y (di nukleus arkuata)

Asetilkolina
VIP
Substansi P

Dopamin
Kolesistokinin
Neurotensin
Peptida mirip glukagon-1 (di nukleus akumbens)

Epinefrin (adrenalin)
Neuropeptida Y
Neurotensin

Serotonin (5-HT)
Substansi P
TRH
Enkefalin

Beberapa neuron menghasilkan beberapa peptida yang berbeda. Misalnya, vasopresin hidup berdampingan dengan dinorfin dan galanin di neuron magnoselular nukleus supraoptik dan nukleus paraventrikular, dan dengan CRF (di neuron parvoselular nukleus paraventrikular).

Oksitosin di nukleus supraoptik hidup berdampingan dengan enkefalin, dinorfin, transkrip yang diatur kokain dan amfetamin (CART), dan kolesistokinin.

Target Reseptor
Sebagian besar neuropeptida bekerja pada reseptor yang terhubung dengan protein G (GPCR). Neuropeptida-GPCR terbagi menjadi dua famili: seperti rodopsin dan kelas sekretin. Sebagian besar peptida mengaktifkan satu GPCR, sementara beberapa mengaktifkan beberapa GPCR (misalnya AstA, AstC, DTK). Hubungan pengikatan peptida-GPCR sangat terkonservasi pada manusia dan hewan. Selain hubungan struktural yang terkonservasi, beberapa fungsi peptida-GPCR juga terkonservasi di manusia dan hewan. Misalnya, pensinyalan neuropeptida F/neuropeptida Y secara struktural dan fungsional terkonservasi antara serangga serta manusia dan mamalia.

Meskipun peptida sebagian besar menargetkan reseptor metabotropik, ada beberapa bukti bahwa neuropeptida berikatan dengan target reseptor lain. Saluran ion yang diatur peptida (saluran natrium yang diatur FMRFamida) telah ditemukan pada siput dan Hydra. Contoh lain dari target non-GPCR meliputi: peptida mirip insulin dan reseptor tirosin-kinase pada Drosophila dan peptida natriuretik atrium dan hormon eklosi dengan reseptor guanilil siklase terikat membran pada manudia dan mamalia serta serangga.

Aksi
Karena sifat modulator dan difusifnya, neuropeptida dapat bertindak pada berbagai skala waktu dan ruang. Peta interaksi yang hampir lengkap diketahui setidaknya untuk satu hewan kecil yakni C. elegans.

Untuk banyak hewan lain dan manusia, setidaknya beberapa aksi neuropeptida diketahui, seperti yang ditunjukkan pada bagian contoh di atas.

Evolusi pensinyalan neuropeptida
Peptida adalah sistem pensinyalan kuno yang ditemukan pada manusia dan hampir semua hewan di Bumi. Pengurutan genom mengungkapkan bukti adanya gen neuropeptida pada Cnidaria, Ctenophora, dan Placozoa, beberapa hewan tertua yang masih hidup dengan sistem saraf atau jaringan mirip saraf. Studi terbaru juga menunjukkan bukti genomik adanya mesin pemrosesan neuropeptida pada metazoa dan choanoflagellata, yang menunjukkan bahwa pensinyalan neuropeptida mungkin mendahului perkembangan jaringan saraf. Selain itu, pensinyalan saraf Ctenophora dan Placozoa sepenuhnya bersifat peptidergik dan tidak memiliki neurotransmiter amina utama seperti asetilkolina, dopamin, dan serotonin. Hal ini juga menunjukkan bahwa pensinyalan neuropeptida berkembang sebelum neurotransmiter amina.

Penggunaan
Neuropeptida dan antagonis yang mengikat reseptornya dapat digunakan sebagai insektisida, termasuk neuropeptida alami dan senyawa sintetis yang dirancang untuk memblokir reseptornya.

Pada manusia, neuropeptida telah terlibat dalam beberapa penyakit manusia. Antagonis terhadap reseptor terkait mungkin memiliki aplikasi klinis.

Sejarah penelitian
Pada awal tahun 1900-an, pembawa pesan kimia diekstraksi secara kasar dari seluruh otak dan jaringan hewan dan dipelajari efek fisiologisnya. Pada tahun 1931, von Euler dan Gaddum menggunakan metode serupa untuk mencoba mengisolasi asetilkolina tetapi malah menemukan zat peptida yang menginduksi perubahan fisiologis termasuk kontraksi otot dan penurunan tekanan darah. Efek ini tidak dihilangkan dengan menggunakan atropin, sehingga menyingkirkan zat tersebut sebagai asetilkolina.

Pada serangga, proktolin adalah neuropeptida pertama yang diisolasi dan diurutkan. Pada tahun 1975, Alvin Starratt dan Brian Brown mengekstrak peptida dari otot usus belakang kecoa dan menemukan bahwa aplikasinya meningkatkan kontraksi otot. Meskipun Starratt dan Brown awalnya menganggap proktolin sebagai neurotransmiter eksitatori, proktolin kemudian dikonfirmasi sebagai peptida neuromodulator.

David de Wied pertama kali menggunakan istilah "neuropeptida" pada tahun 1970-an untuk membedakan peptida yang berasal dari sistem saraf.

 Referensi 

 Pranala luar 

 Neuropeptides Journal
 Neuropeptides reference website (a comprehensive neuropeptide database)
 NeuroPep 2.0: an updated database dedicated to neuropeptide and its receptor annotations
 A comprehensive review on neuropeptides: databases and computational tools
 Neuropeptides eBook series
 Neuropeptide chapter in the C. elegans Wormbook  excellent, and very accessible, discussion of neuropeptide biology in C. elegans

Kategori:Biologi molekuler
Kategori:Neuropeptida