docAKTUALNY STAN BADAŃ NAD NEUROPEPTYDAMI
download 
Reklamacja Transkrypt
AKTUALNY STAN BADAŃ NAD NEUROPEPTYDAMI
NEUROPEPTYDY MIOTROPOWE OWADÓW POSTÊPY BIOLOGII KOMÓRKI 241 TOM 34 2007 NR 2 (241249) AKTUALNY STAN BADAÑ NAD NEUROPEPTYDAMI MIOTROPOWYMI OWADÓW: TACHYKININY, SULFAKININY I FMRFa-POKREWNE PEPTYDY RECENT DEVELOPMENTS ON MYOTROPIC NEUROPEPTIDES IN INSECTS: TACHYKININS, SULFAKININS AND FMRF-AMIDE-RELATED PEPTIDES Pawe³ MARCINIAK, Grzegorz ROSIÑSKI Zak³ad Fizjologii i Biologii Rozwoju Zwierz¹t, Instytut Biologii Eksperymentalnej, Uniwersytet im. A. Mickiewicza w Poznaniu Streszczenie: Neuropeptydy owadów reguluj¹ szereg procesów fizjologicznych zwi¹zanych z rozwojem, rozrodem i behawiorem. Podczas ostatniej dekady zidentyfikowano w tej grupie zwierz¹t du¿¹ liczbê nowych neuropeptydów o zró¿nicowanej funkcji fizjologicznej. Mog¹ one pe³niæ rolê neurotransmiterów, neuromodulatorów, a tak¿e funkcjonowaæ jak klasyczne hormony. Szereg z nich wykazuje dzia³anie plejotropowe, w tym równie¿ aktywnoæ miotropow¹. W pracy przedstawiono aktualny stan badañ nad struktur¹ pierwszorzêdow¹ i aktywnoci¹ fizjologiczn¹ trzech grup neuropeptydów miotropowych: tachykinino-podobnych peptydów, sulfakinin oraz peptydów z rodziny FMRF-amidu (nazwa rodziny pochodzi od tetrapeptydu wyizolowanego z ma³¿a Macrocallista nimbosa). Peptydy z tych grup wykazuj¹ du¿¹ homologiê strukturaln¹ i podobne dzia³anie jak pokrewne peptydy krêgowców. S³owa kluczowe: owady, neuropeptydy miotropowe, tachykinino-podobne peptydy, sulfakininy, peptydy rodziny FMRF-amidu. Summary: In insects, neuropeptides are important messenger molecules which influence on developmental, reproductive and behavioural processes. In the past few years large number of new neuropeptides has been identified from insects. They can act as transmitters, modulators and classical hormones and often exhibit pleiotropic functions including myotropic activity. We summarize the current knowledge on primary structures and physiological functions of three different groups of myotropic neuropeptides in insects: tachykinin-related peptides, sulfakinins and FMRF-amide-related peptides. Peptides from this groups revealed homology to other invertebrates and vertebrates peptides. Key words: insects, myotropic neuropeptides, tachykinin-related peptides, sulfakinins, FMRF-amiderelated peptides. 242 P. MARCINIAK, G. ROSIÑSKI WSTÊP Uk³ad neuroendokrynowy owadów reguluje wiêkszoæ procesów metabolicznych, rozwojowych i rozrodczych. Regulacji hormonalnej podlegaj¹ m.in. proces linienia i metamorfoza, zmiany ubarwienia cia³a, diureza, homeostaza kr¹¿¹cych w hemolimfie metabolitów (wêglowodanów, lipidów), metabolizm miêni lotu, akcja serca czy aktywnoæ kurczliwa jelita lub jajowodu. Uk³ad neuroendokrynowy owadów tworz¹ nastêpuj¹ce struktury: komórki neurosekrecyjne mózgu, corpora cardiaca, corpora allata oraz komórki neurosekrecyjne brzusznego ³añcuszka nerwowego wystêpuj¹ce w zwojach tu³owiowych i odw³okowych. Jednym z wa¿nych elementów tego uk³adu s¹ gruczo³y corpora cardiaca, które nie tylko magazynuj¹ i uwalniaj¹ neurohormony syntetyzowane przez komórki neurosekrecyjne mózgu, ale i produkuj¹ w³asne peptydy, dziêki obecnoci swoistych komórek sekrecyjnych. Stanowi¹ one g³ówny narz¹d neurohemalny owadów. Pionierskie badania nad systemem neuroendokrynowym owadów przeprowadzi³ na prze³omie lat dwudziestych ubieg³ego stulecia polski entomolog Stefan Kopeæ [7, 8]. Jednak pierwszy owadzi neuropeptyd proktolina zosta³ wyizolowany z ekstraktu ca³ego cia³a karaczana Periplaneta americana w 1975 roku [33]. Peptyd ten, zawieraj¹cy w swojej sekwencji piêæ aminokwasów RYLPT, okaza³ siê byæ typowym neuromodulatorem stymuluj¹cym skurcze miêni nie tylko owadów, ale tak¿e innych bezkrêgowców [28, 36]. Du¿y postêp w badaniach nad neuropeptydami owadów nast¹pi³ dopiero dziêki rozwojowi nowych technik analitycznych, tj. wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC, RP-HPLC) oraz spektrometrii mas (MALDI-TOF MS). Przy ich wykorzystaniu zidentyfikowano bardzo du¿¹ liczbê potencjalnych neurohormonów nale¿¹cych do ró¿nych rodzin peptydów, które wp³ywaj¹ na szereg procesów fizjologicznych [22, 29]. Dziêki wysokiej czu³oci nowych technik badawczych powsta³a mo¿liwoæ wykonywania analiz peptydów z pojedynczych komórek [17]. Wród dot¹d zidentyfikowanych neuropeptydów du¿¹ grupê stanowi¹ peptydy miotropowe. Pocz¹tkowo uwa¿ano, i¿ podstawowym ród³em peptydów mioaktywnych s¹ tylko corpora cardiaca. Zastosowanie metod immunohistochemicznych, takich jak hybrydyzacja in situ, umo¿liwi³o wykrycie tych peptydów nie tylko w mózgu, ale równie¿ pozwoli³o stwierdziæ ich wystêpowanie w innych czêciach uk³adu nerwowego, takich jak: corpora cardiaca, corpora allata, zwoju podprze³ykowym, zwojach brzusznego ³añcuszka nerwowego czy te¿ zakoñczeniach nerwów dochodz¹cych do ró¿nych narz¹dów trzewnych [14, 21]. Obecnie wród zidentyfikowanych neurohormonów wp³ywaj¹cych na pracê miêni wyró¿nia siê kilka strukturalnie zró¿nicowanych grup peptydów, np. sulfakininy, pirokininy, tachykinino-podobne peptydy, leukokininy czy te¿ allatostatyny. Wp³ywaj¹ one w ró¿ny sposób na aktywnoæ kurczliw¹ miêni jelita przedniego i tylnego (proctodeum), jajowodów i serca owadów. Niektóre z wymienionych peptydów miotropowych wykazuj¹ bardzo du¿¹ homologiê strukturaln¹ do peptydów krêgowców. Nale¿¹ do nich tachykinino-podobne peptydy, sulfakininy oraz grupa peptydów z rodziny FMRF-amidu. NEUROPEPTYDY MIOTROPOWE OWADÓW 243 TACHYKININO-POKREWNE PEPTYDY Tachykininy krêgowców stanowi¹ du¿¹ i strukturalnie zró¿nicowan¹ grupê neuropeptydów wp³ywaj¹cych na funkcjonowanie uk³adu nerwowego oraz czynnoci innych tkanek. W centralnym uk³adzie nerwowym odgrywaj¹ bardzo wa¿ne funkcje jako neurotransmitery i neuromodulatory, wystêpuj¹c w du¿ych ilociach w orodkach odpowiedzialnych za regulacjê funkcji autonomicznych ca³ego organizmu, takich jak: cinienia krwi, oddychania, odczuwania bólu i emocji, czy te¿ w orodkach odpowiedzialnych za wy¿sze czynnoci mózgu, na przyk³ad pamiêæ, uczenie siê [30]. Ponadto wp³ywaj¹ na skurcze jelita i miêni g³adkich przewodów moczowych, sekrecjê soków trawiennych jelita i trzustki, a tak¿e zaanga¿owane s¹ w odpowied immunologiczn¹ uk³adu nerwowego [30]. Peptydy, wykazuj¹ce sekwencjê aminokwasow¹ podobn¹ jak tachykininy krêgowców, wyizolowano i scharakteryzowano w ró¿nych grupach zwierz¹t bezkrêgowych, w³¹cznie z owadami, skorupiakami, miêczakami czy te¿ d¿d¿ownicami [11, 16]. Okrelono je mianem peptydów pokrewnych do tachykinin (tachykinin-related peptides, TRPs) z uwagi na ich homologiê strukturaln¹ do tachykinin krêgowców. W badaniach przeprowadzonych przy u¿yciu rezonansu magnetycznego NMR stwierdzono, ¿e biologicznie aktywne analogii substancji P krêgowców wykazuj¹ strukturê przestrzenn¹ prawie identyczn¹ ze struktur¹ jednego z peptydów Lom TK-I szarañczy Locusta migratoria [15]. Istnieje równie¿ szereg innych dowodów, poza podobieñstwem strukturalnym, wskazuj¹cych na powi¹zanie tachykinin krêgowców z tachykininami bezkrêgowców. Przyk³adowo tachykininy krêgowców nale¿¹ce do rodziny substancji P mog¹ aktywowaæ receptory w tkankach owadów [3]. Antagonici receptorów substancji P blokuj¹ nie tylko dzia³anie tachykinin krêgowców, ale równie¿ bioanalogów owadzich [4, 30]. Tachykinino-podobne peptydy owadów po raz pierwszy wyizolowano z szarañczy L. migratoria [16], a nastêpnie z karaczana Leucophaea maderae [11, 12]. Podobnie jak u ssaków, wystêpuj¹ one w kilku nieznacznie ró¿ni¹cych siê formach. W uk³adzie nerwowym L. migratoria zidentyfikowano piêæ bioanalogów LomTK I-V, a w g³owie L. maderae dziewiêæ peptydów okrelonych akronimem LemTRP 1-9. Peptydy pokrewne do tachykinin zidentyfikowano równie¿ w ekstrakcie z g³owy muchy Calliphora vomitoria oraz w ciele komara Culex salinarius [16]. Wszystkie te peptydy charakteryzuj¹ siê obecnoci¹ na C-koñcu pentapeptydu -F-X1-G-X2-R-amidu, gdzie X1 i X2 s¹ ró¿nymi resztami aminokwasowymi [16]. Ostatnio zidentyfikowano kolejne peptydy z tej grupy prowadz¹c badania z wykorzystaniem uk³adu nerwowego i jelita L. maderae i Periplaneta americana [23]. Poszczególne peptydy obu karaczanów maj¹ identyczn¹ lub prawie identyczn¹ strukturê pierwszorzêdow¹. Strukturê pierwszorzêdow¹ wizolowanych dot¹d owadzich tachykinino-podobnych bioanalogów przedstawiono w tabeli 1. Jedn¹ z poznanych funkcji fizjologicznych tachykinin jest stymulacja skurczów miêni narz¹dów trzewnych owadów [18]. Aktywnoæ miotropow¹ bioanalogów LomTK ustalono przeprowadzaj¹c testy na jelicie tylnym L. maderae oraz na jelicie przednim i jajowodzie L. migratoria [11]. Porównawcze testy fizjologiczne wykaza³y równie¿ 244 P. MARCINIAK, G. ROSIÑSKI TABELA 1 . S e k we nc je a mino k wa so we ta c hyk inino - p o d o b nyc h p e p tyd ó w o wa d ó w Ga tune k o wa d a N a zwa p e p tyd u S e k we nc ja a mino k wa so wa L e u c o p h a e a m a d e ra e Le mTRP - 1 Le mTRP - 2 Le mTRP - 3 Le mTRP - 4 Le mTRP - 5 Le mTRP - 6 Le mTRP - 7 Le mTRP - 8 Le mTRP - 9 Le mTRP - 1 0 Le m TRP - 11 Le m TRP - 1 2 Le m TRP - 1 3 AP S GF LGVRa AP EES P K RA P S GF LGVRa N GERAP GS K K AP S GF LGTRa AP S GF MGMRa APAMGF Q GVRa APAAGF F GMRa VPAS GF F GMRa GP S MGF HGMRa AP S MGF Q GMRa GP N MGF MGMRa MGF MGMRa GP S VGF FAMRa AP S AGF MGMRa P e r ip la n e t a a m e r ic a n a P ea P ea P ea P ea P ea P ea N GERAPAS K K AP S GF LGTRa AP GGF MGMRa APAS GF F GMRa AP S LGF Q GMRa AP N MGF MGMRa AP S AGF HGMRa L o c u s t a m ig r a t o r ia Lo mTK - I Lo mTK - II Lo mTK - III Lo mTK - IV Lo mTK - V GP S GF YGVRa AP LS GF YGVRa AP Q AGF YF VRa AP S LGF HGVRa XP S W F YGVRa C a llip h o r a v o m it o r ia C a vTK - I C a vTK - II AP TAF YGVRa GLGN N AF VGVRa C u le x s a lin a r iu s C TK - I C TK - II C TK - III AP S GF MGMRa AP YGF TGMRa AP S GF F GMRa TRP - 3 TRP - 4 TRP - 6 TRP - 9 TRP - 1 0 TRP - 1 4 miostymuluj¹ce dzia³anie na jelito tylne karaczana L. maderae bioanalogów LemTRP-1, 2, 5-9 [12]. W biotestach heterologicznych z wykorzystaniem pó³izolowanych preparatów sercowych chrz¹szczy Tenebrio molitor i Zophobas atratus wykazano kardiostymuluj¹ce dzia³anie LemTRP-4 oraz CavTK-I i CavTK-II [34]. Tachykininy wp³ywaj¹ na czêstotliwoæ oraz amplitudê skurczów serca i st¹d nale¿¹ do grupy neuropeptydowych kardiostymulatorów owadów. Peptydy te chocia¿ nie wywo³uj¹ tak du¿ego efektu kardiotropowego jak proktolina [34], to wykazuj¹ dzia³anie podobne do tego peptydu. Jak wiêkszoæ neuropeptydów nie tylko owadzich, tachykinino-podobne peptydy wykazuj¹ dzia³anie plejotropowe. Oprócz stymulacji skurczów miêni owadów wp³ywaj¹ w warunkach in vitro m.in. na funkcjê cewek Malpighiego [31], mog¹ indukowaæ uwalnianie z corpora cardiaca hormonów adypokinetycznych [9], a tak¿e wp³ywaj¹ na biosyntezê feromonów [15]. NEUROPEPTYDY MIOTROPOWE OWADÓW 245 Wiêkszoc receptorów dla neuropeptydów owadzich, to receptory bia³kowe zwi¹zane z bia³kiem G (G-protein coupled receptors, GPCRs) [2]. Oddzia³uj¹ one z cyklaz¹ adenylanow¹ lub fosfolipaz¹ C, co prowadzi do powstania cAMP, IP3 lub bezporednio z kana³ami jonowymi pomijaj¹c przekaniki [3, 15]. Kilka potencjalnych receptorów dla TRPs zidentyfikowano i sklonowano z tkanek Drosophila melanogaster, Stomoxys calcitrans i L. maderae [5, 15, 35]. Najlepiej poznane zosta³y dwa receptory z D. melanogaster, które nazwano DTKR i NKD. Oba wykazuj¹ ekspresjê w uk³adzie nerwowym zarówno w mózgu, jak i brzusznym ³añcuszku nerwowym [15]. SULFAKININY Inn¹ grup¹ peptydów miotropowych owadów s¹ sulfakininy charakteryzuj¹ce siê obecnoci¹ grup siarkowych przy reszcie tyrozynowej. Pierwsze dwie sulfakininy, nazwane Lem-SK-I i -II, wyizolowano z ekstraktu g³owy karaczana L. maderae i scharakteryzowano w 1986 roku [13]. Stwierdzono, ¿e peptydy te wykazuj¹ bardzo du¿e podobieñstwo strukturalne do gastryny i cholecystokinin krêgowców. W nastêpnych latach kolejne bioanalogii wyizolowano równie¿ z innych owadów: karaczana P. americana, szarañczy wêdrownej oraz kilku gatunków much [2, 6]. Wszystkie znane do tej pory sulfakininy owadów przedstawiono w tabeli 2. Cech¹ charakterystyczn¹ tych peptydów jest obecnoæ na karboksyterminalnym koñcu heksapeptydu Y(SO3)GHMRF-amidu, który wydaje siê byæ kluczowym dla TABELA 2 . S e k we nc je a mino k wa so we sulfa k inin o wa d ó w Ga tune k o wa d a N a zwa p e p tyd u S e k we nc ja a mino k wa so wa C a llip h o r a v o m it o r ia C a vS K - I C a vS K - II F DDYGHMRF a GGEEQ F DDYGHMRF a L u c ilia c u p r in a Luc S K - I Luc S K - II F DDYGHMRF a GGEEQ F DDYGHMRF a Dro so p h ila m e la n o g a s t e r DrmS K - I DrmS K - II F DDYGHMRF a GGDDQ F DDYGHMRF a N e o b e llie r ia b u lla t a N ebS K - I N e b S K - II F DDYGHMRF a X X EEQ F DDYGHMRF a L e u c o p h a e a m a d e ra e Le mS K - I Le mS K - II EQ F EDYGHMRF a p Q S DDYGHMRF a P e r ip la n e t a a m e r ic a n a P eaS K - I P e a S K - II EQ F DDYGHMRF a p Q S DDYGHMRF a L o c u s t a m ig r a t o r ia Lo mS K p Q LAS DDYGHMRF a X X a mino k wa só w nie o zna c zo no 246 P. MARCINIAK, G. ROSIÑSKI aktywnoci biologicznej cz¹steczki [20]. Ze wzglêdu na obecnoæ C-koñcowej sekwencji R-F-NH2 czêsto peptydy te zaliczane s¹ równie¿ do rodziny FMRFa. Z wyj¹tkiem L. migratoria u wszystkich przebadanych do tej pory owadów zidentyfikowano dwie izoformy sulfakinin. W ekstraktach z g³ów trzech gatunków z rzêdu muchówek pierwsza, krótsza izoforma jest identyczna [2, 6]. Zsekwencjonowanie genu sulfakinin muchówek pozwoli³o na odkrycie d³u¿szych izoform z tej grupy peptydów. Identyczn¹, d³u¿sz¹ izoformê stwierdzono w tkankach C. vomitoria i Lucilia cuprina, a homologiczny do niej peptyd ró¿ni¹cy siê w 3 i 4 pozycji od N-koñca ³añcucha aminokwasowego u D. melanogaster [6]. W uk³adzie neuroendokrynowym karaczanów L. maderae i P. americana wystêpuj¹ dwie izoformy: jedna identyczna, druga ró¿ni¹ca siê tylko jednym aminokwasem [20]. Stwierdzono ponadto, ¿e na N-terminalnym koñcu identycznych izoform obu karaczanów oraz na N-terminalnym koñcu sulfakininy od L. migratoria wystêpuje kwas piroglutaminowy [20]. Zobserwowano równie¿ inne modyfikacje potranslacyjne sulfakinin szarañczy, tj. O-metylacjê kwasu glutaminowego na N-koñcu peptydu lub do³¹czenie grupy siarkowej [20]. Dzia³anie miotropowe sulfakinin wykazano ju¿ w 1986 roku stosuj¹c biotest z proctodeum karaczana L. maderae [13]. Przy zastosowaniu tego biotestu do oceny aktywnoci biologicznej sulfakinin, wykazano du¿¹ analogiê dzia³ania pomiêdzy tymi peptydami a mioaktywnymi peptydami krêgowców. Cholecystokinina oraz gastryna krêgowców s¹ bowiem dobrze znanymi hormonami stymuluj¹cymi kurczliwoæ miêni g³adkich jelita oraz sekrecjê enzymów trawiennych. W innych badaniach stwierdzono, ¿e poza dzia³aniem miotropowym sulfakininy wp³ywaj¹ równie¿ na sekrecjê enzymów w przewodzie pokarmowym owada, gdzie stymuluj¹ uwalnianie α-amylazy [20]. W przypadku tej grupy peptydów widaæ wiêc nie tylko du¿e pokrewieñstwo strukturalne, ale równie¿ analogiê funkcjonaln¹ do gastryny i cholecystokinin krêgowców. PEPTYDY Z RODZINY FMRF-AMIDU Kolejn¹ grup¹ peptydów, która wykazuje du¿y stopieñ konserwatyzmu w wiecie zwierz¹t s¹ bioanalogi nale¿¹ce do rodziny FMRF-amidu. Pierwszy bioanalog, tetrapeptyd FMRF-amid wyizolowany zosta³ z ma³¿a Macrocallista nimbosa [25]. Obecnie rodzina FMRF-amidu obejmuje ponad 60 bioanalogów, których cech¹ charakterystyczn¹ jest wystêpowanie przy C-terminalnym koñcu konserwatywnej sekwencji aminokwasowej R-F-NH2. Peptydy z tej grupy wystêpuj¹ zarówno u krêgowców, jak i bezkrêgowców. U owadów peptydy nale¿¹ce do rodziny FMRF-amidu wyizolowano i scharakteryzowano z wielu gatunków nale¿¹cych do karaczanów, szarañczaków, muchówek czy motyli [22, 24]. Wybrane bioanalogi z grupy FMRF-amidu zidentyfikowane w tkankach owadów przedstawiono w tabeli 3. Peptydy z rodziny FMRF-amidu zaanga¿owane s¹ w regulacjê ró¿nych procesów fizjologicznych. W dowiadczeniach przeprowadzonych na krêgowcach stwierdzono, ¿e obni¿aj¹ próg wra¿liwoci bólowej i moduluj¹ dzia³anie endogennych peptydów opioidowych [10]. U bezkrêgowców peptydy te stymuluj¹ pracê miêni trzewnych, NEUROPEPTYDY MIOTROPOWE OWADÓW 247 TABELA 3 . S truk tura p ie rwszo rzê d o wa wyb ra nyc h ne uro p e p tyd ó w o wa d ó w z ro d ziny F MRF a mid u Ga tune k o wa d a N a zwa p e p tyd u S e k we nc ja a mino k wa so wa C a llip h o r a v o m it o r ia c a lliF MRF a c a lliF MRF a - 2 c a lliF MRF a - 3 c a lliF MRF a - 4 TP Q Q DF MRF a TP S Q DF MRF a S P GQ DF MRF a K P N Q DF MRF a S c h ist o c e rc a g re g a ria sc histo F MRF a P DVDHVF LRF a L e u c o p h a e a m a d e ra e le uk o mio sup re syna P Q DVDHVF LRF a Dro so p h ila m e la n o g a st e r d ro mio sup re syna TDVDHVF LRF a Ma n d u c a se x t a ma nd uc a F LRF a p EDVVHS F LRF a sekrecjê enzymów jelitowych, czy te¿ indukuj¹ potencja³ synaps mózgowych [10]. Podobnie owadzie bioanalogi FMRF-amidu wykazuj¹ dzia³anie plejotropowe. Miêdzy innymi moduluj¹ aktywnoæ neuronów [9], wp³ywaj¹ na aktywnoæ wydalnicz¹ cewek Malpighiego, bior¹ udzia³ w regulacji rytmu oko³odobowego [26], czy te¿ wykazuj¹ dzia³anie miotropowe na narz¹dy trzewne [10]. Oddzia³ywanie tych peptydów na aktywnoæ kurczliw¹ miêni wykazano w ró¿nych biotestach z wykorzystaniem jelita tylnego, serca, jajowodu oraz miêni lotu i goleni [27]. Dzia³anie peptydów na miênie narz¹dów trzewnych jest zró¿nicowane i charakteryzuje siê znaczn¹ specyfik¹ w stosunku do okrelonych narz¹dów. W biotestach na sercu chrz¹szczy T. molitor i Z. atratus obserwowano stymuluj¹ce, inhibicyjne lub bimodalne dzia³anie niektórych bioanalogów FMRF-amidu [28]. Peptydy te nie tylko wywieraj¹ wp³yw na czêstotliwoæ i amplitudê skurczu, ale wywo³uj¹ równie¿ zmiany fazowe w kurcz¹cych siê miêniach [28, 32]. Receptory dla peptydów nale¿¹cych do rodziny FMRFa s¹ s³abo poznane. Badania nad ich identyfikacj¹ doprowadzi³y tylko do wyodrêbnienia proponowanego receptora dla peptydów zawieraj¹cych na C-terminalnym koñcu sekwencjê R-F-NH2. Jest to receptor dla neuropeptydu Y zidentyfikowany w tkankach D. melanogaster [15]. Ponadto obecnoæ receptorów dla peptydów z tej rodziny wykazano w jelicie szarañczy [15, 19]. S¹ to receptory zwi¹zane z bia³kiem G, aczkolwiek wykluczono sposób ich dzia³ania poprzez bia³ka Gi lub Gs. Prawdopodobny mechanizm dzia³ania tych receptorów polega na blokowaniu akumulacji w komórce jonów Ca2+ poprzez bezporednie oddzia³ywanie z kana³ami jonowymi w sarkolemie [1, 15]. PODSUMOWANIE W ostatniej dekadzie wraz z rozwojem nowoczesnych technik analitycznych znacz¹co poszerzy³a siê nasza znajomoæ struktury neuropeptydów miotropowych owadów. Dzisiaj mo¿emy stwierdziæ, ¿e zastosowanie czu³ych metod analitycznych podczas izolacji i 248 P. MARCINIAK, G. ROSIÑSKI identyfikacji peptydów doprowadzi³o do szybkiego postêpu w neuroendokrynologii owadów. Obecnie znamy ju¿ ponad 400 ró¿nych neuropeptydów owadzich, które zaliczane s¹ do okrelonych grup homologicznych peptydów ró¿ni¹cych siê miêdzy sob¹ w znacznym stopniu pod wzglêdem struktury i aktywnoci biologicznej. Jednak dla wielu peptydów dzia³anie fizjologiczne okrelono w w¹skim zakresie lub go nie badano w ogóle. Poniewa¿ neurohormony wykazuj¹ czêsto dzia³anie plejotropowe i mog¹ wp³ywaæ na ró¿nego rodzaju procesy fizjologiczne, nie tylko na funkcjonowanie miêni, istnieje obecnie pilna potrzeba prowadzenia dalszych badañ maj¹cych na celu okrelenie funkcji fizjologicznych du¿ej liczby nowo odkrytych neuropeptydów. Wa¿ne jest równie¿ poznanie sposobu oddzia³ywania neuropeptydów na komórki. W tym wzglêdzie wymagane jest szersze scharakteryzowanie receptorów specyficznych dla szeregu hormonów peptydowych oddzia³uj¹cych na komórki ró¿nych narz¹dów. Wprowadzenie do badañ nowoczesnych technik analitycznych (HPLC, MALDI-TOF), specyficznych i czu³ych biotestów oraz metod biologii molekularnej sprawi³o, ¿e neuroendokrynologia owadów jest obecnie dynamicznie rozwijaj¹c¹ siê specjalnoci¹ naukow¹. LITERATURA [1] ASKWITH CC, CHENG CH, IKUMA M, BENSON CH, PRICE MP, WELSH MJ. Neuropeptide FF and FMRFamide Potentiate Acid-Evoked Currents from Sensory Neurons and Proton-Gated DEG/ENaC Channels. Neuron 2000; 26: 133141. [2] DUVE H, THORPE A, SCOTT AG, JOHNSEN AH, REHFELD JF, HINES E, EAST PD. The sulfakinins of the bowfly Calliphora vomitoria. Peptide isolation, gene cloning and expression studies. Eur J Biochem 1995; 232: 633640. [3] HEWES RS, TAGHERT PH. Neuropeptides and Neuropeptide Receptors in the Drosophila melanogaster genome. Genom Res 2001; 11: 11261142. [4] IKEIDA T, MINAKATA H, NOMOTO K. The importance of C-terminal residues of vertebrate and invertebrate tachykinins for the contractile activity in gut tissues. FEBS Lett 1999; 461: 201204. [5] JOHARD HA, MUREN JE, NICHOLS R, LARHAMMAR DS, NASSEL DR. A putative techykinin receptor in the cockroach brain: molecular cloning and analysis of expression by means of antisera to portion of the receptor protein. Brain Res 2001; 919: 94105. [6] JOHNSEN AH, DUVE H, DAVEY M, HALL M, THORPE A. Sulfakinin neuropeptides in a crustacean. Eur J Biochem 2000; 267: 11531160. [7] KOPEÆ S. Experiments on metamorphosis of insects. Bull. Int. Acad Cracovie B 1917: 5760. [8] KOPEÆ S. Studies on the necessity of the brain for the inception of insect metamorphosis. Biol Bull 1922; 42: 323342. [9] MARQUEZ G, HAERRY GT, CROTTY ML, XUE M, ZHANG B, OCONNOR MB. Retrograde Gbb signaling through the Bmp type 2 receptor Wishful Thinking regulates systemic FMRFa expression in Drosophila. Development 2003; 130: 54575470. [10] MERTE J, NICHOLS R. Drosophila melanogaster FMRFamide-containing peptides: redundant or diverse functions? Peptides 2002; 23: 209220. [11] MUREN JE, NASSEL DR. Isolation of five tachykinin-related peptides from the midgut of cockroach Leucophaea maderae: existence of N-terminally extended isoforms. Regul Pept 1996; 65: 185196. [12] MUREN JE, NASSEL DR. Seven tachykinin-related peptides isolated from the brain of the Madeira cockroach: evidence for tissue specific expression of isoforms. Peptides 1997; 18: 715. [13] NACHMAN RJ, HOLMAN GM, HADDON WF, LING N. Leucosulfakinin, a sulfated insect neuropeptide with homology to gastrin and cholecystokinin. Science 1986; 234: 7173. [14] NASSEL DR, HOMBERG U. Neuropeptides in interneurons of the insect brain. Cell Tissue Res 2006; 326: 124. [15] NASSEL DR. Neuropeptides in the nervous system of Drosophila and other insects: multiple roles as neuromodulators and neurohormones. Prog Neurobiol 2002; 68: 184. NEUROPEPTYDY MIOTROPOWE OWADÓW 249 [16] NASSEL DR. Tachykinin-related peptides in invertebrates: a review. Peptides 1999; 20: 141158. [17] NEUPERT S, PREDEL R. Mass spectrometric analysis of single identified neurons of an insect. Biochem Biophys Res Commun 2005; 327: 640645. [18] OEH U, ANTONICEK H, NAUEN R. Myotropic effect of helicokinins, tachykinin-related peptides and Manduca sexta allatotropin on the gut of Heliothis virescens (Lepidoptera: Noctuidae). J Insect Physiol 2003; 49: 323337. [19] ORHARD I, LANGE AB. The effects of SchistoFLRFamide on contractions of Locust Midgut. Peptides 1998; 19: 459467. [20] PREDEL R, BRANDT W, KELLNER R, RAPUS J, NACHMAN RJ, GADE G. Post-translational modifications of the insect sulfakinins. Sulfation, pyroglutamate-formation and O-methylation of glutamic acid. Eur J Biochem 1999; 263: 552560. [21] PREDEL R, ECKERT M. Neurosecretion: peptidergic system in insects. Naturwissenschaften 2000; 87: 342350. [22] PREDEL R, NACHMAN RJ, GADE G. Myostimulatory neuropeptides in cockroaches: structures, distribution, pharmacological activities, and mimetic analogs. J Insect Physiol 2001; 47: 311324. [23] PREDEL R, NEUPERT S, ROTH S, DERST CH, NASSEL DR. Tachykinin-related peptide precursors in two cockroach species. Molecular cloning and peptide expression in brain neurons and intestine. FEBS J 2005; 272: 33653375. [24] PREDEL R, RAPUS J, ECKERT M. Myoinhibitory neuropeptides in American cockroach. Peptides 2001; 22: 199208. [25] PRICE DA, GREENBERG MJ. Structure of a molluscan cardioexcitatory neuropeptide. Science 1977; 197: 670671. [26] PYZA E, MEINERTZHAGEN IA. The regulation of circardian rhythms in the flys visual system: involvement of FMRFamide-like neuropeptides and their relationship to pigment dispersing factor in Musca domestica and Drosophila melanogaster. Neuropeptides 2003; 37: 277289. [27] ROBB S, EVANS PD. The modulatory effect of schistoFLRFamide on heart and skeletal muscle in the locust Schistocerca gregaria. J Exp Biol 1994; 197: 437442. [28] ROSIÑSKI G, KONOPIÑSKA D. Neurohormonal mechanism of regulation of insect heart contractile activity. Pesticides 2004; 34: 4149. [29] SCHOOFS L, VEELAERT D, VANDEN BROECK J, DE LOOF A. Peptides in the Locusts, Locusta migratoria and Schistocerca gregaria. Peptides 1997; 18: 145156. [30] SEVERINI C, IMPROTA G, FALCONIERI-ELSPAMER G, SERVERO S, ERSPAMER V. The Tachykinin Peptide family. Pharmacol Rev 2002; 54: 285322. [31] SKAER NJV, NASSEL DR, MADDRELL SHP, TUBLITZ NJ. Neurochemical fine tuning of a peripheral tissue: peptidergic and aminergic regulation of fluid secretion by Malpighian tubules in the tobacco hawkmoth M. sexta. J Exp Biol 2002; 205: 18691880. [32] SKONIECZNA M, ROSIÑSKI G. Cardioactive effects of FMRFamide-related peptides in beetles, Tenebrio molitor and Zophobas atratus. Pesticides 2004; 34: 3339. [33] STARRATT AN, BROWN BE. Structure of the pentapeptide proctolin, a proposed neurotransmitter in insects. Life Sci 1975; 17: 12531256. [34] LIWOWSKA J, ROSINSKI G, NASSEL DR. Cardioacceleratory action of tachykinin-related neuropeptides and proctolin in two coleopteran insect species. Peptides 2001; 22: 209217. [35] TORFS H, SHARIATMADARI R, GURRERO F, PARMENTIER M, POELS J, VAN POYER W, SWINNEN E, DE LOOF A, AKERMAN K, VANDEN BROECK J. Characterization of a receptor for insect tachykinin-like peptide agonist by functional expression in a stable Drosophila Schneider 2 cell line. J Neurochem 2000; 74: 21822189. [36] WILKENS JL, SHINOZAKI T, YAZAWA T, TER KEURS HEDJ. Sites and modes of action of proctolin and the FLPF2 on lobster cardiac muscle. J Exp Biol 2006; 208: 737747. Redaktor prowadz¹cy W. Kilarski Otrzymano: 05.12. 2006 r. Przyjêto: 08.02. 2007 r. ul. Umultowska 89 61-614 Poznañ, z e-mail: [email protected]
