O ADH é oriundo de um pré-hormônio com 168 aminoácidos. Este polipeptídeo apresenta uma sequência de peptídeo sinal, que tem como função assegurar a incorporação do pré-pró-hormônio nos ribossomos das células nervosas (neurônios) dos núcleos supra-óptico e para-ventricular do hipotálamo. A retirada da sequência de peptídeo sinal origina o pró-hormônio com 145 aminoácidos que é transportado em grânulos neurossecretórios por meio do trato supra-óptico-hipofisário. Esse pró-hormônio sofre, por sua vez, sucessivas ações de endopeptidases, exopeptidases, monooxigenases e liases, originando três polipeptídeos: a vasopressina, a vasopressina-neurofisina II e um glicopeptídeo denominado copeptina.
O ADH é um pequeno peptídeo com nove aminoácidos de comprimento. É sintetizado em células neuroendócrinas, localizadas no núcleo supraóptico e paraventricular do hipotálamo. O hormônio sintetizado é armazenado em glândulas que são transportadas ao longo do axônio das células, e armazenado nas terminações nervosas, na neurohipófise.
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