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Towards understanding the role of synaptic plasticity in hippocampal input side-dependent asymmetry
David Kleindienst
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molekulare Biologie
Betreuer*in
Ryuichi Shigemoto
DOI
10.25365/thesis.35803
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29267.96952.156970-2
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Eingangshemispherenabhängige Asymmetrie im Hippokampus ist eine rechts-links Asymmetrie die im Mäusegehirn nachgewiesen wurde. Synapsen zwischen CA3 und CA1 Pyramidenzellen im Stratum radiatum der CA1 Region deren presynpatische Zelle auf der rechten Hirnhälfte lokalisiert ist, weißen eine höhere Konzentration von GluA1, eine geringere Konzentration an GluN2B und größere postsynaptische Dornen als Synapsen, deren presynaptisches Neuron auf der linken Hirnhälfte lokalisiert auf. Für Synapsen im Stratum oriens ist die Situation für GluN2B umgekehrt, also Synapsen deren presynaptisches Neuron auf der linken Hirnhälfte lokalisiert ist, haben eine geringer Konzentration von GluN2B auf.
Alle bisherigen Studien konnten diese Asymmetrie jedoch nur nach Durchtrennung der Kommissurfasern, die die rechte und linke Hirnhälfte verbinden, nachweisen. In diesem Projekt konnte ich einige Fortschritte zur Entwicklung einer Methode zum Nach- weis dieser Asymmetrie in Hirnen mit intakten Kommissurfasern erzielen. Das Ziel dieser Methode ist es, die Axonenendigungen der CA3 Pyramidenzellen einer Hirn- hälfte mit einem fluoreszierendem Protein zu markieren, um so die Eingangshirnhälfte indentifizieren zu können. Zunächst exprimierte ich Venus-VAMP2, ein fluoreszieren- des Protein, das zu Axonenendigungen transportiert wird, in Mäusehirnen durch in utero Elektroporation und wies so nach, dass diese Protein tatsächlich an Axonenendigungen lokalisiert ist. In weiterer Folge erwies sich in utero Elektroporation jedoch aufgrund der Schwierigkeit, Venus-VAMP2 selektiv und reproduzierbar in CA3 Pyra- midenzellen zu exprimieren, als wenig brauchbare Technik. Da in Zukunft stattdessen die CA3 Pyramidenzellen durch AAV-Injektion zur markiert werden sollen, klonierte ich das Venus-VAMP2 Gen hinter einen CaMKII Promoter, der für die selektive Expression in Pyramidenzellen nötig ist, in ein AAV Konstruktionsplasmid.
Weiters forschte ich an der Frage, welche Rolle synaptische Plastizität in der Entwicklung und Aufrechterhaltung der Eingangsabhängigen Asymmetrie spielt, und konnte zeigen, dass, entgegen unserer Arbeitshypothese, GluA1 notwendig für eine normale Asymmetrie von GluN2B ist.
Abstract
(Englisch)
Hippocampal input dependent asymmetry is a left-right asymmetry that has been dis- covered in mice. In the stratum radiatum of the CA1 region synapses that receive input from right hemispheric CA3 pyramidal neurons have larger postsynaptic spines which have a higher GluA1 but a lower GluN2B density than synapses that receive input from the left hemisphere. In the stratum oriens for GluN2B the situation is vice versa, i.e. synapses receiving input from the right hemisphere have a higher GluN2B density than synapses receiving input from the left hemisphere while GluA1 density and spine-size have not been investigated in stratum oriens. However all studies that observed this asymmetry had to transect the commissural fibers connecting the two hemispheres.
In this project I made some progress to develop a method to examine this asymmetry in mouse brains with intact commissural fibers. The aim of this method is to flourescently label axon terminals of CA3 pyramidal cells of one hemisphere in order to be able to identify the input hemisphere of a given synapse. At first I expressed Venus- VAMP2, a fluorescent protein that is targeted to presynaptic terminals, in mouse brain cells by in utero electroporation and confirmed that Venus-VAMP2 is indeed targeted to presynaptic terminals. In utero electroporation did not produce selective efficient labelling of CA3 pyramidal neurons, so AAV-injection will be used in the future to label CA3 pyramidal neurons. To this end I cloned the Venus-VAMP2 gene after a CaMKII promoter, which mediates pyramidal cell specificity, into an AAV-construction plasmid.
Furthermore, I worked towards a better understanding of the role that synaptic plasticity plays in the establishment and maintenance of input side-dependent asymmetry: I could show that GluN2B density is symmetrical between left and right hemispheric ipsilateral CA3-CA1 pyramidal cell synapses in GluA1 conditional knock-out VHCT mice, thus disproving our working hypothesis which predicted that GluN2B is neccessary for GluA1 asymmetry but not vice versa.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Hippocampus left-right asymmetry synaptic plasticity GluN2B GluA1 SDS-FRL
Schlagwörter
(Deutsch)
Hippokampus Rechts-Links Asymmetrie synaptische Plastizität GluN2B GluA1 SDS-FRL
Autor*innen
David Kleindienst
Haupttitel (Englisch)
Towards understanding the role of synaptic plasticity in hippocampal input side-dependent asymmetry
Paralleltitel (Deutsch)
Hin zu einem Verständniss der Bedeutung der synaptischen Platizität für die eingangshemispherenabhängige Asymmetrie im Hippokampus
Publikationsjahr
2014
Umfangsangabe
59 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Ryuichi Shigemoto
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC12200700
Utheses ID
31731
Studienkennzahl
UA | 066 | 834 | |