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Triheteromeric NR1/NR2A/NR2B receptors constitute the major NMDA receptor population in adult hippocampal synapses

Rauner, Claudia

German Title: Triheteromere NR1/NR2A/NR2B-Rezeptoren stellen die größte NMDA-Rezeptorpopulation adulter hippokampaler Synapsen dar

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N-methyl-D-aspartate receptors (NMDARs), fundamental to learning and memory and implicated in certain neurological disorders, are heterotetrameric complexes composed of two NR1 and two NR2 subunits. The role of synaptic NMDARs in postnatal principal forebrain neurons is typically attributed to diheteromeric NR1/NR2A and NR1/NR2B receptors, despite compelling evidence for triheteromeric NR1/NR2A/NR2B receptors. In hippocampal CA1 synapses, the properties of triheteromeric NMDARs could thus far not be distinguished from those of mixtures of diheteromeric NMDARs. To find a signature of NR1/NR2A/NR2B receptors, we have employed two gene-targeted mouse lines, expressing either NR1/NR2A or NR1/NR2B receptors without any NR1/NR2A/NR2B receptors, and compared their synaptic properties to those of wild type. We found in acute hippocampal slices of adult mice a distinct voltage dependence of NMDA EPSC decay time for the two diheteromeric NMDARs. In age-matched wild-type mice, only the NR1/NR2A characteristic for this voltage-dependent deactivation could be detected, indicating that NR1/NR2B receptors are a minor population in adult CA3-to-CA1 synapses. Instead, the presence of NR1/NR2A/NR2B receptors became manifest from a slower NMDA EPSC decay time than for NR1/NR2A receptors. Moreover, we examined the sensitivity of NMDA EPSCs to NR2Bdirected NMDAR antagonists in the absence of extracellular Mg2+, which improved the sensitivity of these antagonists, especially for NR1/NR2A/NR2B receptors. NMDA EPSC sensitivity to NR2B-directed NMDAR antagonists was high at P5 and remained around 50% at P28. Thus, NR2B is prominent in hippocampal synapses throughout life and remains present in adult mice as an integral part of NR1/NR2A/NR2B receptors.

Translation of abstract (German)

N-Methyl-D-Aspartat-Rezeptoren (NMDARen), die eine wichtige Rolle bei Lernund Gedächtnisprozessen spielen, aber auch für bestimmte neurologische Störungen verantwortlich sind, sind heterotetramere Komplexe, die aus zwei NR1- und zwei NR2-Untereinheiten bestehen. Die Rolle synaptischer NMDARen in postnatalen Prinzipalneuronen im Vorderhirn wird entgegen zwingenden Beweisen für triheteromere NR1/NR2A/NR2B-Rezeptoren in der Regel diheteromeren NR1/NR2Aund NR1/NR2B-Rezeptoren zugeschrieben. In hippokampalen CA1-Synapsen konnten die Eigenschaften triheteromerer Rezeptoren bislang nicht von denjenigen diheteromerer NMDAR-Mischungen unterschieden werden. Um NR1/NR2A/NR2BRezeptoren charakteristische Eigenschaften zuzuweisen, wurden in der vorliegenden Arbeit zwei verschiedene, jeweils ausschließlich reine NR1/NR2A- oder NR1/NR2B-Rezeptorpopulationen exprimierende, NR2 knockout-Mauslinien eingesetzt und deren synaptische Eigenschaften mit denen der Wildtyp-Mäuse verglichen. Es stellte sich heraus, dass die beiden diheteromeren NMDAR-Subtypen in akuten hippokampalen Schnitten adulter Mäuse eine unterschiedliche Spannungsabhängigkeit der Deaktivierungskinetik aufwiesen. Bei Wildtyp-Mäusen vergleichbaren Alters konnten wir nur die NR1/NR2A-charakteristische Spannungsabhängigkeit der Deaktivierungskinetik beobachten. Dies bedeutet, dass NR1/NR2BRezeptoren nur eine kleine Population in adulten CA3-CA1-Synapsen ausmachen. Stattdessen trat das Vorhandensein von NR1/NR2A/NR2B-Rezeptoren aufgrund einer langsameren Deaktivierungskinetik der NMDA-Ströme (NMDA EPSCs) als derjenigen der reinen NR1/NR2A-Rezeptoren deutlich hervor. Darüber hinaus untersuchten wir den Effekt von NR2B-Untereinheit-bindenden NMDAR-Antagonisten auf NMDA EPSCs in der Abwesenheit von extrazellulärem Mg2+, was die Sensitivität der Antagonisten, insbesondere für NR1/NR2A/NR2B-Rezeptoren, stark verbesserte. Der Effekt dieser Antagonisten auf NMDA EPSCs war stark bei P5 und blieb bei circa 50 % bei P28. Folglich ist die NR2B-Untereinheit in hippokampalen Synapsen während der gesamten Entwicklung von Bedeutung und wird in adulten Mäusen in Form von NR1/NR2A/NR2B-Rezeptoren bewahrt.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Köhr, Dr. PD Georg
Date of thesis defense: 13 April 2010
Date Deposited: 22 Apr 2010 07:49
Date: 2010
Faculties / Institutes: The Faculty of Bio Sciences > Institute of Pharmacy and Molecular Biotechnology
Subjects: 570 Life sciences
Controlled Keywords: NMDA-Rezeptor, Hippocampus, Ifenprodil, Magnesium, Knockout <Molekulargenetik>
Uncontrolled Keywords: CP-101,606 , Deaktivierungskinetik , Spannungsabhängigkeitgene-targeted , decay time , voltage dependence , CP-101,606
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