Studies of the mechanism generating left-right asymmetry of the brain

大脑左右不对称产生机制的研究

• 批准号: 16300101
• 负责人: ITO Isao
• 金额: $ 9.95万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16300101/
• 关键词: Brain; Left Brain Right Brain; Left-Right asymmetry of the Brain; Brain Asymmetry; Hippocampus; Neuronal circuitry; Synapse; NMDA receptor

Left-right (L-R) asymmetry is a fundamental feature of higher-order neural function. However, the molecular basis of brain asymmetry remains unclear. We recently reported L-R asymmetry of hippocampal circuitry caused by differential allocation of N-methyl-D-aspartate receptor (NMDAR) subunit GluRε2 (NR2B) in hippocampal synapses (Science, 2003).Studies on ε1 (NR2A) knock-out (KO) mice. To investigate whether asymmetrical ε2 allocation is also related to the types of the postsynaptic cells, we compared postembedding immunogold labeling for ε2 in left and right Sch synapses on pyramidal cells and interneurons. To facilitate the detection of ε2 density difference, we used ε1 subunit KO mice, which have a simplified NMDA receptor subunit composition. We found that ε2 distribution was asymmetrical between left and right Sch-pyramidal cell but not Sch-interneuron synapses, indicating a postsynaptic cell-type dependent regulation of the asymmetry. Also, we found that, in ε1 subunit KO mice, the asymmetry of ε2 allocation results in left-right difference in NMDA receptor content and synaptic plasticity (J. Neurosci, 2005).Studies on iv mice. Iv is a spontaneous mouse mutant that possesses a mutation in the gene encoding the motor protein, Left-right dynein (Lrd). Fifty percent of iv/iv mice exhibit situs inversus, whereas the rest are normal (situs solitus). We found that the iv mouse hippocampus exhibited right isomerism of the synaptic distribution of the ε2 subunit. This laterality defect of the hippocampus is independent of the laterality of visceral organs. Therefore, the mechanisms responsible for the specification of L-R asymmetry differ between visceral organs and the brain (PLOS One, 2008).

左-右(L-R)不对称是高阶神经功能的一个基本特征。然而，大脑不对称的分子基础仍不清楚。我们最近报道了由于N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDAR)亚单位GluRε2(NR2B)在海马突触中的不同分布而引起的海马环路的不对称现象(《科学》，2003年)。ε1(NR2a)基因敲除(KO)小鼠的研究。为了研究ε2的不对称分布是否也与突触后细胞的类型有关，我们比较了包埋后免疫金标记法在锥体细胞和中间神经元的左右SCH突触中对ε2的标记。为了便于检测ε-2密度差异，我们使用了ε-1亚单位KO小鼠，它们具有简化的NMDA受体亚单位组成。我们发现ε-2在左右脊髓锥体细胞之间的分布是不对称的，但在脊髓神经元间突触之间没有分布，这表明这种不对称是突触后细胞类型的调节。此外，我们还发现，在ε1亚单位KO小鼠中，ε2分配的不对称性导致了NMDAD受体含量和突触可塑性的左右差异(J.Neurosci，2005年)。IV是一种自发突变的小鼠，编码运动蛋白左-右动力蛋白(LRd)的基因发生突变。在iv/iv小鼠中，有50%的小鼠出现内翻，而其余小鼠的内翻是正常的。我们发现，iv小鼠海马区的ε-2亚单位的突触分布呈现右异构性。海马体的这种偏侧性缺陷与内脏器官的偏侧性无关。因此，导致L-R不对称性的机制在内脏器官和脑中不同(PLOS One，2008)。

项目成果

Molecular Asymmetry of Hippocampal Circuitry

海马回路的分子不对称性

• 发表时间: 2006
• 作者: Ito;I
• 通讯作者: I

マウス脳の左右非対称性

小鼠大脑的左右不对称

• 作者: Kaneda K;Tachibana Y;Imanishi M;Kita H;Shigemoto R;Nambu A;Takada M;伊藤 功;Ide Seinosuke;伊藤 功
• 通讯作者: 伊藤 功

ブレインサイエンス・レビュー2007:分子レベルで見た右脳と左脳の違い

脑科学评论 2007：左右脑在分子水平上的差异

• 发表时间: 2008
• 作者: Kaneda K;Tachibana Y;Imanishi M;Kita H;Shigemoto R;Nambu A;Takada M;伊藤 功
• 通讯作者: 伊藤 功

Right Isomerism of the Brain in Inversus Viscerum Mutant Mice

• DOI: 10.1371/journal.pone.0001945
• 发表时间: 2008-04-16
• 期刊: PLOS ONE
• 影响因子: 3.7
• 作者: Kawakami, Ryosuke;Dobi, Alice;Ito, Isao
• 通讯作者: Ito, Isao

Target-cell-specific Left-Right asymmetry of NMDA receptor content in Schaffer collateral synapses in ε1 knock-out mice

ε1 敲除小鼠 Schaffer 侧支突触中 NMDA 受体含量的靶细胞特异性左右不对称

• 发表时间: 2005
• 期刊: J.Neuroscience 25(40)
• 作者: Y.;Wu;R.;Kawakami;Y.;Shinohara;M.;Fukaya;K.;Sakimura;M.;Mishina;M.;Watanabe;I.;Ito;R.;Shigemoto
• 通讯作者: Shigemoto