Genetic knockout of CS4 sulfation of perineuronal nets as a source of juvenile like plasticity in processes of memory and learning

Abstract

Extracellular matrix affects the functioning of the brain. Among others, learning and memory can be affected by the changes in the composition and properties of the extracellular matrix. Different sulfation patterns on the chondroitin sulfate proteoglycans, one of the extracellular matrix components, can either enhance or reduce synaptic plasticity and neuronal growth. This leads to the changes in the formation of memory. In my thesis I defined the role of 4-O-sulfation of the chondroitin sulfate proteoglycans in the learning and memory in the young and early adult animals. To do so I used Chondroitin sulfotransferase 11 knockout mice strain, which has decreased amount of 4-O-sulfation. I tested their long-term, short-term, and working memory using behavioural tests. I also monitored the morphological changes in the perineuronal nets and changes in the number of synapses using immunohistochemical methods and confocal microscopy.

Medzibunková hmota ovplyvňuje mozgové funkcie. Medzi funkcie, ktoré sú ovplyvnené zmenami v zložení a vlastnostiach medzibunkovej hmoty patrí aj učenie a pamäť. Rôzne sulfatačné vzorce na chondroitín sulfát proteoglykánoch, jednej zo zložiek medzibunkovej hmoty, môžu buď zvýšiť alebo znížiť synaptickú plastickosť a rast neurónov. To potom vedie k zmenám vo fungovaní pamäte. V mojej diplomovej práci som definovala úlohu 4-O-sulfatace na chondroitín sulfát proteoglykánoch v učení a pamäti u mladých a mladých dospelých myší. To som robila pomocou myšej línie s vyradeným génom pre Chondroitín sulfát transferázu 11, u ktorej je zníženú množstvo 4-O-sulfatace. U týchto myší som testovala dlhodobú pamäť, krátkodobú pamäť a pracovnú pamäť pomocou rôznych behaviorálnych testov. Okrem toho som sledovala morfologické zmeny v perineuronálnych sieťach a zmeny v počte synapsií pomocou imunohistológie a mikroskopie.