Μελέτη του μορίου κυτταρικής συνάφειας TAG-1 στην ανάπτυξη του φλοιού του τελεγκεφάλου

Abstract

The forebrain comprises an intricate set of structures that are required for some of the most complex and evolved functions of the mammalian brain. As a reflection of its complexity, cell migration in the forebrain is extremely elaborated, with widespread dispersion of cells across multiple functionally distinct areas. Two general modes of migration are distinguished in the forebrain: radial migration and tangential migration. During the formation of the cerebral cortex, cortical nonpyramidal cells, the GABA-containing interneurons, originate mostly in the medial ganglionic eminence (MGE) of the ventral telencephalon and follow tangential migratory routes to reach the dorsal telencephalon. Although several genes that play a role in this migration have been identified, the underlying cellular and molecular mechanism is not fully understood. In the present study, we examined the role of the neural cell adhesion molecule TAG-1 in the migration of cortical interneurons. We showed that the migration of these neurons occurs along the TAG-1-expressing axons of the developing corticofugal system. Blocking in vitro the function of TAG-1 resulted in a marked reduction of GABAergic neurons in the cortex. These observations reveal a mechanism by which the adhesion molecule TAG-1, known to be involved in axonal pathfinding, also takes part in neuronal migration. We furthermore studied the expression pattern and role of other adhesion molecules and known partners for TAG-1 in this migratory system. We showed that most of the proteins examined, are unlikely to be involved in the migration of GABAergic interneurons, thus, a new unidentified partner for TAG-1 mediates its function during this migratory process. Finally, to directly address the role of TAG-1 protein in the guidance of cells tangentially migrating from the subpallium to the cortex, we studied mice deficient for TAG-1. No alterations have been observed in the migration of cortical intereurons or the distibution of corticofugal axons, in the telecenphalon of the mutant mice. The above results show that TAG-1 does not seem to be required in vivo for the tangential migration of GABAergic interneurons and other molecules involved in this migratory mechanism can compensate for the loss of the TAG-1 protein.

Ο προσθεγκέφαλος απαρτίζεται από ετερογενείς δοµές οι οποίες απαιτούνται για µερικές από τις πιο πολύπλοκες και εξελικτικά ανώτερες λειτουργίες του εγκεφάλου των θηλαστικών. Ο αξιοθαύµαστος βαθµός οργάνωσής του απαιτεί τον ακριβή συντονισµό ποικίλων µεταναστευτικών διαδικασιών που λαµβάνουν χώρα σε κάθε επιµέρους δοµή του. ∆ύο είδη µεταναστευτικών πορείων εντοπίζονται στον αναπτυσσόµενο προσθεγκέφαλο: η οριζόντια και η ακτινωτή µετανάστευση. Κατά την ανάπτυξη του τελεγκεφάλου, οι πυραµιδικοί νευρώνες του φλοιού, οι οποίοι εκφράζουν τον νευροδιαβιβαστή γ-αµινοβουτυρικό οξύ (GABA), γεννιούνται στην µεσαία πρόδροµη δοµή του ραβδωτού (MGE), στον βασικό τελεγκέφαλο, και ακολουθούν οριζόντια µεταναστευτική πορεία προςτον φλοιό. Αν και έχει χαρακτηριστεί µία πληθώρα γονιδίων, τα οποία παίζουν ρόλο στο συγκεκριµένο µεταναστευτικό σύστηµα, ο µοριακός και κυτταρικός µηχανισµός δεν έχει διαλευκανθεί πλήρως. Στην παρούσα µελέτη, εξετάσαµε τον ρόλο του µορίου κυτταρικής συνάφειας TAG-1 στην οριζόντια µετανάστευση των ενδονευρώνων του φλοιού. ∆είξαµε πως τα συγκεκριµένα κύτταρα µεταναστεύουν σε στενή επαφή µε τους άξονες του φλοιοθαλαµικού συστήµατος, οι οποίοι εκφράζουν την TAG-1 πρωτεΐνη. Αναστέλλοντας την δράση του συγκεκριµένου µορίου in vitro,παρατηρήσαµε ελάττωση του αριθµού των GABAεργικών κυττάρων που µεταναστεύουν στον φλοιό. Τα αποτελέσµατα αυτά, δείχνουν ότι η TAG-1 δεν εµπλέκεται µόνο σε µηχανισµούς καθοδήγησης νευραξόνων αλλά και στην µετανάστευση κυτταρικών πληθυσµών. Επιπλέον, µελετήσαµε το πρότυπο έκφρασης και τον ρόλο και άλλων µορίων κυτταρικής συνάφειας και γνωστών προσδετών της TAG-1, στο εν λόγω σύστηµα. Καµία από τις πρωτεΐνες που εξετάσαµε δεν εµπλέκεται στηνπαραπάνω µετανάστευση των ενδονευρώνων του φλοιού. Τα παραπάνω αποτελέσµατα µας οδήγησαν στο συµπέρασµα πως η δράση της TAG-1 στον συγκεκριµένο µεταναστευτικό µηχανισµό επιτυγχάνεται µέσω ετεροφιλικής αλληλεπίδρασης µε κάποιο µόριο προσδέτη, ο οποίος είναι άγνωστος µέχρι σήµερα. Τέλος, προκειµένου να ερευνήσουµε περαιτέρω τον ρόλο της TAG-1πρωτεΐνης κατά την οριζόντια µετανάστευση των GABAεργικών ενδονευρώνων in vivo, µελετήσαµε µύες οι οποίοι εµφανίζουν απώλεια δράσης για το γονίδιο της TAG-1. Καµία διαφοροποίηση δεν παρατηρήθηκε, τόσο όσον αφορά στο πρότυπο της µετανάστευσης των GABAεργικών κυττάρων, όσο και στην χωρική κατανοµή των αξόνων του φλοιοθαλαµικού συστήµατος, στον φλοιό τωνµεταλλαγµένων µυών. Το γεγονός αυτό δείχνει πως η TAG-1 δεν είναι απαραίτητη in vivo για την µετανάστευση των συγκεκριµένων κυττάρων και άλλες πρωτεΐνες που εµπλέκονται στον εν λόγω µεταναστευτικό µηχανισµό µπορούν να αντισταθµήσουν στην έλλειψη της.