The insulin-like growth factor 1 receptor is essential for axonal regeneration in adult central nervous system neurons

Axonal regeneration is an essential condition to re-establish functional neuronal connections in the injured adult central nervous system (CNS), but efficient regrowth of severed axons has proven to be very difficult to achieve. Although significant progress has been made in identifying the intrinsic and extrinsic mechanisms involved, many aspects remain unresolved. Axonal development in embryonic CNS (hippocampus) requires the obligate activation of the insulin-like growth factor 1 receptor (IGF-1R). Based on known similarities between axonal growth in fetal compared to mature CNS, we decided to examine the expression of the IGF-1R, using an antibody to the βgc subunit or a polyclonal anti-peptide antibody directed to the IGF-R (C20), in an in vitro model of adult CNS axonal regeneration, namely retinal ganglion cells (RGC) derived from adult rat retinas. Expression of both βgc and the β subunit recognized by C20 antibody were low in freshly isolated adult RGC, but increased significantly after 4 days in vitro. As in embryonic axons, βgc was localised to distal regions and leading growth cones in RGC. IGF-1R-βgc co-localised with activated p85 involved in the phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K) signaling pathway, upon stimulation with IGF-1. Blocking experiments using either an antibody which neutralises IGF-1R activation, shRNA designed against the IGF-1R sequence, or the PI3K pathway inhibitor LY294002, all significantly reduced axon regeneration from adult RGC in vitro (∼40% RGC possessed axons in controls vs 2-8% in the different blocking studies). Finally, co-transfection of RGC with shRNA to silence IGF-1R together with a vector containing a constitutively active form of downstream PI3K (p110), fully restored axonal outgrowth in vitro. Hence these data demonstrate that axonal regeneration in adult CNS neurons requires re-expression and activation of IGF-1R, and targeting this system may offer new therapeutic approaches to enhancing axonal regeneration following trauma.Fil: Dupraz, Sebastian, Enrique. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico - CONICET - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Cordoba (p); Argentina;Fil: Grassi, Diego Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico - CONICET - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Cordoba (p); Argentina;Fil: Karnas, Diana. Rhythms, Life and Death in the Retina. Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). Université de Strasbourg. Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives; France;Fil: Nieto Guil, Alvaro Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico - CONICET - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Cordoba (p); Argentina;Fil: Hicks, David. Rhythms, Life and Death in the Retina. Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). Université de Strasbourg. Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives; France;Fil: Quiroga, Santiago. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico - CONICET - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Cordoba (p); Argentina

The physiological role of the amyloid precursor protein as an adhesion molecule in the developing nervous system

The amyloid precursor protein (APP) is a type I transmembrane glycoprotein better known for its participation in the physiopathology of Alzheimer disease as the source of the beta amyloid fragment. However, the physiological functions of the full length protein and its proteolytic fragments have remained elusive. APP was first described as a cell-surface receptor; nevertheless, increasing evidence highlighted APP as a cell adhesion molecule. In this review, we will focus on the current knowledge of the physiological role of APP as a cell adhesion molecule and its involvement in key events of neuronal development, such as migration, neurite outgrowth, growth cone pathfinding, and synaptogenesis. Finally, since APP is over-expressed in Down syndrome individuals because of the extra copy of chromosome 21, in the last section of the review, we discuss the potential contribution of APP to the neuronal and synaptic defects described in this genetic condition. (Figure presented.). Read the Editorial Highlight for this article on page 9. Cover Image for this issue: doi. 10.1111/jnc.13817.Fil: Sosa, Lucas Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; ArgentinaFil: Caceres, Alfredo Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Dupraz, Sebastian, Enrique. German Center for Neurodegenarative Diseases; AlemaniaFil: Oksdath Mansilla, Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; ArgentinaFil: Quiroga, Santiago. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; ArgentinaFil: Lorenzo, Alfredo Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentin

Wingless-type family member 3A (Wnt3a) triggers polarization of hippocampal neurons via cross-activation of the IGF-1 receptor/PI3k pathway

Initial axonal elongation is essential for neuronal polarization and requires polarized activation of IGF-1 receptors (IGF-1r) and the phosphatidylinositol 3 kinase (PI3k) pathway. Wingless-type family growth factors (Wnts) have also been implied in the regulation of axonal development. It is not known, however, if Wnts have any participation in the regulation of initial axonal outgrowth and the establishment of neuronal polarity. We used cultured hippocampal neurons and growth cone particles (GCPs) isolated from fetal rat brain to show that stimulation with the wingless family factor 3A (Wnt3a) was sufficient to promote neuronal polarization in the absence of IGF-1 or high insulin. We also show that Wnt3a triggered a strong activation of IGF-1r, PI3k, and Akt in developmental Stage 2 neurons and that the presence of activatable IGF-1r and PI3k activation were necessary for Wnt3a polarizing effects. Surface plasmon resonance (SPR) experiments show that Wnt3a did not bind specifically to the IGF-1r. Using crosslinking and immuno-precipitation experiments, we show that stimulation with Wnt3a triggered the formation of a complex including IGF-1r-Wnt3a-Frizzled-7. We conclude that Wnt3a triggers polarization of neurons via cross-activation of the IGF-1r/PI3k pathway upon binding to Fz7.Fil: Bernis, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba (p); ArgentinaFil: Oksdath, Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba (p); ArgentinaFil: Dupraz, Sebastian, Enrique. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba (p); ArgentinaFil: Nieto Guil, Alvaro Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba (p); ArgentinaFil: Fernández, Marisa Mariel. Consejo Nacional de Investigaciones Cientiâ­ficas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Houssay. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral "profesor R. A. Margni"; ArgentinaFil: Malchiodi, Emilio Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Cientiâ­ficas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Houssay. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral "profesor R. A. Margni"; ArgentinaFil: Rosso, Silvana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba (p); ArgentinaFil: Quiroga, Santiago. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba (p); Argentin

The GTPase Rab21 is required for neuronal development and migration in the cerebral cortex

Development of the mammalian neocortex requires proper inside-out migration of developing cortical neurons from the germinal ventricular zone toward the cortical plate. The mechanics of this migration requires precise coordination of different cellular phenomena including cytoskeleton dynamics, membrane trafficking, and cell adhesion. The small GTPases play a central role in all these events. The small GTPase Rab21 regulates migration and neurite growth in developing neurons. Moreover, regulators and effectors of Rab21 have been implicated in brain pathologies with cortical malformations, suggesting a key function for the Rab21 signaling pathway in cortical development. Mechanistically, it has been posited that Rab21 influences cell migration by controlling the trafficking of endocytic vesicles containing adhesion molecules. However, direct evidence of the participation of Rab21 or its mechanism of action in the regulation of cortical migration is still incomplete. In this study, we demonstrate that Rab21 plays a critical role in the differentiation and migration of pyramidal neurons by regulating the levels of the amyloid precursor protein on the neuronal cell surface. Rab21 loss of function increased the levels of membrane-exposed APP, resulting in impaired cortical neuronal differentiation and migration. These findings further our understanding of the processes governing the development of the cerebral cortex and shed light onto the molecular mechanisms behind cortical development disorders derived from the malfunctioning of Rab21 signaling effectors.Fil: Peralta Cuasolo, Yael Macarena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Dupraz, Sebastian, Enrique. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina. German Center for Neurodegenarative Diseases; AlemaniaFil: Unsain, Nicolas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Centro de Biología Celular y Molecular; ArgentinaFil: Bisbal, Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina. Instituto Universitario de Ciencias Biomédicas de Córdoba; ArgentinaFil: Quassollo Infanzon, Gonzalo Emiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Galiano, Mauricio Raul. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Grassi, Diego Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Quiroga, Santiago. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Sosa, Lucas Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; Argentin