+ All Categories
Home > Documents > The role of reelin in the development and evolution of the ... · Ohshima T, Ward JM, Huh CG,...

The role of reelin in the development and evolution of the ... · Ohshima T, Ward JM, Huh CG,...

Date post: 18-Oct-2020
Category:
Upload: others
View: 0 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
12
Braz J Med Biol Res 35(12) 2002 Brazilian Journal of Medical and Biological Research (2002) 35: 1473-1484 ISSN 0100-879X The role of reelin in the development and evolution of the cerebral cortex 1 Developmental Genetics Unit, GEDE 7382, University of Louvain Medical School, Brussels, Belgium 2 Developmental Neurobiology Unit 2853, University of Namur Medical School, Namur, Belgium F. Tissir 1 , C. Lambert de Rouvroit 2 and A.M. Goffinet 1 Abstract Reelin is an extracellular matrix protein that is defective in reeler mutant mice and plays a key role in the organization of architectonic patterns, particularly in the cerebral cortex. In mammals, a reelin signal is activated when reelin, secreted by Cajal-Retzius neurons, binds to receptors of the lipoprotein receptor family on the surface of cortical plate cells, and triggers Dab1 phosphorylation. As reelin is a key component of cortical development in mammals, comparative embryological studies of reelin expression were carried out during cortical development in non-mammalian amniotes (turtles, squamates, birds and crocodiles) in order to assess the putative role of reelin during cortical evolution. The data show that reelin is present in the cortical marginal zone in all amniotes, and suggest that reelin has been implicated in the evolution of the radial organization of the cortical plate in the synapsid lineage leading from stem amniotes to mammals, as well as in the lineage leading to squamates, thus providing an example of homoplastic evolution (evolutionary convergence). The mechanisms by which reelin instructs radial cortical organization in these two lineages seem different: in the synapsid lineage, a drastic amplification of reelin production occurred in Cajal-Retzius cells, whereas in squamates, in addition to reelin-secreting cells in the marginal zone, a second layer of reelin-producing cells developed in the subcortex. Altogether, our results suggest that the reelin-signaling pathway has played a significant role in shaping the evolution of cortical development. Correspondence A.M. Goffinet Developmental Genetics Unit GEDE 7382 University of Louvain Medical School Avenue Mounier, 73 B1200 Brussels Belgium Fax: +32-2-764-7430 E-mail: [email protected] Presented at the IV International UNESCO Symposium on “What the Developing Cerebral Cortex Tells About the Adult Cortex (and Vice Versa)”, Rio de Janeiro, RJ, Brazil, December 3-7, 2001. Received July 12, 2002 Accepted September 18, 2002 Key words · Reeler · Dab1 · VLDLR · ApoER2 Introduction The role of the reelin-signaling pathway is well established, and there is some evi- dence that this pathway also played a key role during the evolution of the cerebral cor- tex from stem amniotes to mammals, provid- ing an interesting example of an Evo-Devo approach of cortical development (1,2). The arguments for this view will be introduced in two parts. First, we will summarize our cur- rent knowledge of the reelin-signaling path- way and its role during normal cortical de- velopment, and we will then overview com- parative embryological data that support a role of reelin during cortical evolution. Reelin and cortical development When the embryonic telencephalon is
Transcript
Page 1: The role of reelin in the development and evolution of the ... · Ohshima T, Ward JM, Huh CG, Longenecker G, Veeranna Pant HC, Brady RO, Martin LJ & Kulkarni AB (1996). Tar-geted

1473

Braz J Med Biol Res 35(12) 2002

Reelin in development and evolutionBrazilian Journal of Medical and Biological Research (2002) 35: 1473-1484ISSN 0100-879X

The role of reelin in the developmentand evolution of the cerebral cortex

1Developmental Genetics Unit, GEDE 7382,University of Louvain Medical School, Brussels, Belgium2Developmental Neurobiology Unit 2853,University of Namur Medical School, Namur, Belgium

F. Tissir1,C. Lambert de Rouvroit2

and A.M. Goffinet1

Abstract

������� ��� ��� ������� ���� ����� ������� ��� ��� ��������� ��� ������� ��������������������������������������������������������������������� ����� ������ ��� ��� ��������� ������ ������������ �� ��������������� ������������������������ ����������� �!��"���� ���� ������������������������������������������������������������� ����������������������������������������#��$�����������������%����������������� ��������� ��� �������� ����������� ��� ��������� ������������������������ � ����� ��� ������� ��������������� �������� � � � �����������������������������"������������������& �������' ������������ ���� ����������(� ��� ������ �� ������� ��� � ����� ����� ��� ������� ����������������� �����)�������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������� ������� ������������������������� ���������������������������������������������������������������������������� ����� ��� ��� ��� �������� �������� �� �' ������� � �� ���������� ��������� ��� ����������� ���� ���� &���� ������� �����������(�� )��������������������������������� ��������������������������������������������������������������*� ��� ������������������������������������������ ��� ������� ���� ����� ��� ����� ��� �!��"���� �� �������������� ��� �' ������� ��� �������� �� ������"��������� ������ ��� �����������������������������������������"���� ��������������������������� �������%���������� ����� ���� �����������������"���������������� ���� ������� �� ����������� ����� ��� �������� ��� ���� ���� ���������� �����������

CorrespondenceA.M. Goffinet

Developmental Genetics Unit

GEDE 7382

University of Louvain Medical School

Avenue Mounier, 73

B1200 Brussels

Belgium

Fax: +32-2-764-7430

E-mail: [email protected]

Presented at the IV International

UNESCO Symposium on “What the

Developing Cerebral Cortex Tells

About the Adult Cortex (and Vice

Versa)”, Rio de Janeiro, RJ, Brazil,

December 3-7, 2001.

Received July 12, 2002

Accepted September 18, 2002

Key words� Reeler� Dab1� VLDLR� ApoER2

Introduction

��������������������� ������������� ������ � ��� ����� ���� ����� � ���� ��������� ��� � � ������� �� �� ������� �� ���������������������������������������������������� �������� ��������� ������������������ ���������������������������������������������������������� !"����������� ������ ����������������������

������ "�#� ��������� �����$������������������������������������ ������������������� ������������������������������������������������������������������������� ������������� ���� ��� ������ �����������������������������������"

Reelin and cortical development

%���� ��� ��������� �������������

Page 2: The role of reelin in the development and evolution of the ... · Ohshima T, Ward JM, Huh CG, Longenecker G, Veeranna Pant HC, Brady RO, Martin LJ & Kulkarni AB (1996). Tar-geted

1474

Braz J Med Biol Res 35(12) 2002

F. Tissir et al.

��������������������� ��������������������������!����������� ���������������� ������������������������������������ ��� �������������������$����� ������������ �������������� ���������������������&�'!"� (������ ������� ����������� ���� ��� �� �������������� ����� �� � �������������������� ������ ������������������� ��� ��� ����� ������� ��������� ��������� ��� ���������� ������� �� ����������� ��� ��� ������������� ���� ����� ���� ������$�����������"

�������� ���� � ����������������� ������������������������� �����������&���'����������������������)�����*���� �����������"� +������������� ���� ����������� �� ������ ���������������� ������������������ ��������������"�,� ����������������� ����������������������������������� $����� ������ ������ ���� �� ������ � �� -./.����� ������ � ���� ��������� �� ����������� ������� �� ��� ��������� ����� ������������������ ���������������������� ������� �0�1!"� .� ��� ���� ���������� ������� ������ � ����� �� ��� ���������������$��� �����������������������"� ���� ������� ����� � ����� ��� �� ������������� ������ ������������������ �� �������������������������� "�2����������� ������� � ���� ���������� �� ����������$����������� ����� � ������������������������������������ ���������!����"�+�������������������������$���� ��������� ��������� ���������������������� ������ � ���� ��������� �� ��� ���������� �� ��� ������� ������ ���� �� ������������ "� ����� �� � ������ ���������� �� ���������� ��������������������������"����������� ����������������� ���������� ����� ���������� ���������� ���� ����������� ��������"�3�������� � ���� ��� � � ����� �� ������ ���������� �����$������������������������������ �������������"

��������� ��� ��������� �������������� ������������"�+������� ����������������������'44���'04����"������������� ��

����������"�+� �����������������������������(�������������� �������������������������������������� �����"��� � �������������������������� ������ �������������� ����������������������������� "����� ��� �� �� ������ ����� � � 5��� ������&44�&04��������� �������� �����-#��������������"�������������� ������������� �� 6� ����� "� ������ � ��� ��� ����������������� ��� � ���������������������������������������� ������������������������������������ �������� �� � � ������������ ������������ �������� � ��������������� "

. � ��� ������������� ������ �� ���������� ��� � ��� �� � �����$���� ��� ��������� ������ � �� � ���� ��� ����� ��������� ����������������������� �������� ��� �� ������� � ��� ������������� ������� ����� "� +� ����� ������ � ����������� ��������� ����� �������������������$����� �� �������������� $���� ������� � ��� ����� ����� �� ��� 6�7���8�$� ���� "�.����5��������������� �������� �������������9������������$��������� �� ��� ������ ��� � ��� ��� ���������� �������� ��������������������� ���6�7���8�$� � ������ � ��� ������ ���� ���� � ������������ $����� ���� ����� ������� ������������������� ����������������������������� $���� ��� ��������� ������� ��� �������������������7���� ���������������� ��� ����������������)!"

.� ������ ����� ����������� ����� � ����������� �� ������������� � �*!"� +�� �������������������������������������$�����������������������$�������������������������������������� �������������)����� "���� ��������� ������������� ������������������� �������������������������������������$������������������ ������������������$��������� ���������������������������$���"�: �����������������������6�7���8�$� ����� ������������7� ������������� �������� ����� ��� ������� ����� � �����������"� +� ������������������������ ���������� ��������� ������������������

Page 3: The role of reelin in the development and evolution of the ... · Ohshima T, Ward JM, Huh CG, Longenecker G, Veeranna Pant HC, Brady RO, Martin LJ & Kulkarni AB (1996). Tar-geted

1475

Braz J Med Biol Res 35(12) 2002

Reelin in development and evolution

��������� ����������������������� �������� ���� ���� �������� ����� 6�7���8�$� ���� �����������������������������������-./.�������������� ������������"

6�7���8�$� ����� ������������������� ���������������������� "����������� ������� � ������ ��� ��������� ���� �� ���� � � ��������� ������ ���� �� ������� ����� ��� ����� ������� ����������������� ��������������������������� �������"�#��������������� ����� ������ � ���� ��������� ����������� ������������������������������ ",��������������� ����5��� �������� �� ���6�7���8�$� ������� ��������������������������� ��������"�,� ������������� � ������ ����� ��� �� ��� ������ ������������������� ����������������������������"� 6�7���8�$� � ������ � ���� ��� ����������� ����� ��������� � ����� ������������������������������������������� ��������"�+������� ��6�7���8�$� �������� � ������ �� ������ ��������� �����$�������������������� �������������� ��������� ������"�+� ���� ��������� ���� ����� ������������ �� ���������������������� ��� �� ��� �� ��� ������� ���� ��� � ���� ��� ������ ����� ��� � � �� �� ����������� ������� �� �������������� �������� ����� � ������� ������ ��������������� � ������� ������ ������� �� ���������������������������$���"

+������� ��������������������� ��������������������$������������ ������������ ���� � �� ��� ������� ����� ���� ��������5������������$��������������������������������$������� ����������� �������� �������� ��� ��� ��� �� ������� ������������ ��� ��������������������� "�,� ���������������� �������������������������� ����� ��� ����� � ����� � ��� ���������$�������������������������������������������� ������������������� �������� ��� ������������������������������������� $����� ��� � �� �� ���� ������ ���� ��� ���������� �� ��� ������ ���� ����� ������� ����� � ��� ������ "� ;�� ���� ��� ������ ������������� ��� �� ����������

���� ���������������������� ������������ "�. �� �� ���������������������� �0!��� ��� �������������������������������������� � ����������������������������7���� �� ������� ������������������� �������������� ��������������� ������������������������������������-./.��������� ����������������������������������������"�%������������������������ ����������������������������$������������ ����������������������������������������� "�2��������� ������������������ ����� ��� �������� $����� ������ � ���� � ���� ���������������������������� �������� ������"

. ��������������������� ��������������� �������� ������ ������� ���� � �� ������������� ���� ��� ��������� ��������������� "�. ������ �5������������������������ ��������������������� ������� ���������� ��� ������ ������� ����� ������ ��������������������������<+����������� � ������������������� �������� �<��+<��+++����++"

+����������������������������� ��� ����� �������� �� ����������� ���� � ����������������������������������������� ������������������ ������������ ���������������� ��������������� "�+� �������������������������� ���� ������������������5������������������������� �������� ��� ����� �� �� ����� ��� ��� �������� ������������������� �������������������$����������������� �=�������>� ���� ������� ��"�. ����������������� ������������������������5��������������� ������������ ��� �������� $����� ����� ������ ����� ���� ����� �������� � � ����������������� "�. ������ �5����������������������������� ������������$�����������+!"�. ����������� ���� ����������������� ���������������������������������6�7���8�$� ������ ������������������ ���������������������$���������� ������ ������������������ �� ��� ������� �� ������� ����� ".������ ��� �5������ ��� ��� ����������������������������������� ����������

Page 4: The role of reelin in the development and evolution of the ... · Ohshima T, Ward JM, Huh CG, Longenecker G, Veeranna Pant HC, Brady RO, Martin LJ & Kulkarni AB (1996). Tar-geted

1476

Braz J Med Biol Res 35(12) 2002

F. Tissir et al.

���������������������������� ��������� ��� �� � ���� � ������� ��� � ����� ��������� ��� ����� � �� ��� ������� ����������"

+���� ������������� ������ ��������� �������������������������� ���� �������������� ���������������������"�. ����� �5���������� ���������� ��������������������� �������������������� ��������� ������ ��� ����� � ���� ��� ��� ������������ ���� ������ ���� � ���� �������� �� ������ ���� ��� ��������� ����� ���� ����������� ����������������� "���� ���������������������� ���������������������������� � ����� �� ��� �� � ��� ���� �� ��������� ������������������ �++���<+� ���� ��������"�+�������������� �������� ��� ����������������� ������������������� �������������� ������������������������ "

;���� ����� � ��� ��� ���������������������������������"��� ����������� ����� �� ���� ��������� �� ��� ������������������ ��0��6��0!��������� �������������������&0� ����������������������������������������� ��&0������&?���������� �?��4!"� +�� �� �� ����� �� ������������������ � ���� � �������� ��������������� ����������������������������������� ����� ��� � 5��� ����� �����$���������"� 3�������� ��� ���� ��������� �������� � ������ ������ ������� � � ������������ ����"� +� ���� � � � �� ������ � ����������� �������� ������� ����� ��� � ������ ���� ����� �� ����� �� ����� � "� ������������������ ��� ������������"������ � �� �������� $����� ���� �� ����� ������������������������ �������������������������� �������������������� ����������������������������� �����������������������$��� �������� ������"�+��� ��� ����� ������� ��� ������� �������� � �� �=������>���������������� ��� �� � �������������������������� ��������������������������������� "��� ��������������������� � ��� ������������ ����������� � ��� ����� ��� ��� � ��� �� �� �������������������� ����������"

.����� � ������������������������������������� ����� ������������������������� ��� ����� ������ ������ � ��� �������� �������������"�.������������������������ ������������������������������ ��������� ��� !���������������������� ���������"�8������� ������������� ��������� �� �������� ��������� ������� � ������ ������ � ��� ��� @�@� �������� ���������������������������� �������������������� �<@�@8!�� ���� �������������� ��������� ���� � �.���8 !� ����� !"� 2���������������� ���� �� �� ������� ������ ���������� ��� � ���� �� �������� ��� ���������������"�3�������������������������� � ���� � �� ����������� ��������"� ������� ������� �� ������������ �������������������������������� ��� �� � ����������������.���������� ��������� ������ �����������������������"�<@�@8����.���8 ����� ��������$������ ������ ������� ������������ ���������@.������ � ������ �� ��� ���� ���� ������ �����"�@��� ������������ ����������������������������������������������� ���������� �������������������� ���� ����"����������� ������������ ����(A�B� �5��������� ��������� �� ���� ��� ��� ������ ���������� ������ ������ ��� ��� �������� ������ ���������������"���������������� ������������ ��������������� ��������������������� "�,��� ��� ����������� ������������������������������� ������������������� �������� �������� ��� ���������� ��� ��������������� ����� ������� �����������������������&��0!"���� ����� ������������ � ��������� ��� �������� �����������������������<@�@8�����.���8 "8�������� � �� ������� ��������� ���� � ����� � ��� ��� ��� ���������� �������"��������������� ������� ����������������� ����������"�3���� ������� ����� ��� ����� �� ��� � ��� ��������� �������� ������������ ��� ���� "

+�� ��������������� ����������� ���6�7���8�$� � ���� � �������� �� ������� ���������������������$������������� � ���

Page 5: The role of reelin in the development and evolution of the ... · Ohshima T, Ward JM, Huh CG, Longenecker G, Veeranna Pant HC, Brady RO, Martin LJ & Kulkarni AB (1996). Tar-geted

1477

Braz J Med Biol Res 35(12) 2002

Reelin in development and evolution

� � ��� �� ��� ������� ������� ����� ���� ����� ���������� �����������������<@�@8C.���8 � ���� ����� ��� ���������� � ��� ��� ���� ���� ���� �����������$���"���������� ������ ������������"

Reelin and cortical evolution

2���������� ������������������������������� ��� ��� ������� � ������ ��� ���������������������������� ����� ����������������������������������������������� ����������� �� ��� ���� �� ��������� ���� ����� ��� ����� � �� ������ ��1!"�+����������� � �� ���������������������������������������������������������������� ���������������� ���� ���� ��� ����� �����$���� ���� ������ ������ ��� �� ������� ����� ����� � ������������������������"�"������ ������ �������D��)!���$��� ����� �������� �����������D��*!���������� � ���� �������� �������������!�������������?!"

.��� ����� ����� �� ��� � ���� ������ ������������������������������������������ ���� ��� ��� ������ �#����� �!"� +���������� ������� ������������ �� � ��������������������������������������������� ���������������"�.��� ����� ������ � ���� ��� � ����� �� ������ �� ��� ���������������"�����5�� �� ������������������� ����9�!�3��� �� � ���������������$����������������� �������������������������E�+ ���������������� ����������������������� �������������������� ������ �� ��� � � ������� ������� � � ���������������� �� ������ E� !�%��� ��� ������� ��� ����������� ������� �� � ��� �����E� !� ��� � ��� ������ ������������� ���������������������������������������������� E�. ��������������������� �������� ���������� ���������� ��6�7���8�$� ����� E

/������������ ���� ������������������� ������� � � � ����� �� ��� ��� �� ������������ ��� ��� �������� ��� ��� ������������� �#����� �!"� 2�������� � ���������

�����������= �������� >!��������������������������������������������� "�#���� � ������� ���� ���� ������� ������ ��������� ����� ��� ����� ���� �� ��� ��� ������� �� ��� � ���������� "����� �� � ��������� ��� ���� � �� �������� ������ �������������������� ������ ���� �������������������� "�.������������������ � � ��� ��� ��������� ����������������������� ������������ ������ !"������������������������ ��� ������� ����� ������� ������� �� �������8���������������������������� ����� ���� �(��� F������G � ������!� ������������������� ������������� 5����� � ��$��� ����� ���� !"������������������ ��� ����� ��� �� �������� ��� ���� ��� � ���� ������� ��������� � ���� �������� !� ���� �� ��� � ���� ��� ����� ���� ��� !"��� � �����$������������� � ��������������� �������#������"

Organization of the cortical plate

���� ������� ��� ��� ��������� ���������������������� � ������������������������� � �#����� !"� #� �� � � ����������������������������� ������������ ���������������� ����������� ����"��������

Lepi

dosa

urs

Syn

apsi

ds

Dia

psid

s

Mam

mal

s

Squa

mat

es

(lizar

ds, s

nake

s)

Sphe

nodo

n

Birds

Croco

dilia

ns

Chelo

nian

s

(turtl

es)

Stem amniotes(320-340)

Stem reptiles(300-310)

Anapsids

Archosaurs

?

�200

�240

Figure 1. Simplified evolution ofthe amniote lineages that led toliving mammals, reptiles andbirds. Time in megayears.Adapted from Ref. 2.

Page 6: The role of reelin in the development and evolution of the ... · Ohshima T, Ward JM, Huh CG, Longenecker G, Veeranna Pant HC, Brady RO, Martin LJ & Kulkarni AB (1996). Tar-geted

1478

Braz J Med Biol Res 35(12) 2002

F. Tissir et al.

�������� � ��� ��� ������ ���� ��� ����������������� ���������� ������������������������������������������ ���������� ���� ���� ���� �� � �� ���� ����� !����������� ����������������������������� ������� ��������� � �� ���������������"�+�������������� �������� ������������������������������������������������������������������������������ ��������� ������ ������ ��� ��� ��� ����������������<8���������������������� ��������� !"��������� ����������� ��� !���������� ������������������� ���������� ��������� � �� ��� �<8�� ��� ��� ����������� ��������<8������ ������������������������������� ������������ ������� ��� ���� ���"� +�� � � �� ������� ������ ������������������� ������������������������������������� ��������"�.������ �������� ����������������������$����������������������������������������������� � ������� �������� ��� �������� ���������������� ���� ���� ���� ���� ���

��������� �������� ����������� ���� ��� �������������������� �"

+������ ���� �������������������������������� � ��� ��������� �� ������� ����9������ � ���� ��������� �� ���������� $��� ����������������������������������1!"����������������������������� ������������������������$����������������������";�� ��� ����� ������ � � ���� � � ��� ����������������� ��������� ���� ���������� �������������� ���� �����������������$���"� +�� ����� ������ � �#����� &!�� �������������� ���� ����������������������������� ����� ���� ����� ������ "� .�������������������������� ����������������������������� ���� �� ������� ����������� ���������� ������������������������� ���� ��������������"��� ���������������������������$���� ��� ��� ���������� �������� 5����� �����������������������$���� ��#�����&!������������������������ ���������������� ������� �������� ���������������$�������� ��� ������������������������� ����������������� �������������� � ����������� �������������������� ���"� ���� �����$���� ��� ��� ����������� �� ����� ����� � ���� ��� �� ������ � ���������������� ��� ���������� ������������������� ������������������������$��� ����������� "�#������������ ��������� � ����� �� �������������� ������� �������� � ������ � ���� ��� �������� � ���"���������������������� � � ������������������������������������"�+�������������� �������� ��� �������������9����������� ������ ����� � ��� ��������� ������������ ��������������$��� �������� ������������ � ��� ��� ������� ����� �� ����� ��������� ��������������������� ����� ��� ��� ��� ���� "� �� � ������ ���� ���������� �� ��� � ��� ��������� �������������������� ������ ����� ���������� ������� ���������������������������������� ����������������������������������������� ���� ��� �������������������� ��������������$��� ����������� �������� �������� ���� ����� ��������������

DCLCMC

DVR

Sep

Str

BF

(DC)NC

BF

StrSep

DVR

��

DC

DC

Wu

��

DVR

LC

Str

BF

Archosaur(chick)

LC

MC

DVR

Sep

Str

BF

LGE

Str

Rh(LC)

MGESep

DVR?

(MC)Hip

Chelonian (turtle)

Mammal(rodent)

Lepidosaur(lizard)

DC

Stem amniote

LC

Figure 2. Overview of cortical organization in the different amniotes, with inference of anancestral pattern in stem amniotes. BF: basal forebrain; DC: dorsal cortex; DVR: dorsalventricular ridge; Hip: hippocampus; LC: lateral cortex; LGE: lateral ganglionic eminence;MC: medial cortex; MGE: medial ganglionic eminence; NC: neocortex; Rh: rhinencephalon(pyriform cortex); Sep: septum; Str: striatum; Wu: Wülst. Adapted from Ref. 2.

Page 7: The role of reelin in the development and evolution of the ... · Ohshima T, Ward JM, Huh CG, Longenecker G, Veeranna Pant HC, Brady RO, Martin LJ & Kulkarni AB (1996). Tar-geted

1479

Braz J Med Biol Res 35(12) 2002

Reelin in development and evolution

��� � ������!�� ��� ������� ��� ���������������������"� +�� �������� ����� � �� ���� ����� ������ �������������� ���������� ��� �� �� ������ � ���� ��������� ����� ������������� ������� � 4!"� .��� �������������������$�������������������������������� ���5��������������5� ���������������������� �������������� ����������� ���������������������������� "

+�� ���������� ���� �������� ���������� ������� �� ��� ����� �� ��������� ��� ���������������������������� ����� ����������������������������������� � �������� ���������� �� ��� ����� � ������� � �� ������ ������ ��������� �� � ��$��� ����������� "�%���� ��������������������������$����������������������� ��������������������������������� ���������������������������$��� ��������� ��� �������"

The gradient of cortical platematuration

+������������ ����� ���� ������������������������������� �������������� ����� ��� ����� ��� ��� ����� ������� �����"%���������������� ������������������ ����������� �������������� �������������� � � ������� � ��� ��� �������� �������� ����� �� ��� �� � ��"� .�� ����� 5�� ���������� ����� ������������������������������������"�2����������� ����������������� �5�� ��������������$���������� ����� ���������7������������ ������� � �!"������������������� � ��������������������������� ��� ������ � ��� ���� ��������� ����� ��� �7�������� ������ ���������������� ������������ ���� ������� ��� ����������� ��������������� ���������������� "����������� ������������������������ ��� ����������������������� �� ������� �7����"�: ���� � � ������� ��� ������ ���� ��� ���������� ��� ��� ������� ����� � ������������� ������ ������������� �������$��� "�;���� ���� ��������� ���������

����������������������������������� ��� ��=�� ���� ��>����������������������� !"��������� ��������������������������������������$�������������������������������������������������������� ������������������������������������������������"�.��� ������� ���������� ���� ������� � � ��� ��� ������� ����� ��� �������� ��� ����������������������������������� ���� ��������������� ��� ��

VP VIA

PIA

PIA

PIA

V

V

Turtle DC Lizard DC

Turtle MC Lizard MC

Figure 3. Comparison of embryonic cortical organization in turtles and lizards at the level ofthe medial (MC) and dorsal cortex (DC). The rudimentary architectonics of the turtle corticalplate stands in contrast to the elaborate differentiation of the lizard cortex. PIA: pial surface;V: ventricle. HE stain. Adapted from Refs. 2 and 16. Magnification bars: 100 µm.

Page 8: The role of reelin in the development and evolution of the ... · Ohshima T, Ward JM, Huh CG, Longenecker G, Veeranna Pant HC, Brady RO, Martin LJ & Kulkarni AB (1996). Tar-geted

1480

Braz J Med Biol Res 35(12) 2002

F. Tissir et al.

� ������ ����������� ��� ��� ������������������������� �� ������������������5� ��"�. ����������������������������� ������ ������� � �������������������� ��������������$����� ����$��� !��� ������������ ��� ��������������������������$����������������� ��������������5� ���������� ������� ������������������ �� ���� ������"�+����������� ����������������������������������������������������������� ����������������������� �� �������� ����� � ��� �� ��� ��"�.��������� ��������� ��������������� ������� ������� ��� ������ � ������� �� ������� ������� ������ ���� ��� ������� ��������������� ��������������������� ����� "� �� � ���� ������ � ����� ���������� �� ������ � ������ ������� �� ��6��0������� ��&0������&?������� ��?��4!"+�� �� �� ����� �� ���� ������ ������� ����������� ���� ��� ���� � ������� ������ ������$�������� ���������������� ��������������������������������� ���� ���� ������������������� ��������������$����� ���������������������������������� � ����������������� ������ ��".�������������� � ����������� ������������������������������� ���� ����������������$��������������� ��������� ������ ���� &!"

#������������������������ ������ ������������������������6��0�������������� �� � � ������ �� ����� �� ��� ���������������� ����������������������$������������ �������� �������������������� �� ���������� �������� �������� ���������� �� ��� ������ � ������� �������� ���� 5����� "�+�������� ������������������� ������ � � �� ���� � � ��� ������6��0������������ ������������������� ���������� ������������ ���������������������� �������������"

Comparative studies on the expressionof reelin in the telencephalon

������� �� ��������� � �� ������� ����

�����$���������������������������������� ��� �� ������� ��� ��� ������� ��������� ����� �������� � ������� ������ ������ ���������������������� ����� ���������������������������� ������������ ������ ����� ��� ������� ����� ������ �������������������� "�8���������� � ����� � ����� �� ������ � ����� �� ���������� ������ ���!�� ����� �$��� � � ������� ��� � ���� !�������������� �������������� �� ��)��?!"�+��� ������ ��������������������������������������������� ���� ����� �� ��� ��� ��� ������� ���������� � �� (��� F������"� 8����� ����� ���� ������� �����������������8(.�������$���� ��� ���� � ������ ����� � ������ ����������������������������8(.���������� 8��A68"� .� ���� ��� � ��� ��� ������������������ ������������� ��������������������������' �������� ��������������� ���� � ����� �� � ���"� 2���� ����������� ��� ����������8(.������ ��������� �� ���������� �� ���� � ���� �$��� "� +� ������� �� � � � ��� ������ ��� ����� ��� ����������������$����� ���� ������������ ��� �����������������������������$����������������������"�3�������� ��������� ������ ����������������������� ������ ���� � ����� �� � ���� ������� $������ �!�������� ������ �������� ������������������ ���� � ���������� ���� ��������� ������������������� ��������� ��"�+���� ����� ��������� ������������� �#����'!�� �� ���� ������� �������� ��� ���� � ������ ����������������$��������� ��������� ��� ���������������� ������� ��� ��� ������� ������� ����"� ����� ����� ��� � ��� �������������������������� ��� ������������$����������������������������������� ���� ��������� �������� ��� �� ������� "� ���� ��� �� ��� ��� ������ ����� ���������$�������� � ������������������������������"�+���$��� ���� ����� ������������� �#�����0!"�: ������������������� � ���� ��� ����� �8(.� �����$������������� ������� �������������������������� $���� ���� �� ��� ��������� ��� ��� �

Page 9: The role of reelin in the development and evolution of the ... · Ohshima T, Ward JM, Huh CG, Longenecker G, Veeranna Pant HC, Brady RO, Martin LJ & Kulkarni AB (1996). Tar-geted

1481

Braz J Med Biol Res 35(12) 2002

Reelin in development and evolution

������������� ���������� ��������������� �� ������� ����� �� ������ ���� ��� ��������� ���� �� ����� �������� ������� ���������� "�+������������������������������������ ��� ������ � ����� ������������ �������� ������ ����� ��� ���������� ���� �� ��������� ����� ���������� � �� ����� �� ��� ��� ��� � ���"�.� � ������� ���������� ����� �������� � ������������������� � ������������������� ���� ���������� � �������� ��"����� ������� �� �$��� � ���5������������� ���������� ����������������$�������� ������������������������ ����������� ��������������"���������������� ���������������������$�������� �������� ������������� ��� �� ����� ���� "� ;��� ���� ������ ������ ��� ������ ����� � ��� ������ ��������� ������ � ��� ��� ��� �� ������� ����������������������������������� ���������������� �� ���������� $��� "� +�� ������������ ��������� ������������� �#������1!������������������� ������� ��������������$��� ������������������������������������� ������� � �� ������������$���"+������� � �� ���� ������� ���� �������� ���� ���� � ���� � ��� ��� ���� ��� �����":������$��� ���������� ����������������� � ��� �� ��� �������"� ���� ������ ��� ���������� �������������$���������� � ���������� ��� �5������� �� ��� �� ��� ������������"�(�� ���� ���������������������������� � ������ ����� �� ��� ��� �������� �#�����)!"�6���������� ����������������������������� ��������������������� ��������� ��������� �� ���� �� ���� ��� ���������� ������������� ������������� ������� ��� "� +������������ �������� ���������� ������ ��� ���������������������$���� ����������� ��������������� �������������������� ���� �� ��� ���������� ������"�+� ����������������������<8������ ���� ������� ���� ������� ��� ���� � �� �������� � ������ ������ ��������� ����� ������� ������������ ��������������������� � ��� ����<8����� ������� ������� ��� � ���� ���������$��� �����������"

Figure 4. Reelin mRNA expression in the turtle embryonic cortex. Bright and dark field viewof a coronal section through a turtle embryo (Emys orbicularis). In situ hybridization with a[33P]-labeled, species-specific reelin riboprobe. The poor laminar organization of the corticalplate (CP) in all cortical fields is evident. Reelin-positive cells are heavily labeled in themarginal zone and less intensely labeled cells are dispersed in the cortical plate. The strongdarkfield signal of melanophores (arrows) is not related to probe hybridization. DVR: dorsalventricular ridge; Sp: septum; Str: striatum; Ventr: ventricle. Adapted from Ref. 17. Magnifi-cation bar: 200 µm.

Figure 5. Reelin mRNA expression in the lizard embryonic cortex. Bright and dark field viewof a coronal section through a lizard embryo (Lacerta viridis). In situ hybridization with a[33P]-labeled, species-specific reelin riboprobe. The elaborate radial organization of thecortical plate in the medial (MC) and dorsal cortex (DC), and the looser architectonics of thelateral cortex (LC) are evident. Reelin-positive cells are heavily labeled in the marginal zone(arrows) and in the subcortex (not shown). DVR: dorsal ventricular ridge; SEP: septum; Str:striatum; Re: retina. Adapted from Ref. 18. Magnification bar: 200 µm.

Page 10: The role of reelin in the development and evolution of the ... · Ohshima T, Ward JM, Huh CG, Longenecker G, Veeranna Pant HC, Brady RO, Martin LJ & Kulkarni AB (1996). Tar-geted

1482

Braz J Med Biol Res 35(12) 2002

F. Tissir et al.

Conclusion: A synthetic model

;��� ���������� ��� � ��� ���������� ��� "� +������� ��� � ����� �� ���� ������������������� �������� ������������ ��� ��� ������ ������� � <@�@8� ���.���8 ������������������ �������� ������������� ���� �������������������������$��������� ������ "� +�� ������ �� ������ ��� ���� �������������� ��������������� ������ ��� ������ ����� ��� ���� ����������������������� !"�#� �������� �� � ��������� ����� ��� �� ��� ��������������������������� ������������������������������ ����� ��������������������� !������ �������������� ������������������ ��������� ��������� ����� ���� ������������ �������� ���� �� ������� �������������� ��������������� ���� ����������� �����������������"�+�� �������� ��� ���������������� ����������� ������������� �������� ���� ����� ��� ���������$���������� ���������������� ������������ � ������� �� �� ��� ���������������������"�+��� ���� ����������������� �������� � ����� ��� ����� ���� �������� ����������� ������� ��� �� � ��D� � � ���������������������������������������������� ���� �� ������� ���� � ��� ������ �������� ���� "� ������ �������� ��� ������� �������������������� ���������������� �������� ��� ������ � ��������� �� ����������$�������������������� ������ ������������������������"��������������������� � �������� ��������������������������� �������������$���������������������� �������������������� ����������� �������� ������ ��D�� ������� ������������������������ ������������ ������������� "�.�������������������������������� ������������������������������� ��� ������������������������� �������������$���������� ������� ���������������� ����������� ��� ������������� ������������� ������� ����"� #������������ �� � � �������� ��� ������ ����������������� �� ����� � ������� ���� � ���� �

Figure 6. Reelin mRNA expression in the embryonic cortex of crocodiles. Bright and darkfield view of a coronal section through a crocodile embryo. In situ hybridization with a [33P]-labeled, species-specific reelin riboprobe. The cortical plate (CP) has an intermediate levelof radial organization and is reelin negative, whereas the marginal zone contains reelin-positive neurons (arrows). Ventr: ventricle; Str: striatum; DVR: dorsal ventricular ridge; Sp:septum. Magnification bar: 500 µm.

Figure 7. Reelin mRNA expression in the chick embryonic cortex. Bright and dark field viewof a coronal section through a chick embryo. In situ hybridization with a [33P]-labeled,species-specific reelin riboprobe. The cortical plate is diminutive and has an intermediatelevel of radial organization. It is reelin negative whereas the marginal zone contains a fewreelin-positive neurons. ES: eminentia sagittalis (Wülst); H: hyperstriatum; N: neostriatum;L: area «L»; Str: striatum; Sep: septum. Adapted from Ref. 19. Magnification bar: 500 µm.

Page 11: The role of reelin in the development and evolution of the ... · Ohshima T, Ward JM, Huh CG, Longenecker G, Veeranna Pant HC, Brady RO, Martin LJ & Kulkarni AB (1996). Tar-geted

1483

Braz J Med Biol Res 35(12) 2002

Reelin in development and evolution

�������������������������������������������9� � � ����� ������� �� ��������������� ��������������� ����������������������� ���� �� ���� ��������� �� �<8���� "� 6������ ����� �������� ������� ������� ������ ������������� ������������ ������ ������ �� ����� ��� ������� ��������"��� ������� �������������������� ����$��� �� ���� ���������������������"� +�� ��� ����������� ������������ ��$��� ���������� �������� !�������� ����������� �� ��� ����� �� ��� ������ ��� ���������� ��� ���������� $���� ���� � �� � ���������������������������������������������� �������������������������� "�.�������� ����� ��������������� "���������� ��� ��� ���� �� ������� ����� ��

����� � � ��������$��� ��� ��� ���� ������� "�#� ��������������� ������� ����������������������������������� �������� �� �������� $���� ���� �� ������ � ��� ����������������������� �������������"�2�������������������������� ���������������������� ����� ��� �� � ������������������� ����� �������� ������ � ���� ������� � ������� ����� � ��� �� ��� �� ��",���� � �� ��� ������ ������� ���� �������� ��6��0���&0!� ������������������������������� ��� ����� ���������� �������� ���� � ����� ��� �������� ��� �������"�6�������������������������� ��������������������������������������������������� ������������������"

References

1. Raff RA (1996). The Shape of Life. Chi-cago University Press, Chicago, IL, USA.

2. Bar I, Lambert de Rouvroit C & GoffinetAM (2000). The evolution of cortical de-velopment. An hypothesis based on therole of the Reelin signalling pathway.Trends in Neurosciences, 23: 633-638.

3. Lambert de Rouvroit C & Goffinet AM(1998). The reeler mouse as a model ofbrain development. Advances in Ana-tomy, Embryology and Cell Biology, 150:1-108.

4. Rice DS & Curran T (2001). Role of thereelin signaling pathway in central ner-vous system development. Annual Re-view of Neuroscience, 24: 1005-1039.

5. Parnavelas JG (2000). The origin and mi-gration of cortical neurones: new vistas.Trends in Neurosciences, 23: 126-131.

6. Marin O & Rubenstein JL (2001). A long,remarkable journey: tangential migrationin the telencephalon. Nature Reviews.Neuroscience, 2: 780-790.

7. Meyer G, Soria JM, Martinez-Galan JR,Martin-Clemente B & Fairen A (1998). Dif-ferent origins and developmental histo-ries of transient neurons in the marginalzone of the fetal and neonatal rat cortex.Journal of Comparative Neurology, 397:439-518.

8. Meyer G, Schaaps JP, Moreau L &Goffinet AM (2000). Embryonic and earlyfetal development of the human neocor-

tex. Journal of Neuroscience, 20: 1858-1868.

9. Ohshima T, Ward JM, Huh CG,Longenecker G, Veeranna Pant HC, BradyRO, Martin LJ & Kulkarni AB (1996). Tar-geted disruption of the cyclin-dependentkinase 5 gene results in abnormal cortico-genesis, neuronal pathology and perinataldeath. Proceedings of the National Acad-emy of Sciences, USA, 93: 11173-11178.

10. Ko J, Humbert S, Bronson RT, TakahashiS, Kulkarni AB, Li E & Tsai LH (2001). p35and p39 are essential for cyclin-depend-ent kinase 5 function during neurodevel-opment. Journal of Neuroscience, 21:6758-6767.

11. Trommssdorf M, Gotthardt M, HiesbergerT, Shelton J, Stockinger W, Nimpf J, Ham-mer RE, Richardon JA & Herz J (1999).Reeler/disabled-like disruption of neuronalmigration in knockout mice lacking theVLDL receptor and ApoE receptor 2. Cell,97: 689-701.

12. Hiesberger T, Trommssdorf M, HowellBW, Goffinet AM, Mumby MC, CooperJA & Herz J (1999). Direct binding ofReelin to VLDL receptor and ApoE recep-tor 2 induces tyrosine phosphorylation ofdisabled-1 and modulates tau phosphory-lation. Neuron, 24: 481-489.

13. Howell BW, Hawkes R, Soriano P & Coo-per JA (1997). Neuronal position in thedeveloping brain is regulated by mouse

disabled-1. Nature, 389: 733-737.14. Ware ML, Fox JW, Davis NM, Lambert de

Rouvroit C, Russo C, Chua Jr SC, GoffinetAM & Walsh CA (1997). Aberrant splicingof a mouse disabled homolog, mDab1, inthe scrambler mouse. Neuron, 19: 239-249.

15. Howell BW, Herrick TM, Hildebrand JD,Zhang Y & Cooper JA (2000). Dab1 ty-rosine phosphorylation sites relay posi-tional signals during mouse brain devel-opment. Current Biology, 10: 877-885.

16. Goffinet AM (1983). The embryonic de-velopment of the cortical plate in reptiles:a comparative study in Emys orbicularisand Lacerta agilis. Journal of ComparativeNeurology, 215: 437-452.

17. Bernier B, Bar I, Pieau C, Lambert deRouvroit C & Goffinet AM (1999). ReelinmRNA expression during embryonic braindevelopment in the turtle. Journal ofComparative Neurology, 413: 463-479.

18. Goffinet AM, Bar I, Bernier B, Trujillo C,Raynaud A & Meyer G (1999). Reelin ex-pression during embryonic brain develop-ment in lacertilian lizards. Journal of Com-parative Neurology, 414: 533-550.

19. Bernier B, Bar I, D’Arcangelo G, Curran T& Goffinet AM (2000). Reelin mRNA ex-pression during embryonic brain develop-ment in the chick. Journal of ComparativeNeurology, 422: 448-463.

20. Northcutt RG (1981). Evolution of the tel-

Page 12: The role of reelin in the development and evolution of the ... · Ohshima T, Ward JM, Huh CG, Longenecker G, Veeranna Pant HC, Brady RO, Martin LJ & Kulkarni AB (1996). Tar-geted

1484

Braz J Med Biol Res 35(12) 2002

F. Tissir et al.

encephalon in non-mammals. Annual Re-view of Neuroscience, 4: 301-350.

21. Goffinet AM, Daumerie Ch, Langerwerf B& Pieau C (1986). Neurogenesis in reptil-ian cortical structures: 3H thymidine au-toradiographic analysis. Journal of Com-parative Neurology, 243: 106-116.

22. Tsai HM, Garber GB & Larramendi LMH(1981). Thymidine autoradiographic analy-sis of telencephalic histogenesis in thechick embryo: I. Neuronal birthdates oftelencephalic compartments in situ. Jour-nal of Comparative Neurology, 198: 275-292.

23. Hevner RF, Shi L, Justice N, Hsueh Y,Sheng M, Smiga S, Bulfone A, GoffinetAM, Campagnoni AT & Rubenstein JL(2001). Tbr1 regulates differentiation ofthe preplate and layer 6. Neuron, 29: 353-366.


Recommended