A signaling pathway involving the extracellular protein Reelin and the intracellular adaptor protein Disabled-1 (Dab1) controls cell positioning during mammalian brain development. Here, we demonstrate that Reelin binds directly to lipoprotein receptors, preferably the very low-density lipoprotein receptor (VLDLR) and apolipoprotein E receptor 2 (ApoER2). Binding requires calcium, and it is inhibited in the presence of apoE. Furthermore, the CR-50 monoclonal antibody, which inhibits Reelin function, blocks the association of Reelin with VLDLR. After binding to VLDLR on the cell surface, Reelin is internalized into vesicles. In dissociated neurons, apoE reduces the level of Reelin-induced tyrosine phosphorylation of Dab1. These data suggest that Reelin directs neuronal migration by binding to VLDLR and ApoER2.

Treatment of PC 12 cells with nerve growth factor (NGF) induces a rapid increase in tyrosine phosphorylation of multiple cellular proteins. Expression of a dominant inhibitory Ras mutant specifically blocked NGF- and TPA-induced tyrosine phosphorylation of two proteins of approximately 42 and 44 kd. Conversely, expression of an oncogenic variant of Ras induced tyrosine phosphorylation of the same 42 and 44 kd proteins. The 44 kd protein was immunoprecipitated with an antibody directed against extracellular signal-regulated kinase 1/mitogen-activated protein kinase (MAPK) and the 42 kd protein comigrated with a 42 kd MAPK, indicating that at least one and probably both Ras-regulated phosphoproteins are MAPKs. In addition, MAPK activation, as measured by in vitro phosphorylation of myelin basic protein, was also regulated by Ras. Ras was not required for NGF-induced activation of Trk or tyrosine phosphorylation of PLC-γ1. Thus, NGF-induced tyrosine phosphorylation occurs both prior to and following Ras action, and Ras plays a critical role in the NGF- and TPA-induced tyrosine phosphorylation of MAPKs.

The neurological mouse mutant strain reeler displays abnormal laminar organization of several brain structures as a consequence of a defect in cell migration during neurodevelopment. This phenotype is a result of the disruption of reelin , a gene encoding a protein that has several structural characteristics of extracellular matrix proteins. To understand the molecular basis of the action of Reelin on neuronal migration, we constructed a full-length reelin clone and used it to direct Reelin expression. Here, we demonstrate that Reelin is a secreted glycoprotein and that a highly charged C-terminal region is essential for secretion. In addition, we demonstrate that an amino acid sequence present in the N-terminal region of Reelin contains an epitope that is recognized by the CR-50 monoclonal antibody. CR-50 was raised against an antigen expressed in normal mouse brain that is absent in reeler mice. The interaction of CR-50 with its epitope leads to the disruption of neural cell aggregation in vitro . Here, we used CR-50 to precipitate Reelin from reticulocyte extracts programmed with reelin mRNA, from cells transfected with reelin clones, and from cerebellar explants. The reelin gene product seems to function as an instructive signal in the regulation of neuronal migration.

The reelin gene encodes an extracellular protein that is crucial for neuronal migration in laminated brain regions. To gain insights into the functions of Reelin, we performed high-resolution in situ hybridization analyses to determine the pattern of reelin expression in the developing forebrain of the mouse. We also performed double-labeling studies with several markers, including calcium-binding proteins, GAD65/67, and neuropeptides, to characterize the neuronal subsets that express reelin transcripts. reelin expression was detected at embryonic day 10 and later in the forebrain, with a distribution that is consistent with the prosomeric model of forebrain regionalization. In the diencephalon, expression was restricted to transverse and longitudinal domains that delineated boundaries between neuromeres. During embryogenesis, reelin was detected in the cerebral cortex in Cajal-Retzius cells but not in the GABAergic neurons of layer I. At prenatal stages, reelin was also expressed in the olfactory bulb, and striatum and in restricted nuclei in the ventral telencephalon, hypothalamus, thalamus, and pretectum. At postnatal stages, reelin transcripts gradually disappeared from Cajal-Retzius cells, at the same time as they appeared in subsets of GABAergic neurons distributed throughout neocortical and hippocampal layers. In other telencephalic and diencephalic regions, reelin expression decreased steadily during the postnatal period. In the adult, there was prominent expression in the olfactory bulb and cerebral cortex, where it was restricted to subsets of GABAergic interneurons that co-expressed calbindin, calretinin, neuropeptide Y, and somatostatin. This complex pattern of cellular and regional expression is consistent with Reelin having multiple roles in brain development and adult brain function.

Reelin is a secreted glycoprotein that regulates neuronal positioning in cortical brain structures through the VLDLR and ApoER2 receptors and the adaptor protein Dab1. In addition to cellular disorganization, dendrite abnormalities are present in the brain of reeler mice lacking Reelin. It is unclear whether these defects are due primarily to cellular ectopia or the absence of Reelin. Here we examined dendrite development in the hippocampus of normal and mutant mice and in dissociated cultures. We found that dendrite complexity is severely reduced in homozygous mice deficient in Reelin signaling both in vivo and in vitro, and it is also reduced in heterozygous mice in the absence of cellular ectopia. Addition of Reelin interfering antibodies, receptor antagonists, and Dab1 phosphorylation inhibitors prevented dendrite outgrowth from normal neurons, whereas addition of recombinant Reelin rescued the deficit in reeler cultures. Thus, the same signaling pathway controls both neuronal migration and dendrite maturation.

Abstract Homozygous mutations in the gene encoding the scavenger mRNA-decapping enzyme, DcpS, have been shown to underlie developmental delay and intellectual disability. Intellectual disability is associated with both abnormal neocortical development and mRNA metabolism. However, the role of DcpS and its scavenger decapping activity in neuronal development is unknown. Here, we show that human neurons derived from patients with a DcpS mutation have compromised differentiation and neurite outgrowth. Moreover, in the developing mouse neocortex, DcpS is required for the radial migration, polarity, neurite outgrowth and identity of developing glutamatergic neurons. Collectively, these findings demonstrate that the scavenger mRNA decapping activity contributes to multiple pivotal roles in neural development, and further corroborate that mRNA metabolism and neocortical pathologies are associated with intellectual disability.