The regulatory role of neuroserpin in the developing neocortex

Abstract

Neuroserpin ist ein Serinproteaseinhibitor (Serpin), der die Aktivität von tPA im Zentralnervensystem reguliert und im Hippocampus und Neokortex in hohen Mengen exprimiert wird. Obwohl seine Rolle bei der Bildung des Hippocampus bereits hervorgehoben wurde, ist die Funktion von Neuroserpin im Neokortex noch nie untersucht worden. Um dies herauszufinden, führten wir zunächst eine detaillierte Analyse durch, um Neuroserpin-exprimierende Zellen mit Hilfe immunhistochemischer Marker von Projektions- und Interneuronen und Gliazellen im somatosensorischen Kortex von WT-Mäusen in verschiedenen Entwicklungsstadien zu identifizieren. Um den Einfluss von Neuroserpin auf die kortikale Entwicklung zu untersuchen, verglichen wir die Laminierung des SS-Kortex von WT- und NSKO-Mäusen mit Hilfe immunhistochemischer Marker. Außerdem untersuchten wir die Rolle von Neuroserpin bei der Prozessierung von Reelin, einem Protein, das die neuronale Migration und die kortikale Laminierung während der Entwicklung reguliert. Zu diesem Zweck analysierten wir mittels Western Blot die Expression und Spaltung von Reelin und von ADAMTS-4, einer Protease, die durch tPA aktiviert wird und bekanntermaßen Reelin spaltet. Schließlich analysierten wir die mögliche kompensatorische Hochregulierung eines anderen Serpins, PAI-1, in Abwesenheit von Neuroserpin. Pränatal konnte eine homogene und diffuse schwache Expression von Neuroserpin in der gesamten kortikalen Platte nachgewiesen werden. Postnatal hingegen wurde Neuroserpin spezifisch in hohen Konzentrationen in wenigen Projektionsneuronen und Interneuronen, nicht aber in Gliazellen exprimiert. In Abwesenheit von Neuroserpin konnte in keinem Entwicklungsstadium ein Unterschied in der kortikalen Laminierung festgestellt werden. In Übereinstimmung damit wurde in kortikalen Extrakten zwischen WT- und NSKO-Mäusen kein Unterschied in der kortikalen Expression und Prozessierung von Reelin und ADAMTS-4 sowie keine Hochregulierung der PAI-1-Expression festgestellt. Somit scheint Neuroserpin trotz seiner hohen Expression weder für die normale Bildung des murinen Neokortex noch für die Spaltung von Reelin unter basalen Bedingungen unerlässlich zu sein.

Neuroserpin is a serine protease inhibitor (serpin) regulating the activity of tPA in thevcentral nervous system and is expressed at high levels in the hippocampus and neocortex. Although its role in the formation of the hippocampus has been highlighted, the function of neuroserpin in the neocortex has never been investigated. To uncover this, we first performed a detailed analysis to identify neuroserpin-expressing cells using immunohistochemical markers of projection and interneurons and glial cells in the somatosensory cortex of WT mice at different developmental stages. Next, to investigate the influence of neuroserpin on cortical development, we compared lamination of the SS cortex in WT and NSKO mice using immunohistochemical markers. Furthermore, we investigated neuroserpin role in the processing of Reelin, a protein regulating neuronal migration and cortical lamination during development. For this purpose, we analyzed by Western blot the expression and cleavage of Reelin and of ADAMTS-4, a protease activated by tPA and known to process Reelin. Last, we analyzed the possible compensatory upregulation of another serpin, PAI-1, in the absence of neuroserpin. Prenatally, a homogeneous and diffuse weak expression of neuroserpin could be detected all over the cortical plate. Postnatally, however, neuroserpin was specifically found at high levels in few projection neurons and interneurons, but not in glial cells. In the absence of neuroserpin, no difference in cortical lamination could be detected at any developmental stage. Consistent with this, no difference in cortical expression and processing of Reelin and ADAMTS-4 was detected in cortical extracts between WT and NSKO mice, and no upregulation of PAI-1 expression was identified. Thus, despite its high expression, neuroserpin does not appear to be indispensable for normal formation of murine neocortex, nor for cleavage of Reelin under basal conditions.