A novel function for neurexin and neuroligin family members in promoting neurite outgrowth

ABSTRACT Neurexins and neuroligins are heterophilic cell adhesion molecules which interact with the cytoskeleton and play a role in synaptogenesis. However, they are also expressed prior to synapse formation, suggestive of additional functions. Other neuronally expressed cell adhesion molecules play a role in promoting neurite outgrowth in addition to their adhesive functions. Here, we demonstrate a novel role for neuroligin 1 in promoting neurite outgrowth in N1E-115 neuroblastoma cells. Further, we identify both the acetylcholinesterase-like domain and PDZ motif as essential requirements for this process. We demonstrate that neuroligin 2 and neurexin 1β can produce the cytoskeletal rearrangements required for neurite outgrowth in N1E-115 cells. Finally, we show expression of nlgn1, nlgn2, nrxn1 and nrxn2 in the developing murine spinal cord. Insight into the outgrowth-promoting effects of the neurexin-neuroligin complex is especially pertinent as defects in neurexin and neuroligin family members have been linked to the autism spectrum of neurodevelopmental disorders.RESUMÉ Les neurexines et les neuroliguines sont des molécules d'adhésion cellulaire hétérophiliques. Elles peuvent interagir avec le cytosquelette et jouent un rôle dans la synaptogénèse. De plus, ces protéines sont aussi exprimées avant la formation des synapses ce qui suggère qu'elles pourraient avoir des fonctions additionnelles. Il a déjà été démontré que des molécules d'adhésion cellulaire exprimées dans les neurones peuvent promouvoir l'extension neuritique. Nous démontrons ici que neuroliguine 1 engendre l'extension de neurites dans les cellules de neuroblastomes N1E-115. De plus, nous avons démontré que son domaine acetylcholinesterase et le motif PDZ sont essentiels à ce processus. Nous montrons que neuroliguine 2 et neurexine 1β engendrent des réarrangements du cytoskelette favorisant l'extension de neurites dans les cellules N1E-115. Finalement, nous montrons que nlgn1, nlgn2, nrxn1 et nrxn2 sont exprimés dans la colonne vertébrale de souris en développement. Puisque les neurexines et les neuroliguines ont été associées aux troubles du spectre autistique, une meilleure compréhension des effets du complexe neurexine-neuroliguine sur la croissance neuronale est essentielle afin d'étudier ces maladies neurologiques