Drosophila CIC-a: A chloride channel required in the glial niche for neural development

Abstract

The chloride channel ClCN2 is expressed in glia in the mature nervous system of vertebrates and some physiological functions have been proposed. In addition, human patients with mutations in the gene or dysfunction of the protein, have, among other defects, learning disabilities and mental retardation. Since these later symptoms usually arise from errors in the assembly of neural circuits during development, it is possible that ClC-2 has a role in glia during development. Glia act as niche cells in the neurogenic niche of both vertebrates and Drosophila during development. The process of neurogenesis has to adapt to each developmental stage and has to react to systemic changes. In this work we studied the role of ClC-2 fly homologue ClC-a during CNS development. We showed that the ionic homeostasis of the niche microenvironment is also necessary for the correct regulation of stem cell proliferation. In Drosophila melanogaster, the chloride channel ClC-a is expressed in cortex glial cells that extend processes that ensheath both neuroepithelia and central brain neuroblasts and the loss of the channel in those cortex glial niche leads to a decreased neuroepithelial proliferation. Probably neuroblast proliferation is also decreased. Also, cortex glial cells wrap neuronal cell bodies and ClC-a is required for their survival. We provide evidence that defects in central brain neuroblast lineage distribution, a decreased proliferation and an increase in cell death conclude in a reduction of a specific population of migratory glia in the optic lobe, necessary for the correct axonal guidance of photoreceptors. Altogether, the results of this work contribute to the understanding of how a chloride channel can affect the development of a neural tissue, controlling the niche microenvironment during neurogenesis.

El canal de cloro ClCN2 se expresa en glia en el sistema nervioso maduro de vertebrados y se le han atribuido algunas funcionas fisiológicas. Además, pacientes humanos con mutaciones en el gen o disfunciones en la proteína, tienen, entre otros defectos, dificultades de aprendizaje y retardo mental. Ya que estos síntomas normalmente son consecuencias de errores en el ensamblaje de circuitos neuronales durante el desarrollo, es posible que ClC-2 tenga una función en glia durante el desarrollo. Cabe destacar que la glia es parte del nicho neurogénico de vertebrados y Drosophila durante el desarrollo. En este trabajo, hemos estudiado la función de ClC-a, el homólogo de ClC-2 en la mosca, durante el desarrollo del sistema nervioso central. Hemos demostrado que la homeostasis iónica del microambiente del nicho es también necesaria para la correcta regulación de la proliferación de las células madre. En Drosophila melanogaster, el canal de cloro ClC-a se expresa en células de cortex glia que envuelven los neuroepitelios y los neuroblastos del cerebro central. La pérdida del canal en el nicho de cortex glia conlleva a una reducción de la proliferación de los neuroepitelios. Probablemente, la proliferación de los neuroblastos también se reduce. Las células de cortex glia también envuelven los somas neuronales y ClC-a es requerido para la supervivencia de estos últimos. Presentamos evidencias de que defectos en la distribución de linajes de neuroblastos en el cerebro central, combinado con una reducción de la proliferación y un aumento de muerte celular, conllevan a una reducción de una población específica de glia migratoria en el lóbulo óptico. Estas células son necesarias para la correcta guía axonal de los fotorreceptores. Resumiendo, los resultados de este trabajo contribuyen al entendimiento de como un canal de cloro puede regular el desarrollo del tejido neural, controlando el microambiente del nicho durante la neurogénesis.