Effects of Mutation in CG11426 Gene on Glial Population in the Drosophila Eye Imaginal Disc

Abstract

Glial cells have various functions such as guiding axon growth, supporting neuron, taking up neurotransmitters, and forming a blood-brain barrier. However, little is known about the mechanisms for regulating their population. Because Drosophila glial cells are highly similar to human glial cells in function and morphology, studying Drosophila glial cells is important in understanding the human nervous system. I characterized a novel Drosophila gene, CG11426 which is expressed in glia. CG11426 encodes lipid phosphate phosphatase (LPP). The known Drosophila LPP, Wunens are involved in germ cell migration and survival, and septate junction formation during tracheal development. In this study, I characterized a function of a new gene encoding Drosophila LPP, CG11426, which regulates glial cell population in the eye imaginal disc. The suppression of the CG11426 gene increased glial cell number while the ectopic expression of CG11426 gene reduced glial cell number in the eye imaginal disc. Also, I observed that CG11426 gene normally promotes apoptosis and inhibits ERK signaling in the eye imaginal disc. Moreover, a mutation in CG11426 gene caused defects in axon projection to the optic lobe in the larval eye-brain complexes and disruption of brain cortex in adult flies. Thus, the results in this study demonstrate that CG11426 gene negatively regulates ERK signaling to promote apoptosis and eventually maintains an appropriate glial population.

신경계에서 신경교세포는 단순히 신경세포를 보호하는 것 이외에도 다양한 역할을 한다. 신경교세포는 신경 축삭돌기가 뻗어나가는 길을 안내하고, 뇌를 보호하는 장벽을 형성하며, 신경세포에 영양분을 공급하기도 한다. 따라서 신경계를 이해하고자 한다면 신경교세포에 대한 이해가 바탕이 되어야 한다. 초파리의 신경교세포는 사람의 신경교세포와 형태와 기능이 비슷하기 때문에 초파리는 신경교세포를 연구하기에 적합한 모델 동물이다. 이 연구에서는 초파리의 신경교세포에서 발현되는 CG11426 유전자를 탐색하였다. CG11426 유전자는 기존에 연구되지 않은 인지질 탈인산화효소를 암호화하는 유전자이다. 초파리의 인지질 탈인산화효소라고 알려진 Wunen은 생식세포의 이동과 생존, 정점 접합 형성 및 기관 발달에 영향을 미친다고 알려져 있다. 이 연구에서는 새로운 인지질 탈인산화효소를 암호화하는 CG11426 유전자를 탐색하였다. CG11426 유전자의 발현을 억제하였더니 신경교세포 수가 늘어났고, 반대로 CG11426 유전자의 발현을 증가시켰더니 신경교세포 수가 감소하였다. 또한, CG11426 유전자의 발현이 증가하였을 때 유충의 눈-뇌 복합체에서 신경 축삭 말단이 정확한 위치에 도달하지 못했고, 뇌에도 손상이 발견되었다. 이러한 연구의 결과들로 CG11426 유전자가 적절한 수의 신경교세포를 유지하도록 조절하며, 그 조절 기작은 ERK signaling 억제에 의한 세포 사멸 때문임을 밝혔다.