- Caenorhabditis elegans
-
Научная классификация Царство: Животные Тип: Нематоды Класс: Chromadorea Отряд: Rhabditida Семейство: Rhabditidae Род: Caenorhabditis Вид: Caenorhabditis elegans Латинское название Caenorhabditis elegans Maupas, 1900 ITIS 63332 NCBI 6239 Caenorhabditis elegans — свободноживущая нематода (круглый червь) длиной около 1 мм. Исследования этого вида в молекулярной биологии и биологии развития начались в 1974 работами Сиднея Бреннера [1]. Широко используется как модельный организм в исследованиях по генетике, нейрофизиологии, биологии развития. Геном полностью просеквенирован и опубликован в 1998 году (дополнен в 2002). Мартин Чалфи использовал C. elegans при исследовании зелёного флуоресцентного белка.
Содержание
Геном
C. elegans был первым многоклеточным организмом, чей геном был полностью секвенирован. Полная последовательность была опубликована в 1998[2], однако в ней оставались небольшие пробелы (последний был закрыт в октябре 2002). Геном C. elegans имеет длину приблизительно 100 миллионов пар оснований и содержит приблизительно 20 000 генов. Большинство этих генов кодирует белки, но, вероятно, среди них есть примерно 1 000 генов РНК. Учёные продолжают уточнять множество известных генов.
В 2003 также была определена генная последовательность родственной нематоды C. briggsae. Это позволило исследователям провести сравнительный генетический анализ двух близких организмов[3]. В настоящее время продолжается работа над определением генных последовательностей других нематод того же рода, таких как C. remanei,[4] C. japonica[5] и C. brenneri.[6] Эти новые генные последовательности получены методом «Whole-Genome Shotgun», а это значит, что результаты скорее всего не будут такими полными и точными, как в случае C. elegans, геном которого был секвенирован с использованием иерархического метода «Clone-by-Clone»).
Официальная версия генной последовательности C. elegans продолжает изменяться по мере того, как новые исследования приводят к нахождению ошибок в первоначальной последовательности (секвенирование ДНК не защищёно от ошибок). Большинство изменений обычно незначительны, добавляется или удаляется только несколько комплементарных пар оснований ДНК. Например, версия WS169 WormBase (декабрь 2006) содержит 6 изменений последовательности[7]. Изредка производятся более серьёзные изменения, например, в версии WS159, опубликованной в мае 2006 года, в последовательность были добавлены более 300 пар оснований[8].
Определение пола
У С. elegans два пола, самцы(ХО) и гермафродиты(ХХ), которые являются самками приобретшими способность к сперматогенезу. У С. elegans пол определяется механизмом XX — ХО, значение имеет отношение числа X-хромосом к числу наборов аутосом. Половое развитие всех соматических клеток контролируется регуляторным путём, активность которого различается у разных полов. Этот путь называют глобальным, в отличие от путей, контролирующих развитие отдельных тканей. Так же этот путь отвечает за контроль дозовой компенсации, процесс, приводящий к равной экспрессии X-связанных генов у обоих полов.
В общем, количество X-хромосом контролирует серию ингибиторных реакций, которая в конце определяет активность конечного регулятора tra-1(transformer-1). А он определяет половую дифференциацию организма.
Каскад половой дифференциации запускается в раннем эмбрионе отношением числа X-хромосом к числу наборов аутосом. Оно влияет на экспрессию xol-1 (XO lethal 1). При большом отношении (хх) она угнетается, а при низком — нет. В X-хромосоме закодированы «нумераторы». Всего их 4, но изучены только 2 элемента: fox-1, РНК — связывающий белок, который может посттранскрипционно ингибировать хо1-1, и sex-1, он родственен ядерным рецепторам гормонов и ингибирует хо1-1 связываясь с его промотером. Аутосомальные «деноминаторы» имеют противоположенное действие, они кодируют регуляторы транскрипции.
Xol −1 подавляет активность sdc. Они входят в большой белковый комплекс, связывающийся с X-хромосомой и на половину уменьшающий её транскрипцию. Sdc-2 так же связывается с промотером her-1 и уменьшают его транскрипцию в 20 раз по сравнению с ХО — животными. HER-1 — это маленький секретируемый белок, отвечающий за мужское развитие клеток неавтономным способом. Он ингибирует tra-2, который при этом не может связаться с fem, он удерживает tra-1 в цитоплазме и развитие происходит по мужскому пути. Перемещение в ядро транскрипционного фактора tra-1 означает реализацию гермафродитного фенотипа. При этом белок fem диссоциирует с tra-1 и связывается с белком tra-2.
Нервная система
Передвижение C. elegansC. elegans имеет одну из самых «простых» нервных систем (простыми часто называют нервные системы, состоящие из небольшого числа нейронов). Взрослая гермафродитная особь состоит из 959 клеток[9] и имеет всего 302 нейрона, связи между которыми были полностью описаны.[10] В связи с этим C. elegans является удобным объектом для изучения механизмов управления движениями, передачи сигналов по нейронной сети, хемотаксиса и т. п.
Особенности жизненного цикла
При недостатке пищи или действии ряда других факторов, в том числе выделений взрослых особей, подвергнувшихся негативным действиям среды, из претерпевших одну линьку личинок (стадия L2) может развиться не обычная для жизненного цикла нематод личинка L3, а так называемая дауэровская личинка (Dauer larva). Ряд таких веществ, производных аскарилозы, называют даумонами.
Ссылки
- ↑ Brenner, S. (1974). The Genetics of Caenorhabditis elegans. Genetics 77: 71–94.
- ↑ The C. elegans Sequencing Consortium (1998). Genome sequence of the nematode C. elegans: a platform for investigating biology. Science 282: 2012-2018. DOI:10.1126/science.282.5396.2012. PMID 9851916.
- ↑ Stein, L. D. et al. (2003). The Genome Sequence of Caenorhabditis briggsae: A Platform for Comparative Genomics. PLoS Biology 1: 166-192. DOI:10.1371/journal.pbio.0000045.
- ↑ Genome Sequencing Center Caenorhabditis remanei: Background. Washington University School of Medicine.(недоступная ссылка — история) Проверено 11 июля 2008.
- ↑ Genome Sequencing Center Caenorhabditis japonica: Background. Washington University School of Medicine.(недоступная ссылка — история) Проверено 11 июля 2008.
- ↑ Genome Sequencing Center Caenorhabditis brenneri: Background. Washington University School of Medicine.(недоступная ссылка — история) Проверено 11 июля 2008.
- ↑ WormBaseWiki WS169 release notes. Wormbase. Архивировано из первоисточника 26 февраля 2012. Проверено 21 февраля 2007.
- ↑ WormBaseWiki WS159 release notes. Wormbase.(недоступная ссылка — история) Проверено 21 января 2007.
- ↑ Непомнящий Н. Н. 100 великих загадок природы. — М.: Вече, 2006. — С. 509. — ISBN 5-9433-1124-9
- ↑ White JG, Southgate E, Thomson JN, Brenner S (1986) The structure of the nervous system of the nematode Caenorhabditis elegans. Phil. Trans. Royal Soc. London. B 314, 1-340.
Модельные организмы в биологических исследованиях Бактериофаг λ · кишечная палочка (Escherichia coli) · хламидомонада (Chlamydomonas reinhardtii) · тетрахимена (Tetrahymena thermophila) · почкующиеся дрожжи (Saccharomyces cerevisiae) · делящиеся дрожжи (Schizosaccharomyces pombe) · нейроспора (Neurospora crassa) · кукуруза (Zea mays) · лук (Allium cepa) · люцерна (Medicago truncatula) · бобы (Vicia faba) · резуховидка (Arabidopsis thaliana) · нематода (Caenorhabditis elegans) · плодовая мушка (Drosophila melanogaster) · данио (Danio rerio) · шпорцевая лягушка (Xenopus laevis) · серая крыса (Rattus norvegicus) · домовая мышь (Mus musculus) Категории:- Животные по алфавиту
- Круглые черви
- Модельные организмы
- Животные, описанные в 1900 году
Wikimedia Foundation. 2010.