Сaenorhabditis elegans модельный объект в генетике

Нематода Сaenorhabditis elegans как
модельный объект в генетике
Нематода Сaenorhabditis elegans, самец
Систематика
Царство: Животные
Тип: Нематоды
Класс: Chromadorea
Отряд: Rhabditida
Семейство: Rhabditidae
Род: Caenorhabditis
Вид: Caenorhabditis elegans
Биология
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 . Широко используется
как модельный организм в исследованиях
по генетике, нейрофизиологии, биологии
развития, вычислительной биологии. Мартин Чалфи
использовал C.elegans при исследовании зелёного
флуоресцентного белка.
C.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 (самец
— из 1031 клетки) и имеет всего 302 нейрона, связи
между которыми были полностью описаны. В связи с
этим C. elegans является удобным объектом для
изучения механизмов управления движениями,
передачи сигналов по нейронной
сети, хемотаксиса и т. п.
Генетика
C.elegans был первым многоклеточным организмом,
чей геном был полностью секвенирован. Полная
последовательность была опубликована в 1998,
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.
Генетический аппарат C.elegans так же очень
простой: в 6 парах гомологичных хромосом
содержится, по-видимому, около 3000 жизненно
важных генов. Гаплоидный геном содержит 80 млн.
пар нуклеотидов (в 17 раз больше, чем у E. coli и в 38
раз меньше, чем у человека).. Получена библиотека
генома в виде большого набора перекрывающихся
фрагментов ДНК.
Определение пола
У этих червей нет самок. Популяции состоят из
самцов и гермафродитов, причем последние
преобладают. У гермафродитов две X-хромосомы, у
самцов — только одна (система определения пола
X0). Гермафродиты производят сперматозоиды и
яйцеклетки и могут размножаться без посторонней
помощи путем самооплодотворения. Самцы
производят только сперматозоиды и могут
оплодотворять гермафродитов
В результате самооплодотворения на
свет появляются только гермафродиты.
При перекрестном оплодотворении
половина потомства оказывается
гермафродитами, половина —
самцами.
• самец живет гораздо меньше, чем гермафродит
Жизненный цикл
• По окончании эмбриогенеза из яйца
выходит личинка первой стадии (L1),
которая затем проходит фазы L2, L3 и
L4, после чего особь становится
половозрелой
эмбриогенез
мутация
Продолжительность
жизни C.elegans —
18-21 день.
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).
Мутации
С помощью мутационного анализа идентифицировано около
800 генов. Среди них гены, влияющие на форму и поведение
червей, гены, кодирующие миозин и гены, контролирующие
характер и направление развития ,гены гибели и долголетия.
Получена библиотека генома в виде большого набора
перекрывающихся фрагментов ДНК. У нематоды C. elegans
было охарактеризовано более 40 генов, чьи мутации ведут к
увеличению продолжительности жизни и к возрастанию
устойчивости к повреждающим воздействиям окислительного
стресса.
• Описано несколько сот мутаций С. elegans, и
примерно 2/3 из них затрагивают поведение. В
спектр поведенческих изменений входят нарушения
координации движений червя, аномалии строения
тела, которые влекут за собой аномальные
движения, изменения хемотаксиса, нарушение
откладки яиц.
б - следы на питательной среде агар-агаре, сделанные нематодой
дикого типа с нормальными движениями (слева) и двумя
нематодами с мутацией bent—head, влияющей и на скорость
движения, и на координацию мышц туловища
• Мутация slow - мутант перемешается в 8 раз
медленнее, чем особи дикого типа
• Мутация roller - червь перемещается,
переворачиваясь через головной и хвостовой концы
• Мутация bent head - при этой мутации изменена
анатомия головного конца, и вместо обычных
"рыскающих" движений перемещение идет по
спирали.
+ МО
• Тело нематоды прозрачно, поэтому можно
прижизненно наблюдать деление, миграцию и
дифференцировку клеток, а также описать
генеалогические отношения и поведение всех клеток,
начиная со стадии одноклеточного яйца и кончая
взрослым животным.
• Для нематод характерна эвтелия, т.е. наличие в
организме фиксированного числа клеток.
Тело C.elegans состоит из 1000 клеток, причем 302
(по другим данным 350) из них — это нейроны.
• Продолжительность жизни C.elegans —
18-21 день
Увеличение продолжительности жизни C. elegans
экспериментальным уничтожением первичных половых
клеток
• Исследования молекулярно-генетических основ
старения
• Аномалии движений при неврологических мутациях
очень перспективны для исследования организации
движений в норме
• В 2002 год Нобелевская премия по физиологии и
медицине (С. Бреннер , Н. Р. Хорвиц и Д.
Салтон) «за открытие генетического регулирования
развития человеческих органов».
• В 2006 год Нобелевской премии по физиологии и
медицине (Э. Файер и К. С. Мелло) «за
открытие РНК-интерференции».
• В 2008 год Нобелевскую премия по химии (М.
Чалфи) «за открытие зеленого флуоресцентного
белка» .
“за открытие фундаментального явления РНКинтерференции - подавления экспрессии генов с
помощью двухцепочечной РНК”.
Список используемой литературы
• http://en.wikipedia.org/wiki/Caenorhabditis_elegans
• http://imgkid.com/c-elegans-l4.shtml
• http://kodomo.fbb.msu.ru
• http://dic.academic.ru
• http://groh.ru
• http://www.geochembio.com
• http://medbiol.ru
• http://vivovoco.astronet.ru