Оглавление
- 1 Изящный кенорабдит
- 1.1 Описание и классификация
- 1.2 Анатомия и физиология
- 1.3 Нейронная система
- 1.4 Кишечные гранулы
- 1.5 Воспроизведение
- 1.6 Определение пола
- 1.7 Эволюция
- 1.8 Определение пола у C. elegans
- 1.9 Эволюция определения пола
- 1.10 Развитие эмбриона
- 1.11 Формирование оси
- 1.12 Гаструляция
- 1.13 Постэмбриональное развитие
- 1.14 Экология
- 1.15 Использование в качестве модельного организма
- 1.16 Использование C. elegans в молекулярной биологии
- 1.17 Генетические исследования
- 1.18 РНК-интерференция и глушение генов
- 1.19 Деление клеток и клеточный цикл
- 1.20 Злоупотребление наркотиками и наркомания
- 1.21 Биологические базы данных
- 1.22 Старение
- 1.23 Теломеры и теломеразный путь
- 1.24 Сон и сенсорная биология
- 1.25 Космические исследования
- 1.26 Исследование мышечной атрофии
- 1.27 Генетика C. elegans
- 1.28 Научные достижения
- 1.29 Филогенетические исследования
- 1.30 Научное сообщество
- 1.31 Дополнительные ресурсы
- 1.32 Полный текст статьи:
- 2 Caenorhabditis elegans
Изящный кенорабдит
-
Описание и классификация
- Caenorhabditis elegans — свободноживущая нематода, обитающая в почве.
- Название состоит из греческого caeno-, rhabditis и латинского elegans.
- В 1900 году Маупас назвал его Rhabditides elegans, в 1952 году Оше отнес к подроду Caenorhabditis, в 1955 году Догерти возвел в ранг рода.
-
Анатомия и физиология
- C. elegans несегментирован, червеобразный и двусторонне симметричный.
- Имеет кутикулу, четыре основных эпидермальных тяжа и заполненный жидкостью псевдоцелом.
- Не имеет кровеносной или дыхательной систем, но имеет четыре группы мышц, соединенных с нервной системой.
- Липидный обмен происходит через кишечник, эпидермис и эмбрионы.
- Глотка — мышечный пищевой насос, соединяющий глотку с кишечником.
- У самцов есть однолопастная гонада и специализированный хвост, у гермафродитов — два яичника и сперматека.
-
Нейронная система
- C. elegans содержит 302 нейрона, что составляет треть всех соматических клеток.
- Нейроны содержат дендриты и отростки, регулирующие движение.
- Используются различные нейромедиаторы для управления поведением.
-
Кишечные гранулы
- В кишечнике присутствуют многочисленные кишечные гранулы, функции которых до конца не изучены.
- Гранулы реагируют на ультрафиолетовый свет, испуская синюю флуоресценцию.
- Возможная функция гранул — накопление цинка или антибактериальная защита.
-
Воспроизведение
- C. elegans — гермафродит, способный к самооплодотворению.
- Гермафродиты производят сперматозоиды и яйцеклетки, самцы встречаются редко.
- Самцы образуются в результате неразделения Х-хромосом.
-
Определение пола
- C. elegans размножаются путем андродиоэции, самооплодотворения или скрещивания с самцами.
- Соматическое определение пола связано с геномом tra-1, который регулирует развитие женского организма.
- У гермафродитов высокий уровень активности tra-1, у самцов — низкий.
-
Эволюция
- Система определения пола в C. elegans сложна и включает несколько уровней регуляции.
- Исследования помогли собрать воедино фрагменты эволюции системы.
-
Определение пола у C. elegans
- Два гена, XOL-1 и MIX-1, влияют на определение пола.
- Мутации в XOL-1 приводят к феминизации.
- Ген mix-1 регулирует морфологию хвоста самцов.
- Мужской и гермафродитный пол развились параллельно.
-
Эволюция определения пола
- Гены сперматозоидов эволюционируют быстрее женских генов.
- Гены сперматозоидов на Х-хромосоме снижают скорость эволюции.
- Гены сперматозоидов имеют короткие кодирующие последовательности и высокую смещенность кодонов.
-
Развитие эмбриона
- Оплодотворенная зигота подвергается ротационному голобластическому расщеплению.
- Первое клеточное деление асимметрично из-за различий в распределении белков PAR.
- Все клетки зародышевой линии происходят из одной первичной клетки Р4.
-
Формирование оси
- Первое клеточное деление образует клетки AB и P1.
- Второе клеточное деление устанавливает дорсально-вентральную ось.
- Ось “лево-право” также определяется на ранних стадиях эмбриогенеза.
-
Гаструляция
- Гаструляция происходит после 24-клеточной стадии.
- Инволюция в бластопор начинается с перемещения клеток энтодермы.
- Гаструляция заканчивается закрытием бластопора.
-
Постэмбриональное развитие
- Личинки проходят четыре стадии: L1, L2, L3 и L4.
- В неблагоприятных условиях личинки могут перейти в стадию дауэра.
- Личинки дауэра устойчивы к стрессам и могут оставаться на этой стадии несколько месяцев.
-
Экология
- C. elegans обитает в различных средах, богатых питательными веществами.
- Питается бактериями и может поглощать загрязняющие вещества.
- Может быть уничтожен патогенными бактериями и вирусами.
-
Использование в качестве модельного организма
- C. elegans используется для исследования развития нервной системы.
- Нейронная система состоит из 302 нейронов и представляет собой сеть малого мира.
- Исследованы нейронные и молекулярные механизмы поведения.
-
Использование C. elegans в молекулярной биологии
- C. elegans используется для изучения метаболических заболеваний и генетического анализа.
- Прозрачность и простота выращивания делают его удобным для изучения клеточной дифференцировки.
-
Генетические исследования
- Бреннер использовал мутант E. coli OP50 для предотвращения роста бактерий.
- Картирование клеточных линий показало инвариантность клеточного происхождения у разных особей.
- Запрограммированная гибель клеток (апоптоз) помогает идентифицировать гены, вызывающие апоптоз.
-
РНК-интерференция и глушение генов
- RNAi используется для нарушения функции генов и изучения их функций.
- C. elegans может получать RNAi из бактерий, что делает его уникальным среди нематод.
-
Деление клеток и клеточный цикл
- Мейоз упрощен благодаря постоянному положению ядра в гонаде.
- Ген mre-11 и BRCA1/BRC-1 участвуют в рекомбинационном восстановлении ДНК.
-
Злоупотребление наркотиками и наркомания
- C. elegans проявляет поведенческие реакции на никотин, сходные с млекопитающими.
-
Биологические базы данных
- WormBase содержит информацию о C. elegans и других нематодах.
-
Старение
- C. elegans используется для исследований старения, включая ингибирование сигнального пути инсулиноподобного фактора роста.
- Долгоживущие мутанты устойчивы к окислительному стрессу и ультрафиолетовому излучению.
-
Теломеры и теломеразный путь
- C. elegans сохраняет теломеры каноническим образом, но может приобретать способность к альтернативному удлинению теломер.
- C. elegans является кандидатом для альтернативных исследований теломер.
-
Сон и сенсорная биология
- C. elegans проявляет состояния, похожие на сон, и чувствителен к свету.
- C. elegans хорошо переносит ускорение и может использоваться для скрининга библиотек лекарств.
-
Космические исследования
- C. elegans пережил катастрофу шаттла Columbia и будет исследоваться на МКС.
-
Исследование мышечной атрофии
- Исследование посвящено генетическим основам мышечной атрофии у космонавтов и людей с различными заболеваниями.
- Потомки червей были запущены в космос в 2003 году и на МКС с 2018 года.
- Гены, влияющие на прикрепление мышц, менее выражены в космосе, но их влияние на мышечную силу пока неясно.
-
Генетика C. elegans
- C. elegans был первым многоклеточным организмом с полностью секвенированным геномом.
- Геном состоит из 100 миллионов пар оснований и содержит около 20 470 генов.
- Геном содержит 26% интронов и 47% межгенных областей.
- Геном содержит более 16 000 РНК-генов.
-
Научные достижения
- В 1994 году были обнаружены CelVav и домен фактора фон Виллебранда A.
- В 1998 году было получено первое доказательство существования гомолога арилуглеводородного рецептора за пределами позвоночных.
- В 2003 году была определена последовательность генома родственной нематоды C. briggsae.
-
Филогенетические исследования
- C. elegans является наиболее базальным видом в группе “Элеганс”.
- Транспозон Tc1 активен в C. elegans.
-
Научное сообщество
- Несколько ученых получили Нобелевскую премию за исследования C. elegans.
- Сидни Бреннер, Х. Роберт Хорвиц и Джон Салстон получили премию в 2002 году.
- Эндрю Файр и Крейг С. Мелло получили премию в 2006 году.
- Виктор Амброс и Гэри Рувкун получили премию в 2024 году.
-
Дополнительные ресурсы
- WormBase, WormAtlas, WormBook, AceView WormGenes, C. elegans II, WormWeb, C. фильмы elegans.
- Просмотрите геномную сборку ce11 в браузере UCSC Genome Browser.