Caenorhabditis elegans

Caenorhabditis elegans - вільноживучі нематода (круглий черв'як) довжиною близько 1 мм. Дослідження цього виду в молекулярної біології і біології розвитку почалися в 1974 роботами Сіднея Бреннера [1]. Широко використовується як модельний організм у дослідженнях з генетиці, нейрофізіології, біології розвитку. Геном повністю просеквенірован і опублікований в 1998 році (доповнений в 2002). Мартін Чалфі використовував C. elegans при дослідженні зеленого флуоресцентного білка.


1. Геном

C. elegans був першим багатоклітинним організмом, чий геном був повністю секвенований. Повна послідовність була опублікована в 1998 [2], однак в ній залишалися невеликі прогалини (останній був закритий у жовтні 2002). Геном C. elegans має довжину приблизно 100 мільйонів пар основ і містить приблизно 20 000 генів. Більшість цих генів кодує білки, але, ймовірно, серед них є приблизно 1 000 генів РНК. Вчені продовжують уточнювати безліч відомих генів.

У 2003 також була визначена генна послідовність спорідненої нематоди C. briggsae. Це дозволило дослідникам провести порівняльний генетичний аналіз двох близьких організмів [3]. В даний час продовжується робота над визначенням генних послідовностей інших нематод того ж роду, таких як C. remanei, [4] C. japonica [5] і C. brenneri. [6] Ці нові генні послідовності отримані методом "Whole-Genome Shotgun", а це означає, що результати швидше за все не будуть такими повними і точними, як у випадку C. elegans, геном якого був секвенований з використанням ієрархічного методу "Clone-by-Clone").

Офіційна версія генної послідовності C. elegans продовжує змінюватися в міру того, як нові дослідження приводять до знаходження помилок в первісній послідовності (секвенування ДНК не захищене від помилок). Більшість змін зазвичай незначні, додається або видаляється тільки кілька комплементарних пар основ ДНК. Наприклад, версія WS169 WormBase (грудень 2006) містить 6 змін послідовності [7]. Зрідка виробляються більш серйозні зміни, наприклад, у версії WS159, опублікованій у травні 2006 року, в послідовність були додані більше 300 пар основ [8].


2. Визначення статі

У С. elegans дві статі, самці (ХО) і гермафродити (ХХ), які є самками приобретшими здатність до сперматогенезу. У С. elegans стать визначається механізмом XX - ХВ, значення має відношення числа X-хромосом до числа наборів аутосом. Статевий розвиток всіх соматичних клітин контролюється регуляторним шляхом, активність якого розрізняється у різних статей. Цей шлях називають глобальним, на відміну від шляхів, контролюючих розвиток окремих тканин. Так само цей шлях відповідає за контроль дозового компенсації, процес, що приводить до рівної експресії X-пов'язаних генів у обох статей.

Загалом, кількість X-хромосом контролює серію інгібіторних реакцій, яка в кінці визначає активність кінцевого регулятора tra-1 (transformer-1). А він визначає статеву диференціацію організму.

Каскад статевої диференціації запускається в ранньому ембріоні відношенням числа X-хромосом до числа наборів аутосом. Воно впливає на експресію xol-1 (XO lethal 1). При великому відношенні (хх) вона пригнічується, а при низькому - немає. У X-хромосомі закодовані "нумератори". Всього їх 4, але вивчені тільки 2 елементи: fox-1, РНК - зв'язуючий білок, який може посттранскрипційна інгібувати хо1-1, і sex-1, він споріднений ядерним рецепторам гормонів та інгібує хо1-1 зв'язуючись з його промотеров. Аутосомально "деноминатор" мають протиставлених дію, вони кодують регулятори транскрипції.

Xol -1 пригнічує активність sdc. Вони входять у великий білковий комплекс, що зв'язується з X-хромосомою і на половину зменшує її транскрипцію. Sdc-2 так само зв'язується з промотеров her-1 і зменшують його транскрипцію в 20 разів у порівнянні з ХО - тваринами. HER-1 - це маленький секретується білок, що відповідає за чоловіче розвиток клітин неавтономним способом. Він інгібує tra-2, який при цьому не може зв'язатися з fem, він утримує tra-1 в цитоплазмі і розвиток відбувається по чоловічому шляху. Переміщення в ядро ​​транскрипційного фактора tra-1 означає реалізацію гермафродітного фенотипу. При цьому білок fem дисоціює з tra-1 і зв'язується з білком tra-2.


3. Нервова система

Пересування C. elegans

C. elegans має одну з найбільш "простих" нервових систем (простими часто називають нервові системи, що складаються з невеликого числа нейронів). Доросла гермафродитна особина складається з 959 клітин [9] і має всього 302 нейрона, зв'язки між якими були повністю описані. [10] У зв'язку з цим C. elegans є зручним об'єктом для вивчення механізмів управління рухами, передачі сигналів по нейронної мережі, хемотаксису і т. п.


4. Особливості життєвого циклу

При недоліку їжі або дії ряду інших факторів, у тому числі виділень дорослих особин, подвергнувшихся негативним діям середовища, з претерпевших одну линьку личинок (стадія L2) може розвинутися не звичайна для життєвого циклу нематод личинка L3, а так звана дауеровская личинка (Dauer larva) . Ряд таких речовин, похідних аскарілози, називають даумонамі.