Zellen sind nicht einfache Taschen von Enzymen, sondern eher hochkomplexen Maschinen, deren Komponenten sind sorgfältig auf die richtige Größe skaliert und in klar definierten Positionen angeordnet. Die Morphogenese einzelner Zellen stellt ein Schlüsselprozess in Zell- und Entwicklungsbiologie, aber seine molekulare Mechanismus ist unbekannt1,2. Während einige kultivierten Zellen Blobs ähneln, können einzellige Organismen extrem Architekturen, veranschaulicht durch die komplexe kortikale Muster gesehen in Ciliaten3,4erschwert.
Vielleicht ist das extremste Beispiel einer hochstrukturierten Zelle Stentor Coeruleus, eine riesige Heterotrichous ciliate im Zusammenhang mit weitläufig Tetrahymena und Paramecium. Stentor ist 1 mm lang und ist mit mehr als 100 Längsstreifen der blaue Pigment abwechselnd mit Reihen von Zilien organisiert durch parallele Stapel von Mikrotubuli-Bänder, die die Länge der gesamten Zelle ausgeführt. Die Zelle ist (Abbildung 1), Trompetenförmige mit einer Membranellar-Band und eine mündliche Vorrichtung (OA) an seinem vorderen Ende und einem Holdfast, die das Substrat an seinem hinteren Ende die Zelle beimisst. Neben der klaren anterior-posterioren Polarität zeigt die Zelle auch eine unverwechselbare chiralen Musterung so dass Abstand zwischen ciliary Reihen allmählich steigt im Uhrzeigersinn. Dies führt zu einer Diskontinuität, wo die schmalste Zeile die breiteste Zeile und dieser Region von der Zelloberfläche erfüllt, bekannt als der Ort der Streifen Kontrast, kann induzieren die Bildung des zweiten Satzes der vorderen Ende Strukturen, wenn auf eine andere Zelle5, gepfropft so dass es formal gleichwertig Spemann Veranstalter. Somit haben alle wesentlichen Prozesse der Entwicklungsbiologie ihre Analoga in Stentor: Axiation, Musterbildung und Induktion. In einem Embryo diese Prozesse werden angetrieben durch Schicksal Unterschiede zwischen verschiedenen Zellen, sondern in Stentor, sie müssen durch Schicksal Unterschiede zwischen verschiedenen Regionen innerhalb einer einzelnen Zelle getrieben werden. Was die Unterschiede zwischen den Regionen innerhalb von Stentor definiert, ist ein Rätsel.
Wenn ein Teil des Stentor abgeschnitten wird, kann das fehlende Stück der Zelle regenerieren, um eine normale Zelle in einer Angelegenheit von Stunden zu liefern. Wenn eine Zelle halbieren oder sogar in viel kleinere Stücke schneiden jedes Stück in eine Normal aussehende, aber kleinere Zelle reorganisiert und stellt richtige Proportionalität zwischen Zelle Teile6,7. Auch winzige Fragmente, 1/64th die Größe der ursprünglichen Zelle, sind in der Lage, in eine kleine, aber normal proportionierten Zelle regenerieren und wachsen dann zu voller Größe6. Stentor stellt somit eine einzigartige Gelegenheit zu untersuchen die Mechanismen der Organelle Größe skalieren und Zelle wachstumsregulation mit chirurgischen Methoden, die in der Regel auf der Ebene der Gewebe oder ganze Organismen angewendet werden.
Eine der Eigenschaften von Stentor , die es ermöglicht, aus einer breiten Palette von chirurgischen Eingriffen zu regenerieren ist, dass es einen einzigen Kugelgrafit Macronucleus (Abbildung 1) mit ca. 50.000 Kopien des gesamten Genoms8enthält. Solange eine Zelle Fragment mindestens ein macronuclear Knoten enthält, hat es die Fähigkeit, vollständig zu regenerieren. Eine weitere Eigenschaft, die zugrunde liegenden StentorRegenerationsfähigkeit ist seine ungeheure Wundheilung Fähigkeit. Obwohl viele Zelltypen, die Heilung ihrer Wunden9sind, ist Stentor in der Lage, eine außergewöhnliche Auswahl an physischen Störungen beheben. Ein Beispiel für Stentor Erholung von eine drastische Störung, zusammen mit den Methoden zur Visualisierung von zytoplasmatischen Strömung in Stentor10 wurden bisher gemeldet. Diese Methoden ermöglichen der Studie wie verletzte und die anschließende Regeneration beeinflussen den körperlichen Zustand des Zytoplasmas.
Stentorenorme Größe, außergewöhnliche Regenerationsfähigkeit und die Tatsache, dass es viele der Entwicklungsbiologie Phänomene gesehen bei mehrzelligen Embryos (z. B. Veranstalter, Axiation und Musterung) manifestiert lockte viele Entwicklungs Biologen während die Wende des letzten Jahrhunderts, darunter Thomas Hunt Morgan7. Während der 50er und 60er Jahren gezeigt mikrochirurgische Ansätze eine überraschende Auswahl an regenerativen und morphogenetischen Prozesse in dieser einzelligen Organismus11. Jedoch hat Stentor als Modellsystem Molekularbiologie erst vor kurzem entwickelt worden. In den vergangenen Jahren das Genom des Stentor wurde sequenziert und8montiert, und die Methode, die Genexpression RNAi durch die Fütterung mit Radardetektoren war entwickelten12.
Vor kurzem war einer der Gründe, dass Stentor in ein Modellorganismus für die moderne Molekularbiologie nur entwickelt wurde die Schwierigkeit der wachsenden großen Kulturen aufgrund seiner langen Zellzyklus (3-5 Tage). Moderne genomische und Proteomik Methoden erfordern jedoch weniger Material als früher und das Volumen von einer Einzelzelle Stentor für diese Methoden reicht auch ohne Rückgriff auf Gromer Methoden, die entwickelt wurden, für die Analyse der einzelnen Zellen, die viel kleiner sind als Stentor. Abschnitt 1 des Protokolls beschreibt das Verfahren für den Aufbau einer großen Kultur aus einer einzigen Zelle Stentor . Der gleiche Ansatz lässt sich eine große Kultur aus einer Zelle Fragment erhalten durch Schneiden einer Zelle zu etablieren. Abschnitt 1 enthält auch die Richtlinien für die Aufrechterhaltung der gesunder Stentor Kulturen über lange Zeiträume hinweg. Abschnitt 2 des Protokolls bietet die Methodik zur Induktion Zellregeneration durch Schneiden die Zellen manuell mit einer glasnadel. Abschnitt 3 des Protokolls widmet sich zwei Methoden der Induktion der Regeneration der spezifischen Zellstrukturen (Membranellar Band und Oral Apparate): Behandlung der Zellen mit Saccharose oder Harnstoff führt bis zum Vergießen von diesen Strukturen, gefolgt von ihrer Regeneration. Abschnitt 4 des Protokolls beschreibt eine Methode für die Darstellung der einzelnen regenerierenden Zellen über lange Zeiträume hinweg. 4. Abschnitt endet mit der Beschreibung der Phasen der Regeneration und Tipps für die Analyse der Dynamik der Regeneration.