Una introducción a elegans de Caenorhabditis

Biology I

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Summary

Caenorhabditis elegans es un ascáride microscópico, habitan en el suelo que ha sido poderosamente utilizado como organismo modelo desde el 1970 "s temprano. Inicialmente se propuso como modelo para la biología del desarrollo debido a su plan invariable cuerpo, facilidad de manipulación genética y el bajo costo de mantenimiento. Desde entonces C. elegans ha crecido rápidamente en popularidad y ahora se utiliza en numerosos proyectos de investigación, del estudio de las fuerzas en el trabajo durante la locomoción a los estudios de los circuitos neuronales.

Este video proporciona una introducción básica biología de C. elegans, un timeline de los muchos hitos en su historia breve pero histórica y finalmente algunos emocionantes aplicaciones uso de C. elegans como un organismo modelo.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Elementos esenciales de la biología I: levadura, Drosophila y C. elegans . Una introducción a elegans de Caenorhabditis. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Elegans de Caenorhabditis, o "gusanos" a los científicos que estudian, han revolucionado la manera en que nos acercamos a estudios genéticos para entender cómo los genes regulan actividades celulares. El gusano simple genética, cuerpo transparente y facilidad de cultivo los hace un sistema ideal para el estudio de desarrollo embrionario, funciones neuronales, esperanza de vida y envejecimiento y bases moleculares de algunas enfermedades humanas.

En primer lugar, permite conocer a C. elegans como un organismo modelo. Elegans de Caenorhabditis pertenece al phylum Nematoda del reino animal. C. elegans son organismos multicelulares que son aproximadamente de 1 mm de largo. Ha alargado cuerpo cilíndrico sin segmentación y sin apéndices. Los gusanos tienen el cuerpo transparente a lo largo de su ciclo de vida y existen como machos y hermafroditas. Los hermafroditas son capaces de autofecundación y de acoplamiento con los varones.

Nematodos viven principalmente en el suelo con un nivel constante de humedad y oxígeno

En el laboratorio, son cultivadas en cajas Petri que contienen la agarosa en un césped de la bacteria e. coli.

La vida del gusano es cerca de 14 días. Pasan por 4 estadios larvarios, L1 a L4, a medida que maduran de un huevo a un padre de puesta de huevos. El desarrollo de gusanos es afectado por temperatura, y en el laboratorio, son cultivados a 15 ° C, 20 ° C o 25 ° C.

Ahora que hemos repasado conceptos básicos de C. elegans , permite aprender lo que los hace un organismo modelo de gran alcance. En primer lugar, es relativamente barato y fácil de gusanos del cultivo en medio sólido o líquido.

En segundo lugar, mientras permanezcan transparentes a lo largo de su ciclo de vida, la anatomía del gusano entero se ve fácilmente por microscopia ligera. Este atributo es especialmente útil para el estudio de desarrollo del gusano, como linajes celulares individuales pueden rastrearse fácilmente. Transparencia permite también reporteros fluorescentes, tales como la proteína verde fluorescente (o GFP), para ser fácilmente visto en gusanos vivos.

En tercer lugar, C. elegans son muy fértiles; cada hermafrodita pone unos 300 huevos que después de autofecundación. Por lo tanto, es fácil obtener lombrices en grandes cantidades. Además, gusanos alcanzan la madurez reproductiva en sólo 3,5 días a 20 ° C.

En cuarto lugar, los gusanos son fáciles de manipular genéticamente. Mediante el examen de las mutaciones, los investigadores profundizar en funciones de los genes y mutaciones pueden introducirse en gusanos por el tratamiento con productos químicos y por la exposición a la radiación UV. Alto rendimiento genoma pantallas son fáciles de realizar con los gusanos en 96 placas bien. Esto permite que numerosos genes que se proyectarán simultáneamente por su participación en un particular fenómeno biológico o comportamiento. Asimismo, el centro genético de C. elegans , o CGC, mantiene un gran repositorio de mutantes, que están disponibles para los investigadores por un módico precio.

Quinto, C. elegans fue el primer organismo multicelular tener un genoma completamente secuenciado. La secuencia completa y un detallado mapa cromosómico, ha realizado el análisis genético más rápido y fácil. Análisis de la secuencia demuestra que muchos genes están conservados entre los seres humanos y los gusanos.

Finalmente, además de todas estas ventajas, la comunidad de investigación de gusano es muy amable y ha desarrollado muchos recursos en línea útiles para el estudio de gusanos.

Teniendo en cuenta todas las características que hacen que un sistema tan atractivo modelo C. elegans , no es es de extrañar que se han hecho muchos descubrimientos de señal mediante el estudio de gusanos. Permite echar un vistazo a algunos de ellos.

En 1963, Sydney Brenner decidió establecer C. elegans como sistema modelo y utilizado para explorar las funciones de los genes. En 1974, publicó los resultados de la pantalla de su genética, que buscó visuales fenotipos, como el cuerpo rechoncho, movimiento descoordinado y transformadores.

En 1976, John Sulston, quien trabajó con Brenner, publicó un linaje de la célula completa de C. elegans. Siguió el descenso de todas las celdas divididas y diferenciadas y ha descubierto que cinco primeras divisiones celulares producen seis células de fundador que diferencian para finalmente dar lugar a todos los diferentes tejidos en el organismo.

En 1986, Robert Horvitz publicó su trabajo pionero en el descubrimiento de &quo; genes de la muerte. &quo; como las células se dividen y distinguen, algunas células son eliminadas por la activación de genes de la muerte para el normal desarrollo de la lombriz y otros organismos. Su trabajo sobre muerte celular programada o apoptosis, ha tenido un gran impacto en nuestra comprensión de los acontecimientos del desarrollo en mamíferos, cáncer y enfermedades neurodegenerativas.

En 2002, Sydney Brenner y John Sulston, Robert Horvitz compartieron el Premio Nobel de fisiología y medicina para su trabajo seminal en C. elegans.

En 2006, Andrew Fire y Craig Mello compartieron el Premio Nobel de fisiología y medicina por su trabajo pionero en ARN de interferencia o ARNi, un proceso que resulta en el silenciamiento de genes mediante la degradación de las moléculas de mRNA específicos. Tecnología de RNAi está desarrollando para el uso terapéutico.

En 2008, Martin Chalfie recibió el Premio Nobel de química para demostrar que la proteína verde fluorescente (o GFP) podría ser expresada en C. elegans y utilizada como un reportero fluorescente. Desde entonces, la GFP se ha expresado en todos los organismos modelo más importantes.

Como un organismo modelo, C. elegans puede utilizarse para responder a muchas cuestiones científicas importantes.

Por ejemplo, los gusanos son un sistema modelo muy conveniente para estudiar la neurobiología. Aunque, gusanos de por sí no tiene un cerebro, tienen un sistema nervioso bastante sofisticado de 302 neuronas — casi un tercio de las total 959 células encontrado en un adulto hermafrodita. Los gusanos responden a señales ambientales, tales como la disponibilidad de alimento, densidad de población o productos químicos como atrayentes. Además de pantallas genéticas, ablación con láser, es decir, corte selectivo de las neuronas con los rayos laser, y electrofisiología nos han llevado a apreciar cómo las neuronas funcionaran y comunican en los organismos multicelulares. De hecho, la completa Conectividad del sistema nervioso C. elegans ya ha sido asignada.

Gusanos son también una opción ideal para estudios de envejecimiento. Vida corta del gusano ha permitido a los investigadores para llevar a cabo pantallas genéticas para encontrar genes de la longevidad. Aunque muchos de estos genes están conservados en humanos, sin embargo desconocemos si o no afectan esperanza de vida en las personas.

Investigación de gusano también ha avanzado nuestro conocimiento de enfermedades humanas. Reporteros fluorescentes han sido utilizados en gusanos para imitar la agregación; es decir, la aglutinación de proteínas mal plegadas, como alfa-sinucleína. Estos agregados hacer las neuronas que degeneran, dando como resultado déficit motor. Pantallas genéticas en gusanos han ayudado a identificar los genes que evitan la pérdida de neuronas en enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson y el Alzheimer.

Acabo de ver introducción de Zeus a elegans de Caenorhabditis. En este vídeo Repasamos las características de C. elegans y las razones que hacen los gusanos un organismo modelo de gran alcance. Este pequeño gusano, con su genética simple y diminuto sistema nervioso, nos ha ayudado a comprender numerosos aspectos del desarrollo humano, conducta, envejecimiento y enfermedad. Gracias por ver y mucha suerte con tu investigación de C. elegans .

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