Reproducción y desarrollo de C. elegans

Biology I
 

Summary

Ceanorhabditis elegans es una poderosa herramienta para ayudar a comprender cómo los organismos desarrollan de una sola celda en una amplia gama interconectada de funcionamiento de los tejidos. Primeros trabajos en C. elegans remontan el linaje de la célula completa y la estructura a nivel de microscopia electrónica, permitiendo a los investigadores conocimiento sin precedentes sobre la conexión entre genes, el desarrollo y la enfermedad. Apreciando el estereotipado programa de desarrollo y reproductivo de C. elegans es esencial al uso de este organismo modelo a su experimental máximo.

Este video se le dan una ojeada en el desarrollo de un gusano de la fertilización a eclosión y caminar aunque las etapas de la vida de las larvas recién nacidas en su viaje a la madurez reproductiva. El video detallará cómo se establecen los ejes principales, que las células del fundador dan lugar a lo que los tejidos en el embrión en desarrollo y cómo discriminar entre las cuatro etapas larvales. Por último, usted aprenderá cómo configurar un cruce genético y «va visite unas cuantas aplicaciones que manipulan el desarrollo y reproducción de C. elegans a beneficio experimental.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Elementos esenciales de la biología I: levadura, Drosophila y C. elegans . Reproducción y desarrollo de C. elegans. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Caenorhabditis elegans es un organismo multicelular anatómicamente pequeño y sencillo genéticamente con un patrón invariable de desarrollo. A pesar de que otros organismos, como los vertebrados, tienen programas de desarrollo más variables, investigación sobre el desarrollo de gusano y reproducción ha proporcionado importantes conocimientos sobre los mecanismos moleculares regulan el desarrollo de una gran variedad de especies, incluyéndonos a nosotros. Una buena apreciación del desarrollo de gusano y su ciclo de vida es crítica para el éxito de los experimentos genéticos.

En primer lugar, vamos a aprender acerca de los aspectos claves del desarrollo del gusano. Sobre fertilización, el primer acontecimiento importante es una división de célula asimétrica durante el cual se establece el eje antero-posterior. El eje dorsoventral se establece entre las dos células y la fase de cuatro células, y el eje de izquierda a derecha se establece poco después de la etapa de cuatro células.

Seis células fundador aparecen durante las primeras cinco rondas de división celular. Son AB, MS, E, C, D y P4. En cada gusano, estas mismas células fundador siempre dará lugar a los mismo tejidos específicos.

Celulares descendientes de AB en última instancia dará lugar a las neuronas y el tejido de la faringe. Sra. da lugar a la faringe, músculos y neuronas. Las células derivadas de E se convierten en tejido intestinal. C da lugar a las neuronas, músculo y piel. Las células del fundador D convertirse en músculo de la pared del cuerpo. Y, finalmente, la celda P4 dará lugar a la línea germinal

Interacciones célula-célula son críticas para la determinación de estos sinos de la célula final. Por ejemplo, la interacción de ABp con P2 es importante dando lugar a las neuronas y las células epiteliales. La interacción de ABa con EMS es necesaria para la formación de las células faríngeas. La interacción entre el lado posterior del EMS y P2 en la etapa de cuatro células es esencial para la célula E que es producida a partir de la célula de EMS para diferenciarse en células intestinales.

A raíz de las pocas divisiones tempranas, cuando el embrión alcanza aproximadamente la etapa de 30 células, se pone el huevo del gusano. Más divisiones celulares conducen a un aumento en el número de células y formación de órganos. Finalmente, el diminuto gusano comienza a moverse dentro de la cáscara del huevo, y poco después de la faringe comienza el bombeo, el huevo eclosiona.

Un aspecto importante del desarrollo de C. elegans es la apoptosis o muerte celular programada, que conduce a la eliminación selectiva de ciertas células. Durante la fase embrionaria del desarrollo del gusano, 113 células mueren por apoptosis.

Habiendo examinado el desarrollo embrionario, a continuación aprenderemos sobre el ciclo de vida de un gusano recién nacido. El ciclo de vida de C. elegans se compone de cuatro fases larvarias: L1, L2, L3, L4, que son seguidas por la edad adulta. Bajo ciertas condiciones, tales como escasez de alimentos, las larvas L1 o L2 tardias arrestan y entran en un programa de desarrollo alternativo, llamado la etapa de dauer. El dauers puede permanecer en esta etapa durante muchos meses, pero la disponibilidad de alimentos volver a entrar el programa del desarrollo normal.

Gusanos tienen dos sexos: el uno mismo-fertilización hermafroditas y los machos. Los hermafroditas tienen una cola y son más anchas y más largas que los machos de edad comparable. Con un microscopio de disección, los machos se distinguen fácilmente por su cuerpo delgado, pero la diferencia más profunda es la cola distintiva del gusano macho que lleva el aparato copulador.

El germline hermafrodita produce ovocitos y espermatozoides, mientras que la línea germinal masculina produce sólo espermatozoides. La línea germinal contiene células madre en la punta distal, que se mueven hacia el extremo proximal para producir gametos maduros.

Través de autofecundación, un hermafrodita adulto produce progenie genéticamente idénticos hermafroditas con dos cromosomas sexuales. De vez en cuando, no disyunción, que es el fracaso de los cromosomas para separar correctamente en el germline hermafrodita, produce progenie masculina con sólo un cromosoma sexual. La temperatura alta aumenta la frecuencia de eventos de operación ni

La reproducción sexual se cree que la fuerza impulsora para la diversidad genética. A pesar de que el apareamiento se produce a baja frecuencia, autofecundación es el principal modo de reproducción en C. elegans en la naturaleza. Una pregunta importante sin respuesta en la biología del gusano es por qué los hombres se han conservado a través de la evolución.

Ahora que ha aprendido un poco sobre el desarrollo de C. elegans y ciclo de vida, vamos a ver cómo podemos aplicar prácticamente este conocimiento para establecer cruces genéticos. Antes de empezar, es importante planificar cuidadosamente la estrategia genética.

Técnica aséptica es importante para evitar la contaminación bacteriana y fúngica. No permita que las placas de secar, como gusano cepas pueden ser imposibles de recuperar. En el día de la creación de un acoplamiento, preparar múltiples platos con un punto concentrado de bacterias en el centro de la placa. La placa con los nombres de variedad y fecha de la etiqueta. Para establecer un acoplamiento, poner tres L4 o jóvenes adultos hermafroditas y doce L4 o jóvenes varones adultos en cada plato. Incubar a la temperatura apropiada y verifique las placas cuatro días más tarde por Cruz progenie. La presencia de aproximadamente 50% de los machos es la primera indicación que la Cruz. Pick L4 progenie cruzada hermafrodita como estos no ha acoplado aún con cualquier macho en la placa. Les siguen muy de cerca para asegurarse de que el fenotipo observado coincide con el fenotipo esperado.

Una comprensión del desarrollo y ciclo de vida de C. elegans ha ayudado a abordar cuestiones fundamentales importantes en biología de la célula.

Apoptosis en la línea germinal es una parte integral de la Oogénesis, la embriogénesis y la organogénesis en muchos organismos, incluyendo a seres humanos. Muchos reguladores de la apoptosis se conservan entre los seres humanos y los gusanos. Por lo tanto, el C. elegans es un sistema único para entender por qué tantas células germinales mueren durante la Oogénesis en diversas especies.

Las líneas de células madre sólo buena fe en C. elegans son las células de vástago del germline en la punta distal. Estos se han utilizado como un paradigma para la comprensión de cómo se mantienen los nichos de células madre y cómo las células se comprometen a diferenciación.

Muchos nematodos que infectan a los seres humanos pasan por detención larval que es similar a la etapa de dauer en C. elegans. Después de la infección, reanudar el desarrollo. Muchos cultivos agrícolos también son invadidos por nematodos que arrestaron. Una mejor comprensión de los mecanismos de dauer conducirá a mejores terapias contra estos nematodos.

Acabo de ver introducción de Zeus a la reproducción y desarrollo de C. elegans . En este video, revisamos el desarrollo embrionario, especificación de destino celular y el ciclo de vida de C. elegans. Investigación en estas áreas ha rendido importantes conocimientos sobre los mecanismos de la apoptosis, las células madre y nematodos infecciosas.

Gracias por ver y mucha suerte con tu investigación de C. elegans .

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