Osmotische Vermeidung in Caenorhabditis elegans: Synaptic Function von zwei Genen, Orthologe der Menschenrechte NRXN1 Und NLGN1, Die als Kandidaten für Autismus
Summary
Neurexine und Neuroligine sind Membran-Neuron Haftung Proteine, die wichtige Rollen in synaptic Differenzierung und die Übertragung durchzuführen. Neuroligin defizienten Mutanten von<em> C. elegans</em> Defekt sind bei der Aufdeckung von osmotischen Kraft, aber wenn sie enthalten auch eine Mutation im Gen Neurexin, erholen sie den Wildtyp-Phänotyp.
Abstract
Neurexine und Neuroligine sind Zelladhäsionsmoleküle in erregenden und hemmenden Synapsen, und sie sind für die korrekte neuronales Netzwerk-Funktion 1 erforderlich. Diese Proteine sind an der präsynaptischen und postsynaptischen Membranen 2 gefunden. Studien an Mäusen zeigen, dass Neurexine und neurologins eine wesentliche Rolle in der synaptischen Übertragung 1 haben. Jüngste Berichte haben gezeigt, dass einer veränderten neuronalen Verbindungen während der Entwicklung des menschlichen Nervensystems könnten die Basis für die Ätiologie der zahlreichen Fälle von Autismus-Spektrum-Störungen 3 bilden.
Caenorhabditis elegans konnte als experimentelles Werkzeug, um die Untersuchung der Funktionsweise der synaptischen Komponenten zu erleichtern verwendet werden, wegen seiner Einfachheit für Labor-Experimente, und da sein Nervensystem und synaptische Verkabelung wurde vollständig charakterisiert. In C. Elegans NRX-1 und NLG-1-Gene sind orthologen die menschliche NRXN1 und NLGN1 Gene, die alpha-Neurexin-1 und Neuroligin-1-Proteine, bzw. zu codieren. Bei Menschen und Nematoden, ist die Organisation von Neurexine und Neuroligine ähnlich in Bezug auf die funktionellen Domänen.
Der Kopf des Nematoden enthält die amphid, ein Sinnesorgan des Nematoden, die Antworten vermittelt auf verschiedene Reize, einschließlich osmotische Stärke. Die amphid ist von 12 sensorischen Neuronen bipolar mit Flimmerepithel Dendriten und ein Axon präsynaptischen Terminal 4. Zwei von diesen Neuronen, genannt ASHR und ASHL sind besonders wichtig in osmotischen sensorische Funktion, Aufdeckung wasserlösliche Repellents mit hohen osmotischen Stärke 5. Die Dendriten der beiden Neuronen an der Spitze des Mundes zu verlängern und die Axone zu verlängern, um den Nerv Ring, wo sie synaptische Verbindungen mit anderen Neuronen Bestimmung der Verhaltensreaktion 6 machen.
Zur Beurteilung der Auswirkungen der Neurexin und Neuroligin in hohen osmotischen Kräfte Vermeidung, zeigen wir die verschiedenen Reaktion von C. elegans-Mutanten in NRX-1 und NLG-1-Gene, mit einer Methode auf einem 4M Fructose Ring 7 basiert. Die Verhaltens-Phänotypen wurden bestätigt mit spezifischen RNAi-Klone 8. In C. elegans, kann die dsRNA erforderlich, um RNAi auslösen durch die Fütterung 9 verabreicht werden. Die Lieferung der dsRNA durch Nahrung induziert die RNAi Interferenz des Gens von Interesse so dass die Identifizierung von genetischen Komponenten und Netzwerk-Pfade.
Protocol
Discussion
Neurexine und Neuroligine übernehmen wichtige Rollen in der synaptischen Übertragung 11 und Differenzierung von synaptischen Verbindungen 12. Beide Moleküle haben als Kandidatengene für Autismus 13,14 identifiziert worden.
In diesem Video zeigen wir eine einfache Methode, die uns um die Wirkung der Gene, die den osmotischen Vermeidung Antwort in C. Studie erlaubt elegans. Neuroligin Mutanten defekt sind bei der Aufdeckung von osmotischen…
Acknowledgements
Wir möchten dankt Herrn Dr. Antonio Miranda-Vizuete für seine wertvolle Hilfe wollen. Wir möchten auch unseren Dank an Salma Boulayoune und Isabel Caballero Ausdruck für wertvolle technische Hilfe. Diese Arbeit wurde durch einen Zuschuss von der Junta de Andalucía (BIO-272) finanziert. Diese Forschung wurde in Absprache mit den aktuellen Gesetzen genetische Experimente in Europa durchgeführt.
Materials
Table 1. C. elegans strains.
| Strain | Gene | Allele | Source |
| Bristol N2 | – | – | aCGC |
| VC228 | nlg-1 | ok259 | CGC |
| FX00474 | nlg-1 | tm474 | bNBP-JAPAN |
| VC1416 | nrx-1 | ok1649 | CGC |
| FX1961 | nrx-1 | tm1961 | NBP-JAPAN |
| NL2099 | rrf-3 | pk1436 | CGC |
| CRR21 | nrx-1; nlg-1 | ok1649; ok259 | This work |
| CRR22 | nrx-1; nlg-1 | tm1961;ok259 | This work |
a. Caenorhabditis Genetic Center, University of Minnesota, USA.
b. National Bioresource Project for the Experimental Animal “Nematode C. elegans“. Tokyo Women’s Medical University, Japan.
References
- Sudhof, T. C. . Nature. 455 (7215), 903-903 (2008).
- Fabrichny, I. P., Leone, P., Sulzenbacher, G. . Neuron. 56 (6), 979-979 (2007).
- Garber, K. . Science. 317 (5835), 190-190 (2007).
- Wang, K., Zhang, H., Ma, D. . Nature. 459 (7246), 528-528 (2009).
- Ward, S., Thomson, N., White, J. G. . The Journal of comparative neurology. 160 (3), 313-313 (1975).
- Bargmann, C. I., Thomas, J. H., Horvitz, H. R. Cold Spring Harbor symposia on quantitative biology. 55, 529-529 (1990).
- White, J. G., Southgate, E., Thomsom, J. N., Brenner, S. . Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 314, 1-1 (1986).
- Culotti, J. G., Russell, R. L. . Genetics. 90 (2), 243-243 (1978).
- Fire, A., Xu, S., Montgomery, M. K. . Nature. 391 (6669), 806-806 (1998).
- Timmons, L., Fire, A. . Nature. 395 (6705), 854-854 (1998).
- Simmer, F., Tijsterman, M., Parrish, S., Koushika, S. P., Nonet, M. L., Fire, A., Ahringer, J., Plasterk, R. H. . Curr Biol. 12, 1317-1317 (2002).
- Missler, M., Zhang, W., Rohlmann, A. . Nature. 423 (6943), 939-939 (2003).
- Varoqueaux, F., Aramuni, G., Rawson, R. L. . Neuron. 51 (6), 741-741 (2006).
- Graf, E. R., Zhang, X., Jin, S. X., Scheiffele, P., Fan, J., Choih, J. . Cell. 119 (7), 1013-1013 (2004).
- Scheiffele, P., Fan, J., Choih, J. . Cell. 101 (6), 657-657 (2000).
- Jamain, S., Quach, H., Betancur, C. . Nature genetics. 34 (1), 27-27 (2003).
- Szatmari, P., Paterson, A. D., Zwaigenbaum , L. . Nature genetics. 39 (3), 319-319 (2007).
