A Caenorhabditis elegans egy milliméter hosszú, a talajban szabadon élő fonálféreg. Minden szárazföldön elterjedt. Morfológiája nagyon leegyszerűsített. Hermafrodita (XX) és hím (XO) alakjai vannak A hímek csak 0,1-0,2 %-ban jelennek meg a természetes populációkban (ivari kromoszóma nondiszjunkció következtében) Bizonyos mutáns törzseiben ~30% hím (mely folyamatot érinthet a mutáció?)

A C.elegans életciklusa A férgek petéket raknak, ezekből lárva bújik ki. A lárva kikeléskor kb. 250 mm méretű. A lárva növekszik, többször vedlik, míg kifejlett állattá (adult) válik. A C.elegans esetében a szokásos laboratóriumi feltételek között egy életciklus körülbelül három napig tart > jó modell A kifejlett állat élettartama rövid > viszonylag könnyű megnövekedett ill. csökkent élethosszú (ún. age) mutánsokat izolálni > ÖREGEDÉS kutatás

C.elegans hermafroditák anatómiája

A kifejlett féreg testüregének nagy részét a gonádok teszik ki A kifejlett féreg testüregének nagy részét a gonádok teszik ki. A hermafroditák testében a vulvát alkotó ivarnyíláshoz képest előre és hátra nyúló, páros, két lebenyből álló gonádot találunk. Az ivarnyílást a két karral az uterusz kapcsolja össze. A gonádok teljes hosszuk felénél visszahajlanak, disztális és proximális kart alkotnak. A proximális karokon az uterusz fele haladva petevezetéket és spermatékát találunk, ami az uteruszhoz kapcsolódik. Érett kifejlett állatban a petevezetéket és az uteruszt centripetális irányban növekvő méretű petesejtek töltik ki. A gonádok petesejteket és spermiumot egyaránt termelnek.

C.elegans hímek anatómiája

A felnőtt egyed testében csak nemosztódó sejtek vannak: hermaf A felnőtt egyed testében csak nemosztódó sejtek vannak: hermaf. 939 db, hím 1031 db A sejtek leszármazási sorsa invariáns, azaz szigorúan determinált, hogy melyik sejtből mi lesz. Ezek a sejtvonalak teljes pontossággal reprodukálódnak. Hogyan vizsgálható? az embriót kiveszik az uterusból, blasztomerjeit megjelölik (riportergénnel, fluoreszcens jelöléssel) > az utódsejt is jelölődik > leszármazás Lézeres sejtléziók az embrióban > mi történik utána, mi nem fejlődik ki Nomarski mikroszkópiával Bizonyos sejtek egyértelmű sorsa, hogy programozott módon elhal (105 db) > APOPTÓZIS kutatás („lombhullás”)

A C.elegans genom szekvenciája és szerveződése A C.elegan genom szekvenciája volt az első leolvasott szövetes eukarióta genom. 1998-ban készült el. A genom 97 Mb méretű és 19.000 gént tartalmaz. Egy génre átlagosan 5 kb DNS esik. Az emberi gének kb. 70%-a rendelkezik C.elegans ortológgal Redundancia kicsi

C. elegans Nobel díjak 2002 Nobel Prize in Physiology or Medicine Sydney Brenner – pioneering genetic studies John Sulston – elucidating the exact cell lineage from one fertilized egg to 959 cells in the adult Robert Horvitz – investigation of programmed cell death, which later turned out to be very important in the development of cancer 2006 Nobel Prize in Physiology or Medicine Andrew Fire and Craig Mello– discovery of RNA interference during translation 2008 The Nobel Prize in Chemistry Osamu Shimomura, Martin Chalfie and Roger Y. Tsien - for the discovery and development of the green fluorescent protein, GFP.

Multivulva és Vulvaless fenotípusok

Egy jelátviteli (genetikai) útvonal episztázis analízise a C Egy jelátviteli (genetikai) útvonal episztázis analízise a C.elegans vulvafejlődés példáján Vulvafejlődésben érintett mutánsok izolálása > komplementációs analízis Vul (vulvaless) mutánsok: lin-45, let-23 Muv (multivulva) mutánsok: lin-1, let-60, lin-15 5 gén, melyek terméke ebben a folyamatban részt vesz 2. A kettős mutánsok fenotípusának megállapítása (a két csoport minden tagja minden páros variációban)

2. (folyt.) A kettős mutánsok fenotípusának megállapítása – hogyan? Pl. lin-45 Vul lin-1 Muv P lin-45-/lin-45- ; lin-1+/lin-1+ x lin-45+/lin-45+ ; lin-1-/lin-1- F1 mind lin-45+/lin-45- ; lin-1+/lin-1- wt (inter se) F2 9 lin-45+/ – ; lin-1+/ – wt 3 lin-45+/ – ; lin-1-/ lin-1- Muv 3 lin-45-/lin-45- ; lin-1+/ – Vul 1 lin-45-/lin-45- ; lin-1-/lin-1- kettős mutáns > fenotípus? Az F2 9:3:4 aránya bizonytalan lehet >: Kiszedünk F2 Muv-kat, majd megnézzük, hogy önmegtermékenyítéssel milyen utódokat szegregál lin-45+/ – ; lin-1-/ lin-1- Ha minden utód Muv, akkor a 2xhomozigóta is Muv Ha az utódok 3:1 arányban Muv:Vul, akkor a 2xhomozigóta Vul 3 lin-45+/ – ; lin-1-/lin-1- Muv 1 lin-45-/lin-45- ; lin-1-/lin-1- ? Muv vagy Vul

2. (folyt.) A kettős mutánsok fenotípusának megállapítása – eredmények lin-1 Muv let-60 Muv lin-15 Muv lin-45 Vul Vul let-23 Vul 3. Az elemek sorbarendezése > páronként „Upstream” „Downstream” (itt ez az episztatikus elem!!!) lin-45 lin1 let-60 lin-45 lin-15 lin-45 let-23 lin-1 let-23 let-60 lin-15 let-23 lin-15 let-23 let-60 lin-45 lin-1 lsd. korábban: biokémiai szintézis útvonalban az upstream elem az episztatikus elem

4. Az elemek közötti gátlási/aktiválási viszony megállapítása Upstream + jel (osztódási szignál, GF growth factor) > lin-1 gátlás > sejtosztódás > vulva lin-15 Muv a lin-15 hiánya végeredményben legátolja a lin-1-t > normálisan tehát a lin-15-nek gátolnia kell a let-23-at let-23 Vul a let-23 azért okoz Vul fenotípust, mert let-23 hiányában nincs let-60 aktivitás (>nincs lin-45 aktivitás > lin-1 nem gátolt, hanem folyamatosan aktív) > normálisan a let-23 aktiválja a let-60-t let-60 (gf) Muv mivel tudjuk, hogy a let-60 mutáció funkciónyeréses (gain of function), ezért úgy lesz a let-60 gf mutáns Muv, hogy aktiválja a lin-1 gátló lin-45-t lin-45 Vul lin-45 > Vul, vagyis lin-45 hiányában a lin-1 túlműködik, „túlgátol” > normálisan a lin-45 gátolja a lin-1-t lin-1 Muv lin-1 > Muv > a lin-1 normálisan a vulvafejlődést gátolja vulvafejlődés Normálisan gátolt az útvonal Downstream DNS