AG Lochnit - C. elegans
1965 wählte Sidney Brenner C. elegans als Modellsystem zur Untersuchung der Entwicklung und des Verhaltens von Tieren aus [1]. Der kurze Lebenszyklus, die geringe Größe, die einfache Kultivierung im Labor und die genetische Manipulation haben diesen Wurm zum heute am besten verstandenen metazoischen Organismus gemacht. Die Population von C. elegans besteht hauptsächlich aus Zwittern und nur aus einer kleinen Anzahl von Männchen. Der Lebenszyklus besteht aus einer 14-stündigen Embryogenese und einer 36-stündigen postembryonalen Entwicklung durch vier Larvenstadien. Der Zwitter produziert im späten L4-Stadium Spermien und kehrt dann als Erwachsener zur Produktion von Eizellen zurück. Die Nachkommenschaft ist aufgrund der begrenzten Anzahl von Spermien auf 300-350 Individuen beschränkt, kann aber durch Verpaarung mit Männchen auf 1000 erhöht werden. Unter ungünstigen Nahrungsbedingungen kann sich der Fadenwurm bei der zweiten Häutung zu einer Dauerlarve entwickeln. Dauerlarven können monatelang überleben. Der Zwitter besteht aus 959 Zellen, von denen 302 Nervenzellen aus vier somatischen Zellen und einer Keimbahnzelle hervorgegangen sind. Der vollständige Wildtyp-Zellstamm vom befruchteten Ei bis zum erwachsenen Tier wurde durch Beobachtung der Zellteilung und der Zellwanderungen in lebenden Tieren aufgrund der Transparenz des Körpers bestimmt [2]. Das Genom wurde 1998 vollständig sequenziert, wobei etwa 20.000 Gene nachgewiesen wurden [3]. Die große Anzahl von Labors, die sich mit C. elegans beschäftigen, hat zur Einrichtung mehrerer Plattformen geführt, die der wissenschaftlichen Gemeinschaft Informationen und Material zur Verfügung stellen. Die WormBase enthält Informationen über genomische Sequenzen, Mutanten, Phänotypen, Stämme, RNA-Interferenzexperimente (RNAi) und Genhomologien. Das ORFeome-Projekt stellt alle offenen Leserahmen in Referenzvektoren zur Verfügung, die einen einfachen Transfer in verschiedene Expressionssysteme ermöglichen. Das Sanger Institute in Cambridge, England, bietet einen DNA-Mikroarray-Service an, und das MRC stellt eine vollständige E. coli-RNAi-Fütterungsbibliothek zur Verfügung, die alle ORFs abdeckt. Da dieser Fadenwurm in Anatomie, Genetik und Entwicklung sehr konserviert ist, kann C. elegans als hervorragendes Modell auch für parasitäre Arten angesehen werden [4-7].
Anatomie C. elegans Bildrechte: privat
Anatomie C. elegans Bildrechte: privat
Literatur:
[1] Brenner S. The genetics of Caenorhabditis elegans. Genetics 1974;77:71-94.
[2] Sulston J, Horvitz HR, Kimble J. Appendix 3. Cell lineage. In: Wood, W.B. and Reasearchers, T.C.o.C.e., The nematode Caenorhabidits elegans. Cold Spring Harbour Laboratory, Cold Spring Harbour, New York: 1988:457-89.
[3] consortium TCes. Genome sequence of the nematode C. elegans: a platform for investigating biology. Science 1998;282:2012-8.
[4] Bird AF, Bird J. (1991) The structure of nematodes. Academic Press, San Diego.
[5] Szymanski M, Opiola T, Barciszewska MZ, Barciszewska J. The nucleotide sequence of 5S ribosomal RNA from the parasitic nematode Ascaris suum. Evolutionary relationships in nematodes. Biochim Biophys Acta 1996;1308:251-5.
[6] LaVolpe A. A repetitive DNA family, conserved throughout the evolution of free-living nematodes. J Mol Evol 1994;39:473-7.
[7] Sommer RJ, Carta LK, W. SP. The evolution of cell lineage in nematodes. Development 1994;Suppl.:85-95.