GENY REGULUJĄCE ROZWÓJ LINII

KOMÓRKOWYCH

U NICIENIA C.ELEGANS

Piotr Paździora

Nicień Caenorhabditis elegans

informacje ogólne:

Caenorhabditis elegans (czyt. cenorabditis
elegans) – wolno żyjący, niepasożytniczy
nicień, o długości ok. 1 mm, który żyje w
glebach klimatu umiarkowanego. Chociaż
znany od XIX wieku, ten nicień od połowy lat
60. XX wieku jest używany jako modelowy
organizm we współczesnej genetyce i naukach
biologicznych. Pożywienie stanowią
mikroorganizmy, włączając w to bakterie, np.
Escherichia coli używane w hodowli
laboratoryjnej.
Badania nad C. elegans zapoczątkował w 1965
roku Sydney Brenner za które otrzymał
Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i
medycyny 2002 roku.
Pierwszy organizm wielokomórkowy o
zsekwencjonowanym genomie zawierającym
13500 genów (odczytanej sekwencji
nukleotydów w DNA) (1998).

Obraz morfologiczny
nicienia C. elegans

Bruzdkowanie u C. elegans

Bruzdkowanie dwubocznie symetryczne jest

charakterystyczne dla wczesnych etapów rozwoju
zarodkowego nicieni.

Bruzdkowanie C. elegans jest ściśle zdeterminowane,

pierwsza płaszczyzna podziałowa wyznacza ós przednio
tylna organizmu. Dzieli ona komórkę jajowa na dwa nierówne
blastomery: przedni AB i tylny P

1

W czasie pierwszych czterech podziałów blastomery typu P
dzielą się na większe i mniejsze blastomery.

W wyniku kolejnego podziału z blastomeru AB powstają 2

blastomery AB

a

i AB

p

, z których powstają neurony oraz nabłonek ścian ciała i

mięśnie.
Z blastomeru P

1

powstają blastomery: P

2

i EMS, który dzieli

się na blastomery MS i E z których postają gonady oraz
jelito. Natomiast z blastomery P

2

powstają blastomery: P

3

i

C, z którego powstają neurony, mięśnie, nabłonek ściany
ciała.
Blastomer P

3

tworzy blastomery: P

4

( wywodzą się z niego

komórki prapłciowe) i D (wywodzą się z niego mięśnie).

Ziarna P

Ziarna P odpowiadają ziarnom płciowym innych zwierząt.
Powstają w skutek akumulacji materiału transportowanego z jądra
do ooplazmy.
Przed zapłodnieniem są rozmieszczone równomiernie w cytoplazmie,
natomiast po zapłodnieniu skupiają się w okolicy tylnego bieguna
zygoty, gdzie przyczepią się do warstwy korowej.
Za ich przemieszczanie odpowiedzialne są filamenty aktynowe.
Ich ulokowanie wskazuje na ważną funkcję w różnicowaniu komórek
płciowych.
Ziarna P zawierają RNA i białka wiążące się z RNA, które regulują
proces transkrypcji.
Są to np. białka GLH-1 i GLH-2 (ang. Germ Line Helicase).
Należą one do helikaz RNA zależnymi od ATP i występują w ziarnach P
przez cały okres rozwoju linii komórkowej.
W ziarnach P występują również białka POS-1 i MEX-1, a także mRNA
nos-2.

GHL-1 -> odpowiada za akumulacje białka PGL-1 w ziarnach P oraz za
proliferacje, oogenezę i produkcję funkcjonalnej spermy.

POS-1 -> jest niezbędny do prawidłowej specyfikacji komórek
rozrodczych, jelit, gardła i tkanki podskórnej.

MEX-1 -> mex-1 mRNA jest częściowo związane z ziarnami P,
odpowiada za segregacje ziaren P i za różnicowanie komórek
somatycznych we wczesnym zarodku.

nos-2 mRNA -> odpowiada za prawidłowe połączenie komórek
prapółciowych z mezodermą gonadalną.

W genetycznej rególacji rozwoju linii

komórkowych

u nicienia C. elegans biorą udział także

inne geny:

par-1 -> odpowiada za początkową polaryzację biegunów ciała.

par-2 -> wraz z par-1 odpowiada za asymetryczne rozdzielenie
ziaren P.

par-4 -> odpowiada za tworzenie embrionów, odpowiedzi na stres
oksydacyjny i

hamowanie proliferacji komórek rozrodczych

par-6 -> jest wymagany do ustalenia przednio-tylnej
biegunowość we wczesnych zarodkach

mes-1 -> odpowiada za asymetryczne podziały blastomerów P

2

i P

3

mes-2 i mes-6 -> ich produkty białkowe hamują ekspresje
niektórych genów

pie-1 ->

jest represorem polimerazy RNA II, przez co uniemożliwia

transkrypcję w komórkach linii P.

Mutacje niektórych genów:

Mutacje genu pie-1 w której powstaje zmutowane
białko PIE-1, które nie może pełnić swojej funkcji
komórki linii P różnicują się w komórki
somatyczne.

Mutacje genów z grupy mes(ang. maternal-effect
sterile) prowadzące do powstania mutowanych
białek, które nie są w stanie pełnić swojej funkcji
dochodzi do degeneracji komórek płciowych i
prowadzi do powstania osobników sterynlych.

Bibliografia:

1. C. Jura, „Podstawy embriologii zwierząt i człowieka,

tom 1” s. 164, 165, 336, 337

2. A. Sadakierska-Chudy , „Genetyka ogólna. Skrypt do

ćwiczeń dla studentów biologii”

3. http://www.wormbase.org