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Elegans del C. come organismo di modello

I elegans di Caenorhabditis è specie di verme del nematode e frequentemente è scelto poichè un organismo di modello di studiare le malattie umane.

elegansCrediti di immagine: Pavimenta/Shutterstock.com di Heiti

Mentre specializzato come modello mammifero, facendo uso dei elegans del C. come organismo di modello presenta i vantaggi compreso avere tutti i beni fisiologici di un animale, la capacità di ripiegare le malattie umane e un ciclo di vita veloce. I elegans del C. è stato usato come un organismo di modello per studiare le malattie umane che variano dalla malattia del Parkinson alle malattie mitocondriali come pure studianti il sistema immunitario.

Che cosa è elegans del C.?

I elegans del C. è specie di verme del nematode e gli adulti sono circa 1mm di lunghezza con 959 somatociti. Il suo corpo trasparente consiste di tre livelli; un livello epidermico, un livello intestinale e un livello del muscolo.

Altri sistemi quale il sistema nervoso ed i sistemi riproduttivi sono trovati fra i tre livelli.

Ciò significa che ci sono sovrapposizioni fisiologiche fra gli esseri umani e i elegans del C., quali l'apparato digerente, il sistema nervoso ed il sistema riproduttivo. Ci sono stati osservazioni che hanno indicato che i elegans del C. ha la capacità di riconoscere e reagire alle cose che fanno o che non gradiscono, indicativo di un livello di comportamento complesso.

Il ciclo di vita dei elegans del C. è di intorno due - tre settimane ed inizio con un uovo che piombo a quattro fasi larvali prima della scadenza di raggiungimento. I elegans del C. video due sessi; maschio o ermafrodita. Le ermafrodite possono auto-fertilizzare e possono dare alla luce ai centinaia di progenie.

Questa capacità auto-di fertilizzare è uno strumento utile per il suo uso come organismo di modello, non solo perché queste ermafrodite possono riprodurrsi rapidamente in numeri alti, ma egualmente perché determinati sforzi mutati dei elegans del C. possono essere paralizzati ma non debba trovare un compagno per riprodurrsi.

I elegans del C. possono svilupparsi in un Pétri-piatto che contiene Escherichia coli in laboratorio, poichè la loro dieta naturale è batteri. A causa del loro di piccola dimensione, tantissimi elegans del C. possono essere mantenuti in laboratorio senza usando tantissime risorse.

È egualmente possibile mantenere i elegans del C. in uno stato “affamato„ per i mesi, o per immagazzinaggio più di lunga durata è possibile congelare i elegans del C. a -80°C.

La combinazione di questi beni incita a elegans del C. un buon candidato come organismo di modello per studiare le malattie umane.

Elegans del C. come modello per la malattia del Parkinson

La malattia del Parkinson è un disordine neurologico relativo all'età che pregiudica il movimento. I sui marchi di garanzia sono la formazione di proteina cumula “gli organismi di Lewy„ chiamati e la perdita di neuroni dopaminergici. Ci sono componenti genetiche alla malattia del Parkinson pure, quale PARK1/α-synuclein.

L'ordinamento del genoma dei elegans del C. non ha trovato i orthologues per α-synuclein, quindi è possibile usare i elegans del C. come organismo di modello per studiare gli effetti delle varianti differenti del α-synuclein overexpressing questi nei vermi senza dovere considerare gli effetti dell'espressione del α-synuclein di sfondo.

il α-synuclein è una parte integrante di organismi di Lewy e le mutazioni nel gene del α-synuclein sono state collegate alla malattia del Parkinson promuovendo l'aggregazione e la morte dopaminergica del neurone. Facendo uso dei elegans del C. come organismo di modello, i vari studi hanno trovato che overexpressing il α-synuclein selvaggio tipo e mutato in neuroni dopaminergici ha provocato la perdita dopaminergica del neurone.

Inizialmente, è stato pensato che l'aggregazione di α-synuclein e la formazione di organismi di Lewy cambiassero la funzione dei neuroni, finalmente piombo alla morte del neurone. Uno studio che ha usato i elegans del C. mentre un organismo di modello, tuttavia, ha indicato che era gli oligomeri solubili di α-synuclein quale ha indotto la neurotossicità piuttosto che i cumuli insolubili.

Elegans del C. come modello per le malattie mitocondriali

I mitocondri sono responsabili del fornire alla cella l'energia dal metabolismo energetico ossidativo, sotto forma di trifosfato di adenosina. Ci sono malattie che possono sorgere dovuto disfunzione dei mitocondri; questi comprendono le carenze nella fosforilazione ossidativa, nella sindrome di Leigh, nei disordini metabolici e nella malattia dell'urina dello sciroppo d'acero.

A causa della funzione dei mitocondri, le celle ed i tessuti che sono commoventi tendono ad essere quelle che contano sui tassi alti di metabolismo energetico ossidativo, quali i muscoli, i reni, le celle pancreatiche del β ed i neuroni.

La ricerca facendo uso dei elegans del C. ha trovato che i geni umani responsabili di un intervallo delle malattie mitocondriali hanno un gene orthologous nei elegans del C., danti la possibilità di usando i elegans del C. come organismo di modello per lo studio delle malattie mitocondriali.

Gli studi hanno indicato che quando l'espressione di alcuni di questi geni è stata soppressa nei elegans del C., piombo ai difetti compreso lo sviluppo a scadenza e perfino alla morte sessuali. Interessante comunque, parzialmente sopprimere alcuni di questi geni selezionati realmente ha aumentato la durata della vita dei elegans del C.

Elegans del C. come modello per immunologia

Il sistema immunitario è diviso in immunità innata ed adattabile e nei elegans del C. soltanto la risposta immunitaria innata è veduta; ciò include le molecole antimicrobiche come i lectins, il lisozima ed altre molecole antibatteriche. I elegans del C. possono essere usati come organismo di modello per studiare la risposta immunitaria innata agli agenti patogeni.

Poichè i elegans del C. si alimenta i batteri, è facile da operazione swap Escherichia coli standard usato come alimentazione per un batterio patogeno, quale il enterica della salmonella. Il enterica dello S. ha vari serovars e la risposta di immunità dei elegans del C. al serovar Typhimurium è stata studiata bene.

Ciò ha indicato che la cascata di segnalazione di p38 MAPK è una componente cruciale nella risposta immunitaria contro lo S. typhimurium, indicato dalla predisposizione aumentata dei elegans del C. con le mutazioni in questa cascata all'infezione typhimurium dello S.

Per contro, i elegans del C. possono anche essere usati mentre un organismo di modello per studiare come i batteri si comportano in un host durante l'infezione; per esempio, gli studi hanno indicato che i fattori typhimurium di virulenza dello S. compreso PhoP/PhoQ e SPI-1 sono S. Typhimurium una volta espresso colonizza i elegans del C. e che questi fattori di virulenza sono cruciali per l'instaurazione dell'infezione nei elegans del C.

Sorgenti

  • Apfeld, J. e Alper, S. (2018) che cosa possono noi imparare circa la malattia umana dai elegans del nematode C.? Identificazione del gene di malattia - metodi nella biologia molecolare, volume 1706. Stampa di Humana, New York, doi di NY: 10.1007/978-1-4939-7471-9_4
  • Harrington, A.J., et al. (2010) elegans del C. come organismo di modello per studiare le vie molecolari in questione con la malattia del Parkinson. Dinamica inerente allo sviluppo
  • Maglioni, S. e Ventura, elegans del N. (2016) C. come organismo di modello per i disordini associati mitocondriali umani. Mitocondrio https://doi.org/10.1016/j.mito.2016.02.003
  • Palude, E.K. e maggio, elegans del R C. (2012) Caenorhabditis, un organismo di modello per immunità studiante. Microbiologia applicata ed ambientale DOI: 10.1128/AEM.07486-11

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Last Updated: May 27, 2020

Dr. Maho Yokoyama

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Dr. Maho Yokoyama

Dr. Maho Yokoyama is a researcher and science writer. She was awarded her Ph.D. from the University of Bath, UK, following a thesis in the field of Microbiology, where she applied functional genomics to Staphylococcus aureus . During her doctoral studies, Maho collaborated with other academics on several papers and even published some of her own work in peer-reviewed scientific journals. She also presented her work at academic conferences around the world.

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