6. Ontwikkeling van nematoden (Caenorhabditis elegans)
HCO
Caenorhabditis elegans, behoort tot de nematoden. Voordelen van C. elegans zijn:
- Goedkoop, het groeit op een agarplaat met wat bacteriën
- Simpel dier, maar daardoor niet minder complex qua ontwikkeling
- Invriezen, je kan C. elegans invriezen en op deze manier hoef je bepaalde mutanten dus niet
steeds te onderhouden om ze te behouden.
- Genetica, er zijn veel genetische gereedschappen beschikbaar voor C. elegans.
- Transparant, het beestje is doorzichtig waardoor de ontwikkeling met een lichtmicroscoop
goed gevolgd kan worden.
- Cel lineage is helemaal bekend.
Levenscyclus, C. elegans ontwikkelt erg snel en het bevruchte ei
komt dan ook al na 15 uur uit. Vervolgens duurt het nog 50 uur
om de larvale stadia door te gaan, maar daarna is het beestje al
volwassen. Tussen de larvale stadia vindt er steeds vervelling
(molting) plaats, omdat de huid niet meegroeit.
Geslacht, er komen 2 geslachten voor: hermafrodiet of mannelijk.
Mannetjes komen in het wild echter maar 0,5% voor en zij
bevatten meer somatische cellen (1031) dan hermafrodieten
(959) doordat ze een staart hebben.
Klievingsdelingen, de eerste paar delingen zijn een reeks van asymmetrische en
inekwale delingen die invariant zijn en dus altijd op dezelfde manier plaatsvinden:
1. De eerste klieving deelt de zygote op in een anterior AB en posterior P1 cel.
2. Bij de 2e klieving deelt de AB cel in een anterior ABa en een posterior ABp cel.
De P1 cel deelt in een P2 en EMS cel.
De P2 cel is nu posterior gelegen en de ABp cel ligt dorsaal. De A-P en D-V as zijn
dus al bepaald.
EMS, deze cel zal delen tot een E cel waar het endoderm uit voort zal komen en
een MS cel waaruit o.a. spieren en neuronen voort zullen komen.
Lokalisatie P granulen, P granulen zijn maternaal mRNA en eiwitten die
gelokaliseerd worden in dochters van de P cel en uiteindelijk in de P4 cel die zich
tot kiemcellen zal ontwikkelen. Ze worden dus asymmetrisch verdeeld. P
granulen zijn van belang voor de ontwikkeling van kiemcellen.
Determinatie A-P as, het sperm entry point (SEP) stelt de A-P as
op. Het sperma centrosoom interacteert met het actine netwerk,
waardoor het corticale actine en myosine netwerk samen zullen
trekken van het SEP af. Corticale componenten zullen hierdoor
richting de anterior zijde gaan en cytoplasmatische componenten
zullen juist posterior stromen. Dit levert een asymmetrische
verdeling van componenten op die de A-P as opzet.
PAR eiwitten, zijn de componenten die asymmetrisch
gelokaliseerd worden in de C. elegans 1-cellige embryo. PAR staat
, voor partitioning en bij embryo’s zonder de par genen worden de asymmetrische
klievingen aangetast. Rechts is de verdeling van sommige PAR eiwitten te zien.
Asymmetrie 1e klieving, komt dus tot stand door de asymmetrische verdeling van
PAR eiwitten op de cortex. Hierdoor wordt de mitotische spoel asymmetrisch
gepositioneerd en krijg je een grote AB cel en een kleine P1 cel.
Samenvatting 1e klieving:
- Sperm entry definieert de A-P as
- Acto-myosine contracties zorgen voor een asymmetrische lokalisatie van:
o Polarity determinants (bv PAR eiwitten)
o P granulen
o Mitotisch spoelfiguur
- Dit levert uiteindelijk een asymmetrisch
klievingsvlak
Mens, ook de mens heeft asymmetrische en inekwale
delingen.
Celdeling, in de afbeelding is te zien dat sommige cellen
alleen maar delen in de embryo, terwijl andere cellen nog
in het 4e larvale stadium delen.
Mozaïek ontwikkeling, is ontwikkeling waarbij geen cel-
cel interactie optreedt. Je zou zeggen dat C. elegans aan
mozaïek ontwikkeling doet, aangezien de cel lineage altijd hetzelfde is, maar toch treedt hier en daar
inductie op.
Regulatieve ontwikkeling, hierbij speelt cel-cel interactie een rol.
Handedness, bij C. elegans kan de handedness gemanipuleerd worden. Bij de 3e klieving delen de
ABa en ABp cellen in een rechter en linker dochter. De linker dochters liggen meer anterior dan de
rechter. Door ABal meer posterior te duwen, zoals in de afbeelding te zien is kan de links-rechts as
omgedraaid worden. De links-rechts as is nu omgedraaid, maar verdere functionering verloopt wel
gewoon goed. Dit is een teken van regulatieve ontwikkeling.
Manipulatie D-V as, om de D-V as te manipuleren, kan je micromanipulatie uitvoeren bij de 2e
klieving. Als je de ABa en ABp cel omdraait, wordt daarmee de D-V polariteit omgedraaid. Dit is terug
te zien in de afbeelding op de volgende pagina. Desondanks dat de ABa en ABp cel omgedraaid
worden, ontwikkelt zich nog steeds een normale worm. ABa en ABp zijn dus equivalent en de positie
is belangrijk om signalen te ontvangen voor specificatie. Normaal gesproken specificeert P2 het lot
van ABp. Als deze dus omgedraaid wordt met ABa, zal ABa deze signalen ontvangen.
Er treedt dus cel-cel signalering op!
P2 & ABp, de P2 cel is de bron van inductieve signalen. Het maternale glp-1 mRNA wordt onderdrukt
in de P cel lineage, maar komt wel tot expressie in ABa en ABp. APX-1 (Delta) is het ligand voor GLP-1
(Notch) en wordt gesynthetiseerd door P2. P2 specificeert daarmee het ABp lot. ABa ontvangt geen
APX-1 signaal en zal dus gaan verschillen van ABp.
GLP-1, is vergelijkbaar met de Notch receptor.
