模拟微重力下秀丽隐杆线虫的力学感知和肌萎缩的发生机制——太空飞行线虫试验地面平行对照研究部分

目前,微重力导致肌萎缩的分子机制尚不清楚,重力感知是该事件发生的关键环节．为了回答这一问题,在此之前首先实施了太空线虫试验,这部分结果已经在本刊报道过．而本次研究主要是在地面上建立了模拟微重力环境,观察处理后秀丽隐杆线虫（C.elegans）体壁肌细胞结构和功能的变化,一方面用于验证太空试验,同时比较两种处理结果的异同,以便于评价地面模拟微重力的有效性．经过14天19．5h旋转模拟微重力处理后,对线虫生存率和运动能力进行了观察,并检测了几个重要的肌相关基因表达和蛋白质水平．模拟微重力下线虫生存率没有明显变化,但运动频率显著下降,爬行轨迹也发生了轻微改变,运动幅度降低,提示线虫运动功能出现障碍．从形态学上观察发现：肌球蛋白A（myosin A）免疫荧光染色显示模拟微重力组肌纤维面积缩小,而肌细胞致密体（dense-body）染色可见荧光亮度下降．这些结果直接提示模拟微重力使线虫出现了肌萎缩．随后Western blotting试验结果揭示,模拟微重力组线虫体壁肌的主要结构蛋白——myosin A含量减少,进一步确证了微重力性肌萎缩发生．在基因水平,旋转后抗肌萎缩蛋白基因（dys-1）表达明显上升,而hlh-1,unc-54,myo-3和egl-19的mRNA水平均下调,提示dys-1在骨骼肌感知和传导力学信息方面有重要作用,而hlh-1,unc-54,myo-3和egl-19则分别从结构和功能两个途径促进了微重力性肌萎缩的发生和发展．本次试验所得到的结果同太空飞行试验结果十分相似,一方面强化了太空试验结论,另一方面说明在地面上模拟微重力对生物体进行研究是有效可行的,将有助于提高太空试验的质量．     

秀丽隐杆线虫脂肪沉积研究进展

脂肪的过度沉积会引发多种疾病,如心脏病、高血压、高甘油三酯血症、Ⅱ型糖尿病等。小白鼠(Mus musculus)和猪(Sus domesticus)是常用的研究脂肪沉积的模式动物,近年来随着研究的深入,发现脂肪代谢调控网络错综复杂,调控因子相互作用。秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)具有结构简单、身体透明、便于观察、繁殖周期短、易于人工培养等特征,因此使得秀丽隐杆线虫进行脂肪调控的研究成为了可能。本文通过总结国内外线虫脂肪沉积方面的研究,综述秀丽隐杆线虫研究脂肪沉积的进展。     

必需氨基酸延缓秀丽隐杆线虫衰老的研究

利用模式生物秀丽隐杆线虫,考察8种人体必需氨基酸对衰老的影响。首先建立秀丽隐杆线虫寿命模型,以雷帕霉素为阳性对照药,分别考察8种必需氨基酸对线虫生存时间的影响。再用筛选出的氨基酸处理线虫21d,通过秀丽隐杆线虫-绿脓杆菌感染模型,考察氨基酸对线虫的抗感染能力的影响,利用实时荧光定量Real-Time RT-PCR方法检测氨基酸处理线虫后DAF-16/FOXO下游基因和免疫相关基因的表达水平。结果表明8种必需氨基酸中苏氨酸和异亮氨酸既能延长野生型线虫的寿命又能延长daf-16突变型线虫的寿命,同时还能增强秀丽隐杆线虫抗绿脓杆菌感染的能力,并提高免疫相关基因lys-7、clec-67的表达水平,而DAF-16/FOXO下游基因表达没有明显变化。因此苏氨酸和异亮氨酸能延长线虫寿命、提高抗感染能力,且对线虫寿命的延长作用不完全依赖于DAF-16/FOXO转录因子。     

秀丽隐杆线虫体内脂肪染色方法的探究

近几十年来,秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)因其结构简单、通体透明、生命周期短和易于培养,常作为一种模式生物被广泛用于现代发育生物学、遗传学、抗衰老和及脂肪调控等方面的研究。本文探索了一种对秀丽隐杆线虫体内脂肪的油红O染色方法,利用1%Triton X-100的透过作用,线虫体内脂滴可被油红O更好的着色,镜下观察颜色鲜红,染色效果较好,为以后研究线虫脂肪调控奠定了基础。     

秀丽隐杆线虫模型在阿尔茨海默病研究中的应用

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease,AD）是一种与年龄相关的神经退行性疾病,该疾病的病理特征为老年斑（SPs）和神经原纤维缠结（NFTs）的存在。目前,阿尔茨海默病患病率呈现逐年上升的趋势,寻找完全治愈或延缓阿尔茨海默症发展的有效疗法和药物迫在眉睫。秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）的基因和神经元功能与人类具有高度同源性,可作为研究阿尔茨海默病发病机制研究的较好模型。本文综述AD的发病机制假说、秀丽隐杆线虫AD模型以及线虫模型在AD治疗中的应用进展,旨在为后续研究AD提供理论参考。     

秀丽隐杆线虫模型在抗衰老研究中的应用

随着人口老龄化问题的凸显,衰老相关的研究越来越被重视。秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）是抗衰老研究领域中非常重要的生物模型,具有生命周期短、易于培养和观察等优点,但与其他哺乳动物模型相比仍有一些局限性,如DNA甲基化的缺乏等。本文主要综述了秀丽隐杆线虫模型在抗衰老研究和药物筛选中的应用,包括抗衰老药物对线虫寿命和抗性的测定与评估、药物筛选以及健康衰老研究中的应用,并概括了该模型的优势和局限性,为秀丽隐杆线虫模型在抗衰老研究中的应用提供理论依据。     

秀丽隐杆线虫经福尔马林处理后上调表达基因的分析

秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)是一种重要的模式生物,目前已经被广泛应用到生物对各种驱虫剂抗性机制的研究中。福尔马林被普遍用于鱼类寄生虫病的防治中,但是由于长期的应用,许多寄生虫对它产生了一定的抗药性。研究以秀丽隐杆线虫为研究对象,分析了它在福尔马林刺激下基因表达的改变情况。结果显示,经福尔马林处理后差异表达的有676个克隆,通过斑点杂交技术进一步筛选,对其中差异显著的161个克隆进行了测序分析。测序结果经BLAST分析发现:(1)细胞凋亡相关基因的表达发生上调,这些基因编码包括线粒体呼吸链相关蛋白、含TPR序列的蛋白SGT-1、热休克蛋白、氧化应激相关蛋白、胞吞过程相关蛋白、DNA复制和修复相关蛋白以及其他一些重要的凋亡相关蛋白;(2)编码重要的转录调节因子和信号转导相关蛋白如转录激活因子FosB/c-Fos、G蛋白、细胞周期蛋白B、钙结合蛋白、核小体装配蛋白NAP-1等的基因的表达发生上调;(3)能量代谢和蛋白质、脂肪、氨基酸代谢途径中的有些基因的表达也发生上调;(4)除了以上已知功能的基因外,还有一些未命名蛋白质基因。这说明福尔马林对秀丽隐杆线虫的影响除了诱导细胞凋亡之外,还影响其他细胞代谢活动的改变。实验为进一步研究生物体对福尔马林的抗性机制奠定了一定的基础。       

秀丽隐杆线虫先天免疫信号转导途径

秀丽隐杆线虫因其结构简单、易于培养、生命周期短等特点作为一种模式生物已广泛应用于神经系统、衰老机制及细胞程序性死亡的研究。与高等生物不同,秀丽隐杆线虫缺少适应性免疫途径,只有先天免疫途径在抗病原菌、抗氧化应激等方面发挥重要的作用。其体内的胰岛素/胰岛素样生长因子(insulin/ IGF-1)、转化生长因子β(transforming growth factor β,TGF-β)、丝裂原激活的蛋白激酶(mitogen activated protein kinases,MAPK)和细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)4条免疫相关信号转导途径在不同的环境发挥着主要作用。同时,秀丽隐杆线虫的先天免疫系统在进化中有许多保守之处,这为高等生物的免疫机制研究提供了新思路。据此,就有关秀丽隐杆线虫先天免疫信号转导途径的研究进展进行了简述,期望能为人类等高等生物相关联的免疫作用研究提供借鉴和参考。     

秀丽隐杆线虫2型糖尿病模型研究进展

秀丽隐杆线虫是一种结构简单且与人类基因在功能上具有高度保守性的模式生物,因其特点鲜明,所以广泛应用于人类疾病研究中,并在2型糖尿病研究中备受关注。目前,2型糖尿病发病机制尚未完全明确,现有的治疗手段会对人体带来许多副作用。利用秀丽隐杆线虫建立2型糖尿病研究模型,与其他2型糖尿病细胞模型和动物模型相比会带来不同的研究策略。本文综述了近年国内外秀丽隐杆线虫模型在2型糖尿病中相关研究进展,为后续研究提供理论参考。     

秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）在药物筛选中的应用

基于靶点的体外药物筛选操作相对简单,成本较低,但是由于药物在体内的作用并不仅仅取决于其与靶点的作用程度,吸收、分布、代谢、排泄特征和毒性均会对早期先导物能否进入临床使用产生极大的影响,因此,药物的体内筛选受到重视。本文重点综述了秀丽隐杆线虫（C.elegans）在抗衰老、抗感染药物筛选中的应用情况。秀丽隐杆线虫结构简单、易于培养和可实现高通量筛选,在未来的药物筛选中必将发挥更重要的作用。     

Mutations in genes encoding extracellular matrix proteins suppress the emb-5 gastrulation defect in Caenorhabditis elegans

The second division of the gut precursor E cells is lethally accelerated during Caenorhabditis elegans gastrulation by mutations in the emb-5 gene, which encodes a presumed nuclear protein. We have isolated suppressor mutations of the temperature-sensitive allele emb-5(hc61), screened for them among dpy and other mutations routinely used as genetic markers, and identified eight emb-5 suppressor genes. Of these eight suppressor genes, at least four encode extracellular matrix proteins, i.e., three collagens and one proteoglycan. The suppression of the emb-5 gastrulation defect seemed to require the maternal expression of the suppressors. Phenotypically, the suppressors by themselves slowed down early embryonic cell divisions and corrected the abnormal cell-division sequence of emb-5 mutant embryos. We propose an indirect stress-response mechanism to be the main cause of the suppression because: (1) none of these suppressors is specific, either to particular temperature-sensitive emb-5 alleles or to the emb-5 gene; (2) suppressible alleles of genes, reported here or elsewhere, are temperature sensitive or weak; (3) the suppression is not strong but marginal; (4) the suppression itself shows some degree of temperature dependency; and (5) none of the extracellular matrix proteins identified here is known to be expressed in oocytes or early embryos, despite the present observation that the suppression is maternal. Received: 19 August 1997 / Accepted: 11 December 1997     

单核细胞增生李斯特菌对秀丽隐杆线虫致病性的研究

单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes,Lm)是李斯特菌病的病原细菌。用Lm野生株EGDe、弱毒株ΔprfA、毒力回复株+prfA和高毒株+prfA^*喂饲模式生物秀丽隐杆线虫N2,并以线虫的良好食源大肠埃希菌OP50以及非致病的无害李斯特菌（Listeria innocua）作为对照,检测Lm对线虫发育周期、寿命和产卵数的影响。结果显示：当以无害李斯特菌、Lm野生株以及PrfA突变株为食时,线虫的产卵数虽有所下降,但线虫不仅能够正常产卵,而且其发育周期和寿命均较以OP50为食时显著延长（P≤0.05）;线虫体表和消化道中均可检测到大量李斯特菌,但粪便中的活菌数极少。以上结果说明Lm不能杀死秀丽隐杆线虫,对线虫也没有显著致病性,不适合作为研究Lm致病机制的模型;Lm可在线虫体表和消化道存在,暗示Lm可借助线虫在土壤环境中生存和传播。     

Paucimannose N-glycans in Caenorhabditis elegans and Drosophila melanogaster

There is a rich diversity of paucimannose N-glycans in worms and flies, and these may play a role in the survival of these organisms. Although paucimannose N-glycans are not expressed in vertebrates, complex N-glycans may take over some of the functions of paucimannose N-glycans. Identification of the target proteins of β-1,2-N-acetylglucosaminyltransferase I (GnTI) in worms and flies and elucidation of their functions may thus lead to a better understanding of the role of GnTI-dependent glycoproteins in the survival/longevity of both invertebrates and vertebrates.     

线虫体内新piRNA研究

PIWI-interacting RNAs(piRNA)是一类內源性小RNA,负责抵御转座子和转基因对基因组的入侵.已发现1.6万多种piRNA,在piRNA上游存在保守序列,根据上游序列特征可以预测新的piRNA.将线虫同步化培养至L4时期,分别提取野生和prg-1突变样本中的小RNA,并对其进行高通量测序.基于piRNA上游保守序列特征,在野生线虫L4时期中,发现了967种新piRNA,这些新piRNA在prg-1突变后表达消失.新piRNA的基因座集中分布在四号染色体的2个piRNA簇内,首位碱基以U为主.与已发表的成虫发育时期的PRG-1免疫共沉淀数据比对,发现有153种piRNA存在于与PRG-1免疫沉淀的数据中.同时还发现一些只在野生线虫中表达的non-21nt小RNA,它们与已知piRNA的基因座相同,推测这些non-21nt小RNA可能是其piRNA前体加工的产物.总之,通过小RNA测序,在线虫中发现了一些新的piRNA.     

Four acetylcholinesterase genes in the nematode Caenorhabditis elegans

Whereas a single gene encodes acetylcholinesterase (AChE) in vertebrates and most insect species, four distinct genes have been cloned and characterized in the nematode Caenorhabditis elegans. We found that ace-1 (mapped to chromosome X) is prominently expressed in muscle cells whereas ace-2 (located on chromosome I) is mainly expressed in neurons. Ace-x and ace-y genes are located in close proximity on chromosome II where they are separated by only a few hundred base pairs. The role of these two genes is still unknown.

Résumé

À l'inverse de la situation des vertébrés et de la majorité des insectes, chez qui un gène unique code pour l'acétylcholinestérase (AChE), quatre gènes d'AChE ont été clones et caractérisés chez Caenorhabditis elegans. Le gène ace-1 (localisé sur le chromosome X) et le gène ace-2 (chromosome I) assurent respectivement l'expression de l'AChE dans les tissus musculaire (ace-1) et nerveux (ace-2). Les gènes ace-x et ace-y ne sont séparés que de quelques centaines de paires de bases sur le chromosome II et leur rôle est pour l'instant inconnu.     

Promoter trapping identifies real genes in C. elegans

Promoter trapping involved screening uncharacterized fragments of C. elegans genomic DNA for C. elegans promoter activity. By sequencing the ends of these DNA fragments and locating their genomic origin using the available genome sequence data, promoter trapping has now been shown to identify real promoters of real genes, exactly as anticipated. Developmental expression patterns have thereby been linked to gene sequence, allowing further inferences on gene function to be drawn. Some expression patterns generated by promoter trapping include subcellular details. Localization to the surface of particular cells or even particular aspects of the cell surface was found to be consistent with the genes, now associated with these patterns, encoding membrane-spanning proteins. Data on gene expression patterns are easier to generate and characterize than mutant phenotypes and may provide the best means of interpreting the large quantity of sequence data currently being generated in genome projects. Received: 12 June 1998 / Accepted: 21 August 1998     

Tcl transposition and mutator activity in a Bristol strain of Caenorhabditis elegans

Summary In most strains of Caenorhabditis elegans with a low copy number of Tc1 transposable elements, germline transposition is rare or undetectable. We have observed low-level Tel transposition in the genome of the C. elegans var. Bristol strain KR579 (unc-13[e51]) resulting in an increase in Tc1 copy number and subsequent mutator activity. Examination of genomic blots from KR579 and KR579derived strains revealed that more Tc1-hybridizing bands were present than in other Bristol strains. A novel Tc1-hybridizing fragment was cloned from a KR579-derived strain. Unique sequence DNA flanking the Tc1 element identified a 1.6 kb restriction fragment length difference between the KR579 and N2 strains consistent with a Tc1 insertion at a new genomic site. The site of insertion of this Tel was sequenced and is similar to the published Tel insertion site consensus sequence. Several isolates of KR579 were established and maintained on plates for a period of 3 years in order to determine if Tc1 copy number would continue to increase. In one isolate, KR1787, a further increase in Tc1 copy number was observed. Examination of the KR1787 strain has shown that it also exhibits mutator activity as assayed by the spontaneous mutation frequency at the unc-22 (twitcher) locus. The KR579 strain differs from most low copy number strains in that it exhibits low-level transposition which has developed into mutator activity.