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秀丽隐杆线虫的转录适应
摘要 转录适应是最近描述的一种现象，其中一个基因的突变会导致相关基因（称为适应基因）的转录调节。在分子水平上，有人提出，突变的 mRNA（而不是蛋白质功能的丧失）激活了这种反应。虽然已经在斑马鱼胚胎和小鼠细胞系中报道了几例转录适应的例子，但尚不清楚这种现象是否在后生动物中都观察到。我们在此报告了秀丽隐杆线虫的转录适应，并发现该过程需要与突变 mRNA 衰变有关的因子，就像在斑马鱼和小鼠中一样。我们进一步发现了对 Argonaute 蛋白和 Dicer 的需求，这些因子与小 RNA 成熟和转运到细胞核中有关。总之，这些结果为秀丽隐杆线虫的转录适应提供了证据，这是一种进一步研究潜在分子机制的有力模型。
秀丽隐杆线虫用于癌症标志的研究
经过数十年的研究，我们对癌症机制的复杂性的了解（优雅地总结为“癌症的标志”）正在扩大，这种知识带来的治疗机会也在扩大。然而，癌症仍然需要深入研究以减少其巨大影响。在这种情况下，使用简单的模型生物（例如秀丽隐杆线虫），其中发现了凋亡途径的遗传学，可以促进对几种癌症标志的研究。可用于遗传和药物筛查，方便快速有效的基因组编辑，并与伦理动物研究的3RS（“替代，减少和改进”）原理保持一致，秀丽隐杆线虫在揭示癌症机制的复杂网络中起着重要的作用，并在癌症机制中提出了有希望的选择。
18/PTEN 秀丽隐杆线虫突变体
摘要 兴奋和抑制 (E/I) 之间的精细平衡对于大脑正常功能至关重要。GABA 能系统的紊乱会改变这种平衡，是各种神经系统疾病的共同特征，包括自闭症谱系障碍 (ASD)。磷酸酶和张力蛋白同源物 (PTEN) 的突变与 ASD 密切相关，PTEN 是磷脂酰肌醇 3-磷酸激酶/Akt 通路的主要负调节剂。然而，尚不清楚 PTEN 缺陷是否会对抑制和兴奋信号产生不同的影响。利用秀丽隐杆线虫的神经肌肉系统，其中兴奋性 (胆碱能) 和抑制性 (GABA 能) 输入都调节肌肉活动，我们发现 daf- 18 / PTEN 突变会影响 GABA 能（但不影响胆碱能）神经发育和功能。这种选择性影响导致抑制信号传导不足。在 daf- 18/PTEN 突变体中观察到的 GABAergic 系统中的缺陷是由于发育过程中 DAF- 16/FOXO 活性降低所致。生酮饮食 (KGD) 已被证明对与 E/I 失衡相关的疾病有效。然而，其作用机制在很大程度上仍然难以捉摸。我们发现，在早期发育过程中富含酮体 β -羟基丁酸的饮食会诱导 DAF- 16/FOXO 活性，从而改善 daf- 18/PTEN 突变体的 GABAergic 神经发育和功能。我们的研究为 PTEN 突变与神经发育缺陷之间的联系提供了宝贵的见解，并深入探讨了 KGD 潜在治疗效果的潜在机制。
秀丽隐杆线虫 SEL- 5/ AAK1 调节细胞...
摘要 在秀丽隐杆线虫发育过程中，多个细胞会长距离迁移或伸展突起以到达最终位置和/或获得适当形状。Wnt 信号通路是细胞沿前后体轴迁移或细胞生长的主要协调者之一。Wnt 信号的结果受包括内吞作用在内的各种机制的微调。在本研究中，我们发现 SEL-5（哺乳动物 AP2 相关激酶 AAK1 的秀丽隐杆线虫直系同源物）与逆转录复合物一起在 QL 神经母细胞子细胞迁移过程中作为 EGL-20/Wnt 信号的正调节因子发挥作用。同时，SEL-5 与逆转录复合物的协同作用也是排泄道细胞生长所必需的。重要的是，SEL-5 激酶活性不是其在神经元迁移或排泄细胞生长中发挥作用所必需的，并且这两个过程都不依赖于 DPY-23/AP2M1 磷酸化。我们进一步确定，Wnt 蛋白 CWN-1 和 CWN-2 与 Frizzled 受体 CFZ-2 一起正向调节排泄细胞生长，而 LIN-44/Wnt 和 LIN-17/Frizzled 一起产生抑制其延伸的停止信号。
使用Caenorhabditis elegans
对监管机构负责评估风险的许多化学物质中很少有人对发育神经毒性（DNT）进行了仔细的测试。为加快测试工作以及减少脊椎动物的使用，付出了巨大的努力，致力于替代实验室模型进行测试。DNT的主要机制是由于神经发育过程中化学暴露而改变的神经元结构。Caenorhabditis秀丽隐杆线虫是神经生物学家和发育生物学家广泛研究的线虫，在较小程度上由神经毒理学家进行了研究。秀丽隐杆线虫中神经系统的发育轨迹很容易可视化，通常完全不变并且完全映射。因此，我们假设秀丽隐杆线虫可能是一个强大的体内模型，以测试化学物质，以改变神经元结构的发育模式。为了测试这是否可能是真的，我们开发了一种新型的秀丽隐杆线虫DNT测试范式，其中包括整个发育中的暴露，检查所有主要神经递质神经元类型以进行建筑改变，并测试针对多巴胺能，胆碱能和谷氨酸氨酸性功能的行为。我们使用这种范式来表征早期暴露于发育神经毒性铅，镉和苯并（A）pyrene（BAP）对多巴胺能，胆碱能和谷氨酸氨基氨基氨基氨基甲基体系结构的影响。我们还评估了暴露是否会改变神经元规范，这是通过表达特定神经递质诊断的表达来评估的。我们尚未确定我们检查的神经元明显的神经递质类型发生的情况，但许多神经元形态发生了变化。我们还发现，在秀丽隐杆线虫中，神经元特异性的行为是针对人群中期的秀丽隐杆菌中的，在早期阶段的形态神经退行性变化。功能变化与我们观察到的神经元类型的形态变化一致。我们确定了与哺乳动物DNT文献中报道的变化一致的变化，从而加强了秀丽隐杆线虫作为DNT模型的案例，并进行了新的观察结果，应在以后的研究中进行跟进。
自然遗传变异作为秀丽隐杆线虫的发现工具
过去 20 年中，对秀丽隐杆线虫自然多样性的研究已经证明了数量遗传方法在揭示形成性状的进化、生态和遗传因素方面的强大功能。这些研究补充了适合实验室使用的 N2 菌株，并使仅使用一种遗传背景无法实现的额外发现成为可能。在本章中，我们将描述如何对秀丽隐杆线虫进行数量遗传学研究，重点是秀丽隐杆线虫。这些方法利用遗传多样化个体种群中基因型和表型之间的相关性来发现表型变异的遗传原因。我们介绍了使用连锁、近等基因系、关联和批量分离作图的方法，并描述了每种方法的优缺点。秀丽隐杆线虫数量遗传图谱的强大功能最能体现在将表型差异与特定基因和变异联系起来的能力上。我们将介绍将基因组区域缩小到候选基因的方法，然后通过测试确定与数量性状有关的基因或变异。秀丽隐杆线虫成为卓越实验模型动物的相同特征也使其作为理解自然表型变异的工具具有非凡的价值。
线虫秀丽隐杆线虫：研究免疫学和微生物学的方便模型
Caenorhabditis秀丽隐杆线虫是一种线虫，在世界各地的各种环境中自然存活。该线虫已被用作发展，癌症和衰老的模型系统，因为它与人类的关键基因和疾病中涉及的信号通路共享。此外，该线虫在实验室中易于维持，并且在遗传上是可探讨的。与秀丽隐杆线虫有关的与人类癌，先天免疫和寿命相关的主要发现，但该线虫尚未用于研究与口腔健康相关的基因或微生物群。世界上几个实验室开始研究肠道菌群对秀丽隐杆线虫健康的影响。我们建议通过喂养从人类唾液中分离出的线虫细菌来研究口腔菌群对秀丽隐杆线虫的影响。能够通过秀丽隐杆线虫分析的数据来表征人口腔菌群，可以提供一种方便的方法来筛查不同口腔细菌的快速影响，并可以为几种口腔疾病提供新的前景。
研究秀丽隐杆线虫线粒体形态的新型成像工具
线粒体的结构和功能之间存在密切的相互作用。要理解这种复杂的关系，需要先进的成像技术来捕捉线粒体的动态特性及其对细胞过程的影响。然而，大部分关于线粒体动力学的研究都是在单细胞生物或体外细胞培养中进行的。在这里，我们介绍了一种用于实时成像秀丽隐杆线虫线粒体形态的新型遗传工具，以满足研究活体完整多细胞生物内细胞器动力学的先进技术的迫切需求。通过全面的分析，我们将我们的工具与现有方法直接进行比较，展示它们在可视化线粒体形态方面的优势，并对比它们对生物体生理学的影响。我们揭示了传统技术的局限性，同时展示了我们的方法的实用性和多功能性，包括内源性 CRISPR 标签和异位标记。通过提供根据实验目标选择最合适工具的指南，我们的工作推动了秀丽隐杆线虫的线粒体研究，并增强了不同成像模式的战略整合，以全面了解生物体内的细胞器动力学。
GATA 因子 ELT-3 在祖先基因网络中指定 Caenorhabditis angaria 的内胚层
秀丽隐杆线虫的内胚层特征化通过一个网络进行，在该网络中，母系提供的 SKN-1/Nrf 和来自 POP-1/TCF 的额外输入激活了 GATA 因子级联 MED- 1,2 → END-1,3 → ELT-2,7。MED、END 和 ELT-7 因子的直系同源物只存在于与秀丽隐杆线虫密切相关的线虫中，这引出了一个问题：在该属中较远的物种中，在没有这些因子的情况下，肠道是如何特征化的。我们发现 GATA 因子基因 elt-3 的 C. angaria、C. portoensis 和 C. monodelphis 直系同源物在早期 E 谱系中表达，刚好早于它们的 elt-2 直系同源物。在 C. angaria 中，Can-pop-1(RNAi)、Can-elt-3(RNAi) 和 Can-elt-3 无效突变导致渗透性“无肠”表型。Can-pop-1 是 Can-elt-3 激活所必需的，表明它作用于上游。在 C. elegans 中强制早期 E 谱系表达 Can-elt-3 可以指导 Can-elt-2 转基因的表达并拯救 elt-7 end-1 end-3; elt-2 四重突变菌株的生存能力。我们的研究结果表明，隐杆线虫肠道特化和分化的祖先机制涉及更简单的 POP-1 → ELT-3 → ELT-2 基因网络。
peel-1负选择促进秀丽隐杆线虫中无筛查的CRISPR-CAS9基因组编辑
改进的基因组工程方法可以使大型和精确的编辑自动化对于系统研究基因组功能至关重要。我们将Peel-1负选择适用于秀丽隐杆线虫中CRISPR-CAS9基因组工程的优化双标志物选择（DMS）盒式方案，并观察到多种效率测量的强大提高，这些效率均一致，这些效率是一致的。使用Peel-1-DMS选择杀死了具有转基因的动物，这些动物具有转基因，并保留了基因组编辑的整合体，通常会规避视觉筛查以识别基因组编辑的动物。为了证明该方法的适用性，我们会在推定的蛋白酶体亚基PBS-1和未表征的基因K04F10中删除等位基因。3并使用机器视觉自动表征其表型促进，从而揭示了纯合基本和杂合行为表型。这些结果为快速产生和表型基因组编辑的动物提供了强大而可扩展的方法，而无需通过眼睛进行筛查或评分。