发育基因调控网络 (GRN) 是后生动物胚胎发生的基础,经历了重大修改,形成了当今地球上种类繁多的动物形态。线虫秀丽隐杆线虫一直是推动基础机械生物学许多重要发现的核心模型,最近,它为探索 GRN 结构的进化多样化和其他物种的发育过程提供了坚实的基础。在这篇简短的综述中,我们将重点关注最古老的胚胎胚层内胚层的 GRN 进化多样化。早期胚胎发生在线虫门中存在很大差异。值得注意的是,虽然一些物种部署了调控发育,但更衍生的物种,如秀丽隐杆线虫,则表现出胚胎发生的马赛克模式。尽管不同物种的线虫肠道形态相对相似,但已观察到启动内胚层 GRN 的信号输入存在广泛差异,这是发育系统漂移 (DSD) 的一个典型。我们将探索内胚层 GRN 的遗传变异如何帮助在物种间和物种内推动 DSD,从而形成强大的发育系统。使用不同线虫进行比较研究有望揭示控制发育可塑性的遗传机制,并为控制胚胎 GRN 进化修饰的原理提供范例。
免疫系统不断与病原体诱导的压力作斗争,这通常会以物种特异性的方式导致免疫基因家族的进化膨胀。与单个哺乳动物的pals ortholog相比,PALS基因家族在秀丽隐杆线虫基因组中扩展到39个成员。我们以前的研究表明,该家族的两个成员PALS-22和PALS-25是控制细胞内病原体反应(IPR)的拮抗旁系同源物。IPR是一种保护性转录反应,在两种分子不同的天然细胞内病原体C感染后,它会激活。秀丽隐杆线虫 - 来自微孢子虫门的Orsay病毒和真菌Nematocida parisii。在这项研究中,我们确定了PALS-17的先前未表征的成员,作为新近描述的IPR负面调节剂。PALS-17突变体显示IPR基因表达的组成型上调,对细胞内病原体的免疫力增加以及发育和繁殖受损。我们还发现,另外两个先前未表征的PALS基因PALS-20和PALS-16是IPR的阳性调节剂,在PALS-17的下游作用。这些积极的调节剂逆转了PALS-17对IPR基因表达,免疫力和发育的影响。我们表明,阴性的IPR调节蛋白PALS-17和阳性的IPR调节蛋白PALS-20共定位在肠上皮细胞的顶部和顶部,这是IPR诱导病原体的感染部位。秀丽隐杆线。总而言之,我们的研究表明,来自扩展的PAL基因家族的几个PAL基因作为ON/OFF开关模块的作用,以调节c中自然细胞内病原体之间的生物发育与免疫之间的偏见。
摘要 线粒体含有一个独立的基因组,称为线粒体 DNA (mtDNA),其中包含必需的代谢基因。尽管 mtDNA 突变发生频率很高,但它们很少被遗传,这表明生殖系机制限制了它们的积累。为了确定生殖系 mtDNA 是如何调控的,我们研究了秀丽隐杆线虫原始生殖细胞 (PGC) 中 mtDNA 数量和质量的控制。我们发现 PGC 结合多种策略来产生 mtDNA 数量的低点,方法是将线粒体分离成叶状突起,这些突起会被相邻细胞蚕食,同时通过自噬消除线粒体,使整体 mtDNA 含量降低两倍。当 PGC 离开静止状态并分裂时,mtDNA 会复制以维持每个生殖系干细胞约 200 个 mtDNA 的设定点。尽管同类相食和自噬会随机消除线粒体 DNA,但我们发现,独立于 Parkin 和自噬的激酶 PTEN 诱导激酶 1 (PINK1) 优先减少突变线粒体 DNA 的比例。因此,PGC 采用并行机制来控制种系线粒体 DNA 创始群体的数量和质量。
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de ci d ci de Maternals de Barcelonal(ICMAB-CSIC),UAB校园,Bellaterra,Bellaterra 08193,西班牙B alkek宏基因组学与微生物学研究中心,分子病毒学和分子病毒学和微生物学系 homico (CNAG), C/Baldiri Reixac 4, 08028 Barcelona, Spain D University Aut `ONOMA DE BARCELONA, Biophysics Unit, Department of Biochemistry and Molecular Biology, Faculty of Medicine, Avingua de Can Dom` Enech, 08193 Cerdanyola del Vall `Ex, Spain and Program in Development, Disease Models and Therapeutics, Baylor College of Medicine, 1贝勒广场,德克萨斯州休斯敦,美国德克萨斯州休斯敦,美国医学院,维克 - 中心加泰罗尼亚大学(UVIC-UCC)(UVIC-UCC),西班牙08500 VIC,西班牙G研究所,加泰罗尼亚中部的生命科学与健康研究所Aut'Onoma de Barcelona,08193,西班牙贝拉特拉,I Deprodoment debioquímicai生物学分子,大学Aut ot'Onoma'Onoma de Barcelona,08193 Bellaterra,西班牙de ci d ci de Maternals de Barcelonal(ICMAB-CSIC),UAB校园,Bellaterra,Bellaterra 08193,西班牙B alkek宏基因组学与微生物学研究中心,分子病毒学和分子病毒学和微生物学系 homico (CNAG), C/Baldiri Reixac 4, 08028 Barcelona, Spain D University Aut `ONOMA DE BARCELONA, Biophysics Unit, Department of Biochemistry and Molecular Biology, Faculty of Medicine, Avingua de Can Dom` Enech, 08193 Cerdanyola del Vall `Ex, Spain and Program in Development, Disease Models and Therapeutics, Baylor College of Medicine, 1贝勒广场,德克萨斯州休斯敦,美国德克萨斯州休斯敦,美国医学院,维克 - 中心加泰罗尼亚大学(UVIC-UCC)(UVIC-UCC),西班牙08500 VIC,西班牙G研究所,加泰罗尼亚中部的生命科学与健康研究所Aut'Onoma de Barcelona,08193,西班牙贝拉特拉,I Deprodoment debioquímicai生物学分子,大学Aut ot'Onoma'Onoma de Barcelona,08193 Bellaterra,西班牙
寄生线虫对人类和动物的健康构成了重大威胁,并在农业部门造成经济损失。使用驱虫药物(例如伊维菌素(IVM))来控制这些寄生虫的使用导致了广泛的耐药性。识别寄生线虫中抗药性的遗传标记可能具有挑战性,但是秀丽隐杆线虫的自由生活的Nema-Tode Caenorhabditis提供了合适的模型。在这项研究中,我们旨在分析成人c的转录组。秀丽隐杆线虫蠕虫暴露于驱虫药伊维菌素(IVM)的N2菌株,并将其与抗性菌株DA1316和最近确定的杀伤蛋白定量性状基因座(QTL)进行比较。 RNA并在Illumina NovaseQ6000平台上对其进行了排序。使用内部管道确定差异表达的基因(DEG)。将DEG与先前关于IVM抗性c的微阵列研究的基因进行了比较。秀丽隐杆线虫和Abamectin-QTL。我们的结果显示,N2 c中不同基因家族的615摄氏度(183个上调和432个下调基因)。秀丽隐杆线伤。31与DA1316菌株的IVM成年蠕虫的基因重叠。我们确定了19个基因,包括叶酸转运蛋白(Folt-2)和跨膜转运蛋白(T22F3。11),在N2和DA1316菌株中表现出相反的表达,被认为是潜在的候选物。此外,我们编制了进一步研究的潜在候选列表,包括T型钙通道(CCA-1),氯化钾共转运蛋白(KCC-2),以及其他映射到Abamectin-QTL的基因,例如谷氨酸门控通道(GLC-1)。
图5。TARDIS启动子库。a)概述两个分裂的着陆垫及其相关的启动子插入向量。正确整合后,选择性标记和荧光团表达都会恢复。b)从单个TARDIS阵列线的单个热轴(PX819)中回收了9个基因的转录记者。集成到单个McSarlet-I /Hygr着陆垫中。主图像显示了指定的报告基因的MSCARLET-I表达,而插图显示同一区域的极化图像。c)示例同时,从单个TARDIS阵列中的双重整合到带有害虫的双降落垫菌株中。ceh-10p :: mneongreen :: pest是假彩色绿色和ceh-40p :: mcarlet-i :: pest是假彩色的洋红色。所有比例尺均代表20µm
操纵基因活性和控制转基因表达的能力对于研究基因功能至关重要。虽然对于秀丽隐杆线虫来说,有几种用于修改基因或分别控制表达的遗传工具,但是没有遗传方法可以产生既能破坏基因功能又能为表达被破坏基因的细胞提供遗传途径的突变。为了实现这一点,我们开发了一种基于 cGAL(一种用于秀丽隐杆线虫的 GAL4-UAS 二分表达系统)的多功能基因陷阱策略。我们设计了一个 cGAL 基因陷阱盒并使用 CRISPR/Cas9 将其插入目标基因中,从而创建一个双顺反子操纵子,该操纵子可同时在表达目标基因的细胞中表达截短的内源蛋白和 cGAL 驱动基因。我们证明我们的 cGAL 基因陷阱策略可以稳健地产生功能丧失的等位基因。将 cGAL 基因陷阱系与不同的 UAS 效应菌株相结合,使我们能够挽救功能丧失的表型,观察基因表达模式,并在时空上操纵细胞活动。我们表明,通过显微注射或基因杂交的重组酶介导的盒式交换 (RMCE),可以进一步在体内设计 cGAL 基因陷阱系,以轻松地将 cGAL 与其他二分表达系统的驱动器(包括 QF/QF2、Tet-On/Tet-Off 和 LexA)交换,以生成在同一基因组位置具有不同驱动器的新基因陷阱系。这些驱动器可以与它们相应的效应物结合以进行正交转基因控制。因此,我们基于 cGAL 的基因陷阱是多功能的,代表了秀丽隐杆线虫基因功能分析的强大遗传工具,这最终将为基因组中的基因如何控制生物体的生物学提供新的见解。
