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Monday, March 1, 2021

Parallel evolution of domesticated Caenorhabditis species targets pheromone receptor genes

Nature. 2011 Aug 17;477(7364):321-5.  

Patrick T McGrath, Yifan Xu, Michael Ailion, Jennifer L Garrison, Rebecca A Butcher, Cornelia I Bargmann.

線虫を高密度で長期間飼育すると、C. elegans野生株(2種類)とC. briggsaeのいずれでも、ある種のGPCR(srg-36/37)の機能が失われるような実験室内進化が起きる。このGPCRは耐性幼虫化を促進するフェロモンの受容体をコード。Bargmann研。2011年。

https://www.nature.com/articles/nature10378



線虫で実験室内進化(experimental evolution)を起こす研究はもっとやられてもよいのでは。暗黒ショウジョウバエが話題になったことがあったが、自家受精(変異がすぐホモ化する)できて世代期間が短い線虫のほうが簡単に進化が起きる。線虫の実験室内進化のレビューは下記。

Widespread Genetic Incompatibility in C. elegans Maintained by Balancing Selection; A Novel Sperm-Delivered Toxin Causes Late-Stage Embryo Lethality and Transmission Ratio Distortion in C. elegans

Science. 2008 Feb 1;319(5863):589-94.

Hannah S Seidel, Matthew V Rockman, Leonid Kruglyak.


PLoS Biol. 2011 Jul;9(7):e1001115.

Hannah S Seidel, Michael Ailion, Jialing Li, Alexander van Oudenaarden, Matthew V Rockman, Leonid Kruglyak


野生線虫株には、有毒な遺伝子peel-1とそれを解毒する遺伝子zeel-1に多型がある。精子がpeel-1を持つのに胚がzeel-1を持たないと致死になる。peel-1はネガティブセレクションマーカーとして利用される。プリンストン大学Kruglyak研。2008/2011年。


https://science.sciencemag.org/content/319/5863/589.long

https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.1001115

Monday, January 25, 2021

Estimation of C. elegans cell- and tissue volumes

MicroPubl Biol. 2021 Jan 4;2021:10.17912/micropub.biology.000345.

Jonathan J Froehlich, Nikolaus Rajewsky and Collin Y Ewald.

電顕写真から、C.エレガンス成虫の各組織・細胞の体積を見積もった。組織は大きい順に、腸、下皮(最近は上皮と呼ばれる)、生殖腺、体壁筋、咽頭、神経系。最大の細胞は下皮のhyp7で、2番めに大きな細胞の10倍以上。チューリッヒ工科大学のEwaldなど。2021年。

https://www.micropublication.org/journals/biology/micropub-biology-000345/

Friday, January 15, 2021

Two MicroRNAs Are Sufficient for Embryonic Patterning in C. elegans

Curr Biol. 2020 Dec 21;30(24):5058-5065.e5.

Philipp J Dexheimer, Jingkui Wang, Luisa Cochella.

切り出されたイントロンからDrosha非依存的にマイクロRNA(mirtron)を合成させるテクニックを使って、2つのマイクロRNA(mir-35とmir-51)があれば他のマイクロRNAがなくても胚発生が進むことを報告。ウィーンバイオセンターのCochella研。2020年12月21日。

https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(20)31436-6

Thursday, January 7, 2021

let-60, a gene that specifies cell fates during C. elegans vulval induction, encodes a ras protein; Caenorhabditis elegans ras gene let-60 acts as a switch in the pathway of vulval induction

Nature. 1990 Dec 6;348(6301):503-9.  

G J Beitel, S G Clark, H R Horvitz.


Cell. 1990 Nov 30;63(5):921-31.   

M Han, P W Sternberg.


線虫の陰門(vulva)形成に関わるlet-60遺伝子が、がん関連遺伝子として有名なRasのホモログだと報告。線虫の陰門形成がRasの分子機能を解析できる貴重な実験系になった。CaltechのSternberg研とMITのHorvitz研。どちらも1990年。

https://www.nature.com/articles/348503a0

https://www.cell.com/cell/pdf/0092-8674(90)90495-Z.pdf


線虫の陰門形成を指標にして、Ras関連分子の同定に成功した論文は多い。例えば下記のlet-23(EGF受容体)やlin-45(Raf)など。いずれもSternberg研。1990年と1993年。ハエのR7細胞発生など、他の系と並行して解明が進んでいった。

https://www.nature.com/articles/348693a0

https://www.nature.com/articles/363133a0

Lethargus is a Caenorhabditis elegans sleep-like state

Nature. 2008 Jan 31;451(7178):569-72.

David M Raizen, John E Zimmerman, Matthew H Maycock, Uyen D Ta, Young-jai You, Meera V Sundaram, Allan I Pack

線虫が脱皮の前に活動を抑制する期間である「Lethargus」が、「睡眠」に似た状態だと主張。cGMP依存プロテインキナーゼのEGL-4がこの睡眠を制御。睡眠は発生変化を起こすために進化した? ペンシルバニア大学、Raizenら。2008年。

https://www.nature.com/articles/nature06535


線虫が「寝る」ときは、身体を伸ばしながら首を曲げて、アイスホッケーのスティックのような独特の姿勢を取ることが多い。単に弱ったときはこの姿勢はとらない。理由は不明だが、身体を回転させやすくして脱皮の準備をしている? シカゴ大学Biron研。2014年。

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0101162

Tuesday, January 5, 2021

Small RNAs couple embryonic developmental programs to gut microbes

bioRxiv  

Hayao Ohno, Zhirong Bao.

線虫が納豆菌などの難消化性微生物を経験すると、子の胚発生様式が変わる(腸細胞が増え、発生が一部左右非対称になる)。RNAiやマイクロRNAがエピジェネティック制御に関与。スローンケタリング研究所のBao研。2020年プレプリント。

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.11.13.381830v1


「C. elegans雌雄同体の体細胞は959個」という記述も線虫を説明するときによく見られるが(いまや高校生向けの教材にも載っているんだとか)、これは環境中に難消化性微生物が存在しない場合に限られる?


(追記)

「C. elegans雌雄同体の体細胞は959個」などと言うときの細胞数のカウントは他にも少し難しいところがあって、例えば細胞融合により多核細胞(一つの細胞に複数の核がある)となる表皮(下皮とも言う)の細胞については、細胞でなく「細胞核」の数を数えている。

では体細胞ではなく「体細胞核」の数が959個という記述(実際によく見られる)が正しいのかというと、細胞分裂を伴わない核分裂(binucleation)によりL1幼虫期に多核化する腸細胞では細胞核でなく細胞の数を数えているので、実はこれも完全に正確ではないはず。

というわけで、「C. elegansの体細胞数は雌雄同体で959個、雄は1031個」

という記述は、現時点で正確に言うなら、

「C. elegansの体細胞数は、細胞融合による細胞数減少をカウントせず、難消化性微生物が環境中に存在しない場合に限り、雌雄同体で959個、雄は1033個(MCM含む)」

とでもなるだろうか。


Glia-derived neurons are required for sex-specific learning in C. elegans

 Nature. 2015 Oct 15;526(7573):385-390.  

Michele Sammut, Steven J Cook, Ken C Q Nguyen, Terry Felton, David H Hall, Scott W Emmons, Richard J Poole, Arantza Barrios 

線虫の雄が持つMCMという左右一対の神経を新しく発見。MCMはAMsoグリアが分裂して生み出され、この神経が異性の存在と塩化ナトリウムを関連づける連合学習に寄与。UCLのBarrios研など。2015年。

https://www.nature.com/articles/nature15700


C. elegansの雄の体細胞数を「1031個」とする記述が現在でも見られるが、MCM神経の発見により細胞数が2つ増えたので、「1033個」がより正しい。

Monday, December 7, 2020

Post-embryonic cell lineages of the nematode, Caenorhabditis elegans;
The postembryonic cell lineages of the hermaphrodite and male gonads in Caenorhabditis elegans;
The embryonic cell lineage of the nematode Caenorhabditis elegans

Dev Biol. 1977 Mar;56(1):110-56.

J E Sulston, H R Horvitz.


Dev Biol. 1979 Jun;70(2):396-417.

J Kimble, D Hirsh.


Dev Biol. 1983 Nov;100(1):64-119.  

J E Sulston, E Schierenberg, J G White, J N Thomson.


C. elegansの受精卵が成虫になるまでの細胞分裂や細胞死のパターン(細胞系譜)を全て記述。ほぼ完全に不変で個体差のない発生過程をたどる。SulstonやKimbleら。Sulstonは2002年にノーベル賞を受賞。1977・1979・1983年。

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0012160677901580

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0012160679900356

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0012160683902014

The 21-nucleotide let-7 RNA regulates developmental timing in Caenorhabditis elegans

Nature. 2000 Feb 24;403(6772):901-6.  

B J Reinhart, F J Slack, M Basson, A E Pasquinelli, J C Bettinger, A E Rougvie, H R Horvitz, G Ruvkun

let-7というマイクロRNAが、lin-41遺伝子などを制御することでやはり発生のタイミングを調節。let-7はヒトにも保存されていて癌の発生などに関わることが後に明らかとなり、マイクロRNA研究は一大分野となった。Ruvkun研。2000年。

https://www.nature.com/articles/35002607

The C. elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14;
Posttranscriptional regulation of the heterochronic gene lin-14 by lin-4 mediates temporal pattern formation in C. elegans

Cell. 1993 Dec 3;75(5):843-54.

R C Lee, R L Feinbaum, V Ambros.


 Cell. 1993 Dec 3;75(5):855-62.

B Wightman, I Ha, G Ruvkun


lin-4というマイクロRNAが、lin-14遺伝子の非翻訳領域を標的にすることで線虫の発生のタイミングを調節。lin-4は全生物種を通じ最初に発見されたマイクロRNA。Ambros研とRuvkun研(2本同時掲載)。1993年。

https://www.cell.com/fulltext/0092-8674(93)90529-Y

https://www.cell.com/fulltext/0092-8674(93)90530-4


AmbrosとRuvkunは、線虫で次にノーベル賞をとるのはこの2人、とよく言われている。(「マイクロRNAの発見」で)

実際にノーベル賞が出ても誰も驚かない成果なことは間違いない。ノーベル賞の登竜門と言われるガードナー賞やラスカー賞は既に受賞している。

Induction of gut in Caenorhabditis elegans embryos

Nature. 1992 May 21;357(6375):255-7.

B Goldstein

線虫の初期発生でEMS細胞はMS(mesoderm)細胞とE(endoderm)細胞に不等分裂するが、E細胞の分化は後方のP2細胞の存在に依存する。初期胚発生の名作。著者(単著)のBob Goldsteinは、最近クマムシの研究も精力的に行っている。1992年。

https://www.nature.com/articles/357255a0


E細胞を分化させるためにP2細胞から送られるシグナルの実体は、MOM-2/Wnt・MOM-5/FrizzledなどからなるWntシグナリングと後に明らかになった。1997年(2本同時掲載)。

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(00)80530-9

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(00)80531-0

Comparative analysis of embryonic cell lineage between Caenorhabditis briggsae and Caenorhabditis elegans

Dev Biol. 2008 Feb 1;314(1):93-9.  

Zhongying Zhao, Thomas J Boyle, Zhirong Bao, John I Murray, Barbara Mericle, Robert H Waterston

遺伝的にクジラとコウモリほどに離れたC. elegansとC. briggsaeだが、胚発生の細胞分裂と細胞死のパターン(細胞系譜)は、確認できるかぎりほとんど同一。この発生がいかに不可侵で完璧かがわかる。ワシントン大学Waterston研など。2008年。

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012160607015436

Germline P granules are liquid droplets that localize by controlled dissolution/condensation

Science. 2009 Jun 26;324(5935):1729-32

Clifford P Brangwynne, Christian R Eckmann, David S Courson, Agata Rybarska, Carsten Hoege, Jöbin Gharakhani, Frank Jülicher, Anthony A Hyman

線虫の生殖顆粒(P顆粒、P granules)が液体様の構造体であることを示し、相分離生物学の大流行のきっかけとなった。筆頭著者(Brangwynne)と責任著者(Hyman)は今年のNakasone Awardを受賞。Max Planck研究所など。2009年。

https://science.sciencemag.org/content/324/5935/1729

Larval crowding accelerates C. elegans development and reduces lifespan

PLoS Genet. 2017 Apr 10;13(4):e1006717.

Andreas H Ludewig, Clotilde Gimond, Joshua C Judkins, Staci Thornton, Dania C Pulido, Robert J Micikas, Frank Döring, Adam Antebi, Christian Braendle, Frank C Schroeder.

幼虫期に個体密度が高い方が、(餌の取り合いになって良くないという直感に反して)線虫は速く成長する。コーネル大学Schroeder研など。2017年。

https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1006717