Biologische modelsystemen
CAENORHABDITIS ELEGANS
1. EIGENSCHAPPEN
Kleine, wijd verspreide wormen vb. in compost
Gemakkelijk te kweken op agarplaten met E. coli bacteriën als voedsel
Klein (1mm) en transparant
Snelle generatietijd: 3 dagen van ei tot adult
Zelfbevruchtende hermafrodiet (XX): eenvoudig te kruisen en stabiliseren van mutaties
Mannetjes (X0): 0,1%
Vast en klein aantal cellen: 959 in adult en 1031 in mannetjes; ontstaan via een vast
delingspatroon. Dit wilt zeggen dat als we duizend embryo’s nemen en we elke cel van
die embryo’s zullen volgen, zal elke cel op exact dezelf moment ontstaan en op dezelfde
plaats. Ook zullen ze omgeven zijn door exact dezelfde zustercellen. Dit noemt men een
invariante of mozaieke ontwikkeling
Eenvoudig bouwplan maar bevat toch alle essentiële weefsels: epidermis,
spijsverteringsstelsel, zenuwstelsel, zintuigen, spieren, geslachtsstelsel, excretiestelsel
2. ONTWIKKELING
A. Levenscylus
Eerste celdeling wanneer eicel is bevrucht, gebeurt inwendig
Vanaf gastrula gebeurt de celdeling in petrischaaltje aangezien de eitjes uitwendig
worden afgelegd
Wanneer embryogenese voltooid is, sluit een eerste worm uit; een larve (=hatching)
L1 -stadium = ontwikkeling en vorm zijn afhankelijk van de omgeving
L2 -stadium = teveel wormen waardoor crowding en competitie ontstaan, wormen
evolueren tot dauerlarven
Dauerlarven = gaan in winterslaap en overleven tot 6 maanden in deze stadium. Dit is
een stadium waarin de organismen in wacht of in rust gaan en op het moment dat de
omstandigheden weer goed zullen zijn, kan de ontwikkeling zich verder zetten. Er moet
dus een heel systeem ontstaan om al die eiwitten in topvorm te houden op het moment
dat deze weer nodig zijn
Hermafrodieten zijn de eerste 4 dagen vruchtbaar en overleven tot 10 à 12 dagen oud
1
, B. Voordelen
Ei ontwikkelt extern vanaf 30-cellig stadium en is volledig transparant: ontwikkeling te
volgen onder microscoop
Weinig cellen waardoor haalbaar om alle cellen in tijd en ruimte te volgen
Geen kleur nodig onder microscoop
Ontwikkeling is invariant
Ontstaan van 6 embryonale stamcellen die alle weefsels genereren
Schoolvoorbeeld van mozaiekontwikkeling
Cellen krijgen een eigen identiteit door autonome asymmetrische verdeling van
determinanten; vb. P-granules enkel in precursors van zaad- en eicellen
Ontdekking van signalen tussen cellen in vroege embryo’s; vb. inducties vanuit P2
bepalen de vorming van de darm
3. GENETISCHE ANALYSE
A. Voordelen
Snelle ontwikkeling: kruising duurt slechts 3 dagen (van een embryo tot een volwassen
worm)
Zelfbevruchting: recessieve mutaties segregeren automatisch als homozygoten in 2
generaties zonder dat er kruisingen nodig zijn. Een embryo met een aangebrachte
mutatie in de hermafrodiet zal zichzelf gaan bevruchten waardoor twee mogelijkheden
te vinden zijn in de nakomelingen. Deze zijn opnieuw zelfbevruchtend; men bekomt WT,
homozygote en heterozygote varianten in de F2-generatie in plaats van de F3-generatie
We werken met veel individuen, wat goed is voor de statistiek
Snelle screen
Mannetjes zijn cruciaal
- Om genetische variatie te kunnen binnenbrengen in één stam
Sperma van het mannetje heeft voorrang op de hermafrodiet
2
CAENORHABDITIS ELEGANS
1. EIGENSCHAPPEN
Kleine, wijd verspreide wormen vb. in compost
Gemakkelijk te kweken op agarplaten met E. coli bacteriën als voedsel
Klein (1mm) en transparant
Snelle generatietijd: 3 dagen van ei tot adult
Zelfbevruchtende hermafrodiet (XX): eenvoudig te kruisen en stabiliseren van mutaties
Mannetjes (X0): 0,1%
Vast en klein aantal cellen: 959 in adult en 1031 in mannetjes; ontstaan via een vast
delingspatroon. Dit wilt zeggen dat als we duizend embryo’s nemen en we elke cel van
die embryo’s zullen volgen, zal elke cel op exact dezelf moment ontstaan en op dezelfde
plaats. Ook zullen ze omgeven zijn door exact dezelfde zustercellen. Dit noemt men een
invariante of mozaieke ontwikkeling
Eenvoudig bouwplan maar bevat toch alle essentiële weefsels: epidermis,
spijsverteringsstelsel, zenuwstelsel, zintuigen, spieren, geslachtsstelsel, excretiestelsel
2. ONTWIKKELING
A. Levenscylus
Eerste celdeling wanneer eicel is bevrucht, gebeurt inwendig
Vanaf gastrula gebeurt de celdeling in petrischaaltje aangezien de eitjes uitwendig
worden afgelegd
Wanneer embryogenese voltooid is, sluit een eerste worm uit; een larve (=hatching)
L1 -stadium = ontwikkeling en vorm zijn afhankelijk van de omgeving
L2 -stadium = teveel wormen waardoor crowding en competitie ontstaan, wormen
evolueren tot dauerlarven
Dauerlarven = gaan in winterslaap en overleven tot 6 maanden in deze stadium. Dit is
een stadium waarin de organismen in wacht of in rust gaan en op het moment dat de
omstandigheden weer goed zullen zijn, kan de ontwikkeling zich verder zetten. Er moet
dus een heel systeem ontstaan om al die eiwitten in topvorm te houden op het moment
dat deze weer nodig zijn
Hermafrodieten zijn de eerste 4 dagen vruchtbaar en overleven tot 10 à 12 dagen oud
1
, B. Voordelen
Ei ontwikkelt extern vanaf 30-cellig stadium en is volledig transparant: ontwikkeling te
volgen onder microscoop
Weinig cellen waardoor haalbaar om alle cellen in tijd en ruimte te volgen
Geen kleur nodig onder microscoop
Ontwikkeling is invariant
Ontstaan van 6 embryonale stamcellen die alle weefsels genereren
Schoolvoorbeeld van mozaiekontwikkeling
Cellen krijgen een eigen identiteit door autonome asymmetrische verdeling van
determinanten; vb. P-granules enkel in precursors van zaad- en eicellen
Ontdekking van signalen tussen cellen in vroege embryo’s; vb. inducties vanuit P2
bepalen de vorming van de darm
3. GENETISCHE ANALYSE
A. Voordelen
Snelle ontwikkeling: kruising duurt slechts 3 dagen (van een embryo tot een volwassen
worm)
Zelfbevruchting: recessieve mutaties segregeren automatisch als homozygoten in 2
generaties zonder dat er kruisingen nodig zijn. Een embryo met een aangebrachte
mutatie in de hermafrodiet zal zichzelf gaan bevruchten waardoor twee mogelijkheden
te vinden zijn in de nakomelingen. Deze zijn opnieuw zelfbevruchtend; men bekomt WT,
homozygote en heterozygote varianten in de F2-generatie in plaats van de F3-generatie
We werken met veel individuen, wat goed is voor de statistiek
Snelle screen
Mannetjes zijn cruciaal
- Om genetische variatie te kunnen binnenbrengen in één stam
Sperma van het mannetje heeft voorrang op de hermafrodiet
2
