生物谷报道:线虫是一种重要的模式生物,在动物发育生物学、细胞生物学等领域都有广泛的应用。对于线虫作为药物发现和分析模型的价值,有研究人员表示过怀疑,而最近加拿大的研究人员在这一方面的研究中证明了线虫在药物筛选中的重要作用,为今后进一步利用线虫作为药物筛选模型提供了证据。
来自加拿大多伦多细胞与生物分子研究中心,以及医学遗传学与分子生物学系的研究人员通过对能诱导线虫C. elegans突变,产生缺陷的小分子进行了一项广泛筛选,发现了一种可以用于治疗疾病的的新型小分子,并由此证明了线虫对于药物筛选的重要作用,这一研究成果公布在5月4日Nature杂志上。
蛋白功能小分子抑制剂是生物学分析的重要工具,也是新药研发的主要手段之一,但是对于获得有用的小分子工具的一个瓶颈就是目标的鉴定(target identification),Trevor C. Y.Kwok等人在野生型线虫中筛选了14,100个个小分子,并从中辨认了308个能诱导表型发生变化的复合物。其中的一个被研究人员命名为Nemadipine-A,这个复合物可以引起生物形态学和生育方面的突变,属于1,4-二氢吡啶(DHP)——DHP类物质拮抗L-型钙通道,其中的一些被用作药物,来治疗高血压、绞痛、偏头痛和心脏衰竭。
原文出处:
A small-molecule screen in C. elegans yields a new calcium channel antagonist p91
Trevor C. Y. Kwok, Nicole Ricker, Regina Fraser, Allen W. Chan, Andrew Burns, Elise F. Stanley, Peter McCourt, Sean R. Cutler and Peter J. Roy
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荧光显微镜下的秀丽线虫(图片来自www.nematode.net)
经典模式生物--线虫
线虫之所以能在经典模式生物的名单中占有一个重要位置和它的形态特点有密切关系。前面已经提到,线虫通身透明,观察十分容易。更为重要的一点是,它是唯一一个身体中的所有细胞能被逐个盘点并各归其类的生物。它的幼虫含有556个体细胞和2个原始生殖细胞,成虫则根据性别不同具有不同的细胞数。最常见的雌雄同体成虫成熟后含有959个体细胞和2000个生殖细胞,而较少见的雄性成虫则只有1031个体细胞和1000个生殖细胞。此外,线虫的生命周期很短,它从生到死的全过程只有3天半,这就使得不间断的观察并追踪每个细胞的演变成为可能。通过20年的努力,到90年代中期,人们已经建立了完整的线虫从受精卵到所有成体细胞的谱系图。这意味着,它机体里每一个细胞的来龙去脉都处于我们的视野中,清晰并且无所遗漏。
由于精子和卵细胞的形成(通常称为配子发育gametogenesis)是贯穿个体发育的主线,因此人们通常按照生殖系细胞的发育路线建立个体细胞的谱系。 这里涉及一个有关生殖系(germ line)的定义,它是指从受精卵到原始生殖细胞的分裂过程中,所有能形成配子(生殖细胞的另外一种说法)的细胞。众所周知,任何生物个体的细胞中都含有同样一套基因,但并不是所有细胞都能发育成配子。只有一类特殊的细胞能够形成生殖细胞,至于到底哪些细胞能够成为担负种系延续重任的幸运者,则是一件在受精之初就已经决定的事情:卵子中的一类特殊物质决定了细胞的命运。在线虫、果蝇和两栖动物,这类物质称为生殖质(germ plasm)。它们是位于卵子中离细胞核较远的一端的一些颗粒状物质,由蛋白质和核糖核酸(RNA)构成。
线虫的生殖质通常被称为P颗粒,对它的分配是通过一种不对称分裂实现的,这种分裂方式把它只分配到生殖细胞中,而不分配到注定要成为体细胞的姊妹细胞中。受精卵的第一次分裂产生一个含P颗粒的种系细胞P1和一个创建者细胞AB(founder cell,等同于哺乳动物中的干细胞,可以通过分裂形成其他构成机体组织的细胞,因为线虫成虫中没有类似干细胞的具有自我更新能力的细胞,所以用创建者细胞来命名)。P1继续分裂,P颗粒分配到种系细胞P2中,另一个细胞成为创建者细胞EMS。接下来进行的第三次分裂中,产生P3种系细胞和创建者细胞C。前者继续分裂形成生殖系的最后一个种系细胞P4,它最终形成两个原生殖细胞Z2和Z3,同时形成的还有创建者细胞D。到产生原生殖细胞时,幼虫发育就绪――556个体细胞已经完全从创建者细胞形成,可以从母体产出了。通过把分子中带有不扩散高分子葡萄糖的荧光染料注入创立者细胞,幼虫中每个部位细胞的家族史立时昭然若揭。