05/2003



   Eesti Looduse
   fotovoistlus 2010




   AIANDUS.EE

Eesti Loodus
artiklid EL 05/2003
Caenorhabditis elegans ks noobel uss

Viimane Nobeli meditsiinipreemia organite arengu geneetilise regulatsiooni ja ettemratud rakusurma uurimise eest jagati Sydney Brenneri, H. Robert Horvitzi ja John E. Sulstoni vahel. On aga veel neljas tegelane, kelleta Nobeli preemia saanud kolmik oleks nagu kolm musketri ilma dArtagnanita. Kuigi teda ennast pole palja silmaga nhagi pisike ja suhteliselt lbipaistev , oli tema roll vga thtis. Temale ja ta miljonitele liigikaaslastele kuulusidki need organid ja rakud, mida kolm meest uurisid. Saage tuttavaks Nobeli preemia laureaat nematood Caenorhabditis elegans!

Nagu eldud, on meie kangelane ise kehasuuruselt vga tagasihoidlik: tiskasvanuna vaid umbes he millimeeti pikkune. Kuid nimi on tal selle-eest vgev.

Nii vgev, et niteks eesti keelde ei ole kellelgi veel julgust olnud seda tlkida. Perekonnanimetus Caenorhabditis koosneb kahest snast: caeno thendab kreeka keeles uus ehk uudne ning rhabditis ladina keeles varba, pulgakest. marusside ehk nematoodide klassi kuuluv sugukond Rhabditidae ongi eesti keelde tlgitud kui varbussid. Liiginimetus elegans ei vaja lhemat seletamist 1899. aastal liiki esimest korda Rhabditis elegansina kirjeldanud Maupas pidas ussikest niivrd kauniks, et pani talle sellise elegantse nime. Ligi poolsada aastat hiljem otsustati, et loom kuulub siiski eraldi perekonda ning varasemale perekonnanimetusele lisati liide caeno-. Niisiis elegantne uus varbuss. Et aga uhke nimi lohisema kipub, kutsuvad ussi sbrad-tuttavad teda hdnime pidi C. elegansiks (sii elegans) ning tihtilugu piisab ussiteadlaste ringis snast the worm.

Nagu eldud, on meie kangelane ise kehasuuruselt vga tagasihoidlik: tiskasvanuna vaid umbes he millimeeti pikkune. Kuid nimi on tal selle-eest vgev.

Nii vgev, et niteks eesti keelde ei ole kellelgi veel julgust olnud seda tlkida. Perekonnanimetus Caenorhabditis koosneb kahest snast: caeno thendab kreeka keeles uus ehk uudne ning rhabditis ladina keeles varba, pulgakest. marusside ehk nematoodide klassi kuuluv sugukond Rhabditidae ongi eesti keelde tlgitud kui varbussid. Liiginimetus elegans ei vaja lhemat seletamist 1899. aastal liiki esimest korda Rhabditis elegansina kirjeldanud Maupas pidas ussikest niivrd kauniks, et pani talle sellise elegantse nime. Ligi poolsada aastat hiljem otsustati, et loom kuulub siiski eraldi perekonda ning varasemale perekonnanimetusele lisati liide caeno-. Niisiis elegantne uus varbuss. Et aga uhke nimi lohisema kipub, kutsuvad ussi sbrad-tuttavad teda hdnime pidi C. elegansiks (sii elegans) ning tihtilugu piisab ussiteadlaste ringis snast the worm.

USA nematoloog Ellsworth Dougherty oli see, kes viiekmnendatel aastatel ussikese kompostihunnikust esimest korda laborisse ti ja talle seal uued mugavad elutingimused li. C. elegansi kasvatamine laboris on lihtne: agarist, peptoonist, kolesteroolist ja mnedest sooladest tehtud sde valatakse petri tassile tarduma ning sinna peale klvatakse ussi sk Escherichia coli ehk kolibakterid. Ussid tstetakse tassile ja seal nad siis mugavalt svad ja sigivad, kuni tass saab usse tis. Seejrel tstetakse paar ussi jlle uuele tassile ja nii edasi.

Ussi vike kasv on just tpselt paras, et neid saaks kasvatada samasugustes oludes kui ainurakseid ning mikroskoobi alla mahuvad nad lausa suurepraselt. C. elegansi areng kestab toatemperatuuril (20 ˚C) umbes neli peva, temperatuuril 25 ˚C kolm peva. Selle aja jooksul koorub munast ussike, kes nelja larvistaadiumi (L1-L4) lbides kasvab sugukpseks hermafrodiidiks. Nimelt moodustavad ~99,95 protsenti populatsioonist hermafrodiidid (XX kromosoomidega) ning isaseid (X0) vib metsiktpi usside seast leida liharva. On olemas spetsiaalsed mutantsed ussiliinid (him), mille puhul kaob meioosis X kromosoom ning isaseid toodetakse populatsioonis kuni 30 protsenti. L4 staadiumis toodab larv teatava koguse seemnerakke, mida ta hiljem tiskasvanuks saades kasutab munarakkude viljastamiseks. Iseviljastamisel muneb hermafrodiit oma kolme ndala pikkuse elu jooksul ligi 300 muna. Seevastu isase ussiga paaritudes suudab hermafrodiit toota le tuhande jrglase.

Kuna C. elegans koosneb he hulkrakse looma kohta thisest arvust rakkudest neid on tiskasvanud hermafrodiidil vaid 959, sealhulgas umbes 300 nrvirakku ning on seejuures ka meeldivalt lbipaistev, kujutab ta endast ideaalset uurimisobjekti arengu- ja neurobioloogidele. Sellest ideest haaraski 1963. aastal kinni ndne Nobeli preemia laureaat Sydney Brenner, kes arvestades kiki ussikese hid omadusi, pani aluse nn. ussiteadusele (worm science). Ndseks on ussist saanud hsti tuntud ja levinud mudelorganism. Eriti populaarseks on ta molekulaarbioloogia laborites saanud prast 1998. aastat, mil esimese hulkrakse loomana sekveneeriti Caenorhabditis elegansi kogu genoomne jrjestus. See sisaldab ligi sada miljonit aluspaari, olles seega umbes 20 korda suurem kui kolibakteri E. coli genoom ja 30 korda viksem kui inimesel.

Muutes katselooma ehk mudelorganismi geneetilist jrjestust (kas keemiliste mutageenide vi molekulaarbioloogiliste meetodite abil) ning jlgides, milliseid muutusi looma vljangemises ja/vi kitumises see endaga kaasa toob, on vimalik leida seoseid fenotbi ja genotbi vahel. C. elegansi mudelorganismina kasutavates laborites le kogu maailma on mutageneesi abil loodud le poolteise tuhande geneetiliselt modifitseeritud ussiliini, millel mingi geen (vi mitu geeni korraga) on vhemal vi rohkemal mral rikutud.

Ussi geenidele pannakse nimi kindla nomenklatuuri jrgi: esimesed kolm thte thistavad geeni funktsiooni, number thistab vastavasse geeniklassi kuuluvat geeni. Niteks geen mlc (myosin light chain) geeniklassi kuulub kolm mosiini kerget ahelat kodeerivat geeni - mlc-1, -2 ja -3. Tihti nimetatakse geeniklasse mutantsete usside fenotbi ehk vlimuse vi kitumise jrgi niteks ussid, kellel on muteeritud DNA jrjestust hes 20-st dpy-geenist (dumpy ehk matsakas, jssakas), on lhemad ja trullakamad kui tavalised ehk metsiktpi ussid. Kui mutatsioon asub mnes roli-geenis (roller rullija, veereja), hakkab uss ringiratast liikuma. Rol-3 mutandid teevad ringe vastupeva, rol-6 ussid pripeva.

Kuna C. elegansil on vhe rakke ja lbipaistev keha, oli vimalik kindlaks teha iga ksiku raku funktsioon ussi arengus ning selle arengutee alates sgoodist kuni diferentseerunud rakuni. Tervikliku C. elegansi rakkude sugupuu pani kaheksakmnendatel aastatel kokku John Sulston. Seetttu on nd vimalik uurida, kuidas mjutavad geenid rakkude diferentseerumist ehk raku saatust (ingl. cell fate). Jlgides ussi arengut viljastatud munarakust 959-rakulise tiskasvanud isendini, ilmnes, et arengu jooksul toodetud 1090-st rakust saja kolmekmne he saatus on karm: need rakud on mratud enesetapule.

Selline ettemratud rakusurm ehk apoptoos on tegelikult organismide arengus niisama loomulik kui rakkude paljuneminegi. Kik me ju teame sabaga konnade ja pris konnade probleemi Miku ja Manni konnapdmise laulus. Et pris konnal saba ei ole, on just programmeeritud rakusurma s. Samamoodi vime apoptoosile tnulikud olla selle eest, et meie srmede ja varvaste vahel ei ole lesti: ka selle looteea srmedevahelise mesodermi sb organism ise ra. Nimelt laguneb apoptoosile mratud rakk teatud mehhanismi toimel vikesteks rakumembraaniga kaetud osadeks, mille makrofaagid ehk gijarakud ra svad.

Tiskasvanud inimesel tekib iga pev juurde le tuhande miljardi raku kui niisama palju rakke iga pev ei sureks, ei hakka parem endale ette kujutamagi. ks selline haigus, kus surmale mratud rakud seda kohe kuidagi teha ei taha, on niteks vhktbi. Samas on hulk niisuguseid hdasid, kus ka teised rakud suitsiidimaaniaga kaasa lhevad ning enne iget aega end ra sa lasevad. Et aga selliseid haigusi ravima ppida, on vaja teada, kuidas apoptoosimehhanism normaalselt toimib: mida programmeeritud rakusurma programm endast kujutab ehk millised geenid selle eest vastutavad.

Siin tulevadki inimkonnale appi Nobeli preemia kolmas laureaat H. Robert Horwitz ning C. elegans. Horwitz jtkas Brenneri ja Sulstoni td C. elegansi geneetika ja rakkude sugupuu alal, pdes saada jlile rakusurma geneetilistele tagamaadele. Tema tid saatis edu. Aastal 1986 avaldatud artiklis kirjeldas ta kahte nn. surmageeni (ced-3 ja ced-4), mis otseselt vastutavad rakkude apoptoosi eest. Veel on ta teinud kindlaks geeni ced-9, mis hoiab surmageenidega seondudes rakku suremast, ning terve hulga teisi geene, mis reguleerivad rakusurma. Kui ussil olid need geenid vlja selgitatud, sai vimalikuks leida sama funktsiooniga geene ka inimese genoomis. Seega on ndseks teada ks apoptoosi phjustav signaalirada, mis on evolutsiooniliselt tugevasti konserveerunud rakud surevad htemoodi nii thtsusetul ussikesel kui ka krgelt arenenud inimloomal.

Apoptoosi uurimine ei ole ainuke teema, kus inimestel ussist kasu on. Kuna le 40% inimese genoomist on homoloogne ussi genoomiga, on C. elegansi nitele rajatud mitu haigusmudelit. Huntingtoni tbe, Parkinsoni tbe, Alzheimeri tbe, amotroofset lateraalset skleroosi (ALS), adrenoleukodstroofiat (ALD), seljalihaste atroofiat (SMA) ja paljusid teisi prilikke haigusi uuritakse ussilaborites le kogu maailma. Ussiteadlaste kogukond vahetab omavahel pidevalt informatsiooni: Interneti kaudu on kttesaadav kogu uusim teave ussi geenide kohta (andmebaasid ACeDB A C. elegans DataBase, WormBase jm.), samuti ussiuurijate ajakiri Worm Breeders Gazette. Tegutseb lemaailmne ussiuurijate meililist bionet.celegans. USA-s asuv C. elegans Genome Center (CGC) (http://biosci.umn.edu/CGC/CGChomepage.htm)

saadab laborirahvale tasuta mutantseid ussiliine, mida aga kellelgi parasjagu vaja, Sanger Centerist (http://www.sanger.ac.uk/Projects/C_elegans/) Inglismaal saab minimaalse tasu eest tellida uurimiseks vajalikku C. elegansi DNA-d. Ussist huvitatutel tasub klastada internetiaadressi http://elegans.swmed.edu.


Kaja Reisner (1976) ttab teadurina Tartu likooli zooloogia ja hdrobioloogia instituudi erizooloogia ppetoolis.

Kuna C. elegans koosneb he hulkrakse looma kohta thisest arvust rakkudest neid on tiskasvanud hermafrodiidil vaid 959, sealhulgas umbes 300 nrvirakku ning on seejuures ka meeldivalt lbipaistev, kujutab ta endast ideaalset uurimisobjekti arengu- ja neurobioloogidele. Sellest ideest haaraski 1963. aastal kinni ndne Nobeli preemia laureaat Sydney Brenner, kes arvestades kiki ussikese hid omadusi, pani aluse nn. ussiteadusele (worm science). Ndseks on ussist saanud h

Kuna C. elegans koosneb he hulkrakse looma kohta thisest arvust rakkudest neid on tiskasvanud hermafrodiidil vaid 959, sealhulgas umbes 300 nrvirakku ning on seejuures ka meeldivalt lbipaistev, kujutab ta endast ideaalset uurimisobjekti arengu- ja neurobioloogidele. Sellest ideest haaraski 1963. aastal kinni ndne Nobeli preemia laureaat Sydney Brenner, kes arvestades kiki ussikese hid omadusi, pani aluse nn. ussiteadusele (worm science). Ndseks on ussist saanud hsti tuntud ja levinud mudelorganism. Eriti populaarseks on ta molekulaarbioloogia laborites saanud prast 1998. aastat, mil esimese hulkrakse loomana sekveneeriti Caenorhabditis elegansi kogu genoomne jrjestus. See sisaldab ligi sada miljonit aluspaari, olles seega umbes 20 korda suurem kui kolibakteri E. coli genoom ja 30 korda viksem kui inimesel.

Muutes katselooma ehk mudelorganismi geneetilist jrjestust (kas keemiliste mutageenide vi molekulaarbioloogiliste meetodite abil) ning jlgides, milliseid muutusi looma vljangemises ja/vi kitumises see endaga kaasa toob, on vimalik leida seoseid fenotbi ja genotbi vahel. C. elegansi mudelorganismina kasutavates laborites le kogu maailma on mutageneesi abil loodud le poolteise tuhande geneetiliselt modifitseeritud ussiliini, millel mingi geen (vi mitu geeni korraga) on vhemal vi rohkemal mral rikutud.

Ussi geenidele pannakse nimi kindla nomenklatuuri jrgi: esimesed kolm thte thistavad geeni funktsiooni, number thistab vastavasse geeniklassi kuuluvat geeni. Niteks geen mlc (myosin light chain) geeniklassi kuulub kolm mosiini kerget ahelat kodeerivat geeni - mlc-1, -2 ja -3. Tihti nimetatakse geeniklasse mutantsete usside fenotbi ehk vlimuse vi kitumise jrgi niteks ussid, kellel on muteeritud DNA jrjestust hes 20-st dpy-geenist (dumpy ehk matsakas, jssakas), on lhemad ja trullakamad kui tavalised ehk metsiktpi ussid. Kui mutatsioon asub mnes roli-geenis (roller rullija, veereja), hakkab uss ringiratast liikuma. Rol-3 mutandid teevad ringe vastupeva, rol-6 ussid pripeva.

Kuna C. elegansil on vhe rakke ja lbipaistev keha, oli vimalik kindlaks teha iga ksiku raku funktsioon ussi arengus ning selle arengutee alates sgoodist kuni diferentseerunud rakuni. Tervikliku C. elegansi rakkude sugupuu pani kaheksakmnendatel aastatel kokku John Sulston. Seetttu on nd vimalik uurida, kuidas mjutavad geenid rakkude diferentseerumist ehk raku saatust (ingl. cell fate). Jlgides ussi arengut viljastatud munarakust 959-rakulise tiskasvanud isendini, ilmnes, et arengu jooksul toodetud 1090-st rakust saja kolmekmne he saatus on karm: need rakud on mratud enesetapule.

Selline ettemratud rakusurm ehk apoptoos on tegelikult organismide arengus niisama loomulik kui rakkude paljuneminegi. Kik me ju teame sabaga konnade ja pris konnade probleemi Miku ja Manni konnapdmise laulus. Et pris konnal saba ei ole, on just programmeeritud rakusurma s. Samamoodi vime apoptoosile tnulikud olla selle eest, et meie srmede ja varvaste vahel ei ole lesti: ka selle looteea srmedevahelise mesodermi sb organism ise ra. Nimelt laguneb apoptoosile mratud rakk teatud mehhanismi toimel vikesteks rakumembraaniga kaetud osadeks, mille makrofaagid ehk gijarakud ra svad.

Tiskasvanud inimesel tekib iga pev juurde le tuhande miljardi raku kui niisama palju rakke iga pev ei sureks, ei hakka parem endale ette kujutamagi. ks selline haigus, kus surmale mratud rakud seda kohe kuidagi teha ei taha, on niteks vhktbi. Samas on hulk niisuguseid hdasid, kus ka teised rakud suitsiidimaaniaga kaasa lhevad ning enne iget aega end ra sa lasevad. Et aga selliseid haigusi ravima ppida, on vaja teada, kuidas apoptoosimehhanism normaalselt toimib: mida programmeeritud rakusurma programm endast kujutab ehk millised geenid selle eest vastutavad.

Siin tulevadki inimkonnale appi Nobeli preemia kolmas laureaat H. Robert Horwitz ning C. elegans. Horwitz jtkas Brenneri ja Sulstoni td C. elegansi geneetika ja rakkude sugupuu alal, pdes saada jlile rakusurma geneetilistele tagamaadele. Tema tid saatis edu. Aastal 1986 avaldatud artiklis kirjeldas ta kahte nn. surmageeni (ced-3 ja ced-4), mis otseselt vastutavad rakkude apoptoosi eest. Veel on ta teinud kindlaks geeni ced-9, mis hoiab surmageenidega seondudes rakku suremast, ning terve hulga teisi geene, mis reguleerivad rakusurma. Kui ussil olid need geenid vlja selgitatud, sai vimalikuks leida sama funktsiooniga geene ka inimese genoomis. Seega on ndseks teada ks apoptoosi phjustav signaalirada, mis on evolutsiooniliselt tugevasti konserveerunud rakud surevad htemoodi nii thtsusetul ussikesel kui ka krgelt arenenud inimloomal.

Apoptoosi uurimine ei ole ainuke teema, kus inimestel ussist kasu on. Kuna le 40% inimese genoomist on homoloogne ussi genoomiga, on C. elegansi nitele rajatud mitu haigusmudelit. Huntingtoni tbe, Parkinsoni tbe, Alzheimeri tbe, amotroofset lateraalset skleroosi (ALS), adrenoleukodstroofiat (ALD), seljalihaste atroofiat (SMA) ja paljusid teisi prilikke haigusi uuritakse ussilaborites le kogu maailma. Ussiteadlaste kogukond vahetab omavahel pidevalt informatsiooni: Interneti kaudu on kttesaadav kogu uusim teave ussi geenide kohta (andmebaasid ACeDB A C. elegans DataBase, WormBase jm.), samuti ussiuurijate ajakiri Worm Breeders Gazette. Tegutseb lemaailmne ussiuurijate meililist bionet.celegans. USA-s asuv C. elegans Genome Center (CGC) (http://biosci.umn.edu/CGC/CGChomepage.htm)

saadab laborirahvale tasuta mutantseid ussiliine, mida aga kellelgi parasjagu vaja, Sanger Centerist (http://www.sanger.ac.uk/Projects/C_elegans/) Inglismaal saab minimaalse tasu eest tellida uurimiseks vajalikku C. elegansi DNA-d. Ussist huvitatutel tasub klastada internetiaadressi http://elegans.swmed.edu.


Kaja Reisner (1976) ttab teadurina Tartu likooli zooloogia ja hdrobioloogia instituudi erizooloogia ppetoolis.



Kaja Reisner
28/11/2012
26/11/2012
05/10/2012
09/07/2012
26/06/2012
26/06/2012
22/05/2012

Mis see on?
E-posti aadress:
Liitun:Lahkun: 
Serverit teenindab EENet