五种流行的模式生物

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经过Alys.sa cecchetelli.卢卡斯摩根

模型生物是全球研究人员使用的重要工具。这些生物与人类分享了许多基因,很容易在实验室中维护,并且具有较短的一代时间,使得遗传操作的影响易于研究。在这个博客文章中,我们将涵盖五种流行的模型生物,但那里有更多更多。

模型生物

房子鼠标(亩肌肉

鼠让我们从许多研究人员最喜欢的哺乳动物模型生物开始:老鼠(亩肌肉对于科学家来说,老鼠作为一种哺乳动物模型生物有很多优势,因为对哺乳动物来说,老鼠的繁殖时间相对较短——从出生到生产——大约10周。成年老鼠每三周繁殖一次,因此科学家可以同时观察几代老鼠。

因为小鼠比较许多其他模型生物更遗传和生理学地相似,所以它们是常用于研究人类疾病。小鼠的疾病向人类疾病显示出许多类似的表型,并成功帮助研究人员开发了各种疗法。例如,许多科学家使用小鼠来研究癌症等疾病,因为小鼠更好地概括了癌细胞,治疗药物和身体其余部分的复杂相互作用而不是其他模型生物或细胞培养物的研究。例如,斯科特·劳实验室利用小鼠学习如何白血病的不同突变会影响不同的治疗方案(Zuber等,2009)。通过注射小鼠逆转录病毒vwin668载体在白血病中发现的不同突变,Lowe实验室能够鉴定一组使癌细胞更耐化疗的突变。你可以找到这些质粒在addgene。

小鼠作为模型生物的另一个优点是它们是遗传造成的。可以轻松地用工具易于操纵小鼠CRISPR使转基因线

果蝇(果蝇Melanogaster)

黑腹果蝇另一个流行的模型生物是果蝇黑素礁唑,或者因为它更常见:果蝇。果蝇已被用于一个世纪的科学研究,但是被托马斯亨特摩根带到了最前沿,他被称为“父亲”果蝇研究。Morgan发现,在迄今为止在我们甚至知道DNA是遗传物质之前,使用水果飞行的染色体中发现基因在染色体中发现(詹宁斯,2011年)。

果蝇是一种很好的模式生物,因为它们在实验室中容易且廉价地生长和维持,生命周期很短,只有8到14天,而且能在室外产下大量后代。果蝇也相对容易操纵基因。科学家只需6周就能培育出新的果蝇品种,而培育转基因小鼠则需要数月。多年来,苍蝇已经成为研究发育、遗传学和神经系统等一系列课题的理想模型生物。苍蝇也成为了一种重要的人类疾病模型,具有发现治疗药物的潜力,因为据估计,人类75%的致病基因在苍蝇中有一个功能同源物(Pandey和Nichols,2011年)。

使用果蝇的巨大优势是遗传工具的阵列,如GAL4 /无人机和LexA系统,这使得科学家可以很容易地控制感兴趣基因的水平和时空表达。这种对基因表达的控制在其他模型系统中是可能的,但可能相当困难和耗时。GAL4/UAS在1993年首次被描述诺伯特•Perrimon的实验室以来一直不断改进。如果您对这些系统感兴趣,请退房杰拉尔德·鲁宾的创建了一套模块的实验室向量这可用于在飞行的特定细胞中最佳地控制基因表达(pfeiffer等人。,2010年)。

酵母(酿酒酵母酿酒酵母

酿酒酵母扫描电镜酵母是最简单的真核生物之一,是科学研究中常用的模型生物。是的,我们在面包和其他烘焙食品中使用的同类!酵母便宜,简单易于使用,因为它们可以在各种环境条件下存活,每2小时两倍。酵母也是第一个完全测序的真核基因组,并且非常适合遗传操作。

酵母细胞不仅是出于上面的原因,而且是因为它们实际上与我们自己的细胞分享了许多生物学性质和过程。与人体细胞一样,酵母DNA包装成染色体,约23%的酵母基因在人类中有一个对应物(Liu等人,2017)。因此,酵母可用于研究由特定基因引起的人类疾病的分子基础。例如,在人类癌症中突变的几个基因具有酵母细胞分裂中涉及的同源物(祈祷,2008年)。酵母中的科学发现可以进一步研究其他模型生物,更好地概括体内条件与人类相似。

例如,由于它们的简单性,酵母已成为神经疾病研究中的重要实验模型,例如帕金森病(PD)。PD主要是蛋白质误用的特征,导致蛋白质聚集体的积聚在大脑中被称为“石油体”。PD的酵母模型,如过表达有毒蛋白α-突触核蛋白的那些(石油体中最常见的蛋白质),在理解疾病的基本分子机制方面一直非常宝贵(Menezes等人,2015年)。由于酵母是单细胞生物,它们也可以很容易地在一个实验中筛选多种治疗性化合物。

斑马鱼(Danio Rerio.

斑马鱼开发自20世纪60年代以来,斑马鱼逐渐成为一个重要的模型生物体。它们与人类约70%的基因分享了70%的基因,85%的人类基因与疾病有关的斑马鱼(Howe等人。,2013年)。斑马鱼很小,易于维护,因为它们被安置在大型群体中,易于培育,并一次生产50-300鸡蛋。斑马鱼胚胎也铺设和施肥,允许科学家轻松操纵它们。科学家可以简单地用DNA或RNA注入一次细胞胚胎以编辑其基因组或产生转基因动物。

斑马鱼是胚胎发育研究的理想模型生物,因为它们的胚胎是完全透明的。因此,科学家可以轻松观察到其他脊椎动物物种中可能困难的早期发育阶段。透明度还允许科学家容易地观察荧光标记的蛋白质和组织以更好地评估发育过程。

例如,Stailiation Lab研究了显影斑马皮胰腺中β细胞的增殖和分化。他们首先使用这些细胞标记质粒。然后使用HOTcre,一种使用热诱导控制不同转基因的时间表达的方法,树脂基团确定实际上有两个不同的β-细胞群,源于胰腺的不同区域并产生不同水平的胰岛素(Hesselson等人,2009)。

蠕虫 (秀丽隐杆线虫)

Cefelans蠕虫蠕虫,Caenorhabditis elegans.,自20世纪70年代以来,当悉尼布伦纳将其带入实验室以研究神经元发展时,已被广泛使用以来的模型生物体(布伦纳,1973)。C. Elegans.是小型,透明的蠕虫,具有快速的生命周期和大型托管尺寸。多数的C. Elegans.也是自身肥沃的雌雄同体,使得在多一代进行大型实验方便。类似于其他模型生物,C.ELEGANS.基因组也被完全测序,超过60%的人类基因有同源C. Elegans.使其成为研究基本分子生物学过程的理想选择。

C. Elegans.对遗传操作也非常适合。转基因动物可以通过简单地将DNA微量注射到蠕虫中,例如表达荧光标记物的动物(Mello等,1991年)。基因也可以容易地击倒RNA干扰(RNAi)通过喂食表达特异性质粒的蠕虫细菌(L4440)包含感兴趣的基因(火灾等,1998年)。在蠕虫中发现RNAi实际上是奖励的存款人安德鲁火克雷格·梅洛一种诺贝尔奖2006年。

主要优势之一C. Elegans.他们一生都是透明的。因此,从胚胎发育到成年,任何基因修饰,如荧光蛋白的表达或基因的破坏,都可以很容易地在活的生物体中看到。这种从基因上操纵和可视化细胞和组织的能力使科学家能够进行体内在其他模型生物中可能相当困难的研究。蠕虫已被用来调查一系列生物系统和过程,包括神经系统,开发,细胞信号,老化和机械调整,以命名几个。例如,安德鲁莱勒斯实验室利用蠕虫研究整个成人大脑中的钙信号,使用质粒表达遗传编码的钙传感器,Gcamp6(Nguyen等人。,2015年)。如果你感兴趣的话C. Elegans.质粒和资源检查addgene's虫表达页面

寻找更多模特生物?查看流行模式生物系列的第二部分,并阅读正在开发新系统,用于新兴模型生物!!


参考文献

布伦纳,悉尼。秀丽隐杆线虫的遗传学遗传学77.1(1974):71-94。pmed中央PMCID: PMC1213120

火,安德鲁,等。“秀丽隐杆线虫在Caenorhabdisis的双链RNA有效和特异性遗传干扰。”自然391.6669(1998):806。PubMedPMID:9486653

Hesselson,Daniel等。“具有介导的标记鉴定的静态和增殖性胰腺β细胞的不同群体。”国家科学院的诉讼程序106.35(2009):14896-14901。PubMed.PMID:19706417.。pmed中央PMCID:PMC2736433

Howe, Kerstin等。“斑马鱼参照基因组序列及其与人类基因组的关系。”自然496.7446(2013):498PMID:23594743。pmed中央PMCID:PMC3703927

Jennings,Barbara H.“果蝇 - 生物学和药物的多功能模型。”材料今天14.5(2011):190-195。

刘,魏,等。“从Saccharomyces Cerevisiae到人类:重要的基因共表达模块。”生物医学报告7.2(2017): 153 - 158。PubMed.PMID:28804628。pmed中央PMCID:PMC5525645

Mello,Craig C.等人。“秀丽隐杆线虫的高效基因转移:异血瘤维持和转化序列的整合。”在EMBO杂志10.12(1991):3959-3970。PubMed.PMID:1935914。pmed中央PMCID:PMC453137

Menezes, Regina等人。"从面包师到床边:帕金森病的酵母模型"微生物细胞2.8(2015):262。PUBMEDPMID:28357302。pmed中央PMCID:PMC5349099

Nguyen,Jeffrey P.等人。“全脑钙成像与细胞分辨率在自由行为Caenorhabditis elegans中。”国家科学院的诉讼程序113.8(2016):E1074-E1081。PubMed.PMID:26712014

Pandey, Udai Bhan和Charles D. Nichols。“黑腹果蝇的人类疾病模型以及这种果蝇在治疗药物发现中的作用。”药理评论63.2(2011): 411 - 436。PubMed.PMID:21415126。pmed中央PMCID:PMC3082451

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祈祷,莱斯利。“L. H.HARTWELL的酵母:用于研究体细胞突变和癌症的模型生物体。”自然教育1.1(2008):183。

Zuber, Johannes等。“人类AML小鼠模型能准确预测化疗反应。”基因与发展23.7(2009):877-889。PubMed.PMID:19339691。pmed中央PMCID:PMC2666344

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