Modelorganisme

Escherichia coli er en gram-negativ prokaryotisk model organisme.
Drosophila melanogaster er en af de mest kendte organismer der benyttes til genetiske eksperimenter.
Saccharomyces cerevisiae er en af de mest studerede eukaryotiske modelorganismer i molekylær- og cellebiologien.

En modelorganisme er en ikke-menneskelig art, der studeres grundigt for at forstå bestemte biologiske fænomener med forventning om, at opdagelser gjort i modelorganismen vil give indsigt i, hvordan andre organismer fungerer. [1][2] Modelorganismer bruges i vid udstrækning til at undersøge menneskelige sygdomme, når menneskelige eksperimenter ville være umulige eller uetiske at udføre.[3] Denne strategi muliggøres af den fælles afstamning af alle levende organismer og bevarelsen af metaboliske og udviklingsmæssige processer og det genetiske materiale i løbet af evolutionen.[4]

E. coli

Der er mange modelorganismer. Et af de første modelsystemer inden for molekylærbiologien var bakterien Escherichia coli, en almindelig bestanddel af det menneskelige fordøjelsessystem. Flere af de bakterievira (bakteriofag), der inficerer E. coli har også været meget nyttige til undersøgelse af genstrukturer og genregulering (f.eks. fager som Lambdafag og Escherichia coli virus T4). Det diskuteres imidlertid, om bakteriofager skal klassificeres som organismer, fordi de mangler stofskifte og er afhængige af værtscellernes funktioner til formering.[5]

Udvalgte modelorganismer

Organismerne nedenfor er blevet modelorganismer, fordi de muliggør studiet af bestemte karakteristikker eller på grund af deres genetiske tilgængelighed. For eksempel var E. coli en af de første organismer, for hvilken genetiske teknikker transformation eller genetisk manipulation blev udviklet for.

For alle disse modelorganismer er deres genomer blevet sekventeret, inklusive deres mitokondrie-/kloroplast-genomer. Disse sekventerings-data findes i modelorganismedatabaser for at give forskere en portal, hvorfra de kan downloade sekvenser (DNA, RNA eller protein) eller for at få adgang til funktionel information om specifikke gener, for eksempel den subcellulære lokalisering af genproduktet eller dets fysiologiske rolle i organismen.

ModelorganismeDansk navnUformel klassifikationAnvendelse (eksempler)
VirusPhi X 174ΦX174Virusevolution[6]
ProkaryotEscherichia coliE. coliBakteriebakteriel genetik, metabolisme
Eukaryot, encelletDictyostelium discoideumAmøbeimmunologi, interaktioner mellem vært og patogen[7]
Saccharomyces cerevisiaeØlgær
Bagegør		Gærsvampcelledeling, organeller, osv.
Schizosaccharomyces pombeGærsvampcellens cyklus, cytokinese, kromosombiologi, telomerer, DNA metabolism, organiseringen af cytoskelettet, industriel anvendelse[8][9]
Chlamydomonas reinhardtiiAlgehydrogenproduktion[10]
Tetrahymena thermophila, T. pyriformisCiliatundervisning,[11] biomedicinsk forskning[12]
Emiliania huxleyiPlanktonhavoverfladens temperatur[13]
PlanteArabidopsis thalianaAlmindelig gåsemadDækfrøet plantepopulationsgenetik[14]
Physcomitrella patensBulet muddermosMosbioteknologi[15]
Populus trichocarpaVestamerikanst BalsampoppelTrætørketolerence, ligninbiosyntese, veddannelse, plantebiologi, morfologi, genetik, and økologi[16]
Dyr, hvirvelløseCaenorhabditis elegansNematode, rundormOrmdifferentiering, udvikling
Drosophila melanogasterBananflue[[Insekt]udviklingsbiologi, parkinsons sygdom hos mennesker[17][18]
Callosobruchus maculatusInsektudviklingsbiologi
Dyr, Hvirvel-Danio rerioZebrafiskFiskembryonisk udvikling
Fundulus heteroclitusFiskhormoners effekt på adfærd[19]
Nothobranchius furzeriFiskaldring, sygdom, evolution
Oryzias latipesFiskfiskebiologi, kønsbestemmelse[20]
Anolis carolinensisGrøn anoleReptilreptilbiologi, evolution
Mus musculusHusmusPattedyrsygdomsmodeller hos mennesker
Gallus gallusBankivahøneFuglembryonisk udvikling og organogenese
Taeniopygia castanotisZebrafinkeFuglstemmeindlæring, neurobiologi[21]
Xenopus laevis
Xenopus tropicalis[22]		Afrikansk sporefrø
Lille sporefrø		Paddeembryonisk udvikling

Referencer

  1. ^ Fields, S.; Johnston, M (2005-03-25). "CELL BIOLOGY: Whither Model Organism Research?". Science. 307 (5717): 1885-1886. doi:10.1126/science.1108872. PMID 15790833. S2CID 82519062.
  2. ^ Griffiths, E. C. (2010) What is a model? Arkiveret 12. marts 2012 hos Wayback Machine
  3. ^ Fox, Michael Allen (1986). The Case for Animal Experimention: An Evolutionary and Ethical Perspective. Berkeley and Los Angeles, California: University of California Press. ISBN 978-0-520-05501-8. OCLC 11754940 – via Google Books.
  4. ^ Allmon, Warren D.; Ross, Robert M. (december 2018). "Evolutionary remnants as widely accessible evidence for evolution: the structure of the argument for application to evolution education". Evolution: Education and Outreach. 11 (1): 1. doi:10.1186/s12052-017-0075-1. S2CID 29281160.
  5. ^ Grada, Ayman; Mervis, Joshua; Falanga, Vincent (oktober 2018). "Research Techniques Made Simple: Animal Models of Wound Healing". Journal of Investigative Dermatology. 138 (10): 2095-2105.e1. doi:10.1016/j.jid.2018.08.005. PMID 30244718.
  6. ^ Wichman, Holly A.; Brown, Celeste J. (2010-08-27). "Experimental evolution of viruses: Microviridae as a model system". Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 365 (1552): 2495-2501. doi:10.1098/rstb.2010.0053. PMC 2935103. PMID 20643739.
  7. ^ Dunn, Joe Dan; Bosmani, Cristina; Barisch, Caroline; Raykov, Lyudmil; Lefrançois, Louise H.; Cardenal-Muñoz, Elena; López-Jiménez, Ana Teresa; Soldati, Thierry (2018-01-04). "Eat Prey, Live: Dictyostelium discoideum As a Model for Cell-Autonomous Defenses". Frontiers in Immunology. 8: 1906. doi:10.3389/fimmu.2017.01906. PMC 5758549. PMID 29354124.
  8. ^ Fission Yeast GO slim terms | PomBase
  9. ^ Lock, A; Rutherford, K; Harris, MA; Hayles, J; Oliver, SG; Bähler, J; Wood, V (13. oktober 2018). "PomBase 2018: user-driven reimplementation of the fission yeast database provides rapid and intuitive access to diverse, interconnected information". Nucleic Acids Research. 47 (D1): D821-D827. doi:10.1093/nar/gky961. PMC 6324063. PMID 30321395.
  10. ^ Batyrova, Khorcheska; Hallenbeck, Patrick C. (2017-03-16). "Hydrogen Production by a Chlamydomonas reinhardtii Strain with Inducible Expression of Photosystem II". International Journal of Molecular Sciences. 18 (3): 647. doi:10.3390/ijms18030647. PMC 5372659. PMID 28300765.
  11. ^ Smith, Joshua J.; Wiley, Emily A.; Cassidy-Hanley, Donna M. (2012). "Tetrahymena in the Classroom". Tetrahymena Thermophila. Methods in Cell Biology. Vol. 109. s. 411-430. doi:10.1016/B978-0-12-385967-9.00016-5. ISBN 9780123859679. PMC 3587665. PMID 22444155.
  12. ^ Stefanidou, Maria (2014). "The use of the protozoan Tetrahymena as a cell model". I Castillo, Victor; Harris, Rodney (red.). Protozoa: Biology, Classification and Role in Disease. Nova Science Publishers. s. 69-88. ISBN 978-1-62417-073-7.
  13. ^ Fielding, Samuel R. (marts 2013). "Emiliania huxleyi specific growth rate dependence on temperature". Limnology and Oceanography. 58 (2): 663-666. Bibcode:2013LimOc..58..663F. doi:10.4319/lo.2013.58.2.0663.
  14. ^ Platt, Alexander; Horton, Matthew; Huang, Yu S.; Li, Yan; Anastasio, Alison E.; Mulyati, Ni Wayan; Ågren, Jon; Bossdorf, Oliver; Byers, Diane; Donohue, Kathleen; Dunning, Megan; Holub, Eric B.; Hudson, Andrew; Le Corre, Valérie; Loudet, Olivier; Roux, Fabrice; Warthmann, Norman; Weigel, Detlef; Rivero, Luz; Scholl, Randy; Nordborg, Magnus; Bergelson, Joy; Borevitz, Justin O. (2010-02-12). "The Scale of Population Structure in Arabidopsis thaliana". PLOS Genetics. 6 (2): e1000843. doi:10.1371/journal.pgen.1000843. PMC 2820523. PMID 20169178.
  15. ^ Decker EL, Reski R (2007) Moss bioreactors producing improved biopharmaceuticals ‘’Current Opinion in Biotechnology. 18:393-398.’’
  16. ^ "Revisiting the sequencing of the first tree genome: Populus trichocarpa | Tree Physiology | Oxford Academic".
  17. ^ Lindquist, Susan L.; Bonini, Nancy M. (22. juni 2006). "Parkinson's Disease Mechanism Discovered". Science Express. Howard Hughes Medical Institute. Hentet 11. juli 2019.
  18. ^ Kim, H; Raphayel, A; LaDow, E; McGurk, L; Weber, R; Trojanowski, J; Lee, V; Finkbeiner, S; Gitler, A; Bonini, N (2014). "Therapeutic modulation of eIF2α-phosphorylation rescues TDP-43 toxicity in amyotrophic lateral sclerosis disease models". Nature Genetics. 46 (2): 152-60. doi:10.1038/ng.2853. PMC 3934366. PMID 24336168.
  19. ^ Non-Mammalian Hormone-Behavior Systems https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/fundulus-heteroclitus
  20. ^ Siegfried, K.R. (2017). "Molecular and Chromosomal Aspects of Sex Determination". Reference Module in Life Sciences. doi:10.1016/B978-0-12-809633-8.03245-3. ISBN 978-0-12-809633-8.
  21. ^ Mello, Claudio V. (2014). "The Zebra Finch, Taeniopygia guttata: An Avian Model for Investigating the Neurobiological Basis of Vocal Learning". Cold Spring Harbor Protocols. 2014 (12): 1237-1242. doi:10.1101/pdb.emo084574. PMC 4571486. PMID 25342070.
  22. ^ "JGI-Led Team Sequences Frog Genome". GenomeWeb.com. Genome Web. 29. april 2010. Arkiveret fra originalen 7. august 2011. Hentet 30. april 2010.

Medier brugt på denne side

S cerevisiae under DIC microscopy.jpg
Saccharomyces cerevisiae cells in DIC microscopy. Imaging was performed with the Olympus BX61 microscope and a UPlanSApo 100× NA 1.40 oil immersion objective (Olympus). Pictures were acquired at room temperature in synthetic complete medium with a camera (SPOT; Diagnostic Instruments, Inc.) using MetaMorph software (MDS Analytical Technologies).
E coli at 10000x, original.jpg
Low-temperature electron micrograph of a cluster of E. coli bacteria, magnified 10,000 times. Each individual bacterium is oblong shaped.
Drosophila melanogaster - side (aka).jpg
Forfatter/Opretter:

André Karwath aka Aka

, Licens: CC BY-SA 2.5
This image shows a 0.1 x 0.03 inch (2.5 x 0.8 mm) small male Drosophila melanogaster fly.