An atlas of gene expression patterns for bestrophin in C. elegans nervous system

Abstract

Bestrophin is a calcium-activated chloride channel that regulates cell volume and is evolutionarily well- conserved from bacteria to humans. Although the Caenorhabditis elegans genome encodes best-1 to best-26 genes, their functions and expression patterns remain not fully understood. To elucidate the function of bestrophin in C. elegans, I examined the expression pattern of the 22 best genes by generating promoter::gfp reporter genes. I established an atlas of the best genes expression patterns and found that the best genes are expressed in almost all cell types, suggesting that the best genes have diverse roles in C. elegans. Notably, 10 best genes are expressed in the nervous system. All neurons expressing each of the ten best genes are identified based on their location, morphology, and co-expression with known markers. Approximately 13% of C. elegans neurons express one or more of the best genes. best genes are predominantly expressed in sensory neurons. Additionally, best-13, -19, and -22 genes are expressed in socket or sheath cells. Especially, best-5 and best-13 are expressed in the ASI and ADL chemosensory neurons that play roles in pheromone-mediated development and behaviors, respectively. I investigated the functions of best-5 and best-13, and found that best-5 appears to mediate the dauer formation, and best-13 appears to mediate the ascr#3 avoidance behavior. These findings provide comprehensive insights into the expression patterns and functions of bestrophin genes in C. elegans, shedding light on the neuronal functions of BEST ion channels in other species.

Keywords: Bestrophin, Channel, expression patterns, ASI, C. elegans|베스트로핀 (Besrophin)은 세포 부피를 조절하는 칼슘 활성화 염화물 (Calciumactivated chloride) 채널이며 박테리아에서 인간까지 진화적으로 잘 보존되어 있습니다. 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)의 유전자는 best-1 에서 best-26 까지의 26 개의 베스트로핀 유전자를 암호화하지만, 그 기능과 발현 양상은 완전히 이해되지 않은 상태로 남아 있습니다. 예쁜꼬마선충에서 베스트로핀의 기능을 규명하기 위해 prmoter::gfp 리포터 유전자를 생성하여 22 개의 최고의 유전자의 발현 패턴을 조사했습니다. 본 연구에서는 best 유전자 발현 패턴에 대한 atlas 을 확립했고 best 유전자가 거의 모든 세포 유형에서 발현된다는 사실을 발견했습니다. 이는 best 유전자가 예쁜꼬마선충에서 다양한 역할을 한다는 것을 시사합니다. 특히, 10 개의 best 유전자가 신경계에서 발현됩니다. 10 개의 best 유전자를 발현하는 모든 뉴런은 위치, 형태 및 알려진 마커와의 공동 발현으로 식별되었습니다. 예쁜꼬마선충 뉴런의 약 13%가 하나 이상의 best 유전자를 발현합니다. best 유전자는 주로 감각 뉴런(sensory neuron)에서 발현됩니다. 특히, best-13, -19 및 -22 유전자는 socket 또는 sheath 세포에서 발현됩니다. 특히, best-5 와 best-13 은 각각 페로몬 매개 발달과 행동에서 역할을 하는 ASI 와 ADL 화학감각 뉴런에서 발현됩니다. best-5 와 best-13 의 기능을 조사한 결과, best-5 가 dauer 형성을 매개하는 것으로 나타났고, best-13 이 ascr#3 회피 행동을 매개하는 것으로 나타났습니다. 이러한 발견은 예쁜꼬마선충의 베스트로핀 유전자의 발현 패턴과 기능에 대한 포괄적인 통찰력을 제공하여 다른 종의 BEST 이온 채널의 신경 기능에 대한 정보를 제공합니다.

핵심어: 베스트로핀, 채널, 발현 패턴, ASI, 예쁜꼬마선충