The properties of a cell are determined by the genetic information encoded in its genome. Understanding how such information is differentially and dynamically retrieved to define distinct cell types and cellular states is a major challenge facing molecular biology. Gene regulatory factors that control the expression of genomic information come in a variety of flavors, with transcription factors and microRNAs representing the most numerous gene regulatory factors in multicellular genomes. Here, I review common principles of transcription factor- and microRNA-mediated gene regulatory events and discuss conceptual differences in how these factors control gene expression.

Knowledge of connectivity in the nervous system is essential to understanding its function. Here we describe connectomes for both adult sexes of the nematode Caenorhabditis elegans, an important model organism for neuroscience research. We present quantitative connectivity matrices that encompass all connections from sensory input to end-organ output across the entire animal, information that is necessary to model behaviour. Serial electron microscopy reconstructions that are based on the analysis of both new and previously published electron micrographs update previous results and include data on the male head. The nervous system differs between sexes at multiple levels. Several sex-shared neurons that function in circuits for sexual behaviour are sexually dimorphic in structure and connectivity. Inputs from sex-specific circuitry to central circuitry reveal points at which sexual and non-sexual pathways converge. In sex-shared central pathways, a substantial number of connections differ in strength between the sexes. Quantitative connectomes that include all connections serve as the basis for understanding how complex, adaptive behavior is generated. Quantitative connectivity matrices (or connectomes) for both adult sexes of the nematode Caenorhabditis elegans are presented that encompass all connections from sensory input to end-organ output across the entire animal.

BioTechniquesVol. 32, No. 4 BenchmarksOpen AccessPCR Fusion-Based Approach to Create Reporter Gene Constructs for Expression Analysis in Transgenic C. elegansOliver HobertOliver Hobert*Address correspondence to Dr. Oliver Hobert, Department of Biochemistry and Molecular Biophysics, Center for Neurobiology and Behavior, Columbia University, College of Physicians and Surgeons, New York, NY 10032, USA. e-mail: E-mail Address: or38@columbia.eduColumbia University, New York, NY, USAPublished Online:17 Sep 2018https://doi.org/10.2144/02324bm01AboutSectionsPDF/EPUB ToolsAdd to favoritesDownload CitationsTrack Citations ShareShare onFacebookTwitterLinkedInReddit FiguresReferencesRelatedDetailsCited ByCell context-dependent CFI-1/ARID3 functions control neuronal terminal differentiationCell Reports, Vol. 42, No. 3The centralspindlin complex regulates cytokinesis and morphogenesis in the C. elegans spermatheca20 January 2023 | Development, Vol. 150, No. 2GLB-3: A resilient, cysteine-rich, membrane-tethered globin expressed in the reproductive and nervous system of Caenorhabditis elegansJournal of Inorganic Biochemistry, Vol. 238Daily exposure to low concentrations of Tetrabromobisphenol A interferes with the thyroid hormone pathway in HepG2 cellsFundamental Research, Vol. 242Maintenance of neurotransmitter identity by Hox proteins through a homeostatic mechanism15 October 2022 | Nature Communications, Vol. 13, No. 1The inner junction protein CFAP20 functions in motile and non-motile cilia and is critical for vision3 November 2022 | Nature Communications, Vol. 13, No. 1Sexually dimorphic architecture and function of a mechanosensory circuit in C. elegans11 November 2022 | Nature Communications, Vol. 13, No. 1TGS1 impacts snRNA 3′-end processing, ameliorates survival motor neuron -dependent neurological phenotypes in vivo and prevents neurodegeneration10 August 2022 | Nucleic Acids Research, Vol. 50, No. 21Biosynthesis of L ‐5‐methyltetrahydrofolate by genetically engineered Escherichia coli7 September 2022 | Microbial Biotechnology, Vol. 15, No. 11Widespread employment of conserved C. elegans homeobox genes in neuronal identity specification30 September 2022 | PLOS Genetics, Vol. 18, No. 9In situ structure of intestinal apical surface reveals nanobristles on microvilli6 June 2022 | Proceedings of the National Academy of Sciences, Vol. 119, No. 24Interpreting ciliopathy-associated missense variants of uncertain significance (VUS) in Caenorhabditis elegans20 November 2021 | Human Molecular Genetics, Vol. 31, No. 10The C. elegans regulatory factor X (RFX) DAF-19M module: A shift from general ciliogenesis to cell-specific ciliary and behavioral specializationCell Reports, Vol. 39, No. 2Robust regulatory architecture of pan-neuronal gene expressionCurrent Biology, Vol. 32, No. 8Distinct mechanoreceptor pezo-1 isoforms modulate food intake in the nematode Caenorhabditis elegans15 December 2021 | G3 Genes|Genomes|Genetics, Vol. 12, No. 3An extracellular matrix damage sensor signals through membrane-associated kinase DRL-1 to mediate cytoprotective responses in Caenorhabditis elegans27 November 2021 | Genetics, Vol. 220, No. 3Joint actions of diverse transcription factor families establish neuron-type identities and promote enhancer selectivity24 January 2022 | Genome Research, Vol. 32, No. 3A Fusion PCR Method for Expressing Genetic Tools in C. elegans24 March 2022Genetic Methods for Cellular Manipulation in C. elegans24 March 2022Neuronal membrane glycoprotein (nmgp‐1) gene deficiency affects chemosensation‐related behaviors, dauer exit and egg‐laying in Caenorhabditis elegans5 December 2021 | Journal of Neurochemistry, Vol. 160, No. 2rab-27 acts in an intestinal pathway to inhibit axon regeneration in C. elegans24 November 2021 | PLOS Genetics, Vol. 17, No. 11hlh-12 , a gene that is necessary and sufficient to promote migration of gonadal regulatory cells in Caenorhabditis elegans , evolved within the Caenorhabditis clade3 September 2021 | Genetics, Vol. 219, No. 3Molecular topography of an entire nervous systemCell, Vol. 184, No. 16In silico analysis of the transcriptional regulatory logic of neuronal identity specification throughout the C. elegans nervous system24 June 2021 | eLife, Vol. 10Chemogenomic approach to identifying nematode chemoreceptor drug targets in the entomopathogenic nematode Heterorhabditis bacteriophoraComputational Biology and Chemistry, Vol. 92A collection of toolkit strains reveals distinct localization and dynamics of membrane-associated transcripts in epitheliaCell Reports, Vol. 35, No. 5Effector and regulator: Diverse functions of C. elegans C-type lectin-like domain proteins1 April 2021 | PLOS Pathogens, Vol. 17, No. 4Genome wide natural variation of H3K27me3 selectively marks genes predicted to be important for cell differentiation in Phaeodactylum tricornutum31 December 2020 | New Phytologist, Vol. 229, No. 6Velvet Antler Methanol Extracts Ameliorate Parkinson’s Disease by Inhibiting Oxidative Stress and Neuroinflammation: From C. elegans to MiceOxidative Medicine and Cellular Longevity, Vol. 2021NeuroPAL: A Multicolor Atlas for Whole-Brain Neuronal Identification in C. elegansCell, Vol. 184, No. 1In situ Structure of Intestinal Apical Surface Reveals Nanosticks on MicrovilliSSRN Electronic Journal, Vol. 207The C. elegans Regulatory Factor X (RFX) DAF-19M Module: A Shift From General Ciliogenesis to Ciliary and Behavioral SpecializationSSRN Electronic Journal, Vol. 128Functionally non-redundant paralogs spe-47 and spe-50 encode FB-MO associated proteins and interact with him-831 December 2020 | PLOS ONE, Vol. 15, No. 12Direct glia-to-neuron transdifferentiation gives rise to a pair of male-specific neurons that ensure nimble male mating3 November 2020 | eLife, Vol. 9Synaptic Protein Degradation Controls Sexually Dimorphic Circuits through Regulation of DCC/UNC-40Current Biology, Vol. 30, No. 21Ciliary Tip Signaling Compartment Is Formed and Maintained by Intraflagellar TransportCurrent Biology, Vol. 30, No. 21Establishment and maintenance of motor neuron identity via temporal modularity in terminal selector function1 October 2020 | eLife, Vol. 9The C. elegans GATA transcription factor elt-2 mediates distinct transcriptional responses and opposite infection outcomes towards different Bacillus thuringiensis strains24 September 2020 | PLOS Pathogens, Vol. 16, No. 9Metabolic Reconfiguration in C. elegans Suggests a Pathway for Widespread Sterol Auxotrophy in the Animal KingdomCurrent Biology, Vol. 30, No. 15Modular Organization of Cis -regulatory Control Information of Neurotransmitter Pathway Genes in Caenorhabditis elegans1 July 2020 | Genetics, Vol. 215, No. 3Exploring the Toxicology of Depleted Uranium with Caenorhabditis elegans19 May 2020 | ACS Omega, Vol. 5, No. 21Mitochondria-Derived H2O2 Promotes Symmetry Breaking of the C. elegans ZygoteDevelopmental Cell, Vol. 53, No. 3NF-κB mediates lipopolysaccharide-induced alternative pre-mRNA splicing of MyD88 in mouse macrophagesJournal of Biological Chemistry, Vol. 295, No. 18The Na + -K + -ATPase is needed in glia of touch receptors for responses to touch in C. elegansJournal of Neurophysiology, Vol. 123, No. 5An ABCG Transporter Functions in Rab Localization and Lysosome-Related Organelle Biogenesis in Caenorhabditis elegans1 February 2020 | Genetics, Vol. 214, No. 2A terminal selector prevents a Hox transcriptional switch to safeguard motor neuron identity throughout life3 January 2020 | eLife, Vol. 9Caenorhabditis elegans: A Tool for Antimicrobial Drug Discovery29 March 2020Casein Kinase 1δ Stabilizes Mature Axons by Inhibiting Transcription Termination of AnkyrinDevelopmental Cell, Vol. 52, No. 1Expressional artifact caused by a co-injection marker rol-6 in C. elegans4 December 2019 | PLOS ONE, Vol. 14, No. 12Central and peripheral innervation patterns of defined axial motor units in larval zebrafish11 April 2019 | Journal of Comparative Neurology, Vol. 527, No. 15Genetic markers enable the verification and manipulation of the dauer entry decisionDevelopmental Biology, Vol. 454, No. 2Evolution of neuronal anatomy and circuitry in two highly divergent nematode species17 September 2019 | eLife, Vol. 8Endogenous fluctuations of OCT 4 and SOX 2 bias pluripotent cell fate decisions25 September 2019 | Molecular Systems Biology, Vol. 15, No. 9The Inducible Response of the Nematode Caenorhabditis elegans to Members of Its Natural Microbiota Across Development and Adult Life7 August 2019 | Frontiers in Microbiology, Vol. 10The Caenorhabditis elegans Transgenic Toolbox12 August 2019 | Genetics, Vol. 212, No. 4A tensile trilayered cytoskeletal endotube drives capillary-like lumenogenesis25 June 2019 | Journal of Cell Biology, Vol. 218, No. 7Cannabinoids Stimulate the TRP Channel-Dependent Release of Both Serotonin and Dopamine to Modulate Behavior in C. elegans18 March 2019 | The Journal of Neuroscience, Vol. 39, No. 21Myoinhibitory peptide signaling modulates aversive gustatory learning in Caenorhabditis elegans19 February 2019 | PLOS Genetics, Vol. 15, No. 2Plasticity of the Electrical Connectome of C. elegansCell, Vol. 176, No. 5Key role of SMN/SYNCRIP and RNA-Motif 7 in spinal muscular atrophy: RNA-Seq and motif analysis of human motor neurons15 January 2019 | Brain, Vol. 142, No. 2Developmental effector gene regulation: Multiplexed strategies for functional analysisDevelopmental Biology, Vol. 445, No. 1Distinct functions of a cGMP-dependent protein kinase in nerve terminal growth and synaptic vesicle cycling1 January 2019 | Journal of Cell Science, Vol. 273Spatial Transcriptomics of C. elegans Males and Hermaphrodites Identifies Sex-Specific Differences in Gene Expression PatternsDevelopmental Cell, Vol. 47, No. 6Investigating the function and possible biological role of an acetylcholine-gated chloride channel subunit (ACC-1) from the parasitic nematode Haemonchus contortusInternational Journal for Parasitology: Drugs and Drug Resistance, Vol. 8, No. 3Function and regulation of the Caenorhabditis elegans Rab32 family member GLO-1 in lysosome-related organelle biogenesis12 November 2018 | PLOS Genetics, Vol. 14, No. 11Intraflagellar Transport Complex A Genes Differentially Regulate Cilium Formation and Transition Zone GatingCurrent Biology, Vol. 28, No. 20Evolutionary plasticity in the innate immune function of Akirin23 July 2018 | PLOS Genetics, Vol. 14, No. 7Hypoxia-inducible factor cell non-autonomously regulates C. elegans stress responses and behavior via a nuclear receptor16 July 2018 | eLife, Vol. 7Monoamines differentially modulate neuropeptide release from distinct sites within a single neuron pair3 May 2018 | PLOS ONE, Vol. 13, No. 5Endosome maturation factors Rabenosyn‐5/VPS45 and caveolin‐1 regulate ciliary membrane and polycystin‐2 homeostasis26 March 2018 | The EMBO Journal, Vol. 37, No. 9Unconventional function of an Achaete-Scute homolog as a terminal selector of nociceptive neuron identity19 April 2018 | PLOS Biology, Vol. 16, No. 4A Damage Sensor Associated with the Cuticle Coordinates Three Core Environmental Stress Responses in Caenorhabditis elegans1 April 2018 | Genetics, Vol. 208, No. 4Glial loss of the metallo β-lactamase domain containing protein, SWIP-10, induces age- and glutamate-signaling dependent, dopamine neuron degeneration28 March 2018 | PLOS Genetics, Vol. 14, No. 3A transcription factor collective defines the HSN serotonergic neuron regulatory landscape22 March 2018 | eLife, Vol. 7Post-transcriptional Regulation by 3′ UTRs Can Be Masked by Regulatory Elements in 5′ UTRsCell Reports, Vol. 22, No. 12Sexually Dimorphic unc-6/Netrin Expression Controls Sex-Specific Maintenance of Synaptic ConnectivityCurrent Biology, Vol. 28, No. 4An atlas of Caenorhabditis elegans chemoreceptor expression2 January 2018 | PLOS Biology, Vol. 16, No. 1Automated screening of C. elegans neurodegeneration mutants enabled by microfluidics and image analysis algorithms1 January 2018 | Integrative Biology, Vol. 10, No. 9A Caenorhabditis elegans Zinc Finger Transcription Factor, ztf-6 , Required for the Specification of a Dopamine Neuron-Producing Lineage1 January 2018 | G3 Genes|Genomes|Genetics, Vol. 8, No. 1Contribution of the cyclic nucleotide gated channel subunit, CNG-3, to olfactory plasticity in Caenorhabditis elegans13 March 2017 | Scientific Reports, Vol. 7, No. 1Genetic deficiency in neuronal peroxisomal fatty acid β-oxidation causes the interruption of dauer development in Caenorhabditis elegans24 August 2017 | Scientific Reports, Vol. 7, No. 1Primary Cilium Formation and Ciliary Protein Trafficking Is Regulated by the Atypical MAP Kinase MAPK15 in Caenorhabditis elegans and Human Cells10 October 2017 | Genetics, Vol. 207, No. 4An Intracellular Pathogen Response Pathway Promotes Proteostasis in C. elegansCurrent Biology, Vol. 27, No. 22The homeodomain-interacting protein kinase HPK-1 preserves protein homeostasis and longevity through master regulatory control of the HSF-1 chaperone network and TORC1-restricted autophagy in Caenorhabditis elegans16 October 2017 | PLOS Genetics, Vol. 13, No. 10Silencing of Repetitive DNA Is Controlled by a Member of an Unusual Caenorhabditis elegans Gene Family11 August 2017 | Genetics, Vol. 207, No. 2WDR79/TCAB1 plays a conserved role in the control of locomotion and ameliorates phenotypic defects in SMA modelsNeurobiology of Disease, Vol. 105Sequence-independent cloning methods for long DNA fragments applied to synthetic biologyAnalytical Biochemistry, Vol. 530Temporal regulation of epithelium formation mediated by FoxA, MKLP1, MgcRacGAP, and PAR-6Molecular Biology of the Cell, Vol. 28, No. 15An intersectional gene regulatory strategy defines subclass diversity of C. elegans motor neurons5 July 2017 | eLife, Vol. 6STITCHER 2.0: primer design for overlapping PCR applications30 March 2017 | Scientific Reports, Vol. 7, No. 1A bHLH Code for Sexually Dimorphic Form and Function of the C. elegans Somatic GonadCurrent Biology, Vol. 27, No. 12RNA surveillance via nonsense-mediated mRNA decay is crucial for longevity in daf-2/insulin/IGF-1 mutant C. elegans9 March 2017 | Nature Communications, Vol. 8, No. 1Endogenous RNAi Pathways Are Required in Neurons for Dauer Formation in Caenorhabditis elegans1 April 2017 | Genetics, Vol. 205, No. 4Cannabinoids Activate Monoaminergic Signaling to Modulate Key C. elegans Behaviors10 February 2017 | The Journal of Neuroscience, Vol. 37, No. 11The conserved SNARE SEC-22 localizes to late endosomes and negatively regulates RNA interference in Caenorhabditis elegans14 December 2016 | RNA, Vol. 23, No. 3The ETS-5 transcription factor regulates activity states in Caenorhabditis elegans by controlling satiety13 February 2017 | Proceedings of the National Academy of Sciences, Vol. 114, No. 9NADPH oxidase-mediated redox signaling promotes oxidative stress resistance and longevity through memo-1 in C. elegans13 January 2017 | eLife, Vol. 6A Guide to Using STITCHER for Overlapping Assembly PCR Applications27 September 2016Analysis of postcytokinetic roles of cytokinetic components in Caenorhabditis elegansSequence determinants of the Caenhorhabditis elegans dopamine transporter dictating in vivo axonal export and synaptic localizationMolecular and Cellular Neuroscience, Vol. 78A Caenorhabditis elegans model to study dopamine transporter deficiency syndrome2 September 2016 | European Journal of Neuroscience, Vol. 45, No. 1The nematode homologue of Mediator complex subunit 28, F28F8.5, is a critical regulator of C. elegans development6 June 2017 | PeerJ, Vol. 5Cadherin-6B proteolysis promotes the neural crest cell epithelial-to-mesenchymal transition through transcriptional regulation17 November 2016 | Journal of Cell Biology, Vol. 215, No. 5Pan-neuronal screening in Caenorhabditis elegans reveals asymmetric dynamics of AWC neurons is critical for thermal avoidance behavior16 November 2016 | eLife, Vol. 5Meis/UNC-62 isoform dependent regulation of CoupTF-II/UNC-55 and GABAergic motor neuron subtype differentiationDevelopmental Biology, Vol. 419, No. 2The lysosomal membrane protein SCAV-3 maintains lysosome integrity and adult longevity17 October 2016 | Journal of Cell Biology, Vol. 215, No. 2Anti-aging treatments slow propagation of synucleinopathy by restoring lysosomal function19 August 2016 | Autophagy, Vol. 12, No. 10Gene Function Prediction Based on Developmental Transcriptomes of the Two Sexes in C. elegansCell Reports, Vol. 17, No. 3Chemical activation of a food deprivation signal extends lifespan24 May 2016 | Aging Cell, Vol. 15, No. 5Boundary cells restrict dystroglycan trafficking to control basement membrane sliding during tissue remodeling23 September 2016 | eLife, Vol. 5Splicing factors control C. elegans behavioural learning in a single neuron by producing DAF-2c receptor20 May 2016 | Nature Communications, Vol. 7, No. 1Somatically expressed germ-granule components, PGL-1 and PGL-3, repress programmed cell death in C. elegans21 September 2016 | Scientific Reports, Vol. 6, No. 1The Invertebrate Lysozyme Effector ILYS-3 Is Systemically Activated in Response to Danger Signals and Confers Antimicrobial Protection in C. elegans15 August 2016 | PLOS Pathogens, Vol. 12, No. 8Cell-Autonomous and Non-Cell-Autonomous Regulation of a Feeding State-Dependent Chemoreceptor Gene via MEF-2 and bHLH Transcription Factors3 August 2016 | PLOS Genetics, Vol. 12, No. 8Regulation of UNC-130/FOXD-mediated mesodermal patterning in C. elegansDevelopmental Biology, Vol. 416, No. 2Conservation of anatomically restricted glycosaminoglycan structures in divergent nematode species13 March 2016 | Glycobiology, Vol. 26, No. 8Detection of Burkholderia pseudomallei toxin-mediated inhibition of protein synthesis using a Caenorhabditis elegans ugt–29 biosensor7 June 2016 | Scientific Reports, Vol. 6, No. 1Neuron-specific knock-down of SMN1 causes neuron degeneration and death through an apoptotic mechanism3 June 2016 | Human Molecular Genetics, Vol. 1Opiates Modulate Noxious Chemical Nociception through a Complex Monoaminergic/Peptidergic Cascade18 May 2016 | The Journal of Neuroscience, Vol. 36, No. 20Sex-specific pruning of neuronal synapses in Caenorhabditis elegans4 May 2016 | Nature, Vol. 533, No. 7602Recessive NEK9 mutation causes a lethal skeletal dysplasia with evidence of cell cycle and ciliary defects21 February 2016 | Human Molecular Genetics, Vol. 25, No. 9A Caenorhabditis elegans Homologue of LYST Functions in Endosome and Lysosome‐Related Organelle Biogenesis24 February 2016 | Traffic, Vol. 17, No. 5The Paired-box protein PAX-3 regulates the choice between lateral and ventral epidermal cell fates in C. elegansDevelopmental Biology, Vol. 412, No. 2Maintenance of Membrane Integrity and Permeability Depends on a Patched-Related Protein in Caenorhabditis elegans5 February 2016 | Genetics, Vol. 202, No. 4Neuropeptidergic Signaling and Active Feeding State Inhibit Nociception in Caenorhabditis elegans16 March 2016 | The Journal of Neuroscience, Vol. 36, No. 11Synthetic operon for (R,R)-2,3-butanediol production in Bacillus subtilis and Escherichia coli10 October 2015 | Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 100, No. 2TMEM107 recruits ciliopathy proteins to subdomains of the ciliary transition zone and causes Joubert syndrome23 November 2015 | Nature Cell Biology, Vol. 18, No. 1The ESCRT-II proteins are involved in shaping the sarcoplasmic reticulum1 January 2016 | Journal of Cell Science, Vol. 124New genetic regulators question relevance of abundant yolk protein production in C. elegans10 November 2015 | Scientific Reports, Vol. 5, No. 1KIAA0556 is a novel ciliary basal body component mutated in Joubert syndrome29 December 2015 | Genome Biology, Vol. 16, No. 1A redox signalling globin is essential for reproduction in Caenorhabditis elegans1 December 2015 | Nature Communications, Vol. 6, No. 1A New Player in the Spermiogenesis Pathway of Caenorhabditis elegans2 September 2015 | Genetics, Vol. 201, No. 3RAB-10-Dependent Membrane Transport Is Required for Dendrite Arborization22 September 2015 | PLOS Genetics, Vol. 11, No. 9Transcription factor hlh-2/E/Daughterless drives expression of α integrin ina-1 during DTC migration in C. elegansGene, Vol. 568, No. 2Cytoplasmic LSM-1 protein regulates stress responses through the insulin/IGF-1 signaling pathway in Caenorhabditis elegans6 July 2015 | RNA, Vol. 21, No. 9Regulatory Logic of Pan-Neuronal Gene Expression in C. elegansNeuron, Vol. 87, No. 4Myristoylated CIL-7 regulates ciliary extracellular vesicle biogenesisMolecular Biology of the Cell, Vol. 26, No. 15Functional neuropeptidomics in invertebratesBiochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics, Vol. 1854, No. 7STITCHER: A web resource for high-throughput design of primers for overlapping PCR applicationsDamien M. O'Halloran3 April 2018 | BioTechniques, Vol. 58, No. 6A red fluorescent protein (DsRED) from Discosoma sp. as a reporter for gene expression in walnut somatic embryos28 January 2015 | Plant Cell Reports, Vol. 34, No. 5UNC-87 isoforms, Caenorhabditis elegans calponin-related proteins, interact with both actin and myosin and regulate actomyosin contractilityMolecular Biology of the Cell, Vol. 26, No. 9Cuticle Integrity and Biogenic Amine Synthesis in Caenorhabditis elegans Require the Cofactor Tetrahydrobiopterin (BH4)24 March 2015 | Genetics, Vol. 200, No. 1Heterologous Expression in Remodeled C. elegans: A Platform for Monoaminergic Agonist Identification and Anthelmintic Screening30 April 2015 | PLOS Pathogens, Vol. 11, No. 4An opioid-like system regulating feeding behavior in C. elegans21 April 2015 | eLife, Vol. 4A splice acceptor mutation in C. elegans daf-19/Rfx disrupts functional specialization of male-specific ciliated neurons but does not affect ciliogenesisGene, Vol. 559, No. 2A Globin Domain in a Neuronal Transmembrane Receptor of Caenorhabditis elegans and Ascaris suumJournal of Biological Chemistry, Vol. 290, No. 16COMP-1 promotes competitive advantage of nematode sperm19 March 2015 | eLife, Vol. 4Multiple cis elements and GATA factors regulate a cuticle collagen gene in Caenorhabditis elegans11 March 2015 | genesis, Vol. 53, No. 3-4The Disease-Associated Formin INF2/EXC-6 Organizes Lumen and Cell Outgrowth during Tubulogenesis by Regulating F-Actin and Microtubule CytoskeletonsDevelopmental Cell, Vol. 32, No. 6Unusual Regulation of Splicing of the Cholinergic Locus in Caenorhabditis elegans8 January 2015 | Genetics, Vol. 199, No. 3PLR-1, a putative E3 ubiquitin ligase, controls cell polarity and axonal extensions in C. elegansDevelopmental Biology, Vol. 398, No. 1Rapid and Precise Engineering of the Caenorhabditis elegans Genome with Lethal Mutation Co-Conversion and Inactivation of NHEJ Repair9 December 2014 | Genetics, Vol. 199, No. 2Non-centrosomal epidermal microtubules act in parallel to LET-502/ROCK to promote C. elegans elongationDevelopment, Vol. 137A Novel Role for the Zinc-Finger Transcription Factor EGL-46 in the Differentiation of Gas-Sensing Neurons in Caenorhabditis elegans12 November 2014 | Genetics, Vol. 199, No. 1Genetic Methods for Cellular Manipulations in C. elegansA Fusion PCR Method for Expressing Genetic Tools in C. elegansThe transcriptional repressor CTBP-1 functions in the nervous system of Caenorhabditis elegans to regulate lifespanExperimental Gerontology, Vol. 60SPE-8, a protein-tyrosine kinase, localizes to the spermatid cell membrane through interaction with other members of the SPE-8 group spermatid activation signaling pathway in C. elegans14 July 2014 | BMC Genetics, Vol. 15, No. 1VAV-1 acts in a single interneuron to inhibit motor circuit activity in Caenorhabditis elegans21 November 2014 | Nature Communications, Vol. 5, No. 1Characterization of N-Acyl Phosphatidylethanolamine-Specific Phospholipase-D Isoforms in the Nematode Caenorhabditis elegans25 November 2014 | PLoS ONE, Vol. 9, No. 11Dynamically-expressed prion-like proteins form a cuticle in the pharynx of Caenorhabditis elegans31 October 2014 | Biology Open, Vol. 3, No. 11Feeding State, Insulin and NPR-1 Modulate Chemoreceptor Gene Expression via Integration of Sensory and Circuit Inputs30 October 2014 | PLoS Genetics, Vol. 10, No. 10High-Throughput Screening of Dipeptide Utilization Mediated by the ABC Transporter DppBCDF and Its Substrate-Binding Proteins DppA1-A5 in Pseudomonas aeruginosa22 October 2014 | PLoS ONE, Vol. 9, No. 10A host beetle pheromone regulates development and behavior in the nematode Pristionchus pacificus15 October 2014 | eLife, Vol. 3Chemosensation of Bacterial Secondary Metabolites Modulates Neuroendocrine Signaling and Behavior of C. elegansCell, Vol. 159, No. 2Investigating the Molecular Basis of Siah1 and Siah2 E3 Ubiquitin Ligase Substrate Specificity9 September 2014 | PLoS ONE, Vol. 9, No. 9Activation of a G protein–coupled receptor by its endogenous ligand triggers the innate immune response of Caenorhabditis elegans3 August 2014 | Nature Immunology, Vol. 15, No. 9UNC-6 (netrin) stabilizes oscillatory clustering of the UNC-40 (DCC) receptor to orient polarity25 August 2014 | Journal of Cell Biology, Vol. 206, No. 5Transcriptionally regulated cell adhesion network dictates distal tip cell directionality26 May 2014 | Developmental Dynamics, Vol. 243, No. 8SUMV-1 antagonizes the activity of synthetic multivulva genes in Caenorhabditis elegansDevelopmental Biology, Vol. 392, No. 2Operons Are a Conserved Feature of Nematode Genomes1 August 2014 | Genetics, Vol. 197, No. 4Structural and Functional Characterization of the α-Tubulin Acetyltransferase MEC-17Journal of Molecular Biology, Vol. 426, No. 14BLMP-1/Blimp-1 Regulates the Spatiotemporal Cell Migration Pattern in C. elegans26 June 2014 | PLoS Genetics, Vol. 10, No. 6Nonredundant function of two highly homologous octopamine receptors in food-deprivation-mediated signaling in Caenorhabditis elegans21 January 2014 | Journal of Neuroscience Research, Vol. 92, No. 5TargetOrtho: A Phylogenetic Footprinting Tool to Identify Transcription Factor Targets1 May 2014 | Genetics, Vol. 197, No. 1Tools for Gene-Regulatory Analyses in the Marine Annelid Platynereis dumerilii8 April 2014 | PLoS ONE, Vol. 9, No. 4MIG-10 (lamellipodin) has netrin-independent functions and is a FOS-1A transcriptional target during anchor cell invasion in C. elegansDevelopment, Vol. 141, No. 6MDL-1, a growth- and tumor-suppressor, slows aging and prevents germline hyperplasia and hypertrophy in C. elegans16 February 2014 | Aging, Vol. 6, No. 2Comparative RNAi Screens in C. elegans and C. briggsae Reveal the Impact of Developmental System Drift on Gene Function6 February 2014 | PLoS Genetics, Vol. 10, No. 2DAF-16/FoxO Directly Regulates an Atypical AMP-Activated Protein Kinase Gamma Isoform to Mediate the Effects of Insulin/IGF-1 Signaling on Aging in Caenorhabditis elegans6 February 2014 | PLoS Genetics, Vol. 10, No. 2Interactions Between Endosomal Maturation and AutophagyCiliopathy proteins establish a bipartite signaling compartment in a C. elegans thermosensory neuron1 January 2014 | Journal of Cell Science, Vol. 28Active Transport and Diffusion Barriers Restrict Joubert Syndrome-Associated ARL13B/ARL-13 to an Inv-like Ciliary Membrane Subdomain5 December 2013 | PLoS Genetics, Vol. 9, No. 12The Unfolded Protein Response in a Pair of Sensory Neurons Promotes Entry of C. elegans into Dauer DiapauseCurrent Biology, Vol. 23, No. 24The Caenorhabditis elegans LET-418/Mi2 plays a conserved role in lifespan regulation16 August 2013 | Aging Cell, Vol. 12, No. 6Phylogenetic, expression, and functional analyses of anoctamin homologs in Caenorhabditis elegansAmerican Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, Vol. 305, No. 11The SFT-1 and OXA-1 respiratory chain complex assembly factors influence lifespan by distinct mechanisms in C. elegans8 May 2013 | Longevity & Healthspan, Vol. 2, No. 1Mitochondrial SIRT4-type proteins in Caenorhabditis elegans and mammals interact with pyruvate carboxylase and other acetylated biotin-dependent carboxylasesMitochondrion, Vol. 13, No. 6Identification of 526 Conserved Metazoan Genetic Innovations Exposes a New Role for Cofactor E-like in Neuronal Microtubule Homeostasis3 October 2013 | PLoS Genetics, Vol. 9, No. 10GCY-8, PDE-2, and NCS-1 are critical elements of the cGMP-dependent thermotransduction cascade in the AFD neurons responsible for C. elegans thermotaxis30 September 2013 | Journal of General Physiology, Vol. 142, No. 4New Role for DCR-1/Dicer in Caenorhabditis elegans Innate Immunity against the Highly Virulent Bacterium Bacillus thuringiensis DB

Evidence from animal studies and human famines suggests that starvation may affect the health of the progeny of famished individuals. However, it is not clear whether starvation affects only immediate offspring or has lasting effects; it is also unclear how such epigenetic information is inherited. Small RNA-induced gene silencing can persist over several generations via transgenerationally inherited small RNA molecules in C. elegans, but all known transgenerational silencing responses are directed against foreign DNA introduced into the organism. We found that starvation-induced developmental arrest, a natural and drastic environmental change, leads to the generation of small RNAs that are inherited through at least three consecutive generations. These small, endogenous, transgenerationally transmitted RNAs target genes with roles in nutrition. We defined genes that are essential for this multigenerational effect. Moreover, we show that the F3 offspring of starved animals show an increased lifespan, corroborating the notion of a transgenerational memory of past conditions.

We have produced gene expression profiles of all 302 neurons of the C. elegans nervous system that match the single-cell resolution of its anatomy and wiring diagram. Our results suggest that individual neuron classes can be solely identified by combinatorial expression of specific gene families. For example, each neuron class expresses distinct codes of ∼23 neuropeptide genes and ∼36 neuropeptide receptors, delineating a complex and expansive “wireless” signaling network. To demonstrate the utility of this comprehensive gene expression catalog, we used computational approaches to (1) identify cis-regulatory elements for neuron-specific gene expression and (2) reveal adhesion proteins with potential roles in process placement and synaptic specificity. Our expression data are available at https://cengen.org and can be interrogated at the web application CengenApp. We expect that this neuron-specific directory of gene expression will spur investigations of underlying mechanisms that define anatomy, connectivity, and function throughout the C. elegans nervous system.

Abstract One approach to understanding behavior is to define the cellular components of neuronal circuits that control behavior. In the nematode Caenorhabditis elegans , neuronal circuits have been delineated based on patterns of synaptic connectivity derived from ultrastructural analysis. Individual cellular components of these anatomically defined circuits have previously been characterized on the sensory and motor neuron levels. In contrast, interneuron function has only been addressed to a limited extent. We describe here several classes of interneurons (AIY, AIZ, and RIB) that modulate locomotory behavior in C. elegans . Using mutant analysis as well as microsurgical mapping techniques, we found that the AIY neuron class serves to tonically modulate reversal frequency of animals in various sensory environments via the repression of the activity of a bistable switch composed of defined command interneurons. Furthermore, we show that the presentation of defined sensory modalities induces specific alterations in reversal behavior and that the AIY interneuron class mediates this alteration in locomotory behavior. We also found that the AIZ and RIB interneuron classes process odorsensory information in parallel to the AIY interneuron class. AIY, AIZ, and RIB are the first interneurons directly implicated in chemosensory signaling. Our neuronal mapping studies provide the framework for further genetic and functional dissections of neuronal circuits in C. elegans . © 2003 Wiley Periodicals, Inc. J Neurobiol 56: 178–197, 2003

Nervous system maps are of critical importance for understanding how nervous systems develop and function. We systematically map here all cholinergic neuron types in the male and hermaphrodite C. elegans nervous system. We find that acetylcholine (ACh) is the most broadly used neurotransmitter and we analyze its usage relative to other neurotransmitters within the context of the entire connectome and within specific network motifs embedded in the connectome. We reveal several dynamic aspects of cholinergic neurotransmitter identity, including a sexually dimorphic glutamatergic to cholinergic neurotransmitter switch in a sex-shared interneuron. An expression pattern analysis of ACh-gated anion channels furthermore suggests that ACh may also operate very broadly as an inhibitory neurotransmitter. As a first application of this comprehensive neurotransmitter map, we identify transcriptional regulatory mechanisms that control cholinergic neurotransmitter identity and cholinergic circuit assembly.