På trods af de mange nylige fremskridt, der er fremhævet ovenfor, er vores forståelse af feromon-signalering i C. elegans begrænset, især i forbindelse med naturlige habitater og fremtrædende økologiske interaktioner. Vi afslutter denne gennemgang ved at identificere to brede kategorier af problemer, som forskere på området i øjeblikket står over for, og foreslår måder, hvorpå systembiologer kan bidrage til denne indsats:
I.
Produktion og perdurance af ascarosidferomoner i naturlige levesteder – Hvordan kommunikerer feromoner information om et individs oplevelse? Hvordan møder individer feromoner i naturlige miljøer?
a.
Mål 1: Afsløre den rumlige fordeling af feromoner
Det er uklart, i hvilken grad dyr frigiver feromoner konstitutivt eller situationsbestemt. Det er også uvist, om de enkelte molekyler i feromonblandinger frigives uafhængigt eller i koordinerede pulser. Det er nødvendigt at løse disse spørgsmål for at forstå, hvordan C. elegans oplever feromonsignaler. Ascarosider forventes at sprede sig let i de miljøer, som nematoderne lever i. Dette rejser spørgsmålet om, hvordan dyrene skelner mellem signaler, der produceres af forskellige afsendere – gradienter, der udgår fra en kilde eller som diskrete “pakker” af flere ascarosider. Massespektrometrisk billeddannelse er en teknik, der potentielt kan bruges til at karakterisere den rumlige fordeling af forbindelser som ascarosidferomoner.
b.
Mål 2: Bestem, hvordan feromonfordelinger ændrer sig over tid
Det er stort set uklart, hvad der sker med ascarosidferomoner, efter at de er blevet frigivet i miljøet, og om de er genstand for modifikation eller nedbrydning eller ej. Forskellige kemiske dele og fedtsyrekæder tyder på, at nedbrydnings- og spredningshastigheden for forskellige ascarosider kan være forskellig. Eksperimentelle målinger af disse hastigheder kunne bidrage til at fastslå, hvordan dyr skelner mellem forskellige feromonkilder, og om modtagerne kan vurdere, hvornår afsenderen har frigivet signalet på grundlag af differentiel nedbrydning eller modifikation af forskellige ascarosidkomponenter.
c.
Mål 3: Karakterisere feromoner i naturlige prøver
Det er kritisk, at de feromoner, der hidtil er identificeret, er blevet påvist i laboratoriemiljøer. Det er muligt, at der frigives forskellige ascarosider i naturlige levesteder som reaktion på andre nematodearter, patogener eller kost. Desuden er de ascarosider fra ikke-elegans-kilder, der er til stede i C. elegans naturlige levesteder, stadig dårligt karakteriseret. Metabolomics kan bruges til at undersøge de feromoner, der findes i miljøprøver, som indeholder C. elegans.
II.
Optagelse af feromoner af neurale kredsløb i modtagerne – Hvordan dechifreres de budskaber, der formidles af afsenderen, af modtageren? Kan ormene skelne mellem de ærlige budskaber, der udsendes af deres egen art, og budskaber, der udsendes af andre arter og snydere?
a.
Mål 1: Eksperimentelt forbinde C. elegans kemoreceptorer med ascarosid-ligander
C. elegans dedikerer sandsynligvis snesevis, hvis ikke hundredvis af kemoreceptorgener til at opfange ascarosider, men korrespondancen mellem ligander og receptorer er stadig stort set ukendt. I Drosophila og mennesker er der blevet anvendt store heterologe forsøg i stor skala til at forbinde et stort antal receptorer med specifikke duftstoffer. Der er blevet anvendt heterologe metoder med lavt gennemløb i C. elegans til at identificere feromonreceptorer, men disse eksperimenter kunne udvides til et genomdækkende niveau. Lovende kandidater fra heterologe forsøg kunne let testes in vivo ved hjælp af CRISPR.
b.
Mål 2: In silico forudsige ascarosid/chemoreceptorpar
Parallelt kan ligand docking og molekylær dynamik anvendes til at forudsige de ascarosidferomoner, der er bundet til en given chemoreceptor, udelukkende på baggrund af oplysninger om proteinsekvens. Hvis det lykkes, kan denne fremgangsmåde udvides til at omfatte det voksende antal beslægtede nematoder med genomsekvenser. Hvordan ændres ascarosidfølelsen i forbindelse med frigivelse af feromoner hos forskellige arter? I hvilket omfang fornemmer arter ascarosider, der produceres af andre arter?
c.
Mål 3: Karakterisere sensoriske neuroner, der anvendes til behandling af ascarosidsignaler
Identiteten af kandidat-GPCR’er, der binder ascarosider, kunne bruges til at bestemme, hvilke neuroner der udtrykker dem, hvilket ville give et detaljeret kort over den sensoriske del af nervesystemet, der er dedikeret til behandling af feromonsignaler. Sammen med et tilsvarende detaljeret (enkelt-neuronopløsning) kort over Gα-proteinekspression og eksperimenter til at identificere fysiske kontakter mellem GPCR’er og Gα-proteiner, ville det hjælpe med at teste hypoteserne om de molekylære mekanismer, der giver anledning til specificitet og signaladskillelse, som karakteriserer ascarosiddetektion i nervesystemet.