|
|
triggers of asexual reproduction: on the crosslink between hybridization, asexuality, polyploidy and speciation on example of Cobitidae loaches
Marta, Anatolie ; Janko, Karel (vedoucí práce) ; Arai, Katsutoshi (oponent) ; Trachtulec, Zdeněk (oponent)
Sexuální reprodukce je u eukaryotických organismů považována za téměř univerzální způsob rozmnožování a má se za to, že jde o evolučně původní stav. Sexuální reprodukce je reprezentována meiotickým dělením, rekombinací, produkcí haploidních gamet a fertilizací. Ačkoliv jsou základní molekulární a cytologické mechanismy meiotického dělení vysoce konzervativní, mohou být narušeny mnoha způsoby, které vedou k výskytu takzvaných asexuálních linií. Původ asexuality se může u jednotlivých taxonů lišit. U obratlovců se spouštěcím mechanismem jeví mezidruhová hybridizace. Současné "klasické" teorie předpokládají, že by asexualita v dlouhodobém evolučním horizontu neměla přetrvat. I přes to jsou mnohé hybridní linie schopny překonat post-zygotické bariéry, způsobující problémy jako kompletní hybridní sterilitu, pozměněnou meiózu vedoucí k asexuálnímu rozmnožování, nebo také zvýšení ploidní úrovně. Přestože jedním z nejčastějších důsledků mezidruhového křížení je sterilita hybridů, mnohé taxony našly způsob, jak produkovat funkční klonální gamety. Znalosti přesných mechanismů formování neredukovaných gamet u asexuálních linií jsou však značně limitovány metodologickými a technologickými obtížemi. Sekavci rodu Cobitis jsou jedním z nejvhodnějších modelů ke studiu otázek týkajících se hybridizace, původu...
|
|
|
The effects of epigenetic factor PRDM9 on the fertility of rodent females
Gašić, Srdan ; Trachtulec, Zdeněk (vedoucí práce) ; Děd, Lukáš (oponent) ; Fulková, Helena (oponent)
Gen Prdm9 kóduje histon-3-lyzin-4,36-trimetyltransferázu, která specifikuje místa meiotické rekombinace a iniciuje programované dvouřetězcové zlomy (DSB) u myší, potkanů a lidí. Někteří obratlovci ztratili Prdm9 během evoluce, ale neztratili plodnost, zatímco odstranění funkce Prdm9 u C57BL/6 (B6) a dalších myší způsobuje sterilitu. Důvody pro tyto druhově specifické rozdíly v plodnosti nejsou známé. Abychom objasnili tyto různé požadavky na funkci Prdm9 pro plodnost, vytvořili jsme mutanty Prdm9 v jiném savčím druhu, Rattus norvegicus, kmeni SHR/OlaIpcv. Vyřazení funkce Prdm9 nezrušilo kompletně plodnost u potkanů (jako u B6 myší). Demonstrovali jsme, že ztráta potkaního PRDM9 zpozdila samičí meiózu a způsobila synapsi a defekty opravy DSB, které vedly k významné ztrátě oocytů. Na rozdíl od B6 myších Prdm9-deficientních oocytů však více (cca 10-15%) mutantních potkaních pachytenních oocytů synapsovalo své chromozomy a opravovalo DSB - na úrovně podobné kontrolám. Proto si samice potkanů bez PRDM9 udržely některé oocyty až do dospělosti a porodily potomky, zatímco B6 myši ztratily oocyty v době kolem narození. Nicméně oocyty dospělých mutantních potkanů byly spotřebovány dříve než oocyty dospělých kontrolních potkanů. Potkaní samice tak v nepřítomnosti PRDM9 trpěly předčasným ovariálním selháním...
|
|
|
Geny časné meioticke profáze I spermatogeneze myši domácí
Škaloudová, Eliška ; Trachtulec, Zdeněk (vedoucí práce) ; Forman, Martin (oponent)
Meiotickým dělením vznikají gamety nutné pro reprodukci sexuálně se rozmnožujících organismů. Tato práce je zaměřena na popis genů časné fáze meiotického dělení, a to u samců modelového organismu myši domácí. První část práce souhrnně popisuje meiózu s hlubším zaměřením na profázi I, která trvá déle než profáze II. Profáze I se dělí na pět stádií, jmenovitě leptotenní, zygotenní, pachytenní, diplotenní a diakinetické. Dále je stručně popsána myší spermatogeneze a její rozdíly oproti oogenezi. Druhá část práce podává výčet genů, kódujících proteiny nutné k iniciaci meiotického dělení, k párování a synapsi a k iniciaci katalýzy dvouřetězcových zlomů. Dvouřetězcové zlomy jsou opraveny procesem homologní rekombinace, která může vyústit v tzv. crossing-over, což je hlavní zdroj genetické variability. Práce se zabývá časnou fází homologní rekombinace a složkami pro tento proces nezbytnými. Umístění meiotických dvouřetězcových zlomů v genomu není náhodné a je pod kontrolou genu Prdm9, který patrně zastává více rolí, například při vzniku nových poddruhů myši domácí. Znalost genů, kontrolujících ranou fázi meiotického dělení, je nezbytná k pochopení některých příčin neplodnosti nejen u myši, ale i u jiných obratlovců včetně člověka. Klíčová slova: meióza, myš domácí, sterilita, homologní rekombinace,...
|
|
|
Genetické interakce genu Prdm9
Šebestová, Lenka ; Trachtulec, Zdeněk (vedoucí práce) ; Král, Jiří (oponent)
Gen Prdm9 (PR domain containing 9, Meisetz, Hybrid sterility 1) kóduje enzym, který trimethyluje histon 3 na lysinech 4 a 36. Tyto metylační značky určují pozice budoucích dvouřetězcových zlomů DNA, které jsou pak opraveny meiotickou homologní rekombinací. V této práci byly zjišťovány interakce Prdm9 se dvěma geny důležitými pro spermatogenezi - Mili (Piwil2) účastnícím se biogeneze piRNA a Mybl1 kódujícím transkripční faktor regulující expresi genů důležitých pro průběh meiotické profáze I včetně piRNA prekurzorů. Křížením laboratorních myší nesoucích mutovanou alelu Prdm9 s myšmi heterozygotními pro mutaci v genu Mybl1 nebo Mili jsme vytvořili samce dvojitě heterozygotní a pro Mybl1 i dvojitě homozygotní. U těchto myší jsme stanovili hmotnost těla a parametry fertility (hmotnost varlat, počet spermií v nadvarlatech, procento malformovaných spermií, podíl semenotvorných kanálků obsahujících spermatocyty a procento abnormálních jader pachytenních spermatocytů) a porovnali je s kontrolami. Zkoumali jsme také vliv mutací v Mybl1 a Mili na plodnost F1 mezipoddruhových hybridů. Výsledky odhalily možnou interakci Prdm9 a Mybl1 u laboratorních myší. Snížená dávka genu Mybl1 redukovala fertilitu mezipoddruhových F1 hybridů. Interakci genu Prdm9 s Mili jsme zatím neprokázali ani u laboratorních myší ani u...
|
|
| |
|
|
Úloha kohezinových genů během samčí meiózy myši domácí
Šebestová, Lenka ; Trachtulec, Zdeněk (vedoucí práce) ; Král, Jiří (oponent)
Kohezinové geny hrají důležitou roli v buněčném dělení. Zajišťují správnou segregaci chromozomů během mitózy i meiózy. Tato práce se zaměřuje na roli kohezinových genů při meióze u modelového organismu myši domácí (Mus musculus). V práci jsou nejprve uvedeny klíčové procesy savčí meiózy. Dále je popsána struktura kohezinového komplexu. Ten se skládá z heterodimeru SMC proteinů - SMC3 a SMC1α nebo SMC1β, který je uzavřen do kruhu štěpitelnou podjednotkou RAD21, RAD21L nebo REC8. S ní pak dále asociuje čtvrtá podjednotka - STAG protein (STAG1, STAG2 nebo STAG3). Dále jsou podrobně rozebrány funkce čtyř proteinů specifických pro meiózu (SMC1β, RAD21L, REC8 a STAG3) odvozené od projevů deficiencí jejich genů u myších samců. Všechny čtyři geny jsou nezbytné pro mnoho procesů v rámci meiózy - např. udržení koheze sesterských chromatid, synapsi nebo rekombinaci. STAG3, SMC1β, a REC8 jsou nutné k udržení centromerické koheze sesterských chromatid. STAG3 a RAD21L jsou důležité pro asociaci ostatních kohezinových podjednotek. Nejdůležitějším projevem deficience těchto čtyř genů je meiotická zástava v profázi I. Proto je výzkum kohezinů důležitou součástí studia příčin sterility u savců. klíčová slova: kohezin, meióza, spermatogeneze, myš, Smc1b, Rec8, Rad21l, Stag3
|
|
|
Poziční klonování genu Hst1 (Hybrid sterility 1) a molekulární analýza jeho kandidátních genů
Mihola, Ondřej ; Trachtulec, Zdeněk (vedoucí práce) ; Munclinger, Pavel (oponent) ; Pravenec, Michal (oponent)
Souhrnpub|ikací 1. PozičníklonovánígenuHsÍí(Hybridsterility1):jemné genetickémapovánía zhodnoceníkandidaturyvybraných kandidátníchgenů Gíle:Konstrukcefyziká|nímapyHsťíkandidátníob|astipomocíBAC k|onů. lso|ace nouýchgenetickýchmarkerů,pomocíkteých by by|o moŽnézúŽítHst1 kandidátníob|ast.Mým úkolemby|oověřeníkandidaturydvou vybranýchgenů z Hsťíob|asti'u kteýchby|azaznamenánazuýšenáexpreseve spermatogenezi. Metody: BAC (BacterialArtificialChromosome)klonypokýající HsÍíob|ast by|yisoloványz knihovnyBAC k|onůnatečkovanéna ny|ovovémembránypomocí hybridizaces radioaktivněznačenýmipróbami. Ke zmapováníiso|ovanýchBAC k|onůby|opouŽitoPCR amplifikujícícelkemosmznámých|okusůroz|oŽenýchpodé| ce|éHsťíob|asti.K|ony|emujícíHsťíob|astbylysubk|onoványa náhodněvybrané Úsekysekvenovány.Nově na|ezenémikrosatelitovémarkery,amp|ifikovanépomocí PCR a po|ymorfnímezi kmeny B10 a C3H' by|y pouŽityk mapováníHsfí na zvířatechze zpětnéhokříŽení.A||e|ickéC3H varianý genůlbp a Psmb1 by|y získány sekvenovánímPCR produktůamp|ifikovanýchz C3H cDNA knihovny. Kvantifikacetranskriptůobou genů byla provedena pomocí iso|ace RNA z patnáctidenníchferti|nícha steri|níchhybridů'jejím přepsánímdo cDNA a nás|ednýmPCR v reá|némčase. Výs|edky:V procesu pozičníhok|onovánígenu HsÍí by|a zkonstruována tyziká|nímapapomocíBAC k|onů'stabi|nějšícha...
|
|
| |
|
|
Male infertility and DNA germ cell breaks affected by the epigenetic factor PRDM9
Kusari, Fitore ; Trachtulec, Zdeněk (vedoucí práce) ; Děd, Lukáš (oponent) ; Liška, František (oponent)
(Czech) Histon-3-lysin-4,36-trimethyltransferasa PRDM9 s DNA-vazebnými doménami určuje místa meiotické rekombinace u myši, potkana a člověka. Interalelická variace genu Prdm9 hraje roli v hybridní sterilitě. Sterilní myší F1 samci z křížení PWD × C57BL/6J (B6) vykazují kompletní zástavu meiózy připomínající zástavu v Prdm9-deficientních B6 samcích. Reciprocí F1 C57BL/6J × PWD a Prdm9-deficientní samci kmene myši PWD a potkana SHR ale dokončují meiotickou rekombinaci a produkují spermie. To naznačuje, že by PRDM9 mohl ovlivňovat i vývoj spermií po meiotickém dělení. V této práci prokazuji, že je PRDM9 důležitý pro postmeiotický vývoj samčích pohlavních buněk a jejich uvolnění z varlat. Na rozdíl od rodičů nesou BPF1 méně spermií s vyššími procenty nepohyblivých a deformovaných. Fenotyp (B6 × PWD)F1 se tak podobá syndromu oligoasthenoteratozoospermia (OAT) semisterilních mužů. Histopathologické a (ultra)strukturální analýzy odhalily v (B6 × PWD)F1 abnormální spermiogenezi charakterizovanou odchlípením akrosomu a aberantní nukleární elongací. Následkem toho měly F1 spermatozoa malformované akrosomy a DNA zlomy s oxidovanými bázemi. Zatímco delece jedné kopie Prdm9 vylepšilo fenotypy (B6 × PWD)F1 spermií, zvýšení počtu kopií sousedních genů mělo opačný efekt. Hybridní sterilita je proto citlivá na...
|
|
|
Meióza a fertilita juvenilních myších samců
Valtrová, Pavlína ; Trachtulec, Zdeněk (vedoucí práce) ; Reifová, Radka (oponent)
Úkolem této práce je shrnout literaturu zabývající se zvláštnostmi spermatogeneze juvenilních myší (Mus musculus) a možnostmi jejich využití. Spermatogeneze je proces, který vede skrze meiotické dělení ke vzniku spermií. Buňka prochází ve vlnách buněčnými typy: spermatogonie, spermatocyty, spermatidy a spermie. Juvenilní myši (kde množství spermií a velikost testes nedosáhly maxima) jsou často využívané pro studium jednotlivých typů buněk. U juvenilních myší trvá přechod mezi buněčnými typy kratší dobu. Spermie vznikající během první vlny spermatogeneze (zkratka VS) jsou odvozené přímo z prenatálních gonocytů, což umožňuje dřívější produkci spermií. Mají nižší četnost crossing overu (CO) kvůli odlišnému zpracování meiotických meziproduktů CO; následkem mohou být aneuploidie (o chromozom více nebo méně). Spermie z 2.VS mají také nižší četnost CO. Během 3.VS sestupují testes a teplota klesá na 33řC; četnost CO více podobá dospělcům. Až ve 4.VS maturují podpůrné testikulární buňky, které mj. produkují testosteron, a četnost CO je jako u dospělých. U juvenilních myší je též častější výskyt a vyšší závažnost malformací spermií. Nízká četnost CO by neměla mít na fertilitu vliv; chyby jsou eliminovány v kontrolních bodech meiózy. Je ale zajímavé, že potomci mladých mužů mají vyšší riziko aneuploidií,...
|
host ::
RSS.