|
|
Druhově specifické strukturní rozdíly spermií savců a funkce jejich klíčových proteinů během oplození.
Dobrodinská, Anna ; Frolíková, Michaela (vedoucí práce) ; Kuntová, Barbora (oponent)
Oplození je proces, při kterém splývá samčí a samičí gameta, a dávají tak vzniknout novému organismu. Splynutí spermie s vajíčkem předchází několik nezbytných dějů, mezi které patří kapacitace, akrozomální reakce, vazba spermie na zona pellucida a oolemu a fúze membrán obou gamet. Řízení těchto dějů se účastní četné proteiny, které se nacházejí jak na spermii, tak i na vajíčku. V průběhu oplození tyto proteiny plní buď jednu, nebo i více funkcí. U spermií savců nacházíme značné druhově specifické odlišnosti jak v jejich morfologii, tak i na proteinové úrovni. Komplexní pochopení mezidruhových rozdílů ve stavbě spermie a funkcích jejích klíčových proteinů přispěje k lepšímu porozumění procesu oplození, díky čemuž budeme v budoucnu schopni lépe diagnostikovat a následně léčit příčiny neplodnosti u lidí. Tato bakalářská práce shrnuje dosavadní poznatky o stavbě a klíčových proteinech spermie, které byly získány studiem jednotlivých modelových savčích organismů: býka, prasete, myši a člověka. Dále tato práce přináší jejich mezidruhové srovnání. Klíčová slova: spermie, oplození, akrozomální reakce, kapacitace, proteiny spermie, býk, prase, myš, člověk
|
|
|
Chemické signály a reprodukční procesy u myši domácí (Mus musculus)
Černá, Martina
10 ABSTRAKT Cílem mé disertační práce bylo identifikovat proteiny účastnící se chemické komunikace, a především pak ty, které jsou důležité pro sexuální signalizaci. Těkavé chemické signály jsou transportovány proteiny z rodiny lipokalinů uvnitř beta barelu směrem k receptorům, nebo z těla ven, kde jsou uvolňovány. Proto jsem se zaměřila na tyto proteiny ve slinách a ve vaginálním sekretu myši domácí, s využitím proteomických a transkriptomických přístupů. Vzhledem k cyklické povaze reprodukčního cyklu a jeho hormonální kontroly jsem se také zabývala detailní rolí estradiolu na fenotyp spermií u laboratorní myši. Ve slinném proteomu jsme identifikovali pohlavní dimorfismus u 10 lipokalinů (tj. z celkem 20) a předpokládáme, že i ve slinách mohou hrát roli v pohlavní signalizaci, jak již bylo popsáno v moči. Ve vaginálním sekretu jsme také identifikovali několik lipokalinů, jejichž hladina exprese rostla z fáze proestru do estru, což by mohlo podporovat předpoklad, že i ve vagíně plní signalizační funkci. Hladina těchto lipokalinů však zůstávala zvýšená i ve fázi metestru, což by znamenalo, že by samice stimulovala samce ke kopulaci i ve fázi, kdy není receptivní. Pravděpodobně tedy záleží spíše na směsi ligandů přenášených lipokaliny, než na proteinech samotných. Dalším výsledkem bylo zjištění, že estrogenní...
|
|
|
Chemické signály a reprodukční procesy u myši domácí (Mus musculus)
Černá, Martina ; Stopka, Pavel (vedoucí práce) ; Petr, Jaroslav (oponent) ; Sedláček, Radislav (oponent)
Cílem mé disertační práce bylo identifikovat proteiny účastnící se chemické komunikace, a především pak ty, které jsou důležité pro sexuální signalizaci. Těkavé chemické signály jsou transportovány proteiny z rodiny lipokalinů uvnitř beta barelu směrem k receptorům, nebo z těla ven, kde jsou uvolňovány. Proto jsem se zaměřila na tyto proteiny ve slinách a ve vaginálním sekretu myši domácí, s využitím proteomických a transkriptomických přístupů. Vzhledem k cyklické povaze reprodukčního cyklu a jeho hormonální kontroly jsem se také zabývala detailní rolí estradiolu na fenotyp spermií u laboratorní myši. Ve slinném proteomu jsme identifikovali pohlavní dimorfismus u 10 lipokalinů (tj. z celkem 20) a předpokládáme, že i ve slinách mohou hrát roli v pohlavní signalizaci, jak již bylo popsáno v moči. Ve vaginálním sekretu jsme také identifikovali několik lipokalinů, jejichž hladina exprese rostla z fáze proestru do estru, což by mohlo podporovat předpoklad, že i ve vagíně plní signalizační funkci. Hladina těchto lipokalinů však zůstávala zvýšená i ve fázi metestru, což by znamenalo, že by samice stimulovala samce ke kopulaci i ve fázi, kdy není receptivní. Pravděpodobně tedy záleží spíše na směsi ligandů přenášených lipokaliny, než na proteinech samotných. Dalším výsledkem bylo zjištění, že estrogenní...
|
|
|
Vliv estrogenních hormonů na kapacitaci a akrozomální reakci myších spermií in vitro
Tejnická, Magda ; Komrsková, Kateřina (vedoucí práce) ; Linhart, Otomar (oponent)
V životním prostředí se vyskytuje stále více látek, které mohou působit na reprodukční parametry, jak v samčím, tak v samičím organismu. Současným světovým problémem je snížení kvality spermií, což vede k nárůstu početí dítěte nepřirozenou cestou za použití technik asistované reprodukce na specializovaných klinikách. Mezi tyto látky patří i přírodní estrogeny, které se po vyloučení z těla močí dostávají do odpadních vod. Do lidského těla se zpět dostávají v pitné vodě nebo z potravy a interferují s činností endogenních hormonů již při velmi nízkých koncentracích, proto je vysoce aktuální se v současné době zabývat vlivem těchto látek na savčí spermie. Estrogeny jsou brány jako typicky samičí pohlavní hormony, ale mají významnou roli i v regulaci samčí reprodukce. Endogenní estrogeny jsou u savčích samců důležitou částí endokrinního systému. Účastní se vývoje zárodečných buněk, pochodů spermatogeneze a procesů vedoucích k úspěšnému oplození vajíčka jako je kapacitace a akrozomální reakce (AR). Tyrozinová fosforylace proteinů (p-Tyr) je jedním ze zásadních kroků pro úspěšný průběh kapacitace u spermií, na kterou navazuje fúze plazmatické a vnější akrozomální membrány s následným vylitím akrozomálního váčku a splynutí spermie s vajíčkem. Na laboratorních myších kmene BALB/c byl detailně studován vliv...
|
|
|
Dynamika akrozomální reakce při vnitrodruhové kompetici spermií hlodavců.
Veselá, Kateřina ; Hortová, Kateřina (vedoucí práce) ; Pěknicová, Jana (oponent)
Dynamika akrozomální reakce při vnitrodruhové kompetici spermií hlodavců Integrita akrozómu spermií je u promiskuitního druhu myšic narušena a více než polovina spermií prochází spontánní akrozomální reakcí (AR) ještě před navázáním se na zona pellucida. U Muridae je dokumentována vysoká míra spontánní AR, jejíž procento vzrůstá u promiskuitních druhů až na 60 % v 60 minutách kapacitace in vitro. Na integritě akrozómu se podílí mimo jiné i protein CD46. Absence CD46 u myšic (Apodemus) vykazuje shodný fenotyp jako u CD46 knock-out myší a spermie těchto jedinců mají vyšší míru spontánní AR. Je nutné objasnit, zda u myší pro průnik spermie zona pellucida vajíčka je zásadní primární vazba intaktní spermie nebo zda je upřednostňována sekundární vazba spermie po spontánní AR. V této souvislosti je otázkou, zda dochází k relokalizaci klíčového fúzogenního proteinu IZUMO u spermií se spontánní akrozomální reakcí. Relokalizace IZUMO byla v konkrétních časech kapacitace in vitro během spontánní a indukované AR imunofluorescenčně detekována. Na relokalizaci IZUMO se podílí aktinový cytoskelet, který vytváří též komplexy s β1 integrinem. Ten je asociován s proteinem CD46. Dynamika a lokalizace proteinů CD46 a β1 integrinu během spontánní a indukované AR byla imunofluorescenčně detekována. Naše výsledky ukazují, že...
|
|
|
Akrozomální reakce spermií u vybraných druhů savců
Frolíková, Michaela ; Stopka, Pavel (vedoucí práce) ; Jonáková, Věra (oponent) ; Petr, Jaroslav (oponent)
Savčí spermie musí před oplozením projít sérií fyziologických a biochemických změn v procesu zvaném kapacitace. Vyvrcholením kapacitace je akrozomální reakce (AR). Během AR dochází k exocytóze akrozomálního váčku do extracelulárního prostředí. Spermie, které AR neprošly, nebo se u nich dokonce akrozóm vůbec nevyvinul, nejsou oplození schopné. Výsledkem akrozomální reakce jsou dramatické změny v celé oblasti hlavičky spermie. Dochází k reorganizaci či ztrátě mnohých proteinů přítomných v plazmatické a vnější akrozomální membráně, rozsáhlým změnám v uspořádání cytoskeletu a v neposlední řadě k uvolnění intraakrozomálních proteinů do extracelulárního prostředí a odkrytí nových povrchových domén. Během kapacitace in vitro dochází u určitého druhově specifického počtu spermií ke spuštění akrozomální reakce i bez přítomností indukčního činidla v kapacitačním médiu. Tento jev je označován jako spontánní (zrychlená) akrozomální reakce. Nejnovější výzkumy ukazují, že spontánní AR je přirozenou součástí procesu oplození. Myšice rodu Apodemus vykazují vysokou mírou výskytu promiskuitního chování, a tudíž u nich existuje velké riziko výskytu kompetice spermií. U myšic se vyvinula unikátní reprodukční strategie, kdy se jejich spermie spojují do tzv. spermatických vláčků. Součástí tohoto procesu je spontánní AR,...
|
|
|
Distribution of CD46 and β1 integrin molecules with respect to different membrane structures of the sperm head
Šebková, Nataša ; Frolíková, Michaela ; Děd, Lukáš ; Dvořáková-Hortová, Kateřina
CD46 protein plays an important role during fertilization and its role is associated with acrosome stability. CD46 is probably involved in signalling pathways triggering the acrosome reaction (AR). It also associates through membrane integrins with specific MAP kinases involved in the AR. Our aim was to monitor the dynamics of relocation of CD46 and β1 integrin during sperm maturation and its preparation for the fertilization. The dependence of this localization changes on the dynamic of actin cytoskeleton was studied. Our results show the changes in the localization of these proteins associated with the AR and their co-localization was observed using proximity ligation assay. After the AR CD46 and β1 integrin spreads across the sperm head, entering the post-acrosomal compartment, and permeates the borders of different domains. It was shown previously that actin dynamics is necessary for acrosome reaction-associated translocation of Izumo1 protein that is required for sperm-egg fusion. Therefore Latrunculin A was used during sperm incubation. The co-incubation of capacitated sperm with Latrunculin A leads to a decrease of the percentages of sperm, which express relocation pattern after induced AR. 3D models and visualizations of potential membrane processes responsible for the relocation of proteins from the acrosomal area to the other compartments of the sperm head were prepared. Our results deliver new information that proteins CD46 and β1 integrin undergo dynamic relocation towards the sites of sperm-egg fusion during the AR in vitro. The inhibitor of actin dynamics abrogates significantly the AR-associated changes in proteins localization. We speculate that this relocation is of importance for the successful sperm-egg interaction, adhesion and subsequent gamete fusion.
|
|
|
CD46 and β1integrin interaction in mouse sperm head
Šebková, Nataša ; Frolíková, Michaela ; Dvořáková-Hortová, Kateřina
CD46 protein plays an important role during fertilization and its role is associated with acrosome stability. CD46 is probably involved in signalling pathways triggering the acrosome reaction. Integrins interact with many cytoskeletal proteins such as actin, therefore changes in the actin cytoskeleton before and after AR may lead to changes in the association and localization of CD46 and β1integrin. Our aim was to monitor mutual CD46 and β1integrin interaction detected by the proximity ligation assay. It generates a localized signal in a form of spots revealing the exact position of the recognition event. Proteins interaction was study in freshly released sperm and sperm during the acrosome reaction, during which there is a gradual relocation of these proteins towards the equatorial segment and the whole sperm head. Proteins α and β tubulin were used as a positive control, α tubulin and β1 integrin as a negative control. In situ PLA showed a distinct spotted signal indicating the mutual interaction of CD46 and β1integrin. A positive response was demonstrated not only in freshly released sperm but also in sperm during the acrosome reaction. Freshly released sperm were distinctively labelled in the acrosome region and the neck, similarly to the positive control. Sperm during the acrosome reaction showed the signal across the whole sperm head region. No signal or sporadic nonspecific staining was detected in the case of the negative control. In summary, our results deliver new information that proteins CD46 and β1 integrin interact with each other. These results suppose the theory that β1 integrin can mediate a connection between CD46 and sperm cytoskeleton thereby molecules of signalling pathways leading to activation of the acrosome reaction.
|
|
|
Dynamics of mouse sperm capacitation and acrosome reaction
Dvořáková-Hortová, Kateřina ; Frolíková, Michaela ; Děd, Lukáš ; Šebková, Nataša
Capacitation followed by the acrosome reaction (AR), is a very complex event of molecular changes, including acrosome matrix rearrangement and actin polymerization, which mammalian sperm must undergo in the female reproductive tract in order to obtain the ability to penetrate and fertilize the egg. CD46 and β1-integrin belong to specific proteins, which are predicted to interact during molecular reorganization of capacitating sperm. The IZUMO1 as the primary fusion protein of the mammalian sperm is also involved in this dynamic network. We investigated the relationship between the Izumo, CD46 and β1 integrin relocation in the sperm head during the capacitation and AR in vitro. We have already successfully monitored by immunofluorescent labelling the dynamics of proteins CD46 and β1-integrin. The changes in the localization of these proteins associated with the AR and their mutual co-localization was observed. The original β1-integrin location in the freshly released epididymal sperm is in the acrosome and it relocates during the AR further through the sperm head compartments into the equatorial segment and over the whole sperm head. Its density over the equatorial segment is decreasing with the extended time of the AR. Also its presence in the perforatorium of the mouse sperm head is very prominent. The pattern for protein CD46 is extremely similar if not identical in both aspects such as compartment localization and time progress during capacitation and AR in vitro. The molecular interaction of CD46 and β1-integrin was investigated using the Proximity Ligation Assay and Super resolution microscopy STED. The data were statistically analysed. The newly obtained results from CD46 and β1-integrin relocation are in correlation with IZUMO1 dynamics and giving a substantial knowledge on the studied protein network rearrangement during capacitation and AR in mouse spermatozoa.
|
|
| |
host ::
RSS.