|
|
Molekulární a ultrastrukturní aspekty stavby holokinetických chromozomů
Šejgunovová, Nikola ; Král, Jiří (vedoucí práce) ; Dalíková, Martina (oponent)
Holokinetické chromozomy jsou zvláštním typem chromozomů, které se od chromozomů standardních (monocentrických) odlišují zejména difúzní podobou vazebné domény pro mikrotubuly (holocentromery). S tím jsou spojeny další změny na ultrastrukturní a molekulární úrovni. Tyto změny se projevují v modifikacích mitotického a meiotického dělení a v evoluci karyotypů. Holokinetické chromozomy nemají primární konstrikci, do které by lokalizovala centromera, a tedy ani vnitřní centromerickou doménu, která by spojovala sesterské chromatidy. Stavba kinetochoru holokinetických chromozomů se zdá být jednodušší než u chromozomů monocentrických. Kinetochor pokrývá většinu povrchu mitotických chromozomů. U organismů s holokinetickými chromozomy bylo popsáno několik variant meiózy, které se liší umístěním kinetochoru na chromozomu. Na molekulární úrovni se holokinetické chromozomy od chromozomů monocentrických liší rozložením proteinů centromericko-kinetochorového komplexu, které pokrývají značnou část povrchu mitotických a meiotických chromozomů. Jedná se například o centromerický histon H3 (CENH3), jehož množství a rozložení se navíc během interfáze a jaderného dělení liší, což je v porovnání s monocentrickými chromozomy unikátní. Odlišné je i rozložená epigenetických modifikací a repetitivních sekvencí.
|
|
|
Analýza vlivu genové dávky myšího speciačního genu Prdm9 na fertilitu hybridů
Flachs, Petr ; Trachtulec, Zdeněk (vedoucí práce) ; Stopka, Pavel (oponent) ; Král, Jiří (oponent)
(cz) Fenomén hybridní sterility představuje jeden z evolučních mechanismů umožňující speciaci, tedy vznik nových druhů. Zatím bylo popsáno jen málo speciačních genů a Prdm9 (PR-domain 9) je první a zatím jediný identifikovaný u savců. Hraje totiž roli ve sterilitě hybridů vznikajících křížením poddruhů myši domácí. Ohledně vlivu Prdm9 na plodnost semifertilních hybridních samců bylo ale dosud publikováno jen omezené množství poznatků, přitom v přírodě jsou takoví samci daleko četnější než samci zcela sterilní. Pomocí panelu genetických nástrojů a baterií fenotypizačních testů dokazuje tato disertace ústřední roli Prdm9 v hybridní sterilitě na mnoha typech mezi-poddruhových kříženců s různě postiženou plodností a věkovým omezením. Přidáváním ale i ubíráním genové dávky Prdm9 se fenotyp snížené plodnosti vylepší. Také zvýšení genové dávky Prdm9 alely, která v jedné kopii zapříčiňuje sterilitu, zlepšuje parametry fertility F1 hybridů. PRDM9 protein hraje roli i v určování míst meiotické rekombinace. Práce poukazuje na princip interakce soutěže alel v určování rekombinančně preferovaných genomických lokusů - hotspotů, a tím možné způsoby propojení obou rolí Prdm9. Tato disertace shrnuje sestavu tří logicky propojených publikací, které mají ambici být významnými díly skládačky poznání mechanismu...
|
|
|
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...
|
|
|
Polyploidie se zvláštním zřetelem k paleopolyploidii a způsobům její detekce
Kotz, Matěj ; Král, Jiří (vedoucí práce) ; Rothová, Olga (oponent)
Polyploidie je významným fenoménem v evoluci eukaryotických organismů. Je předmětem zájmu biologů již několik desetiletí a byla studována z větší části u rostlin, u kterých se nejčastěji vyskytuje. Tato práce řeší její výskyt u organismů, zvláštní důraz je zde kladen na evolučně staré polyploidie a výskyt polyploidie u živočišných taxonů. Jsou probírány typy polyploidie a překážky, které musí polyploidní organismus překonat, aby byl stabilizován jeho genom. To zahrnuje i zajištění správné segregace chromozomů v meiotickém dělení. Zvláštním případem polyploidie je paleopolyploidie, tedy evolučně stará událost polyploidizace, po které dochází k procesu diploidizace. Tento proces se vyznačuje mimo jiné velkým počtem strukturních změn na chromozomech a ztrátou množství sekvencí DNA a postupným přechodem genomu do cytologicky diploidního stavu. Kvůli těmto změnám je obtížné paleopolyploidii detekovat. Hlavní část práce je věnována právě této problematice, jsou probírány jednotlivé přístupy, které mohou vést k detekci paleopolyploidní události. Klíčová slova: polyploidie, živočich, rostlina, meióza, paleopolyploidie, detekce
|
|
|
Role metylace H3K36 při opravách DNA germinálních a somatických buněk
Křivánková, Klára ; Mihola, Ondřej (vedoucí práce) ; Schierová, Michaela (oponent)
Histonové modifikace ovlivňují celou řadu buněčných dějů, jedním z nich je i oprava poškození DNA. Tato práce se zaměřuje na metylaci lysinu 36 histonu 3 (H3K36). V první části práce je popsána role této modifikace v lokalizaci dvouvláknových zlomů DNA v germinálních buňkách. Dvouvláknové zlomy zde iniciují meiotickou rekombinaci, která je nezbytná pro správný průběh meiózy. V této práci jsou podrobněji popsány celkem tři metyltransferázy histonů. První z nich je PRDM9, enzym exprimovaný pouze v oocytech a spermatocytech během meiotické profáze a zodpovědný za rozmístění hotspotů rekombinace u většiny savců. Druhá část práce je zaměřena na roli metylace H3K36 na opravy poškození DNA v somatických buňkách pomocí homologní rekombinace (HR) a nehomologního spojení konců DNA (NHEJ). V druhé části práce jsou popsány metyltransferázy SETD2 a SETMAR. SETD2 trimetyluje H3K36 a H3K36me3 je rozeznávána proteinem LEDGF, díky kterému jsou k DNA naváděny další komponenty nutné pro HR. Protein SETMAR dimetyluje H3K36 a spolu s touto histonovou modifikaci podporuje opravu DNA zlomů pomocí NHEJ. Studium metylace H3K36 je důležité pro lepší pochopení jednotlivých způsobů oprav DNA. Správná oprava DNA zlomů je nutná pro udržení celistvosti genomu a potlačení vzniku rakoviny. Chybná regulace metylace H3K36 proto...
|
|
|
Molecular evolution of meiosis in diploids and tetraploids of Arabidopsis arenosa
Holcová, Magdalena ; Schmickl, Roswitha Elisabeth (vedoucí práce) ; Mozgová, Iva (oponent)
Meióza je děj, který je funkčně konzervován přes celou říši eukaryot. Neočekává se tedy, že se bude měnit mezi druhy, natož mezi liniemi uvnitř jediného druhu. Studie z nedávné doby ale ukázaly, že tomu tak není u druhu Arabidopsis arenosa. Pomocí genomických skenů bylo zjištěno značné rozrůznění meiózních genů mezi diploidní a tetraploidní linií tohoto druhu, které bylo vysvětleno jako přizpůsobení meiózy k zdvojnásobení genomu u tetraploidní linie. Navíc bylo jisté rozrůznění patrné i mezi dvěma diploidními liniemi tohoto druhu. V předložené práci se proto zabývám rozborem vlivu pozitivní selekce na meiózní proteiny na úrovni populací a linií. Ukázala jsem, že pozitivní selekce působí na meiózní proteiny ve všech diploidních liniích, především však v linii z Panonské oblasti a z Jihovýchodních Karpat. Pozitivní selekce, kterou jsem pozorovala u diploidních linií ukazuje, že se meióza mohla na vnitrodruhové úrovni vyvíjet různými způsoby. Mohla tak odpovídat na nutnost lokální adaptace, nejspíš k rozdílné teplotě. Nejvíce aminokyselin, na které působila selekce, jsem detekovala v tetraploidní linii, což bylo v souladu s předchozími výsledky genomických skenů. Vzhledem k tomu, že některé interagující meiózní proteiny byly selektovány společně v jedné linii, se domnívám, že byly v procesu koevoluce,...
|
|
|
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
|
|
|
Mapování genů ovlivňujících poddruhově specifické funkce meiotického genu Prdm9
Škaloudová, Eliška ; Trachtulec, Zdeněk (vedoucí práce) ; Schierová, Michaela (oponent)
Produkt genu Prdm9 (angl. PR domain containing 9) je epigenetický faktor, který trimethylací lysinu 4 histonu H3 určuje v průběhu meiotického dělení místa budoucích dvouřetězcových zlomů důležitých pro správný rozchod homologních chromozómů. Na genetickém pozadí poddruhu Mus musculus domesticus (Mmd) dochází u samců s homozygotní delecí v Prdm9 (Prdm9-/- ) k úplné zástavě meiotické profáze I, a tím ke sterilitě, což je v kontrastu s fenotypovým projevem téže mutace na pozadí poddruhu M. m. musculus (Mmm). Cílem práce bylo zjistit genomové pozice oblastí, které zodpovídají za fenotypový rozdíl těchto samců s Prdm9-/- mutací. Jako hlavní výzkumný nástroj posloužila segregující populace 182 Prdm9-/- samčích kříženců Mmm x Mmd. Metodou mapování lokusů pro kvantitativní znaky (QTL), kdy se na základě genotypů jednonukleotidových a mikrosatelitových polymorfismů hledal vztah ke sledovaným fenotypům, byly s jistotou identifikovány nejméně dvě QTL na Chr X. Pokud byly původem z Mmm, měli Prdm9-/- samci horší parametry fertility, než když pocházely z Mmd. S využitím dvou typů subkonsomických kmenů byly obě QTL potvrzeny a zúženy. Nebylo však možné potvrdit další QTL, zejména na autozómech. Výsledky QTL mapování jsou prvním krokem při hledání genů odpovědných za fenotypový rozdíl Prdm9-/- samců. Identifikace...
|
|
|
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,...
|
|
|
Evoluce vybraných karyotypových znaků u tetrapulmonátních pavoukovců
Jílková, Klára ; Král, Jiří (vedoucí práce) ; Marec, František (oponent)
Pavoukovci nejsou z cytogenetického hlediska příliš probádanou skupinou. Dosavadní studie naznačují vysokou diverzitu karyotypů i způsobů určení pohlaví pavoukovců. Předložená práce se zabývá evolucí pohlavních chromozomů, nukleolárních organizátorů (NOR) a telomerických repetic u tetrapulmonátních pavoukovců, a to především u vývojově původnějších skupin. Pohlavní chromozomy se nám podařilo detekovat u dvou řádů. Detekcí NORů u většího souboru druhů byla získána data podporující hypotézu, že ancestrální karyotyp pavoukovců obsahoval NOR na jednom páru autozomů. U některých skupin pedipalpidů docházelo v evoluci ke zvyšování počtu NORů. NORy se nachází u většiny tetrapulmonátních pavoukovců v terminálních nebo subterminálních oblastech. U zástupců všech tetrapulmonátních pavoukovců s výjimkou pavouků jsme potvrdili výskyt "hmyzího" telomerického motivu. S výjimkou jednoho druhu jsme neprokázali přítomnost intersticiálních telomerických repetic. Klíčová slova: pavoukovci, meióza, pohlavní chromozomy, telomery, nukleolární organizátor, heterochromatin
|
host ::
RSS.