|
|
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...
|
|
|
Genomická architektura a molekulární mechanismy hybridní sterility myši.
Vališková, Barbora ; Forejt, Jiří (vedoucí práce) ; Janko, Karel (oponent) ; Macholán, Miloš (oponent)
Hybridní sterilita je jedním z reprodukčně izolačních mechanismů, který zabraňuje genovému toku mezi příbuznými druhy a tím vede ke speciaci. Prdm9 je zatím jediný známý gen hybridní sterility u obratlovců, jenž určuje místa DNA dvouřetězcových zlomů (DSBs), a tak specifikuje hotspot místa meiotické rekombinace, avšak u hybridů mezi dvěma myšími poddruhy způsobuje selhání synapse meiotických chromozomů a samčí hybridní sterilitu. V této studii na sterilních hybridech jsme zjistili, že nejvíce náchylných k asynapsi bylo pět nejmenších autozomů. Abychom mohli manipulovat s mírou synapse, začlenili jsme různě dlouhé konsubspecifické homologní úseky do vybraných autozomálních párů. Konsubspecifické úseky delší než 27 Mb dokázaly obnovit synapsi u daných chromozomů. Dále jsme zjistili, že alespoň dva symetrické DNA dvouřetězcové zlomy na chromozomu jsou nezbytné pro správnou synapsi. Navíc došlo k částečné nápravě samčí neplodnosti F1 hybridů u jedinců s obnovenou synapsí tří ze čtyř segregujících chromozomů. K ověření vlivu nedostatečného počtu symetrických DSBs u meiotických chromozomů sterilních hybridů byly generovány exogenní DNA DSBs s využitím chemoterapeutického léčiva cisplatiny. Jádra, která byla ošetřena cisplatinou o koncetraci 5 mg/kg a 10 mg/kg váhy těla, vykazovala zvýšený počet DSBs...
|
|
|
Role histonových modifikací a genové exprese v myší spermatogenezi
Křivánková, Klára ; Mihola, Ondřej (vedoucí práce) ; Jansa, Petr (oponent)
Předpokladem sexuálního rozmnožování je u samců produkce haploidních spermií. Protein PRDM9 je histonová metyltransferáza lokalizující místa meiotické rekombinace řady savců. Myší samci kmene C57BL/6J (B6) deficientní pro Prdm9 (Prdm9-/- ) jsou sterilní, zatímco Prdm9-/- samci kmene PWD/Ph (PWD) mají snížený počet spermií. Porovnání rozmístění trimetylovaného lysinu 36 histonu 3 (H3K36me3) v genomu Prdm9- /- samců těchto dvou kmenů přispěje ke zjištění role této epigenetické modifikace v meiotické rekombinaci a v rozdílné plodnosti Prdm9-/- samců. Druhá část práce se zabývá transgenními samci. Samčí potomci první generace křížení samice B6 a samce PWD (B6PF1) mají snížené parametry plodnosti kvůli nekompatibilitě Prdm9 alel. U B6PF1 hybridů nesoucích transgen CHORI-34-289M8 či RP24-346I22 jsou parametry plodnosti ještě nižší. Ze stanovení relativní míry transkripce tří genů z transgenu a její korelace s počtem spermií byl za kandidátní gen, podílející se na snížení fertilních parametrů transgenních B6PF1 hybridů, určen gen kódující proteazomální podjednotku Psmb1. Důvodem snížené plodnosti by tak mohly být defekty v sestavování proteazomu. Studium fitness transgenních živočichů je důležité nejen pro základní výzkum, ale i z hlediska možností jejich uplatnění mimo výzkumná pracoviště.
|
|
|
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...
|
|
|
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...
|
|
|
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,...
|
|
|
Genetics and Genomics of Hybrid Sterility
Bhattacharyya, Tanmoy ; Forejt, Jiří (vedoucí práce) ; Pravenec, Michal (oponent) ; Macholán, Miloš (oponent)
Univerzita Karlova v Praze Přírodovědecká fakulta Doktorský studijní program: Molekulární a buněčná biologie, genetika a virologie Abstrakt Genetika a genomika hybridní sterility Mgr. Tanmoy Bhattacharyya Školitel: Prof. MUDr. Jiří Forejt, DrSc. Praha 2013 Abstrakt Samčí hybridní sterilita je překážkou v přenosu genů mezi příbuznými druhy, což je významným předpokladem pro vznik nových druhů. F1 hybridní samci vzniklí křížením samice PWD/Ph (poddruhu Mus m. musculus) a samce C57BL/6J nebo B6 (Mus m. domesticus) mají azoospermii a jsou sterilní (PB6F1), zatímco hybridi z recipročního (B6PF1) křížení jsou částečně fertilní. Nadměrně převládající vliv chromosomu (Chr) X na sterilitu samčích hybridů představuje jev, který je při vzniku nových druhů široce zastoupen. V této studii jsme mapovali dva fenotypově odlišné lokusy pro hybridní sterilitu Hstx1 a Hstx2 do společné oblasti o délce 4,7 Mb na Chr X. Analýza meiotické profáze I odhalila u sterilních samců PB6F1 meiotický blok ve střední fázi pozdního pachytenu a testem TUNEL byla prokázána apoptóza blokovaných spermatocytů. U sterilních samců byla v 95 % pachytenních spermatocytů vizualizací protilátkami anti SYCP1, HORMAD2 a SYCP3 zjistěna asynapse jednoho či více autosomů. Fosforylovaná forma histonu H2AFX, normálně pozorovaná pouze v pohlavním tělísku...
|
host ::
RSS.