|
|
Jeseter (Acipenser) představuje evoluční přechod od holoblastického k meroblastickému rýhování a unikátní způsob vývoje střeva
SHAH, Mujahid Ali
Rýhování embrya obratlovců je buď holoblastické (úplné), nebo meroblastické (částečné). Holoblastické rýhování je považováno za původní u obratlovců a vyskytuje se u obojživelníků, savců a chrupavčitých ryb. Meroblastické rýhování se v linii obratlovců vyvinulo pětkrát, včetně sliznatek, příčnoústých, latimérií, kostnatých ryb a amniot. Při holoblastickém rýhování (jako u embryí Xenopus laevis) přispívá každá blastomera k jedné ze zárodečných linií. Naopak při meroblastickém způsobu rýhování (jako u kostnatých a amniot - včetně ptáků a plazů) se na tvorbě zárodečných vrstev podílí pouze animální pól. K přechodu z holoblastického na meroblastický typ dochází obvykle zvětšením velikosti vajíčka ve srovnání se stavem ancestrální linie. Jeseteři (Acipenser) se vyvinuli asi před 200 miliony. Jejich jikry jsou významě větší než jikry X. laevis. Navzdory rozdílné velikosti si jejich embrya zachovávají téměř stejné vlastnosti jako embrya X. laevis. Nicméně vegetativní blastomery jeseterů jsou větší a dělí se pomaleji než u X. laevis. Byla vyslovena domněnka, že vegetativní blastomery jeseterů jsou extraembryonální jako žloutek kostnatých ryb (dánio pruhované) a žloutkové buňky bichirů - nejstarší divergentní žijící skupiny paprskoploutvích ryb, mihulí (Petromyzontidae) - zachovalé linie bezčelistnatých ryb a žáby - Eleutherodactylus coqui. Kromě toho byl dosud nedostatečně prozkoumán způsob vývoje střeva jeseterů a jeho evoluční konzervace. Nejprve jsme pro vývoj robustní techniky specifické inhibice blastomer embryí jeseterů použili polynenasycené aldehydy odvozené od rozsivek, 2, 4-dekadienal (DD; modelový aldehyd pro experimentální studie). Embryím jeseterů jsme aplikovali optimalizované množství DD (0,01 v/v) a následně je ozařovali viditelným světlem (91,15 - 44,86 W m2). Pozoruhodné je, že DD plus světlo, a nikoliv samotná injekce DD nebo ozáření světlem, mohou inhibovat rýhování. Kromě toho qPCR-tomografie odhalila, že lokalizace maternální mRNA zůstává u částečně se rýhujících embryích ve srovnání s normálními v ose animálního-vegetativního pólu konstantní. Druhá studie mapuje vývoj vegetativních blastomer jeseterů. Bylo zjištěno, že z těchto blastomer vznikají primordiální zárodečné buňky (PGC) a zbytek blastomer tvoří vegetativní žloutkové buňky. Histologie plastických řezů odhalila, že jádra vegetativních žloutkových buněk se během vývoje embryí výrazně zmenšovala. Inhibování vegetativních blastomér, RT-qPCR a pulz BrdU navíc odhalily, že žloutkové buňky se po MBT stávají transkripčně neaktivními. Naše výsledky zde naznačují, že meroblastické rýhování paprskoploutvích se vyvinulo fúzí vegetativních blastomer, což je paralelní s blízce příbuznou skupinou, např. kostlínů (Lepisosteidae), která se vyvinula přibližně před 57 miliony let. Nakonec jsme pokračovali ve sledování vývoje střeva jeseterů a jeho srovnání s dalšími taxony včetně holoblastických (X. laevis, bichir a myš) a meroblastických (kuře, kostlín a dánio) zástupců. K tomuto účelu jsme použili histologii, in-situ hybridizaci (HCR) a imunohistochemii. Zjistili jsme, že endodermální buňky jeseterů tvoří archenteron (primitivní střevo) jako u žab a bichirů. Tyto buňky však pokračovaly v lateroventrální proliferaci, aby obklopily obrovské množství žloutkové hmoty a daly vzniknout "žloutku uvnitř střeva". Mezidruhové srovnání ukázalo, že jeseteři si během evoluce obratlovců zachovali jedinečný způsob vývoje střeva. Závěrem lze říci, že naše současná zjištění naznačují, že vývoj embrya jeseterů představuje odlišný přechod od holoblastického k meroblastickému šrýhovaní a také odlišný archaický způsob vývoje střevního endodermu.
|
|
|
The foundation of maternal factors in sturgeon: from oocyte to embryo
POCHERNIAIEVA, Kseniia Kostyantynivna
Pokles početnosti divokých populací jesetera v posledních desetiletích vedl k rostoucímu zájmu o využití různých biotechnologických postupů vedoucích k ochraně nebo obnově těchto ohrožených druhů. Produkce chimér, transplantace zárodečných buněk nebo produkce pomocí tzv. "náhradního rodiče" by mohly rozšířit spektrum technik používaných k záchraně druhu či vést k obnově rybích populací. Úspěšná aplikace těchto metod u jeseterů vyžaduje znalost jeho embryonálního vývoje a informace o struktuře a charakteristikách samotného jeseteřího oocytu. K odhalení intracelulární geometrie, morfogenetických aspektů, mechanismů organizace mateřských determinantů a jejich pozdější reorganizace byly v rámci této práce použity techniky qPCR tomografie, inhibice transkripce a vizualizace jader. qPCR tomografie se ukázala jako spolehlivá technika pro stanovení úlohy genů detekovaných v animalní a vegetativní hemisféře oocytů jesetera a také pro identifikaci profilů těchto genů u ranných vývojových stádií embryí jesetera. qPCR tomografie byla v zásadě provedena ve dvou krocích: předběžné kroky tomografie a samotná RT-PCR. Optimálně orientované oocyty byly rozřezány na 30 ?m a sekce (prokrývající jak animalní tak vegetativní pól), u který byla následně provedena celková extrakce RNA. 12 vybraných maternálních genů: [actb, ppia, alas1, sdha, ywhae, dnd, vasa, vegt, wnt11, ddx25, otx1 a gdf1] bylo sledováno pomocí RT-PCR. Identifikovány byly dvě skupiny transkriptů klasifikovaných jako animalní nebo vegetativní geny s jasným gradientem. Primární geny zárodečné plasmy - markery jako dnd, vasa, ddx25 byly lokalizovány směrem k vegetativnímu pólu. To vysvětluje, kde presně se nachází prapohlavní zárodečné buňky v oocytech jesetera malého. Dalším aspektem použití této techniky byla srovnávací analýza profilů RNA v oocytech drápatky Xenopus laevis a jesetera malého Acipenser ruthenus. Byla zjištěna jednoznačná podobnost v lokalizaci molekul mRNA u těchto dvou druhů. Takovéto podobnosti v expresních profilech vzdáleně příbuzných druhů naznačují, že jejich dávní předkové mohli vzniknout z více příbuzných linií. alpha-Amanitin jako transkripční inhibiční faktor byl použit ke stanovení zygotického genomového přechodu v embryích jesetera malého. Přechod z mateřského na zygotický typ transkripce je charakterizován eliminací mateřských transkriptů a pokračuje produkcí zygotických transkriptů. U jesetera malého byl tento přechod identifikován po desátém štěpení - během pozdní blastuly, kdy počet buněk v blastomeře překročil 1000. Morfologické změny během přechodu mid-blastuly představují milníky ve vývoji metazoanů, protože každá buňka přenáší perfektní kopii svého genomu v každé divizi. Embrya vzniklá křížením jiker jesetera malého A. ruthenus a spermatu jesetera ruského Acipenser gueldenstaedtii druhů s odlišnou ploidní úrovní byla vytvořena za účelem zvýšení obsahu DNA v jádrech buněk. Nukleární vizualizace barvením 4'-6-diaminido-2-fenylindolem (DAPI) ukázala, že se buňky dělí synchronně konstantní rychlostí až do MBT v devátém buněčném cyklu u kontrolních embryí, která odpovídají 1000 buněčnému stadiu (13 hpf). Hybridní embrya jesetera malého a ruského vykazovala přechod od synchronního k asynchronnímu dělení v osmém buněčném cyklu, což je stadium 512 buněk (12 hpf). U jesetera malého i hybridních embryí došlo k přechodu během 1 hodiny. Embrya jesetera injikovaného alpha-Amanitinem také vykazovala kinetiku buněčného cyklu podobnou kontrolám, a to bez zpoždění nebo malformace během štěpení, což s největší pravděpodobností naznačuje, že MBT u jesetera probíhá nezávisle na začátku produkce zygotických transkriptů.
|
|
|
Regulation of translation in mammalian oocytes and early embryos
Jindrová, Anna ; Šušor, Andrej (vedoucí práce) ; Flemr, Matyáš (oponent) ; Fulková, Helena (oponent)
Oocyty, které dorostou do své plné velikosti, procházejí dalším vývojem jako transkripčně inaktivní. Dokončení meiózy a raná embryogeneze závisí na maternálních mRNA syntetizovaných a uložených během období růstu, tedy genová exprese je v oocytech během této doby řízena téměř výhradně na úrovni stabilizace a translace mRNA. Z tohoto důvodu jakýkoliv metabolismus mRNA může mít v této fázi vývoje rozhodující roli. Umístění RNA v rámci buňky a její následná lokalizovaná translace jsou mechanismy zodpovědné za časově a místně ohraničenou genovou expresi. Zaměřili jsme se na vizualizaci mRNA a jejich in situ translaci během vývoje savčích oocytů a raných embryí. Charakterizovali jsme lokalizaci populace celkové RNA společně s proteiny vázajícími RNA v jádře oocytu a raného embrya. Vizualizovali jsme specifické ribozomální proteiny, které se podílí na translaci. Ukázali jsme, že klíčový regulátor cap- dependentní translace, kináza mTOR, je aktivován po rozpadu jaderného obalu (nuclear envelope breakdown, NEBD) a díky tomu je následně jeho substrát, translační represor 4E-BP1, inaktivován. Přítomnost inaktivovaného 4E-BP1 na nově vznikajícím meiotickém vřeténku indikuje probíhající translaci v této oblasti oocytu. Na základě naší RNA sekvenační databáze jsme vybrali specifický kandidátní transkript,...
|
host ::
RSS.