Long Non-Coding RNAs in Oocyte-to-Embryo Transition

Abstract

Přechod z oocytů na embryo (OET) je jednou z nejkomplexnějších vývojových událostí, během níž se diferencovaný oocyt promění v totipotentní blastomery embrya. Během OET transkripčně neaktivní oocyt prochází masivním přeprogramováním genové exprese, které ho transformuje do transkripčně aktivní zygoty. Přestože četné studie přispěly k pochopení mechanismu OET, mnoho genů zapojených do OET je neznámých. Úplně nová úroveň možné regulace OET přišla s objevem dlouhých nekódujících RNA (lncRNA). LncRNAs jsou transkripty pol II delší než 200 nukleotidů, které jsou typicky sestřižené a polyadenylované, ale nekódují proteiny. Zatímco lncRNA byly studovány v mnoha modelových systémech včetně embryonálních kmenových buněk, jejich exprese v oocytech a časných embryích a příspěvek k OET byly na začátku tohoto projektu neznámé. Ve svém doktorském projektu jsem se zaměřila na identifikaci, anotaci a analýzu lncRNA objevujících se během OET. Pomocí analýzy RNA-Seq bylo identifikováno 1600 lncRNA, které byly anotovány v myších oocytech a časných embryích. Většina lncRNA byla nová s expresí výlučně během OET. Významná část těchto lncRNA souvisela s LTR retrotransposony, což zřejmě souvisí s k jejich nedávným vznikem a evolucí. Expresní analýza OET lncRNA odhalila kromě výrazně odlišných maternálních a zygotických...

(English) Oocyte-to-embryo transition (OET) is one of the most complex developmental events, during which a differentiated oocyte gives rise to a totipotent zygote. During OET a transcriptionally silent oocyte undergoes massive reprogramming of gene expression, which transforms it into a transcriptionally active zygote. Although numerous studies have contributed to understanding the mechanism of OET, many genes involved in OET are yet to be identified. A whole new level of possible regulation of OET came with the discovery of long non-coding RNAs (lncRNA). LncRNAs are pol II transcripts longer than 200 nucleotides, that are typically spliced and polyadenylated but do not encode proteins. While lncRNAs have been studied in many model systems including embryonic stem cells, their expression in oocytes and early embryos and contribution to OET were largely unexplored at the beginning of this project. In my PhD project, I aimed to identify, annotate, and analyze lncRNAs expressed during OET. First, using RNA-Seq, 1600 highly reliable lncRNAs were identified and annotated in mouse oocytes and early embryos. Majority of lncRNAs were novel with expression exclusively at OET stages. A significant fraction of these lncRNAs was found associated with LTR retrotransposons, contributing to their novelty and...