Role and regulation of nuclear membrane during meiotic maturation of mammalian oocyte

Abstract

(česky) Meiotické dělení samičí zárodečné buňky, oocytu, je více náchylné k chybám a následně k aneuploidiím, než je tomu během meiózy spermií. Aneuploidie a chromozomální aberace se u oocytů zvyšují se zvyšujícím se věkem matky a to jak u lidí, tak u myší. Zahájení meiotického zrání je spojeno s aktivací cyklin-dependentní kinázy 1 (CDK1), což vede k rozpadu jaderné membrány. Kromě toho je pro správný průběh meiózy nezbytná regulace translace klíčových transkriptů. V této disertační práci jsou shrnuty poznatky ze čtyř vědeckých publikací. Analyzovali jsme čas rozpadu jaderné membrány (NEBD) a vydělení prvního pólového tělíska u oocytů pocházejících od samic 2 rozdílných věkových kategorií: mladých (2 měsíce věku) a starých (12 měsíců věku). Zjistili jsme, že meiotické zrání u oocytů starých samic probíhá výrazně rychleji díky dřívější fosforylaci Laminu A/C, který je komponentem jaderné laminy, a rychlému rozpadu jaderného obalu. Mimo to oocyty starých samic vykazují unikátní charakteristické invaginace jaderné membrány a také signifikantně delší obvod jaderného obalu v porovnání s oocyty mladých samic. Tato data spolu se zvýšenou aktivitou CDK1 a Cyklinu B a také se zvýšenou translací faktorů účastnících se regulace translace naznačují, že oocyty starých samic procházejí předčasným meiotickým...

Meiotic division of a female germ cell, an oocyte, is more prone to segregation errors and consequently to aneuploidies than meiosis of a sperm. Aneuploidies and chromosomal aberrations in oocytes increase with higher maternal age in humans and also in mice. Meiotic maturation onset is connected with activity of cyclin dependent kinase 1 (CDK1) that leads to dissociation of nuclear membrane. Moreover regulation of translation of key transcripts is necessary for proper meiotic progression. In thesis findings from four scientific publications are interpreted. We have analyzed the timing of nuclear envelope breakdown (NEBD) and polar body extrusion in mouse oocytes originating from two distinct female age groups: young (2 months old) and aged (12 months old). We found that meiotic maturation happens faster in aged females' oocytes due to early phosphorylation of Lamin A/C, a component of nuclear lamina, and rapid dissociation of nuclear membrane. Moreover aged females' oocytes presented unique characteristic invaginations of nuclear membrane and thus significantly increased circumference of the nuclear envelope compared to the oocytes from young females. These data combined with increased activity of CDK1 and Cyclin B, as well as increased translation of factors that regulate the translation itself,...