Regulation of translation in mammalian oocytes and early embryos

Abstract

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,...

Fully grown oocytes undergo their further development in the absence of transcription. Completion of meiosis and early embryo development rely on the maternal mRNAs synthetized and stored during earlier development. Thus, the regulation of gene expression in oocytes during that period is controlled almost exclusively at the level of mRNA stabilization and translation. In the same vein, any mRNA metabolism could play a critical function at this stage of development. RNA localization followed by a local translation is a mechanism responsible for the control of spatial and temporal gene expression in the cell. We focused on visualization of mRNA and in situ translation in the mammalian oogenesis and embryogenesis. We characterized localization of global RNA population in the oocyte and early embryo nucleus together with RNA binding proteins. Additionally we visualized specific ribosomal proteins that contribute to translation in the oocyte and embryo. We have shown that the key player of cap-dependent translation mTOR becomes highly active post nuclear envelope breakdown (NEBD) and in turn its substrate, translational repressor 4E-BP1 becomes inactive. Precise localization of inactivated 4E-BP1 at the newly forming spindle of the oocyte indicates the ongoing translation in this area. Furthermore, from...