Vliv morfologické variability spermií na složení proteomu myšovitých hlodavců

Abstract

Mezi spermiemi různých druhů živočichů nacházíme celou škálu morfologických rozdílů, ať už na úrovni tvaru, velikosti, či intracelulárního uspořádání. Je prokázáno, že tyto rozdíly mohou být způsobeny selekčním tlakem způsobeným kompeticí spermií. Tím vznikají morfologické adaptace, které dávají spermiím selekční výhodu a zvyšují tak úspěšnost jedince při oplození. Hlavním cílem mé diplomové práce bylo zjistit, zda je individuální morfologická variabilita spermií detekovatelná na úrovni proteomu a případně určit, jaké změny na úrovni proteomu probíhají ve spermiích s měnící se morfologií. Pro tento výzkum byly vybrány tři druhy myšovitých hlodavců, Mus musculus, Apodemus flavicollis a Microtus arvalis, u nichž bylo provedeno důkladné morfometrické měření spermií. Vzhledem k tomu, že byla největší variabilita detekována v rozměrech apikálního háčku, byly analyzovány pouze akrozomální proteiny pomocí hmotnostní spektrometrie, a následně byly pomocí diskriminační analýzy a metod strojového učení určeny proteiny, které nejvíce odlišují spermie s dlouhým a krátkým apikálním háčkem. Signifikantní trend mezi proteiny odlišující spermie s krátkým a dlouhým apikálním háčkem, bez ohledu na druh, byl identifikován u proteinů účastnících se převážně metabolismu sacharidů a výroby energie. Jedná se mimo jiné o...

We can find a whole range of morphological differences between the spermatozoa of different animal species, whether at the level of shape, size or intracellular arrangement. It has been proven that these differences are likely to be driven by selective pressure caused by sperm competition. This can cause morphological adaptations that give sperm a selective advantage and increase the individual's success in fertilization. The main goal of my diploma thesis was to determine whether individual morphological variability of spermatozoa is detectable at the proteome level and possibly to determine what changes at the proteome level occur in spermatozoa with changing morphology. Three species of rodents, Mus musculus, Apodemus flavicollis and Microtus arvalis, were selected for this study, and a thorough morphometric measurement of their sperm was performed. Because the greatest variation was detected in the dimensions of the apical hook, only acrosomal proteins were analyzed by mass spectrometry, and then the proteins that distinguished the most sperm with long and short apical hooks were determined by discriminant analysis and machine learning methods. A significant trend among sperm-separating proteins with short and long apical hooks, regardless of species, has been identified for proteins involved...