Functional analysis of the piRNA pathway in golden hamsters

Abstract

The piRNA pathway is a highly conserved mechanism that regulates gene and retrotransposon expression at transcriptional and post-transcriptional levels. Defects in the piRNA pathway impair germ cell development in animals from invertebrates to mammals. In mammals, the current knowledge of the piRNA pathway has been mainly built from mouse model studies. The mouse model suggests that the piRNA pathway is dispensable for mammalian female germline. However, mouse differs from other mammals in several important aspects. It lacks PIWIL3, one of four PIWI proteins found in other mammals, and has a highly active RNA interference in mouse oocytes, which points towards a unique combination of small RNA pathways in the mouse female germline. These specific modifications of small RNA pathways in mice could obscure the biological significance of the mammalian piRNA pathway. My Ph.D. project aimed at investigating the importance of the piRNA pathway in mammals and analyzing conserved and derived aspects of this pathway. As golden hamsters encode all mammalian PIWI proteins and likely lack highly active RNA interference in oocytes, they represent mammalian small RNA pathways closer than mice. Therefore, we generated a golden hamster knock-out of MOV10L1 helicase, an essential factor in piRNA biogenesis. We...

piRNA dráha je vysoce konzervovaný mechanismus, který reguluje expresi genů a retrotranspozonů na transkripční a post-transkripční úrovni. Defekty v piRNA dráze narušují normální vývoj zárodečných buněk u zvířat od bezobratlých po savce. Současná znalost piRNA dráhy u savců je založena na studiích myšího modelu. Ten navrhuje, že piRNA dráha je postradatelná pro savčí samičí zárodečnou linii. Myš se však od ostatních savců liší v několika důležitých aspektech. Myši nemají PIWIL3, jeden ze čtyř PIWI proteinů nalezených u jiných savců, a mají vysoce aktivní RNA interferenci ve svých oocytech, což poukazuje na jedinečnou kombinaci drah malých RNA v samičí zárodečné linii myší. Tyto specifické modifikace drah malých RNA u myší mohou zakrývat biologický význam piRNA dráhy u savců. Můj PhD projekt je zaměřený na zkoumání významu piRNA dráhy u savců a analýzu konzervovaných a odvozených aspektů této dráhy. Jelikož křeček zlatý kóduje všechny savčí PIWI proteiny a pravděpodobně postrádá vysoce aktivní RNA interferenci v oocytech, jsou jeho dráhy malých RNA podobnější jiným savcům než ta myší. Proto jsme u křečka zlatého vytvořili knock-out helikázy MOV10L1, což je základní faktor piRNA biogeneze. Obě pohlaví Mov10l1 mutantů křečka zlatého vykazovala sterilitu, což naznačuje, že samičí fertilita mutantů...