Mechanisms of symmetry breaking during embryogenesis

Abstract

Left-right symmetry breaking is crucial for correct body development of many organisms, including humans. The fact that the left-right asymmetry is established consistently in all healthy individuals of given species fascinates researchers for a long time. Although several models offering a mechanistic insight to this phenomenon were proposed or already accepted, they lack a sufficient molecular description or do not explain all cases. A model of acto-myosin flows - intracellular counter-rotating flows driven by an active torque generation in acto-myosin cortex - leading to the left-right symmetry breaking during embryogenesis is a topic of particular interest in current research. This thesis introduces the problematics of acto-myosin flows in a context of the previous research related to the left-right symmetry breaking. Since the left-right asymmetry is tightly associated with chirality at different scales, this thesis also discusses the current knowledge about possible processes of propagating chirality of molecules to the larger scale. 1

Narušenie pravo-ľavej symetrie je dôležitá súčasť správneho vývinu tela mnohých orga- nizmov, vrátane ľudí. Skutočnosť, že pravo-ľavá asymetria je ustanovená vo všetkých jedincoch daného druhu v konzistentnom smere, fascinuje vedcov už dlhý čas. Aj keď niekoľko navrhnutých alebo už všeobecne prijímaných modelov popisuje mechanizmus tohto deja, väčšina z nich buď nepokrýva všetky prípady alebo ich molekulárny mechaniz- mus nie je preskúmaný do hĺbky. Výraznú pozornosť získava v súčasnej literatúre model akto-myozínových tokov, ktoré sú poháňané rotujúcim pohybom vznikajúcim v akto- myozínovom kortexe. Táto práca predstavuje problematiku akto-myozínových tokov, ako aj poskytuje prehľad o predchádzajúcom výskume. Keďže pravo-ľavá asymetria úzko súvisí s chiralitou na rôznych úrovniach, v tejto práci sú tiež diskutované súčasné znalosti o možnom procese prenosu chirality z molekúl na vyššiu úroveň. 1