Cytoskeletal orchestration of early mammalian development

Abstract

Structures of the cytoskeleton play a critical role in early mammalian development. Microtubules, intermediate filaments and actin microfilaments provide structural and mechanical basis for major developmental transitions of preimplantation development. Microvilli supported by bundles of actin filaments become restricted to one pole of the blastomere during the process of polarisation. All components of the cytoskeleton network undergo apparent reorganisation in embryo compaction. Cells flatten and adhere to each other thanks to the formation of cytoskeleton-linked intercellular junctions and oscillatory contractions generated by actomyosin complexes. Filopodia, actin based protrusions, are debated for their potential role in blastomere apposition and cell signalling. The first process of cell line specification in mammalian development is that which defines outer cells of morula as presumptive trophectoderm and inner cells as presumptive inner cell mass. Proteins and structures of cytoskeleton are asymmetrically distributed between these two populations helping to determine the fate of each blastomere. The aim of the thesis is to summarise the roles of cytoskeleton in blastomere polarisation, embryo compaction and specification of inner and outer cell populations in mammalian preimplantation...

Struktury cytoskeletu hrají klíčovou úlohu v raném savčím embryonálním vývoji. Mnohé práce ukázaly, že mikrotubuly, intermediární filamenta i aktinová mikrofilamenta jsou důležitým strukturním i funkčním prvkem všech hlavních událostí časné preimplantační ontogenese. Během procesu polarizace se mikroklky vyztužené svazky aktinových filament přesouvají k jednomu pólu blastomery. Další významné změny prodělávají složky cytoskeletu v období kompakce embrya. Buňky adherují k okolním, zplošťují se díky kontrakcím komplexů aktinu a myosinu nebo tvorbě mezibuněčných spojů. Blastomery také vytváří filopodia, výběžky plasmatické membrány obsahující aktinová filamenta. Tyto struktury jsou zmiňovány pro svou úlohu v přibližování povrchů blastomer během embryonální kompakce nebo možnou roli v mezibuněčné signalizaci. Prvním procesem specifikace v raném savčím vývoji je rozlišení mezi zevními buňkami moruly, které se stávají presumptivním trofektodermem a vnitřními buňkami, budoucí vnitřní buněčnou masou embrya. Proteiny i struktury cytoskeletu jsou asymetricky distribuovány mezi tyto dvě buněčné populace a pomáhají tak určit vývojový osud každé blastomery. Tato práce si klade za cíl shrnout úlohy cytoskeletu v polarizaci blastomer, kompakci embrya a specifikaci vnitřní a zevní buněčné populace v průběhu...