Analýza funkce centrobinu ve spermatogenezi a charakterizace jeho interakce s ODF1 v krčku spermie

Abstract

Properly regulated spermatogenesis is essential for male fertility. This complex biological process involves not only tightly coordinated cell division and differentiation but also the assembly of specialized structures that ensure the mechanical integrity of the mature sperm cell. One of these structures is the head-to-tail coupling apparatus (HTCA), which connects the sperm head to its flagellum. Defects in HTCAformation can result in the acephalic spermatozoa syndrome (ASS), a severe condition characterized by separation of the sperm head from the tail, leading to infertility. In this thesis, we focused on the role of centrobin, a protein associated with daughter centrioles, which during spermatogenesis also participates in HTCA assembly. Using a genetically modified rat model with targeted Cntrob gene inactivation via the CRISPR/Cas9 system, we examined the consequences of centrobin loss on testicular tissue architecture, sperm morphology, and protein-protein interactions involving centrobin. Our results demonstrate that centrobin is crucial from the early stages of spermatogenesis. Its absence leads to a marked depletion of spermatogonia and disruption of seminiferous tubule organization. In later stages, centrobin deficiency causes defective HTCA assembly, reflected by a high incidence of...

Správně probíhající spermatogeneze je klíčová pro samčí plodnost. Tento složitý biologický proces zahrnuje nejen precizně koordinované dělení a zrání buněk, ale také stavbu specializovaných struktur, které zajišťují mechanickou integritu zralé spermie. Jednou z těchto struktur je HTCA - aparát spojující hlavičku spermie s bičíkem. Jeho selhání může vést k syndromu acefalických spermií (ASS), vážné poruše, při které dochází k oddělení hlavičky od bičíku. V této diplomové práci jsme se zaměřili na roli centrobinu, proteinu asociovaného s dceřinými centriolami, který se v rámci spermatogeneze účastní také výstavby HTCA. Za využití geneticky upraveného potkaního modelu s cílenou inaktivací genu Cntrob pomocí CRISPR/Cas9 jsme analyzovali dopad jeho absence na buněčnou organizaci varlat, morfologii spermií i jeho molekulární interakce. Naše výsledky ukazují, že centrobin je nezbytný již v raných stádiích spermatogeneze - jeho ztráta vede k výraznému úbytku spermatogonií a narušení struktury semenotvorných kanálků. V pozdějších fázích jeho absence způsobuje poruchy v sestavování HTCA, což se projevuje vysokým výskytem spermií bez hlaviček, fragmentací bičíku a přítomností cytoplazmatických kapének. Pomocí imunofluorescence jsme potvrdili dynamickou lokalizaci centrobinu v různých vývojových stádiích...