Mitochondrial dynamics and the role of Miro proteins in oocyte development.

Abstract

Oocyte maturation is a highly energy-demanding process that requires precise spatiotemporal coordination of mitochondria to ensure successful fertilization and early embryonic development. This bachelor thesis evaluates the role of Miro (mitochondrial Rho GTPases) family proteins, specifically Miro1 and Miro2, as key regulators of mitochondrial transport and homeostasis within the oocyte. Based on a synthesis of current literature, the thesis analyses how Miro1 mediates the redistribution of mitochondria via the cytoskeletal apparatus. The findings indicate that while Miro1 depletion disrupts mitochondrial distribution patterns in both somatic and germ cells, oocytes exhibit a significantly higher sensitivity to these alterations. In oocytes, the loss of Miro1 leads to severe functional failures, including decreased mitochondrial membrane potential, elevated oxidative stress, and impaired maturation. A significant part of the work focuses on the discrepancy between genetic knockout (ZP3-Cre) and Miro1 siRNA-mediated knockdown, suggesting the existence of potential compensatory mechanisms, possibly involving Miro2. Furthermore, the thesis identifies Miro1 as a crucial "stress buffer" whose natural decline during maternal aging correlates with decreased oocyte quality. The conclusion emphasizes the...

Zrání oocytů je vysoce energeticky náročný proces, který vyžaduje přesnou časoprostorovou koordinaci mitochondrií pro zajištění úspěšného oplození a časného vývoje embrya. Tato bakalářská práce popisuje roli proteinů rodiny Miro (mitochondriální Rho GTPáza), konkrétně Miro1 a Miro2, jako klíčových regulátorů transportu a homeostázy mitochondrií uvnitř oocytu. Na základě aktuální literatury práce analyzuje, jak protein Miro1 zprostředkovává redistribuci mitochondrií prostřednictvím cytoskeletálního aparátu. Zjištěné poznatky ukazují, že ačkoliv deplece Miro1 narušuje distribuční vzorce mitochondrií u somatických i zárodečných buněk, oocyty vykazují vůči těmto změnám podstatně vyšší citlivost. Ztráta Miro1 v oocytech vede k závažným funkčním poruchám, mezi které patří pokles mitochondriálního membránového potenciálu, zvýšený oxidační stres a narušený proces maturace. Významná část práce se zaměřuje na rozdíly mezi genetickým knockoutem (ZP3-Cre) a knockdownem pomocí Miro1 siRNA, které naznačují existenci možných kompenzačních mechanismů, pravděpodobně za účasti proteinu Miro2. Práce dále definuje Miro1 jako zásadní "stresový pufr," jehož přirozený úbytek během stárnutí matky koreluje se zhoršenou kvalitou oocytů. Závěr vyzdvihuje potenciál proteinů Miro jako terapeutických cílů pro zmírnění věkem...