Genetic, cytological and molecular mechanisms of hybrid sterility

Abstract

ENG Reproduction depends on meiosis, the specialised cell division that halves the chromosome number and reshuffles genetic information through recombination. When two related but genetically divergent populations interbreed, their hybrid offspring are often sterile, a phenomenon known as hybrid sterility that helps to keep emerging species apart. The house mouse provides one of the best mammalian models of this process. Male offspring of a cross between the subspecies Mus musculus musculus (strain PWD) and Mus musculus domesticus (strain B6) are sterile, and earlier work in our laboratory traced this sterility to three interacting genetic components, namely the recombination-directing gene Prdm9, the X-linked Hstx2 locus with its Mir465 microRNA cluster, and the overall genetic divergence between the two parental genomes. This dissertation tested a long-standing hypothesis, originally supported by experiments in yeast, that the DNA mismatch repair system contributes to hybrid sterility by suppressing recombination between divergent chromosomes. To examine whether the same mechanism operates in mammals, null mutations were generated in the central part of DNA mismatch repair (MMR) gene Msh2, on defined PWD and B6 genetic backgrounds, and their effect on male fertility was assessed in...

CZ Reprodukce závisí na meióze, specializovaném buněčném dělení, které redukuje počet chromozomů na polovinu a přerozděluje genetickou informaci prostřednictvím rekombinace. Pokud se dvě příbuzné, avšak geneticky divergentní populace zkříží, jejich hybridi jsou často neplodní, jev označovaný jako hybridní sterilita, který přispívá k udržení vznikajících druhů odděleně. Myš domácí představuje jeden z nejlépe prostudovaných savčích modelů tohoto procesu. Samci získaní křížením poddruhů Mus musculus musculus (kmen PWD) a Mus musculus domesticus (kmen B6) jsou sterilní a předchozí práce v naší laboratoři tuto sterilitu přičetla třem vzájemně interagujícím genetickým složkám: genu Prdm9 řídicímu rekombinaci, X-vázanému lokusu Hstx2 s klastrem mikroRNA Mir465 a celkové genetické divergenci mezi oběma rodičovskými genomy. Tato disertační práce testovala dlouhodobě diskutovanou hypotézu, původně podpořenou experimenty na kvasinkách, podle níž systém oprav nesouhlasných bází (MMR) přispívá k hybridní sterilitě potlačením rekombinace mezi divergentními chromozomy. Aby bylo možné ověřit, zda stejný mechanismus funguje i u savců, byly na definovaných genetických pozadích kmenů PWD a B6 připraveny nulové mutace v centrální části genu oprav chybného párování DNA (Mismatch repair - MMR) Msh2 (mutS homolog 2) a...