Časo-prostorové utváření molekulárních gradientů v časném embryonálním vývoji Xenopus laevis.

Abstract

Detailní pochopení vývoje nového jedince zavisí na objasnění časo- prostorových mechanismů, které určují tělní plán. Z tohoto důvodu klíčovou otázkou časného embryonálního vývoje obratlovců stále zůstává, kdy a jak dochází k determinaci a diferenciaci jednotlivých buněk, což posléze vede ke specifikaci tělní osové polarity a založení základů všech orgánů a tkání. Odpověď na tuto otázku přinese nové možnosti využití nejen pro primární výzkum, ale i pro obor aplikované medicíny. Hlavní cíl předkládané disertační práce spočíval ve stanovení časo- prostorových molekulárních gradientů buněčných determinantů v průběhu časného embryonálního vývoje. Jako modelový organismus byla zvolena africká drápkatá žába, druh Xenopus laevis, která disponuje dostatečně velkými oocyty a vnější embryogenezí. Vzhledem k pozdní aktivaci embryonálního genomu se předpokládá, že stěžejní mechanismus počáteční determinace buněk závisí na nerovnoměrné lokalizaci maternálních faktorů uvnitř oocytu a jejich asymetrické distribuci do dceřiných blastomer v průběhu rýhování. Pomocí metody qPCR tomografie byly identifikovány dva hlavní lokalizační gradienty s preferencí buď v animální, nebo vegetativní hemisféře zralého oocytu. Tyto gradienty se shodovaly jak pro maternální mRNA, tak i pro miRNA molekuly. U maternální mRNA navíc...

Clarifying the underlying spatio-temporal mechanisms that determine body pattern is important for detailed understanding of embryonic development. A crucial question of vertebrate embryogenesis remains: when and how are single blastomeres determined for differentiation that subsequently leads to body axes specification and the formation of different tissues and organs? The answer to this question will be beneficial for primary research as well as in the field of applied medicine. The main aim of the presented thesis was to study spatio-temporal molecular gradients of cell fate determinants during early embryonic development. The African clawed frog Xenopus laevis was used as a model organism because of their large size of oocytes and external embryonic development. Due to late activation of embryonic transcription, a crucial mechanism of early blastomeres determination is dependent on asymmetric localization of maternal factors within oocyte and their uneven distribution into single blastomeres during early cell division. Two main localization patterns were identified along the animal-vegetal axis of the mature Xenopus oocyte using qPCR tomography. The localization gradient with preference in either animal or vegetal hemisphere was found for maternal mRNA as well as miRNAs. Moreover, two vegetal...