Visual system development in Platynereis dumerilii: insight from genetic engineering approach

Abstract

Genové regulační sítě zodpovědné za molekulární regulaci vývoje oka jsou evolučně konzervované napříč mnoha organismy. Zástupci genové rodiny transkripčních faktorů Pax patří mezi nejvíce konzervované zástupce těchto sítí. Pax transkripční faktory hrají klíčovou roli při vývoji zásadních součástí oka, přičemž jednou z jejich funkcí je i regulace opsinů - molekul zodpovědných za přeměnu světelného podmětu na elektrochemickou signalizaci ve fotoreceptorových buňkách. V rámci této diplomové práce jsou zkoumány geny pax6 a pax2/5/8 jako potenciální transkripční faktory regulující vývoj oka u modelového organismu Platynereis dumerilii. Na základě sledovaného brzkého počátku exprese pax6 a pax2/5/8 byla testována možná role těchto transkripčních faktorů v regulaci r-opsinu. Expresní analýza pax6 a pax2/5/8 u divokého typu Platynereis je prováděna pomocí "whole mount" RNA in-situ hybridizace, společně s počáteční analýzou Platynereis pax6 knockout linie. Ačkoliv má homozygotní mutace v pax6 letální následky, heterozygotní mutanti přežívají a jsou schopní reprodukce. Uváděná data naznačují, že pax6 nereguluje u Platynereis geny pax2/5/8, otx a six3. Stejně tak r-ops1, tvořící r-opsin přítomný v dospělých očích Platynereis, není regulován pomocí pax6. Pro výzkum potenciální role pax2/5/8 transkripčního...

Gene regulatory networks, underlying the molecular regulation of eye development are conserved across many animal phyla. Genes from the Pax family of transcription factors are one of the most conserved members through the evolution, regulating the development of crucial parts of eye, including the photoreceptor cells. Pax transcription factors are considered to be regulators of opsins, molecules providing the conversion of the light stimulus into the electrochemical signalisation in the photoreceptors cells. In this thesis, pax6 and pax2/5/8 transcription factors are investigated as potential regulators of eye development in Platynereis dumerilii. pax6 and pax2/5/8 transcription factors are tested as potential regulators of the r-opsin in Platynereis, based on the observed early expression onsets of these genes. Wild-type expression analysis of pax6 and pax2/5/8 using the whole mount RNA in-situ hybridization is provided, accompanied by the initial analysis of the Platynereis pax6 knockout line. pax6 heterozygote mutants are shown to be viable and able to reproduce, however, homozygote mutation of pax6 in Platynereis is lethal. Our data suggest that transcription factors pax2/5/8, otx and six3 are not regulated by the pax6 in Platynereis. Concerning the r-opsin present in the Platynereis eyes, pax6...