The Role of Energetic Metabolism in the t-haplotype Transmission ratio distortion

Abstract

Jsou-li dvě heterozygotem nesené alely přenášeny do další generace v nestejném poměru, nastává jev nazývaný odchylka od Mendelových pravidel. Nejlépe popsaným případem tohoto fenoménu mezi savci je t haplotyp u myší. T haplotyp je sobeckou variantou regionu na chromosomu 17, který se v přírodě zpravidla přenáší jako jednotka, tedy bez účasti rekombinace. Zatímco samci homozygotní pro t haplotyp jsou sterilní, heterozygoti přenáší t haplotyp až 99 % svých potomků. Jak v současnosti věříme, tento jev je způsobován rozdíly v parametrech motility mezi spermiemi nesoucími t haplotyp a těmi nesoucími originální variantu tohoto regionu, jež obojí pochází od jednoho heterozygotního samce. Konkrétní mechanismus postulované kompetice, jejímž výsledkem je zvýhodnění spermií nesoucích t haplotyp, však zůstává doposud neobjasněn. Pracovní hypotézou tohoto projektu je, že rozdíly v motilitě potenciálně odpovědné za odchylku od Mendelových pravidel dědičnosti jsou, aspoň z části, způsobovány metabolickými příčinami. Naše výsledky srovnání hodnot ATP a mitochondriálního membránového potenciálu (MMP) vskutku naznačují, že mezi spermiemi samců porovnávaných genotypů (t/t, t/+ a +/+) existují jisté metabolické rozdíly. Konkrétněji, naše data poukazují na signifikantně nižší hodnoty ATP u spermií pocházejících od...

When two alleles carried by a heterozygote are transmitted unequally to the zygote at the time of fertilization, transmission ratio distortion occurs. The best studied example of this phenomenon in mammals is t-haplotype in mice. The mouse t-haplotype is a selfish variant region on chromosome 17, in nature transmitted as a unit. Male mice homozygous for t haplotype are sterile, but heterozygotes transmit the t haplotype up to 99% of their progeny. This is believed to be caused by motility differences between sperm carrying the t haplotype and wild-type sperm from the same heterozygous male. The concrete mechanism of the postulated sperm competition in favour of t haplotype carrying sperm was so far not fully illuminated. During this project, we worked with the hypothesis that the differences in sperm motility putatively responsible for transmission ratio distortion are triggered, at least in part, by metabolic causes. Our results from ATP and mitochondrial membrane potential (MMP) comparison indeed suggest that there are metabolic dissimilarities in sperm from the different genotypes of t (t/t, t/+, +/+). Specifically, our data show that there is significantly less ATP in t/t sperm when compared to the other two genotypes. Likewise, sperm from t/t mice also seem to have lower MMP, suggesting that...