Identification of key regulators of gene expression in mammalian oocyte and embryo

Abstract

Souhrn práce Savčí oocyt je vysoce diferencovaná buňka, ze které po oplození vzniká embryo. Na konci růstové fáze se plně dorostlý oocyt stává transkripčně inaktivním. Během následujících fází vývoje oocytu, tedy během jeho zrání, oplození a následně během časného embryonálního vývoje, jsou využívány pouze transkripty nasyntetizované v růstové fázi oogeneze, které oocyt skladuje k pozdějšímu využití. Distribuce mRNA je úzce svázána s lokalizací a funkcí proteinu, který kóduje. Tohoto mechanismu regulace genové exprese využívají různé typy buněk. Zatím ovšem není mnoho známo o lokalizaci mRNA molekul a jejich translaci v savčím oocytu a časném embryu. Cílem této práce bylo detekovat celkový transkriptom a komponenty translačního aparátu v savčím oocytu a dvoubuněčném embryu a odhalit mechanismus regulující translaci, která je důležitá pro správný vývoj oocytu a embrya. Ukázali jsme, že jádro myšího i lidského oocytu obsahuje RNA molekuly a RNA vazebné proteiny. Po rozpadu jaderné membrány dochází k translaci v oblasti chromosómů. Předpokládáme, že molekuly mRNA, které jsou přítomny v jádře oocytu, jsou následně po rozpadu jaderné membrány zpřístupněny translačnímu aparátu a dochází k jejich translaci a vzniku proteinů, které jsou důležité pro správný průběh meiotického zrání oocytu a časného embryonálního...

Mammalian oocyte is a highly differentiated cell which gives rise to an embryo after fertilization. Importantly, fully-grown oocytes become transcriptionally inactive at the end of the growth phase. During following stages of development, i. e. meiotic maturation of the oocyte and early embryonic development, only transcripts previously synthesized and stored are used. The tight correlation between mRNA distribution and subsequent protein localization and function provides a mechanism of spatial and temporal regulation of gene expression used by various cell types. However, not much is known about mRNA localization and translation in the mammalian oocyte and early embryo. The aim of my thesis was to determine the localization of transcripts and components of translational machinery in the mammalian oocyte and embryo and to uncover the mechanisms of spatiotemporal regulation of translation as a prerequisite for correct oocyte and embryo development. We have shown that nuclei of both mouse and human oocytes contain RNA molecules and RNA binding proteins. Following the nuclear envelope breakdown (NEBD), translational hot-spots occur in the area surrounding the nuclear region. We suppose that mRNAs previously retained in the nucleus are released to the cytoplasm during NEBD and their subsequent...