Úloha 4E-BP1 v regulaci cap-dependentní translace v savčím oocytu

Bc. Markéta Končická

Master's thesis

The role of 4E-BP1 in regulation of cap-dependent translation in mammalian oocyte

Abstract:

Pro pohlavní rozmnožování je velmi důležitá tvorba gamet. Gamety podstupují redukční dělení, díky němuž získají haploidní počet chromozómů. Oocyt si vytváří transkripty během růstové fáze a krátce po zahájení meiotického zrání je transkripce zastavena. Během meiotického zrání je exprese proteinů ovlivněna hlavně na úrovni regulace translace a stabilizace. Globální transkripce je obnovena po oplození u myší v 2buněčném embryu a u lidí ve 4buněčném embryu. Cap-dependentní translace je translace závislá na 7-methylguanosinové čepičce na 5'konci mRNA. Tato translace je iniciována přes navázání eIF4E (eukaryotic initiation translation factor 4E) a vytvoření iniciačního komplexu eIF4F. Iniciace cap-dependentní translace je inhibována hypofosforylovaným proteinem 4E-BP1 (eIF4E-binding protein 1), který blokuje protein eIF4E a zabraňuje vytvoření komplexu eIF4F. Když se protein 4EBP1 stává hyperfosforylovaným, dochází k uvolnění eIF4E z inhibice a v tomto stádiu může být aktivována translace. Cílem mé práce bylo sledování fosforylace 4E-BP1 během meiotického zrání myších oocytů, kumulárních buňkách a regulace 4E-BP1 kinázami mTOR a PLK1. 4E-BP1 se stává hyperfosforylovaný po NEBD (nuclear envelope breakdown) a defosforylovaný po oplození. Fosforylované formy na serinu 64 a threoninu 69 jsou lokalizovány v oblasti chromozómů a později se jejich lokalizace posouvá směrem k pólům dělicího vřeténka. mTOR je hlavním regulátorem 4E-BP1 a je kolokalizován s fosforylovaným 4E-BP1. Na druhou stranu protein PLK1 (pololike kinase 1) nemá efekt na fosforylaci 4E-BP1.

Abstract:

For sexual reproduction is very important gametogenesis. Gametes undergoes reducing division, which allows to proced to haploid stage. Oocytes produce transcripts during growth phase and shortly before initiation of maturation transcription is ceased. During meiotic maturation is expression of proteins affected mainly on the level of regulation of translation and stabilization. Global transcription is resumed post fertilization in mouse in 2 cells embryo and human in 4 cells embryo. Cap-dependent translation is dependent on 7-methylguanosin cap on 5'end mRNA. This translation is initiated by binding eIF4E (eukaryotic initiation translation factor 4E) and formation of eIF4F complex. Initiation of cap-dependent translation is inhibited by hypophosphorylated protein 4E-BP1 (eIF4E-binding protein1) which inhibits protein eIF4E and prevent formation of eIF4F complex. When 4E-BP1 become hyperfosforylated, the eIF4E is released from inhibition and activation of translation can occur in this stage. Aim of my thesis was observation of phosphorylation of 4E-BP1 during meiotic maturation in mouse oocyte, cumulus cells and regulation of 4E-BP1 by mTOR and PLK1. 4E-BP1 become hyperphosphorylated after NEBD (nuclear envelope breakdown) and dephosphorylated post fertilization. Phosphorylated forms on serine 64 and threonine 69 are localized in the chromosomal area and later is moved to spindle poles. mTOR is the main regulator of 4E-BP1 and colocalizes with phosphorylated 4E-BP1. On another hand PLK1 do not affect phophorylation of 4E-BP1.

Keywords

eIF4E (eukaryotic initiation translation factor 4E), 4E-BP1(4E-binding protein 1), cap-dependentní translace, meiotické zrání, PLK-1 (polo-like kinase 1), CDK1 (cyklin dependentní kináza 1), mTOR (mammalian target of rapamycin)

Keywords

mTOR, eIF4E, 4E-BP1, cap-dependent translation, meiotic maturation, mamalian oocyte, PLK1

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 8. 4. 2015

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Mgr. Markéta Sedmíková, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Genetic Technologies and Breeding / Biotechnology of Reproduction