Řízení segregace chromozomů v unikátně velkých zárodečných buňkách a blastomerách časného embrya a důsledky pro jejich další vývoj

Mgr. Tereza Pauerová, Ph.D.

Doctoral thesis

Control of chromosome segregation in uniquely large germ cells and early embryo blastomeres and implications for their further development

Abstract:

Segregace chromozomů v savčích oocytech a embryonálních blastomerách je vysoce náchylná k chybám a v těchto buňkách mnohdy vede k výskytu numerických chromozomálních aberací. Chromozomální abnormality jsou poté častou příčinou poruch plodnosti, především se zvyšujícím se věkem matky. Aneuploidie postihující oocyty a časná embrya bývá také spojována s předčasným ukončením těhotenstvím nebo s mentálními či vývojovými poruchami, jako je Downův syndrom. Existují různé hypotézy, které vysvětlují vysokou míru aneuploidie v raném vývoji. Tyto hypotézy se soustředí především na unikátní vývojový cyklus a velikost oocytů a embryí a také na poruchy kontrolních mechanismů segregace chromozomů u těchto buněk. Vzhledem k tomu, že problémy s reprodukcí jsou stále běžnější, je důležité pochopit tyto molekulární mechanismy, které regulují segregaci chromozomů během brzkého vývoje. Předkládaná doktorská práce se vztahuje k samičí meióze a ranému embryonálnímu vývoji savců. Přináší nové poznatky o regulaci přechodu z metafáze do anafáze a ukazuje na významné rozdíly v kontrole segregace chromozomů mezi oocyty, blastomerami časného embrya a somatickými buňkami. Práce dále také popisuje výskyt aneuploidií během myšího embryonálního vývoje. Tato práce přispívá kobecným znalostem o regulaci buněčného cyklu v oocytech a časných embryonálních blastomerách. Věřím, že dosažené výsledky jsou důležité pro lepší pochopení mechanismů kontroly segregace chromozomů a přispívají tak k prevenci předčasného ukončení vývoje nebo závažných vývojových či mentálních poruch u novorozenců.

Abstract:

The chromosome segregation in mammalian oocytes and embryos is highly error-prone, which often leads to numerical chromosomal aberrations in these cells. Chromosomal abnormalities are a common cause of fertility disorders, especially with increasing maternal age. Aneuploidy affecting oocytes and early embryos is also linked with either spontaneous abortions or mental and developmental disorders, such as Down’s syndrome. There are different hypotheses suggesting that the high frequency of aneuploidy in early development can be related to the unique life cycle and cell size of oocytes and embryos and to the failure of control mechanisms of chromosome segregation in these cells. Since the reproduction problems are becoming more common, it is important to understand the molecular mechanisms regulating chromosome segregation during early development. The presented doctoral thesis is related to mammalian female meiosis and early embryo development. It brings new information about the regulation of metaphase to anaphase transition and shows significant differences in control of chromosomes segregation between oocytes, early embryo blastomeres and somatic cells. The thesis also describes the incidence of aneuploidy during mouse embryo development. This thesis contributes to general knowledge about cell cycle regulation in oocytes and early embryo blastomeres. I believe, that achieved results are important for better understanding of chromosome segregation control mechanisms and thus contribute to prevent the premature termination of development or severe developmental or mental disorders in newborns.

Keywords

meióza, oocyt, embryo, kontrolní bod sestavení dělícího vřeténka, aneuploidie, meiosis, oocyte, spindle assembly checkpoint, aneuploidy

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 5. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 24. 9. 2021
• Supervisor: doc. MVDr. Martin Anger, CSc.
• Reader: prof. MUDr. Pavel Trávník, DrSc., Vítězslav Havlíček, Dr.med.vet.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Molecular and Cell Biology and Genetics / Molecular and Cell Biology and Genetics