Histonový kód a jeho regulace během časného embryonálního vývoje prasete

Pavla Jelínková

Diplomová práce

Histone code and its regulation during early embryonic development in pigs

Anotace:

U samčího i samičího prvojádra zygoty dochází po oplození k epigenetickým změnám, od kterých se odvíjí kvalita zygoty a úspěšnost časného embryonálního vývoje savců. Mezi prvojádry zygoty je krátce po oplození patrná epigenetická asymetrie, kdy u samčího prvojádra probíhá aktivní demethylace DNA, zatímco DNA maternálního prvojádra zůstává methylováno. Navíc u samčího prvojádra dochází k procesu acetylace histonů chromatinu, zatímco genom samičího prvojádra si ponechává histony více methylované. Asymetrie prvojader a jejich epigenetický stav předvídá úspěšnost reprogramace genomu a tím úspěšnost embryonálního vývoje. Pro úspěšný vývoj embrya je tedy nezbytná správná formace obou prvojader zygoty, kterou regulují post-translační modifikace histonů utvářející tzv. histonový kód. Byla stanovena hypotéza, že tento histonový kód je regulován aktivitou NADP+-dependentních histon deacetyláz, sirtuinů. V experimentu byly použity plně dorostlé prasečí oocyty, které byly po in vitro zrání oplozeny prasečími spermiemi. Po izolaci zygot, kultivovaných s přídavkem aktivátoru sirtuinů resveratrolu, byla provedena imunofluorescenční analýza přítomnosti acetylovaného a methylovaného histonu H3 na lyzinu K9 u prvojader zygoty. Z výsledků je u kontrolní skupiny patrná asymetrie mezi oběma prvojádry zygoty, kde samčí prvojádro vykazuje vyšší intenzitu acetylace a naproti tomu samičí prvojádro vyšší intenzitu methylovaného signálu. U všech pokusných skupin došlo po přídavku resveratrolu u samičího prvojádra k výraznému zvýšení intenzity signálu methylovaného histonu H3 na lyzinu K9 a naopak u prvojádra samčího k výraznému snížení intenzity signálu acetylovaného histonu H3 na lyzinu K9. Sirtuiny jsou zapojeny do regulace histonového kódu v prasečí zygotě a lze se domnívat, že sehrávají také úlohu během dalšího embryonálního vývoje, což je předmětem dalšího studia.

Abstract:

Both pronuclei of the zygote undergo epigenetic changes after fertilization, which determines the quality of the zygote and successful early mammalian embryonic development. Shortly after fertilization epigenetic asymmetry among the pronuclei of the zygote is evident, while the paternal pronucleus undergoes active DNA demethylation, the DNA of the maternal pronucleus remains methylated. The male pronucleus in addition undergoes histone acetylation, whereas the histones of the female pronucleus remain methylated. Asymmetry of pronuclei and their epigenetic status predicts successful reprogramming of the genome, and thus the success of embryonic development. For the successful development of the embryo is therefore required correct formation of both of these pronuclei of the zygote and this formation of pronuclei is regulated by post-translational histone modifications called histone code. It was hypothesized that the histone code is regulated by the activity of NADP+ - dependent histone deacetylases, sirtuins. In the experiment were used fully grown in vitro maturated pig oocytes that were fertilized with pig spermatozoa in vitro. After isolation of zygotes cultured with addition of the activator sirtuin resveratrol was performed immunofluorescence analysis of acetylated and methylated histone H3 at lysine K9 of pronuclei of the zygotes. From the results of control group asymmetry between the pronuclei of the zygote is evident; wherein the male pronucleus exhibits higher acetylation intensity contrast female pronucleus exhibits higher methylation intensity. After adding resveratrol to all experimental groups female pronucleus showed a significant increase of the methylated histone H3 at lysine K9, and contrary to the male pronucleus significant decrease of acetylated histone H3 at lysine K9. Sirtuins are involved in the regulation of histone code in porcine zygote and it can be assumed that they also play a role during subsequent embryonic development, which is the subject of further study.

Klíčová slova

zygota, histon, histonový kód, sirtuin, oocyt

Keywords

zygote, histone, histone code, sirtuin, oocyte

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 4. 4. 2016

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Tereza Žalmanová, Ph.D.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program / obor:
Genové technologie a šlechtění / Reprodukční biotechnologie