Detekce N-acetylglukosaminových struktur zony pellucidy oocytů prasete

Bc. Veronika Zárubová

Master's thesis

Detection of N-acetylglukosamin structures of the zona pellucida of porcine oocytes

Abstract:

Zona pellucida (ZP) je extracelulární matrice, která u savců obklopuje samičí pohlavní buňku. Tento obal vajíčka je tvořen komplexní sítí glykoproteinů, které mají specifické vlastnosti i funkci. Zona pellucida je důležitá nejenom pro ochranu vajíčka, ale hraje klíčovou roli i v procesu oplození. U prasat se skládá ze třech glykoproteinů (ZP2, ZP3, ZP4). Tyto glykoproteiny jsou během meiotického zrání bohatě posttranslačně modifikovány. Dochází k jejich glykosylaci, sializaci a sulfataci, což je ve svém důsledku důležité pro interakci zony pellucidy a spermie. Právě specifita složení sacharidových struktur a povrchových proteinů hraje důležitou roli pro rozpoznání gamet, spuštění akrozomální reakce spermie a specifické vazbě spermie na vajíčko. Hlavním cílem této diplomové práce bylo ověřit hypotézu, že lze detekovat pomocí lektinů specifické N-acetylglukosaminové struktury na zoně pellucidě během meiotického zrání prasečích oocytů, a také, že dochází během meiotického zrání k redistribuci těchto sacharidových struktur. Pro ověření dané hypotézy byly provedeny experimenty využívající imunofluorescenční detekci N-acetylglukosaminových struktur pomocí specifických lektinů WGA (Wheat Germ Agglutinin) a sWGA (Succinylated Wheat Germ Agglutinin). Lektin WGA se specificky váže na N-acetylglukosaminové struktury, a také na struktury sialové kyseliny. Lektin sWGA se specificky váže na koncové N-acetylglukosaminové struktury v různých typech vazeb. Z výsledků experimentů této diplomové práce vyplývá, že během meiotického zrání oocytů u prasat dochází na zoně pellucidě k redistribuci N-acetylglukosaminových struktur. U WGA byl statisticky významný rozdíl v intenzitě signálu pozorován mezi oocyty ve stádiu MI a MII, kdy docházelo ke statisticky významnému poklesu relativní intenzity signálu při přechodu oocytů ze stádia z MI do stádia MII. U sWGA byl pozorován statisticky významný rozdíl v relativní intenzitě signálu mezi oocyty ve stádiu MI a MII, kdy opět docházelo k poklesu relativní intenzity signálu, i mezi oocyty ve stádiu GV a MII. N-acetylglukosaminové struktury by mohly být klíčové pro zajištění specifity rozpoznání gamet a vazbě spermie na vajíčko. Pro potvrzení této hypotézy je však potřeba realizovat další experimenty.

Abstract:

Zona pellucida (ZP) is the extracellular matrix that surrounds the female sex cell in mammals. This egg envelope is composed of a complex network of glycoproteins that have specific properties and functions. Zona pellucida is not only important for the protection of the egg, but also plays a key role in the fertilization process. In pigs it consists of three glycoproteins (ZP2, ZP3, ZP4). During meiotic maturation these glycoproteins are abundantly post-translationally modified. They undergo glycosylation, sialylation and sulphation, which is important for the interaction of zona pellucida and sperm. It is the specificity of the composition of carbohydrate structures and surface proteins that plays an important role in gamete recognition, triggering the sperm acrosomal reaction and specific sperm-egg binding. The main objective of this thesis was to test the hypothesis that lectin-specific N-acetylglucosamine structures can be detected at zona pellucida during meiotic maturation of porcine oocytes, and that during meiotic maturation redistribution of these carbohydrate structures occurs. In order to test this hypothesis, experiments were performed using immunofluorescence detection of N- acetylglucosamine structures using specific lectins WGA (Wheat Germ Agglutinin) and sWGA (Succinylated Wheat Germ Agglutinin). WGA lectin specifically binds to N-acetylglucosamine structures, and also to sialic acid structures. Lectin sWGA specifically binds to N-terminal acetylglucosamine structures in various types of linkages. The experimental results of this thesis show that during meiotic maturation of porcine oocytes, redistribution of N-acetylglucosamine structures occurs at zona pellucida. In WGA, a statistically significant difference in signal intensity was observed between oocytes at the MI and MII stages, with a statistically significant decrease in relative signal intensity as oocytes transitioned from the MI to the MII stage. For sWGA, a statistically significant difference in relative signal intensity was observed between oocytes in the MI and MII stage, where again there was a decrease in relative signal intensity, and between oocytes in the GV and MII stage. The N-acetylglucosamine structures could be crucial for ensuring the specificity of gamete recognition and sperm-egg binding. However, further experiments are needed to confirm this hypothesis.

Keywords

lektiny, oocyt, prase, zona pellucida

Keywords

oocyte, pig, zona pellucida, lectins

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 4. 2024

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Ing. Tereza Krejčová, Ph.D.
• Reader: Marta Homutová, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / specializace:
Biotechnology / Reproduction Biotechnology