Proces degradace laminových struktur po zahájení meiotického zrání v myším oocytu

Šárka Prokešová

Master's thesis

The process of degradation of lamin structures after the initiation of meiotic maturation of the mouse oocyte

Abstract:

Po vystoupení oocytu z prvního meiotického bloku v profázi I dochází k rozpadu jaderné membrány, v tomto procesu se postupně zvyšuje propustnost vlivem oddělování komponentů jaderné membrány, jako jsou proteiny asociované na jaderné póry, nebo laminy asociované s vnitřní jadernou membránou. Laminy jsou důležitými faktory v udržování buněčné i jaderné integrity, organizace chromatinu v jádře, při transkripční kontrole ale také při vzniku aneuploidií. Zdá se však, že laminy hrají významnou roli i v dynamice a průběhu meiotického zrání. Cílem práce bylo ověřit hypotézu, zda nerozpoznané laminové struktury po NEBD (nuclear envelope break down, rozpad jaderného obalu) vytvářejí mechanické bariéry a jsou důležité pro frakcionaci cytoplasmy během meiotického zrání. Tato hypotéza byla ověřována na základě sledování dynamiky Laminu A / C v průběhu meiotického zrání u oocytů myší ve stáří od 4 do 18 týdnů (mladé) a u oocytů myší starších jednoho roku (staré). Pomocí imunoblottingu byla nejdříve u oocytů v různých časových úsecích po výstupu z meiotického bloku zjišťována přítomnost fosoforylovaného Laminu A / C a depolymerizovaných Laminů A a C. Následně byla imunocytochemickou metodou zjišťována přítomnost mechanických bariér u obou sledovaných skupin oocytů po rozpadu jaderné membrány. Pomocí konfokální mikroskopie a live cell imaging bylo následně potvrzeno, že existují statisticky významné rozdíly v dynamice meiotického zrání a chování laminových struktur mezi oběma skupinami oocytů. U mladých oocytů dochází po znovuzahájení meiózy k fosforylaci Laminů A / C a rozpadu jaderné membrány statisticky významně později, než u starých oocytů. Mechanická bariéra tvořená asociovanými Laminy A / C a endoplazmatickým retikulem se u mladých oocytů formuje po NEBD a mizí v prometafázi I. V oocytech starých myší dochází k rychlejší fosforylaci Laminů A/C po vystoupení z prvního meiotického bloku, a také k rychlejší fragmentaci a rozpadu jaderné membrány. Mechanické bariéry lokalizované po rozpadu jaderné membrány mizí dříve, než u mladých oocytů a dochází také k časnějšímu vydělení prvního pólového tělíska. Dle těchto výsledků lze uvažovat o úloze laminových struktur v dynamice meiotického zrání v závislosti na věku matek, ale také o jejich úloze při vzniku aneuploidií, jejichž frekvence se zvyšuje s věkem matky a tedy se stářím oocytů.

Abstract:

After the oocyt gets of the first meiotic block in prophase I, nuclear membrane decays. In this process, the troughput gradually increases due to the separation of nuclear membrane components, such as proteins associated to nuclear pores or laminas associated with inner nucelar membrane. Laminas are important factors in maintenance of cell and nuclear integrity, organization of chromatin in the nucleus, at the transcriptional control but also when an aneuploidy arises. However, it seems that the laminae play an important role in the dynamics and process meiotic maturation. The purpose was to test the hypothesis, if the unrecognized lamine structures after NEBD (nuclear envelope break down), create a mechanical barrier and if they are important for fractionation cytoplasm during meiotic maturation. This hypothesis was tested by monitoring the dynamics of lamin A / C during meiotic maturation of mice oocytes. Mice were 4-18 weeks old (young) and other were older then one year. Using immunoblotting, the presence of phosphorylated lamins A / C and depolarized Lamins A and C was detects in oocytes at different time intervals after exit from meiotic block.Than was detected the presence of omechanical barriers of both groups of oocytes after the decay of the nuclear membrane. It was done by immunocytochemical mehtod. Using confocal microscopy and live cell imaging was subsequently confirmed that there were statistically significant differences in the dynamics of meiotic maturation and behavior lamines structures between the two groups of oocytes. In young oocytes, after resumption of meiosis to the phosphorylation of lamin A / C and the decay of the nuclear membrane occurs significantly later than the old oocytes. Mechanical barrier formed by associated lamin A / C and endoplasmic reticulum is in young oocytes formed after NEBD and disappear in prometaphase I. There is faster phosphorylation of lamin A / C after leaving the first meiotic block in the old mouse oocytes and also faster fragmentation and disintegration of the nuclear membrane. Mechanical barriers localized after decay of nuclear membrane dissapears earlier than in young oocytes and also dividing of the first polar corpuscle is earlier. Based on these results the role of lamines structures in the dynamic of meiotic maturation depending on the age of mothers can be considered. Their role in the rise of aneuploidy, whose frequency increases with maternal age and therefore the age of oocytes can be considered too.

Keywords

jaderná membrána, oocyt, laminy, meióza, aneuploidie

Keywords

lamins, meiosis, oocyte, nuclear membrane, aneuploidy

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 4. 2015

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Mgr. Markéta Sedmíková, Ph.D.
• Reader: Rita Suchá, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

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