Porovnání proteinového profilu spermií psů dvou příbuzných plemen

Bc. Andrea Svejkovská

Master's thesis

Comparison of the protein profile of spermatozoa from dogs of two related breeds

Abstract:

Proteomika spermií poskytuje cenné informace o proteinových profilech a modifikacích, které jsou klíčové pro pochopení jejich fertilizačních funkcí a schopností. Hlavním cílem bylo detekovat a lokalizovat protein AKAP4, kvantifikovat úroveň fosforylace a sialylace proteinů a posoudit statistické rozdíly mezi dvěma geneticky příbuznými plemeny psů, australským ovčákem a miniaturním americkým ovčákem. Výsledky ukázaly úspěšnou detekci a lokalizaci AKAP4 u obou plemen, s variabilitou intenzity signálů, ale bez významných statistických rozdílů mezi plemeny. Protein byl primárně lokalizován v bičíku spermií. Dále byly identifikovány fosforylované proteiny ve třech různých molekulových hmotnostech, s významnými rozdíly ve fosforylaci u plemene australský ovčák. Fosforylované proteiny byly lokalizovány v ekvatoriálním segmentu hlavičky spermie. Sialylace proteinů, detekovaná pomocí lektinů MAL II a SNA, odhalila signifikantní rozdíly mezi plemeny v sialylaci spojené s vazbou α-2,3 včetně rozdílných vzorů u obou plemen. Zaznamenána byla také variabilita sialylačních profilů spojených s vazbou α-2,6, což může naznačovat plemenné variace v modifikacích proteinů spojených s možnými funkčními parametry spermií. Ty však nebyly potvrzeny jako statisticky významné. Tato Studie také prokázala, že komplexní glykosylační profily, zjištěné pomocí lektinu WGA, nevykazují signifikantní rozdíly mezi plemeny, avšak byly výrazně zastoupeny v akrozomové oblasti hlavičky spermií. Studie byla zároveň doplněna o detekci proteinu α-tubulin jako hlavního cytoskletálního proteinu bičíku spermií a lokalizaci glykosylovaných molekul pomoci lektinu ConA s nejsilnějším signálem v akrozomové oblasti hlavičky. Předkládaná práce poskytuje důležitý základ pro další výzkum v oblasti reprodukční biologie psů a přispívá k lepšímu pochopení molekulárních mechanismů ovlivňujících reprodukční schopnosti, které by mohly být rozdílné mezi plemeny.

Abstract:

Sperm proteomics provides valuable information on protein profiles and modifications that are key to understanding sperm fertilization functions and capabilities. The main objectives were to detect and localize the AKAP4 protein, quantify protein phosphorylation and sialylation levels, and assess statistical differences between two genetically related canine breeds, the Australian Shepherd and the Miniature American Shepherd. Results showed successful detection and localization of AKAP4 in both breeds, with variability in signal intensity but no significant statistical differences between breeds. The protein was primarily localized in the sperm flagellum. Furthermore, phosphorylated proteins were identified at three different molecular weights, with significant differences in phosphorylation in the Australian Shepherd breed. The phosphorylated proteins were localized in the equatorial segment of the sperm head. Protein sialylation, detected by MAL II and SNA lectins, revealed significant differences between breeds in sialylation associated with α-2,3 binding, including different patterns in the two breeds. Variability in sialylation profiles associated with α-2,6 binding was also observed, which may indicate breed variation in protein modifications associated with possible functional parameters of sperm. However, these were not confirmed to be statistically significant. This study also showed that the complex glycosylation profiles, as determined by the WGA lectin, did not show significant differences between breeds, but were strongly represented in the acrosomal region of the sperm head. The study was also complemented by the detection of αtubulin protein as the major cytoskeletal protein of the sperm flagellum and the localization ofglycosylated molecules using ConA lectin with the strongest signal in the acrosomal region of the sperm head. The present work provides an important basis for further research in canine reproductive biology and contributes to a better understanding of the molecular mechanisms affecting reproductive performance, which might differ between breeds.

Keywords

AKAP, fosforylace, sialoproteiny, imunofluorescence

Keywords

AKAP, phosphorylation, sialoproteins, immunofluorescence

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 22. 5. 2024
• Supervisor: RNDr. Pavla Postlerová, Ph.D.
• Reader: Petra Sečová, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / specializace:
Biotechnology / Reproduction Biotechnology