Functional role of SOX2 in inner ear neurosensory development

• Název práce v češtině: Funkční role SOX2 v neurosenzorickém vývoji vnitřního ucha
• Název v anglickém jazyce: Functional role of SOX2 in inner ear neurosensory development
• Klíčová slova: Sox2, Isl1, Foxg1, Neurod1, podmíněné delece u myší, vývoj vnitřního ucha, spirální ganglium, vestibulární ganglium
• Klíčová slova anglicky: Sox2, Isl1, Foxg1, Neurod1, mouse conditional deletion, inner ear development, spiral ganglion, vestibular ganglion
• Akademický rok vypsání: 2014/2015
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra genetiky a mikrobiologie (31-140)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Gabriela Pavlínková, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 02.10.2014
• Datum zadání: 02.10.2014
• Datum odevzdání elektronické podoby: 10.06.2020
• Datum proběhlé obhajoby: 02.09.2020
• Oponenti: Mgr. Jakub Rohlena, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Kritickým krokem v pochopení patofyziologie ztráty sluchu je identifikace genů, které jsou nezbytné pro diferenciaci a specifikaci jednotlivých druhů neurosenzorových buněk během embryonálního vývoje vnitřního ucha. Cílem tohoto projektu je objasnit úlohu transkripčního faktoru SOX2 ve specifikaci neurosenzorových buněk během embryonálního vývoje. Dále bude provedena analýza molekulárních interakcí mezi transcripčním faktorem ISL1, Neurog1 a SOX2. Pomocí transgenních myších modelů a Cre-loxP strategie budou provedeny analýzy molekulárních mechanismů ovlivňujících morfogenezi a tkáňovou specifikaci během vývoje vnitřního ucha. Byla získána mutantní myš Sox2flox/flox (Sox2^tm1.1Lan/J; stock#013093) a Isl1-Cre pro specifickou deleci Sox2 genu v Isl1+ buňkách pro vytvoření Sox2-/- kmenu. Dále bude provedena delece Sox2 genu pomocí Neurog1-Cre(Tg(Neurog1-cre)1Jejo/J; Jackson Laboratory). Předpokládáme, že tato delece ovlivní pouze vývoj neurálních prekurzorů na rozdíl od delece pomocí Isl1-Cre, která by měla ovlivnit vývoj i senzorických prekurzorových buněk. Budou provedeny morfologické a expresní analýzy embryí s kondicionální Sox2 delecí pomocí imunohistochemie, qPCR analýz, in situ hybridizace. Sox2 ovlivňuje proliferaci buněk v CNS během embryonálního vývoje, bude provedena analýza proliferace pomocí BrdU.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Our goal is to understand the molecular interactions necessary for the early neurosensory development of the inner ear to use this knowledge as a basis for new therapeutic strategies. To determine the requirements for SOX2 in inner ear development, we will use the Cre-loxP strategy to conditionally inactivate Sox2 specifically in the mouse Isl1⁺ cells. We obtained conditionally targeted mutant (Sox2^tm1.1Lan/J; stock#013093) from the Jackson Laboratory. These Sox2^flox mutant mice possess loxP sites flanking the coding exon of SRY-box containing gene 2 (Sox2). CRE-mediated recombination results in the removal of the entire Sox2 coding sequence and generation of a null allele. Homozygous Sox2^flox/flox mice will be bred to Isl1-Cre/+ mice, and 25% of the progeny that carry the Isl1-Cre/+;Sox2^-/+ genotype will be examined for an inner ear phenotype. Resulting Isl1-Cre/+;Sox2^-/+ heterozygous mice will be bred with Sox2^flox/flox to generate a line of Sox^-/- mice. Neurog1-Cre/+ mice (Tg(Neurog1-cre)1Jejo/J; available from the Jackson Laboratory) generated by Dr. Johnson. These transgenic mice express Cre recombinase under the control of the mouse Neurog1 promoter. Neurog1^-/- embryos have complete abrogation of any sensory neuron formation and smaller sensory epithelia with morphologically normal hair cells in the inner ear². These analyses suggest that Neurog1⁺ precursors play a role in the development of all neurons and a limited number of sensory epithelial cells. By comparing the phenotypes of Isl1-Cre/+;Sox2^-/- and Neurog1-Cre/+;Sox2^-/- we will be able to evaluate the changes in the neuronal and sensory development of the inner ear that are due to the ablation of SOX2 in the neurosensory precursors. We will analyse the consequent changes in the inner ear phenotype and the changes in the gene expression of selected neurosensory markers in Sox2^-/- mutants by IH and ISH. This comparison will also reveal the contribution of Neurog1⁺ and Isl1⁺ progenitors to the development of neurons and sensory epithelia in the inner ear. Since Sox2 affects the proliferation of neural progenitor cells in the CNS, we will also examine proliferation in these conditional knockout mice by determining BrdU incorporation.