Thesis (Selection of subject)Thesis (Selection of subject)(version: 368)
Thesis details
   Login via CAS
Meiotic sex chromosome inactivation within mouse spermatogenesis
Thesis title in Czech: Studium transkripční inaktivace pohlavních chromozomů během myší spermatogeneze
Thesis title in English: Meiotic sex chromosome inactivation within mouse spermatogenesis
Key words: meioza, spermatogeneze, MSCI, MSUC
English key words: meiosis, spermatogenesis, MSCI, MSUC
Academic year of topic announcement: 2005/2006
Thesis type: dissertation
Thesis language: angličtina
Department: Department of Genetics and Microbiology (31-140)
Supervisor: Ing. Petr Jansa, CSc., Ph.D.
Author: hidden - assigned by the advisor
Date of registration: 09.03.2010
Date of assignment: 09.03.2010
Date of electronic submission:29.02.2012
Date of proceeded defence: 19.04.2012
Opponents: Ing. Michal Kubelka, CSc.
  doc. RNDr. Jana Pěknicová, CSc.
 
 
Preliminary scope of work
Meiotická inaktivace pohlavních chromozomů (Meiotic sex chromosome inactivation - MSCI) je zásadní epigenetický proces, jehož prostřednictvím dochází v průběhu spermatogeneze k transkripčnímu umlčení X a Y chromozomu. Doprovází ho výrazná remodelace chromatinu, vedoucí k tvorbě tzv. pohlavního nebo-li XY tělíska, které je charakteristickým znakem pachytenních spermatocytů. Přestože MSCI je nezbytné pro samčí plodnost, jeho biologická role i molekulární podstata stále zůstává do značné míry nejasná. Nicméně, objevený vztah mezi chromozomální asynapsí a transkripčním umlčením poukazuje na úzký vztah MSCI a asynapse z velké časti nehomologních pohlavních chromozomů, a na skutečnost, že MSCI je specifickým případem obecnějšího mechanismu nazývaného meiotické umlčení asynapsovaného chromatinu (meiotic silencing of unsynapsed chromatin - MSUC ).
Zásadní role MSCI vyplývá ze studia myších modelů, např. nesoucích X-autozomální translokace, kde abnormální synapse pohlavních chromozomů vede k poruše MSCI a sterilitě samců. Specifická zástava ve spermatogenezi je překvapivě charakteristickým znakem nejen X-autozomálních translokací ale i řady autozomálních přestaveb, včetně translokací, inverzí či jiných strukturních mutací. Na základě častého těsného kontaktu strukturně změněných autozomů s pohlavním tělískem byla vyslovena domněnka, že autozomální přestavby mohou ovlivňovat expresi pohlavních chromozomů a výsledné selhání MSCI pak může být obecným důvodem chromozomální sterility.
Tato práce se soustředí na studium myší autozomální translokace T(16;17)43H, která je příkladem autozomální přestavby vedoucí v heterozygotním stavu k samčí sterilitě. Naším cílem je charakterizovat zástavu spermatogeneze, která doprovází autozomální asynapsi, analyzovat změny v expresi, ke kterým dochází v postižené oblasti, a analyzovat vliv abnormálního uspořádání pohlavního tělíska na MSCI. Pomocí genetického rozšíření oblasti asynapse se také pokoušíme ukázat na přímou souvislost mezi rozsahem asynapse a mírou poruchy spermatogeneze.
Předpokládá se, že MSCI také hraje důležitou roli během evoluce, kdy doprovází diverzifikaci pohlavních chromozomů. Porucha MSCI zřejmě přispívá k hybridní sterilitě a tím k tvorbě reprodukční bariéry mezi nově oddělenými druhy. Porovnáním rozsahu MSCI mezi dvěma myšímy druhy Mus musculus and Mus spretus se snažíme zjistit míru divergence MSCI a posoudit vztah MSCI k odlivu genů z chromozomu X.
Preliminary scope of work in English
Meiotic sex chromosome inactivation (MSCI) is an essential epigenetic process, which transcriptionally silences X and Y chromosomes during spermatogenesis. It is accompanied by substantial chromatin remodeling resulting in a formation of so called sex or XY body, which is a characteristic of male pachytene spermatocytes. In spite of MSCI indispensability for male fertility, its biological role and molecular nature still remain rather unclear. However, the described link between chromosomal asynapsis and transcriptional silencing demonstrated that MSCI is tightly associated with the asynapsis of largely non-homologous sex chromosomes and is a specific form of more general mechanism called meiotic silencing of unsynapsed chromatin (MSUC).
The essential role of MSCI was demonstrated using mouse models, such as carriers of X-autosome translocations, where anomalous synapsis of sex chromosomes leads to impairment of MSCI and male sterility. Intriguingly, the exclusive spermatogenic arrest is a hallmark of not only X-autosome translocations but even various autosomal rearrangements, including autosomal translocations, inversions, or other structural mutations. Because the rearranged autosomes often intimately associate with the sex body, it was suggested that such autosomal rearrangements might influence sex chromosome expression and that MSCI failure is therefore a common reason for chromosomal sterility.
In this work, we study a mouse autosomal translocation T(16;17)43H as an example of autosomal rearrangement, which in heterozygous state induces male sterility. We aim to characterize the spermatogenic arrest, which accompanies the autosomal asynapsis, to analyze the expression changes in the affected region and to analyze the impact of aberrant sex body formation on MSCI. By genetic enlargement of the region of asynapsis, we also strive to show a causative relationship between the extent of asynapsis and degree of spermatogenic failure.
MSCI is also believed to play an important role during evolution, where it accompanies the diversification of sex chromosomes. Impairment of MSCI was suggested to participate in hybrid sterility and therefore to contribute to reproductive barrier between newly formed species. To obtain an insight on MSCI divergence we compare its extent in two close mouse species Mus musculus and Mus spretus and evaluate its relationship to gene flow out of the X chromosome.
 
Charles University | Information system of Charles University | http://www.cuni.cz/UKEN-329.html