Molekulární regulace a determinace levo-pravé asymetrie mozku

• Thesis title in Czech: Molekulární regulace a determinace levo-pravé asymetrie mozku
• Thesis title in English: Molecular regulation and determination of left-right brain asymmetry
• Academic year of topic announcement: 2024/2025
• Thesis type: dissertation
• Department: Department of Zoology (31-170)
• Supervisor: Mgr. Vladimír Soukup, Ph.D.

Preliminary scope of work

Asymetrie podél levo-pravé (LP) osy těla obratlovců je řízena tzv. organizátorem levo-pravé asymetrie (LPO). Tato přechodná embryonální struktura řídí stranově-specifické umístění vnitřních orgánů (např. srdce, viscerální orgány anebo mozek) a jejich správnou asymetrickou stavbu a funkci. Přes svou konzervovanou funkci v ustanovení LP asymetrie mohou LPO nabývat různých forem a tvarů, a proto je evoluce LPO zajímavým tématem evolučně-vývojové biologie. Zároveň je zajímavé, že orgány, na které cílí asymetrii-regulující signální dráhy, mohou být u obratlovců rozdílné, což činí téma asymetrické regulace vnitřních orgánů důležitou oblastí výzkumu evolučně laděné vývojové biologie.
Tento Ph.D. projekt se zaměřuje na ustanovení LP asymetrie u jesetera malého, člena časně se odvětvující linie paprskoploutvých ryb, který zastává klíčovou pozici překlenující fylogenetickou propast mezi paprsko- a svaloploutvými obratlovci. Přestože se jedná o nemodelový rybí druh, jeseter malý podstupuje embryonální vývoj, který je podobný obojživelníkům, a díky své life-history, je u něho možné snadno provádět experimentální manipulace. Tento projekt cílí na studium ustanovení LP asymetrie na několika úrovních, včetně vzniku a funkci LPO, přesunu asymetrického signálu do těla a regulaci morfogeneze asymetrických orgánů, obzvláště mozku.
S pomocí morfologických, molekulárních a funkčních přístupů usiluje tento projekt o to zhodnotit několik aspektů tématu ustanovení LP asymetrie (se zvláštním zřetelem na mozek) a poodkrýt evolučně-vývojové procesy řídící LP asymetrii obratlovců v širokém smyslu.

Preliminary scope of work in English

Asymmetry along the left-right (LR) axis of the vertebrate body is regulated by the so-called left-right organizer (LRO). This transient embryonic structure governs side-specific placement of inner organs (such as the heart, visceral organs, or the brain) and their correct asymmetric organization and function. Despite their conserved role in LR asymmetry establishment, LROs may come in various forms and shapes, and evolution of LRO is an interesting topic of evolutionary-developmental research. Consequently, the organs targeted by the asymmetry-determining pathways may vary among the vertebrates, making the topic of asymmetric regulation of inner organs an important field of evolutionary-based developmental biology research.
This Ph.D. project focuses on LR asymmetry establishment in the sterlet sturgeon, a member of an early diverging group of ray-finned fishes, that bears a fundamental position as a species spanning the ray- and lobe-finned vertebrates’ phylogenetic gap. Despite being a fish species, the sterlet undergoes an amphibian-like embryonic development, and thanks to its life-history features, is amenable to experimental manipulations with an ease. The project will aim at studying multiple events in LR asymmetry establishment, including emergence and function of the LRO, transduction of asymmetric signal into the body, and regulation of morphogenesis of asymmetric organs, especially the brain.
With the help of morphological, molecular, and functional approaches, the project aspires to touch multiple aspects of the topic of LR axis establishment (with the primary focus on the brain) and shed light on evolutionary-developmental processes governing LR asymmetry in vertebrates in a broad sense.