velikost textu

Wnt/β-catenin signalling in the development of the marine annelid Platynereis dumerilii

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Wnt/β-catenin signalling in the development of the marine annelid Platynereis dumerilii
Název v češtině:
Wnt/β-kateninová signalizace ve vývoji mořského kroužkovce Platynereis dumerilii
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Radim Žídek
Školitel:
RNDr. Zbyněk Kozmík, CSc.
Oponenti:
Mgr. Lucie Tůmová
Mgr. Marie Macůrková, Ph.D.
Id práce:
128568
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra buněčné biologie (31-151)
Program studia:
Vývojová a buněčná biologie (P1529)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
7. 6. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
Wnt signalizace, vývoj, evoluce, neuroektoderm, mozek, segmentace, střevo, Tcf, Hox, Pax, prvoústí, kroužkovci
Klíčová slova v angličtině:
Wnt signalling, development, evolution, neuroectoderm, brain, segmentation, gut, Tcf, Hox, Pax, Protostomia, Annelida
Abstrakt:
Radim Žídek “Wnt/β-kateninová signalizace ve vývoji mořského kroužkovce Platynereis dumerilii” (disertační práce) Abstrakt: Wnt/β-kateninová signalizace je zásadní pro raný embryonální vývoj mnohobuněčných živočichů, od ustavení tělních os, přes určení zárodečných listů a tkání až po vývoj orgánových soustav. Použil jsem farmakologické ovlivnění aktivity Wnt/β-kateninové dráhy u planktonních larev mořského mnohoštětinatého kroužkovce, nereidky Platynereis dumerilii, zástupce skupiny Spiralia, abych prošetřil úlohu Wnt/β-kateninové signalizace ve vývoji a evoluci tří charakteristických znaků dvoustraně souměrných živočichů (Bilateria): centrální nervové soustavy, tělního článkování a trávicí trubice. Wnt proteiny jsou u nereidky produkovány ve všech tří výše zmíněných soustavách, kde spouští Wnt/β-kateninovou dráhu v sousedních buňkách. Vůbec poprvé zde u nereidky popisuji homolog koncového transkripčního faktoru celé dráhy, Pdu-Tcf, který je předmětem alternativního sestřihu a spolu s cílovým genem Wnt signalizace, Pdu-Axinem, exprimován v tkáních s aktivní Wnt signalizací – v mozkových gangliích, v neuroektodermu podél břišní středové linie, v článcích, v posteriorní růstové zóně a ve střevě. Farmakologické manipulace naznačují, že Wnt/β-kateninová signalizace v ektodermu nereidky specifikuje progenitory neuronů a podporuje jejich proliferaci, ale není zapojena do členění nervového systému, jelikož výrazně neposouvá hranice expresních domén neurospecifických transkripčních faktorů. Analýza jejich normální exprese odhalila pravděpodobnou homologii signálního centra obratlovčího a hmyzího mozku, isthmického organizátoru, s obrvenou zadní hranicí peristomia a kryptického nultého segmentu a napověděla existenci homologu dalšího organizátoru na přední hranici peristomia. Předkládám hypotézu, podle níž jsou organizátory vývoje mozku odvozeny od obrvených pásů dávného planktonního předka dvoustraně souměrných živočichů. Wnt/β-kateninová signalizace pozitivně reguluje segmentační gen Pdu-Engrailed na hranici mezi segmenty, což potvrzuje současný model segmentace u nereidky mechanismem, který je zachován mezi nereidkou a octomilkou a značí přítomnost vzájemně výlučné neautonomní pozitivní zpětnovazebné smyčky mezi Wnt a Hedgehog signalizací. Nadměrná aktivace Wnt/β-kateninové dráhy vede ke ztrátě vaků se štětinami a morfologických, avšak nikoliv molekulárních hranic mezi segmenty. Wnt/β-kateninová signalizace je taktéž aktivní v posteriorní růstové zóně, kde je pravděpodobně zapojena do tvorby nových článků. Vývoj středního střeva je opožděn v porovnání s jeho přední a zádní částí kvůli velkému množství žloutku v makromerách, které brání buněčnému dělení. Jeho vývoj je znovu aktivován mnohem později ve stádiu nektochéty a zahrnuje expresi neurálních transkripčních faktorů Pdu-Otx a Pdu-Nk2.1. Wnt/β-kateninová signalizace pozitivně reguluje Pdu-Cdx v zadním střevě a v dříve nerozpoznaných doménách ve ventrální středové linii středního střeva a na hranici předního a zadního střeva. Inhibice Wnt/β-kateninové dráhy v celém těle larvy zcela zablokuje proliferaci a zastaví diferenciaci střevního endodermu v trávicí epitel. Typická exprese trávicích enzymů ze středního střeva vymizí, a to si namísto nich podrží expresi Pdu- Legumainu, který je zde exprimován dříve, ale v této fázi je normálně přítomen již pouze v zadním střevu. Tento stav však není stálý a diferenciace pokračuje, jakmile je inhibice uvolněna. Navrhuji, že Wnt/β-kateninová signalizace specifikuje endodermální střevní progenitory, podněcuje jejich proliferaci a spouští kroky, které posléze vedou k jejich diferenciaci.
Abstract v angličtině:
Radim Žídek “Wnt/β-catenin signalling in the development of the marine annelid Platynereis dumerilii” (dissertation) Abstract: Wnt/β-catenin signalling is absolutely crucial for the early embryonic development of metazoan animals from the establishment of body axes, through the specification of germ layers and tissues to the development of organ systems. I used pharmacological manipulations of the Wnt/β-catenin pathway activity in the planktonic larvae of the marine polychaete annelid Platynereis dumerilii, the representative of the clade Spiralia, to investigate the role of Wnt/β- catenin signalling in the development and evolution of three hallmarks of Bilateria: the central nervous system, the body segmentation and the digestive tube. Wnt proteins are produced in all three aforementioned systems in Platynereis where they trigger the Wnt/β-catenin pathway in neighbouring cells. I describe here, for the first time in Platynereis, a homologue of the endpoint transcription factor of the entire pathway, Pdu-Tcf, which is subjected to an alternative splicing and along with a Wnt target gene Pdu-Axin is expressed in tissues with the active Wnt signalling – in the brain ganglia, in the neuroectoderm along the ventral midline, in segments, in the posterior growth zone and in the gut. Pharmacological manipulations suggest that Wnt/β-catenin signalling specifies neuronal progenitors in the ectoderm and promotes their proliferation, but it is not involved in the patterning of the nervous system in Platynereis as it does not significantly shift the boundaries of the expression domains of the neural-specific transcription factors. However, an analysis of their normal expression revealed a putative homology of the vertebrate and insect brain signalling centre, the isthmic organizer, with the ciliated posterior boundary of peristomium with the cryptic zero segment and suggested the existence of another in the anterior peristomium boundary. I thus propose that organizers of brain development are derived from the ciliated bands of an ancient planktonic bilaterian ancestor. Wnt/β-catenin signalling positively regulates the segmentation gene Pdu-Engrailed on the intersegmental boundary, which confirms the current model of segmentation in Platynereis by the mechanism that is conserved between Platynereis and Drosophila and suggests a presence of a mutually exclusive, non-autonomous positive feedback loop between Wnt and Hedgehog signalling pathways. The over-activation of the Wnt/β-catenin pathway leads to a loss of chaetal sacs and of morphological, but not molecular boundaries between segments. The Wnt/β-catenin signalling is active also in the posterior growth zone where it is probably involved in the formation of new segments. The midgut development is delayed relative the anterior and posterior parts of the gut due to a high amount of yolk in the macromeres that inhibits cell division. It is reactivated much later in the nectochaete stage and entails the expression of neural-specific transcription factors Pdu-Otx and Pdu-Nk2.1. Wnt/β-catenin signalling positively regulates Pdu-Cdx in the hindgut and previously unrecognized domains in the ventral gut midline and the midgut/foregut boundary. The inhibition of Wnt/β-catenin pathway completely blocks the proliferation in the entire body of the larva and arrests the differentiation of the gut endoderm to a digestive epithelium. The typical expression of digestive enzymes diminishes from the midgut which instead retains the expression of Pdu-Legumain which is expressed here earlier, but is normally in this phase present already only in the hindgut. This state is not permanent and the differentiation continues once the inhibition is alleviated. I propose that the Wnt/β-catenin signalling specifies endodermal gut progenitors, promotes their proliferation and triggers steps that eventually lead to their differentiation.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Radim Žídek 32.96 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Radim Žídek 347 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Radim Žídek 345 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Radim Žídek 601 kB
Stáhnout Posudek oponenta Mgr. Lucie Tůmová 663 kB
Stáhnout Posudek oponenta Mgr. Marie Macůrková, Ph.D. 692 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 96 kB