velikost textu

The role of Fam208a during mouse embryogenesis

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:
The role of Fam208a during mouse embryogenesis
Název v češtině:
Úloha Fam208a během embryogeneze myší
Typ:
Disertační práce
Autor:
Shohag Bhargava, M.Sc., Ph.D.
Školitel:
Kallayanee Chawengsaksophak, Ph.D.
Oponenti:
RNDr. Ondřej Machoň, Ph.D.
Mgr. Marie Macůrková, Ph.D.
Id práce:
145794
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:
24. 9. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
ABSTRAKT (in Czech) Post-implantační vývoj savčího embrya prochází několika klíčovými morfogenetickými událostmi, které jsou blíže specifikovány prostřednictvím epigenetických modifikací. Jednu z nejdůležitějších vývojových událostí raného post-implantačního vývoje představuje gastrulace, která vede ke vzniku tří zárodečných vrstev spolu s vytvořením anterior- posteriorové (A-P) osy. Tento proces vyžaduje vysoce koordinovanou interakci mezi embryonálními a extra-embryonálními tkáněmi vyvíjejícího se embrya. Gastrulace začíná tvorbou primitivního proužku během které dochází k delaminaci buněk epiblastu a jejich pronikání buňkami primitivního proužku za vzniku mesodermu a konečného endodermu. Během ranné post-implantační fáze vývoje embrya populace pluripotentních buněk epiblastu velmi rychle proliferuje a zároveň dochází k rozsáhlému epigenetickému reprogramování. Existují četné studie potvrzující významnou roli specifických signálních molekul, transkripčních faktorů a epigenetických mechanismů, které udržují stabilitu genomu, což vede k úspěšné gastrulaci, a jakékoli odchylky nebo defekty téměř vždy vedou k embryonální letalitě. Jedním z takovýchto nově popsaných kontrolních mechanismů je “Human Silencing Hub (HUSH)” komplex; sestávající z proteinů FAM208A; H3K9me3-reader, MPP8 a PPHLN, které společně mohou vyvázat SETDB1, H3K9me3-reprimující enzym. Tento unikátní proteinový komplex umlčuje transkripční aktivitu jakéhokoliv nově integrovaného transgenu a/nebo retro-elementu v prostředí již bohatém na H3K9me3. Metoda chemické mutageneze pomocí N-ethyl-N-nitrosomočoviny (tzv. ENU mutageneze), umožňující identifikaci modifikátorů transgenní variegace, vedla k identifikaci dvou různých bodových mutací v genu Fam208a, což v případě homozygotního stavu u myší vede k embryonální letalitě. Obě tyto mutace, představující supresory transgenní variegace, byly označeny jako MommeD6 a MommeD20. V rámci předkládané dizertační práce byly blíže specifikovány signální dráhy v raném post-implantační stádiu, které byly v důsledku přítomnosti mutací Fam208a přerušené, což by mohlo být důvodem pro selhání gastrulace u výše zmíněných myších mutantů. Pozorovali jsme, že homozygotní mutanti nejdříve vykazují známky vývojové retardace během 6,75 dne embryonálního vývoje, což vede později k jejich resorpci kolem 9,5 dne embryonálního vývoje. Mutantní embrya dále vykazují opožděný epiteliálně-mesenchymální přechod (EMT, epithelial-mesenchymal transition), jak patrno z neschopnosti elongace primitivního proužku. Dále jsme pozorovali, že několik dalších genů je chybně či opožděně exprimováno, což napovídá chybné A-P formaci. Fam208a mutantní epiblast zároveň vykazuje zvýšenou p53-řízenou apoptózu, naopak při úplné eliminaci apoptózy byla blokace gastrulace částečně uvolněna. Analýza celého transkriptu také ukázala silnou asociaci Fam208a s dlouhými nekódujícími RNA spojenými s pluripotencí. Závěrem lze říci, že tato studie jako první přinesla poznatky ohledně in vivo funkce Fam208a pro udržení a funkce epiblastu.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT (in English) Post-implantation embryo development proceeds through several key morphogenetic events that are fine-tuned by epigenetic modifications. Gastrulation is one of the most crucial developmental event that occurs during early post-implantation stage resulting in the formation of the three germ layers together with the establishment of the anterior-posterior (A-P) axis. It requires a highly coordinated interaction between the embryonic and extra-embryonic regions of the developing embryo. Gastrulation initiates with the formation of the primitive streak and, during which, cells of the epiblast delaminate and ingress through the primitive streak to form the mesoderm and definitive endoderm. During early post-implantation stages, the pluripotent cell population of the epiblast undergoes very rapid cellular proliferation and extensive epigenetic programming. There are numerous studies emphasizing various signaling molecules, transcription factors and epigenetic machinery maintaining the genomic stability that drive successful gastrulation and any discrepancy or defects almost always results in embryonic lethality. One such newly highlighted silencing machinery is that of the Human silencing hub (HUSH) complex comprising of the core members; FAM208A; H3K9me3-reader, MPP8 and PPHLN that together recruit the H3K9me3 depositing enzyme SETDB1. This unique complex represses transcriptional activity of any newly integrated transgene and/or retro elements in an already H3K9me3-rich environment. Two mouse strains with point mutations in Fam208a were identified in an N-ethyl-N-nitrosourea (ENU) screen for modifiers of transgene variegation, both resulting in homozygous embryonic lethality. These mutations, both suppressors of transgene variegation, were termed MommeD6 and MommeD20. In this PhD study, detailed investigation was carried to identify signaling pathways that are disrupted by Fam208a mutation during early post-implantation stages, and which may further explain the failure of mouse mutants to gastrulate. We observed that homozygous mutants first appear growth retarded around E6.75, leading to their eventual resorption around E9.5. Next, the mutant embryos exhibited significantly delayed epithelial-mesenchymal transition (EMT) as evidenced by restriction of primitive streak to elongate. We further observed several genes, being mis- and/or are delayed in expression suggestive of incorrect A-P patterning. Finally, Fam208a mutant epiblast exhibited heightened p53-driven apoptosis and upon its complete loss, the gastrulation blockage could be partial rescued. Whole transcriptome analysis also showed strong association of Fam208a to pluripotency-associated long non-coding RNAs. In conclusion, this study demonstrated for the first time the in vivo function of Fam208a in maintaining the overall epiblast fitness.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Shohag Bhargava, M.Sc., Ph.D. 8.56 MB
Stáhnout Příloha k práci Shohag Bhargava, M.Sc., Ph.D. 17.8 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Shohag Bhargava, M.Sc., Ph.D. 443 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Shohag Bhargava, M.Sc., Ph.D. 433 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Shohag Bhargava, M.Sc., Ph.D. 865 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Ondřej Machoň, Ph.D. 492 kB
Stáhnout Posudek oponenta Mgr. Marie Macůrková, Ph.D. 286 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 507 kB