Regulace buněčného cyklu ve vajíčku a raném embryu – jak buňky zajišťují správný start vývoje.
Kontaktní osoba: Martin Anger
Časný vývoj vykazuje překvapující množství poruch, které ve svém důsledku vedou k zastavení vývoje a ke ztrátě embrya. Příčinou může být i to, že se buněčný cyklus a kontrola nad dělením chromozomů v embryu liší od těchto procesů v běžné somatické buňce. Mezi hlavní odlišnosti patří zejména zúžený repertoár molekul, které jsou využívány v embryu. Například u somatických buněk je spektrum cyklinů a cyklin dependentních kináz (CDK) poměrně bohaté a rozeznáváme cykliny typu A, B, D a E, a kináz typu CDK1 a CDK2. U embrya se zdá, že je klíčový pouze cyklin B a CDK1 a teprve později se zapojují ostatní cykliny a CDK.
Podobná situace je, zdá se, u kontroly dělení chromozomů. U somatických buněk existuje mechanismus nazvaný Kontrolní bod sestavení dělícího vřeténka (SAC), který má na starosti to, aby všechny chromozomy byly správně napojeny na dělící vřeténko. A dokud tomu tak není, nedovolí buňce pokračovat v buněčném cyklu. Jakmile je vytvořeno dělící vřeténko správně a všechny chromozomy jsou na něj napojeny, SAC se vypne, a to vede k aktivaci velkého proteinového komplexu nazvaného Kontrolní mechanismu pro vsup do anafáze (APC), pod jehož kontrolou jsou následně chromozomy rozděleny do dceřiných buněk.
Výsledky nejen naše, ale i jiných laboratoří ukázaly, že u oocyty nejsou schopny dostatečně přesně, tak jako somatické buňky, monitorovat rozdělení chromozomů. A nedávno jsme také ukázali, že časná embrya dráhu SAC nevyužívají. Je proto zřejmé, že tyto a další odlišnosti buněčného cyklu u embryí zvyšují chybovost dělení chromozomů a mohou vést ke ztrátě embrya.
K řešení tématu využijeme několika modelových živočišných druhů, aby dosažené výsledky byly relevantní pro savce obecně, včetně člověka. Budeme využívat techniky umožňující vpravit do oocytů a embryí biomolekuly, jako například RNA. A dělení oocytů a embryí budeme sledovat za pomocí mikroskopie živých buněk v čase.
Naše výsledky pomohou odhalit příčiny poruch dělení chromozomů v oocytech a embryích, a také jak tyto buňky řídí svůj buněčný cyklus a co k tomu vlastně potřebují. Budeme se zároveň věnovat i možnostem, jak poruchám buněčného cyklu a dělení chromozomů předcházet a zabránit tak ztrátám cenných zárodečných buněk a embryí.
Obrázek 1: Normální (nalevo) a tripolární (napravo) dělící vřeténko v meóze I skotu. Chromozomy jsou obarveny červeně, tuubulin zeleně. Autor: Karolína Litošová, Martin Anger
Obrázek 2: Nástrahy časného vývoje savčího embrya. Obrázek ilustruje období časného vývoje, kdy je trasnkripce z genomu umlčena a poměrně komplexní děje, jako jsou dvě dělení v meióze, oplození a první cykly embrya jsou řízeny výhradně translačně. Autor: Lenka Radoňová, Martin Anger
