
Pro zdárný vývoj embrya je klíčová délka buněčného cyklu
26. 10. 2023
Vědcům z Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV ČR se podařil zásadní objev v pochopení procesu vývoje zdravého embrya z oplozeného vajíčka. Zjistili, že pro zdárný vývoj myšího zárodku je ve stadiu dvoubuněčného embrya zásadní prodloužení jedné přípravné fáze buněčného cyklu. Popsali také protein, který regulaci délky buněčného cyklu řídí. Pokud ve vajíčku tento CHK1 protein chybí, nedojde ke zdárnému vývoji do blastocysty a embryo zanikne. Výsledky mohou přinést obrovský pokrok v léčbě neplodnosti.
Během embryonálního vývoje nastává podstatný moment: dvě vysoce rozlišené buňky – vajíčko a spermie – se přemění na buňky, z nichž může vzniknout budoucí organismus. Podmínkou je, že se změní na blastomery, což jsou transkripčně aktivní a totipotentní buňky, ve kterých se opět nastartuje transkripce, tedy přepis nové RNA z DNA matky i otce.
Tento náročný proces je spojen s přizpůsobením buněčného cyklu, včetně prodloužení nebo zkrácení mezer mezi jednotlivými děleními. „Tyto procesy probíhají u dvoubuněčných myších embryí v tzv. G2 fázi, která je u nich prodloužená až na 16 hodin. Dokázali jsme, že právě prodloužení této fáze, která nastává po zdvojení genetické informace před dalším dělením, je zcela zásadní pro ochranu celistvosti DNA v embryích – její zkrácení má fatální následky vedoucí k zániku embrya,“ popisuje výsledky práce vedoucí vědeckého týmu Dávid Drutovič z Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV ČR.
Uspíšený nástup dalšího buněčného dělení vede k neplodnosti
Zejména u savců dosud nebylo známo, co změny délky buněčného cyklu reguluje a jak tato regulace chrání DNA buňky před poškozením. „My jsme zjistili, že extrémně dlouhou G2 fázi u dvoubuněčných embryí reguluje protein CHK1 známý jako checkpoint kináza 1, a hraje tak zásadní roli v načasování, kdy buňky přejdou do další fáze dělení. Embrya, která měla odstraněný CHK1 protein, měla tuto G2 fázi výrazně zkrácenou a začala se dále dělit mnohem dříve. Právě toto uspíšené dělení mělo zásadní význam na kvalitu DNA. Rychleji se dělící embrya totiž měla v drtivé většině poškozenou DNA nebo u nich došlo k poruchám v rozdělení množství DNA do dceřiných buněk, což vedlo ke zhoršenému vývoji a zániku embrya,“ vysvětluje Dávid Drutovič.
Tento zcela zásadní objev v pochopení řízení správného dělení buněk při vzniku nového embrya je významným krokem vpřed ve vědeckém poznání v oblasti embryonálního vývoje a buněčné regulace. Může tak otevřít nové cesty k léčbě reprodukčních poruch a vývojových onemocnění. „Naše výsledky mohou mít podstatný význam pro pochopení příčin neplodnosti u lidí. Věříme, že je v budoucnu půjde převést i do praxe v centrech pro asistovanou reprodukci,“ dodává Dávid Drutovič.
Nepostradatelná role SPIM mikroskopie v odhalení prodloužené G2 fáze u embryí
Vědcům tento významný objev umožnila kombinace pokročilé mikroskopické technologie nazývané SPIM (Single Plane Illumination Microscopy) a genetického modelování myší. SPIM je metoda mikroskopie, díky níž lze pozorovat vzorky s vysokým rozlišením a zároveň minimalizovat jejich poškození způsobené expozicí světla.
Odborníci technologii upravili speciálně pro pozorování vývoje savčích vajíček a embryí, což jim umožnilo dosáhnout násobně vyšší přesnosti a prodloužené doby pozorování ve srovnání s klasickými konfokálními mikroskopy.
„Díky této unikátní technologii, kterou máme na našem pracovišti k dispozici, jsme mohli odhalit prodlouženou G2 fázi u dvoubuněčných embryí. Zároveň jsme využili speciálně upravený kmen myší, který měl odstraněný protein CHK1, díky čemuž jsme odhalili, že tento protein je klíčový pro načasování dělení v buňce, a mohli studovat následky zkrácení G2 přípravné fáze na kvalitu DNA v embryích,“ popisuje Dávid Drutovič unikátní vybavení.
Kontakt:
RNDr. Dávid Drutovič, Ph.D.
Laboratoř integrity DNA
Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR
drutovic@iapg.cas.cz
RNDr. Barbora Vošlajerová, Ph.D.
Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR'
voslajerova@iapg.cas.cz
Přečtěte si také
- Čeští vědci potvrdili masivní přemnožení invazního sumce v jižním Španělsku
- Platy učitelů v roce 2024 a výhled: na horské dráze
- Archeologické léto zve letos do Šikmého kostela, na vykopávky i k experimentům
- Solarografický meeting 2025 – mezi vědou a uměním
- Čeští vědci detekovali požáry v kanadských lesích
- Nejcennější nálezy z výzkumu před stavbou Pražského okruhu
- Prémie Otto Wichterleho 2025
- Mapy zobrazující intenzitu sucha bude Intersucho nově aktualizovat denně
- Riziko horkých vln se zvyšuje; nový monitorovací a předpovědní web
- Výzkum odhalil detaily fungování enzymu, který reguluje sodík v těle
Kalendář akcí
Kontakt:
Viktor Černoch
vedoucí Odboru akademických médií
e-mail: cernoch@ssc.cas.cz
telefon: +420 221 403 531
mobil: +420 776 792 474