Primordiální gonocyty (PGC) u některých živočichů, včetně ryb vznikají po oplození v extragonádálním místě z maternálně děděné zárodečné cytoplazmy a během embryogeneze migrují do oblasti budoucích gonád, kde diferencují do gamet. Tvorba
a migrační vzory PGC byly studovány u několika modelových druhů zvířat a je známo, že tyto vzory od sebe liší.
Jeseteři patří do třídy paprskoploutvých ryb (Actinoptergii), u které je fylogenetická pozice jeseterů mimo skupinu kostnatých ryb a navíc se vývojový vzor jeseterů podobá více obojživelníkům než kostnatým rybám.
Touto studií jsme vyvinuli injekační techniku pro vizualizaci PGC jeseterů pomocí GFP nos1 3'UTR mRNA. U jesetera malého (A. ruthenus) jsme zjistili, že jsou PGC specifikovány ve vegetativním pólu embrya. Následně na to jsme popsali migrační trasu PGC. Vzniklé PGC aktivně migrovaly na žloutkově buněčnou hmotu, žloutkovou rozšířeninu a pak byly pasivně přesunuty do gonadální brázdy. Tato studie je důkazem
o tom, že jsou PGC specifikovány maternálně děděnou zárodečnou plazmou, nacházející se ve vegetativní části embrya. Způsob specifikace PGC u jeseterů byl podobný žabám, ale migrační vzorec se podobal kostnatým rybám.
Dále se nám pro další potřebné studie povedlo úspěšně izolovat PGC.
Anotace v angličtině
Primordial gonocytes (PGCs) in some animals, including fish arise after fertilization in extragonadal region from maternally inherited germline cytoplasm, and migrate to the future gonads region during embryogenesis, where differentiate into gametes. PGCs formation and migration patterns have been studied in several species models, and it is known that these patterns differ from each other.
Sturgeons belong to class ray-finned fishes(Actinoptergii), in which the sturgeon phylogenetic position is an out-group to teleost fishes, the sturgeon development pattern is more similar to amphibians than teleost fishes.
In this study, we demonstrate an injection technique for sturgeon PGCs visualization by GFP nos1 3'UTR mRNA. We found that the Sterlet(A. ruthenus)
PGCs are specified in the vegetative pole of the embryo. Subsequently, we reported the PGCs migration route. The arisen PGCs actively migrated on the yolky cell mass, yolky extension, and after that passively moved to gonadal ridge. This study provides evidence that the PGCsare specified by maternally inherited germplasm, located in the vegetative part of the embryo. Sturgeon PGCs specification was similar to that of anuras, but the migration pattern resembled that of teleost.
Furthermore, we successfully isolated PGCs to next needed studies.
Klíčová slova
PGC, jeseter, embryogeneze, migrace PGC, zárodečná plazma, vizualizace PGC
Primordiální gonocyty (PGC) u některých živočichů, včetně ryb vznikají po oplození v extragonádálním místě z maternálně děděné zárodečné cytoplazmy a během embryogeneze migrují do oblasti budoucích gonád, kde diferencují do gamet. Tvorba
a migrační vzory PGC byly studovány u několika modelových druhů zvířat a je známo, že tyto vzory od sebe liší.
Jeseteři patří do třídy paprskoploutvých ryb (Actinoptergii), u které je fylogenetická pozice jeseterů mimo skupinu kostnatých ryb a navíc se vývojový vzor jeseterů podobá více obojživelníkům než kostnatým rybám.
Touto studií jsme vyvinuli injekační techniku pro vizualizaci PGC jeseterů pomocí GFP nos1 3'UTR mRNA. U jesetera malého (A. ruthenus) jsme zjistili, že jsou PGC specifikovány ve vegetativním pólu embrya. Následně na to jsme popsali migrační trasu PGC. Vzniklé PGC aktivně migrovaly na žloutkově buněčnou hmotu, žloutkovou rozšířeninu a pak byly pasivně přesunuty do gonadální brázdy. Tato studie je důkazem
o tom, že jsou PGC specifikovány maternálně děděnou zárodečnou plazmou, nacházející se ve vegetativní části embrya. Způsob specifikace PGC u jeseterů byl podobný žabám, ale migrační vzorec se podobal kostnatým rybám.
Dále se nám pro další potřebné studie povedlo úspěšně izolovat PGC.
Anotace v angličtině
Primordial gonocytes (PGCs) in some animals, including fish arise after fertilization in extragonadal region from maternally inherited germline cytoplasm, and migrate to the future gonads region during embryogenesis, where differentiate into gametes. PGCs formation and migration patterns have been studied in several species models, and it is known that these patterns differ from each other.
Sturgeons belong to class ray-finned fishes(Actinoptergii), in which the sturgeon phylogenetic position is an out-group to teleost fishes, the sturgeon development pattern is more similar to amphibians than teleost fishes.
In this study, we demonstrate an injection technique for sturgeon PGCs visualization by GFP nos1 3'UTR mRNA. We found that the Sterlet(A. ruthenus)
PGCs are specified in the vegetative pole of the embryo. Subsequently, we reported the PGCs migration route. The arisen PGCs actively migrated on the yolky cell mass, yolky extension, and after that passively moved to gonadal ridge. This study provides evidence that the PGCsare specified by maternally inherited germplasm, located in the vegetative part of the embryo. Sturgeon PGCs specification was similar to that of anuras, but the migration pattern resembled that of teleost.
Furthermore, we successfully isolated PGCs to next needed studies.
Klíčová slova
PGC, jeseter, embryogeneze, migrace PGC, zárodečná plazma, vizualizace PGC
Transplantace primordiálních gonocytů (PGC) je jednou z nejpoužívanějších technik pro tvorbu chimér zárodečných linií (germ-line chimera). PGC je embryonální zárodečná buňka specializovaná pro tvorbu gamet, tedy spermií a vajíček. Ta se po transplantaci do embrya stejného nebo příbuzného druhu ryby začlení do gonád hosta, který pak v dospělosti produkuje gamety donora, transplantovaného jedince. Tato technika je prostudovaná zatím jen u modelových druhů ryb, ovšem její aplikací bychom mohli docílit např. efektivnější kryopreservaci rybích druhů nebo zkrácení generačního intervalu u dlouho dozrávajících ryb, jakými jsou například jeseteři. Pokud bychom vytvořili germ-line chiméru např. vyzy velké, která pohlavně dospívá zhruba za 18 let, v roli donora PGC a jesetera malého, dospívajícího kolem 6 let, v roli hosta, pak bychom zkrátili generační interval tohoto kriticky ohroženého druhu až 3 krát.
Prvním a hlavním požadavkem pro zvládnutí techniky transplantace u jeseterů je zvládnutí metodiky značení PGC. To se u většiny druhů modelových ryb provádí injikací fluorescentu GFP konjugovaný s nos1 3'UTR mRNA do jikry po oplození. Tato aplikace se musí provádět do míst lokalizace prekursoru PGC, kterými je tzv. Babiani cytoplasma obsahující "nuage". Cílem této práce bude příprava a injikace sondy GFP, sledování migrace a izolace PGC.
Zásady pro vypracování
Transplantace primordiálních gonocytů (PGC) je jednou z nejpoužívanějších technik pro tvorbu chimér zárodečných linií (germ-line chimera). PGC je embryonální zárodečná buňka specializovaná pro tvorbu gamet, tedy spermií a vajíček. Ta se po transplantaci do embrya stejného nebo příbuzného druhu ryby začlení do gonád hosta, který pak v dospělosti produkuje gamety donora, transplantovaného jedince. Tato technika je prostudovaná zatím jen u modelových druhů ryb, ovšem její aplikací bychom mohli docílit např. efektivnější kryopreservaci rybích druhů nebo zkrácení generačního intervalu u dlouho dozrávajících ryb, jakými jsou například jeseteři. Pokud bychom vytvořili germ-line chiméru např. vyzy velké, která pohlavně dospívá zhruba za 18 let, v roli donora PGC a jesetera malého, dospívajícího kolem 6 let, v roli hosta, pak bychom zkrátili generační interval tohoto kriticky ohroženého druhu až 3 krát.
Prvním a hlavním požadavkem pro zvládnutí techniky transplantace u jeseterů je zvládnutí metodiky značení PGC. To se u většiny druhů modelových ryb provádí injikací fluorescentu GFP konjugovaný s nos1 3'UTR mRNA do jikry po oplození. Tato aplikace se musí provádět do míst lokalizace prekursoru PGC, kterými je tzv. Babiani cytoplasma obsahující "nuage". Cílem této práce bude příprava a injikace sondy GFP, sledování migrace a izolace PGC.
Seznam doporučené literatury
Grandi, G., Chicca, M., 2008. Histological and Ultrastructural Investigation of Early Gonad Development and Sex Differentiation in Adriatic Sturgeon (Acipenser naccarii, Acipenseriformes, Chondrostei). J. Morphol. 269: 1238-1262.
Saito, T., Fujimoto, T., Maegawa, S., Inoue, K., Tanaka, M., Arai, K., Yamaha, E., 2006. Visualization of primordial germ cells in vivo using GFP-nos1 3'UTR mRNA. Int. J. Dev. Biol. 50: 691-699.
Saito, T., Goto-Kazeto, R., Arai, K., Yamaha, E., 2008. Xenogenesis in Teleost Fish Through Generation of Germ-Line Chimeras by Single Primordial Germ Cell Transplantation. Biol. Reprod. 78, 159-166
Yamaha, E., Murakami, M., Hada, K., Otani, S., Fujimoto, T., Tanaka, M., Sakao, S., Kimura, S., Sato, S., Arai, K., 2003. Recovery of fertility in male hybrids of a cross between goldfish and common carp by transplantation of PGC (primordial germ cell)-containing graft. Genetica 119: 121-131.
Seznam doporučené literatury
Grandi, G., Chicca, M., 2008. Histological and Ultrastructural Investigation of Early Gonad Development and Sex Differentiation in Adriatic Sturgeon (Acipenser naccarii, Acipenseriformes, Chondrostei). J. Morphol. 269: 1238-1262.
Saito, T., Fujimoto, T., Maegawa, S., Inoue, K., Tanaka, M., Arai, K., Yamaha, E., 2006. Visualization of primordial germ cells in vivo using GFP-nos1 3'UTR mRNA. Int. J. Dev. Biol. 50: 691-699.
Saito, T., Goto-Kazeto, R., Arai, K., Yamaha, E., 2008. Xenogenesis in Teleost Fish Through Generation of Germ-Line Chimeras by Single Primordial Germ Cell Transplantation. Biol. Reprod. 78, 159-166
Yamaha, E., Murakami, M., Hada, K., Otani, S., Fujimoto, T., Tanaka, M., Sakao, S., Kimura, S., Sato, S., Arai, K., 2003. Recovery of fertility in male hybrids of a cross between goldfish and common carp by transplantation of PGC (primordial germ cell)-containing graft. Genetica 119: 121-131.