Генетический контроль оогенеза и имплантации Подготовила

Генетический контроль оогенеза и имплантации Подготовила ст. гр. БГ 41 Вакуленко Мария

Особенности протекания фолликулогенеза и оогенеза Влияют на: n Рост и развитие яйценосного бугорка (cumulus oocyte complexes); n Созревание ооцита (до 2 ой стадии мейоза) n Моноспермическое оплодотворени

Фолликулярные клетки дифференцуруются на n фолликулы теки (стромы) n гранулёзные клетки n клетки яйценосного бугорка (слой фолликулярных клеток, прилежащий к яйцеклетке

ПК Факторы, продуцируемые стромальными фолликулами примордиальные половые клетки Факторы, продуцируемые (ППК) гранулёзными клетками

Наиболее важные гены семейства TGFB (transforming growth factor betta) n bone morphogenic proteins: BMP 2, BMP 4, BMP 5, BMP 6, BMP 7, BMP 15. n growth differentiation factor 9 (GDF 9)

TGFA (transforming growth factor alfa) n созревание фолликулов; n формирование мембраны растущего фолликула.

Smad related genes Обеспечивают надлежащую дифференциацию гранулёзных клеток. Smad 2 and Smad 3 нормальное развитие фолликулов и созревании ооцита до обретения компетентности; Smad 5, Smad 6 and Smad 7 экспрессируются в созревающх ооцитах в большей степени; p. S MAD 1/5/9, p. SMAD 2 and p. SMAD 3 присутсвуют в – примордиальных, первычных, вторичных и пазушных фолликулах; p. SMAD 2/3 and p. SMAD 1/5/9 в гранулёзных клетках примордиальных и вторичных фолликулов.

активация TGF β цитокины LLC : высоко плейотропные факторы, которые регулируют множество процессов в созревании клетки и тканевом гомеостазе (пролиферацию клеток, апоптоз). TGF β может активировать несколько Smad независимых сигнальных путей. Активация этих путей также обеспечивает клеточный ответ.

Генетический контроль качества ооцитов ↑экспресии FSH GC рецепторов (гранулёзные клетки) FSH (follicle stimulating hormone) эстроген Эстрогеновые рецепторы ESRs (лиганд зависимы транскрипционные факторы) ESR 1 (ERa) ESR 2 (ERb) (клетки стромы) (гранулёзные клетки)

Мутации, ассоциированные с controlled ovarian hyperstimulation (COH) ESR 1: n SNP: Pvu. II T/C n SNP: Xba. I A/G n (TA)n microsatellite polymorphism ESR 2: n SNP: Rsa. I G/A (rs 1256049) n (CA)n microsatellite polymorphism.

Механизмы регуляции трансляции n Молекулярные механизмы замалчивания и хранения m. RNAs; n Регуляция взаимодействия между факторами, соединяющими 5' и 3' районы m. RNAs, которые обеспечивают формирование трансляциооного комплекса.

РНК ассоциированные белки q LSM 14 A (aka RAP 55); q YBX 2 (aka FRGY 2, MSY 2); q DEAD box ATPase Xp 54; q the protein arginine methyltransferase RMT 1; q EIF 4 G; q e. PAB; q e. PABP 2.

RNA associated protein 55 (RAP 55) локализовуется в тельцах процессинга (P bodies) и стрессовых гранулах в соматических клетках в стрессовых условиях Y-box proteins like YBX 2 отвечает за упаковку м. РНК в м. РНП.

XP 54 (у мышей) и RCK (у человека) подавляет трасляцию в ооцитах; взаимодействует с цитоплазматическим полиаденил связанным белком cytoplasmic polyadenylation element binding protein (CPEB) в ооцитах, обеспечивая сборку и хранение m. RNPs

EIF 4 G (eukaryotic translation initiation factor 4 ga mma) and the poly(A) binding protein, PABP Взаимодействие между 5' и 3' концами EIF 4 G Формирование комплекса EIF 4 EBP 1 EIF 4 EBP 2 инициации EIF 4 Е 5' кэп трансляции фосфорилирование

CPEB (cytoplasmic polyadenylation element- binding protein) Содержит 2 RNA узнающих мотива, принимает участие в созревании ооцита, переход к мейозу II. CPEB связывается с CPE (cytoplasmic polyadenylation element) , а также взаимодействует с белком maskin, который связывается с e. IF 4 E. Связывание маскина с e. IF 4 E предотвращает e. IF 4 E–e. IF 4 G взаимодействие, которое подавляет трансляцию.

RINGO (rapid inducer of G 2–M in oocytes)/SPY (speedy) protein активатор циклин зависимой киназы (cdks), необходим для CPEB опосредованной трансляции. RINGO/SPY связывается с CDKs и ассоциирован с CDKN 1 B (p 27), ингибитором CDK, который регулирует клеточный цикл.

Pumilio 2 (PUM 2) n связывается с PUM 2 binding elements (PBE) между RINGO/SPY m. RNA and подавляет их трансляцию. n взаимодействует с другими белками: deleted in azoospermia like (DAZL) и embryonic PABP. n диссоциирует от RINGO/SPY m. RNA при активированной трансляции, в то время как DAZL и e. PAB всё ещё взаимодействуют с RINGO/Spy m. RNA. n ингибирует e. PAB, что воздействует на EIF 4 G, EIF 4 B, или poly(A) interacting protein (PAIP). n может иметь эффект на взаимодействие EIF 4 E и EIF 4 G, или EIF 4 E с кэпом.

Фосфорилирование S 174 CPEB n T 22, Активация n T 164, CDC 2 kinase n S 184, n S 248

Мутации генов материнского эффекта цитоплазма пронуклеус n TRIM 24 transcription intermediary factor 1 a, TIF 1 A n SMARCA 4 (BRG 1) Арест n SMARCA 5 (SNF 2 H) эмбриогенеза на стадии 2 4 n NLRP 5 (MATER, клеток for Maternal Antigen that Embryos Require)

Ооциты, эмбрион Zygote arrest 1 Z Стадия 2 ух (Zar 1) клеток n Dppa 3 если отсутствует Арест на (developmental pluripotency associated стадии 4ёх 3, aka Stella) клеток

Остановка Роль TGF в оогенезе клеточного цикла в g 1 n Р 53; n TNF a; n Fas/ Fas. L; Mcl 1 n TRAIL

Гипотетические функции истощения фолликулов

Гипотетические функции атрезии

Имплантация прикрепление оплодотворенной яйцеклетки к стенкам матки. Успешная имплантация эмбриона в матку требует нескольких условий: слизистая оболочка матки (эндометрий) должна иметь определённую толщину (10 13 мм) и содержать достаточное количество питательных веществ. Имплантацию поддерживает гормон жёлтого тела – прогестерон. Он способствует задержке менструации, стимулирует дальнейшую пролиферацию и дифференциацию эндометрия.

Е n estrogen receptor (ESR 1) Р n progesterone receptor (PGR)

Клеточные факторы, регулирующие транскрипцию рецепторов эстрогена и прогестерона Immunophilin FKBP 52 – служит шапероном для поддержания структуры и функций PGR клеток матки, имеет критическое значение для имплантации. Krüppel-like factor (KLF) представитель транскрипционных фаткоров семейства Krüppel like, взаимодействующих с PGR в целях контроля экспрессии P регуляторных таргетных генов эпителиальных клеток эндометрия.

Repressor of estrogen receptor activity (REA) – подавляет активации ESR 1, контролирует маточную пролиферацию и дифференциацию на разных стадиях имплантации. Leukemia inhibitory factor (LIF) продуцируется железами эндометрия, взаимодействует с LIF рецепторами эпителия, активирует путь Janus tyrosine kinase Signal transducer and activator of transcription 3 (JAK STAT 3),

STAT 3, signal transducer and activator of transcription 3 после активации LIF сигналингом, изменяет молекулярную организацию синаптических комплексов во время имплантации, супрессирует экспрессию клаудинов и катенинов. STAT 3 регулирует множество генов, вовлечённых в воспаление опосредованное хемокинами/ цитокинами (IL 11 and IL 11 receptor), , ангиогенез – развитие кровеносных сосудов (vascular endothelial growth factor [VEGF] A and SPHK 1 [sphingosine kinase 1]), TGF сигналинговый путь (bone morphogenic protein 2 [BMP 2]). Т. е. играет криитческую роль в дифференциации эндометрия.

n Клаудины (claudin 1, 3, и 4) семейство белков, являются наиболее важными компонентами плотных (замыкающих) контактов, устанавливают параклеточный барьер, который контролирует потоки молекул в межклеточном пространстве. n Катенины (α и β catenin) способствуют перераспределению E cadherin от латеральных комплексов адгезии во время имплантации. n Кадгерины (E cadherin)— основной класс молекул клеточной адгезии, обеспечивающие кальций зависимое гомофильное соединение клеток в плотных тканях организма.

Heparin-binding epidermal growth factor (Hbegf) Cтероид опосредованные взаимодействия в эпителии матки.

Стероид индуцированные паракринные сигналы, поступающие в клетки эпителия n IHH (Indian Hedgehog (Drosophila) Homolog) – рецепторы. Индуцируемые P: PGR (Progesterone receptor) связываются непосредственно с Ihh промотером. При их недостатке повышается активность эстрогена, что приовдит к нарушению имплантации. n Рецептор patched-1(PTCH-1) регулирует подобные процессы в люминальном эпителии и строме.

Оvalbumin upstream promoter– transcription factor II (COUP-TFII, also known as NR 2 F 2) при взаимодействии с IHH вызывает связывание маточного эпителия со стромой, приводя к имплантации, регулирует экспрессию PGR, BMP 2. Также принимают участие в воспалении, клеточной адгезии, ангиогенезе.

n BMP 2 (bone morphogenic protein) играет важную роль в формировании материнсокй части матки. n WNT 4 (Gene Wingless-Type MMTV Integration Site Family, Member 4) морфоген, обуславливающий взаимодействие между PGR и BMP 2. Регулирует процессы формирования материнской части матки.

Cтероид опосредованные взаимодействия в эпителии матки и клетках стромы.

События, происходящие в строме Нeart and neural crest derivatives expressed protein 2 (Hand 2) сильно экспрессируется в клетках стромы с 3 по 8, 5 дни беременности, отсутствует в эпителии. n Регулируют Р PGR связывание, контролирует паракринные механизмы, обуславливающие антипролиферативынй эффект прогестерона в эндометрии. n Регулируют экспрессию факторов роста фибробластов. n Актвируют антипролиферативный эффект P, ингибируя продукцию FGFs, а значит E опосредованную эпителиальную пролиферацию.

n Факторы роста фибробластов - fibroblast growth factors (FGFs): FGF 1, FGF 2, FGF 9, and FGF 18. Индуцируются эстрогеном через его взаимодействие с ESR 1, обуславливают эпителиальную пролиферацию через активацию экстарацеллюлярно связаной киназы ERK 1/2. n Еxtracellular-signal-related kinase 1/2 (ERK 1/2), одна из mitogen activated protein kinase (MAPK) киназ.

Cтероид опосредованные взаимодействия в клетках стромы. MSX 1 MSX 2 WNT – сигналинг FGF 1, FGF 10, FGF 18 и FGF 21

Факторы, слабо зависимые от стероидов: Muscle segment homeobox (MSX) 1 and MSX 2 - принимают участие в регуляции пролиферации и дифференциации эпителия. MSX 1 b MSX 2 ингибируют WNT –сигналинг клеток стромы, стимулирующий продукцию FGF 1, FGF 10, FGF 18, and FGF 21 MSX 1/MSX 2 функции подобны HAND 2. KLF 4 and KLF 15 (Krüppel-like family of transcription factors): n подавляют E опосредованную пролиферацию эпителия матки (P запускает транскрипцию KLF 15, который захватывает Mcm 2 (mini chromosome maintenance) промотер и ингибирует E опосредованную транскрипцию). n при взаимодействии с E стимулируют экспрессию mini- chromosome maintenance (MCM) proteins 2 (белки мини хромосомного обслуживания), запускающие инициацию DNA репликации.

Таким образом, антипролиферативный эффект P может быть запущен без участия паракринных механизмов регуляции, а посредством механизмов клеточной автономной регуляции.