Oddělení plasticity buněčného jádra

Vedoucí:

Mgr. Helena Fulková, Ph.D.

E-mail: helena.fulkova@iem.cas.cz
Tel.: +420 241 062 588
+420 241 062 232
Twitter: @FulkaLab

Oddělení se zabývá výzkumem časné embryogeneze savců a změnou plasticity buněčného jádra, která provází proces diferenciace a dediferenciace. Tyto procesy jsou doprovázeny výraznou změnou morfologie jader i epigentickou remodelací chromatinu. Cílem oddělení je charakterizovat tyto změny a definovat roli subjaderných organel v tomto procesu.

Zástupce vedoucího oddělení:

Mgr. Zuzana Smékalová
zuzana.smekalova@iem.cas.cz
Tel.: +420 241 062 588

Výzkumní pracovníci:

Pavel Čabart, Ph.D.
pavel.cabart@iem.cas.cz

Oksana Shcherbak, Ph.D.
oksana.shcherbak@iem.cas.cz

Ing. Tereza Znachorová
tereza.znachorova@iem.cas.cz

Ph.D. student:

Nataliia Dudko, MSc.
nataliia.dudko@iem.cas.cz

Významné výsledky:

2021:

1. Jedním z klíčových předpokladů úspěšného vývoje embrya je správná remodelace samčí pohlavní buňky (spermie) tak, aby se z vnesené samčí genetické informace vytvořilo funkční jádro. Tento proces může být narušen vlivem poškození samčí DNA. Ne vždy je také vejce schopné proces remodelace genomu spermie zajistit, a přestože mírné poškození samčí DNA nemusí nutně skončit zastavením vývoje, pomocí běžných metod není možné určit, zda daná spermie je, či není schopná vývoj podpořit. Oba tyto problémy mohou být uchopeny pomocí interspecifického ICSI (intracytoplasmic sperm injection).

Publikace:

Rychtarova, J., Langerova, A., Fulka, H., Loi, P., Benc, M., Fulka, J, Jr.: (2021) Interspecific ICSI for the Assessment of Sperm DNA Damage: Technology Report. Animals. 2021; 11(5):1250. https://doi.org/10.3390/ani11051250

Kapitola v knize: Palermo, G., & Nagy, Z. (Eds.). (2021). Manual of Intracytoplasmic Sperm Injection in Human Assisted Reproduction: With Other Advanced Micromanipulation Techniques to Edit the Genetic and Cytoplasmic Content of the Oocyte. Cambridge: Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/9781108887595

2. Ve spolupráci s Ústavem molekulární genetiky AVČR a japonským RIKEN Bioresource Research Center jsme dokončili analýzu fenotypu geneticky upraveného křečka (Mesocricetus auratus). Pomocí tohoto modelu jsme zkoumali vliv malých RNA z rodiny piRNA na gametogenezi.

Publikace:

Loubalova, Z., Fulka, H., Horvat, F., Pasulka, J., Malik, R., Hirose, M., Ogura, A., Svoboda, P.: (2021) Formation of spermatogonia and fertile oocytes in golden hamsters requires piRNAs. Nature Cell Biology. 2021; 23(9): 992-1001. doi: 10.1038/s41556-021-00746-2 - Ve spolupráci s IMG a RIKEN BRC, Japonsko

2020:

1. Akrosin je nutný pro oplození u savců

Pro procesu oplození je nutné, aby spermie pronikla přes glykoproteinový obal na povrchu vejce, tzv. zonu pellucidu. Předpokládá se, že tento krok je umožněn částečnou disrupcí tohoto obalu pomocí hydrolytických enzymů přítomných v akrosomu spermie, z nichž akrosin je nejvíce zastoupen. Pro tento předpoklad však doposud neexistoval žádný přímý důkaz. Díky spolupráci s japonskými kolegy se nám podařilo připravit knockout model křečka zlatého (Mesocricetus auratus), který pomohl objasnit roli akrosinu při tomto procesu.

Publikace:
Hirose, M., Honda, A., Fulka, H. et al.: (2020) Acrosin is essential for sperm penetration through the zona pellucida in hamsters, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 117,5,2513-2518

2. Solubilní složka zárodečného váčku je zodpovědná za funkční remodelaci jádra po jeho přenosu

Jak ukazují pokusy s přenosy jader, vejce je schopné reprogramovat jádro somatické buňky do takové míry, že se z takto rekonstruovaného embrya může narodit nový jedinec. Které složky vejce jsou však zodpovědné za tuto remodelaci, není úplně zřejmé. Pomocí metody selektivní enukleace jsme ukázali, že to je právě solubilní složka zárodečného váčku, která má na celý proces největší vliv. Díky tomuto postupu je možné sledovat, které kroky reprogramace jsou závislé na replikaci a které na ní závislé nejsou. Článek byl vybrán jako „Outstanding paper 2019“ a získal titulní stránku říjnového čísla (2019).

Publikace:
Fulka, H., Ogura, A., Loi, P., et al.: (2019) Dissecting the role of the germinal vesicle nuclear envelope and soluble content in the process of somatic cell remodelling and reprogramming, Journal of Reproduction and Development, 65,5,433-441
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jrd/65/5/65_2019-017/_article

2023

Fulka, H ., Loi, P., Czernik, M., Surani, A., Fulka, J. Jr.: (2023) Omne vivum ex ovo: the oocyte reprogramming and remodeling activities. Reproduction 2023. 165 (3). R75–R89. doi: https://doi.org/10.1530/REP-22-0124

2022

Paul, Ch. J. , Fulka, H.,: (2022) Nuclear Lamins: Key Proteins for Embryonic Development. Biology 2022, 11(2). doi: 10.3390/biology11020198 https://www.mdpi.com/2079-7737/11/2/198/htm

2021

Loubalova, Z., Fulka, H., Horvat, F., Pasulka, J., Malik, R., Hirose, M., Ogura, A., Svoboda, P.: Formation of spermatogonia and fertile oocytes in golden hamsters requires piRNAs. Nature Cell Biology. 2021; 23(9): 992-1001. doi: 10.1038/s41556-021-00746-2 - Ve spolupráci s IMG a RIKEN BRC

Dzijak, R., Galeta, J., Vázquez, A., Kozák, J., Matoušová, M., Fulka, H., Dračínský, M., Vrabel, M.: Structurally Redesigned Bioorthogonal Reagents for Mitochondria-Specific Prodrug Activation. JACS Au. 2021 Jan 25;1(1):23-30. doi: 10.1021/jacsau.0c00053. Epub 2020 Dec 15. PMID: 33554213; PMCID: PMC7851953.

Rychtarova, J., Langerova, A., Fulka, H., Loi, P., Benc, M., Fulka, J, Jr.: Interspecific ICSI for the Assessment of Sperm DNA Damage: Technology Report. Animals. 2021; 11(5):1250. https://doi.org/10.3390/ani11051250

Kapitola v knize: Palermo, G., & Nagy, Z. (Eds.). Manual of Intracytoplasmic Sperm Injection in Human Assisted Reproduction: With Other Advanced Micromanipulation Techniques to Edit the Genetic and Cytoplasmic Content of the Oocyte. Cambridge: Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/9781108887595

2020

Benc, M., Martinkova, S., Rychtarova, J., Fulka, J., Bartkova, A., Fulka, H., Laurincik, J.: Assessing the effect of interspecies oocyte nucleolar material dosage on embryonic development, Theriogenology, 2020. DOI: 10.1016/j.theriogenology.2020.06.001

Fulka, H. , Rychtarova, J., Loi, P.: The nucleolus-like and precursor bodies of mammalian oocytes and embryos and their possible role in post-fertilization centromere remodelling, Biochemical Society Transactions, 2020. 48,581-593

Hirose, M., Honda, A., Fulka, H. et al.: Acrosin is essential for sperm penetration through the zona pellucida in hamsters, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2020. 117,5,2513-2518

GAČR 20-04465S (1. 1. 2020 – 31. 12. 2022)
Charakterizace faktorů esenciálních pro úspěšnou remodelaci spermie po oplození

GAČR: 21-42225L (2021-2024)

Genomická stabilita v savčích oocytech a somatických buňkách

GAČR ve spolupráci Swiss National Science Foundation: 22-02610K (2022-2025)

Molekulární a funkční analýza vlivu jadérka na 3D organizaci genomu během časného embryonálního vývoje

prof. Jerzy Dobrucki, PhD, DSc
Department of Cell Biophysics
Jagiellonian University of Krakow
Krakow, Poland

Prof. Pasqualino Loi
Faculty of Veterinary Medicine, Laboratory of Embryology
University of Teramo
Teramo, Italy

Dr. Milan Vrábel
Odd. Chemie biokonjugátů
Ústav organické chemie a biochemie Akademie věd České republiky, v. v. i.
Praha, Česká republika

Dr. Tomáš Etrych
Biolékařské polymery
Ústav makromolekulární chemie AV ČR
Praha, Česká Republika

Ústav experimentální medicíny AV ČR, v. v. i.