Translational regulation by mRNA associated factors during bovine oocyte maturation and early embryonic development

0337404 - ÚŽFG 2010 RIV US eng C - Konferenční příspěvek (zahraniční konf.)
Siemer, C. - Smiljakovic, T. - Bhojawni, M. - Kubelka, Michal - Tomek, W.
Translational regulation by mRNA associated factors during bovine oocyte maturation and early embryonic development.
[Translace regulovaná mRNA asociovanými faktory v průběhu maturace bovinních oocytů a časného embryonálního vývoje.]
Reproduction in domestic animals. Malden: Wiley-Blackwell, 2009 - (Rodriguez-Martinez, H.; Iaverne, M.), s. 35-36. ISSN 0936-6768. E-ISSN 1439-0531.
[42nd Annual Conference of Physiology and Pathology of Reproduction/ 34th Mutual Conference on Veterinary and Human Reproductive Medicine. Leipzig (DE), 26.02.2009-27.02.2009]
Grant CEP: GA ČR GA524/07/1087
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z50450515
Klíčová slova: Oocyte maturation * Bovine embryo
Kód oboru RIV: ED - Fyziologie

Regulation of gene expression at the translational level is particularly essential during developmental periods, when transcription is impaired. According to the closed-loop model of translational initiation, we have analyzed components of the 5'-mRNA cap-binding complex eIF4F (eIF4E, eIF4G, eIF4A), the eIF4E repressor 4E-BP1, and 3'-mRNA poly-(A) tail-associated proteins (PABP1 and 3, PAIP1 and 2, CPEB1, Maskin) during in vitro maturation of bovine oocytes and early embryonic development up to the 16-cell stage. Furthermore, we have elucidated the activity of distinct kinases which are potentially involved in their phosphorylation. Major phosphorylation of specific target sequences of PKA, PKB, PKC, CDKs, ATM/ATR, and MAPK were observed in M II stage oocytes. Furthermore, main changes in the abundance and/or phosphorylation of distinct mRNA-binding factors occur at the transition from M II stage oocytes to 2-cell embryos. In conclusion, the results indicate that, at the transition from oocyte to embryonic development, translational initiation is regulated by striking differences in the abundance and/or phosphorylation of 5'-end and 3'-end mRNA associated factors, mainly the poly-(A) bindings proteins PABP1 and 3, their repressor PAIP2 and a Maskin-like protein with distinct eIF4E-binding properties which prevents eIF4E/cap binding and eIF4F formation in vitro. Nevertheless, from the M II stage to 16-cell embryos a substantial amount of eIF4E and, to a lesser extent, of eIF4G was precipitated by (7)m-GTP-Separose indicating eIF4F complex formation. Therefore, it is likely that in general the reduction in PABP1 and 3abundance represses overall translation during early embryonic development.

Regulace genové exprese na úrovni translace je zvláště důležitá během vývojových stádií, ve kterých není aktivní transkripce. Pro potvrzení modelu iniciace translace na základě cirkularizace mRNA jsme analyzovali komponenty 5‘-mRNA čepičku-vázajícího proteinového komplexu, eIF4F (eIF4E, eIF4G, eIF4A), repressor eIF4E, 4E-BP1 a také vazebné proteiny 3‘-mRNA poly-(A) konce (PABP1 a 3, PAIP1 a 2, CPEB1, Maskin) během in vitro zrání bovinních oocytů a během časného embryonálního vývoje do stádia 16 buněk. Kromě toho jsme také sledovali změny v aktivitách jednotlivých protein kináz, které se pravděpodobně podílejí na fosforylaci výše zmíněných proteinů. Zvýšená fosforylace specifických cílových sekvencí protein kináz PKA, PKB, PKC, CDKs, ATM/ATR, a MAPK byla pozorována v MII oocytech. K hlavním změnám v expresi či ve fosforylaci jednotlivých m-RNA-vazebných proteinů dochází v přechodu mezi MII oocyty a 2-buněčnými embryi. Tyto výsledky ukazují, že na přechodu mezi oocyty a časným embryonálním vývojem je iniciace translace regulována výraznými rozdíly v expresi a/nebo ve fosforylaci proteinů na vázaných na 5‘-konec a 3‘-konec mRNA, především poly(A)-vazebných proteinů PABP1 a 3, jejich represoru PAIP2 a Maskinu-podobný protein, který má schopnost specifické vazby na eIF4E a tímto způsobem může zabránit vazbě eIF4E na čepičkovou strukturu mRNA a tvorbě eIF4F komplexu. Nicméně, mezi stádii MII oocytů a 16-buněčnými embryi podstané množství eIF4E a poněkud menší množství eIF4G bylo možné precipitovat za pomoci 7m-GTP-Sepharózy, což naznačuje tvorbu eIF4F kompexu v těchto stádiích. Z těchto výsledků vyplýva, že snížení hladiny PABP1 a 3 proteinů vede k potlačení celkové translace během časného embryonálního vývoje.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0181410