Proteomic Analysis of Porcine Oocytes During in vitro Maturation Reveals Essential Role for the Ubiquitin C- terminal hydrolase-L1

0088695 - ÚŽFG 2008 RIV GB eng J - Journal Article
Šušor, Andrej - Ellederová, Zdeňka - Jelínková, Lucie - Halada, Petr - Kavan, Daniel - Kubelka, Michal - Kovářová, Hana
Proteomic Analysis of Porcine Oocytes During in vitro Maturation Reveals Essential Role for the Ubiquitin C- terminal hydrolase-L1.
[Během zrání prasečích oocytů in vitro byla pomocí proteomické analýzy zjištěna nezbytná úloha Ubikvitin C-terminální hydrolázy-L1.]
Reproduction. Roč. 134, č. 4 (2007), s. 559-568. ISSN 1470-1626
R&D Projects: GA ČR GA204/04/0571; GA AV ČR 1QS500450568
Institutional research plan: CEZ:AV0Z50450515; CEZ:AV0Z50200510
Keywords : porcine oocyte * in vitro maturation * proteome
Subject RIV: EB - Genetics ; Molecular Biology
Impact factor: 2.962, year: 2007

In this study, we performed proteomic analysis of porcine oocytes during in vitro maturation. Comparison of oocytes at the initial and final stages of meiotic division characterized candidate proteins that were differentially synthesized during in vitro maturation. While the biosynthesis of many of these proteins was significantly decreased, we found four proteins with increase in biosynthetic rate, which are supposed to play essential role in meiosis. Among them, the ubiquitin C-terminal hydrolase L1 (UCH-L1) was identified by mass spectrometry. To study regulatory role of UCH-L1 in the process of meiosis in pig model we used specific inhibitor of this enzyme, marked C30, belonging to the class of isatin O-acyl oximes. When germinal vesicle stage cummulus-enclosed oocytes were treated with C30 germinal vesicle breakdown was inhibited after 28 hours of culture and most of the oocytes were arrested at the first meiosis after 44 hours. The block of metaphase I - anaphase transition was not completely reversible. In addition, the inhibition of UCH-L1 resulted in elevated histone H1 kinase activity, corresponding to cdk1-cyclin B1 complex, and a low level of monoubiqutin. These results supported the hypothesis that UCH-L1 might play a role in metaphase I - anaphase transition by regulating ubiquitin–dependent proteasome mechanisms. In summary, proteomic approach coupled to protein verification study revealed essential role for UCH-L1 in completion of the first meiosis and its transition to anaphase.

V této práci byla provedena proteomická analýza prasečích oocytů zraných in vitro. Porovnáním oocytů na začátku a na konci meiotického dělení byly zjištěny významné proteiny, jejichž syntéza de novo byla rozdílná během zrání prasečích oocytů. Ačkoli biosyntéza mnoha z těchto proteinů byla výrazně snížena, byly nalezeny čtyři proteiny se zvýšenou mírou syntézy, o nichž se předpokládá, že mohou mít hlavní funkci během meiosy. Mezi nimi byla pomocí hmotnostní spektrometrie identifikována ubikvitin C- terminální hydloláza L1 (UCH-L1). Pro studium regulační funkce UCH-L1 v meiose prasečích oocytů byl použit specifický inhibitor tohoto enzymu, označený C30, který patří do skupiny isatin O-acyl oximů. Pokud byly oocyty ve fázi zárodečného váčku ošetřeny C30 inhibitorem, po 28 hodinách kultivace byl inhibován rozpad jaderné membrány, a dále oocyty kultivované v přítomnosti inhibitoru po dobu 44 hodin byly zastaveny ve fázi metafáze I. Blok přechodu metafáze I-anafáze nebyl zcela reversibilní. A také inhibice UCH-L1 vedla ke zvýšené histon H1 kinázové aktivitě, která odpovídá aktivnímu komplexu cdk1-cyklin B, a ke snížené hladině monoubikvitinu. Tyto výsledky podporují hypotézu, že UCH-L1 může mít úlohu při přechodu z metafáze I do anafáze a to regulací proteasomu mechanismem závislým na ubikvitinu. Po celkovém shrnutí můžeme říci, že proteomický přístup spojený s ověřením funkce proteinu odhalil nezbytnou úlohu UCH-L1 při ukončení první meiosy prasečích oocytů a jejich přechodu do anafáze.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0150139