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 epigenetickou remodelací chromatinu. Cílem oddělení je charakterizovat vliv jednotlivých jaderných komponent a definovat roli subjaderných organel v tomto procesu. V současné době se výzkum oddělení zaměřuje na mechanismus a roli aktivní demethylace paternálního genomu po oplození. Dalším tématem je pak dopad deplece jaderných laminů typu A i B na časný embryonální vývoj.
Identifikace a charakterizace nových vazebných vlastností chromatin remodelujícího proteinu SMARCA5
Zjistili jsme, že SMARCA5 se specificky váže na dvojmocné přechodné kovy (Co, Cu, Zn, Ni) na pevných nosičích. Izolace proteinu a analýza vazeb byla provedena pomocí afinitní chromatografie na vázaných kovových iontech a kvantově-mechanickými výpočty, které poskytly prostorově-energetické modely. Hlavní význam práce spočívá v možnosti studovat funkční interakce mezi přechodnými kovy a proteinem SMARCA5 v buňce. Konkrétně se jedná o případnou modulaci jeho nukleozom-translokační aktivity a konformační změny v chromatin remodelujících komplexech.
Optimalizovaná struktura kationtu zinku s částí proteinu SMARCA5. Atom zinku (šedá kulička) v komplexu s nosičem karboxymethylaspartát tvoří vazby se dvěma postranními řetězci histidinů proteinového fragmentu SMARCA5 (fialový pruh). Model je postaven na výpočtech B3LYP, která je jednou z metod založených na teorii funkcionálu hustoty.
Publikace:
Andrikopoulos, P. C, Čabart, P.: (2024) The chromatin remodeler SMARCA5 binds to
d-block metal supports: Characterization of affinities by IMAC chromatography and
QM analysis. PLoS One, Oct 7;19(10):e0309134. doi: 10.1371/journal.pone.0309134.
eCollection, PMID: 39374200
Načasování přenosu prvojader má zásadní vliv na kvalitu embryí
Přenos prvojader za účelem terapie se přímo používá v lidské medicíně v řadě evropských zemích. Přes pozitivní výsledky v lidské asistované reprodukci není přesný postup často definován a celý protokol tedy není zcela jasně daný. V naší práci jsme se na modelu idiopatické zástavy vývoje embrya snažili konkrétněji vydefinovat, jak načasování přenosu prvojader ovlivňuje jeho úspěšnost. Ukázali jsme, že zásadní roli hraje proces replikace. Na základě naší práce je tak možné jednoznačně doporučit aplikaci tohoto postupu na časnou fázi prvního embryonálního cyklu.
Replikační stres během prvního embryonálního cyklu provází idiopatickou zástavu vývoje. Replikační stres se může výrazně podílet na zástavě embryonálního vývoje. Abychom lépe porozuměli dopadům replikačního stresu, vytvořili jsme modelový systém, který umožnil sledovat dlouhodobé dopady na vývoj embrya (horní část, markery poškození DNA: RPA32, γH2A.X a Rad51). Modelová embrya nedokáží replikační stres potlačit, což vede k výrazné kumulaci dvouvláknového poškození DNA v dvoubuněčném stádiu. Oproti tomu „zdravá“ embrya nevykazují známky replikačního stresu a ani poškození DNA.
Publikace:
The timing of pronuclear transfer critically affects the developmental competence and quality of embryos. Znachorova T, Dudko N, Ming H, Jiang Z, Fulka H. Mol Hum Reprod. 2024 Jun 26;30(7):gaae024. doi: 10.1093/molehr/gaae024. PMID: 38991843
Jaderné laminy hrají zásadní roli ve vývoji savců
Jaderné laminy jsou klíčové jaderné proteiny, kdy minimálně jeden z rodiny těchto proteinů je detekovatelný v jádře naprosté většiny buněk. Přestože by se tak mohlo zdát, že se jedná o esenciální geny na buněčné úrovni, jejich role především ve vývoji zůstává značně kontroverzní.
Lamin AC v časných embryích. Přítomnost laminu AC je typicky spojována s pokročilým stavem diferenciace buněk. Paradoxně je však také velmi dobře detekovatelný v savčích zygotách, které jsou totipotentní.
Interspecifické ICSI jako metoda hodnocení poškození DNA spermie
Xenogenní ICSI (intracytoplasmatická injekce spermie) může být využita za účelem evaluace poškození DNA spermie, které může mít zásadní vliv na vývojový potenciál vygenerovaných embryí. DNA poškození ve spermiích, které může být například způsobeno nevhodnou kryokonzervací, je za normálních okolností velice těžko hodnotitelné, a to vzhledem ke kompaktní povaze jádra spermie způsobené asociací DNA se speciálními bazickými proteiny (protaminy). Xenogenní remodelace nám dává možnost relativně jednoduchého hodnocení kvality DNA spermie.
Zygota obsahující maternální a paternální prvojádro.
Publikace:
Rychtařová, J., Langerová, A., Fulka, H., Loi, P., Benc, M., Fulka, J. Jr.: (2021) Interspecific ICSI for the Assessment of Sperm DNA Damage: Technology Report. Animals. 11(5): 1250. doi: 10.3390/ani11051250. PMID: 33926086
Projekty
1. 3. 2022 – 28. 2. 2025
Molekulární a funkční analýza vlivu jadérka na 3D organizaci genomu během časného embryonálního vývoje
Program Strategie AV21 reaguje na výzvy spojené s klesající plodností a rostoucím významem asistované reprodukce.
Neplodnost, která postihuje okolo 17,5 % dospělé populace, je Světovou zdravotnickou organizací (WHO) označena jako nemoc, protože má zásadní dopad na kvalitu života. Celosvětově klesá porodnost a od 50. let minulého století se ukazatele fertility snížily přibližně na polovinu, což má zásadní socioekonomický dopad pro celou společnost. V reakci na tyto trendy roste význam asistované reprodukce (ART). Od roku 1978 se díky ní narodilo více než 10 milionů dětí, což v roce 2018 představovalo 7,9 % všech narozených dětí v Evropě a 5,1 % v USA. ART je dnes hlavní účinnou léčbou neplodnosti, a proto je nezbytné propojit klinickou praxi s moderním výzkumem, aby bylo možné vypracovat nové postupy použitelné při léčbě těchto onemocnění.
Oddělení plasticity buněčného jádraGioia L.Palazzese L.Czernik M.Iuso D.Fulka H.Fulka J. Jr.Loi P.
2024
Reproduction . 2024 Feb 2;167(3):e230360. doi: 10.1530/REP-23-0360. Print 2024 Mar 1.
2026
Reproduction, Volume 171, Issue 2, February 2026, Published: 23 January 2026