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Transcriptional regulation of Synaptonemal complex assembly and disassembly during meiosis
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Authors
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Abstract(s)
Human female meiosis can take several decades to be concluded, as the oocytes enter meiosis before birth and stay arrested in prophase I in a dormant state until puberty. We aim to better understand the mechanisms responsible for the correct awakening of the oocyte, and the way they ensure successful meiotic progression and oocyte maturation. We and others showed that the prophase I-arrested Drosophila oocyte is transcriptionally quiescent for approximately 36 hours, and similarly to human oocytes, its reactivation is associated with a poorly understood global remodelling of its chromatin architecture. A screen for endogenously GFP-tagged transcription factors allowed the identification of Polycomb as being highly enriched in the oocyte chromatin and we will present our ongoing work related with the function of this protein complex and our attempts to visualize oocyte reactivation using live-cell imaging techniques.
Additionally, the synaptonemal complex (SC) is a proteinaceous scaffold that is assembled between the paired homologous chromosomes during the onset of meiosis. The SC stabilizes chromosome pairing and is important for crossovers formation, recombination and accurate segregation of meiotic chromosomes. Timely expression of SC genes is essential for SC assembly and successful meiosis. However, SC components have an intrinsic tendency to self-organize into alternative repetitive structures (polycomplexes), being potentially deleterious for meiosis and gametogenesis. In this work, we show that Sfmbt, is required to avoid excessive expression of SC genes during prophase I and consequently formation of polycomplexes during SC disassembly. Overexpression of Corona and depletion of other Polycomb group proteins are similarly associated to polycomplexes formation during SC disassembly. These polycomplexes are highly dynamic and have a well-defined periodic structure. Further confirming the importance of Sfmbt for female gametogenesis, germ line depletion of this protein is associated to significant metaphase I defects and a reduction of female fertility.
meiose feminina humana pode levar várias décadas para ser concluída, pois os oócitos entram na meiose antes do nascimento e permanecem dormentes na prófase I até a puberdade. Neste trabalho procurámos compreender os mecanismos responsáveis pelo correto despertar do oócito e a forma como garantem a progressão e maturação meiótica. Foi demonstrado que o oócito de Drosophila preso na prófase I é transcricionalmente quiescente aproximadamente 36 horas e, de maneira semelhante aos oócitos humanos, a reativação está associada à remodelação global da arquitetura da cromatina. Usufruindo de uma seleção de fatores de transcrição marcados com GFP endógenos permitiu identificámos o Polycomb altamente enriquecido na cromatina do oócito e procurámos descobrir a função desta proteína bem como a visualizar oócitos através de técnicas de imagem ex vivo. Mais ainda, o complexo sinaptonémico (CS) é uma estrutura proteica que se forma entre os cromossomas homólogos durante o início da meiose. O CS estabiliza o emparelhamento de cromossomas sendo importante para a formação de crossingovers, recombinação e segregação dos cromossomas meióticos. A expressão correta dos genes do CS é essencial para a formação do CS e para o sucesso meiótico. No entanto, estes componentes têm uma tendência intrínseca de se auto-organizarem em estruturas repetitivas alternativas de ordem superior (policomplexos), sendo potencialmente perigosos para a meiose e a gametogénese. Neste trabalho, mostramos que o Sfmbt é necessário para evitar a expressão excessiva destes genes e, consequentemente, a formação de policomplexos durante a desmontagem do SC. A sobre expressão de Corona e a depleção de outras proteínas do grupo Polycomb estão também associadas à formação de policomplexos durante a desmontagem do SC. Estes policomplexos são altamente dinâmicos e possuem uma estrutura periódica bem definida. A depleção de Sfmbt está também associada com defeitos de metafase I e a uma redução da fertilidade feminina.
meiose feminina humana pode levar várias décadas para ser concluída, pois os oócitos entram na meiose antes do nascimento e permanecem dormentes na prófase I até a puberdade. Neste trabalho procurámos compreender os mecanismos responsáveis pelo correto despertar do oócito e a forma como garantem a progressão e maturação meiótica. Foi demonstrado que o oócito de Drosophila preso na prófase I é transcricionalmente quiescente aproximadamente 36 horas e, de maneira semelhante aos oócitos humanos, a reativação está associada à remodelação global da arquitetura da cromatina. Usufruindo de uma seleção de fatores de transcrição marcados com GFP endógenos permitiu identificámos o Polycomb altamente enriquecido na cromatina do oócito e procurámos descobrir a função desta proteína bem como a visualizar oócitos através de técnicas de imagem ex vivo. Mais ainda, o complexo sinaptonémico (CS) é uma estrutura proteica que se forma entre os cromossomas homólogos durante o início da meiose. O CS estabiliza o emparelhamento de cromossomas sendo importante para a formação de crossingovers, recombinação e segregação dos cromossomas meióticos. A expressão correta dos genes do CS é essencial para a formação do CS e para o sucesso meiótico. No entanto, estes componentes têm uma tendência intrínseca de se auto-organizarem em estruturas repetitivas alternativas de ordem superior (policomplexos), sendo potencialmente perigosos para a meiose e a gametogénese. Neste trabalho, mostramos que o Sfmbt é necessário para evitar a expressão excessiva destes genes e, consequentemente, a formação de policomplexos durante a desmontagem do SC. A sobre expressão de Corona e a depleção de outras proteínas do grupo Polycomb estão também associadas à formação de policomplexos durante a desmontagem do SC. Estes policomplexos são altamente dinâmicos e possuem uma estrutura periódica bem definida. A depleção de Sfmbt está também associada com defeitos de metafase I e a uma redução da fertilidade feminina.
Description
Keywords
Meiosis Transcription Sfmbt Synaptonemal complex Polycomplexes Drosophila melanogaster