Birth of parthenogenetic mice that can develop to adulthood

2. Birth of parthenogenetic mice that can develop to adulthood Tomohiro Kono, Yayoi Obata, Quiong Wu, Katsutoshi Niwa, Yukiko Ono, Yuji Yamamoto, Eun Sung Park, Jeong-Sun Seo & Hidehiko Ogawa Nature - vol 428 – 22 april 2004

3. Porque não ocorre partenogênese em mamíferos? IMPRINTING

4. Função de cada um • Embrião • Somente com cromossomos maternos: • Tecidos extraembrionários se desenvolvem pouco • Somente com cromossomos paternos: • Desenvolvimento do embrião é retardado Expressão Gênica Diferencial

5. Genes Igf2 e H19 • Cópia materna - expressa H19 • Cópia paterna - expressa Igf2 • DMD: differentially methylated domain • Está entre os dois genes, acima do gene H19 • Coopera com acentuadores abaixo do gene H19 • Cópia materna: CTCF se liga a DMD • Cópia paterna: DMD metilado – ligação impedida

8. Kono e colaboradores Cromossomos de óvulo imaturo (ngWT) sem imprintings Cromossomos de óvulo maduro (fgWT) Embriões partenogenéticos (13,5 dias de feto)

9. Partenogênese X Genes H19 e Igf2 Cromossomos de óvulo imaturo (ngH19Δ3) sem uma região de 3Kb (gene H19) Cromossomos de óvulo maduro (fgWT) Embriões partenogenéticos (17,5 dias de gestação)

10. Partenogênese X Genes H19 e Igf2 + DMD Cromossomos de óvulo imaturo(ngH19Δ13) sem região do gene H19 e do DMD Cromossomos de óvulo maduro (fgWT)

14. Análise de expressão gênica global • Microarray de embriões com 12,5 dias de gestação • Controle, ngWT/fgWT e ngH19Δ13/fgWT • Fenótipos similares com o controle mas pesos da placenta e do feto inferior aos do controles • Não houve diferença significativa na proporção de embriões gWT/fgWT (25%)e ngH19Δ13/fgWT (35%).

16. Análise de expressão gênica global • O padrão de expressão gênica dos embriões ngH19Δ13/fgWT diferiu em uma grande variedade de genes quando comparados com embriões ngWT/fgWT. Foram 1038 genes distribuídos: • 15,1% comunicação celular • 19,1% manutenção/crescimento celular • 21,9% metabolismo

17. Dentre os 34 genes com imprinting: • ngH19Δ13/fgWT • Grb10 (mantém comportamento de FmFm, 2 cópias ligadas) • Upregulated mais do que o dobro dos níveis de controle. • Nnat (FmFm, tem 2 cópias desligadas) • Downregulated menos que a metade dos níveis de controle. • ngWT/fgWT • 11 genes são downregulated (FmFm, 2 cópias desligadas) • Grb10 é upregulated no ngWT/fgWT (FmFm, ligados)

18. Expressão diferencial significativa • Entre 11 e 42 (média 30) genes nos ngH19Δ13/fgWT • Somente o gene Dlk1 mudou sua expressão nos 4 embriões ngH19Δ13/fgWT • Entre 431 e 1324 (média 842) genes ngWT/fgWT • 329 genes com expressão diferenciadas nesses embriões (todos eles)

19. Quais genes seriam responsáveis pela sobrevivência dos embriões partenogenéticos? • Igf2 • H19 Passam a ter imprinting • Dlk1 durante a espermatogênese • Gtl2 • Análise de expressão gênica quantitativa : Real time PCR

20. Resultados • Igf2 Expressos no • H19 mesmo nível em ngH19Δ13/fgWT • Dlk1 (pulmões, coração e músculo) • ngH19Δ13/fgWT somente no músculo e pulmões (coração OK...) • Nos embriões com crescimento retardado a expressão no pulmão foi reprimida também = causa da morte? • Gtl2 • Em embriões com crescimento retardado tiveram níveis de expressão 2 a 4 vezes maiores que o controle • Normalmente tem expressão bilateral (dados recentes) Os dois genes devem ter tido expressão normal nos partenotos que sobreviveram

22. Conclusão • Imprinting é uma barreira para desenvolvimento partenogenético em camundongos • Hipótese do conflito parental • Expressão apropriada de Igf2 e H19 causa modificação em uma grande variedade de genes e no desenvolvimento normal em camundongos partenogenéticos ngH19Δ13/fgWT.