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
Porque não ocorre partenogênese em
mamíferos?
IMPRINTING
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
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
Kono e colaboradores
Cromossomos de óvulo imaturo (ngWT)
sem imprintings
Cromossomos de óvulo maduro (fgWT)
Embriões partenogenéticos
(13,5 dias de feto)
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)
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)
Table 1
Development of reconstructed
parthenogenetic embryos
Developmental progress
Number
Number of reconstructed eggs
457
Number of embryos developed to
Blastocysts
417 (91.2% of reconstructed eggs)
Number of embryos transferred
371 (89.0% of blastocysts)
Number pregnants/recipients
24/26
Number of implantation to
recipients
246 (71.7% of embryos transferred to
pregnants)
Number of pups
28 (8.2% of embryos transferred to
pregnants)
Dead
18 (5.2% of embryos transferred to
pregnants)
Live
8 (2.3% of embryos transferred to
pregnants)
Survived
2 (0.6% of embryos transferred to
pregnants)
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%).
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

Dentre os 34 genes com imprinting:

ngH19Δ13/fgWT

Grb10 (mantém comportamento de FmFm, 2 cópias ligadas)


Nnat (FmFm, tem 2 cópias desligadas)


Upregulated mais do que o dobro dos níveis de controle.
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)

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)
Quais genes seriam responsáveis pela
sobrevivência dos embriões partenogenéticos?





Igf2
H19
Dlk1
Gtl2
Passam a ter imprinting
durante a espermatogênese
Análise de expressão gênica quantitativa : Real
time PCR
Resultados

Igf2
H19

Dlk1 (pulmões, coração e músculo)


Expressos no
mesmo nível em ngH19Δ13/fgWT

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
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.