Analysen der beiden cis-regulierenden Sequenzelemente translational control element (TCE) und cytoplasmic polyadenylation element (CPE) in der Drosophila-Spermatogenese

Ein essentieller Bestandteil in dem Mechanismus der Translationskontrolle sind RNA-Pro­tein-Wechselwirkungen. Solche Interaktionen konnten in Translationssystemen an zwei unabhängigen cis-regulierenden Elementen durch in vitro-Bindungsanalysen mit individu­ellen rekombinanten Proteinen dokumentiert werden. Im Fall des translational control elements (TCE), welches ein konserviertes Sequenz-Ele­ment in der Mst(3)CGP-Genfamilie darstellt, wird eine negative Translationskontrolle durch die Bindung der Proteine CG3213, CG12470, CG1898, dFMR1, Exuperantia und Orb2 an diese Sequenz vermittelt (Stinski, 2011). Neben den in Bindungsstudien positiv getesteten Kandidaten dFMR1 und Orb2 (Stinski, 2011) wurde in der vorliegenden Dis­sertation CG3213 als weiterer direkter Bindungspartner an das TCE dokumentiert. Ein Abgleich der genomweiten Zusammenstellung von Proteininteraktionen in der Datenbank InterologFinder lieferte zwei weitere potentielle Kandidaten: CG34404 und CG3727. Al­lerdings schließen Northern-Analysen und das Proteinexpressionsmuster eine zentrale Rolle in der Drosophila-Spermatogenese für diese nahezu aus. In Kolokalisationsstudien einiger TCE-Komplex-Kandidaten mit CG3213 als Referenz konnten eindeutige Überein­stimmungen der Fluoreszenzmuster mit CG12470 in der postmeiotischen Phase be­schrieben werden, wohingegen mit Orb2 (postmeiotisch) und CG1898 (prämeiotisch) nur eine geringe Kolokalisation erkannt wurde. Punktstrukturen in den Verteilungsmustern sowohl von CG3213 als auch von CG12470 ließen sich nicht mit ER- und mitochondrien­spezifischen Markern korrelieren. Im Anschluss der Meiose konnte eine deutliche Intensitätserhöhung des CG3213-Proteins beobachtet werden, was eventuell durch eine veränderte Translationseffizienz zustande kommen könnte. Exuperantia (Exu) stellt einen bekannten Regulator für eine Reihe von translationskontrollierten mRNAs dar (Wang und Hazelrigg, 1994). Die Quantifizierungen der CG3213-mRNA in exu-mutantem Hintergrund bestätigen, dass auch die Transkript­menge der CG3213-mRNA durch Exu reguliert wird, was die obige Interpretation stützen würde. Für das zweite cis-regulierende Element, das cytoplasmic polyadenylation element (CPE), konnte eine direkte Bindung mit dem CPEB-Homolog in Drosophila (Orb2) gezeigt wer­den, welches auch eine Komponente des mst87F-RNP-Komplexes ist. Ein vermuteter Interaktionspartner dieses CPEBs ist Tob, weshalb die Verteilung beider Proteine in einem Kombinationsstamm verglichen wurde. In dem teilweise übereinstimmenden Fluoreszenz­muster ist Tob an den distalen Spermatidenenden auffallend konzentriert. Das gesamte Tob-Muster jedoch legt eine Verteilung in den Mitochondrien nahe, wie die MitoTracker®-Färbung belegt. Somit wurde erstmals ein Mitglied der Tob/BTG-Genfamilie in der Droso­phila-Spermatogenese mit Mitochondrien in Verbindung gebracht. Die Lokalisierung die­ser Proteine ist bislang unklar, jedoch konnte eine Kernlokalisation trotz der N-terminalen NLS-Sequenz mit Hilfe einer Kernfärbung ausgeschlossen werden.

Estructura i ultraestructura testicular del mascle reproductor porcí (Sus domesticus)

El present treball analitza al microscopi òptic i al microscopi electrònic de transmissió el testicle de Sus domesticus (raça Landrace - varietat anglesa) a partir de mascles reproductors porcins adults i sans. L'objectiu principal de tots els centres d'Inseminació Artificial Porcina i de les Explotacions de Selecció i Multiplicació Porcina és garantir una excel·lent qualitat espermàtica al llarg de la vida reproductiva útil d'un mascle reproductor porcí. Així doncs, un millor coneixement dels patrons estructural i ultraestructural normals del testicle permetrà diagnosticar amb facilitat quina ha estat l'estructura o funció testicular afectada quan s'observa una disminució de la qualitat del semen. Les anàlisis seminals i hormonals són certament crucials en la valoració d'aquests mascles, però, no són totalment informatives de les alteracions testiculars, ja que és necessari conèixer l'organització microscòpica. Diversos estudis sobre testicle han demostrat que els marcadors més sensibles per a l'avaluació de la funció testicular són els següents: (1) la grandària testicular, (2) el gruix i l'organització de la càpsula testicular, (3) el percentatge de túbuls seminífers i de teixit intersticial en el parènquima testicular, (4) el diàmetre dels túbuls seminífers, (5) l'alçada i la composició de cèl·lules germinals de l'epiteli seminífer, (6) el gruix i l'organització de la làmina pròpia i, (7) la morfologia i la grandària de les cèl·lules de Leydig. El primer objectiu concret del present estudi ha estat, per tant, caracteritzar tots aquests paràmetres testiculars en mascles porcins sans i adults. L'organització estructural del testicle i les mesures quantitatives utilitzades com a marcadors no mostren diferències significatives ni entres els mascles porcins (P > 0,01), ni entre el testicle dret i l'esquerre (P > 0,01). Els testicles, de 330,80  16,99 g de pes, estan envoltats per una càpsula, de 2.375,13  246,68 m de gruix, la qual es divideix en tres capes: la túnica vaginalis constitueix l'1,82  0,78 % de la càpsula i està composta per una capa mesotelial externa i una capa interna de teixit conjuntiu dens; la túnica albuginea representa el 37,31  3,27 % i és de teixit conjuntiu dens i, la túnica vasculosa constitueix el 64,24 4,40 % i és de teixit conjuntiu lax. En el parènquima testicular els túbuls seminífers i el teixit intersticial representen el 72,44  2,12 % i el 27,46  2,12 %, respectivament. Els túbuls seminífers, de 226,23  18,08 m de diàmetre, es troben fortament recargolats i empaquetats, i estan compostos per la làmina pròpia i l'epiteli seminífer. La làmina pròpia, de 4-4,5 m de gruix, està formada per la làmina basal i dues capes de cèl·lules peritubulars. L'epiteli seminífer, amb una alçada mitjana de 66,11  10,62 m, és columnar i estratificat amb cèl·lules de Sertoli i diferents generacions d'espermatogònies, espermatòcits i espermàtides. El teixit intersticial és un teixit conjuntiu lax amb abundants cèl·lules de Leydig polièdriques fortament empaquetades (ca. 15 x 12 m). El segon objectiu concret d'aquest estudi ha estat estudiar des del punt de vista morfològic i morfomètric (alçada, longitud, freqüència relativa d'aparició i durada) els estadis del cicle de l'epiteli seminífer en els mascles porcins de la raça Landrace (varietat anglesa), classificats d'acord amb el mètode de la morfologia tubular. Els estadis premeiòtics ( I, II i III) ocupen el 31,9 % del cicle espermatogènic i es caracteritzen, principalment, per la presència de cèl·lules en les fase inicials de la meiosi I. Les primeres etapes de la meiosi I no afecten els paràmetres morfomètrics de l'epiteli seminífer ja que els valors obtinguts per l'alçada de l'epiteli seminífer, la freqüència relativa, la longitud i la durada d'aquests estadis són molt variables. Els estadis meiòtics (IV i V) representen el 16,4 % del cicle espermatogènic i estan constituïts, principlament, per cèl·lules en un estat avançat de la meiosi I i /o cèl·lules en meiosi II. Les últimes fases de la meiosi I i també de la meiosi II tenen lloc ràpidament, la qual cosa resulta en una baixa freqüència relativa d'aparició i, per tant, en una baixa durada dels estadis meiòtics. Els estadis postmeiòtics (VI, VII i VIII) ocupen el 50,6 % del cicle espermatogènic. L'esdeveniment més important que té lloc en aquests estadis és la fase de maduració de l'espermiogènesi. En la fase de maduració, les espermàtides experimenten diverses modificacions morfològiques i estructurals que donen lloc, finalment, als espermatozoides. La complexitat d'aquests processos fa que els estadis postmeiòtics presentin valors més grans de freqüència relativa, longitud i durada. El tercer objectiu concret d'aquest treball ha estat descriure a nivell ultraestructural el procés d'espermiogènesi, i relacionar les transformacions que experimenten les espermàtides en fase d'elongació amb els canvis ultraestructurals que tenen lloc en les diferents cèl·lules que constitueixen el testicle (cèl·lules germinals, de Sertoli i de Leydig, principalment). L'espermiogènesi del mascle porcí de la raça Landrace (varietat anglesa) s'ha dividit en 9 passos que vénen definits per 9 tipus diferents d'espermàtides. Al llarg de l'espermiogènesi no s'observen diferències ultraestructurals significatives (P > 0,01) ni entre els mascles porcins ni entre el testicle esquerre i dret en les cèl·lules que constitueixen el testicle.

On spermiogenesis, sperm cell morphology and accompanying secretions of Copidognathus (Acari: Halacaridae)

The genus Copidognathus includes one-third of the species of Halacaridae described to date. This article describes spermiogenesis, sperm cell morphology and accompanying secretions from three species of Copidognathus. Initial spermatids have electron-dense cytoplasm with scattered mitochondria, a well-developed Golgi body, and nuclei with patches of heterochromatin. The cytoplasm and nuclei of these cells undergo intense swelling. The second spermatids are large electron-translucent cells, with small mitochondria in row along the remains of the endoplasmatic reticulum. In the succeeding stage, most of the cytoplasmatic structures and mitochondria have disappeared or have undergone profound transformations. Nuclei and cells elongate and chromatin begins to condense near the nuclear envelope. An acrosomal complex appears at the tip of the nucleus. The acrosomal filament is thick and runs the entire length of the nucleus. Plasmalemmal invaginations at the cell surface give rise to tubules filled with an electron-dense material. Sperm cell maturation is completed in the ventral portion of the germinal part, near the testicular lumen. As a final step in spermiogenesis, cytoplasm of the last spermatid undergoes a moderate condensation and the cariotheca disappears. Mature sperm cells were found in a matrix of ""simple"" and ""complex"" corpuscles, the latter consisting of flattened, spindle-shaped secreted bodies. Rather than in individual sperm aggregates, spermatozoa were contained in a single droplet inside the vas deferens, on a large secretion mass, structured as rows of platelets sunk in a fine grained matrix. Each mature sperm cell is covered by a thick secreted coat. In contrast to the genera Rhombognathus and other Actinotrichida, Copidognathus displays a set of features that must be regarded as apomorphic. The absence of usual mitochondria, the presence of electro-dense tubules and secretions similar to those present in Thalassarachna and Halacarellus, and the pattern of nuclear condensation are possibly shared apomorphies with these latter genera. (C) 2010 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Morfologia do cromossomo Y, função gonadal e extragonadal em touros de raças sintéticas com alterações na qualidade do sêmen

O motivo deste estudo foi o percentual elevado de descarte de touros por alterações reprodutivas, precisamente qualidade de sêmen, que se apresenta em determinados sistemas produtivos nos quais estão inseridas as raças sintéticas. Através de cinco experimentos foi permitido observar o comportamento da espermatogênese de touros de raças sintéticas do nível cromossômico ao funcional do epitélio seminífero. O experimento I, avaliou por seis meses as características seminais de 12 touros, seis de uma raça pura e seis de uma sintética, contendo em cada grupo touros aptos e inaptos a reprodução classificados por qualidade de sêmen. Os animais do grupo sintético não apresentaram recuperação das características seminais durante o período de avaliação, como os puros, indicando um quadro degenerativo permanente neste conjunto de indivíduos. O experimento II buscou identificar uma relação entre a morfologia do cromossomo Y e tipos de cruzamentos, com a qualidade seminal de touros de duas raças sintéticas, Braford e Brangus-Ibagé. A relação da morfologia do Y com a condição reprodutiva não foi comprovada, no entanto considerando os tipos de cruzamentos para obtenção de touros 3/8, os cruzamentos que utilizam fêmea ¼ com macho ½ sangue filho de Nelore proporcionam um maior percentual de animais considerados inaptos ao exame de sêmen. Este experimento sugere medidas práticas para evitar o cruzamento que traz maiores prejuízos econômicos. O experimento III foi proposto para a avaliar a intensidade de redução de células espermáticas anômalas ao longo do epidídimo em touros de uma raça sintética. A redução da freqüência de gota citoplasmática proximal foi distinta entre os grupos de touros classificados quanto a morfologia espermática e entre as regiões do epidídimo, sendo portanto um indicador sensível da qualidade espermática e classificação da fertilidade potencial de animais de raças híbridas. O experimento IV avaliou a freqüência dos túbulos seminíferos nos diferentes estádios do ciclo espermatogênico em touros de duas raças sintéticas. Nas fases iniciais do ciclo espermatogênico, todos os touros apresentam gametogênese semelhante. Nas fases em que ocorrem as divisões meióticas, os touros inaptos apresentaram maior freqüência e a na fase de maturação das espermátides os touros aptos apresentaram maior freqüência. Estes resultados indicam que nos touros inaptos ocorre um bloqueio na fase das meioses, diminuindo a freqüência dos estádios de maturação das espermátides. O experimento V identificou a expressão diferencial de um fator de crescimento (transforming growth factor alpha- TGFα) no epitélio seminífero de touros Braford e Brangus-Ibagé, aptos e inaptos à reprodução, e também avaliou a freqüência de células de Sertoli nestes animais, como um estudo inicial do controle parácrino da espermatogênese. A maior freqüência da expressão de TGFα foi observada nos estádios I e III, e também na raça Brangus-Ibagé. O número médio das células de Sertoli foi semelhante entre estádios e raças dos touros. Em todos experimentos em que as raças Braford e Brangus-Ibagé foram confrontadas, os resultados obtidos foram diferentes. As maiores freqüências de alterações na qualidade seminal não podem ser extrapoladas para todas as raças sintéticas, cabendo a prerrogativa para cada raça de um estudo específico e ajustado às suas condições de criação.

Ultrastructural study of acrosome formation in mongolian gerbil (Meriones unguiculatus)

Spermatogenesis is a complex and very well organized process lasting from 30 to 75 days in mammals. The spermatogenic process has been described mainly in laboratory mammals, such as the rat, while correspondent studies in wild animals are scarce. The gerbil (Meriones unguiculatus) is a small rodent native of the arid regions of Mongolia and China. Few reports are available on reproduction in the male Mongolian gerbil. The present study provides the first description of the ultrastructural alterations in spermatid cytoplasm and nucleus, with particular reference to acrosome formation in gerbils. The testes were processed by conventional transmission electron microscopy technique. Based on the development of the acrosomal system and changes in nuclear morphology, the transformation of spermatids in spermatozoon was divided into 15 steps. There were four phases in the spermiogenesis process in the gerbil: Golgi, cap, acrosomal and maturation phases. This provides the foundation for a variety of future studies of the spermiogenesis of this animal. (C) 2000 Harcourt Publishers Ltd.

Ultrastructure of spermatogenic cells and spermatozoa in Hoplias malabaricus (teleostei, characiformes, erythrinidae)

The differentiation of spermatids in Hoplias malabaricus is characterized by chromatin compaction, flagellum development, nuclear rotation, nuclear fossa formation, and excess cytoplasm elimination. In the resulting spermatozoon, the head is round and the nucleus contains chromatin compacted in thick filaments, peripherically arranged, to a central electron-lucent area. The acrosome is absent. The nuclear fossa is eccentric but not pronounced. The proximal centriole penetrates it and is oblique to the flagellum. The long midpiece has several converging elongate vesicles, forming membranous hoops in the initial segment of the flagellum, but has no cytoplasmic channel. The mitochondria are elongate and branched or C-shaped and located around the initial segment of the axoneme. The lateral flagellum does not show lateral projections. The ultrastructural characteristics of H. malabaricus spermatozoa are similar to the Cypriniformes. (C) 2001 the Fisheries Society of the British Isles.

Spermiogenesis and spermatozoa ultrastructure in Salminus and Brycon, two primitive genera in Characidae (Teleostei : Ostariophysi : Characiformes)

In Salminus, spermiogenesis is cystic and gives origin to a type I aquasperm. Spermatid differentiation is characterized by chromatin condensed into thick fibres, nuclear rotation, nuclear fossa formation, cytoplasmic channel formation, mitochondrial fusion producing long and ramified mitochondria, and the presence of several membranous concentric rings around the plasma membrane that encircles the cytoplasmic channel. In Salminus and Brycon, spermatozoa are very similar. They exhibit a spherical nucleus and chromatin condensed into fibre clusters, and a deep nuclear fossa. They show a long midpiece with few elongate mitochondria at the initial region and a cytoplasmic channel completely encircled by one or two membranous concentric rings. The flagellar axis is perpendicular to the nucleus and exhibits the classic axoneme (9 + 2). The very strong similarity observed between Salminus and Brycon spermatozoa supports the hypothesis that these subfamilies are likely to have a monophyletic origin.

The ultrastructure of spermiogenesis and spermatozoa in Diplomystes mesembrinus

Spermiogenesis in Diplomystes mesembrinus, one of the most primitive species from the Siluriformes, occurs in cysts. Differentiation of spermatids is characterized by chromatin compaction, flagellum development, nuclear fossa formation, rotation of the nucleus, and excess cytoplasm elimination. The spermatozoon head is round, the nucleus contains highly condensed chromatin clusters, the midpiece is short, the axoneme shows a 9 + 2 pattern with two discrete lateral projections, and the acrosome is absent. The nuclear fossa penetrates deeply into the nucleus, including the centriolar complex and the start of the axoneme. The single large C-shaped mitochondrion sur rounds the: initial segment of the axoneme. The structural features of D. mesembrinus spermatozoon are similar to the Clupeiformes. (C) 2001 the Fisheries Society of the British Isles.

Spermiogenesis and spermatozoa ultrastructure in five species of the Curimatidae with some considerations on spermatozoal ultrastructure in the Characiformes

A espermiogênese nas espécies Steindachnerina insculpta, Cyphocharax gillii, C. modestus, C. spilotus e Potamorhina altamazonica de Curimatidae é caracterizada pelo desenvolvimento lateral do flagelo, rotação do núcleo, formação excêntrica da fossa nuclear e cromatina compactada em fibras espessas. Estes espermatozóides exibem uma cabeça esférica contendo um núcleo com cromatina altamente condensada em fibras espessas com pequenas áreas eletronlúcidas, e sem acrossoma. A fossa nuclear é do tipo moderado e excêntrico, penetrada pelo complexo centriolar. A peça média é pequena, tem muitas vesículas alongadas e um curto canal citoplasmático. Mitocôndrias podem ser alongadas, ramificadas ou em forma de C, e são separadas do segmento inicial do axonema pelo canal citoplasmático. O flagelo contém a estrutura clássica do axonema (9+2) e tem um compartimento membranoso na região inicial; não possui expansões laterais (fins). Somente pequenas diferenças foram observadas entre as espécies e gêneros analisados de Curimatidae. A espermiogênese e os espermatozóides de Curimatidae têm muitas das características encontradas em quase todas as outras espécies de Characiformes. Por outro lado, a presença de um compartimento membranoso na região inicial do flagelo dos curimatídeos, uma estrutura comum nos espermatozóides de muitos cipriniformes, é desconhecida em outros characiformes. Discute-se sobre a espermiogênese e espermatozóides de Characiformes.

Spermiogenesis and spermatozoa ultrastructure in the Serrasalminae (Ostariophysi: Characiformes) with further evidence on the relationships of the piranhas and pacus

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Male and female reproductive morphology in the inseminating genus Astroblepus (Ostariophysi: Siluriformes: Astroblepidae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

SPERMATOGENESIS, SPERMATOPHORE, and SEMINAL FLUID PRODUCTION IN THE ADULT BLUE CRAB CALLINESTES DANAE (PORTUNIDAE)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

A study of meiosis and spermiogenesis in the testicular lobes of Antiteuchus tripterus (Heteroptera : Pentatomidae)

An analysis of testicular morphology and spermatogenesis in the Heteroptera species Antileuchus tripterus (Pentatomidae) revealed that these traits differ from that recorded for other species of the same family. The testes of A. tripterus have only six lobes, while other species of the same family typically have seven lobes, including a compound lobe, i.e., a lobe containing another in its lumen. A study of meiosis and sperm structure in the different lobes of A. tripterus revealed a conventional meiosis in the lobes numbered one to three. In lobe four, however, prophase I spermatocytes exhibit the morphological characteristics of the so called diffuse stage and are larger than those in lobes 1-3 in this and the remaining phases of meiosis. Thus, the resulting spermatids are not only larger but also their head is morphologically different. Lobe 5 exhibits characteristies known from other Pentatomidae species such as an uneven distribution of chromatin to the daughter cells, which give rise to cells of different sizes. This lobe forms spermatozoa of different sizes. Lobe 6, contained within lobe 5, differs from it by having larger cells at a stage similar to the so called diffuse and spermatid tails with cross divisions, which are not found in other lobes and unreported in the literature.

Ultrastructural analysis of the nucleolar aspects at spermiogenesis in triatomines (Heteroptera, Triatominae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Nucleolar Cycle and Its Correlation with Chromatoid Bodies in the Tilapia rendalli (Teleostei, Cichlidae) Spermatogenesis

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)