Oqani, Reza K.;Zhang, Jin Yu;Lee, Min-Gu;Diao, Yun Fei;Jin, Dong-Il
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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제25권6호
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pp.789-793
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2012
Fertilization of the oocyte commences embryogenesis during which maternally inherited mRNAs are degraded and the embryonic genome is activated. Transcription of embryonic mRNA is initiated by embryonic genome activation (EGA). RNA polymerase II (RNA Pol II) is responsible for the synthesis of mRNAs and most small nuclear RNAs, and consists of 12 subunits, the largest of which characteristically harbors a unique C-terminal domain (CTD). Transcriptional activity of RNA Pol II is highly regulated, in particular, by phosphorylation of serine residues in the CTD. Here, we have shown the presence of RNA Pol II CTD phosphoisoforms in porcine oocytes and preimplantation embryos. The distribution pattern as well as phosphorylation dynamics in germinal vesicles and during embryogenesis differed in developmental stages with these isoforms, indicating a role of RNA Pol II CTD phosphorylation at the serine residue in transcriptional activation during both oocyte growth and embryonic genome activation. We additionally examined the effects of the RNA Pol II inhibitor, ${\alpha}$-amanitin, on embryo development. Our results show that inhibition of polymerase, even at very early stages and for a short period of time, dramatically impaired blastocyst formation. These findings collectively suggest that the functionality of maternal RNA Pol II, and consequently, expression of early genes regulated by this enzyme are essential for proper embryo development.
In vitro development of parthenogenetic embryo was examined after ethanol treatment of follicular oocytes matured in vitro for 42, 48, 54 and 60h in the pig. The follicular oocytes were matured in TCM 199 containing 15% FCS and gonadotrophins in an atmosphere of 39 $^{\circ}C$ 5% $CO_2$. The cumulus-free oocytes were activated by 10% ethanol treatment in M2+4mg /ml BSA for 10 min. The ethanol-activated oocytes were washed and further cultured in TCM199+20%FCS containing granulosa cell monolayer. Maturation rates at 42, 48, 54 and 60h of IVM were 75.0, 86.5, 81.6 and 87.9%, respectively. Thus the oocytes maturated in vitro for longer periods did not improve nuclear maturation much. Pronuclear formation rates at 18h post-activation in ethanol-activated oocytes were 21.9, 25.0, 47.4 and 32.6%. The cytoplasmic maturation leading to pronuclear formation upon activation increased when the I VM period was extended from 42 to 54h. When the activated oocytes were cultured for 96~120h to analyse early development of the activated oocytes, the rates of embryonic development upto $\leq$ 5~8 cell were 5.3, 5.8, 12.0 and 11.7% among the cultured embryos. The result indicate that earlier development of activated porcine occyte is dependent on the duration of oocyte maturation, and that better development could be obtained from the oocyte matured for 54h.
The present study investigated the involvement of the phospholipase C (PLC) and protein kinase C (PKC) signaling pathways during progesteroneinduced meiotic maturation in amphibian (Rana dybowskii) oocytes. Prosesterone-induced germinal vesicle breakdown (GVBD) of oocytes was significantly inhibited by a PKC inhibitor, staurosporine and a PLC inhibitor, U73122, in a dose-dependent manner. In contrast, U73343, an inactive analogue of U73122, was ineffective in suppressing GVBD. PKC activity in oocytes reached a maximum level at 30 min after progesterone stimulation and this elevated PKC activity was effectively suppressed by U73122 or staurosporine, suggesting that the activation of PKC enzyme is closely linked to PLC signaling during oocyte maturation. In addition, these inhib itors blocked the maturation promoting factor (MPF) activity which appeared in oocytes in response to progesterone, suggesting that PKC activation is an important signal for MPF activity. Therefore, this study demonstrates that the activation of PKC via PLC signaling is directly linked to an intracellular protein kinase cascade related to the appearance of MPF activity during meiotic maturation in amphibian (Rana dybowskii) oocytes.
Park, Hyo-Jin;Kim, Jin-Woo;Park, Jae-Young;Yang, Seul-Gi;Jung, Jae-Min;Kim, Min-Ji;Koo, Deog-Bon
한국수정란이식학회지
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제32권1호
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pp.17-24
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2017
Ganglioside GD1a is specifically formed by the addition of sialic acid to ganglioside GM1a by ST3 ${\beta}$-galactoside ${\alpha}$-2,3-sialyltransferase 2 (ST3GAL2). Above all, GD1a are known to be related with the functional regulation of several growth factor receptors, including activation and dimerization of epidermal growth factor receptor (EGFR) in tumor cells. The activity of EGF and EGFR is known to be a very important factor for meiotic and cytoplasmic maturation during in vitro maturation (IVM) of mammalian oocytes. However, the role of gangliosides GD1a for EGFR-related signaling pathways in porcine oocyte is not yet clearly understood. Here, we investigated that the effect of ST3GAL2 as synthesizing enzyme GD1a for EGFR activation and phosphorylation during meiotic maturation. To investigate the expression of ST3GAL2 according to the EGF treatment (0, 10 and 50 ng/ml), we observed the patterns of ST3GAL2 genes expression by immunofluorescence staining in denuded oocyte (DO) and cumulus cell-oocyte-complex (COC) during IVM process (22 and 44 h), respectively. Expression levels of ST3GAL2 significantly decreased (p<0.01) in an EGF concentration (10 and 50 ng/ml) dependent manner. And fluorescence expression of ST3GAL2 increased (p<0.01) in the matured COCs for 44 h. Under high EGF concentration (50 ng/ml), ST3GAL2 protein levels was decreased (p<0.01), and their shown opposite expression pattern of phosphorylation-EGFR in COCs of 44 h. Phosphorylation of EGFR significantly increased (p<0.01) in matured COCs treated with GD1a for 44 h. In addition, ST3GAL2 protein levels significantly decreased (p<0.01) in GD1a ($10{\mu}M$) treated COCs without reference to EGF pre-treatment. These results suggest that treatment of exogenous ganglioside GD1a may play an important role such as EGF in EGFR-related activation and phosphorylation in porcine oocyte maturation of in vitro.
Objective: Artificial oocyte activation (AOA) is an effective method to avoid total fertilization failure in human in vitro fertilization-embryo transfer (IVF-ET) cycles. AOA performed using a calcium ionophore can induce calcium oscillation in oocytes and initiate the fertilization process. We evaluated the usefulness of AOA with a calcium ionophore in cases of total fertilization failure in previous cycles and in cases of severe male factor infertility patients with non-motile spermatozoa after pentoxifylline (PF) treatment. Methods: The present study describes 29 intracytoplasmic sperm injection (ICSI)-AOA cycles involving male factor infertility at Cheil General Hospital from January 2006 to June 2013. Patients were divided into two groups (control, n=480; AOA, n=29) depending on whether or not AOA using a calcium ionophore (A23187) was performed after testicular sperm extraction-ICSI (TESE-ICSI). The AOA group was further split into subgroups according to sperm motility after PF treatment: i.e., motile sperm-injected (n=12) and non-motile sperm-injected (n=17) groups (total n=29 cycles). Results: The good embryo rate (52.3% vs. 66.9%), pregnancy rate (20.7% vs. 52.1%), and delivery rate (10.3% vs. 40.8%) were lower in the PF/AOA group than in the control group. When evaluating the effects of restoration of sperm motility after PF treatment on clinical outcomes there was no difference in fertilization rate (66.6% vs. 64.7% in non-motile and motile sperm, respectively), pregnancy rate (17.6% vs. 33.3%), or delivery rate (5.9% vs. 16.7%) between the two groups. Conclusion: We suggest that oocyte activation is a useful method to ensure fertilization in TESE-ICSI cycles regardless of restoration of sperm motility after PF treatment. AOA may be useful in selected patients who have a low fertilization rate or total fertilization failure.
Egg activation is a crucial step that initiates embryo development upon breaking the meiotic arrest. In mammalian, egg activation is accomplished by fusion with sperm, which induces the repeated intracellular $Ca^{2+}$- increases ($[Ca^{2+}]_i$ oscillation). Researches in mammals support the view of the $[Ca^{2+}]_i$ oscillation and egg activation is triggered by a protein factor from sperm that causes $[Ca^{2+}]_i$ release from endoplasmic reticulum, intracellular $[Ca^{2+}]_i$ store, by persistently activation of phosphoinositide pathway. It represents that the sperm factor generates production of inositol trisphosphate ($IP_3$). Recently a sperm specific form of phospholipase C zeta, referred to as PLCZ was identified. In this paper, we confer the evidence that PLCZ represent the sperm factor that induces $[Ca^{2+}]_i$ oscillation and egg activation and discuss the correlation of PLCZ and infertility.
Growth differentiation factor 9 (GDF9) and bone morphogenetic protein 15 (BMP15) are oocyte-specific growth factors that regulate many critical processes involved in early folliculogenesis and oocyte maturation. In this study, effects of GDF9 and BMP15 treatment during in vitro maturation of porcine oocytes upon development after parthenogenetic activation were investigated. Neither GDF, BMP15 alone nor in combination affects the number and viability of cumulus cells or the rates of oocyte maturation and blastocyst development. However, the treatment of GDF9 on porcine oocytes increased the number of trophectodermal (TE) cells of blastocysts derived from activated oocytes (P<0.05). The treatment of BMP15 increased the cell numbers of both inner cell mass (ICM) and TE cells (P<0.05). The treatment with the combination of GDF9 and BMP15 further increased the numbers of ICM and TE cells, compared with GDF9 or BMP15 treatment alone (P<0.05). In conclusion, the treatment of GDF9 or BMP15 (or both) enhanced the quality of blastocysts via the increased number of ICM and/or TE cells.
The objective of this study was to examine the effect of in vitro maturation (IVM) medium, cytochalasin B (CB) treatment during intracytoplasmic sperm injection (ICSI), and electric activation on in vitro development ICSI-derived embryos in pigs. Immature pig oocytes were matured in vitro in medium 199 (M199) or porcine zygote medium (PZM)-3 that were supplemented with porcine follicular fluid, cysteine, pyruvate, EGF, insulin, and hormones for the first 22 h and then further cultured in hormone-free medium for an additional 21~22 h. ICSI embryos were produced by injecting single sperm directly into the cytoplasm of IVM oocytes. The oocytes matured in PZM-3 with 61.6 mM NaCl (low-NaCl PZM-3) tended to decrease (0.05
Lee, S. L.;J. G. Yoo;Park, G. J.;Lee, H. J.;S. Y. Choe
한국동물번식학회:학술대회논문집
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한국동물번식학회 2001년도 발생공학 국제심포지움 및 학술대회 발표자료집
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pp.62-62
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2001
Development of effective activation protocols is of great importance for improving the success of cloning and subsequent transgenic. Three methods for oocyte activation, including 5μM ionomycin (5 min) alone, ionomycin+1.9 mM 6-dimetylaminopurine (DMAP, 3 hrs) and ionomycin+10㎍/㎖ cycloheximide(CHX, 3 hrs) were compared for their effects of pronuclei(PN) formation, development, developmental velocity and ploidy of parthenotes to IVF control in bovine. In group of ionomycin+DMAP, the oocytes having more 3 PN were significantly(P〈0.05) higher than in groups of ionomycin alone and of ionomycin+CHX (45.5% vs. 0 and 0%, respectively). Activation with the ionomycin alone, ionomycin+DMAP and ionomycin+CHX resulted in cleavage rates of 30, 85.5 and 57.9%, respectively. The blastocysts rate of parthenotes activated by ionomycin+DMAP treatment was significantly higher (12.3%, P〈0.05) than those of other treated groups. Chromosome analysis shows that ionomycin+DMAP treatment greatly increases the incidence of chromosomal abnormality of the parthenotes. When compared the developmental velocity at 24 hrs after insemination and activation, 27% eggs in IVF control and 55% in DMAP treatment out of total cleaved eggs developed to 2-cell stage, respectively. Developmental velocity of parthenotes activated by ionomycin +DMAP treatment was significantly (P〈0.05) faster than others. From the results, we may conclude that DMAP treatment to the oocytes accelerates developmental velocity resulting in both the higher incidence of chromosome abnormality and of PN formation suggesting that CHX combined with ionomycin is suitable DMAP for the purpose of successful nuclear transplantation.
The ovarian follicles develop initially from primordial follicles. The majority of ovarian primordial follicles are maintained quiescently as a reserve for the reproductive life span. Only a few of them are activated and develop to an advanced follicular stage. The maintenance of dormancy and activation of primordial follicles are controlled by coordinated actions of a suppressor/activator with close communications with somatic cells and intra-oocyte signaling pathways. Many growth factors and signaling pathways have been identified and the transforming growth factor-beta superfamily plays important roles in early folliculogenesis. However, the mechanism of maintaining the dormancy and survival of primordial follicles has remained unknown for decades. Recently, since the first finding that all primordial follicles are activated prematurely in mice deficient forkhead box O3a, phosphatidylinositol 3 kinase/phosphatase and tensin homolog (PTEN) signaling pathway was reported to be important in the regulation of dormancy and initial follicular activation. With these informations on early folliculogenesis, clinical application can be expected such as in vitro maturation of immature oocytes or in vitro activation of follicles by PTEN inhibitor in cryopreserved ovarian cortical tissues for fertility preservation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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