Molecular basis of egg quality in fish: functional analysis of the role of candidate genes in the family Nme/Nm23
Bases moléculaires de la qualité des oeufs chez les poissons : analyse fonctionnelle du rôle de gènes candidats de la famille des Nme/Nm23
Résumé
In metazoans, early embryonic development relies on gene products, RNAs or proteins, stored in the egg during oogenesis. A previous analysis of oocytes proteome in good and poor quality eggs in sea bass Dicentrarchus labrax showed a correlation between the developmental potential of the egg and a protein of the Nme family. This gene family is well known in mammals, but very little was known in teleosts. The aim of the work was thus to characterize this gene family in teleost fish and to study the contribution of the Nme gene to oocyte developmental competence in zebrafish Danio rerio. Egg quality, also called oocyte developmental competence, can be defined as the ability of an egg to be fertilized and subsequently develop into a normal embryo. Through a phylogenetic analysis, the evolutionary history of the Nme gene family in metazoans was deciphered and, paralogy and orthology relationships demonstrated. This led us to propose a unified gene nomenclature for the gene family that is now well accepted by the scientific community. The expression analysis of all genes of the Nme family led to the identification of several candidate genes that could be implicated in oocyte developmental competence. One specific member, nme10, is maternally‐inherited as a messenger RNA in the egg, and was shown to be implicated in early zebrafish embryonic development by functional experiments. This work not only provides a global characterization of the gene family in teleost fish and a unified gene nomenclature, but also provides some new insight into the understanding of oocyte developmental competence mechanisms.
Chez les animaux, le développement précoce de l’embryon repose sur des produits d’expression génique, ARN et protéines, stockés dans l’ovocyte pendant l’ovogenèse. Une analyse préalable du contenu d’ovocytes de qualité variable de bar Dicentrarchus labrax avait mis en évidence une corrélation avec une protéine de la famille Nme. Cette famille de gènes, bien connue chez les mammifères, était, en revanche, très mal caractérisée chez les vertébrés non-mammaliens dont les téléostéens. L’objectif du travail était donc de caractériser cette famille de gènes chez les téléostéens et d’en étudier les membres dans le contexte de la compétence ovocytaire au développement chez le poisson zèbre Danio rerio. Nous définissons la qualité d’un ovocyte ou compétence ovocytaire au développement comme son aptitude à être fécondé et à soutenir ensuite le développement d’un individu normal. Par une analyse phylogénétique, l’histoire évolutive de la famille Nme chez les métazoaires a pu être reconstituée et les relations de paralogie et d’orthologie démontrées. Ceci a permis de proposer une nomenclature unifiée pour l’ensemble de la famille qui est désormais acceptée. L’analyse de l’expression des différents gènes de la famille a permis d’identifier plusieurs candidats potentiellement impliqués dans la compétence ovocytaire au développement. Parmi ces candidats de la famille, nme10 est hérité maternellement dans l’ovocyte mature sous forme d’ARN messager et une approche fonctionnelle nous a permis de mettre en évidence son importance pour le succès du développement précoce de l’embryon de poisson-zèbre. Outre l’intérêt global de la caractérisation de la famille de gènes chez les téléostéens et la mise en place d’une nomenclature unifiée, ces travaux permettent de contribuer à la compréhension des mécanismes liés à la compétence ovocytaire au développement.