Yr Athro Helen White-Cooper

Cyfarwyddwr Ymchwil (Arloesi a'r Amgylchedd)

Ysgol y Biowyddorau

: Ar gael fel goruchwyliwr ôl-raddedig

Trosolwg ymchwil

Geneteg Datblygiadol - Rheoleiddio Mynegiant Gene yn Drosophila Spermatogenesis

Mae gwahaniaethu celloedd yn cael ei yrru gan newidiadau cydgysylltiedig ym mhroffil mynegiant genynnau'r gell: mae rhai genynnau yn cael eu troi ymlaen, mae eraill wedi'u diffodd. Mae'r sberm aeddfed yn gell arbenigol iawn (bron i 2mm o hyd), y mae ei ffurfio o sbermatocyte sylfaenol syml yn cynnwys meiosis i ffurfio sbermatidau crwn, ac yna newidiadau cymhleth mewn pensaernïaeth celloedd i ffurfio'r sberm motile estynedig terfynol. Yn ystod spermatogenesis mae newid dramatig yn y Proffil mynegiant genynnau celloedd germ gwrywaidd: wrth iddynt fynd i mewn i'r cam spermatocyte cynradd maent yn actifadu trawsgrifio set fawr o enynnau sy'n ofynnol ar gyfer cynhyrchu sberm. Rydym wedi nodi set o broteinau, wedi'u hamgodio gan y genynnau arestio meiotig, sy'n gweithio gyda'i gilydd i actifadu'r rhaglen drawsgrifio hon, ac yn ymchwilio i gyfansoddiad, gweithgaredd ac esblygiad y cymhleth hwn. Yn ddiweddar fe wnaethon ni ddarganfod bod set fach arall o enynnau yn cael ei thrawsgrifio ar ôl meiosis, a bod y mRNAs trawsgrifio hwyr hyn yn lleoleiddio i ranbarth arwahanol o'r gell. Rydym yn astudio eu rheolaeth trawsgrifio, a'r mecanwaith lleoleiddio mRNA. Mae cynhyrchu sberm parhaus yn cael ei gynnal trwy system bôn-gelloedd, ac rydym yn nodweddu ffactor trawsgrifio sy'n ofynnol ar gyfer cynnal bôn-gelloedd.

Rheoleiddio Mynegiant Gene yn Drosophila Spermatogenesis

Mae gwahaniaethu celloedd yn cael ei yrru gan newidiadau cydgysylltiedig ym mhroffil mynegiant genynnau'r gell: mae rhai genynnau yn cael eu troi ymlaen, mae eraill wedi'u diffodd. Mae un o'r newidiadau mwyaf rhyfeddol a reoleiddir yn ddatblygiadol mewn morffoleg celloedd yn digwydd mewn sbermatogenesis. Mae'r sberm aeddfed yn gell arbenigol iawn, y mae ei ffurfio o sbermatocyte sylfaenol syml yn cynnwys rhaniad celloedd anarferol (meiosis) i ffurfio sbermatid crwn, Wedi'i ddilyn gan newidiadau cymhleth ym mhensaernïaeth y gell i ffurfio'r sberm motile estynedig terfynol. Mae'r digwyddiadau gwahaniaethu hyn yn gofyn am lawer o gynhyrchion genynnau a ddefnyddir ar unrhyw adeg arall yn y datblygiad. Yn sail i hyn, mae newid dramatig ym mhroffil mynegiant genynnau celloedd germ gwrywaidd: wrth iddynt fynd i mewn i'r cam spermatocyte cynradd maent yn actifadu trawsgrifio set fawr o enynnau sy'n ofynnol ar gyfer cynhyrchu sberm. Rydym wedi darganfod yn ddiweddar bod set fach arall o enynnau yn cael ei thrawsgrifio ar ôl meiosis, wrth ymestyn sbermatidau, ac yn ymchwilio i'w rôl yn swyddogaeth sberm.

Y loci arestio meiotig

Mae dosbarth arestio meiotig genynnau Drosophila yn rheoleiddio trawsgrifio mewn sbermatogenesis; Yn benodol, mae eu hangen ar gyfer actifadu mynegiant o nifer o enynnau sy'n ofynnol ar gyfer gwahaniaethu sbermatid. Datgelodd cyfres o arbrofion micro-amrywiaeth fod tua hanner yr holl enynnau codio protein Drosophila yn cael eu mynegi mewn ceilliau, a bod 15-20% o'r rhain yn cael eu rheoleiddio gan ein genynnau, hy, trawsgrifio hyd at 10% o'r holl drosoffilia genynnau codio protein. Fe wnaethon ni glonio a nodweddu pump o'r genynnau arestio meiotig hyn (aly, comr, achi / vis, topi a bedd). Mae gan Aly a Comr swyddogaethau anhysbys, topi, beddrod ac achi / vis amgodio proteinau rhwymo DNA. Mewn sbermatocytau sylfaenol arferol mae'r holl broteinau arestio meiotig yn gysylltiedig cromatin, yn gyson â'u rôl mewn rheoleiddio mynegiant genynnau. Mae eu lleoleiddio mewn gwahanol gefndiroedd mutant yn amrywio: e.e. mae angen swyddogaeth aly ar gyfer lleoleiddio niwclear Comr, ac i'r gwrthwyneb, sy'n dangos bod ffurfio a lleoleiddio cymhleth gweithredol yn cael ei reoleiddio'n fawr. Ar hyn o bryd rydym yn ymchwilio i ffurfio'r cymhleth, a'i weithgarwch yn hyrwyddwyr targed.

Swyddogaeth genynnau mewn spermatogenesis

Ym 1998 tynnais fodel o swyddogaeth y genynnau arestio meiotig, lle gwnes i bostio y byddai aly yn rheoleiddio llawer o enynnau sy'n ofynnol ar gyfer gwahaniaethu sbermatid. Roedd y model hwn yn seiliedig ar ddata mynegiant ar gyfer tua 20 genyn. Dyluniwyd yr arbrawf arae i brofi'r model gyda llawer mwy o enynnau. Fodd bynnag, y prif arsylwad a ddatgelwyd gan y dadansoddiad array yw mai ychydig iawn a wyddom am swyddogaeth genynnau yn spermatogenesis Drosophila . I ddechrau, ni allaf ateb fy nghwestiwn "A yw'r loci arestio meiotig yn rheoleiddio genynnau sy'n ofynnol ar gyfer sbermiogenesis yn bennaf, ac nid genynnau sy'n ofynnol cyn meiosis?" oherwydd nad oedd swyddogaeth y mwyafrif o enynnau a newidiodd yn sylweddol yn y mwtaniaid yn hysbys. Felly, dechreuon ni brosiect swyddogaethol-geneteg ar raddfa fawr yn yr ydym yn defnyddio RNA mewn croesiad i'r fan a'r lle i ddisgrifio patrwm mynegiant, a rheoleiddio genetig, mwy na 1000 o enynnau mewn ceilliau. Rydym wedi archwilio patrymau mynegiant tua 1200 o enynnau, ac mae'n ymddangos bod fy rhagfynegiad cychwynnol yn gywir – mae genynnau sy'n gweithredu ar ôl meiosis yn tueddu i gael eu rheoleiddio gan y genynnau arestio meiotig, tra bod genynnau sy'n gweithredu yn gynharach yn tueddu i beidio â gofyn am y genynnau arestio meiotig ar gyfer eu mynegiant.

Mynegiant genynnau ôl-meiotig yn Drosophila

Derbyniwyd yn gyffredinol nad oes trawsgrifiad ôl-meiotig yn spermatogenesis Drosophila . Fodd bynnag, yn ein prosiect croesfridio yn y fan a'r lle , rydym wedi nodi tua 25 o enynnau sy'n cael eu trawsgrifio yn ystod cam ymestyn datblygiad sbermatid. Ar ben hynny, mae eu trawsgrifiadau wedi'u lleoleiddio i ben distal y sbermatidau. Mae'r trawsgrifiadau lleol yn perthyn i ddau ddosbarth - "cwpanau" a "comedau". Treiglad yn un o Mae'r genynnau comed, Scotti, yn ddi-haint gwrywaidd, gyda diffygion yn hwyr mewn spermatogenesis. Rydym yn defnyddio mewn vivo gohebydd yn adeiladu a dadansoddiad genetig i archwilio'r mecanweithiau sy'n rheoli'r mRNA a lleoleiddiadau a swyddogaethau protein.

Gwyliwch fideo am pam mae sberm mor ddiddorol

Cyllid

Mae ymchwil yn fy labordy yn cael ei ariannu gan BBSRC.

Aelodau'r grŵp

Dr Saurabh Chaudhary
Mrs Sabrina Williams
Dr Fiona Messer

Myfyrwyr ymchwil ôl-raddedig

Miss Dana Jackson
Miss Cristina Fernadez Garcia

Rwy'n addysgu hanfodion geneteg a mwtaniadau yn y modiwl "Geneteg ac Esblygiad" blwyddyn 1. Mae hyn yn cynnwys darlithoedd a sesiwn ymarferol labordy ar eneteg Drosoffilia.

Rwy'n dysgu mwy am fwtaniadau yn ogystal ag ailgyfuniad a thechnolegau anifeiliaid trawsgenig yn "Bioleg Foleciwlaidd y Genyn" ym mlwyddyn 2. Mae hyn yn cynnwys darlithoedd a sesiwn ymarferol labordy ar ddifrod DNA ac atgyweirio.

Yn bl3 "Current Topics in Development, Bôn-gelloedd and Repair" rwy'n darlithio ar bwysigrwydd rheoleiddio cromatotin a thrawsgrifio mewn bioleg ddatblygiadol, yn enwedig yng nghyd-destun manyleb a swyddogaeth celloedd germ.

Rwy'n croesawu myfyrwyr prosiect blwyddyn olaf yn y grŵp - fel arfer yn goruchwylio 4-6 myfyriwr BSc ar brosiectau labordy neu ddadansoddi data, ac un myfyriwr traethawd hir terfynol Meistr Integredig.

I graduated from Cambridge University with a BA in Natural Sciences (Zoology) in 1990, then went to Dundee University to carry out PhD research on the regulation of cell division in fruit flies. In 1995 I went to Stanford University in California for a period of post-doctoral research, concentrating on the role of specific genes co-ordination of various cellular events during sperm production in flies. In 1998 I moved to Oxford to set up my own lab, initially as a departmental lecturer, and in 2001 earned Royal Society University Research Fellowship. I continued to focus on spermatogenesis in Drosophila, specifically looking at regulation and function of testis specific genes. In April 2008 I moved to Cardiff University, to take up a position as a Senior Lecturer, continuing with the fly testis research. I was promoted to Reader in 2011 and to Professor in 2014.

Pwyllgorau ac adolygu

Chaired the BBSRC BBR grant committee in 2021 and 2022
Member of the BBSRC sLOLA Outline stage assessment panel in 2021
Grant reviewer for BBSRC responsive mode
Have reviewed papers for numerous journals, including for PLOS genetics and G3

SWBIO-DTP PhD project available

A video describing the project

I am also willing to consider self-funded applicants to work on aspects of regulation of gene expression, RNA localisation and circRNAs, and stem cells in Drosophila. I would work with the student to define a project of mutual interest.

Project Description for SWBio project

mRNA localisation to specific sub-cellular regions is a widespread phenomenon in polarised cells and is critical both during development (eg for patterning) and in differentiated cell types (eg for long term memory). Subcellularly localised mRNAs must interact with specific RNAbinding proteins to ensure their normal localisation/anchoring. Typically they are also under translational controls, to ensure they are only translated when at the target location. These phenomena have been studied in several systems, most notably in developmental patterning, cell migration and neurons. However many subcellularly localised mRNAs have been discovered through high-throughput studies, and the mechanisms underlying their localisation and translation have not been investigated.

We have discovered a set of localised mRNAs, which are found specifically at the growing ends of Drosophila spermatids, in patterns resembling comets or cups. We also discovered a set of known RNA-binding proteins that also localise to this region. In this project you will investigate potential roles of the RNA-binding proteins in localising these specific mRNAs. RNA localisation and translation will be investigated in RNA-binding protein mutants. Protein- RNA interactions will be assayed in vitro with both purified components and extracts (to allow ternary complex formation). You will also determine whether, and how, mutations in the localised mRNAs and RNA-binding proteins affect the intricate structure of developing spermatid tail tips.

This will provide the basis for a further analysis of this novel and virtually uncharacterised set of localised mRNAs. For example, systems biology and mathematical modelling approaches can be applied once the basic parameters of localisations, using super-resolution methods, and interactions at the biochemical and functional levels have been determined.

Objectives
-To describe and compare the comet and cup mRNAs’, and RNA-binding proteins’, localisations at the growing ends of spermatids.
-To determine whether the known RNA-binding proteins are important for localisation of any comet and cup mRNAs.
-To identify and characterise direct (or indirect) protein-RNA binding interactions between the localised mRNAs and the RNA-binding proteins.
-To investigate whether mutations in comet and cup genes, and the RNA-binding proteins, cause defects in the cellular structure at the growing ends of elongating spermatids.
-To uncover the relationship between "comet" and "cup" transcript localisation patterns.
-To determine whether the known RNA-binding proteins regulate comet and cup mRNA translation.

Eligibility

This studentship is available to UK and EU nationals who have established UK residency (EU nationals must have ordinarily lived in the UK throughout the three years preceding the start of the studentship). Please refer to the DTP eligibility webpage for more details: https://www.swbio.ac.uk/programme/eligibility/
Cardiff University will be able to award up to one fully funded four-year studentship for EU students who do not meet the residency requirements.

Entry requirements

Please refer to the DTP eligibility webpage for academic entry requirements: https://www.swbio.ac.uk/programme/eligibility/
If English is not your first language, you will need to achieve an IELTS score of 6.5 with 6.5 in all skills.

How to apply

Make your application to Cardiff University: https://www.cardiff.ac.uk/study/postgraduate/applying/how-to-apply
Please ensure that your application includes:
Two references. Neither of the referees should be part of the supervisory team.
Academic transcripts / degree certificate(s)
Personal statement. Please include supporting evidence for your Maths background.
Curriculum Vitae (CV)
English language certificates (where applicable)
Please refer to the DTP webpage for information about the selection process: https://www.swbio.ac.uk/programme/selection-process/

Applications must be submitted by midnight on Monday 2nd December 2019.

Funding Notes

This studentship will provide a stipend for 4 years in line with UK Research and Innovation (Research Council) rates (£15,009 in 2019/20), payment of university tuition fees, and a Research and Training and Support Grant (RTSG) to support the project.

Contact Details

White-CooperH@caerdydd.ac.uk
+44 29208 75492
Adeilad Syr Martin Evans, Ystafell W3.21, Rhodfa'r Amgueddfa, Caerdydd, CF10 3AX

Themâu ymchwil

Arbenigeddau

Bioleg datblygiadol ac atgenhedlu anifeiliaid
Geneteg ddatblygiadol
Bioleg foleciwlaidd
Bioleg Celloedd