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Molecular mechanisms and physiological functions of plasma membrane component degradation in animal development

Planned Research

Project AreaMultimode autophagy: Diverse pathways and selectivity
Project/Area Number 19H05711
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionGunma University

Principal Investigator

Sato Ken  群馬大学, 生体調節研究所, 教授 (30311343)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐藤 裕公  群馬大学, 生体調節研究所, 准教授 (40545571)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥75,400,000 (Direct Cost: ¥58,000,000、Indirect Cost: ¥17,400,000)
Fiscal Year 2023: ¥15,860,000 (Direct Cost: ¥12,200,000、Indirect Cost: ¥3,660,000)
Fiscal Year 2022: ¥15,990,000 (Direct Cost: ¥12,300,000、Indirect Cost: ¥3,690,000)
Fiscal Year 2021: ¥16,640,000 (Direct Cost: ¥12,800,000、Indirect Cost: ¥3,840,000)
Fiscal Year 2020: ¥16,640,000 (Direct Cost: ¥12,800,000、Indirect Cost: ¥3,840,000)
Fiscal Year 2019: ¥10,270,000 (Direct Cost: ¥7,900,000、Indirect Cost: ¥2,370,000)
Keywords受精 / 卵母細胞 / エンドサイトーシス / 細胞膜分解 / リソソーム / 受精卵 / 精子 / 卵 / 発生
Outline of Research at the Start

細胞膜は細胞内外の物流やシグナル伝達等の場として重要な役割を担っている。その細胞膜の性質が生理条件下において劇的に変換する局面がある。それが受精、そして胚発生である。我々は線虫、マウスの初期発生過程においてある種の細胞膜成分が選択的に細胞内に取り込まれ分解される現象(細胞膜分解)を見出している。本研究では、このような動物の発生や生理機能と連動した細胞膜分解の分子機構及び生理機能の解明を目指す。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we found that the ubiquitin ligase MARC-3 and the ubiquitin-conjugating enzyme LET-70 are involved in the degradation of oocyte plasma membrane proteins that occurs after fertilization in C. elegans. On the other hand, we found that parts of maternal plasma membrane proteins are internalized from the plasma membrane via clathrin-mediated endocytosis and degraded in lysosomes in early mouse embryos. We also revealed that clathrin-mediated endocytosis is essential for early development. These findings indicate that post-fertilization plasma membrane degradation is an essential process for early embryogenesis and is conserved among species.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々、有性動物は受精により誕生する。近年、社会の発展に伴い、妊娠、出産の高齢化による不妊が社会問題となっている。この原因の1つとして卵母細胞の質の変化が指摘されている。本研究により、受精後に起こる母性細胞膜タンパク質の選択的分解が線虫からヒトまで種を超えて保存された生命現象であり、エンドサイトーシスを介した細胞膜分解が胚発生に重要であることが示唆された。オートファジー活性も胚発生に必須であることから、初期胚におけるリソソーム分解系の活性は卵の質維持に直結していると考えられる。本研究成果は線虫だけではなく哺乳類の卵の質の評価や維持にも役立つ可能性があると期待され、社会的にも意義があると思われる。

Report

(3 results)
  • 2023 Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 6 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] シンガポール国立大学(シンガポール)

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      Yamamoto Yo-hei、Kasai Ayano、Omori Hiroko、Takino Tomoe、Sugihara Munechika、Umemoto Tetsuo、Hamasaki Maho、Hatta Tomohisa、Natsume Tohru、Morimoto Richard I.、Arai Ritsuko、Waguri Satoshi、Sato Miyuki、Sato Ken、Bar-Nun Shoshana、Yoshimori Tamotsu、Noda Takeshi、Nagata Kazuhiro
    • Journal Title

      Journal of Cell Biology

      Volume: 219 Issue: 8 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1083/jcb.201903127

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      Kunii M、Noguchi Y、Yoshimura S、Kanda S、Iwano T、Avriyanti E、Atik N、Sato T、Sato K、Ogawa M、Harada A
    • Journal Title

      Journal of Cell Biology

      Volume: 220 Issue: 1 Pages: 1-21

    • DOI

      10.1083/jcb.201910080

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      Umeda Rie、Satouh Yuhkoh、Takemoto Mizuki、Nakada-Nakura Yoshiko、Liu Kehong、Yokoyama Takeshi、Shirouzu Mikako、Iwata So、Nomura Norimichi、Sato Ken、Ikawa Masahito、Nishizawa Tomohiro、Nureki Osamu
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 643-651

    • DOI

      10.1038/s41467-020-15459-7

    • NAID

      120006957458

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      佐藤 美由紀、佐藤 裕公、佐藤 健
    • Journal Title

      生化学

      Volume: 91 Issue: 5 Pages: 643-651

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2019.910643

    • ISSN
      0037-1017
    • Year and Date
      2019-10-25
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      Aizawa Ryutaro、Ibayashi Megumi、Tatsumi Takayuki、Yamamoto Atsushi、Kokubo Toshiaki、Miyasaka Naoyuki、Sato Ken、Ikeda Shuntaro、Minami Naojiro、Tsukamoto Satoshi
    • Journal Title

      Development

      Volume: 146 Issue: 22

    • DOI

      10.1242/dev.181925

    • NAID

      120006876601

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      Taeko Sasaki, Ken Sato, Miyuki Sato
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    • Author(s)
      柳 茂:佐藤美由紀、佐藤健
    • Total Pages
      221
    • Publisher
      羊土社
    • ISBN
      9784758103800
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Published: 2019-07-04   Modified: 2025-01-30  

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