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A study of mechanism of monospermic fertilization in amphibians

Research Project

Project/Area Number 16K07373
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Developmental biology
Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

IWAO Yasuhiro  山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (10144916)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 上野 秀一  山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (80363092)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords受精 / 精子 / 卵賦活 / 多精拒否 / 両生類 / 核移動 / 核退化 / 膜接着 / 膜融合 / 発生・分化 / 共焦点顕微鏡 / 細胞・組織
Outline of Final Research Achievements

Fertilization is indispensable for sexual reproduction and specific fusion between sperm and egg is necessary for successful fertilization. In this study, we clarified "the molecular mechanisms of establishment of monospermy" which ensures diploid development with male and female genomes in amphibians. Since MMP-2 is known as a candidate of voltage-sensor for sperm-egg fusion and egg activation, MMP-2 deficient frogs were established and then we found that polyspermy occurred during fertilization with MMP-2-deficient sperm. Furthermore, for a slow intracellular block to polyspermy in physiologically polyspermic newt eggs, the union between sperm- and egg pronuclei is dependent on mortar proteins for microtubules. Autophagy and ubiquitination are probably involved in the selective degeneration of accessory sperm nuclei.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、脊椎動物の受精において卵が1つの精子のみを受け入れるしくみ:多精拒否の機構を明らにすることができた。これらの知見は、受精のしくみが大きく異なる無羊膜類(両生類)から羊膜類(爬虫類)への進化に重要な生殖機構の解明にも役立つ。さらに多精拒否の分子機構に関する詳細な知見は、多数の精子が必要とされる哺乳類の人工授精下で、多精を防止してより有効な受精をおこなう技術への基礎研究としても期待される。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (19 results) (of which Invited: 2 results) Book (2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] The electrical block to polyspermy induced by an intracellular Ca2+ increase at fertilization of the clawed frogs, Xenopus laevis and Xenopus tropicalis.2019

    • Author(s)
      Watabe M, Izaki K, Fujino S, Maruyama M, Kojima C, Hiraiwa A, Ueno S, Iwao Y.
    • Journal Title

      Molecular Reproduction and Development

      Volume: 86 Issue: 4 Pages: 387-403

    • DOI

      10.1002/mrd.23115

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      日本動物学会第89回大会
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      岩尾康宏
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      アクトシティ浜松(静岡県・浜松市)
    • Year and Date
      2017-03-29
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      平岩 梓,渡部 茉美,上野 智代,上野 秀一,中島 圭介,矢尾板 芳郎,岩尾 康宏
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      日本動物学会第88回富山大会
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      藤本 純佳,角田 明日香,渡辺 安理沙,岩尾 康宏
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      日本動物学会第88回富山大会
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      渡部 茉美,井崎 顕太,小島 千帆,岩尾 康宏
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  • [Presentation] 両生類における雌雄前核の接合のしくみ2017

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      木本 ちひろ,原 裕貴,岩尾 康宏
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      2017年度生命科学系学会合同年次大会
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  • [Presentation] ツメガエル精子MMP-2による早い多精防止2017

    • Author(s)
      平岩 梓,渡部 茉美,上野 智代,上野 秀一,中島 圭介,矢尾板 芳郎,岩尾 康宏
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      2017年度生命科学系学会合同年次大会
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  • [Presentation] 生理的多精のイモリ卵における付属精子核とミトコンドリアの退化2017

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      藤本 純佳,角田 明日香,渡辺 安理沙,岩尾 康宏
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      2017年度生命科学系学会合同年次大会
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  • [Presentation] ネッタイツメガエル(Xenopus tropicalis)の電位依存的受精のしくみ2016

    • Author(s)
      岩尾康宏, 小島千帆, 丸山萌
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜 (神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-12-02
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  • [Presentation] The comparison of voltage-dependent fertilization in the frogs of Xenopus laevis and Xenopus tropicalis2016

    • Author(s)
      Yasuhiro Iwao, Chiho Kojima, Mei Maruyama
    • Organizer
      日本動物学会第87回沖縄大会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター (沖縄県・宜野湾市)
    • Year and Date
      2016-11-17
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  • [Presentation] The mechanism of the formation of the zygote nucleus in the fertilized amphibian eggs2016

    • Author(s)
      Chihiro Kimoto, Takehiro Ohgami, Yuki Hara, Yasuhiro Iwao
    • Organizer
      日本動物学会第87回沖縄大会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター (沖縄県・宜野湾市)
    • Year and Date
      2016-11-17
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  • [Book] 動物学の百科事典 (公益社団法人日本動物学会 編集)、「単精受精と多精受精」2018

    • Author(s)
      岩尾康宏(共著)
    • Total Pages
      800
    • Publisher
      丸善出版
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  • [Book] Reproductive and Developmental Strategies. Diversity and Commonality in Animals), Chapter 24, "Universality and Diversity of a Fast, Electrical Block to Polyspermy During Fertilization in Animals"2018

    • Author(s)
      Y. Iwao and K. Izaki (共著)
    • Total Pages
      789
    • Publisher
      Springer Japan
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  • [Remarks]

    • URL

      http://ds.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~suenoscb/index.html

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  • [Remarks] 生殖発生生物学研究室

    • URL

      http://ds.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~suenoscb/index.html

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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