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Meiotic G2/M-phase transition by maturation-inducing hormonal signaling

Research Project

Project/Area Number 20K06618
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 44010:Cell biology-related
Research InstitutionOchanomizu University

Principal Investigator

岸本 健雄  お茶の水女子大学, サイエンス&エデュケーション研究所, 客員教授 (00124222)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 奥村 英一  東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (00323808)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords細胞周期制御 / 卵細胞 / 細胞内情報伝達 / 卵成熟誘起ホルモン受容体 / cyclin B-Cdk1
Outline of Research at the Start

卵細胞における細胞周期制御の特徴は、細胞外刺激に連携している点にある。本研究では、未成熟卵細胞周期のG2/M期移行をもたらすために、いかにして卵外からの卵成熟誘起ホルモン刺激が伝達されるのかを解明する。申請者らにより卵成熟誘起ホルモンの刺激を卵表で受容したあとの分子経路はほぼ明らかになっているので、本計画では卵成熟誘起ホルモン受容体の同定に焦点をあてる。これにより、全動物卵を通じて初めて、G2/M期移行に至る卵成熟誘起ホルモン・シグナリングの全容を判明させたい。

Outline of Annual Research Achievements

本計画では、ヒトデの卵成熟誘起ホルモンである1-methyladenine (1-MeAde) の卵表受容体の分子実体を同定し、卵成熟誘起ホルモンによるG2/M期移行シグナリングの全容を全動物で最初に判明させることを目指している。事前研究から、この卵表受容体と期待されるGPCR (G protein-coupled receptor) のcDNAを一つに絞ることができているので、このcDNAがコードするタンパク質(候補GPCR)がまさに目指している分子であることを確証したい。そのために、本年度は以下の実験を実施した。
(1) 候補GPCRのC末テイル部機能ドメイン(リン酸化部位)に対する抗体による機能阻害を試みた(内在性タンパクの認識は確認済み)。卵内に微小注射した抗体は、対照実験(IgG)に比べて、わずかではあるが再現性をもって阻害効果を示した[20分ほどで見られるGVBD(G2/M期移行のマーカー)に平均5-6分の遅れ]。なお、抗体の微小注射実験については、「7.現在までの進捗状況」も参照。
(2) 候補GPCRの機能不全型変異体(C末端欠損型)mRNAを卵内で発現させ、競争阻害を試みた。正常型と比べて、1-MeAde作用に対する効果にわずかな差があった(機能不全型では数分のGVBDの遅れ)。しかし、この結果には、更なる検証が必要と考えている。
(3) 1-MeAdeが卵成熟誘起効果を発揮するには閾値があることは従来から知られているが、閾値以下の濃度の1-MeAde処理がCdk1-T161のリン酸化を促進し、その結果、cyclin B-Cdk1の複合体(G2/M期移行の引金分子)形成が促進されることが、新たに分担研究者(奥村英一)によって見出された。これは、1-MeAde受容体の同定に限らず、1-MeAde刺激の伝達システム解明への新規で大きな手掛かりとなるに違いない。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

初年度以来、候補GPCRの細胞内機能ドメインに対する各種抗体を卵内に微小注射して、内在性候補GPCRの機能を阻害することを試みてきた。しかし常に、十分量の抗体が卵表層に達していない可能性が危惧されていた。そこで、抗体を表層に集積させることが期待される道具(myr-ZZ-Hisx6)を設計した。ところが、結果的には、この道具はmRNAとin vitro合成タンパクのどちらを卵内に導入しても卵細胞において毒性を示すことが判明し、使用を断念せざるを得なくなった。この結論に至るまで、かなりの労力と時間を要したため、研究の進展を遅らせることとなった。コロナも一応収束して、実験を実施できるようになったのはよかったが、この道具については残念な結末であった。

Strategy for Future Research Activity

毎年度述べていることであるが、「候補GPCRの機能阻害による必要性の証明」こそが、本研究計画での最重要課題である。しかし、これまでの実験結果は、それを示唆はしても、決定的な証明とは言い難いのも確かである。来年度は本研究計画の本当の最終年度ではあり、このままで論文の公表に進めるかどうかを、厳しく検討したい。もちろん、ヒトデ卵に適用可能な新たな機能阻害法があれば、ぜひともそれを実施したい。
一方、今年度の「5.研究実績の概要」の末尾で述べた閾値以下の1-MeAdeによるCdk1-T161のリン酸化とcyclin B-Cdk1の複合体形成の促進は、それをもたらす分子機構だけでなく、閾値以下の濃度の 1-MeAdeでもcyclin B-Cdk1は一旦は低レベルに活性化されるがすぐに不活化されるという我々の以前の報告(Hiraoka et al., J. Cell Sci., 2016)と相まって、本研究計画のタイトルである「卵成熟誘起ホルモン刺激の伝達によるG2/M期移行」について、根本的な課題を新たに提供するものである。すなわち、1-MeAdeの受容体は果たして一種類に限られるのか、たとえ一種類であっても応答の引き起こし方は閾値以下と以上で異なるのか、等の疑問である。本計画の実施から、新たな科研費申請の中心課題が見えてきたといえる。

Report

(4 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 7 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] 日本初の国立自然史博物館の実現に向けて2023

    • Author(s)
      岸本健雄
    • Journal Title

      Biomimetica

      Volume: 6

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] Regulators specifying cell fate activate cell cycle regulator genes to determine cell numbers in ascidian larval tissues.2022

    • Author(s)
      Kobayashi, K., Tokuoka, M., Sato, H., Ariyoshi, M., Kawahara, S., Fujiwara, S., Kishimoto, T., Satou, Y.
    • Journal Title

      Development

      Volume: 149 Issue: 22

    • DOI

      10.1242/dev.201218

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 国立沖縄自然史博物館の設立に向けて2021

    • Author(s)
      岸本健雄、馬渡駿介、松浦啓一、西田睦
    • Journal Title

      植物科学の最前線(BSJ-Review)

      Volume: 12 Pages: 143-158

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      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 国立沖縄自然史博物館誘致活動の現状2023

    • Author(s)
      岸本健雄
    • Organizer
      日本進化学会第25回沖縄大会 市民公開講座「沖縄から発信する進化学研究─国立自然史博物館設立の意義とその役割─」
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    • Invited
  • [Presentation] 国立沖縄自然史博物館設立活動:2032年開館を目指して2023

    • Author(s)
      岸本健雄
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      日本動物学会第94回山形大会シンポジウム「国立沖縄自然史博物館に望む」
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  • [Presentation] 国立沖縄自然史博物館設立活動の現状2022

    • Author(s)
      岸本健雄
    • Organizer
      日本動物学会第93回早稲田大会シンポジウム「国立沖縄自然史博物館ができたあかつきには」
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  • [Presentation] 国立沖縄自然史博物館の実現に向けて2022

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      岸本健雄
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      染色体学会第73回年会 公開講演会「生物多様性研究とこれからの博物学」
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  • [Presentation] 日本初の国立自然史博物館の実現に向けて2021

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      岸本健雄
    • Organizer
      日本進化学会第23回東京大会シンポジウム
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  • [Presentation] 国立沖縄自然史博物館の実現に向けての活動2021

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      岸本健雄
    • Organizer
      日本動物学会第92回米子大会シンポジウム
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    • Invited
  • [Presentation] 国立沖縄自然史博物館の設立活動2020

    • Author(s)
      岸本健雄
    • Organizer
      日本植物学会第84回大会・シンポジウム(オンライン)
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      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Book] Developmental Biology of the Sea Urchin and Other Marine Invertebrates: Methods and Protocols, Second Edition (Carroll, D.J. and Stricker, S.A., eds.). Methods in Mol. Biol., vol. 2219(Chap. 3を分担執筆)2020

    • Author(s)
      Murabe, N., Okumura, E., Chiba, K., Hosoda, E., Ikegami, S., and Kishimoto, T.
    • Total Pages
      309
    • Publisher
      Springer Science+Business Media
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  • [Remarks] お茶の水女子大学 サイエンス&エデュケーション研究所 岸本健雄客員教授

    • URL

      http://www.cf.ocha.ac.jp/sec/kishimoto/profile.html

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      http://www.cf.ocha.ac.jp/sec/kishimoto/profile.html

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-12-25  

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