基部陸上植物の精子走化性におけるカルシウム輸送体の役割
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21K06237
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
大和 勝幸 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (50293915)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | ゼニゴケ / 精子 / 鞭毛 / カルシウム / 精子走化性 / コケ植物 / 輸送体 / イオンチャネル / 精子誘引 / Ca2+ / チャネル / ポンプ |
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| Outline of Research at the Start |
精子は、卵あるいはその近傍の細胞が放出する精子誘引物質の濃度勾配を頼りに卵に到達する。この精子走化性のしくみを理解するため、これまで動物を用いた研究が進められてきた。しかし、精子走化性の分子レベルでの詳細な研究は一部のモデル生物に限られている。そのため、精子走化性に対する我々の理解は生物種間の共通性・多様性という観点からは限定的である。
本研究ではコケ植物ゼニゴケを精子走化性研究の新たな実験プラットフォームとして活用し、精子Ca2+チャネルおよびトランスポーターに着目して精子走化性の分子基盤の理解を深めることを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではゼニゴケをモデルとして、植物における精子走化性の理解を目指している。これまでゼニゴケの精子走化性においてCa2+の関与が強く示唆されている。Ca2+チャネルのホモログMpVICSPER1 (voltage-gated ion channel of sperm 1)、Ca2+トランスポーターのホモログMpPMCA (Plasma Membrane Ca2+-ATPase) およびCa2+結合ドメインであるEF-Handを有するMpCAPS (Ca2+-dependent activator protein for secretion) 遺伝子に注目して解析を実施している。
MpVICSPER1の機能的性格付けを目的として動物細胞での発現・解析を計画している。しかし、2,000アミノ酸残基以上をコードする遺伝子であり、発現コンストラクト用のコード領域のクローニングを試みているものの、未だ変異していないクローンを取得できていない。継続してクローン化を試みている。
MpPMCAを破壊すると遊泳速度が顕著に低下するため、MpPMCAは精子の正常な遊泳に必要であることが明らかとなった。しかし、MpPMCAを破壊しても部分的に稔性が認められるため、MpPMCAは精子走化性には必須ではないことも示された。ゼニゴケ精子における局在を解析したところ、2本の鞭毛のうちの1本のみ、かつ基部側半分に局在することが判明した。
MpCAPSもMpPMCAと同様に精子の正常な鞭毛運動および遊泳に必要であるが、精子走化性には必須でないことが示された。しかし、野生株精子に比べて誘引応答性が低下していることも定量的な画像解析により判明した。さらに、MpPMCAとは異なり、MpCAPSは両方の鞭毛全長に均一に分布していた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
MpPMCAおよびMpCAPSについては当初の計画通り進行している。しかし、MpVICSPER1コード領域のクローニングに想定外の時間を要しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
MpVICSPER1については、引き続き動物細胞発現用コンストラクトの作成を試みる。また、MpVICSPER1遺伝子破壊株精子の鞭毛運動および遊泳パターンの定量的解析を継続する。MpVICSPER1のヒメツリガネゴケオーソログPpVICSPER1機能欠損株に稔性が見られなかったので、PpVICSPER1機能欠損株精子の挙動について引き続き定量的解析を試みる。
MpPMCAの動物細胞発現用コンストラクトが完成したので、動物細胞に導入してカルシウムイオン動態への影響を評価する。また、MpPMCAが前鞭毛および後鞭毛のどちらに局在するかを確定する。
MpCAPSのEF handのカルシウムイオン結合性の評価を行うため、カルシウムイオンの結合に関与するアミノ酸残基の変異体を作成している。また、N末端半分およびC末端半分で進化的保存性が異なるため、MpCAPS破壊株を用いてそれぞれの機能解析を行う。
精子にて特異的に発現している他のイオンチャネル遺伝子などについても破壊株を作成して機能解析を実施するとともにそれらの細胞内局在を解析する。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
