| Project/Area Number |
23K05814
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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 | Niigata University |
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Principal Investigator |
西川 周一 新潟大学, 自然科学系, 教授 (10252222)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 有性生殖 / 核融合 / 核膜タンパク質 / 細胞骨格系 / ゼニゴケ / 細胞核融合 / 膜融合 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、未解明の点が多く残る、精子による受精後の核融合機構解明の基盤を確立することを目指す。このため、ゼニゴケを用いて以下の研究を進める。
1）核膜融合タンパク質ホモログMpGEX1の核融合過程における機能を明らかにする。
2）受精卵を用いた核融合過程のライブイメージング解析系を確立する。
3）シロイヌナズナなどの核膜融合因子ホモログに着目した解析で、ゼニゴケ受精時の核融合に必要な新たな因子を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞核の融合は有性生殖における必須の過程のひとつである。われわれが、出芽酵母とシロイヌナズナを用いた解析で同定した、有性生殖過程の核膜融合に必要なタンパク質のホモログは基部陸上植物のゼニゴケにも存在する。本研究では、これらの機能解析を通じて、精子を用いた受精を行う生物における有性生殖過程の核融合機構の解明を目指している。
本年度はまず、核膜融合タンパク質ホモログMpGEX1の機能解析をおこなった。mCitrine-MpGEX1融合タンパク質を発現する雌株の解析から、MpGEX1は卵細胞の成熟過程で核膜上に集積することを示唆する結果を得た。また、蛍光タンパク質を用いて卵細胞の核膜を可視化したMpGEX1欠損変異雌株（Mpgex1株）を作製し、これを用いた試験管内受精実験によって、MpGEX1が受精卵における雄性前核形成過程で機能することを示唆する結果を得た。
本年度はまた、核内膜のSUNタンパク質であるMpSUNの受精時の核融合への関与を検討するため、MpSUNの優性欠損変異体（MpSUNDN）を卵細胞特異的に発現する雌株を作製した。野生株の精子を用いた掛けあわせ実験の結果、作製した株は有性生殖過程に欠損を示すことが明らかとなった。この結果は、MpSUNが有性生殖過程に関与していることが示唆された。
本研究では、ゼニゴケ受精卵を用いたライブイメージング解析系の確立も進めている。これまでに、蛍光タンパク質を用いて卵細胞の核膜、微小管、および、アクチンフィラメントを可視化する雌株を構築した。現在、作製した株を用いて、共焦点顕微鏡と二光子顕微鏡によるライブイメージング解析の実験系の確立を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ゼニゴケ有性生殖におけるMpGEX1とMpSUNの機能解析については、解析のための変異株や形質転換植物の構築が予定通り進んでいる。また、両者とも受精過程に関与すること、特にMpGEX1が雄性前核形成過程に関与することが示されるなどの成果も得られている。また、受精過程のライブイメージング解析系の実験条件の検討も予定通り進んでいることから、当初の計画どおり研究が進んでいるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ライブイメージング解析の実験系が確立したところで、雄性前核形成過程におけるMpGEX1や細胞骨格系の役割の解析を行う。また、受精におけるMpSUNの役割の解析では、MpSUNDNの発現によって精子核の脱凝縮から雄性前核形成、核融合のどのステップが阻害されるかを明らかにする。
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