精子走化性における誘引物質のセンサー機構と鞭毛運動制御のメカニズム

• Project Area: Molecular interaction and modal shift of cellular sensors
• Project/Area Number: 21026008
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 吉田 学 東京大学, 大学院・理学系研究科, 准教授 (60301785)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,200,000 (Direct Cost: ¥6,200,000); Fiscal Year 2010: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2009: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
• Keywords: シグナル伝達 / 生体分子 / 生理活性物質 / 受精 / 精子走化性 / 鞭毛運動 / カタユウレイボヤ

Research Abstract

多くの生物の受精時において、精子は卵へ走化性運動を示す。この現象は、卵を中心とした濃度勾配を形成している誘引物質を関知する精子上のセンサー分子が運動を制御していると考えられるが、分子機構に関してはまだごく一部しか解っていない。研究代表者の吉田らは、原索動物カタユウレイボヤの精子活性化・誘引物質が新奇の硫酸化ステロイドであることを明らかにし、SAAFと命名した。しかし我々の研究も含め、精子が誘引物質を認識するセンサーメカニズムについてはまだほとんど何も解っていない。そこで、これまでの知見及び構築した実験手法を用いて、受精時に見られる精子走化性現象において、精子がどのように空間勾配を形成する誘引物質を感知し、運動機能を変化させているかを解明することを目的とする。実験材料としては、既に誘引物質が我々の手で同定され、さらにゲノム解読も既に終了している原索動物カタユウレイボヤを用いる。今年度は特に精子誘引物質SAAFをセンサーする分子である精子上のSAAF受容体の同定に取り組んだ。まず候補分子として見つかっている370kDaタンパク質(P370)の精製法の改善行い、多量に精製することに成功した。そして、p370の同定をMALDI TOF-MSによって同定を行ったところ、細胞膜型カルシウムポンプであるPMCAであることを明らかにし、カタユウレイボヤPMCA(CiPMCA)を同定した。また、CiPMCA遺伝子はゲノム上1つで哺乳類と相同性が高く、少なくとも2つのsplicing variantがあった。このうち精子で高発現しているvariantを同定した。

Research Products

• [Journal Article] Lipid Rafts : Keys to Sperm Maturation, Fertilization, and Early Embryogenesis. (2011)
  • Author(s): Kawano, N.
  • Journal Title: Journal of Lipids Volume: 2011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mechanism regulating Ca^<2+>-dependent mechanosensory behaviour in sea urchin spermatozoa (2011)
  • Author(s): Kambara, Y.
  • Journal Title: Cell Structure and Function Volume: 36 Pages: 69-82
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphorylation of the MAPK pathway has an essential role in the acrosome reaction in miniature pig sperm. (2010)
  • Author(s): Kawano, N.
  • Journal Title: Reproduction in Domestic Animals Volume: 45 Pages: 263-268
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphorylation of the MAPK pathway has an essential role in the acrosome reaction in miniature pig sperm (2010)
  • Author(s): Kawano, N.
  • Journal Title: Reproduction in Domestic Animals 45 Pages: 263-268
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functional implications of membrane modification with semenogelins for inhibition of sperm motility in humans (2009)
  • Author(s): Yoshida, K.
  • Journal Title: Cell Motility and the Cytoskeleton 66 Pages: 99-108
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Role of Ca^<2+> in chemotactic behavior of ascidian sperm (2011)
  • Author(s): Yoshida, M.
  • Organizer: 6^<th> Asian-Pacific Organization for Cell Biology Congress
  • Place of Presentation: EDSA Shangri-La (Manila, Philippines)
  • Year and Date: 2011-02-26
• [Presentation] マウス精子の受精能獲得抑制に対する精嚢分泌タンパク質SVS2の作用 (2010)
  • Author(s): 荒木直也
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(神戸市)
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] カタユウレイボヤ精子走化性における誘引物質受容機構 (2010)
  • Author(s): 吉田薫
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(神戸市)
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] 精嚢腺タンパク質SVSsの体内受精における役割 (2010)
  • Author(s): 河野菜摘子
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(神戸市)
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] カタユウレイボヤ精子走化性における誘引物質受容機構 (2010)
  • Author(s): 吉田学
  • Organizer: 日本動物学会第81回大会
  • Place of Presentation: 東京大学教養学部(東京都目黒区)
  • Year and Date: 2010-09-25
• [Presentation] カタユウレイボヤ精子走化性における誘引物質の受容体探索 (2010)
  • Author(s): 吉田薫
  • Organizer: 日本プロテオーム学会2010年会
  • Place of Presentation: 東京ベイホテル東急(千葉県浦安市)
  • Year and Date: 2010-07-26
• [Presentation] Mechanism of ascidian sperm chemotaxis. (2010)
  • Author(s): Yoshida, M.
  • Organizer: 11th International Symposium on Spermatology
  • Place of Presentation: Okinawa Convention Center (Okinawa, Japan)
  • Year and Date: 2010-06-27
• [Presentation] Function of seminal vesicle secretion proteins (SVSs) in capacitation of mouse sperm. (2010)
  • Author(s): Araki, N.
  • Organizer: 11th International Symposium on Spermatology
  • Place of Presentation: Okinawa Convention Center (Okinawa, Japan)
  • Year and Date: 2010-06-25
• [Presentation] The essential role of seminal vesicle secretions on the sperm fertility in the female reproductive tract. (2010)
  • Author(s): Kawano, N.
  • Organizer: 11th International Symposium on Spermatology
  • Place of Presentation: Okinawa Convention Center (Okinawa, Japan)
  • Year and Date: 2010-06-25
• [Presentation] A plasma membrane Ca^<2+> ATPase is a potential candidate for the SAAF receptor (2010)
  • Author(s): Yoshida, K.
  • Organizer: 11th International Symposium on Spermatology
  • Place of Presentation: Okinawa Convention Center (Okinawa, Japan)
  • Year and Date: 2010-06-25
• [Presentation] カタユウレイボヤ精子誘引物質SAAF受容体の探索 (2010)
  • Author(s): 吉田学
  • Organizer: 第24回海洋生物活性談話会
  • Place of Presentation: 休暇村大久野島(広島県竹原市)
  • Year and Date: 2010-06-05
• [Presentation] カタユウレイボヤ精子誘引物質SAAFの精子受容体同定の試み (2010)
  • Author(s): 吉田薫
  • Organizer: 第5回鞭毛・ダイニン機能研究会
  • Place of Presentation: 東大理学系研究科(東京都文京区)
  • Year and Date: 2010-03-23
• [Presentation] 卵に対する精子走化性:精子の誘引物質認識と応答のメカニズム (2009)
  • Author(s): 吉田学
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフイコ横浜(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Presentation] 卵への精子走化性における精子運動制御のメカニズム (2009)
  • Author(s): 吉田学
  • Organizer: 日本発生生物学会秋季シンポジウム
  • Place of Presentation: 東レ研修センター(静岡県三島市)
  • Year and Date: 2009-11-27
• [Presentation] Mechanism of sperm chemotaxis : How are spermatozoa guided to eggs (2009)
  • Author(s): 吉田学
  • Organizer: International Symposium on Cellular Signaling -principles and functions-
  • Place of Presentation: University of Tsukuba Tsukuba, Japan
  • Year and Date: 2009-11-19
• [Presentation] Role of Ca^<2+> in chemotactic behavior of ascidian sperm (2009)
  • Author(s): 吉田学
  • Organizer: Gordon Research Conference : Fertilization and the Activation of Development
  • Place of Presentation: Holderness School, Plymouth, NH, USA
  • Year and Date: 2009-07-16
• [Presentation] When do spermatozoa detect the chemoattractant? -Experimental and simulation study (2009)
  • Author(s): Shiba, K.
  • Organizer: Gordon Research Conference : Fertilization and the Activation of Development
  • Place of Presentation: Holderness School, Plymouth, NH, USA
  • Year and Date: 2009-07-16
• [Presentation] How does the ascidian egg attract sperm? Releasing mechanisms of the sperm attractant SAAF from the egg (2009)
  • Author(s): 吉田学
  • Organizer: 5th International Tunicate Meeting
  • Place of Presentation: Okinawa Industry Support Center, Okinawa, Japan
  • Year and Date: 2009-06-21
• [Presentation] Sperm chemotactic behavior and Ca^<2+> dynamics of the ascidian, Ciona intestinalis (2009)
  • Author(s): Shiba, K.
  • Organizer: 5th International Tunicate Meeting
  • Place of Presentation: Okinawa Industry Support Center, Okinawa, Japan
  • Year and Date: 2009-06-21
• [Presentation] ホヤ精子誘引物質と精子運動制御機構 (2009)
  • Author(s): 吉田学
  • Organizer: 第23回海洋生物活性談話会
  • Place of Presentation: 東京大学三崎臨海実験所(神奈川県三浦市)
  • Year and Date: 2009-05-23
• [Book] Effects of the Seminal Plasma Proteins Semenogelin (SEMG)/Seminal Vesicle Secretion 2 (SVS2) on Sperm Fertility. "Human Spermatozoa : Maturation, Capacitation and Abnormalities" Ed : Lejeune T and Delvaux Pascal pp205-220. (2010)
  • Author(s): Yoshida K
  • Total Pages: 545
  • Publisher: Nova Science Publishers
• [Book] Human Spermatozoa : Maturation, Capacitation and Abnormalities (2010)
  • Author(s): Yoshida, K
  • Publisher: Nova Science Publishers, Inc.
• [Remarks]
  • URL: http://www.mmbs.s.u-tokyo.ac.jp/research/Yoshida/figs/index.html