細胞膜マイクロドメインを足場とする配偶子間認識と膜融合の分子機構

• Project Area: Elucidation of Common Mechanisms for Allogeneic Authentication in Animals and Plants
• Project/Area Number: 24112714
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto Sangyo University
• Principal Investigator: 佐藤 賢一 京都産業大学, 総合生命科学部, 教授 (30235337)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2013: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2012: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
• Keywords: 受精 / シグナル伝達 / 配偶子間相互作用 / 膜マイクロドメイン / アロ認証 / Src / ウロプラキンIII

Research Abstract

アフリカツメガエル卵細胞の受精成立メカニズムに関する研究をおこない、次の成果を得た。１、未受精卵から単離した膜マイクロドメイン（UF-MDと略す）を用いて、受精に伴う細胞膜シグナル伝達反応（チロシンキナーゼSrcの活性化、膜貫通型タンパク質uroplakin IIIの部分分解とチロシンリン酸化など）の試験管内再構成に成功した。この結果から、精子と単離UF-MDを用いる実験が受精時における精子と卵細胞の相互作用の実態を明らかにするためのモデル実験として利用可能であることが明らかになり、またこのことをふまえて、実際の受精反応の際に卵細胞のMD成分がどのような生理機能を担っているかを解析する動機づけが得られた。２、UF-MDの精子との相互作用および受精成立メカニズムへの貢献能力が卵成熟に伴い構築されることを明らかにした。UF-MDに存在するuroplakin IIIは精子プロテアーゼによる部分分解をうけることで卵細胞内に受精シグナルを送る役割をもっている。この分子の卵細胞形成過程における発現状態を生化学的に調べたところ、卵細胞形成ステージのきわめて早い段階からそのタンパク質発現が見られることがわかった。いっぽうで間接蛍光抗体法により卵細胞表層でのuroplakin IIIの発現を調べたところ、卵成熟過程でuroplakin IIIが卵細胞表層に細胞外ドメインを提示する、すなわち精子との相互作用能を獲得することを示唆する結果を得ることができた。そこで実際に未成熟卵母細胞からMDを単離して（GV-MDと略す）、前記成果１の受精シグナル再構成実験をおこなったところ、UF-MDと異なりGV-MDには精子によるシグナル伝達反応機構が備わっていない、あるいはその活性が極めて低いということが明らかとなった。これらの結果はアフリカツメガエルの受精成立メカニズムにおけるMDとMD局在性分子の生理機能と機能構築に関する新たなかつ重要な知見として、当該研究分野の進展に資するものと考えている。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The egg membrane microdomain-associated uroplakin III-Src system becomes functional during oocyte maturation and is required for bidirectional gamete signaling at fertilization in Xenopus laevis (2014)
  • Author(s): Mahbub Hasan AKM, Hashimoto A, Maekawa Y, Matsumoto T, Kushima S, Ijiri TW, Fukami Y, Sato K
  • Journal Title: Development Volume: 141 Issue: 8 Pages: 1705-1714
  • DOI: 10.1242/dev.105510
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Membrane microdomain-associated uroplakin IIIa contributes to Src-dependent mechanisms of anti-apoptotic proliferation in human bladder carcinoma cells. (2012)
  • Author(s): Kihira S.
  • Journal Title: Biology Open Volume: 1 Issue: 10 Pages: 1024-1034
  • DOI: 10.1242/bio.20121115
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Protein-tyrosine kinase signaling in the biological functions associated with sperm. (2012)
  • Author(s): Ijiri TW.
  • Journal Title: Journal of Signal Transduction Volume: 2012 Pages: 181560-181560
  • DOI: 10.1155/2012/181560
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvemnet of Src in the adaptation of cancer cells under microenvironmental stresses. (2012)
  • Author(s): Mahbub Hasan AK.
  • Journal Title: Journal of Signal Transduction Volume: 2012 Pages: 483796-483796
  • DOI: 10.1155/2012/483796
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヒト膀胱および非膀胱がん細胞におけるウロプラキンIIIaの発現と機能 (2012)
  • Author(s): 吉田潤平
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡市サンパレス
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] 血清飢餓培養環境下におけるヒト膀胱がん細胞のSrc依存的MAPK非依存的増殖機構 (2012)
  • Author(s): 紀平成
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡市サンパレス
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] Membrane microdomain-mediated gamete interaction and signaling in fertilization of the frog Xenopus laevis. (2012)
  • Author(s): 佐藤賢一
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡市サンパレス
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] ATP quantification in Xenopus laevis oocyte/egg during maturation and fertilization: for further ATP imaging. (2012)
  • Author(s): 井尻貴之
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡市サンパレス
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] Membrane microdomain (MD)-mediated crosstalk in fertilization signaling of the frog Xenopus laevis. (2012)
  • Author(s): Sato K.
  • Organizer: he International Meeting on the Mechanisms of Sexual Reproduction in Animals and Plants, Joint Meeting of the 2nd Allo-authentication Meeting and the 5th Egg-coat Meeting (MCBEEC)
  • Place of Presentation: 名古屋ガーデンパレス
  • Year and Date: 2012-11-12
  • Invited
• [Presentation] ATP quantification in Xenopus laevis oocyte/egg during maturation and fertilization: for further ATP imaging. (2012)
  • Author(s): Ijiri TW.
  • Organizer: he International Meeting on the Mechanisms of Sexual Reproduction in Animals and Plants, Joint Meeting of the 2nd Allo-authentication Meeting and the 5th Egg-coat Meeting (MCBEEC)
  • Place of Presentation: 名古屋ガーデンパレス
  • Year and Date: 2012-11-12
• [Presentation] ヒト膀胱がん細胞の血清飢餓抵抗性増殖機構におけるSrcおよびuroplakin IIIaの役割 (2012)
  • Author(s): 佐藤賢一
  • Organizer: 第71回日本癌学会総会
  • Place of Presentation: 札幌ロイトンホテル
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] 試験管内再構成実験によるツメガエル卵の受精シグナル関連分子の探索 (2012)
  • Author(s): 佐藤賢一
  • Organizer: 第83回日本動物学会大会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2012-09-13
• [Presentation] マトリクスメタロプロテアーゼによる電位感受性なツメガエル受精 (2012)
  • Author(s): 城下歩美
  • Organizer: 第83回日本動物学会大会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2012-09-13
• [Presentation] 卵細胞膜マイクロドメインを足場とする受精シグナル伝達機構。 (2012)
  • Author(s): 佐藤賢一
  • Organizer: 生殖研究ワークショップ／第５回生殖若手の会
  • Place of Presentation: 東京大学臨海実験所
  • Year and Date: 2012-07-26
• [Presentation] MBLサマーコースFrontiers in Reproductionへの誘い (2012)
  • Author(s): 井尻貴之
  • Organizer: 生殖研究ワークショップ／第５回生殖若手の会
  • Place of Presentation: 東京大学臨海実験所
  • Year and Date: 2012-07-26
• [Presentation] Membrane microdomain-associated uroplakin IIIa contributes to Src-dependent anti-apoptosis in human bladder carcinoma cells. (2012)
  • Author(s): Sato K.
  • Organizer: Gordon Research Conference on Cell Death
  • Place of Presentation: Lucca, Barga, Italy
  • Year and Date: 2012-07-15
• [Presentation] 卵細胞膜マイクロドメインを足場とする配偶子間認識と膜融合の分子機構 (2012)
  • Author(s): 佐藤賢一
  • Organizer: 新学術領域研究・領域会議
  • Place of Presentation: 下田東急ホテル
  • Year and Date: 2012-06-12
• [Presentation] 配偶子膜マイクロドメインに焦点をあてた受精シグナル機構の解析 (2012)
  • Author(s): 佐藤賢一
  • Organizer: 基礎生物学研究所共同利用共同研究・研究会「モデル生物・非モデル生物のプロテオミクスが拓く生物学」
  • Place of Presentation: 基礎生物学研究所
  • Year and Date: 2012-05-14
  • Invited
• [Book] Embryogenesis (2012)
  • Author(s): Mahbub Hasan AK.
  • Total Pages: 52
  • Publisher: Phospho-signaling at oocyte maturation and fertilization: Set up for embryogenesis and beyond. Part I. Protein kinases.
• [Book] Embryogenesis (2012)
  • Author(s): Mahbub Hasan AK.
  • Total Pages: 56
  • Publisher: Phospho-signaling at oocyte maturation and fertilization: Set up for embryogenesis and beyond Part II. Kinase regulators and substrates.
• [Remarks] 京都産業大学総合生命科学部専任教員紹介ホームページ
  • URL: http://www.kyoto-su.ac.jp/department/nls/sennin/system/sato.html
• [Remarks] 京都産業大学総合生命科学部生命システム学科発生情報学研究室ホームページ（日本語版）
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~k3884/LABHPJ/index.html
• [Remarks] 京都産業大学総合生命科学部生命システム学科発生情報学研究室ホームページ（英語版）
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~k3884/LABHPE/Welcome.html
• [Remarks] 京都産業大学総合生命科学部専任教員紹介ホームページ
  • URL: http://www.kyoto-su.ac.jp/department/nls/sennin/system/sato.html
• [Remarks] 京都産業大学総合生命科学部生命システム学科発生情報学研究室ホームページ（日本語版）
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~k3884/LABHPJ/index.html
• [Remarks] 京都産業大学総合生命科学部生命システム学科発生情報学研究室ホームページ（英語版）
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~k3884/LABHPE/Welcome.html