Molecular mechanisms and physiological functions of plasma membrane component degradation in animal development

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Multimode autophagy: Diverse pathways and selectivity
• Project/Area Number: 19H05711
• 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: Gunma University
• Principal Investigator: Sato Ken 群馬大学, 生体調節研究所, 教授 (30311343)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 裕公 群馬大学, 生体調節研究所, 准教授 (40545571)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2024-03-31
• Keywords: 受精 / 卵母細胞 / エンドサイトーシス / 細胞膜分解

Outline of Final Research Achievements

In this study, we found that the ubiquitin ligase MARC-3 and the ubiquitin-conjugating enzyme LET-70 are involved in the degradation of oocyte plasma membrane proteins that occurs after fertilization in C. elegans. On the other hand, we found that parts of maternal plasma membrane proteins are internalized from the plasma membrane via clathrin-mediated endocytosis and degraded in lysosomes in early mouse embryos. We also revealed that clathrin-mediated endocytosis is essential for early development. These findings indicate that post-fertilization plasma membrane degradation is an essential process for early embryogenesis and is conserved among species.

Free Research Field

細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々、有性動物は受精により誕生する。近年、社会の発展に伴い、妊娠、出産の高齢化による不妊が社会問題となっている。この原因の１つとして卵母細胞の質の変化が指摘されている。本研究により、受精後に起こる母性細胞膜タンパク質の選択的分解が線虫からヒトまで種を超えて保存された生命現象であり、エンドサイトーシスを介した細胞膜分解が胚発生に重要であることが示唆された。オートファジー活性も胚発生に必須であることから、初期胚におけるリソソーム分解系の活性は卵の質維持に直結していると考えられる。本研究成果は線虫だけではなく哺乳類の卵の質の評価や維持にも役立つ可能性があると期待され、社会的にも意義があると思われる。