哺乳類における配偶子融合の分子認証機構の解明

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Elucidation of Common Mechanisms for Allogeneic Authentication in Animals and Plants
• Project/Area Number: 21112006
• Research Institution: National Research Institute for Child Health and Development
• Principal Investigator: 宮戸 健二 National Research Institute for Child Health and Development, 生殖・細胞医療研究部, 室長 (60324844)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 直和 大阪大学, 微生物病研究所・遺伝子情報実験センター, 助教 (50379096)
• Keywords: 受精 / アロ認証 / CD9 / Izumo / 膜融合

Research Abstract

有性生殖が連綿と続いてきた背景には雌雄の生殖細胞による精緻な相互認識機構(アロ認証)が存在する。アロ認証は基本的には雌雄同体の植物や海産動物で、同種異個体間での融合を促進し、自家和合を排除する仕組みである。一方、哺乳動物は雌雄異体であるため、当然、アロの関係にある個体由来の配偶子間相互作用の結果、配偶子融合が起こる。雌雄同体である植物と、雌雄異体である哺乳動物の配偶子融合機構の研究を組み合わせることで、従来のアプローチでは解明できなかった"配偶子認証の仕組み"が浮き彫りになると考えられる。本年度は、哺乳動物の受精研究から同定された2つの膜融合関連因子(卵子側融合制御因子CD9、精子側融合因子IZUMO1)を中心として研究を行った。IZUMO1は精子上でタンパク質複合体を形成することから、免疫沈降法によりIZUMO1に相互作用する精子膜上のタンパク質の同定に成功した。同定された分子は血圧の調節に機能するACE(Angiotensin-Converting Enzyme)に類似する精巣特異的なACE3として既に同定されていた分子であるが機能は不明であった。そこで、ACE3ノックアウトマウスを作製して解析すると、IZUMO1の局在に影響を及す因子であることを明らかにした。CD9変異体を用いた機能領域の解析からは、C末端がCD9の膜融合における機能に必須で、C末端にEGFPを結合させた融合タンパク質(CD9-EGFP)を卵特異的に発現させたところ、CD9の膜融合における機能が消失した。一方、N末端にEGFPを融合させた場合は(EGFP-CD9)、CD9の機能へは影響はなかった。更に、CD9C末端にチューブリンβ2A(Tubb2A)が結合することを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Tetraspanin family protein CD9 in the mouse sperm : unique localization, appearance, behavior and fate during fertilization. (2010)
  • Author(s): Ito C, Yamatoya K, Yoshida K, Maekawa M, Miyado K, Toshimori K
  • Journal Title: Cell Tissue Research (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fertilization : sperm's journey to and interaction with the oocyte (2010)
  • Author(s): Ikawa, M., Inoue, N., Benham, A., Okabe M.
  • Journal Title: Journal of clinical investigation 120 Pages: 984-94
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sperm equatorial segment protein 1, SPESPI, is required for fully fertile sperm in mouse (2010)
  • Author(s): Fujihara, Y., Murakami, M., Inoue, N., Satouh, Y., Kaseda, K., Ikawa, M., Okabe, M.
  • Journal Title: Journal of cell science (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification and disruption of sperm-specific angiotensin converting enzyme-3 (ACE3) in mouse (2010)
  • Author(s): Inoue, N., Kasahara, T., Ikawa, M., Okabe, M.
  • Journal Title: PloS ONE (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Maintenance of pluripotency and self-renewal ability of mouse embryonic stem cells in the absence of tetraspanin CD9. (2009)
  • Author(s): Akutsu H, Miura T, Machida M, Birumachi JI, Hamada A, Yamada M, Sullivan S, Miyado, K, Umezawa A
  • Journal Title: Differentiation 78 Pages: 137-142
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Equatorin : Identification and Characterization of the Epitope of the MN9 Antibody in the Mouse. (2009)
  • Author(s): Yamatoya K, Yoshida K, Ito C, Maekawa M, Yanagida M, Takamori K, Ogawa H, Araki Y, Miyado K, Toyama Y, Toshimori K.
  • Journal Title: Biology of Reproduction 81 Pages: 889-897
  • Peer Reviewed
• [Presentation] CD9 action in the egg and on the sperm of mice (2009)
  • Author(s): 宮戸健二
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会念会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Presentation] 受精の膜融合因子Izumoの膜融合活性化領域の同定とその構造解析 (2009)
  • Author(s): 井上直和、浜田大三、上久保裕生、平田邦生、片岡幹雄、山本雅貴、伊川正人、岡部勝、萩原義久
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜市)
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Presentation] 受精の膜融合における卵側因子CD9とエキソソームの役割 (2009)
  • Author(s): 宮戸健二
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2009-10-23
• [Presentation] CD9 action in the egg and on the sperm of mice (2009)
  • Author(s): Miyado K
  • Organizer: Gordon Research Conferences
  • Place of Presentation: Colby-Sawyer College, New London, NH, USA
  • Year and Date: 2009-07-20
• [Remarks]
  • URL: http://133.1.15.131/EGR/indexJ.cfm