哺乳動物卵受精における精子・卵結合の経膜的情報伝達機序

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01640512
• Research Institution: Tokyo Women's Medical University
• Principal Investigator: 宮崎 俊一 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (80010081)
• Keywords: 哺乳動物卵 / 受精 / 細胞内情報伝達 / 細胞内カルシウムイオン遊離 / イノシト-ル3リン酸 / GTP結合蛋白 / プロティンキナ-ゼC / セロトニン

Research Abstract

ゴ-ルデンハムスタ-の体外受精系を用いて、哺乳動物卵受精時の精子・卵結合から卵賦活の引き金になる細胞内カルシウムイオン(Ca^<2+>)の増加に至る信号伝達機序に関する生理学的研究を行った。精子の結合は、卵細胞膜のGTP結合蛋白(G蛋白)の活性化→イノシト-ルリン脂質の分解→イノシト-ル3リン(酸(IP_3)の産生→IP_3による細胞内Ca^<2+>ストアからのCa^<2+>遊離、という情報伝達系でCa^<2+>増加をもたらすことを示唆する結果を既に報告したが、今回さらに知見を広げた。1)IP_3をマイクロピペットから電流パルスで未受精卵内に微量注入すると、all-or-none的にCa^<2+>遊離を誘発することが、膜電位変化及び、予め卵内に注入したCa選択性試料fura 2の蛍光の増加(購入した紫外線照射装置を使用)をテレビ画面でとらえて確認した。IP_3によるCa^<2+>遊離はヘパリンによって抑制され、このヘパリンは受精時のCa^<2+>増加を抑制した。IP_4は有意の効果を示さなかった。2)IP_3とともに産生されるジアシルグリセロ-ル(DAG)とそれによって活性化されるプロティンキナ-ゼC(PKC)は、G蛋白を介するCa^<2+>遊離反応に対してnegative feedbackとして抑制的に作用することを明らかにした。即ち、GTPの水解耐性アナログであるGTPγSを未受精卵内に注入してG蛋白を活性化した際におこるCa^<2+>増加反応に対して、PKCのアクティベ-タ-であるフォルボ-ルエステル及び合成DAGは抑制作用を示し、逆にPKCのインヒビタ-であるスフィンゴシンは増強作用を示した。3)細胞膜の受容体に結合し、G蛋白の活性化を介してCa^<2+>遊離反応を誘発する細胞外因子を探索した。成長因子(EGF,PDGF等)その他の活性物質のうち、セロトニン(5-HT)がこの作用を示した。G蛋白の活性化につき、細胞外からの5-HTと細胞内GTPとの協調作用を明らかにし、また、PKCを介するフィ-ドバック抑制が、細胞外因子に対する脱感作の原因の一つであることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] K.Swann,Y.Igusa,S.Miyazaki: "Evidence for an inhibitory effect of protein kinase C on G-protein mediated repetitive calcium transients in hamster eggs." EMBO Journal. 8. 3711-3718 (1989)
• [Publications] S.Miyazaki,Y.Katayama,K.Swann: "Synergistic activation by serotonin and GTP analogue and inhibition by phorbol ester of cyclic Ca^<2+> rises in hamster eggs." Journal of Physiology(London). 1990.
• [Publications] S.Miyazaki,K.Swann,Y.Katayama,Y.Igusa: "Negative feedback inhibition by protein kinase C on G-protein-mediated repetitive calcium transients in hamster eggs." Japanese Journal of Physiology. 39. S33 (1989)
• [Publications] Y.Katayama,K.Swann,S.Miyazaki: "Serum and serotonin facilitation of GTPγS-induced repetitive increase in intracellular calcium ions in hamster eggs." Japanese Journal of Physiology. 39. S44 (1989)
• [Publications] S.Miyazaki: "Cell Signalling at fertilization of hamster eggs." Journal of Reproduction and Fertility. (1990)
• [Publications] S.Miyazaki: "Calcium wave in activating hamster eggs." Biological Bulliten. 176. 21-24 (1989)
• [Publications] S.Miyazaki(分担執筆)(Signal transduction of sperm-egg interaction causing periodic calcium transients in hamster eggs): "Mechanisms of Egg Activation edited by R.Nuccitelli,G.N.Chern and W.H.Clark Jr." Plenum Press, 290 (1989)