ホヤ配偶子におけるアロ認識の分子機構

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02454021
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 星 元紀 東京工業大学, 生命理工学部, 教授 (20012411)
• Keywords: ホヤ / 自家不稔性 / アロ認識 / 濾胞細胞 / 精子・卵相互作用 / キモトリプシン様プロテア-ゼ / 金属プロテア-ゼ / αーLーフコシダ-ゼ

Research Abstract

ホヤにおける自家不稔性は、アロ認識にもとづく配偶子間相互作用、特に イ)精子が卵黄膜に結合してから ロ)先体反応の誘起を経て ハ)卵黄膜を貫通するまでの過程、の修飾・変調と考えることができる。本研究では、優れた材料と考えられるカタユウレイボヤ、ユウレイボヤおよびマボヤを用い、(1)アロ認識の分子機構と(2)イ)〜ハ)の分子機構とを解析した。昨年度、自家不稔性の獲得には濾胞細胞由来の物質が重要であることなどを見出したが、今年度新たに得た主な知見は以下の通りである。
1)カタユウレイボヤでは、濾胞細胞由来、タンニン酸好染性の薄い層が、卵黄膜最外層に沈着することと自家不稔性の獲得とが良く対応した。この層は、ライシンであるキモトリプシン様酵素で消化される層でもあるので、自家不稔性とライシンの作用、言い換えれば自家不稔性と先体反応とが密接に関係していることが示唆された。
2)カタユウレイボヤでは、精子を異個体由来の濾胞細胞培養液で処理すると自家受精するようになる。しかし、精子を異個体由来の濾胞細胞培養液で処理しても、濾胞細胞と同じ個体由来の卵(精子から見れば異個体由来の卵)に対する受精能に変化は見られなかった。
3)カタユウレイボヤの卵黄膜ライシンはキモトリプシン様酵素であることを見出し、この酵素を精製し、酸素学的性質を調べた。また、1)で述べたように、この酵素が卵黄膜最外層に作用することを見出した。
4)カタユウレイボヤの精子一卵融合には、Zn^<2+>依存性の金属プロテア-ゼが関与することを見出した。
5)マボヤで、精子の運動能と卵黄膜結合能とを分離して測定する方法を確立した。この方法を用いることにより、マボヤでは卵黄膜糖タンパク質のAsnー結合型糖鎖と精子αーLーフコシダ-ゼが結合に関与していることが確認された。

Research Products

• [Publications] T.Tasuhara: "Involvement of a Sperm Aminopeptidase in Fertillzation of the Sea Urchin" Experientia. 47. 100-103 (1991)
• [Publications] H.Tadenuma: "Purification and Characterization of a GTPーBinding Protein Serving as Pertussin Toxin Substrate in Starfish Oocytes" Arch.Biochem.Biophys.290. 411-417 (1991)
• [Publications] E.Sato: "A New Fluorogenic Substrate with Pyranine System for Phosphatases" Chem.Pharm.Bull.
• [Publications] T.Amano: "Treatment of Starfish Sperm with Egg Jelly Induces the Degradation of Histones" Develop.Growth,Differ.34. 99-106 (1992)
• [Publications] M.TakagiーSawada: "Participation of 650ーkDa Protease(20S Proteasome)in Starfish Oocyte Maturation" Develop.Biol.150. (1992)
• [Publications] M.Ogiso: "Senile CataractーRelated Accumulation of Lewis^X Glycolipid in Human Lens" J.Biol.Chem.(1992)
• [Publications] R.Marino: "Purification and Characterization of A Vitelline Coat Lysin from Ciona intestinalis Spermatozoa" Mol.Reprod.Develop.(1992)
• [Publications] H.Kubo: "A Novel Ceramide Trihexoside from the Eggs of the Sea Urchin,Hemicentrotus pulcherrimus" J.Biochem.(1992)
• [Publications] H.Kubo: "A Novel Difucosylated Neutral Glycosphingolipid from the Eggs of the Sea Urchin,Hemicentrotus pulcherrimus I.Purification and Structural Determination" J.Biochem.
• [Publications] F.Inagaki: "A Novel Difucosylated Neutral Glycosphingolipid from the Eggs of the Sea Urchin,Hemicentrotus pulcherrimus II.Structural Analysis by Two Dimensional Nuclear Magnetic Resonance" J.Biochem.
• [Publications] H.Sawada: "Inhibition of Mouse Blastocyst Hatching by SubsiteーSpecific Trypsin Inhibitors,PeptidyーArgininals" Develpo.,Growth,Differ.
• [Publications] R.De Santis: "Metalloendoproteases Are Involved in Gamete Fusion of Ciona intestinalis" Develop.Biol.
• [Publications] M.Hoshi: "″Comparative Spermatology,20Years After″(Serono Symposia Pubication Series,Vol.75)" Raven Press,New York, (1992)
• [Publications] M.Hoshi: "″Biology of the Germ LinーIn Animals and Manー″" Japan Scientific Societies Press,Tokyo, (1992)