同型配偶子接合から卵生殖に向けての雄性配偶子核のクロマチン凝縮の機構について

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11874121
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 本村 泰三 北海道大学, 理学部, 助教授 (30183974)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 市村 輝宜 北海道大学, 理学部, 教授 (00090481)
• Keywords: 異型配偶子接合 / 褐藻類 / クロマチン凝縮 / 精子形成 / 同型配偶子接合 / ヒストン / 有性生殖 / 卵生殖

Research Abstract

藻類、特に褐藻類における有性生殖には同型配偶子接合、異型配偶子接合、そして卵生殖が観察できる。このことは動物や陸上植物と大きく異なり、同一系統群での有性生殖の種々のパターンを実験的かつ具体的な分子レベルにおいてに比較することが可能である利点を有する。本研究では同型配偶子接合においては雌雄配偶子の核内クロマチンの凝縮度に大きな違いが見られないのに対し、卵生殖での精子核は動物精子の場合と同様に極端なクロマチン凝縮が起こることに着目し、褐藻類の同型配偶子接合を行うワタモ・マツモの雌雄配偶子、卵生殖を行うウガノモク精子のそれぞれの核内クロマチンを構成する塩基性タンパク質であるヒストンについて電気泳動法(SDS-PAGE,AUT-PAGE)を中心に調査を行った。ワタモ・マツモの雌雄配偶子では構成ヒストンに差は見られなかった。つまり、コアヒストンとして明確な4種類のバンドとリンカーヒストンH1が観察できた。褐藻類では現在までヒストンタンパク質についての報告が皆無であるため、アミノ酸シークエンサーを用い、N-端側から20個程度のアミノ酸配列を決定し、従来より報告のある他生物とホモロジー検索を行い、これらコアヒストンがヒストンH2a,H2b,H3,H4であることを確認した。これに対しクロマチン凝縮が顕著であるウガノモク精子の場合、H2a,H2b,H3,H4の4種のコアヒストンが確認できたが、リンカーヒストンH1の移動度が異なることが明らかになった。マイクロコッカルヌクレアーゼによるクロマチン処理からワタモ・マツモの雌雄配偶子、ウガノモク精子の核内クロマチンは顕著な体細胞型ヌクレオソーム構造をとることが明らかになった。このことは、褐藻類の卵生殖における精子核内クロマチン凝縮は、動物精子で見られるヒストンからプロタミンへの置き換わりで誘導されていないことを意味している。むしろ、リンカーヒストンH1の違いがクロマチン凝縮を誘導している可能性を示唆している。

Research Products

• [Publications] Chikako Nagasato: "Influence of centriole behavior on the first spindle formation in zygotes of the brown alga Fucus distichus (Fucales, Phaeophyceae)."Developmental Biology. 208. 200-209 (1999)
• [Publications] Norishige Yotukura: "Little divergence in ribosomal DNA internal transcribed spacer-1 and-2 sequences among non-digitate species of Laminaria (Phaeophyceae) from Hokkaido."Phycological Research. 47. 71-80 (1999)
• [Publications] Lee, Y.K.: "Phylogenetic relationships between Pelvetia and Pelvetiopsis (Fucaceae, Phaeophyta) inferred from sequences of the RuBisCo spacer region. "European Journal of Phycology. 34. 205-211 (1999)
• [Publications] Chikako Nagasato: "Karyogamy block by heat stress in the fertilization of brown algae."Journal of Phycology. 35. 1246-1252 (1999)
• [Publications] Tatsuya Togashi: "Gametic behavior in a marine green alga, Monostroma angicava : an effect of phototaxis on mating efficiency."Sexual Plant Reproduction. 12. 158-163 (1999)
• [Publications] Taizo Motomura: "Continuity of centrioles through the life cycle of brown algae."Plant Morphology. 11. 52-58 (1999)
• [Publications] Chikako Nagasato: "Parthenogenesis and the abnormal mitosis in Fucus distichus (Phaeophyceae, Fucales)."Phycologia. 39. 163-166 (2000)
• [Publications] Chikako Nagasato: "Spindle formation in karyogamy blocked zygotes of an isogamous brown alga Scytoshiphon lomentaria (Seytosiphonales, Phaeophyceae)."European Journal of Phycology. 35. 71-80 (2000)
• [Publications] Sang Hcc Lcc: "Nuclear phase alternation in the life cycle of Derbesia (Chlorophyta)."Phycologia. 34. 441-447 (2000)
• [Publications] Taizo Motomura: "The first spindle formation in brown algal zygotes."Hydrobiologia. (in press). (2001)
• [Publications] 本村泰三: "褐藻の受精の細胞学 : 特に中心子の父性遺伝機構について-"バイオディバーシティ・シリーズ"3巻「藻類の多様性と系統」"裳華房. 346 (1999)
• [Publications] 本村泰三: "藻類学実験・実習"講談社. 188 (2000)