2015 Fiscal Year Annual Research Report
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15J05885
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
大西 由之佑 首都大学東京, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 受精 / 核の合一 / 初期発生 / 植物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代への親ゲノムの継承は受精を介して行われる。受精は雌雄配偶子の会合とそれらの膜融合および、融合細胞内の雌雄配偶子核の合一をもって完了し、その後、受精卵は胚への発生を開始する。本研究課題ではイネin vitro受精系を用い、植物の配偶子融合後に起こる核合一機構の解明に向けた研究を進めている。報告者の過去の研究から、イネ雌雄配偶子融合における雌雄配偶子それぞれの特異的な機能として、卵細胞が精核以外の核とも核合一を進行させる能力を保持していること、および、精細胞は受精卵初期発生を正常に進行させるための特異的な機能・因子を持つことが示唆されている。採用期間１年目において報告者はまず、これらうちの卵細胞における核合一能に関してその機構の明確化に取り組んだ。
卵細胞は細胞内に存在する核を無差別的に輸送、隣接させ、核膜融合を引き起こす一連の反応系を持つことが想定される。この卵細胞における核輸送機構を明らかにするため、細胞内のアクチンフィラメントが蛍光タンパク質で標識された卵細胞および融合卵内におけるアクチンフィラメントと精核の動態の定量的解析を行った。その結果、細胞内全域に広がったメッシュ状のアクチンフィラメントは卵核方向へと断続的に移動しており、融合卵内の精核はその精核膜とそれらアクチンフィラメントが何らかの分子機構を介し接着することで、卵核方向へと移動することが示めされた。このような細胞内のアクチンフィラメントの核方向への断続的な移動は、植物体細胞および動物の受精卵では観察されておらず、被子植物における受精特有の核輸送機構であると考えられる。この卵細胞・融合卵内で観察されたアクチンメッシュの集約は受精の有無に関係なく卵細胞内で継続的に発生している現象であり、このことが卵細胞同士を融合した細胞・雌性過多3倍体受精卵・体細胞融合卵内での核の移動および集合をもたらしていると推察された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度は主にイネ卵細胞および受精卵中におけるアクチンメッシュワークの定量的動態解析およびそれに依存した精核輸送の機構解析を行った。これは、報告者が見いだした受精卵中におけるアクチンフィラメント依存的な精核輸送機構をサポートするものである。しかしながら、メッシュワーク動態の定量化に傾斜しすぎたために、それに多くの時間を取られる結果となり、本研究課題の目標である、核合一機構に対して新たな概念・発見を付与するものには十分に至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
卵細胞側にある核合一機構の解明に加え、精細胞側の核合一過程および受精卵発生能への関与の確認も進めている。動物の受精においては卵と精子の細胞膜融合によって、卵内へと精核および中心小体に加え、卵活性化因子(PLCζ)がもたらされる。卵活性化因子はイノシトール三リン酸（IP3）を介して反復的な細胞内Ca2+レベルの上昇を引き起こし、これにより活性化を受けた受精卵は発生を開始する。植物でも同様に、融合後細胞内Ca2+レベルの一過的上昇が起こることが知られいる。本課題では、核合一に寄与する精細胞側の因子の存在を確認するため、核が蛍光タンパク質で標識された卵細胞および精細胞を用いて、卵細胞同士を融合させた細胞と雌性過多3倍体受精卵をそれぞれ作出し、それら核合一進行を規定した時間（1-20時間）において観察した。その後、観察によって取得された各時間における蛍光視野画像から、円形率を用いてそれら融合核の形状を計測し、核合一進行度合いの定量的な評価を行った。現在、解析個体数の蓄積を進めている段階ではあるが、結果として卵細胞同士を融合させた細胞（n > 34）と雌性過多3倍体受精卵（n > 22）の核融合進行度は融合後12時間で有意な差(p < 0.05)が認められた。このことは、精細胞の融合によって卵細胞へともたらされる何らかの因子が、直接的あるいは間接的に、融合卵内での円滑な核融合を誘引していることを強く示唆している。今後、さらに卵細胞同士を融合した細胞・雌性過多3倍体受精卵・体細胞融合卵内の核動態を基準とした初期発生進行度合いの比較を進め、さらにそれら細胞内におけるCa2+レベル計測、細胞壁形成の確認等を計画しており、それら比較から得られた差や反応の有無から、精細胞における核合一関連因子の解析を進める共に、受精卵発生能の付与に関わるであろう精細胞側の因子の探索も行う予定である。
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