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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of regulatory mechanism of capacitation by extracellular Na+ in hamster spermatozoa

Research Project

Project/Area Number 15K21323
Research InstitutionDokkyo Medical University

Principal Investigator

竹井 元  獨協医科大学, 医学部, 助教 (00708183)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords哺乳類精子 / 受精能獲得 / 超活性化 / Na+ / Na/K ATPase / Na Ca Exchanger
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、受精が起こる場である卵管に含まれる高濃度のNa+が哺乳類精子の受精能獲得へ与える影響を明らかにすることを目的として,ハムスターを用いて研究を行っている。昨年度までの研究の成果から、細胞外Na+がハムスター精子の超活性化を抑制すること、またその抑制はNa Ca Exchanger (NCX)の働きを介して起こっていることを明らかにしてきた。また、Na/K ATPase (NKA)αサブユニットの精巣特異的なアイソフォームであるα4を阻害すると超活性化が阻害されることから、NKA α4の活性がハムスター超活性化運動の発現に必須であることも明らかにした。
本年度の研究により、RNA-seq解析により得られた配列データ、及びそれらの配列をもとにRT-PCRを行った結果から、ハムスター精巣においてNCX1及びNCX2、NKAα1及びNKAα4のmRNAが発現していることが分かった。またウェスタンブロッティングにより、NKAα1及びNKAα4のタンパク質レベルでの発現が確認された。次にNKA α4の阻害による超活性化の阻害はどのようなメカニズムで起こっているのかを調べるために、リン酸化酵素の活性化剤や脱リン酸化酵素の阻害剤を用いた実験を行った。その結果、チロシンリン酸化を介した制御とは無関係の経路でNKA α4が超活性化を制御していることが分かった。さらに卵管内の体液には20 mMもの高濃度のK+が含まれることから、その高濃度K+によるハムスター精子の膜電位及び受精能獲得への影響を調べた。すると、高濃度K+により膜電位が有意に脱分極するにもかかわらず、受精能獲得および受精には影響がないことを明らかにした。
これらの結果は、細胞外Na+が、膜電位の制御やチロシンリン酸化シグナルとは無関係な経路で受精能獲得を調節していることを示唆している。

  • Research Products

    (5 results)

All 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Regulatory mechanisms of sperm flagellar motility by metachronal and synchronous sliding of doublet microtubules2017

    • Author(s)
      Gen L Takei, Masakatsu Fujinoki, Kaoru Yoshida and Sumio Ishijima
    • Journal Title

      Molecular Human Reproduction

      Volume: 23巻 Pages: 817; 826

    • DOI

      10.1093/molehr/gax055

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] -closed meeting-2017

    • Author(s)
      Gen L. Takei
    • Organizer
      Gordon Research Conference Fertilization & Activation of Development,
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Na+/K+ ATPase α4 subunit plays the important role in hyperactivation while α1 subunit is essential for the maintenance of motility in hamster sperm.2017

    • Author(s)
      Gen L. Takei and Masakatsu Fujinoki
    • Organizer
      4th World Congress of Reproductive Biology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ハムスター精子受精能獲得に膜電位の過分極は必要ない2017

    • Author(s)
      竹井元 今弘枝
    • Organizer
      日本動物学会第88回富山大会
  • [Presentation] Na+ K+ ATPaseによる超活性化調節2017

    • Author(s)
      竹井元 藤ノ木政勝
    • Organizer
      日本アンドロロジー学会第36回学術大会および第25回精子形成・精巣毒性研究会共同開催学会

URL: 

Published: 2018-12-17  

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