2021 Fiscal Year Annual Research Report
Regulation of IZUMO1-JUNO in mammalian gamete fusion
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17K15128
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
齋藤 貴子 静岡大学, 農学部, 助教 (10778038)
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2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 受精 / 膜融合 / 遺伝子改変マウス / 精子 / 卵子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類の受精には、精子細胞膜上のIZUMO1とIZUMO1受容体として同定された卵子細胞膜上のJUNOタンパク質が必須である。これらの分子が欠損したマウスは、配偶子間の融合不全による完全な不妊を示す。本研究では、IZUMO1-JUNOの相互作用に制御される膜融合の機構解明に向けて、「IZUMO1-JUNOの相互作用に必須なアミノ酸残基」に変異を挿入した遺伝子改変マウスを作製しその解析を行った。
IZUMO1-JUNO結合部位のアミノ酸をそれぞれ1残基置換すると、変異型IZUMO1を持つマウスは雄性不妊に、変異型JUNOを持つマウスは雌性不妊を示した。また、配偶子融合の能力を検証するための融合アッセイにより、IZUMO1-JUNOの相互作用が配偶子融合開始に必要不可欠であることが示された。次に、精子と卵子の結合の瞬間をライブイメージングで捉え、IZUMO1とJUNOがどのように膜融合を引き起こすのか、その分子動体の解明に取り掛かった。変異型IZUMO1と変異型JUNOを持つ遺伝子改変マウスを用いた受精のライブイメージングから、精子と卵子の接着はIZUMO1とJUNOの相互作用に依存していることが明らかになった。これまでIZUMO1とJUNOは膜融合に機能していると考えられてきたが、融合の前段階である配偶子間の接着に大きく関与していることが示された。
一方、IZUMO1に複数変異を導入すると、複数変異IZUMO1は精巣においてタンパク質として発現しているにも関わらず、精子細胞膜上には局在しないことが明らかになった。このことは、IZUMO1が他分子によって精巣から精子先体内膜（先体反応後の卵子との融合部位）へ輸送されることを示唆しており、変異の導入によって輸送を担う分子がIZUMO1へ作用できずIZUMO1の輸送が機能しなくなったことが考えられる。
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