2019 Fiscal Year Research-status Report
Action of starfish gonadotropic hormone: interaction with the receptor and mechanism of gamete shedding
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19K06747
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| Research Institution | Showa University |
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Principal Investigator |
三田 雅敏 昭和大学, 医学部, 客員教授 (50190674)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 生殖制御機構 / リラキシン様生殖腺刺激ペプチド / シグナル伝達 / アセチルコリン / ヒトデ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
無脊椎動物の生殖制御機構を分子レベルで解明することを目的として、本研究では、ヒトデのゴナドトロピン様活性物質、リラキシン様生殖腺刺激ペプチド (relaxin-like gonad-stimulating peptide, RGP)に注目し、(1) RGPとその受容体との相互作用、および (2) 放卵（放精）のメカニズムについて解析をおこなった。
(1) RGPとその受容体との相互作用： RGPの放卵誘起作用は部分的な種特異性がみられる。種特異性はRGPと受容体との相互作用によるものと考えられることから、イトマキヒトデ，Asterias rubens，エゾヒトデの3種類のRGPについて、互いのA鎖とB鎖を組み替えたキメラRGPを合成し、それぞれの放卵誘起活性を比較した。A. rubensは欧州に棲息することから、実験はイギリスで実施した。その結果、RGPを構成するA鎖、B鎖のうち、B鎖がRGP受容体との結合に重要な役割を持つことが明らかになった。一方、A鎖はRGPが受容体と結合する際、アミノ酸側鎖が立体障害をもたらし、そのことが種特異性の原因になると考えられる。
(2) 放卵（放精）のメカニズム： アセチルコリンが放卵・放精のシグナル物質として作用している可能性を強く示すことができた。Imaging MSによる観察からアセチルコリンは、イトマキヒトデの卵巣や精巣内に分布していた。さらに配偶子放出の原動力となる生殖巣の収縮はカルシウムチャネルに関連するCa2+-influxによりもたらされることが明らかになった。アセチルコリンは生殖巣壁の筋細胞に対して代謝型ムスカリン性アセチルコリン受容体を介してCa2+-influxをもたらし、その結果、卵巣や精巣が蠕動運動をおこし、卵や精子が生殖孔から放出されると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(1) RGPとその受容体との相互作用： 受容体との相互作用の解析はキメラRGPを利用することでB鎖が受容体との結合に重要であることが明らかになった。一方、RGP受容体はまだ未同定であるが、RGPの標的細胞である卵濾胞細胞のRNA_seqを作成し、その中からリラキシン受容体とホモロジーの高い遺伝子を検索し、これまでに少なくとも2種類の遺伝子を特定することができた。
(2) 放卵（放精）のメカニズム： ヒトデの放卵・放精が、ウニと同様にアセチルコリンにより誘起されることを明らかにした。アセチルコリンによる配偶子放出には海水中のカルシウムイオンが必須であることも分かった。これにより、これまで不明であったカルシウム欠如海水中では放卵がおこらない理由について、説明することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) RGPとその受容体との相互作用： RGP受容体を同定する。RGP受容体であることが期待されるリラキシン受容体とホモロジーの高い2種類の遺伝子について、昆虫の培養細胞Sf-9細胞を使って、これら遺伝子を発現させ、RGPに対する応答を観察することで、受容体であることを証明する予定である。
(2) 放卵（放精）のメカニズム： ヒトデの放卵・放精が、ウニと同様にアセチルコリンにより誘起されることが明らかになった。一方、アセチルコチンの分泌を促すメカニズムについてはまだ不明である。1-MeAdeはヒトデの卵成熟誘起ホルモンとしてよく知られているが、精巣でも卵巣同様にRGP処理により1-MeAde生産がみられる。しかし、繁殖期の精巣には既に減数分裂を完了した精子で満たされていることから、これまで精巣における1-MeAdeの生理作用は不明であった。1-MeAdeは卵成熟誘起作用以外にアセチルコチンの分泌を促している可能性があり、このことを解明する。
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| Causes of Carryover |
2019年度に実施した英国出張および米国出張の航空券を4月以前に購入したため旅費として使用できなかったため、当初予定していた支出額よりも少なくなった。2020年度の国内外の旅費および物品費として使用する予定である。
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[Presentation] Metabolic regulation of sex differentiation under starvation in medaka2019
Author(s)
Sakae, Y., Sugiura, Y., Oikawa, A., Mita, M., Nishimura, T., Tanaka, M.
Organizer
Society for the Study of Reproduction 52nd Annual Meeting
Int'l Joint Research
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