Studies on the mechanisms of ascidian fertilization

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06621
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44010:Cell biology-related
• Research Institution: Kinjo Gakuin University
• Principal Investigator: Sawada Hitoshi 金城学院大学, 生活環境学部, 教授 (60158946)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 齋藤 貴子 静岡大学, 農学部, 助教 (10778038)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 受精 / 自家不稔性 / 自家不和合性 / 精子 / ライシン / ホヤ

Outline of Final Research Achievements

Molecular mechanisms of sperm penetration through the vitelline coat (VC) and of self-sterility were investigated using hermaphroditic ascidians (Urochordate). We previously reported that sperm proteasome plays a key role in sperm penetration of the VC in ascidians, Halocynthia roretzi and Ciona intestinalis. In addition, we also showed that sperm astacin-like metalloproteases (tasts) play key roles in sperm penetration of the VC in C. intestinalis. Here, we showed that tasts also play key roles in fertilization of H. roretzi. On the other hand, we previously reported that three pairs of sperm s-Themis and VC v-Themis are responsible for self-sterility in C. intestinalis by genetic analysis. Here, we showed that s-Themis proteins are expressed in the sperm surface by biochemical analysis.

Free Research Field

生化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我が国では夫婦4.4組に１組が不妊症で、その約半数は男性側に原因があると言われている。男性不妊症への対応として、ICSI(卵細胞質内精子注入法)等の人工授精法がとられているが、受精の分子機構に関する研究は進んでいない。　私は受精実験の容易なホヤを用いて、精子プロテアソームが受精時にライシンとして機能することを初めて報告し、その後哺乳類でも同様であることが報告された。またホヤの自家不稔性に関わる精子タンパク質のホモログが哺乳類精子にも存在し、個体間多型があるという。これらの知見は、男性不妊症の一因がライシン系の異常や男女間の遺伝的近縁関係に関わる可能性を示唆しており、興味深い基礎研究といえる。