Spatial and temporal analysis of voltage-sensing phosphatase activity in sperm

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K07274
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48020:Physiology-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Takafumi Kawai 大阪大学, 大学院医学系研究科, 助教 (70614915)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 精子 / 膜電位 / VSP

Outline of Final Research Achievements

The study focused on the unique protein VSP, which exhibits enzymatic activity in response to the membrane potential of cells. In the present study, we investigated “when does VSP sense the membrane potential of sperm” and found that the membrane potential information of immature sperm is important. The PIP2 level was analyzed using spermatozoa in different states of maturity, and it was found that VSP activity already occurred in immature spermatozoa. Mutant mice with altered membrane potential sensitivity of VSP showed changes in sperm motility and inositol phospholipid levels, indicating that the potential signaling of immature sperm is important for the formation of the sperm lipid environment.

Free Research Field

生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで我々は、精子において「電気信号を化学信号に変換する」新規の機構が精子の運動性に重要であることを明らかにしていた。このことは、精子に起因する不妊治療などを考えるうえで非常に重要な問題であるが、一方でこれまでVSPがどのタイミングの電気信号を感知しているのかはまったくわかっていなかった。
今回我々は、未成熟精子の電気信号がVSPの活性化に重要であることを初めて明らかにした。また、この点について、実際に精子のVSPの電位感受性を変化させることでも確認した。このことは、精子の電気信号を人為的に制御することで、精子の機能調節も可能になることを示唆しており、重要な知見に繋がることが期待される。