2022 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of mechanisms of controlling egg envelope thickness in fish species.
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22K06303
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| Research Institution | Josai University |
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Principal Investigator |
佐野 香織 城西大学, 理学部, 准教授 (70612092)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神田 真司 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (50634284)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 卵膜の厚さ / zona pellucida / メダカ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脊椎動物の卵細胞を覆う卵膜は、特に体外受精を行う魚類において、その厚さは捕食のリスクなどの卵保護の度合いと、孵化時に働く酵素（孵化酵素）との関係性により、厳密に調整されている。そのため、同一魚種の卵の卵膜は、一定の厚さのものが作られる。一方、魚類は産卵場所や産卵環境によって、浮性卵や沈性卵、付着卵など様々なタイプの卵を産み、浮性卵の卵膜は薄く、沈性卵の卵膜は厚い傾向が知られている。たとえ近縁種であろうと、浮性か沈性かで異なる厚さの卵膜を持つため、卵膜の厚さは個々の種レベルで柔軟に適応していると言える。このように、種間ではフレキシブルに変わり、種内では厳密に統一されている卵膜の厚さの制御が、一体どのような仕組みで行われているのかは、これまで全く明らかにされていない。本研究では、受精や多精拒否、胚の保護など様々な局面で重要な卵膜の厚さが、どのようなメカニズムで決定するかを解明することを目指している。
魚類の中には母体の肝臓で卵膜タンパクを合成し、血流を介して卵巣へ輸送し、卵膜を形成する種がいる。そのような種では産卵期のメスの血中には常に高濃度の卵膜タンパク質が存在している。そのようなことから、例えば毎日産卵するため卵巣内では大小の卵が混在しているメダカなどでは、卵側が積極的に厚さを「決める」仕組みを持っている必要があると考えられる。そこで、human embryonic kidney (HEK) 293A細胞の発現系を用いて、卵膜タンパク質を作製し、メダカの腹腔内に投与し、それらが卵膜を形成する様子を観察した。その結果、卵膜はやはり一定の厚さにしかならないことが明らかとなった。また、卵膜の厚さを卵が制御していることを示す目的で、卵膜の厚さの違う２種のメダカ間で、始原生殖細胞を移植し、ドナー側の卵膜の厚さが再現されるかどうか解析している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
メダカバイオリソースより始原生殖細胞でGFPの傾向がみられるトランスジェニックメダカおよび、卵膜の厚さの異なるいくつかのメダカ近縁種を提供してもらった。トランスジェニックメダカは継代により増やしており、細胞をばらして、選択的に始原生殖細胞を回収できることがわかった。一方、卵膜のやや厚い（薄い）近縁種のメダカは卵を取ることが難しく、また、普通のメダカに比べて成長速度も遅く、実験に必要な個体数を増やすのに苦戦している。
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| Strategy for Future Research Activity |
哺乳類の透明帯を形成する際のZPタンパク質の重合にはfurinによるC末端の切断が必須であることが知られている。これまでの我々の研究で、メダカやゼブラフィッシュの腹腔投与や単離培養卵巣への添加実験でリコンビナントZPにより卵膜を形成させる実験より、ZPタンパク質は最内層側に重合し、卵膜は内側へと肥厚していくことが明らかとなった。このことから、我々は、魚類の卵膜の厚さの制御にも卵細胞内に局在するこのfurinが関与しており、それが厚さの制御に関わっている可能性を考えている。そこで、furinの切断点を欠損させたリコンビナントZPやfurinの阻害剤を用いた実験を実施する予定である。
また、d-rR系統において卵細胞のステージごとのRNA sequence解析を行うfuirn遺伝子のmRNA発現変動はもちろん、その他のゴナドトロピン受容体やビテロジェニントランスポーターなど、特定のステージに役割をもつ遺伝子の変動との時期との相関が見いだせれば、卵膜形成の時期(furinの発現時期)が卵全体の形成におけるどの段階にあるのかを明らかに出来ると考えている。
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| Causes of Carryover |
殆ど予定通りの金額を使用したため、特筆すべき使用計画の変更はありません。
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