受精における糖鎖の分子認識機構

• Project/Area Number: 15040212
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 澤田 均 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (60158946)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2003: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: ホヤ / 受精 / 卵黄膜 / 糖鎖 / EGF-like / Notchシグナリング / フコース

Research Abstract

上記研究課題について、当初の実験計画をほぼ完了したので報告する。
精子と卵の大量入手が可能で受精実験の容易な原索動物マボヤを材料として用い、受精における糖鎖の役割について検討を行った。ホヤ類は一般に雌雄同体であるが、マボヤを含む多くの種において自家不稔性を示す。しかし、この分子機構についてはほとんど解明されていないのが実状である。本研究課題では、70kDaの卵黄膜成分HrVC70が精子の卵黄膜への結合と自己非自己識別に重要な役割を果たすことをまず明らかにした。このHrVC70分子は12個のEGF様ドメインにより構成され、分子多型に富み個体間でアミノ酸置換が起こっていること、自己精子よりも非自己精子との結合性が高いこと、自己非自己識別機構が獲得される卵成熟過程で卵黄膜に付着するようになること等から、マボヤにおける自己非自己識別分子の一つであると考えている。その自他識別分子にはフコースが結合しうるコンセンサス配列が5か所存在する。Notch/DeltaなどのEGF様繰返し構造を有する分子間の相互作用においては、フコースの結合が不可欠であることが知られている。我々は、HrVC70を精製し、そのトリプシン消化断片をLC/MSで分析することにより、フコースの結合部位とその糖鎖構造の推定を行った。その結果、フコースが全く結合していないと思われる部位が1か所、フコースが単独で結合していると思われる部位が1か所、Hex-HexNAc-Fucの配列が結合していると予想される部位が3か所あることが示唆された。また、フコースに特異的レクチンを用いたレクチンブロットを行うと、卵黄膜成分のうちHrVC70がほぼ特異的に反応するが、このレクチンはマボヤの受精をも強く阻害することを見いだした。これらの結果は、フコース等の糖鎖がHrVC70の機能を修飾し、精子卵相互作用に深く関わっている可能性を示している。

Research Products

• [Journal Article] Modifications of Ascidian Fertilization Related Gamete Proteins by Ubiquitination, Proteolysis, and Glycosylation (2005)
  • Author(s): Sawada, H., Akasaka, M., Yokota, N., Sakai, N.
  • Journal Title: New Impact on Protein Modifications in the Regulation of Reproductive System (T.Tokumoto ed.)(Research Signpost) (印刷中)
• [Journal Article] Self/nonself. Recognition in ascidian fertilization : vitelline coat protein HrVC70 is a candidate allorecognition molecule. (2004)
  • Author(s): Sawada, H., Tanaka, E., Ban, S., Yamazaki, C., Fujino, J., Ooura, K., Abe, Y., Yokosawa, H.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 101 Pages: 15615-15620
• [Journal Article] Non-traditional roles of ubiquitin-proteasome system in fertilization and gametogenesis. (2004)
  • Author(s): Sakai, N., Takagi Sawada, M., Sawada, H.
  • Journal Title: Int.J.Biochem.Cell Biol. 36 Pages: 776-784
• [Journal Article] Spermosin (2004)
  • Author(s): Sawada, H.
  • Journal Title: Handbook of Proteolytic Enzymes (A.J.Barrett, N.D.Rawlings, J.F.Woessner eds.)(Elsevier-Academic Press) Vol.2 Pages: 1567-1569
• [Publications] N.Sakai, H.Sawada, H.Yokosawa: "Extracellular ubiquitin system implicated in fertilization of the ascidian, Halocynthia roretzi : Isolation and characterization"Developmental Biology. 264. 299-307 (2003)
• [Publications] H.Sawada, K Nagahiro, Y.Kakukawa, S.Ban, R.Kakefuda, T.Shiomi, H.Yokosawa: "Therapeutic effects of camostat mesilate on Duchenne muscular dystrophy in mdx mice"Biological & Pharmaceutical Bulletin. 26. 1025-1027 (2003)
• [Publications] H.Sawada, Y.Kikukawa, S.Ban, T.Kakudo, H.Yokosawa: "Expression of trypsin-like proteases and protease nexin-1 in mdx mouse muscle"Biochemical & Biophysical Research Communications. 314. 654-658 (2004)
• [Publications] N.Sakai, M.T.Sawada, H.Sawada: "Non-traditional roles of ubiquitin-proteasome system in fertilization and gametogenesis"International Journal of Biochemistry and Cell Biology. 36. 776-784 (2004)