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受精の配偶子融合マシナリーの包括的解明

Research Project

Project/Area Number 18H02453
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 44020:Developmental biology-related
Research InstitutionFukushima Medical University

Principal Investigator

井上 直和  福島県立医科大学, 医学部, 准教授 (50379096)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywords受精 / 精子 / 卵子 / 膜融合 / IZUMO1
Outline of Annual Research Achievements

受精のクライマックスである精子と卵子の融合メカニズムは、我々が同定した精子側のIZUMO1 (Inoue N et al., Nature 2005) と、そのレセプターである卵子側のJUNOの発見 (Bianchi E et al., Nature 2014)、さらにそれら複合体の細密立体構造の決定 (Ohto U et al., Nature 2016) により、一応の決着が付いたように思えた。しかしIZUMO1のセカンドレセプターを示唆するデータ (Inoue N et al., Nat Commun 2015) や、IZUMO1-JUNO制御系とは異なる卵子のCD9、精子のSPACA6ノックアウト配偶子が融合不全であることから、配偶子融合には、一瞬の反応のために複数のステップで、より確実で精巧な分子メカニズムが存在すると考えられる。
昨年度、我々は本研究の解析過程で、卵子側の融合因子CD9がJUNOなどのGPIアンカー型タンパク質を、染色体近傍にある卵子表層の皮質アクチンキャップに配置しないようにする「分子区画化」に積極的に関与していることを明らかにした。つまり正常な状態では、皮質アクチンキャップに存在しないはずの受精に関わる因子群が、CD9欠損卵子ではそこに漏れ出し、正しい区画化が行われない異常な状態に陥る。その結果、精子が染色体付近に侵入するリスクが増大する (Inoue, N et al., Development 2020)。この研究結果から、CD9によって制御されるタンパク質、例えばJUNOの卵子上の局在を調べることで女性不妊症の診断基準として有効であることが示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究課題によって推進された研究成果が、2020年に査読付き国際学術論文に掲載された (Inoue, N et al., Development 2020)。次年度も研究成果を積極的に国際サイエンスコミュニティーや国民に向けて発信するとともに、研究計画に沿って世界初の新発見を成し遂げるように尽力したい。

Strategy for Future Research Activity

研究計画は順調に進展しているため、特段の計画変更はない。次年度は、特に第二のIZUMO1レセプターやSPACA6レセプターの同定とそれらの精密立体構造解析に注力する。さらに、精子のSPACA6、卵子のCD9やJUNOなどの配偶子融合因子の蛍光タンパク質ラベル遺伝子改変マウスを用いた、生細胞イメージングをベースとした生理的解析を行い、同定された新規融合因子との関連性を解明したい。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(10 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 4 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Tet1 is not required for myeloid leukemogenesis by MLL-ENL in novel mouse models.2021

    • Author(s)
      Ono R, Masuya M, Inoue N, Shinmei M, Ishii S, Maegawa Y, Maharjan BD, Katayama N, Nosaka T.
    • Journal Title

      PLOS One

      Volume: 16

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0248425

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Unveiling a novel function of CD9 in surface compartmentalization of oocytes2020

    • Author(s)
      Naokazu Inoue, Takako Saito, Ikuo Wada
    • Journal Title

      Development

      Volume: 147

    • DOI

      10.1242/dev.189985

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sperm IZUMO1-Dependent Gamete Fusion Influences Male Fertility in Mice2019

    • Author(s)
      Saito Takako、Wada Ikuo、Inoue Naokazu
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 20 Pages: 4809-4809

    • DOI

      10.3390/ijms20194809

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Alternative splicing of the Izumo1 gene ensures triggering gamete fusion in mice.2019

    • Author(s)
      Takako Saito, Ikuo Wada, and Naokazu Inoue
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Pages: 3151-3151

    • DOI

      10.1038/s41598-019-40130-7

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Loss of VAMP5 in mice results in duplication of the ureter and insufficient expansion of the lung.2018

    • Author(s)
      Ikezawa M, Tajika Y, Ueno H, Murakami T, Inoue N, Yorifuji H.
    • Journal Title

      Developmental Dynamics

      Volume: 247 Pages: 754-762

    • DOI

      10.1002/dvdy.24618

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Monitoring dimeric status of IZUMO1 during the acrosome reaction in living spermatozoon2018

    • Author(s)
      Inoue N, Wada I
    • Journal Title

      Cell Cycle

      Volume: 17 Pages: 1279-1285

    • DOI

      10.1080/15384101.2018.1489181

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 精子と卵子が出会うために必要な 分子メカニズム2020

    • Author(s)
      井上直和
    • Organizer
      令和元年度 内分泌・代謝学共同利用・共同研究拠点ワークショップ 受精・発生最前線~受精の仕組みと初期発生を支える代謝メカニズム~
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 配偶子融合因子IZUMO1の2量体化を生細胞で可視化する試み2018

    • Author(s)
      井上直和
    • Organizer
      日本動物学会・平成30年度東北支部大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Molecular machinery of sperm-egg fusion in mice2018

    • Author(s)
      Naokazu Inoue
    • Organizer
      The 2018 EMBO Workshop “Membrane fusion in health and disease”
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 研究内容に関するWebページ

    • URL

      http://www.fmu.ac.jp/home/cellsci/saibou-top.htm

    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-12-27  

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