植物と動物の配偶子融合における中核機構の解明

• 研究領域: 動植物に共通するアロ認証機構の解明
• 研究課題/領域番号: 21112008
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 早稲田大学 (2011-2013); 独立行政法人理化学研究所 (2009-2010)
• 研究代表者: 森 稔幸 早稲田大学, 高等研究所, 助教 (00462739)
• 研究期間 (年度): 2009-07-23 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 79,430千円 (直接経費: 61,100千円、間接経費: 18,330千円); 2013年度: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円); 2012年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円); 2011年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円); 2010年度: 15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円); 2009年度: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
• キーワード: 受精 / 有性生殖 / 動植物共通機構 / 花粉 / GCS1 / GEX2 / 膜タンパク質 / 雄性配偶子 / 配偶子 / 植物 / 生理学 / 生殖 / 発生 / 膜融合

研究概要

本研究は、精子と卵の間に存在する受精の分子機構解明を目的としている。当該研究期間の前半においては、動植物・原生生物に保存された配偶子融合因子GCS1の分子機能ドメイン解析を行った。その結果、GCS1の機能ドメインは同分子のN末端側にあり、膜貫通ドメインのC末側は機能していないことが分かった。また、研究期間の後半では新規に同定した植物受精因子GEX2の機能解析を行った。その結果、GEX2遺伝子を破壊された精細胞は雌性配偶子と接着できないことがわかり、この結果からGEX2は配偶子間の接着因子であることが解明された。

研究成果

• [雑誌論文] Sex-specific Post-translational Regulation of the Gamete Fusogen GCS1 in the Isogamous Volvocine Alga Gonium pectorale (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawai-Toyooka, H., Mori, T., Hamaji, T., Suzuki, M., Olson, B.J., Uemura, T., Ueda, T., Nakano, A., Toyoda, A., Fujiyama, A., and Nozaki, H.
  • 雑誌名: Eukaryot. Cell. Eukaryot. Cell 巻: 13(5) ページ: 648-656
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gamete Attachment Requires GEX2 for Successful Fertilization in Arabidopsis (2014)
  • 著者名/発表者名: Mori, T., Igawa, T., Tamiya, G., Miyagishima, S.Y., and Berger, F.
  • 雑誌名: Curr. Biol 巻: 24(2) ページ: 170-175
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gamete attachment requires GEX2 for successful fertilization in Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸、井川智子、田宮元、宮城島進也、Frederic Berger
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 24 号: 2 ページ: 170-175
  • DOI: 10.1016/j.cub.2013.11.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sex-specific post-translational regulation of the gamete fusogen GCSI in the isogamous volvocine alga Gonium pectorale. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawai-Toyooka H, Mori T, Hamaji T, Suzuki M, Olson BJ, Uemura T, Ueda T, Nakano A, Toyoda A, Fujiyama A, Nozaki H
  • 雑誌名: EUkaryotic Cell 巻: (in press) 号: 5 ページ: 648-656
  • DOI: 10.1128/ec.00330-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gamete membrane dynamics during double fertilization in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Igawa, T., and Mori, T.
  • 雑誌名: Plant Signal Behav 巻: 8(6) 号: 6 ページ: 6-6
  • DOI: 10.4161/psb.24512
• [雑誌論文] Analysis of gamete membrane dynamics during double fertilization of Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Igawa, T., Yanagawa, Y., Miyagishima, S.Y., Mori, T.
  • 雑誌名: J. Plant Res 巻: 126(3) ページ: 387-394
  • NAID: 10031169281
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of gamete membrane dynamics during double fertilization of Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomoko Igawa, Yuki Yanagawa, Shin-ya Miyagishima and Toshiyuki Mori
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 126巻 号: 3 ページ: 387-394
  • DOI: 10.1007/s10265-012-0528-0
  • NAID: 10031169281
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for tubular mating structures induced in each mating type of heterothallic Gonium pectorale (Volvocales, Chlorophyta) (2012)
  • 著者名/発表者名: Mogi, Y., Hamaji, T., Suzuki, M., Ferris, P., Mori,T., Kabeya, Y., Miyagishima,S., and Nozaki, H.
  • 雑誌名: J. Phycol. 巻: 48(3) ページ: 670-674
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA packaging proteins Glom and Glom2 coordinately organize the mitochondrial nucleoid of Physarum polycephalum (2011)
  • 著者名/発表者名: Itoh, K., Izumi, A., Mori, T., Dohmae, N., Yui, R., Maeda-Sano, K., Shirai, Y., Kanaoka, M.M., Kuroiwa, T., Higashiyama, T., Sugita, M., Murakami-Murofushi, K., Kawano, S., and Sasaki, N
  • 雑誌名: Mitochondrion 巻: 11(4) ページ: 575-586
  • 査読あり
• [雑誌論文] The functional domain of GCS1-based gamete fusion resides in the amino terminus in plant and parasite species (2010)
  • 著者名/発表者名: Mori, T., Hirai, M., Kuroiwa, T., and Miyagishima, S.Y.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 5(12) 号: 12 ページ: e15957-e15957
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0015957
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fertilization is a novel attacking site for the transmission blocking of malaria parasites (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirai, M., and Mori, T.
  • 雑誌名: Acta Trop 巻: 114(3) ページ: 157-161
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elucidating the molecular mechanics of the final stages of double fertilization (2010)
  • 著者名/発表者名: Mori, T.
  • 雑誌名: Plant Morph 巻: 22(1) ページ: 9-13
  • NAID: 130000907584
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Functional domain of GCS1-based gamete fusion resides in the amino terminus in plant and parasite species (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki, Mori
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elucidating the molecular mechanics of the final stages of double fertilization (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki, Mori
  • 雑誌名: Plant Morphology 巻: 22 ページ: 9-13
  • NAID: 130000907584
• [雑誌論文] Expression of the Cyanidioschyzon merolae stromal ascorbate peroxidase in Arabidopsis thaliana enhances thermotolerance (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirooka, S., Misumi, O., Yoshida, M., Mori, T., Nishida, K., Yagisawa, F., Yoshida, Y., Fujiwara, T., Kuroiwa, H., and Kuroiwa, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Rep 巻: 28(12) ページ: 1881-1893
  • 査読あり
• [雑誌論文] New protein Pmn34 with an exonuclease motif localizes in the mitochondrial nucleoid periphery of Physarum polycephalum (2009)
  • 著者名/発表者名: Itoh, K., Izumi, A., Mori, T., Dohmae, N., Yui, R., Sano, K., Kanaoka, M.M., Kuroiwa, H., Kuroiwa, T., Higashiyama, T., Murakami-Murofushi, K., Kawano, S., and Sasaki, N.
  • 雑誌名: Cytologia 巻: 74(4) ページ: 401-407
  • NAID: 10026186175
  • 査読あり
• [雑誌論文] The PLASTID DIVISION1 and 2 components of the chloroplast division machinery determine the rate of chloroplast division in land plant cell differentiation (2009)
  • 著者名/発表者名: Okazaki, K., Kabeya, Y., Suzuki, K., Mori, T., Ichikawa, T., Matsui, M., Nakanishi, H., and Miyagishima, S.Y.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 21(6) ページ: 1769-1780
  • 査読あり
• [雑誌論文] The PLASTID DIVISION1 and 2 components of the chloroplast division machinery determine the rate of chloroplast division in land plant cell differentiation (2009)
  • 著者名/発表者名: Kumiko, Okazaki
  • 雑誌名: Plant Cell 21 ページ: 1769-1780
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression of the Cyanidioschyzon merolae stromal ascorbate peroxidase in Arabidopsis thaliana enhances thermotolerance (2009)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke, Hirooka
  • 雑誌名: Plant Cell Reports 28 ページ: 1881-1893
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for tubular mating structures induced in each heterothallic mating type of Gonium pectorale (Volvocales, Chlorophyta)
  • 著者名/発表者名: Yuko, Mogi
  • 雑誌名: Journal of Phycology 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fertilization is a novel attacking site for the transmission blocking of malaria parasites
  • 著者名/発表者名: Makoto, Hirai
  • 雑誌名: Acta Tropica (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] 動植物で保存された配偶子間クロストーク (2013)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸
  • 学会等名: 日本分子生物学会第36回大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2013-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] 新規植物有性生殖制御因子の特徴解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸、井川智子、Frederic Berger、宮城島進也
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2013-09-13
• [学会発表] 新規植物有性生殖制御因子の特徴解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸、井川智子、Frederic Berger、宮城島進也
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 北海道大学 高等教育推進機構
• [学会発表] Elucidating the GCS1-based gamete fusion mechanics shared by plants, animals and protists (2012)
  • 著者名/発表者名: Mori T
  • 学会等名: International Symposium on the Mechanisms of Sexual Reproduction in Animals and Plants
  • 発表場所: 日本・名古屋 (口頭発表)
  • 年月日: 2012-11-15
• [学会発表] Elucidating the GCS1-based gamete fusion mechanics shared by plants, animals and protists. (2012)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸
  • 学会等名: International Symposium on the Mechanisms of Sexual Reproduction in Animals and Plants
  • 発表場所: 愛知県名古屋市
  • 年月日: 2012-11-15
• [学会発表] シロイヌナズナ新規受精異常株の同定と解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸
  • 学会等名: 日本植物学会第７６回大会
  • 発表場所: 兵庫県姫路市
  • 年月日: 2012-09-15
• [学会発表] シロイヌナズナ新規受精異常株の同定と解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸、井川智子、Frederic Berger、宮城島進也
  • 学会等名: 日本植物学会第76回大会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2012-09-12
• [学会発表] 植物受精の研究から配偶子融合の共通機構を見出す (2011)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] 植物受精の研究から配偶子融合の共通機構を見出す (2011)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス(東京)
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] 植物・動物・原生生物の共通受精機構を語る分子GCS1 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸
  • 学会等名: 日本動物学会第81回大会
  • 発表場所: 東京都目黒区
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 配偶子融合因子GCS1の分子構造・機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸、黒岩晴子、黒岩常祥、宮城島進也
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 春日井
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] 配偶子融合因子GCS1の分子構造・機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 愛知県春日井市
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] 植物受精の解析から配偶子融合の共通機構を探る (2009)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸
  • 学会等名: 日本分子生物学会第32回大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-12-10
  • 招待講演
• [学会発表] 植物受精の解析から配偶子融合の共通機構を探る (2009)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] 植物と動物に共通な配偶子融合機構にせまる鍵分子"GCS1" (2009)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸
  • 学会等名: 日本生化学会第82回大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2009-10-23
  • 招待講演
• [学会発表] 植物と動物に共通な配偶子融合機構にせまる鍵分子"GCS1" (2009)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
  • 年月日: 2009-10-23
• [学会発表] 重複受精最終ステージを謎解く : 植物受精決定因子の発見とその後 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸
  • 学会等名: 日本植物学会第73回大会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2009-09-19
  • 招待講演
• [学会発表] 重複受精最終ステージを謎解く～植物受精決定因子の発見とその後～ (2009)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸
  • 学会等名: 日本植物学会第73回大会
  • 発表場所: 山形県山形市
  • 年月日: 2009-09-19
• [備考] 1)森稔幸「植物の精子を足掛かりに生物の受精機構解明へ」特集記事;研究者訪問(naturejapanjobs) (2013年5月23日)
  • URL: http://www.natureasia.com/ja-jp/jobs/tokushu/detail/289
• [備考] 2)森稔幸「生物の受精メカニズムを分子レベルで謎解く」知の共創―研究者プロファイル―(読売新聞) (2013年4月23日)
  • URL: http://www.yomiuri.co.jp/adv/wol/research/kyoso_130423.html