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卵細胞と精子のATPライブイメージングから生殖細胞のエネルギー代謝の総合理解へ

研究課題

研究課題/領域番号 15K07036
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生物物理学
研究機関摂南大学 (2016-2018)
京都産業大学 (2015)

研究代表者

井尻 貴之  摂南大学, 理工学部, 講師 (20629620)

研究分担者 山本 正道  京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (70423150)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード卵細胞 / 精子 / ATP / ライブイメージング / エネルギー代謝
研究成果の概要

アデノシン三リン酸(ATP)は生体内の様々な反応にエネルギーを供給する分子である。
蛍光ATPプローブを利用したライブイメージング等により、ツメガエルの卵成熟過程におけるATPの振る舞いの一端を理解することができた。ツメガエルの卵母細胞内ではATP産生のためにミトコンドリアにおける反応だけでなく細胞質における反応も働いており、また卵核胞崩壊後にATPが減少するのはATPがタンパク質のリン酸化に使われるからであることがわかった。
精子が卵と受精するためには受精能を獲得する必要があるが、生物発光を利用したATPアッセイにより、受精能を獲得したマウス精子ではATP量が約3割減少することが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在、日本を含む先進国の夫婦の6組に1組が不妊といわれており、不妊症の割合は増加している。本研究では、卵成熟や精子の受精能獲得の過程でのATPの変化に関する知見が得られ、将来ATPに着目した不妊症の診断や治療への応用が期待される基礎データを提供することができた。
両生類は水棲動物と陸棲動物の境界、さらには体外受精と体内受精の境界に位置する動物である。本研究でツメガエルの卵成熟には細胞質での解糖系の反応も働いていることがわかり、ツメガエルは進化的関係を理解する上で重要なだけでなく、生殖細胞の性質をエネルギー代謝の観点から理解する上でも貴重なモデルとなり得ることが示された。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 6件、 招待講演 10件) 図書 (2件) 備考 (4件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Cellular cartography of the organ of Corti based on optical tissue clearing and machine learning2019

    • 著者名/発表者名
      Urata Shinji、Iida Tadatsune、Yamamoto Masamichi、Mizushima Yu、Fujimoto Chisato、Matsumoto Yu、Yamasoba Tatsuya、Okabe Shigeo
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 8

    • DOI

      10.7554/elife.40946

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The electrical block to polyspermy induced by an intracellular Ca2+ increase at fertilization of the clawed frogs, Xenopus laevis and Xenopus tropicalis.2019

    • 著者名/発表者名
      Watabe M, Izaki K, Fujino S, Maruyama M, Kojima C, Hiraiwa A, Ueno S, Iwao Y.
    • 雑誌名

      Molecular Reproduction and Development

      巻: 86 号: 4 ページ: 387-403

    • DOI

      10.1002/mrd.23115

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mammalian embryos show metabolic plasticity toward the surrounding environment during neural tube closure.2018

    • 著者名/発表者名
      Miyazawa H, Yamamoto M, Yamaguchi Y, Miura M.
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 23 号: 9 ページ: 794-802

    • DOI

      10.1111/gtc.12626

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ATP Maintenance via Two Types of ATP Regulators Mitigates Pathological Phenotypes in Mouse Models of Parkinson's Disease2017

    • 著者名/発表者名
      Nakano Masaki、Imamura Hiromi、Sasaoka Norio、Yamamoto Masamichi、Uemura Norihito、Shudo Toshiyuki、Fuchigami Tomohiro、Takahashi Ryosuke、Kakizuka Akira
    • 雑誌名

      EBioMedicine

      巻: 22 ページ: 225-241

    • DOI

      10.1016/j.ebiom.2017.07.024

    • NAID

      120006338063

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Regulation of alternative polyadenylation by Nkx2-5 and Xrn2 during mouse heart development.2016

    • 著者名/発表者名
      Nimura K, Yamamoto M, Takeichi M, Saga K, Takaoka K, Kawamura N, Nitta H, Nagano H, Ishino S, Tanaka T, Schwartz RJ, Aburatani H, Kaneda Y.
    • 雑誌名

      Elife.

      巻: 22;5 ページ: 1-20

    • DOI

      10.7554/elife.16030

    • NAID

      120006976062

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ATP動態の可視化と応用性2019

    • 著者名/発表者名
      山本正道
    • 学会等名
      日本農芸化学学会2019年度大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ATP metabolism in Xenopus oocyte during maturation2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi W. Ijiri
    • 学会等名
      Frontiers in Reproduction 21st Annual Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アフリカツメガエル卵成熟におけるATP の影響とタンパク質リン酸化の解析2018

    • 著者名/発表者名
      蓑田龍也、岸川淳一、岩尾康宏、横山謙、佐藤賢一、井尻貴之
    • 学会等名
      日本動物学会第89回札幌大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マウス生体内におけるATP動態2018

    • 著者名/発表者名
      山本正道
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マウス生体内におけるATP動態2018

    • 著者名/発表者名
      山本正道
    • 学会等名
      第73回日本体力医学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マウス生体内におけるATP動態2018

    • 著者名/発表者名
      山本正道
    • 学会等名
      日本筋学会第4回学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effect of ATP on oocyte maturation in the frog Xenopus laevis2017

    • 著者名/発表者名
      Ijiri TW, Kishikawa J, Ueno S, Iwao Y, Yokoyama K, K Sato K.
    • 学会等名
      Gordon Research Conference: Fertilization and Activation of Development
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Studies on signaling events associated with oocyte maturation, fertilization, and apoptosis in Xenopus laevis2017

    • 著者名/発表者名
      Sato K, Tokmakov AA, Ijiri TW.
    • 学会等名
      Gordon Research Conference: Fertilization and Activation of Development
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ツメガエル卵母細胞においてATPが卵成熟に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      井尻貴之、岸川淳一、今村博臣、上野秀一、岩尾康宏、横山謙、佐藤賢一
    • 学会等名
      日本動物学会第88回大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ツメガエル卵細胞におけるATPの役割の検証2017

    • 著者名/発表者名
      井尻貴之、岸川淳一、今村博臣、上野秀一、岩尾康宏、横山謙、佐藤賢一
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第43回討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Visualizing Spatiotemporal and Quantitative Dynamics of ATP Levels in Mouse2017

    • 著者名/発表者名
      Ohtsuki G, Ishihara Y, Miwa H, Aoki H, Tsuchita H, Ogasawara R, Sakamoto K, Yanagita M, Imamura H, Yamamoto M.
    • 学会等名
      Cell Symposia: Exercise Metabolism
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アフリカツメガエル卵の成熟・受精におけるUPIII-Srcシステムの機能獲得およ び発現2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤賢一、Alexander A. Tokmakov、井尻貴之
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] マウス生体内におけるATP動態の可視化2016

    • 著者名/発表者名
      山本正道
    • 学会等名
      第88回日本遺伝学会大会(招待講演)
    • 発表場所
      日本大学国際関係学部三島駅北口校舎(静岡県・三島市)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Visualization of ATP level in vivo2016

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto, M.
    • 学会等名
      第93回日本生理学会大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Visualization of ATP level in vivo2015

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto, M.
    • 学会等名
      CREST international Symposium 2015
    • 発表場所
      National Institute for Physiological Sciences(Okazaki, Aichi, Japan)
    • 年月日
      2015-12-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ATP metabolism in Xenopus laevis oocytes: Is ATP yielded by glycolysis during maturation?2015

    • 著者名/発表者名
      Ijiri, T.W., Kishikawa, J., Imamura, H., Sakiie, M., Ueno, S., Iwao, Y., Yokoyama, K., Sato, K.
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      神戸ポートピアホテル、神戸国際会議場、神戸国際展示場、神戸商工会議所(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 生体内におけるエネルギー動態2015

    • 著者名/発表者名
      山本正道
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      神戸ポートピアホテル、神戸国際会議場、神戸国際展示場、神戸商工会議所(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アフリカツメガエル卵成熟に対するATP産生阻害の影響2015

    • 著者名/発表者名
      井尻貴之、嘉門未紗、岩尾康宏、横山謙、佐藤賢一
    • 学会等名
      第86回日本動物学会大会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、新潟コンベンションセンター(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Inhibition of ATP synthesis affects white spot occurrence and the increase of ATP during progesterone induced maturation in Xenopus laevis oocytes2015

    • 著者名/発表者名
      Ijiri, T.W., Kishikawa, J., Imamura, H., Sakiie, M., Ueno, S., Iwao, Y., Yokoyama, K., Sato, K.
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Fertilization and Activation of Development
    • 発表場所
      Holderness School(Holderness, NH, USA)
    • 年月日
      2015-07-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Egg membrane microdomain-associated uroplakin III-Src system contributes to oocyte maturation and fertilization in Xenopus laevis2015

    • 著者名/発表者名
      Sato, K.
    • 学会等名
      Oocyte Maturation and Fertilization Meeting IV
    • 発表場所
      Asamushi Research Center for Marine Biology, Tohoku University(Asamushi, Aomori, Japan)
    • 年月日
      2015-06-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Fertilization and Protein-tyrosine Kinase Signaling: Are They Merging or Emerging? In Reproductive and Developmental Strategies2016

    • 著者名/発表者名
      Sato, K.
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [図書] Practical Approaches, Achievements, and Perspectives in the Study on Signal Transduction in Oocyte Maturation and Fertilization: Focusing on the African Clawed Frog Xenopus Laevis as an Animal Model. In Animal Models and Human Reproduction2016

    • 著者名/発表者名
      Sato, K.
    • 出版者
      Wiley
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [備考] 摂南大学理工学部生体触媒科学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.setsunan.ac.jp/~bio/labo/ijiri.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
  • [備考] 京都大学大学院医学系研究科山本グループホームページ

    • URL

      https://www.kidney-kyoto-u.jp/yamamotogroup

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 京都大学大学院医学系研究科山本グループホームページ

    • URL

      http://www.kidney.kuhp.kyoto-u.ac.jp/research/yamamoto.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
  • [備考] 摂南大学理工学部生体触媒科学研究室

    • URL

      http://www.setsunan.ac.jp/~bio/labo/ijiri.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] ATP動態測定に基づいた心毒性の判定方法2018

    • 発明者名
      山本正道
    • 権利者名
      国立大学法人京都大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] ATP可視化動物およびその用途2016

    • 発明者名
      山本正道
    • 権利者名
      国立大学法人京都大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-07-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 外国

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2023-03-16  

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