局所阻害法による鞭毛屈曲運動形成機構の解明

• 研究課題/領域番号: 17049012
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 奥野 誠 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (40143325)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円); 2006年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2005年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
• キーワード: PRODAN / UV / 鞭毛 / 局所阻害 / ダイニン / 精子 / ATPase / 屈曲運動 / 自発的屈曲波形成 / 固定端 / 滑り角

研究概要

蛍光色素PRODAN処理をした細胞膜除去ウニ精子鞭毛にUVを照射し(PRODAN-UV)、鞭毛屈曲運動の局所阻害を引き起こすことに成功したが、阻害のメカニズムについては不明であり、それを明らかにすることが本年度の目的の一つであった。細胞膜除去したウニ精子鞭毛をトリプシン処理すると、微小管が滑り出してくるが、PRODAN-UV処理をしたものでは起こらなかった。また、細胞膜除去鞭毛について、ほぼ運動が停止するPRODAN-UV処理を行った後、ATPase活性を測定したところ、ほとんど変化がなかった。これら二つの結果から、鞭毛軸糸中においてダイニン分子は微小管の間に架橋を形成するが、酵素機能は失われていないことが推測される。ダイニン分子がどのような状態になるのか、単離したダイニンによって調べる必要がある。また、PRODAN-UV処理後の軸糸タンパク質をSDS電気泳動して調べたが、一次元、二次元共に明らかな差は検出できなかった。この結果は、ダイニン分子がPRODAN-UV処理によって壊裂を引き起こすようなことはないことを示唆している。これらについてもダイニン腕複合体を単離して調べる必要が有る。
ウニ精子より複雑な構造をもつ哺乳類精子において細胞膜のある状態でPRODAN-UV処理実験を行った。マウス精子を用いた実験では、ミトコンドリアのある中片部では阻害作用が主部より低いことが観察された。また、鞭毛全体をPRODAN-UVで阻害しても、屈曲波伝播において中片部と主部では反応が異なった。さらにcccpでミトコンドリア活性を阻害すると、興味深いことにPRODAN-UV処理に対する耐性が上昇した。これらの結果は、PRODAN-UV処理が代謝を含めた鞭毛運動維持機構の解析に有効であることを示唆している。マウス精子での細胞膜除去-運動再活性化はかなり困難であるが、それを行い、比較していく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Changes in sperm motility in response to osmolality/Ca^<2+> in three Indonesian fresh water teleosts : goby (Oxyeleotris marmorata), Java carp (Puntius javanicus), and catfish (Clarias batrachus). (2006)
  • 著者名/発表者名: Morita, M., Okuno, M., Susilo, E.S., Setyo, B.P., Martarini, D., Harnadi, L., Takemura, A
  • 雑誌名: Comp. Biochem. Physiol. A Mol. Integr. Physiol 143 ページ: 361-367
• [雑誌論文] Requirement of the fixed end for spontaneous beating in flagella. (2006)
  • 著者名/発表者名: Fujimura, M., Okuno, M.
  • 雑誌名: J. Exp. Biol. 209・7 ページ: 1336-1343
• [雑誌論文] Microtubule Sliding Movement in Tilapia Sperm Flagella Axoneme is Regulated by Ca^<2+>/Calmodulin-dependent Protein Phosphorylation. (2006)
  • 著者名/発表者名: Morita, M., Takemura, A., Nakajima, A., Okuno, M.
  • 雑誌名: Cell Motil.Cytoskel. 63・8 ページ: 459-470
• [雑誌論文] Testosterone causes decrease in the content of skeletal muscle myosin. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kawada, S., Okuno, M., Ishii, N
  • 雑誌名: Int. J. Sport and Health Sci. 4・1 ページ: 44-48
• [雑誌論文] Eggs regulate sperm flagellar motility initiation, chemotaxis and inhibition in the coral Acropora digitifera, A-gemmifera and A-tenuis. (2006)
  • 著者名/発表者名: Morita, M., Nishikawa, A., Nakajima, A., Iguchi, A., Sakai, K., Takemura, A, Okuno, M.
  • 雑誌名: J. Exp. Biol. 209・22 ページ: 4574-4579
• [雑誌論文] Requirement of the fixed end for spontaneous beating in flagella (2006)
  • 著者名/発表者名: Fujimura, Miki, Okuno, Makoto
  • 雑誌名: Journal of Experimental Biology 209 ページ: 1336-1343
• [雑誌論文] Analysis of flagellar bending in hamster spermatozoa : Charakterization of an effective stroke. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kinukawa, M., Ohmuro, J., Baba, S.A., Murashige, S., Okuno, M., Nagata, M., Aoki, F.
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 73 ページ: 1269-1274
• [雑誌論文] pH-dependent and cAMP-independent phosphorylation of axonemal proteins associated with flagellar motility activation of starfish sperm. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, A., Morita, M., Takemura A., Kamimura, S., Okuno, M.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Biology 208 ページ: 4411-4418
• [雑誌論文] K+-independent motility initiation in chum salmon sperm treated with organic alcohol, glycerol. (2005)
  • 著者名/発表者名: Morita, M., Fujinoki, M., Okuno, M.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Biology 208 ページ: 4549-4556