精子と卵の細胞間相互認識：アロとゼノの分子識別機構に関する研究

• 研究課題/領域番号: 17H03672
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: 金城学院大学 (2019-2020); 名古屋大学 (2017-2018)
• 研究代表者: 澤田 均 金城学院大学, 生活環境学部, 教授 (60158946)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2019年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2018年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
• キーワード: 受精 / 自家不和合性 / 細胞間相互作用 / ホヤ / 精子 / 卵 / ライシン / プロテアーゼ / 昆虫細胞 / 自己非自己認識

研究成果の概要

ホヤ類は雌雄同体であるが、カタユウレイボヤやマボヤでは、同種異個体認識（アロ認識）が行われ、自家受精はおこらない。カタユウレイボヤでは、精子のs-Themisと卵黄膜のv-Themisがアロ認識で中心的役割を果たすことは報告しているが、今回、s/v-Themis-A, -B, -B2の３遺伝子ペアが機能することを明らかにした。また、精子が自己卵の卵黄膜に結合するとCa濃度が上昇するが、低Ca海水を用いてCa上昇を抑制すると自家不和合性が解除されることも見出した。一方、マボヤでは低Ca海水では自家不和合性は解除されないことから、種によって機構が異なることも示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ホヤの自家不稔性機構は動植物共通の生殖原理に基づくと考えられる。また、カタユウレイボヤで発見された精子s-Themisは、哺乳類精子のPKDREJと相同な分子で、多型がみられる。従って、配偶子間相互作用において同系統個体と認識されて受精が阻害され不妊になる可能性も考えられる。ホヤの受精研究から、ヒトの不妊診断・治療の研究に発展する可能性も考えられ、社会的にも臨床医学的にも意義深い研究である。

研究成果

• [雑誌論文] A dynein-associated photoreceptor protein prevents ciliary acclimation to blue light (2021)
  • 著者名/発表者名: Kutomi O, Yamamoto R, Hirose K, Mizuno K, Nakagiri Y, , , , , , , Shibata D, Shibata M, Shiba K, Kita M, Kigoshi H, Tanaka Y, Yamasaki Y, Asahina Y, Song C, Nomura M, Nomura M, Nakajima A, Nakachi M, Yamada L, Nakazawa S, Sawada H, Murata K, Mitsuoka K, Ishikawa T, Wakabayashi K, Kon T, Inaba K
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 7 号: 9
  • DOI: 10.1126/sciadv.abf3621
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Phylogenetic comparisons reveal mosaic histories of larval and adult shell matrix protein deployment in pteriomorph bivalves (2020)
  • 著者名/発表者名: Ran Zhao, Takeshi Takeuchi, Ryo Koyanagi, Alejandro Villar-Briones, Lixy Yamada, Hitoshi Sawada, Akito Ishikawa, Shunsuke Iwanaga, Kiyohito Nagai, Yuqi Che, Noriyuki Satoh, Kazuyoshi Endo
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10(1) 号: 1 ページ: 22140-22140
  • DOI: 10.1038/s41598-020-79330-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Vitelline membrane proteins promote left-sided nodal expression after neurula rotation in the ascidian, Halocynthia roretzi. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, Y., Yamada, S., Connop, S. L., Hashii, N., Sawada, H., Shih, Y., and Nishida, H.
  • 雑誌名: Dev. Biol. 巻: 449 号: 1 ページ: 52-61
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2019.01.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Peanut agglutinin specifically binds to a sperm region between the nucleus and mitochondria in tunicates and sea urchins. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa S, Shirae-Kurabayashi M, Sawada H.
  • 雑誌名: Molecular Reproduction and Development 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 464-477
  • DOI: 10.1002/mrd.22982
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chitin-based barrier immunity and Its loss predated mucus-colonization by indigenous gut microbiota. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, K., Kimura, S., Ogawa, Y., Watanabe, S., Soma, S., Kaneko, T., Yamada, L., Sawada, H., Tung, C.-H., Lu, T-M., Yu, J-K., Briones, A. V., Kikuchi, S., and Satoh, N.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9(1) 号: 1 ページ: 3402-3402
  • DOI: 10.1038/s41467-018-05884-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The male gamete membrane protein DMP9/DAU2 is required for double fertilization in flowering plants. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi T., Mori, T., Ueda, K., Yamada, L., Nagahara, S., Higashiyama, T., Sawada, H., Igawa, T.
  • 雑誌名: Development 巻: 145(23) 号: 23
  • DOI: 10.1242/dev.170076
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dual gene repertories for larval and adult shells reveal molecules for molluscan shell formation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Zhao, R., Takeuchi, T., Luo, Y-J., Ishikawa, A., Kobayashi, T., Koyanagi, R., Villar-Briones, A., Yamada, L., Sawada, H., Iwanaga, S., Nagai, K., Satoh, N., and Endo, K.
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution, 巻: 35(11) ページ: 2751-2761
  • DOI: 10.1093/molbev/msy172
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The role of metalloproteases in fertilisation in the ascidian Ciona robusta. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa, S., Shirae-Kurabayashi, M., and Sawada, H.
  • 雑誌名: Scientific Reports, 巻: 9(1) 号: 1 ページ: 1009-1009
  • DOI: 10.1038/s41598-018-37721-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ascidian sexual reproductive strategies: Mechanisms of sperm-egg interaction and self-sterility. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sawada H., Nakazawa, S., and Shirai-Kurabayashi, M.
  • 雑誌名: Reproductive and Developmental Strategies: Diversity and Commonality in Animal (Springer Japan) 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] 受精 (2018)
  • 著者名/発表者名: 澤田 均
  • 雑誌名: 動物の百科辞典 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Haemorrhagic snake venom metalloproteases and human ADAMs cleave LRP5/6, which disrupts cell–cell adhesions in vitro and induces haemorrhage in vivo (2017)
  • 著者名/発表者名: Seo T, Sakon T, Nakazawa S, Nishioka A, Watanabe K, Matsumoto K, Akasaka M, Shioi N, Sawada H, Araki S
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: 284 号: 11 ページ: 1657
  • DOI: 10.1111/febs.14066
  • URL: https://pure.teikyo.jp/en/publications/d3a1a482-9c06-4c6a-b2d1-ddef14927137
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spawning of the ascidian Halocynthia roretzi. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sawada, H., Shirae-Kurabayashi M., and Takaharu Numakunai
  • 雑誌名: Molecular Reproduction and Development 巻: 84 号: 2 ページ: 83-83
  • DOI: 10.1002/mrd.22776
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Isolation of GFP-tagged plasma membrane protein from Arabidopsis egg cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Igawa, T., Yamada, L., Sawada, H., Mori, T.
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 34 号: 2 ページ: 119-123
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.17.0522a
  • NAID: 130006789291
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ホヤの自家不和合機構と精子プロテアーゼの役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 澤田 均
  • 学会等名: 第5回ホヤ研究会
• [学会発表] ホヤの受精研究から学んだこと (2020)
  • 著者名/発表者名: 澤田 均
  • 学会等名: 第7回生殖若手の会
  • 招待講演
• [学会発表] ホヤの受精機構:自家不和合性とライシンについて (2018)
  • 著者名/発表者名: 澤田均
  • 学会等名: 日本動物学会第89回大会
  • 招待講演
• [学会発表] 昆虫細胞を用いたカタユウレイボヤs-Themis, v-Themisタンパク質の相互作用解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 成山 奏子、白江-倉林 麻貴、澤田 均
  • 学会等名: 日本動物学会第89回大会
• [学会発表] ADAM-LRP信号伝達経路に関わる新たな因子 (2018)
  • 著者名/発表者名: 酒井健有、澤田均、荒木聡彦
  • 学会等名: 日本動物学会中部支部大会
• [学会発表] 昆虫細胞を用いたカタユウレイボヤs-Themis、v-Themisタンパク質の相互作用についての研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 成山 奏子 、西尾 俊亮 、白江-倉林 麻貴、松田 幹 、澤田 均
  • 学会等名: 日本動物学会中部支部大会
• [学会発表] A method for isolation of specific Arabidopsis egg cell membrane protein without gamete isolation procedure. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomoko Igawa, Lixy Yamada, Hitoshi Sawada, Toshiyuki Mori
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Conference on Plant Cell & Development Biology
• [学会発表] Study on molecular players regulating male and female gamete interaction during double fertilization. (2017)
  • 著者名/発表者名: Taro Takahashi, Toshiyuki Mori, Lixy Yamada, Hitoshi Sawada, Kenji Ueda, Shiori Nagahara, Tetsuya Higashiyama, Tomoko Igawa
  • 学会等名: 第59回日本植物学会
• [学会発表] TALENを用いたカタユウレイボヤにおける精子タンパク質Urabinの機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 成山奏子、白江-倉林麻貴、中澤志織、澤田均
  • 学会等名: 第88回日本動物学会
• [学会発表] Roles of ascidian sperm metalloproteases in fertilization of a marine invertebrate Ciona robusta (2017)
  • 著者名/発表者名: Shiori Nakazawa, Maki Shirae-Kurabayashi, Hitoshi Sawada
  • 学会等名: Gordon Research Conference: Fertilization & Activation of Development
• [学会発表] cDNA cloning and expression of two ubiquitin-activating enzymes UBA1 and UBA6 in gametes of the ascidian Halocynthia rotezi (2017)
  • 著者名/発表者名: Sawada, H., Inoue, S., Otsuka, K., Shirae-Kurabayashi
  • 学会等名: Gordon Research Conference: Fertilization & Activation of Development
• [学会発表] Vascular endothelial cell-cell adhesion disruption and hemorrhage are induced by truncated LRP5/6 which is processed by hemorrhagic snake venom metalloproteases and human ADAMs (2017)
  • 著者名/発表者名: Seo, T., Kakon, T., Nakazawa, S., Nishioka, A., Watanabe, K., Matsumoto, K., Akasaka, M., Shioi, N., Sawada, H., and Araki, S.
  • 学会等名: Gordon Research Conferences
• [図書] Reproductive Biology and Aquaculture Technology in Aquatic Animals (Eds. Yoshida, M., Asturiano J. F.) (Chapter 9; Self- and nonself-recognition of gametes in ascidians.) (2019)
  • 著者名/発表者名: Sawada, H. and Shirae-Kurabayashi, M.
  • 出版者: Springer
• [図書] Reproductive and Developmental Strategies: The Continuity of Life (Y. Iwao, S. Kobayashi eds.) (Chapter 23 Ascidian sexual reproductive strategies: Mechanisms of sperm-egg interaction and self-sterility.) (2018)
  • 著者名/発表者名: Sawada H., Nakazawa, S., and Shirai-Kurabayashi, M ほか72人
  • 総ページ数: 789
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 9784431566076
• [図書] 動物学の百科事典 (2018)
  • 著者名/発表者名: 公益社団法人日本動物学会
  • 総ページ数: 800
  • 出版者: 丸善出版
  • ISBN: 4621303090