受精の配偶子融合マシナリーの包括的解明

• 研究課題/領域番号: 18H02453
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分44020:発生生物学関連
• 研究機関: 福島県立医科大学
• 研究代表者: 井上 直和 福島県立医科大学, 医学部, 准教授 (50379096)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円); 2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 受精 / 精子 / 卵子 / 配偶子融合 / 膜融合 / DCST1/2 / IZUMO1

研究成果の概要

受精のクライマックスである精子と卵子の融合は、精子側のIZUMO1と、卵子側のJUNOの相互作用により活性化されたのち、卵子上のIZUMO1セカンドレセプターを含めた複数の因子群からなる分子間相互反応の結果、成立することが推測される。本研究では、無脊椎動物で受精必須因子として存在するDCST1とDCST2をマウスやヒトで同定することに成功した。Dcst1/2欠損マウスは、線虫やハエと同様に配偶子融合不全が原因で完全な雄性不妊になる。約10億年に渡って保存されてきたDCST1/2分子が機能する詳細な分子メカニズムの解析を通して、今後の受精研究が大きく前進するものと考えられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在、我が国では5.5組に1組のカップルが不妊症に悩まされており、2019年の出生児のうち14人に1人が体外受精児である。さらに2022年度より不妊治療が保険適応されたように、受精研究の社会的関心は非常に高く、晩婚化が進む中、不妊症は増加傾向にあるため、受精の分子メカニズムの解明が早急に求められている。本研究では、受精の核となる配偶子融合の必須因子を新たに同定することに成功した。この研究成果は、学術的意義のみならず、社会的意義に対する波及効果が大きいものと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Deletion of the initial methionine codon of the Tmem95 gene causes subfertility, but not complete infertility, in male mice. (2022)
  • 著者名/発表者名: Inoue N, Wada I
  • 雑誌名: Biology of reproduction 巻: 106 号: 3 ページ: 378-381
  • DOI: 10.1093/biolre/ioab246
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gamete Fusion Assay in Mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Inoue Naokazu
  • 雑誌名: BIO-PROTOCOL 巻: 11 号: 22
  • DOI: 10.21769/bioprotoc.4233
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] IZUMO family member 3, IZUMO3, is involved in male fertility through the acrosome formation. (2021)
  • 著者名/発表者名: Inoue N, Satouh Y, Wada I
  • 雑誌名: Molecular reproduction and development 巻: 88 号: 7 ページ: 479-481
  • DOI: 10.1002/mrd.23520
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evolutionarily conserved sperm factors, DCST1 and DCST2, are required for gamete fusion. (2021)
  • 著者名/発表者名: Inoue N, Hagihara Y, Wada I
  • 雑誌名: eLife 巻: 10
  • DOI: 10.7554/elife.66313
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tet1 is not required for myeloid leukemogenesis by MLL-ENL in novel mouse models. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ono R, Masuya M, Inoue N, Shinmei M, Ishii S, Maegawa Y, Maharjan BD, Katayama N, Nosaka T.
  • 雑誌名: PLosONE 巻: 16 号: 3 ページ: e0248425-e0248425
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0248425
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Unveiling a novel function of CD9 in surface compartmentalization of oocytes (2020)
  • 著者名/発表者名: Naokazu Inoue, Takako Saito, Ikuo Wada
  • 雑誌名: Development 巻: 147 号: 15
  • DOI: 10.1242/dev.189985
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sperm IZUMO1-Dependent Gamete Fusion Influences Male Fertility in Mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Saito Takako、Wada Ikuo、Inoue Naokazu
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 20 号: 19 ページ: 4809-4809
  • DOI: 10.3390/ijms20194809
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Alternative splicing of the Izumo1 gene ensures triggering gamete fusion in mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Takako Saito, Ikuo Wada, and Naokazu Inoue
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 3151-3151
  • DOI: 10.1038/s41598-019-40130-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Loss of VAMP5 in mice results in duplication of the ureter and insufficient expansion of the lung. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikezawa M, Tajika Y, Ueno H, Murakami T, Inoue N, Yorifuji H.
  • 雑誌名: Developmental Dynamics 巻: 247 号: 5 ページ: 754-762
  • DOI: 10.1002/dvdy.24618
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Monitoring dimeric status of IZUMO1 during the acrosome reaction in living spermatozoon (2018)
  • 著者名/発表者名: Inoue N, Wada I
  • 雑誌名: Cell Cycle 巻: 17 号: 11 ページ: 1279-1285
  • DOI: 10.1080/15384101.2018.1489181
  • 査読あり
• [学会発表] 配偶子融合に至る分子メカニズム (2021)
  • 著者名/発表者名: 井上 直和
  • 学会等名: 第92回日本動物学会米子大会
  • 招待講演
• [学会発表] 精子と卵子が出会うために必要な 分子メカニズム (2020)
  • 著者名/発表者名: 井上直和
  • 学会等名: 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～
  • 招待講演
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 井上直和
  • 学会等名: 日本動物学会・平成30年度東北支部大会
• [学会発表] Molecular machinery of sperm-egg fusion in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Naokazu Inoue
  • 学会等名: The 2018 EMBO Workshop “Membrane fusion in health and disease”
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 実験医学2021年8月号 (2021)
  • 著者名/発表者名: 井上 直和
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758125468
• [備考] 研究内容に関するWebページ
  • URL: https://www.fmu.ac.jp/home/cellsci/saibou-top.htm
• [備考] 研究内容に関するWebページ
  • URL: http://www.fmu.ac.jp/home/cellsci/saibou-top.htm