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鳥類卵の受精における多精防止の分子機構の解明と鳥類卵の長期保存法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K06363
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分42010:動物生産科学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

水島 秀成  北海道大学, 理学研究院, 助教 (20515382)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードウズラ / 受精 / 卵賦活化 / ゲノム編集 / 卵の保存 / 細胞分裂抑制因子 / 卵の長期保存 / 卵核の保護機構 / 多精侵入 / 余剰精子核 / 消化 / 多精受精 / 長期間保存 / 余剰精子核分解 / 雄性前核選択
研究開始時の研究の概要

本研究では、“鳥類における多精受精成立機構”の全貌を明らかにすることを目的に、主雄性前核の選択および余剰精子核の分解を制御する卵細胞質の分子シグナリングの同定を行うことを目標とした。さらに一連の基礎研究を通して同定した分子スイッチの機能を追求・応用することにより、これまで不可能であった鳥類未受精卵の長期間保存を可能にする新技術開発を目的とする。

研究成果の概要

本課題では、多精受精動物であるウズラの卵賦活化(卵の発生開始)に関わるシグナリングの解析を中心に行った。ウズラの卵賦活化に必須である2つのCa2+増加反応(一過性型と反復振動型)を仲介する3つの母性Ca2+受容体を同定することに成功を収めるとともに、卵の減数分裂再開シグナリングの活性化には一過性型のCa2+波のみが関与することを突き止めた。また雌性核との融合に与らない精子核の分解に、卵由来の核分解酵素は関与しないことを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

1細胞期受精卵を材料とした哺乳類生命工学技術を鳥類へ外挿するという点で、鳥類に特異な多精受精シグナルングの解析は必要不可欠な研究課題である。特に「受精直後に起こる卵由来DNA分解酵素の消失」という発見は、ゲノム編集ウズラを作出する上で、重要な知見として働いた。また本課題では、これまでに成功例を見ていない「受精能を保持した未受精卵」の保存法の確立にも成功を収め、これらの応用は新規鳥類生命工学技術の発展・構築に貢献すると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Inositol-1,4,5-Trisphosphate Receptor-1 and -3 and Ryanodine Receptor-3 May Increase Ooplasmic Ca<sup>2+</sup> During Quail Egg Activation2022

    • 著者名/発表者名
      Mizushima, S., Sasanami, T., Ono, T., Kansaku, N., and Kuroiwa, A.
    • 雑誌名

      The Journal of Poultry Science

      巻: 59 号: 2 ページ: 175-181

    • DOI

      10.2141/jpsa.0210041

    • NAID

      130008078029

    • ISSN
      1346-7395, 1349-0486
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cyclin D1 gene expression is essential for cell cycle progression from the maternal-to-zygotic transition during blastoderm development in Japanese quail2021

    • 著者名/発表者名
      Mizushima, S., Sasanami, T., Ono, T., Kansaku, N., Matsuzaki, M., and Kuroiwa, A.
    • 雑誌名

      Developmental Biology

      巻: 476 ページ: 249-258

    • DOI

      10.1016/j.ydbio.2021.04.005

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of Sex Chromosome Evolution in the Clade Palaeognathae from Phased Genome Assembly2021

    • 著者名/発表者名
      Okuno, M., Mizushima, S., Kuroiwa, A., and Itoh, T.
    • 雑誌名

      Genome Biology and Evolution

      巻: 13 号: 11

    • DOI

      10.1093/gbe/evab242

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Longer and faster sperm exhibit better fertilization success in Japanese quail.2021

    • 著者名/発表者名
      Matsuzaki M, Hirohashi N, Tsudzuki M, Haqani MI, Maeda T, Mizushima S, Sasanami T.
    • 雑誌名

      Poultry Science

      巻: 100 号: 4 ページ: 100980-100980

    • DOI

      10.1016/j.psj.2021.01.003

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of sperm surface oligosaccharides in sperm passage into sperm storage tubules in Japanese quail (Coturnix japonica).2021

    • 著者名/発表者名
      Matsuzaki M, Hirohashi N, Mizushima S, Sasanami T.
    • 雑誌名

      Animal Reproduction Science

      巻: 227 ページ: 106731-106731

    • DOI

      10.1016/j.anireprosci.2021.106731

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Expression profiling of sexually dimorphic genes in the Japanese quail, Coturnix japonica.2020

    • 著者名/発表者名
      Okuno M, Miyamoto M, Itoh T, Seki M, Suzuki Y, Mizushima S, Kuroiwa A.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 20073-20073

    • DOI

      10.1038/s41598-020-77094-y

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Expression of Transferrin and Albumin in the Sperm-Storage Tubules of Japanese Quail and their Possible Involvement in Long-Term Sperm Storage2020

    • 著者名/発表者名
      Matsuzaki, M., Mizushima, S., Dohra, H., Sasanami, T.
    • 雑誌名

      The Journal of Poultry Science

      巻: 57 号: 1 ページ: 88-96

    • DOI

      10.2141/jpsa.0190049

    • NAID

      130007792225

    • ISSN
      1346-7395, 1349-0486
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spiny rat SRY lacks a long Q-rich domain and is not stable in transgenic mice2019

    • 著者名/発表者名
      Ogata, Y., Nishikata, M., Kitada, K., Mizushima, S., Jogahara, T., Kuroiwa, A.
    • 雑誌名

      Developmental Dynamics

      巻: 248 号: 9 ページ: 748-794

    • DOI

      10.1002/dvdy.73

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regulation of the Sox3 gene in XO/XO mammal without Sry, the Amami spiny rat, Tokudaia osimensis2019

    • 著者名/発表者名
      Washio, K., Mizushima, S., Jogahara, T., Kuroiwa, A.
    • 雑誌名

      Cytogenetics and Genome Research

      巻: 159 号: 3 ページ: 143-150

    • DOI

      10.1159/000504313

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] アマミトゲネズミ精巣特異的エンハンサーを介してSOX9発現を制御する転写因子の同定2022

    • 著者名/発表者名
      光川祥一朗,水島秀成,黒岩麻里
    • 学会等名
      日本動物学会第66回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] オキナワトゲネズミ (Tokudaia muenninki ) SRYタンパク質の構造と機能についてのin silico 解析2022

    • 著者名/発表者名
      パンタカーン・ウルナーノン,水島秀成,黒岩麻里
    • 学会等名
      日本動物学会第66回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] エミュー (Dromaius novaehollandiae) における性分化関連遺伝子の発現解析2022

    • 著者名/発表者名
      木村優希,Luisa Fernanda Matiz Ceron,水島秀成,黒岩麻里
    • 学会等名
      日本動物学会第66回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ウズラの精子表面で精子貯蔵管への精子侵入に関与するタンパク質2022

    • 著者名/発表者名
      笹浪知宏, 松崎芽衣, 水島秀成
    • 学会等名
      日本家禽学会2022年度春季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ウズラ初期胚の母性-胚性遷移期におけるretinoblastoma分解シグナリング解析2021

    • 著者名/発表者名
      水島秀成, 笹浪知宏, 小野珠乙, 神作宜男, 松崎芽衣, 黒岩麻里
    • 学会等名
      日本動物学会第92回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ニホンウズラ(Coturnix japonica)におけるW染色体遺伝子の機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      程田大智,水島秀成,奥野未来,伊藤武彦,黒岩麻里
    • 学会等名
      染色体学会第72回年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] エミュー (Dromaius novaehollandiae) における性分化関連遺伝子の解析2021

    • 著者名/発表者名
      木村優希,水島秀成,奥野未来,伊藤武彦,黒岩麻里
    • 学会等名
      染色体学会第72回年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ウズラDAZL(deleted in azoospermia-like)mRNAの3’-UTRに結合するタンパク質の解析2021

    • 著者名/発表者名
      水島秀成, 塚田光, 笹浪知宏, 小野珠乙, 黒岩麻里
    • 学会等名
      第45回鳥類内分泌研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 精子貯蔵管への精子侵入を阻害するタンパク質2021

    • 著者名/発表者名
      笹浪知宏, 松崎芽衣, 高塚夢々, 水島秀成
    • 学会等名
      第45回鳥類内分泌研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ウズラの精子-卵子相互作用におけるAnnexin6の役割2021

    • 著者名/発表者名
      市川佳伸, 松崎芽衣, 水島秀成, 笹浪知宏
    • 学会等名
      日本家禽学会2021年度春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ウズラの精子表面の糖鎖が精子貯蔵管への精子侵入へ果たす役割2021

    • 著者名/発表者名
      8.松崎芽衣, 水島秀成, 広橋教貴, 堀内浩幸, 笹浪知宏
    • 学会等名
      日本家禽学会2021年度春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ウズラ胚の母性-胚性遷移期におけるサイクリンDの役割2020

    • 著者名/発表者名
      水島秀成, 黒岩麻里
    • 学会等名
      第6回北大・部局横断シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 鳥類多精受精における主精子選択と余剰精子排除メカニズムに関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      水島秀成
    • 学会等名
      第21回日本畜産学会若手企画シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ウズラ初期胚におけるDAZL (deleted in azoospermia-like) の発現解析2020

    • 著者名/発表者名
      水島秀成, 塚田光, 笹浪知宏, 小野珠乙, 黒岩麻里
    • 学会等名
      第44回鳥類内分泌研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 雄ウズラの生殖腺におけるDAZLの発現解析2020

    • 著者名/発表者名
      水島秀成, 塚田光, 笹浪知宏, 小野珠乙, 黒岩麻里
    • 学会等名
      日本家禽学会2020年度春季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ウズラの性染色体遺伝子ノックアウト技術の開発2019

    • 著者名/発表者名
      水島秀成
    • 学会等名
      遺伝研研究会「有性生殖にかかわる染色体・クロマチン・核動態に関する研究会」
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] The role of inositol-trisphosphate receptors during egg activation in Japanese quail2019

    • 著者名/発表者名
      Mizushima, S., Sasanami, T., Ono, T., Kuroiwa, A.
    • 学会等名
      The 2nd International conference on Tropical Animal Science and Production 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ウズラ精子のダイニンATPase活性2019

    • 著者名/発表者名
      笹浪知宏, 松崎芽衣, 水島秀成
    • 学会等名
      日本家禽学会2019年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] トゲネズミ属におけるSRY遺伝子に依存しない性決定の分子メカニズム2019

    • 著者名/発表者名
      黒岩麻里,奥野未来,伊藤武彦,寺尾美穂,小川湧也,高田修治,水島秀成
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ウズラの生殖腺における生殖細胞特異的遺伝子の発現解析2019

    • 著者名/発表者名
      水島秀成,佐藤望,塚田光,笹浪知宏,小野珠乙,黒岩麻里
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ニホンウズラにおける性分化関連遺伝子および新規性決定候補遺伝子の解析2019

    • 著者名/発表者名
      宮本淳太郎,奥野未来,伊藤武彦,水島秀成,黒岩麻里
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 鳥類の不思議な受精機構

    • URL

      https://www2.sci.hokudai.ac.jp/faculty/researcher/shusei-mizushima

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 水島秀成 鳥類の不思議な受精機構

    • URL

      https://www2.sci.hokudai.ac.jp/faculty/researcher/shusei-mizushima

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 北海道大学大学院理学研究院HP

    • URL

      https://www2.sci.hokudai.ac.jp/faculty/researcher/shusei-mizushima

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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