| 研究課題/領域番号 |
20H02949
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分38060:応用分子細胞生物学関連
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| 研究機関 | 福島大学 |
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研究代表者 |
松田 幹 福島大学, 食農学類, 教授 (20144131)
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| 研究分担者 |
西尾 俊亮 福島大学, 食農学類附属発酵醸造研究所, 特任助教 (20825880)
宮田 真路 東京農工大学, 農学部, 准教授 (60533792)
大島 健司 名古屋大学, 生命農学研究科, 助教 (90391888)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 受精 / 卵透明帯 / 精子プロテアーゼ / アクロシン / ZPタンパク質 / 透明帯 / 細胞外マトリクス / 卵細胞外マトリクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
哺乳類の卵子の周囲は卵固有の組織層（透明帯: ZPとよばれる）で被覆されている。受精の最初の段階で精子がZPに結合し活性化された後、精子頭部の小胞プロテアーゼの一部が遊離してZP構成タンパク質を分解し、ZPの網目に隙間を形成して精子のZPの貫通と卵細胞への結合を可能にする。異なる組み合わせのZP構成タンパク質（ZP1-4）を持つ数種の哺乳類を研究対象として精子プロテアーゼによるZPタンパク質の結合と分解、さらにZP溶解の分子機構を解明する。異なるZPタンパク質がどのようにZPを形成し、それに対応して精子プロテアーゼがどのように共進化して受精機能を維持してきたかを明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
哺乳類卵細胞は卵固有の細胞外マトリクス（透明帯、ZP）で被覆され、ZPは受精の際の精子・卵相互作用に重要な役割を持つ。精子アクロシン（ACR）はZP構成タンパク質を特異的に分解するプロテアーゼとして機能する。
異なるZP構成タンパク質を持つヒトおよびブタを研究対象として、活性型組換えACRによる組換えZPタンパク質の分解を調べた。ブタ、ヒトのいずれにおいても、ACRはZPタンパク質を特定の部位で切断して断片化することが明らかとなった。また、ヒトACRはブタZPタンパク質を断片化する活性は低く、精子ACRの卵膜ZPタンパク質の分解には種特異性が存在することが示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
受精の研究は顕微鏡下で形態観察や電子顕微鏡などによる微細構造解析を中心に進められてきた。配偶子間相互作用に関与する分子に的を絞った化学、生化学的な研究は鳥類、両生類ZP糖タンパク質に関する研究が散見されるものの、哺乳類に関する研究は極めて限定的である。本研究で得られたACRによるZPタンパク質の特異的かつ限定的な分解は、精子が卵膜を溶解させて貫通する分子機構を理解するための重要な知見を提出しており、学術的意義を持つ。また、家畜の人工授精や試験管内受精（IVF）での受精率向上技術の開発や、野生動物の繁殖制御に用いられる免疫避妊の標的抗原開発などの生殖工学の学術基盤となることが期待できる。
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