精子機能を調節する時空間的な細胞内カルシウムシグナルの可視化

• 研究課題/領域番号: 26840061
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 柴 小菊 筑波大学, 生命環境系, 助教 (70533561)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014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: 鞭毛運動 / 精子 / カルシウム

研究成果の概要

本研究では受精のキーシグナルであるカルシウムに着目し、イメージングや鞭毛波形解析を行うことにより受精の様々な段階に応じた精子機能の解明に取り組み、以下の成果が得られた。（１）ケージド化合物を用いて精子細胞内シグナルを人為的に制御することで精子機能調節を時空間的に可視化する系を構築した。（２）構築したケージドATPによる精子刺激系を用いることにより鞭毛カルシウム結合タンパク質カラクシンが非対称波の屈曲伝播と屈曲方向の切換に関与していることがわかった。（３）精子運動活性化・走化性において可溶性アデニル酸シクラーゼのカルシウムを介した役割を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Flagellar waveforms of gametes in the brown alga Ectocarpus siliculosus. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita N, Shiba K, Inaba K, Fu G, Nagasato C and Motomura T.
  • 雑誌名: European Journal of Phycology 巻: 51 号: 2 ページ: 139-148
  • DOI: 10.1080/09670262.2015.1109144
  • NAID: 120006220013
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Branchial cilia and sperm flagella recruit distinct axonemal components (2015)
  • 著者名/発表者名: Konno A, Shiba K, Cai C, Inaba K
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 号: 5 ページ: 10-10
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0126005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sperm calcineurin inhibition prevents mouse fertility with implications for male contraceptive (2015)
  • 著者名/発表者名: Haruhiko Miyata, Yuhkoh Satouh, Daisuke Mashiko, Masanaga Muto, Kaori Nozawa, Kogiku Shiba, Yoshitaka Fujihara, Ayako Isotani, Kazuo Inaba, Masahito Ikawa
  • 雑誌名: Science 巻: 350 号: 6259 ページ: 442-445
  • DOI: 10.1126/science.aad0836
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Lactic acid is a sperm motility inactivation factor in the sperm storage tubules. (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuzaki M, Mizushima S, Hiyama G, Hirohashi N, Shiba K, Inaba K, Suzuki T, Dohra H, Ohnishi T, Sato Y, Kohsaka T, Ichikawa Y, Atsumi Y, Yoshimura T, Sasanami T.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 5 号: 1 ページ: 17643-17643
  • DOI: 10.1038/srep17643
  • NAID: 120007128467
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chemotactic response with a constant delay-time mechanism in Ciona spermatozoa revealed by a high time resolution analysis of flagellar motility. (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyashiro, D. Shiba, K., Miyashita, T., Baba, S., Yoshida, M., and Kamimura, S.
  • 雑誌名: Biology Open 巻: 4 号: 2 ページ: 109-118
  • DOI: 10.1242/bio.20137351
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distinct roles of soluble and transmembrane adenylyl cyclases in the regulation of flagellar motility in Ciona sperm. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shiba K, Inaba K.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci. 巻: 15 号: 8 ページ: 13192-13208
  • DOI: 10.3390/ijms150813192
  • NAID: 120007136613
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Species and gamete-specific fertilization success of two sea urchins under near future levels of pCO2. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sung CG, Kim TW, Park YG, Kang SG, Inaba K, Shiba K, Choi TS, Moon SD, Litvin S, Lee KT, Lee JS.
  • 雑誌名: Journal of Marine Systems. 巻: 137 ページ: 67-73
  • DOI: 10.1016/j.jmarsys.2014.04.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] The birth of quail chicks after intracytoplasmic sperm injection (2014)
  • 著者名/発表者名: Mizushima, S., Hiyama, G., Shiba, K., Inaba, K., Dohra, H., Ono, T., Shimada, K. and Sasanami, T.
  • 雑誌名: Development 巻: 141 号: 19 ページ: 3799-3806
  • DOI: 10.1242/dev.111765
  • NAID: 120005479934
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Sperm calcineurin is necessary for midpiece flexibility and male fertility (2016)
  • 著者名/発表者名: Haruhiko Miyata, Yuhkoh Satouh, Daisuke Mashiko, Masanaga Muto, Kaori Nozawa, Kogiku Shiba, Yoshitaka Fujihara, Ayako Isotani, Kazuo Inaba, Masahito Ikawa
  • 学会等名: Biophysical Society 60th Annual Meeting
  • 発表場所: Los Angeles Convention Center, Los Angeles, CA, USA.
  • 年月日: 2016-02-27
  • 国際学会
• [学会発表] Sperm-specific calcineurin is necessary for midpiece flexibility and male fertility (2016)
  • 著者名/発表者名: Haruhiko Miyata, Yuhkoh Satouh, Daisuke Mashiko, Masanaga Muto, Kaori Nozawa, Kogiku Shiba, Yoshitaka Fujihara, Ayako Isotani, Kazuo Inaba, Masahito Ikawa
  • 学会等名: 国際シンポジウム "生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御"
  • 発表場所: 京都大学百周年時計台記念館, 京都府、京都市
  • 年月日: 2016-02-17
  • 国際学会
• [学会発表] 鞭毛非対称波の伝播におけるカラクシンの役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 柴小菊, 馬場昭次, 藤原英史, 稲葉一男
  • 学会等名: 生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都, 京都府、京都市
  • 年月日: 2016-01-08
• [学会発表] 炭酸脱水酵素/CO2 を介したカレイ類系統特異的な精子運動阻害 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐野 マリコ，柴 小菊，稲葉 一男
  • 学会等名: 日本動物学会第86回大会
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター朱鷺メッセ, 新潟県、新潟市
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] RNAseq データを用いたプロテオミクスによる海産無脊椎動物繊毛の多様性機構に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 稲葉 一男，柴 小菊，柴田 大輔，Wenjie Zuo，城倉 圭，牧野 由美子，山口 勝司，重信 秀治
  • 学会等名: 日本動物学会第86回大会
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター朱鷺メッセ, 新潟県、新潟市
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] 紅茶高分子ポリフェノールMAF によるムラサキウニ精子の運動活性化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 菊池 絢子，柴 小菊，中野 賢太郎，小澤 哲夫，稲葉 一男，沼田 治
  • 学会等名: 日本動物学会第86回大会
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター朱鷺メッセ, 新潟県、新潟市
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] 低酸素状態は乳酸産生および精子の運動停止に関与する (2015)
  • 著者名/発表者名: 松崎 芽衣，柴 小菊，稲葉 一男，道羅 英夫，笹浪 知宏
  • 学会等名: 日本動物学会第86回大会
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター朱鷺メッセ, 新潟県、新潟市
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] カタユウレイボヤ精子鞭毛における内腕ダイニンのキャラクタリゼーション (2015)
  • 著者名/発表者名: Osamu Kutomi, Katsutoshi Mizuno, Keiko Hirose, Lixy Yamada, Hitoshi Sawada, Kogiku Shiba, Kazuo Inaba
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス, 石川県、金沢市
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Inhibition of sperm-specific calcineurin for male contraception (2015)
  • 著者名/発表者名: Haruhiko Miyata, Yuhkoh Satouh, Daisuke Mashiko, Masanaga Muto, Kaori Nozawa, Kogiku Shiba, Yoshitaka Fujihara, Ayako Isotani, Kazuo Inaba, Masahito Ikawa
  • 学会等名: Gordon Research Conference: Fertilization and the Activation of Development
  • 発表場所: Holderness, NH, USA.
  • 年月日: 2015-07-19
  • 国際学会
• [学会発表] The role of soluble adenylyl cyclase in the regulation of flagellar motility in Ciona sperm (2015)
  • 著者名/発表者名: Kogiku Shiba, Kazuo Inaba
  • 学会等名: The 8th International Tunicate Meeting
  • 発表場所: Aomori City Cultural Hall, Aomori, Japan.
  • 年月日: 2015-07-13
  • 国際学会
• [学会発表] Two novel subunits of axonemal dyneins from Ciona intestinalis, as potentially key regulators for ciliary motility (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Inaba, Osamu Kutomi, Katsutoshi Mizuno, Kogiku Shiba, Keiko Hirose
  • 学会等名: The 8th International Tunicate Meeting
  • 発表場所: Aomori City Cultural Hall, Aomori, Japan.
  • 年月日: 2015-07-13
  • 国際学会
• [学会発表] 多機能運動装置ハプトネマが示す新規微小管系運動のメカニズム (2015)
  • 著者名/発表者名: 阿閉耕平、柴小菊、中山剛、石田健一郎、稲葉一男
  • 学会等名: 生体運動班会議２０１５
  • 発表場所: 東京都豊島区、学習院大学
  • 年月日: 2015-01-07 – 2015-01-09
• [学会発表] ホヤ精子鞭毛の新規タンパク質DYBLUPとf/I1ダイニンとの相互作用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久冨理、広瀬恵子、柴小菊、稲葉一男
  • 学会等名: 生体運動班会議２０１５
  • 発表場所: 東京都豊島区、学習院大学
  • 年月日: 2015-01-07 – 2015-01-09
• [学会発表] ホヤ精子における可溶性アデニル酸シクラーゼの役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柴小菊，稲葉一男
  • 学会等名: 日本動物学会第85回大会
  • 発表場所: 仙台市、東北大学川内北キャンパス
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] カタユウレイボヤ精子鞭毛における内腕ダイニンf の単離・解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 久冨理，水野克俊，広瀬恵子，柴田大輔，山田力志，澤田均，柴小菊，稲葉一男
  • 学会等名: 日本動物学会第85回大会
  • 発表場所: 仙台市、東北大学川内北キャンパス
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] チューブリンポリグルタミン酸化酵素Ttll9 欠損マウス精子に見られる特異な構造異常と運動異常の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 紺野在，柴小菊，池上浩司，稲葉一男，瀬藤光利
  • 学会等名: 日本動物学会第85回大会
  • 発表場所: 仙台市、東北大学川内北キャンパス
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] 乳酸はウズラ精子貯蔵管における精子の運動停止に関与する (2014)
  • 著者名/発表者名: 松崎芽衣，水島秀成，柴小菊，稲葉一男，笹浪知宏
  • 学会等名: 日本動物学会第85回大会
  • 発表場所: 仙台市、東北大学川内北キャンパス
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] The role of soluble adenylyl cyclase in the regulation of flagellar motility in Ciona sperm. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kogiku Shiba, Kazuo Inaba
  • 学会等名: The 12th International Symposium on Spermatology
  • 発表場所: Newcastle, Australia
  • 年月日: 2014-08-08 – 2014-08-10
• [学会発表] Molecular characterization of axonemal dyneins of sperm flagella in the Ascidian Ciona intestinalis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Inaba, Osamu Kutomi, Katsutoshi Mizuno, Keiko Hirose, Kogiku Shiba, Lixy Yamada, Hitoshi Sawada
  • 学会等名: The 12th International Symposium on Spermatology
  • 発表場所: Newcastle, Australia
  • 年月日: 2014-08-08 – 2014-08-10
• [学会発表] Sperm chemotaxis is mediated by calcium extrusion via plasma membrane Ca2+-ATPase and Na+/Ca2+ exchanger. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Yoshida, Kogiku Shiba, Akira Nakashima, Ayako Sakamoto, Shigeru Matsunaga, Kazuo Inaba, Manabu Yoshida.
  • 学会等名: The 12th International Symposium on Spermatology
  • 発表場所: Newcastle, Australia
  • 年月日: 2014-08-08 – 2014-08-10
• [学会発表] Phylogenetic aspects of flagellar outer arm dynein. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideo Mohri, Miyoko Kubo-Irie, Masaru Irie, Kogiku Shiba, Kazuo Inaba.
  • 学会等名: The 12th International Symposium on Spermatology
  • 発表場所: Newcastle, Australia
  • 年月日: 2014-08-08 – 2014-08-10
• [図書] Flagellar Mechanics and Sperm Guidance (Cosson J, Ed) (2015)
  • 著者名/発表者名: Inaba K, Kutomi O, Shiba K, Cosson J.
  • 総ページ数: 432
  • 出版者: Bentham Science Publishers
• [図書] 動植物の受精学-共通機構と多様性（澤田均編） (2014)
  • 著者名/発表者名: 稲葉一男、柴小菊、吉田学
  • 総ページ数: 340
  • 出版者: 化学同人
• [備考] 筑波大学下田臨海実験センター発表論文
  • URL: http://www.shimoda.tsukuba.ac.jp/ronbun.html
• [備考] マリンバイオ共同推進機構（JAMBIO）研究業績
  • URL: http://www.shimoda.tsukuba.ac.jp/~jambio/kenkyu.html
• [備考] 筑波大学下田臨海実験センター稲葉研究室発表論文
  • URL: http://www.shimoda.tsukuba.ac.jp/~inaba/publish.html
• [備考] 筑波大学下田臨海実験センター、発表論文
  • URL: http://www.shimoda.tsukuba.ac.jp/ronbun.html
• [備考] 筑波大学下田臨海実験センター稲葉研究室、発表論文
  • URL: http://www.shimoda.tsukuba.ac.jp/~inaba/publish.html