精子誘引物質を介する卵と精子の遠隔分子認証システムの解明

• 研究領域: 動植物に共通するアロ認証機構の解明
• 研究課題/領域番号: 24112708
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 吉田 学 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60301785)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2013年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2012年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
• キーワード: 受精 / 生体分子 / シグナル伝達 / 分子認識 / 生理活性 / ホヤ / マウス / 精嚢タンパク質 / 魚類精子 / チョウザメ

研究概要

動植物を問わず多くの生物の受精時において、精子(雄性配偶子)は卵(雌性配偶子)から分泌される物質に対して走化性を示す。この卵に対する精子走化性現象は、体外受精をする多くの動物門において種特異的な反応であることが知られており、精子が最初に同種の卵を認識する分子認証システムである。さらに、この同種の卵を見いだした精子は走化性運動により卵へと誘導され、受精の確率を高めるシステムとして非常に興味深いシステムである。しかし、精子誘引物質に関しては一部の種で同定されているものの、精子-卵由来物質間の分子認証システムについてはまだほとんど何も分かっていないのが現状である。本研究では、精子誘引物質が同定され、その受容体の解明も進んでいるカタユウレイボヤでの成果を土台として、精子がどのように同種の卵由来の物質を認証し、卵の位置を特定し、精子運動制御をしているかを解明することを目的とする。
今年度は、カタユウレイボヤと近縁なホヤ4種について、精子誘引に関する種特異性について詳細に検討し、一部には片方向性の種を超えた精子誘引活性があることが明らかとなった。また、マウスの受精において精嚢分泌タンパク質SVS2がメス体内における生存および機能の維持において必須であることを示し、SVS2が欠損するとin vivoでは子供ができないことが明らかとなった。
さらに、それ以外の種における精子と卵の分子認証システムの基礎研究では、チョウザメおよびホタテ貝について基礎的な精子運動調節機構に関する知見を得ることに成功した。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Seminal vesicle protein SVS2 is required for sperm survival in the uterus (2014)
  • 著者名/発表者名: N Kawano, N Araki, K Ybshida, THibino, N Ohnami, M Makino, S Kanai, H Hasuwa, M Yoshida, K Miyado, A Umezawa
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 111(11) 号: 11 ページ: 4145-4150
  • DOI: 10.1073/pnas.1320715111
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Species-specificity of sperm motility activation and chemotaxis: a study on ascidian species. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, M., Hiradate, Y, Sensui, N., Cosson, J., and Morisawa, M.
  • 雑誌名: Biological Bulletin 巻: 224 ページ: 156-165
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of puffer fish (Takifugu niphobles) sperm: development of methods for short-term storage, effect of different activation role of intracellular changes in Ca2+ and K+ in the initiation motility. (2013)
  • 著者名/発表者名: Gallego, V., Perez, L., Asturiano, J. F., and Yoshida, M.
  • 雑誌名: Aquaculture 巻: 414-415 ページ: 82-91
  • DOI: 10.1016/j.aquaculture.2013.07.046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between spermatozoa motility parameters, sperm/egg ratio, fertilization success and hatching rates in the puffer fish (Takifugu niphobles). (2013)
  • 著者名/発表者名: Gallego, V., Perez, L., Asturiano, J. F., and Yoshida, M.
  • 雑誌名: Aquaculture 巻: 416-417 ページ: 238-243
  • DOI: 10.1016/j.aquaculture.2013.08.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Novel Sperm-Activating and Attracting Factor (SAAF) from the Ascidian Ascidia sydneiensis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsumori, N., Hiradate, Y., Shibata, H., Oishi, T., Simma, S., Toyoda, M., Hayashi, F., Yoshida, M, Murata, M, and Morisawa, M.
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 15 号: 2 ページ: 294-297
  • DOI: 10.1021/ol303172n
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of Mos/MEK/ERK cascade and Cdk1 in Ca2+ oscillations in fertilized ascidian eggs. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sensui, Noburu
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 367 号: 2 ページ: 208-215
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2012.05.011
  • 査読あり
• [学会発表] 受精時における卵及び精子のカルシウムイメージング (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田 学
  • 学会等名: 日本動物学会第84回大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山県岡山市）
  • 招待講演
• [学会発表] Plasma membrane Ca2+/ATPase concerning sperm chemotaxis in the ascidian Ciona intestinalis (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田薫、坂本恵香、稲葉一男、吉田 学
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
• [学会発表] 補体制御因子C4b-binding proteinのノックアウトマウス作成と精巣上体における機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野中真弓、Rick A. Wetsel、宮東昭彦、川上速人、吉田薫、吉田学、河野菜摘子、宮戸健二、野中勝
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
• [学会発表] Species-specificity of sperm motility activation and chemotaxis: a study on ascidian species (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshida M, Matsumori N, Hiradate Y, Sensui N, Cosson J, Shibata H, Oishi T, Murata M and Morisawa M
  • 学会等名: Gordon Research Conference: Fertilization and the Activation of Development
  • 発表場所: Holderness School, Plymouth NH, USA
• [学会発表] CatSper mediates sperm penetration into the vitelline membrane in the Ascidian Ciona intestinalis (2013)
  • 著者名/発表者名: Ono C, Maruyama K, Sakamoto A, and Yoshida M
  • 学会等名: Gordon Research Conference: Fertilization and the Activation of Development
  • 発表場所: Holderness School, Plymouth NH, USA
• [学会発表] Relationship between spermatozoa motility parameters, sperm/egg ratio, and fertilization and hatching rates in puffer fish (Takifugu niphobles). (2013)
  • 著者名/発表者名: V. Gallego, L. Perez, J.F. Asturiano, M. Yoshida
  • 学会等名: 4th Workshop on the Biology of Fish Gametes
  • 発表場所: Grande Real Santa Eulalia Resort & Hotel Spa, Algarve, Portugal
• [学会発表] Development of methods for short-term storage, effects of different activation media and intracelullar ions changes in puffer fish (Takifugu niphobles) sperm (2013)
  • 著者名/発表者名: V. Gallego, L. Perez, J.F. Asturiano, M. Yoshida
  • 学会等名: 4th Workshop on the Biology of Fish Gametes
  • 発表場所: Grande Real Santa Eulalia Resort & Hotel Spa, Algarve, Portugal
• [学会発表] perm quality parameters and spermatozoa morphometric characterization of marine species: an evolutionary approach from invertebrates to vertebrates (2013)
  • 著者名/発表者名: V. Gallego, L. Perez, J.F. Asturiano, M. Yoshida
  • 学会等名: 4th Workshop on the Biology of Fish Gametes
  • 発表場所: Grande Real Santa Eulalia Resort & Hotel Spa, Algarve, Portugal
• [学会発表] Embryogenic staging of puffer fish (Takiifugu niphobles) under two thermal regimes (2013)
  • 著者名/発表者名: V. Gallego, M. Yoshida, J.F. Asturiano, G. Fraser
  • 学会等名: 4th Workshop on the Biology of Fish Gametes
  • 発表場所: Grande Real Santa Eulalia Resort & Hotel Spa, Algarve, Portugal
• [学会発表] カタユウレイボヤの受精における精子特異的チャネルCatSperの働き (2012)
  • 著者名/発表者名: 小野千紘，丸山虎轍，吉田 学
  • 学会等名: 日本動物学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
• [学会発表] pHによるホヤ卵からの精子誘引物質放出の制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 泉水 奏，柴 小菊，馬場昭次，稲葉一男，吉田 学
  • 学会等名: 日本動物学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
• [学会発表] 海水中に取り出されたホヤ卵の形態変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大倉信彦、吉田 学、泉水 奏
  • 学会等名: 日本動物学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
• [学会発表] マウス受精能獲得抑制因子SVS2の精子膜コレステロール維持作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 荒木直也、 河野菜摘子、吉田 薫、宮戸健二、吉田 学
  • 学会等名: 日本動物学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府豊中市）
• [学会発表] Sperm chemotaxis in the ascidians. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, M.
  • 学会等名: The International Symposium on the Mechanisms of Sexual Reproduction in Animals and Plants
  • 発表場所: Hotel Nagoya Garden Palace, Nagoya, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] SVS2 inhibits sperm capacitation by regulating the efflux of cholesterol from sperm plasma membrane. (2012)
  • 著者名/発表者名: Araki, N., Yoshida, K., Kawano, N., Miyado, K., and Yoshida, M.
  • 学会等名: The International Symposium on the Mechanisms of Sexual Reproduction in Animals and Plants
  • 発表場所: Hotel Nagoya Garden Palace, Nagoya, Japan
• [学会発表] Role for CatSper, Sperm-Specific Ca2+ Channel in Fertilization of the Ascidian Ciona intestinalis. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ono, C., Maruyama, K., Sakamoto, A., and Yoshida, M.
  • 学会等名: The International Symposium on the Mechanisms of Sexual Reproduction in Animals and Plants
  • 発表場所: Hotel Nagoya Garden Palace, Nagoya, Japan
• [学会発表] 精嚢分泌タンパク質による受精能獲得の協調的制御
  • 著者名/発表者名: 荒木直也、 河野菜摘子、吉田 薫、宮戸健二、吉田 学
  • 学会等名: 日本動物学会第66回関東支部会
  • 発表場所: 東京大学大気海洋研究所（千葉県柏市）
• [学会発表] カタユウレイボヤ精子誘引物質SAAFの卵からの放出にかかわる分子の解析
  • 著者名/発表者名: 坂本恵香、吉田 薫、吉田 学
  • 学会等名: 日本動物学会第65回関東支部会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都目黒区）
• [学会発表] 精子機能調節における精子特異的Ca2+チャネルCatSperの働き
  • 著者名/発表者名: 小野千紘、坂本恵香、丸山虎轍、吉田 薫、吉田 学
  • 学会等名: 第7回 鞭毛・ダイニン機能研究会
  • 発表場所: 東京大学理学部2号館（東京都文京区）
• [図書] Sexual Reproduction in Animals and Plants (2014)
  • 著者名/発表者名: Sawada H, Inoue N, Iwano M, Yoshida M, Hirohashi N, Matsuzaki M, Sasanami T, Burnett L, Chandler DE, Inaba K, et al
  • 総ページ数: 480
  • 出版者: Springer
• [図書] 動植物の受精学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 沢田均、井川智子、伊藤千鶴、伊藤昌彦、稲葉一男、井上直和、岩尾康宏、岩田容子、岩野恵、漆原秀子、岡本龍史、吉田学、他
  • 総ページ数: 332
  • 出版者: 化学同人
• [備考] 東京大学大学院理学系研究科附属臨海実験所
  • URL: http://www.mmbs.s.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 東京大学三崎臨海実験所 吉田グループFaceBookページ
  • URL: https://www.facebook.com/MMBS.YoshidaLab
• [備考] プレスリリース「新たに見つかった子宮内での精子選抜機構 ― 精液は子宮内で精子を守る ―」
  • URL: http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2014/09.html
• [備考] プレスリリース「ホヤ精子走化性の種特異性をもたらす精子誘引物質の構造の違いを解明」
  • URL: http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2013/02.html
• [備考] 東京大学大学院理学系研究科附属臨海実験所
  • URL: http://www.mmbs.s.u-tokyo.ac.jp/index.html
• [備考] 東京大学三崎臨海実験所 吉田グループ
  • URL: https://www.facebook.com/MMBS.YoshidaLab