細胞膜マイクロドメインを足場とする配偶子間認識と膜融合の分子機構

• 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: 24112714
• 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: 京都産業大学
• 研究代表者: 佐藤 賢一 京都産業大学, 総合生命科学部, 教授 (30235337)
• 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 / シグナル伝達 / 配偶子間相互作用 / 膜マイクロドメイン / アロ認証 / Src / ウロプラキンIII

研究概要

アフリカツメガエル卵細胞の受精成立メカニズムに関する研究をおこない、次の成果を得た。１、未受精卵から単離した膜マイクロドメイン（UF-MDと略す）を用いて、受精に伴う細胞膜シグナル伝達反応（チロシンキナーゼSrcの活性化、膜貫通型タンパク質uroplakin IIIの部分分解とチロシンリン酸化など）の試験管内再構成に成功した。この結果から、精子と単離UF-MDを用いる実験が受精時における精子と卵細胞の相互作用の実態を明らかにするためのモデル実験として利用可能であることが明らかになり、またこのことをふまえて、実際の受精反応の際に卵細胞のMD成分がどのような生理機能を担っているかを解析する動機づけが得られた。２、UF-MDの精子との相互作用および受精成立メカニズムへの貢献能力が卵成熟に伴い構築されることを明らかにした。UF-MDに存在するuroplakin IIIは精子プロテアーゼによる部分分解をうけることで卵細胞内に受精シグナルを送る役割をもっている。この分子の卵細胞形成過程における発現状態を生化学的に調べたところ、卵細胞形成ステージのきわめて早い段階からそのタンパク質発現が見られることがわかった。いっぽうで間接蛍光抗体法により卵細胞表層でのuroplakin IIIの発現を調べたところ、卵成熟過程でuroplakin IIIが卵細胞表層に細胞外ドメインを提示する、すなわち精子との相互作用能を獲得することを示唆する結果を得ることができた。そこで実際に未成熟卵母細胞からMDを単離して（GV-MDと略す）、前記成果１の受精シグナル再構成実験をおこなったところ、UF-MDと異なりGV-MDには精子によるシグナル伝達反応機構が備わっていない、あるいはその活性が極めて低いということが明らかとなった。これらの結果はアフリカツメガエルの受精成立メカニズムにおけるMDとMD局在性分子の生理機能と機能構築に関する新たなかつ重要な知見として、当該研究分野の進展に資するものと考えている。

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] The egg membrane microdomain-associated uroplakin III-Src system becomes functional during oocyte maturation and is required for bidirectional gamete signaling at fertilization in Xenopus laevis (2014)
  • 著者名/発表者名: Mahbub Hasan AKM, Hashimoto A, Maekawa Y, Matsumoto T, Kushima S, Ijiri TW, Fukami Y, Sato K
  • 雑誌名: Development 巻: 141 号: 8 ページ: 1705-1714
  • DOI: 10.1242/dev.105510
  • 査読あり
• [雑誌論文] Membrane microdomain-associated uroplakin IIIa contributes to Src-dependent mechanisms of anti-apoptotic proliferation in human bladder carcinoma cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kihira S.
  • 雑誌名: Biology Open 巻: 1 号: 10 ページ: 1024-1034
  • DOI: 10.1242/bio.20121115
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein-tyrosine kinase signaling in the biological functions associated with sperm. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ijiri TW.
  • 雑誌名: Journal of Signal Transduction 巻: 2012 ページ: 181560-181560
  • DOI: 10.1155/2012/181560
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvemnet of Src in the adaptation of cancer cells under microenvironmental stresses. (2012)
  • 著者名/発表者名: Mahbub Hasan AK.
  • 雑誌名: Journal of Signal Transduction 巻: 2012 ページ: 483796-483796
  • DOI: 10.1155/2012/483796
  • 査読あり
• [学会発表] ヒト膀胱および非膀胱がん細胞におけるウロプラキンIIIaの発現と機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田潤平
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡市サンパレス
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] 血清飢餓培養環境下におけるヒト膀胱がん細胞のSrc依存的MAPK非依存的増殖機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 紀平成
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡市サンパレス
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] Membrane microdomain-mediated gamete interaction and signaling in fertilization of the frog Xenopus laevis. (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤賢一
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡市サンパレス
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] ATP quantification in Xenopus laevis oocyte/egg during maturation and fertilization: for further ATP imaging. (2012)
  • 著者名/発表者名: 井尻貴之
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡市サンパレス
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] Membrane microdomain (MD)-mediated crosstalk in fertilization signaling of the frog Xenopus laevis. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sato K.
  • 学会等名: he International Meeting on the Mechanisms of Sexual Reproduction in Animals and Plants, Joint Meeting of the 2nd Allo-authentication Meeting and the 5th Egg-coat Meeting (MCBEEC)
  • 発表場所: 名古屋ガーデンパレス
  • 年月日: 2012-11-12
  • 招待講演
• [学会発表] ATP quantification in Xenopus laevis oocyte/egg during maturation and fertilization: for further ATP imaging. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ijiri TW.
  • 学会等名: he International Meeting on the Mechanisms of Sexual Reproduction in Animals and Plants, Joint Meeting of the 2nd Allo-authentication Meeting and the 5th Egg-coat Meeting (MCBEEC)
  • 発表場所: 名古屋ガーデンパレス
  • 年月日: 2012-11-12
• [学会発表] ヒト膀胱がん細胞の血清飢餓抵抗性増殖機構におけるSrcおよびuroplakin IIIaの役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤賢一
  • 学会等名: 第71回日本癌学会総会
  • 発表場所: 札幌ロイトンホテル
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] 試験管内再構成実験によるツメガエル卵の受精シグナル関連分子の探索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤賢一
  • 学会等名: 第83回日本動物学会大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] マトリクスメタロプロテアーゼによる電位感受性なツメガエル受精 (2012)
  • 著者名/発表者名: 城下歩美
  • 学会等名: 第83回日本動物学会大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] 卵細胞膜マイクロドメインを足場とする受精シグナル伝達機構。 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤賢一
  • 学会等名: 生殖研究ワークショップ／第５回生殖若手の会
  • 発表場所: 東京大学臨海実験所
  • 年月日: 2012-07-26
• [学会発表] MBLサマーコースFrontiers in Reproductionへの誘い (2012)
  • 著者名/発表者名: 井尻貴之
  • 学会等名: 生殖研究ワークショップ／第５回生殖若手の会
  • 発表場所: 東京大学臨海実験所
  • 年月日: 2012-07-26
• [学会発表] Membrane microdomain-associated uroplakin IIIa contributes to Src-dependent anti-apoptosis in human bladder carcinoma cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sato K.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Cell Death
  • 発表場所: Lucca, Barga, Italy
  • 年月日: 2012-07-15
• [学会発表] 卵細胞膜マイクロドメインを足場とする配偶子間認識と膜融合の分子機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤賢一
  • 学会等名: 新学術領域研究・領域会議
  • 発表場所: 下田東急ホテル
  • 年月日: 2012-06-12
• [学会発表] 配偶子膜マイクロドメインに焦点をあてた受精シグナル機構の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤賢一
  • 学会等名: 基礎生物学研究所共同利用共同研究・研究会「モデル生物・非モデル生物のプロテオミクスが拓く生物学」
  • 発表場所: 基礎生物学研究所
  • 年月日: 2012-05-14
  • 招待講演
• [図書] Embryogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Mahbub Hasan AK.
  • 総ページ数: 52
  • 出版者: Phospho-signaling at oocyte maturation and fertilization: Set up for embryogenesis and beyond. Part I. Protein kinases.
• [図書] Embryogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Mahbub Hasan AK.
  • 総ページ数: 56
  • 出版者: Phospho-signaling at oocyte maturation and fertilization: Set up for embryogenesis and beyond Part II. Kinase regulators and substrates.
• [備考] 京都産業大学総合生命科学部専任教員紹介ホームページ
  • URL: http://www.kyoto-su.ac.jp/department/nls/sennin/system/sato.html
• [備考] 京都産業大学総合生命科学部生命システム学科発生情報学研究室ホームページ（日本語版）
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~k3884/LABHPJ/index.html
• [備考] 京都産業大学総合生命科学部生命システム学科発生情報学研究室ホームページ（英語版）
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~k3884/LABHPE/Welcome.html
• [備考] 京都産業大学総合生命科学部専任教員紹介ホームページ
  • URL: http://www.kyoto-su.ac.jp/department/nls/sennin/system/sato.html
• [備考] 京都産業大学総合生命科学部生命システム学科発生情報学研究室ホームページ（日本語版）
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~k3884/LABHPJ/index.html
• [備考] 京都産業大学総合生命科学部生命システム学科発生情報学研究室ホームページ（英語版）
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~k3884/LABHPE/Welcome.html