哺乳類における配偶子融合の分子認証機構の解明

2009 年度 実績報告書

• 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: 21112006
• 研究機関: 独立行政法人国立成育医療研究センター
• 研究代表者: 宮戸 健二 国立成育医療センター(研究所), 生殖・細胞医療研究部, 室長 (60324844)
• 研究分担者: 井上 直和 大阪大学, 微生物病研究所・遺伝子情報実験センター, 助教 (50379096)
• キーワード: 受精 / アロ認証 / CD9 / Izumo / 膜融合

研究概要

有性生殖が連綿と続いてきた背景には雌雄の生殖細胞による精緻な相互認識機構(アロ認証)が存在する。アロ認証は基本的には雌雄同体の植物や海産動物で、同種異個体間での融合を促進し、自家和合を排除する仕組みである。一方、哺乳動物は雌雄異体であるため、当然、アロの関係にある個体由来の配偶子間相互作用の結果、配偶子融合が起こる。雌雄同体である植物と、雌雄異体である哺乳動物の配偶子融合機構の研究を組み合わせることで、従来のアプローチでは解明できなかった"配偶子認証の仕組み"が浮き彫りになると考えられる。本年度は、哺乳動物の受精研究から同定された2つの膜融合関連因子(卵子側融合制御因子CD9、精子側融合因子IZUMO1)を中心として研究を行った。IZUMO1は精子上でタンパク質複合体を形成することから、免疫沈降法によりIZUMO1に相互作用する精子膜上のタンパク質の同定に成功した。同定された分子は血圧の調節に機能するACE(Angiotensin-Converting Enzyme)に類似する精巣特異的なACE3として既に同定されていた分子であるが機能は不明であった。そこで、ACE3ノックアウトマウスを作製して解析すると、IZUMO1の局在に影響を及す因子であることを明らかにした。CD9変異体を用いた機能領域の解析からは、C末端がCD9の膜融合における機能に必須で、C末端にEGFPを結合させた融合タンパク質(CD9-EGFP)を卵特異的に発現させたところ、CD9の膜融合における機能が消失した。一方、N末端にEGFPを融合させた場合は(EGFP-CD9)、CD9の機能へは影響はなかった。更に、CD9C末端にチューブリンβ2A(Tubb2A)が結合することを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Tetraspanin family protein CD9 in the mouse sperm : unique localization, appearance, behavior and fate during fertilization. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ito C, Yamatoya K, Yoshida K, Maekawa M, Miyado K, Toshimori K
  • 雑誌名: Cell Tissue Research (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fertilization : sperm's journey to and interaction with the oocyte (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikawa, M., Inoue, N., Benham, A., Okabe M.
  • 雑誌名: Journal of clinical investigation 120 ページ: 984-94
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sperm equatorial segment protein 1, SPESPI, is required for fully fertile sperm in mouse (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujihara, Y., Murakami, M., Inoue, N., Satouh, Y., Kaseda, K., Ikawa, M., Okabe, M.
  • 雑誌名: Journal of cell science (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification and disruption of sperm-specific angiotensin converting enzyme-3 (ACE3) in mouse (2010)
  • 著者名/発表者名: Inoue, N., Kasahara, T., Ikawa, M., Okabe, M.
  • 雑誌名: PloS ONE (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Maintenance of pluripotency and self-renewal ability of mouse embryonic stem cells in the absence of tetraspanin CD9. (2009)
  • 著者名/発表者名: Akutsu H, Miura T, Machida M, Birumachi JI, Hamada A, Yamada M, Sullivan S, Miyado, K, Umezawa A
  • 雑誌名: Differentiation 78 ページ: 137-142
  • 査読あり
• [雑誌論文] Equatorin : Identification and Characterization of the Epitope of the MN9 Antibody in the Mouse. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamatoya K, Yoshida K, Ito C, Maekawa M, Yanagida M, Takamori K, Ogawa H, Araki Y, Miyado K, Toyama Y, Toshimori K.
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 81 ページ: 889-897
  • 査読あり
• [学会発表] CD9 action in the egg and on the sperm of mice (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮戸健二
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会念会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] 受精の膜融合因子Izumoの膜融合活性化領域の同定とその構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上直和、浜田大三、上久保裕生、平田邦生、片岡幹雄、山本雅貴、伊川正人、岡部勝、萩原義久
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜市)
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] 受精の膜融合における卵側因子CD9とエキソソームの役割 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮戸健二
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2009-10-23
• [学会発表] CD9 action in the egg and on the sperm of mice (2009)
  • 著者名/発表者名: Miyado K
  • 学会等名: Gordon Research Conferences
  • 発表場所: Colby-Sawyer College, New London, NH, USA
  • 年月日: 2009-07-20
• [備考]
  • URL: http://133.1.15.131/EGR/indexJ.cfm