哺乳類における配偶子融合の分子認証機構の解明

2013 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 独立行政法人国立成育医療研究センター, 生殖・細胞医療研究部, 室長 (60324844)
• 研究分担者: 井上 直和 福島県立医科大学, 医学部, 准教授 (50379096)
• 研究期間 (年度): 2009-07-23 – 2014-03-31
• キーワード: 配偶子融合 / 膜融合 / CD9 / IZUMO1 / エキソソーム / ホスファチジルエタノールアミン / コレステロール / 膜反転

研究概要

受精は、新しい生命の起源となる１個の細胞を作るために、すべての生物が取り入れているメカニズムである。しかしながら、ヒトを含めた生物全般において、その中核となる原理原則は不明である。その中で、雌雄の生殖細胞による相互認識機構（アロ認証）は、雌雄同体の植物や海産動物において、同種異個体間での配偶子融合を促進し、自家和合を排除する仕組みである。当然のことながら、哺乳類は雌雄異体であるため、アロの関係にある個体由来の配偶子間相互作用に続いて、配偶子融合が起こると考えられる。本研究では、雌雄同体である植物と、雌雄異体である哺乳類の配偶子融合機構の研究を組み合わせることで、配偶子融合に関わる分子認証の仕組みの解明に取り組んだ。前年度から引き続いて行った本年度の研究から、卵側融合因子である膜タンパク質CD9が融合前の卵細胞膜の反転に中心的な役割を果たしており、卵細胞膜が反転した結果として通常は細胞膜の裏打ちに存在するホスファチジルエタノールアミン（PE）の特定の分子種がCD9によって卵細胞膜から遊離し、卵由来エキソソームとなり、精子頭部に特異的に取り込まれ、一連のメカニズムの結果として精子と卵の膜融合が誘導されることが推測された。このメカニズムを証明するため、通常は精子と融合しないCD9欠損卵を用いて、市販されたPEによる膜融合促進能を検討したところ、コレステロールを添加することにより、タンパク質成分がなくても、PEとコレステロールの混合液のみで膜融合促進活性があることを明らかにした。一方、IZUMO1についても結晶構造解析が進み、機能ドメインが明らかになった。加えて、体内受精に関わる因子として、雄副生殖器官で作られる精漿成分の１つであるSVS2の解析を行った結果、子宮内には殺精子作用がある物質が存在すること、更に、SVS2が殺精子因子から精子を保護していることを明らかにした。

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] Absence of CD9 reduces endometrial VEGF secretion and impairs uterine repair after parturition (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawano N, Miyado K, Yoshii N, Kanai S, Saito H, Miyado M, Inagaki N, Odawara Y, Hamatani T, Umezawa A
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 4 ページ: 4701
  • DOI: 10.1038/srep04701
• [雑誌論文] Derivation of human decidua-like cells from amnion and menstrual blood (2014)
  • 著者名/発表者名: Sugawara K, Hamatani T, Yamada M, Ogawa S, Kamijo S, Kuji N, Akutsu H, Miyado K, Yoshimura Y, Umezawa A
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 4 ページ: 4599
  • DOI: 10.1038/srep04599
• [雑誌論文] Seminal vesicle protein SVS2 is required for sperm survival in the uterus (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawano N, Araki N, Yoshida K, Hibino T, Ohnami N, Makino M, Kanai S, Hasuwa H, Yoshida M, Miyado K, Umezawa A
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 111(11) ページ: 4145-4150
  • DOI: 10.1073/pnas.1320715111
• [雑誌論文] The highly conserved human cytomegalovirus UL136 ORF generates multiple Golgi-localizing protein isoforms through differential translation initiation (2014)
  • 著者名/発表者名: Liao H, Lee JH, Kondo R, Katata M, Imadome K, Miyado K, Inoue N, Fujiwara S, Nakamura H
  • 雑誌名: Virus Res 巻: 179 ページ: 241-6
  • DOI: 10.1016/j.virusres.2013.11.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Age-associated telomere shortening in mouse oocytes (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamada-Fukunaga T, Yamada M, Hamatani T, Chikazawa N, Ogawa S, Akutsu H, Miura T, Miyado K, Tarin JJ, Kuji N, Umezawa A, Yoshimura Y
  • 雑誌名: Reprod Biol Endocrinol 巻: 11 ページ: 108
  • DOI: 10.1186/1477-7827-11-108
• [雑誌論文] β-catenin functions pleiotropically in differentiation and tumorigenesis in mouse embryo-derived stem cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Okumura N, Akutsu H, Sugawara T, Miura T, Takezawa Y, Hosoda A, Yoshida K, Ichida JK, Yamada M, Hamatani T, Kuji N, Miyado K, Yoshimura Y, Umezawa A
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8(5) ページ: e63265
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0063265
• [雑誌論文] Integration of the mouse sperm fertilization-related protein equatorin into the acrosome during spermatogenesis as revealed by super-resolution and immunoelectron microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Ito C, Yamatoya K, Yoshida K, Fujimura L, Hatano M, Miyado K, Toshimori K
  • 雑誌名: Cell Tissue Res 巻: 352(3) ページ: 739-750
  • DOI: 10.1007/s00441-013-1605-y
• [学会発表] テトラスパニンを介した細胞融合の分子メカニズム (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮戸健二
  • 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
  • 年月日: 20131203-20131206
  • 招待講演