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 研究成果報告書

• 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: 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, 医学部附属生体情報伝達研究所・細胞科学研究部門, 准教授 (50379096)
• 研究期間 (年度): 2009-07-23 – 2014-03-31
• キーワード: 膜融合 / 哺乳類 / CD9 / IZUMO1 / エキソソーム

研究概要

本研究では、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、機能ドメインを明らかにした。加えて、精漿タンパク質SVS2の解析から、子宮内には殺精子作用がある物質が存在し、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。

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] 精子と卵子の膜融合.受精メカニズム新論争 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上直和、宮戸健二
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: Vol.33. No.4
• [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] 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] Molecular dissection of IZUMO1, a sperm protein essential for sperm-egg fusion (2013)
  • 著者名/発表者名: Inoue N, Hamada D, Kamikubo H, Hirata K, Kataoka M, Yamamoto M, Ikawa M, Okabe M, Hagihara Y
  • 雑誌名: Development 巻: 140(15) ページ: 3221-3229
  • DOI: 10.1242/dev.094854
• [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
• [雑誌論文] Production of mouse pups from germline transmission-failed knockout chimeras (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujihara Y, Kaseda K, Inoue N, Ikawa M, Okabe M
  • 雑誌名: Transgenic Res 巻: 22(1) ページ: 195-200
  • DOI: 10.1007/s11248-012-9635-x
• [雑誌論文] テトラスパニンによる受精の膜融合制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮戸健二
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: Vol.244, No.2 ページ: 181
• [雑誌論文] SPACA1-deficient male mice are infertile with abnormally shaped sperm heads reminiscent of globozoospermia (2012)
  • 著者名/発表者名: Fujihara Y, Satouh Y, Inoue N, Isotani A, Ikawa M, Okabe M
  • 雑誌名: Development 巻: 139(19) ページ: 3583-3589
  • DOI: 10.1242/dev.081778
• [雑誌論文] Visualization of the moment of mouse sperm-egg fusion and dynamic localization of IZUMO1 (2012)
  • 著者名/発表者名: Satouh Y, Inoue N, Ikawa M, Okabe M
  • 雑誌名: J Cell Sci 巻: 125(Pt 21) ページ: 4985-4990
  • DOI: 10.1242/jcs.100867.Epub2012Sep3
• [雑誌論文] Tetraspanin-interacting protein IGSF8 is dispensable for mouse fertility (2012)
  • 著者名/発表者名: Inoue N, Nishikawa T, Ikawa M, Okabe M
  • 雑誌名: Fertil Steril 巻: 98(2) ページ: 465-470
  • DOI: 10.1016/j.fertnstert.2012.04.029
• [雑誌論文] CD81 and CD9 work independently as extracellular components upon fusion of sperm and oocyt (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohnami N, Nakamura A, Miyado M, Sato M, Kawano N, Yoshida K, Harada Y, Takezawa Y, Kanai S, Ono C, Takahashi Y, Kimura K, Shida T, Miyado K, Umezawa A
  • 雑誌名: Biol Open 巻: 1(7) ページ: 640-647
  • DOI: 10.1242/bio.20121420
• [雑誌論文] Mamld1 deficiency significantly reduces mRNA expression levels of multiple genes expressed in mouse fetal Leydig cells but permits normal genital and reproductive development (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyado M, Nakamura M, Miyado K, Morohashi K, Sano S, Nagata E, Fukami M, Ogata T
  • 雑誌名: Endocrinology 巻: 153(12) ページ: 6033-6040
  • DOI: 10.1210/en.2012-1324
• [雑誌論文] Impaired fertilizing ability of superoxide dismutase 1-deficient mouse sperm during in vitro fertilization (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsunoda S, Kawano N, Miyado K, Kimura N, Fujii J
  • 雑誌名: Biol Reprod 巻: 87(5) ページ: 121
  • DOI: 10.1095/biolreprod.112.102129
• [雑誌論文] 卵由来エキソソームによる細胞融合の促進機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮戸健二
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: Vol.241,No.11 ページ: 861-862
• [雑誌論文] Acrosome-reacted mouse spermatozoa recovered from the perivitelline space can fertilize other eggs (2011)
  • 著者名/発表者名: Inoue N, Satouh Y, Ikawa M, Okabe M, Yanagimachi R
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 108(50) ページ: 20008-20011
  • DOI: 10.1073/pnas.1116965108
• [雑誌論文] β-catenin is a molecular switch that regulates transition of cell-cell adhesion to fusion (2011)
  • 著者名/発表者名: Takezawa Y, Yoshida K, Miyado K, Sato M, Nakamura A, Kawano N, Sakakibara K, Kondo T, Harada Y, Ohnami N, Kanai S, Miyado M, Saito H, Takahashi Y, Akutsu H, Umezawa A
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 1 ページ: 68
  • DOI: 10.1038/srep00068
• [雑誌論文] GSTT1 is upregulated by oxidative stress through p38-MK2 signaling pathway in human granulosa cells : possible association with mitochondrial activity (2011)
  • 著者名/発表者名: Ito M, Imai M, Muraki M, Miyado K, Qin J, Kyuwa S, Yoshikawa Y, Hosoi Y, Saito H, Takahashi Y
  • 雑誌名: Aging (Albany NY) 巻: 3(12) ページ: 1213-1223
• [雑誌論文] Lipid rafts : keys to sperm maturation, fertilization, and early embryogenesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawano N, Yoshida K, Miyado K, Yoshida M
  • 雑誌名: J Lipids 巻: 2011 ページ: 264706
  • DOI: 10.1155/2011/264706
• [雑誌論文] Lipid rafts enriched in monosialylGb5Cer carrying the stage-specific embryonic antigen-4 epitope are involved in development of mouse preimplantation embryos at cleavage stage (2011)
  • 著者名/発表者名: Sato B, Katagiri YU, Miyado K, Okino N, Ito M, Akutsu H, Okita H, Umezawa A, Fujimoto J, Toshimori K, Kiyokawa N
  • 雑誌名: BMC Dev Biol 巻: 11 ページ: 22
  • DOI: 10.1186/1471-213X-11-22
• [雑誌論文] Calsperin is a testis-specific chaperone required for sperm fertility (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikawa M, Tokuhiro K, Yamaguchi R, Benham AM, Tamura T, Wada I, Satouh Y, Inoue N, Okabe M
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 286(7) ページ: 5639-56465639-5646
  • DOI: 10.1074/jbc.M110.140152
• [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 巻: 5(4) ページ: e10301
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0010301
• [雑誌論文] Sperm equatorial segment protein 1, SPESP1, 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: J Cell Sci 巻: 123(Pt 9) ページ: 1531-1536
  • DOI: 10.1242/jcs.067363
• [雑誌論文] Fertilization : a sperm's journey to and interaction with the oocyte (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikawa M, Inoue N, Benham AM, Okabe M
  • 雑誌名: J Clin Invest 巻: 120(4) ページ: 984-994
  • DOI: 10.1172/JCI41585
• [雑誌論文] Age-associated changes in the subcellular localization of phosphorylated p38 MAPK in human granulosa cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Ito M, Miyado K, Nakagawa K, Muraki M, Imai M, Yamakawa N, Qin J, Hosoi Y, Saito H, Takahashi Y
  • 雑誌名: Mol Hum Reprod 巻: 16(12) ページ: 928-937
  • DOI: 10.1093/molehr/gaq076
• [雑誌論文] Mice lacking two sperm serine proteases, ACR and PRSS21, are subfertile, but the mutant sperm are infertile in vitro (2010)
  • 著者名/発表者名: Kawano N, Kang W, Yamashita M, Koga Y, Yamazaki T, Hata T, Miyado K, Baba T
  • 雑誌名: Biol Reprod 巻: 83(3) ページ: 359-369
  • DOI: 10.1095/biolreprod.109.083089
• [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 Res 巻: 340(3) ページ: 583-594
  • DOI: 10.1007/s00441-010-0967-7
• [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: Biol Reprod 巻: 81(5) ページ: 889-897
  • DOI: 10.1095/biolreprod.109.077438
• [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: ワークショップ「4回膜貫通蛋白質の構造と機能解析の進展」、第36回日本分子生物学会年会
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] 受精の膜融合におけるCD9およびエキソソームの役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮戸健二
  • 学会等名: シンポジウム「バイオイメージングにより明らかにされた動・植物の有性生殖メカニズム」,日本顕微鏡学会第68回学術講演会
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] The mechanism of sperm-egg fusion in mouse and the involvement of IZUMO1 and a novel factor (2011)
  • 著者名/発表者名: Inoue, N
  • 学会等名: Gordon Research Conferences "Cell-Cell Fusion In Sex, Life, Development and Disease"
  • 発表場所: University of New England (Biddeford, U. S. A.)
  • 年月日: 2011-08-09
• [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: Cell-Cell Fusion, Gordon Research Conferences
  • 発表場所: Colby-Sawyer College (New London, U.S.A.)
  • 年月日: 2009-07-20
• [図書] Sexual Reproduction in Animals and Plants (edited by Sawada H, Inoue N, Iwano M) (2014)
  • 出版者: Springer
• [図書] 動植物の受精学 - 共通性と多様性 - (澤田均 編) (2014)
  • 出版者: 化学同人
• [図書] Role of CD9 in sperm-egg fusion and its general role in fusion phenomena. Cell Fusions (edited by Lars-Inge Larsson) (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawano N, Harada Y, Yoshida K, Miyado K
  • 出版者: Springer
• [備考]
  • URL: http://www.ncchd.go.jp/research/nch/reproduction/staff_miyado.html