精子プロタミンの合成と離脱の分子秘構

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01480022
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 片桐 千明 北海道大学, 理学部, 教授 (90000827)
• 研究分担者: 高宗 和史 熊本大学, 理学部, 講師 (20206882)
• キーワード: 精子核塩基性蛋白質 / 精子形成 / プロタミンcDNA / ノザン分析 / サザン分析 / in situハイブリダイゼ-ション / プロタミン離脱 / ヌクレオプラズミン

研究概要

(1)ヒキガエルのプロタミンP1,P2、およびツメガエルの精子核塩基性蛋白質SP4のそれぞれのcDNAをプロ-ブとして精巣組識をin situハイブリダイゼ-ションにより観察した結果、P1,P2は球形の初期精細胞(ハプロイド)で転写されるのに対し、SP4は第一精母細胞パキテン期(テトラプロイド)に転写され、両者の間に異なった転写調節機構が存在することが示唆された。また、ノザン分析によると、SP4のmRNAは第一精母細胞から初期精細胞にかけて60塩基長くなり、ついでより進んだ精細胞期には30塩基短くなるという変化を示し、この変化はポリA鎖の変化に基づくものであった。(2)ツメガエルJ系個体の肝臓から抽出したゲノムライブラリ-のEcoR1およびHindIIIによる切断片につき、SP4のcDNAをプロ-ブとしてサザンハイブリダイゼ-ションを行い、12k塩基対のゲノムDNA断片を含むクロ-ンを得た。このDNAのサザン解析からこの領域にはSP4遺伝子が反復して存在することが示された。同様のアプロ-チにより、P1,P2のゲノムDNAのクロン化も進行中である。(3)イオン交換クロマト、ゲル濾過により高度に精製された、精子核からプロタミンを離脱させる分子は、36kDのモノマ-が多量体を形成した140kDの耐熱性白質で、そのアミノ酸組成からみても、これまで卵母細胞の卵核胞に局在する分子として知られていたヌクレオプラズミンであると結論された。精製されたヌクレオプラズミンにH2A,H2Bを加えてツメガエル精子核をインキュベ-トすることにより、体細胞型クロマチン構造を再構造させる実験系を開発した。

研究成果

• [文献書誌] Yokota,T.,K.Takamune & Ch.Katagiri: "Nuclear basic proteins of Xenopus laevis sperm;their characterization and synthesis during spermatogenesis." Develop.Growth,Differ.33. 9-17 (1991)
• [文献書誌] Moriya,M.& Ch.Katagiri: "Immunoelectron microscopic localization of spermーspecific nuclear basic proteins during spermatogenesis in anuran amphibians." Develop.Growth,Differ.33. 19-27 (1991)
• [文献書誌] Takamune,K.,H.Nishida,M.Takai&Ch.Katagiri: "Primary structure of toad sperm protamines and nucleotide sequence of their cDNAs." Eur.J.Biochem.196. 401-406 (1991)
• [文献書誌] Ohsumi,K.& Ch.Katagiri: "Occurrence of H1 subtypes specific to pronuclei and cleavageーstage cell nuclei of anuran amphibians." Develop.Biol.147. 110-120 (1991)
• [文献書誌] Ohsumi,K.& .Katagiri: "Characterization of the ooplasmic factor inducing decondensation of and protamine removal from toad sperm nuclei:involvement of nucleoplasmin." Develop.Biol.148. 295-305 (1991)
• [文献書誌] Mita,K.,K.Takamune & Ch.Katagiri: "Genes for spermーspecific basic nuclear proteins in Bufo and Xenopus are expressed at different stages in spermatogenesis." Develop.Growth,Doffer.33. 491-498 (1991)