周辺微小管の滑りの直接測定によるハムスタ-精子鞭毛運動の機構解析

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02640551
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 石島 純夫 東京工業大学, 理学部, 助手 (70193315)
• キーワード: 微小管 / ハムスタ- / 精子 / 滑り運動 / 鞭毛運動

研究概要

MgATP^<2ー>で活性化すると、生きている精子と同じように運動するゴ-ルデンハムスタ-の除膜精子、いわゆる“精子モデル"を作成する方法を開発した。この精子モデルのカルシウムに対する影響を調べたところ、鞭毛の作る屈曲波の振幅が変化し、鞭毛波が非対称になるなどの他に、精子の長軸の回りの回転運動やカバ-ガラス直下でみられる回転運動の方向がカルシウム濃度によって制御されていることが明らかになった。一方、ウニやヒトデなど海産動物の精子とは異なり、ゴ-ルデンハムスタ-の精子では、ほとんどの精子が、頭部から見て反時計回りに回転したので、哺乳動物の精子と海産動物の精子とでは、本来細胞内カルシウム濃度が異なるに違いない。このカルシウムによる回転方向の変化は、鞭毛の屈曲の向きが変わることによるので、鞭毛運動の三次元的な形態がカルシウムによって変わることを強く示唆している。すなわち、カルシウムによって、周辺微小管どうしの滑り方向が逆になるなどの変化が起きると考えられる。
Triton Xー100とDTTでゴ-ルデンハムスタ-の精子を処理し、露出した周辺束繊維に金とポリスチレンの微小ビ-ズを付着することに成功した。この微小ビ-ズの動きを測定しているが、微小ビ-ズの動きはマイクロメ-タ-以下で、顕微鏡の分解能とほぼ同じ程度の大きさなので、この動きをできるだけ精度良く測定し、より多くの情報を得るために、購入したビデオ装置やパ-ソナルコンピュ-タを用いて装置の改良をしている。

研究成果

• [文献書誌] Ishijima,S.: "Rotational movement of a spermatozoon around its long axis" Journal of Experimental Biology.
• [文献書誌] Hamaguchi,M.S.: "Doubleーfocal videomicroscopy:A simple video system for analyzing the dynamics of cell motility" Journal of Experimental Biology.
• [文献書誌] Ishijima,S.: "Preparation of demembranated and reactivated golden hamster and ram spermatozoa" Methods in Enzymology.
• [文献書誌] Gagnon,C.: "Controls of Sperm Motility" CRC Press, 395 (1990)
• [文献書誌] Bavister,B.D.: "Fertilization in Mammals" Serono Symposia,USA, 469 (1990)
• [文献書誌] 毛利 秀雄: "精子学" 東大出版会,