哺乳動物受精卵に於けるCa波とCa振動のメカニズムに関する生理学的研究

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05454141
• 研究機関: 東京女子医科大学
• 研究代表者: 宮崎 俊一 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (80010081)
• 研究分担者: 尾田 正二 東京女子医科大学, 医学部, 助手 (50266714) ; 白石 浩一 東京女子医科大学, 医学部, 助手 (50256476) ; 白川 英樹 東京女子医科大学, 医学部, 助手 (40241070)
• キーワード: 哺乳動物卵 / 受精 / 細胞内カルシウムイオン / カルシウム波 / カルシウム振動 / イノシトール三リン酸受容体 / 小胞体

研究概要

受精時の卵細胞内Ca^<2+>濃度(以下Ca)の上昇は卵賦活の引き金として重要である。我々は既に、哺乳動物卵はCa増加が精子付着部位から細胞全体に波及するCa波と、Ca増加を繰り返すCa振動を示し、これらはイノシトール三隣酸受容体(IP_3R)を介する小胞体(ER)からのCa遊離によることを明らかにした。本研究では空間的・時間的Caシグナルの成因を解析した。
1.IP_4で活性化されるCa流入経路の同定
ハムスター卵内にイノシトール四隣酸(IP_4)を微小電極から電流で持続的に注入し、画像解析でCa増加を記録した。IP_4依存性Ca流入経路が同定され、流入したCaがERに取り込まれる事を実証した。IP_3がCa遊離を誘発し、IP_3の隣酸化で産生されるIP_4がCa流入、ERのCa再充填をもたらすCa振動成立機構を支持する重要な結果を得た(Cell Calciumに発表)。
2.ER,IP_3Rの分布とCa遊離の空間パターンの観察
(1)共焦点レーザー走査顕微鏡下でCa波が細胞深部に伝播することを確認した。また、核内と細胞質のCa増加を詳細に比較解析した。また、卵内に注入した脂溶性蛍光色素DiIでラベルされたERと、免疫組織化学で観察したIP_3Rは、細胞質全体に及ぶ網目構造を形成していことを確認した(投稿中)。
(2)未成熟卵では、ER,IP_3Rともに細胞周辺と核周辺にパッチ状に密に偏在しており、低濃度のセロトニンによる刺激、予め注入したcaged IP_3の光分解によるCa遊離は、細胞周辺、核周辺で感受性が高いことを観察した。小胞体の卵全体への分散が、Ca波の形成に必要な成熟過程であることを明からにした(投稿中)。
3.卵活性化に必要な因子の検索
(1)Ca増加反応をもたらす最初の刺激の可能性がある精子-卵の結合・融合に対して、Mg^<2+>が重要な因子であることを明からにした(Zygoteに発表)。
(2)精子に存在すると推定される卵活性化因子の精製を行いつつある。

研究成果

• [文献書誌] Shirakawa,H.and Miyazaki,S.: "Evidence for inositol tetrakis phosphate-activated Ca^<1+> influx patruay refilling inositol tris phosphate-sensitive Ca^<2+> stores in hamster eggs." Cell Calcium. 17. 1-13 (1995)
• [文献書誌] Nakada,K.,Mizuno,J.,Shiraishi,K.Endo,K.and Miyazaki,S.: "Initiation,persistence,and cessation of the series of intracellular Ca^<2+> responses during fertilization of bovine eggs." Journal of Reproduction and Development. (印刷中). (1995)
• [文献書誌] Miyazaki,S.: "Inosital trisphosphate receptor mediated spatioternporal Ca^<2+> signalling." Current Topics in Cell Biology. (印刷中). (1995)
• [文献書誌] Mohri,H.,Hamaguchi,Y.,Hamaguchi,M.,Sano,K.,Shirakawa,H.,Nakano,K.and Miyazaki,S.: "Sperm-egg fusion in the sea urchin is blocked in Mg^<3+>-free sea water." Zygote. 2. 149-157 (1994)
• [文献書誌] Shiraishi,K.,Shirakawa,H.,Houda,Y.and Miyazaki,S.: "Analyeis of Ca^<2+> wave in hamster eggs using confocal microscopy." Japanese Journal of Physiology. 44. S47- (1994)
• [文献書誌] 第5回電顕サマースクール実行委員会編: "電子顕微鏡基本技術と応用1994〜物質のナノ局在解析〜" (白川英樹・宮崎俊一)学際企画, 267 (1994)
• [文献書誌] Ciba Foundation Symposium: "Ca^<2+> Waves,Gradients,and Oscillations" (Miyazaki,S.)John Wiley A Suns Ltd.(印刷中), (1995)