受精における精子機能調節の分子機構の解析

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04398
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 吉田 学 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (60301785)
• 研究分担者: 黒川 大輔 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40342779) ; 吉田 薫 桐蔭横浜大学, 医用工学部, 准教授 (70398973)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 受精 / 精子 / シグナル伝達 / カルシウム / 精嚢分泌タンパク質 / CatSper

研究実績の概要

本研究は受精過程における精子機能調節のメカニズムの解明を目的とする。本年度は下記の実験を行った。
1)マウス精子の受精能制御機構:マウス精嚢分泌タンパク質SVS2は精子の受精能獲得を抑制し，in vivoによる受精には必須である。本年度はSVS2が精子運動における超活性化に作用があるかどうかを検討した。その結果，SVS2は精子膜コレステロールの減少により誘起される超活性化を抑制することが明らかとなった。また，SVS2と相同なヒトのタンパク質Semenogelin1がSVS2と同様の効果を持つかどうかを検討したところ，驚くべきことに，アミノ酸の相同性は著しく低いのにもかかわらず，マウス精子の受精能および超活性化を抑制することが明らかとなった。

2)ホヤその他の動物の精子機能調節機構:尾索動物であるホヤは受精にいたる精子機能調節は脊椎動物とほぼ同等の過程を経るが、受精能獲得過程を持っておらず、その一方で卵に対して強い走化性を示す等の特徴がある。昨年に引き続き、哺乳類の受精能獲得で重要な役割を果たす、精子特異的カルシウムチャネル CatSper遺伝子をKnockdownしたホヤを用いて解析を行ったところ、CatSper遺伝子をKnockdownしたホヤは精子形成に異常が見られること，形成された精子も運動能が著しく低く，走化性も示さないことが明らかとなった。また，ホヤ精子の走化性においては，卵から放出される精子誘引物質SAAFが精子膜上にある細胞膜型カルシウムATPアーゼに働きかけることを最終的に確認し，論文発表をを行った。

現在までの達成度 (段落)

平成29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

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] バレンシア工科大学(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: バレンシア工科大学
• [国際共同研究] 南ボヘミア大学(ハンガリー)
  • 国名: ハンガリー
  • 外国機関名: 南ボヘミア大学
• [雑誌論文] A Population Without Female: Males of Baseodiscus delineatus (Nemertea: Heteronemertea) Reproduce Asexually by Fragmentation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikenaga, J., Hookabe, N., Kohtsuka, H., Yoshida, M., and Kajihara, H.
  • 雑誌名: Zoological Science ページ: in press
  • DOI: 10.2108/zs180203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Induction of divalent cation permeability by heterologous expression of a voltage sensor domain (2018)
  • 著者名/発表者名: Arima Hiroki、Tsutsui Hidekazu、Sakamoto Ayako、Yoshida Manabu、Okamura Yasushi
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes 巻: 1860 ページ: 981～990
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2018.01.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Complete Structure Determination of a Sperm-Activating and -Attracting Factor Isolated from the Ascidian Ascidia sydneiensis (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Tomohiro、Shibata Hajime、Ebine Makoto、Tsuchikawa Hiroshi、Matsumori Nobuaki、Murata Michio、Yoshida Manabu、Morisawa Masaaki、Lin Shu、Yamauchi Kosei、Sakai Ken、Oishi Tohru
  • 雑誌名: Journal of Natural Products 巻: 81 ページ: 985～997
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.7b01052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ca2+ efflux via plasma membrane Ca2+-ATPase mediates chemotaxis in ascidian sperm (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Kaoru、Shiba Kogiku、Sakamoto Ayako、Ikenaga Jumpei、Matsunaga Shigeru、Inaba Kazuo、Yoshida Manabu
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 16622
  • DOI: 10.1038/s41598-018-35013-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Modulation of Sperm Motility and Function Prior to Fertilization (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Manabu、Yoshida Kaoru
  • 雑誌名: Reproductive and Developmental Strategies: the Continuity of Life ページ: 437～462
  • DOI: 10.1007/978-4-431-56609-0_21
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seminal Vesicle - Structure (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Manabu、Kawano Natsuko、Iwamoto Teruaki、Yoshida Kaoru
  • 雑誌名: Encycropedia of Reproduction 2nd. Edition 巻: 1 ページ: 344～348
  • DOI: 10.1016/B978-0-12-801238-3.64599-3
  • 査読あり
• [学会発表] PMCA and NCKX are expressed, but not involved in activation of sturgeons sperm motility (2018)
  • 著者名/発表者名: Bondarenko, O., Yoshida, M., Yoshida, K., Ono, C., Dzyuba, B. and Cosson, J.
  • 学会等名: 18th International Symposium on Spermatology
  • 国際学会
• [学会発表] 男性不妊外来検体におけるDEFB126遺伝子多型の頻度について (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉田 薫、吉池 美紀、吉田 学、岩本 晃明
  • 学会等名: 日本アンドロロジー学会第37回学術大会
• [学会発表] 水素分子処置によるヒト精子の運動性改善方法 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中田久美子、吉田薫、河野博臣、吉田学、山下直樹
  • 学会等名: 日本アンドロロジー学会第37回学術大会
• [学会発表] 精子-卵膜融合に関わるマイクロエクソソームとCD9の相互作用について (2018)
  • 著者名/発表者名: 花井 慎弦、吉田 学、吉田 薫、大和屋 健二、康 宇鎭、河野 菜摘子、宮戸 健二
  • 学会等名: 日本動物学会第89回大会
• [学会発表] カタユウレイボヤにおける精子特異的Ca2+チャネルCatSperの役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木島 大雅、黒川 大輔、中山 理、小笠原 道生、吉田 薫、吉田 学
  • 学会等名: 日本動物学会第89回大会
• [学会発表] カタユウレイボヤにおける生殖細胞特異的エンハンサーの探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 池永 潤平、黒川 大輔、木島 大雅、吉田 薫、吉田 学
  • 学会等名: 日本動物学会第89回大会
• [学会発表] カタユウレイボヤ始原生殖細胞特異的なエンハンサーの探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 池永潤平、黒川大輔、木島大雅、吉田 薫、吉田 学
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 細胞膜型Ca2+/ATPaseの一次構造からみた精子走化性の種特異性の分子基盤 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西万里子、池永潤平、吉田 薫、吉田 学
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Hydrogen treatment is safety for human sperm nuclei (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakata, K., Yoshida, K., Yoshida, M., and Yamashita, N
  • 学会等名: The 33rd Annual Meeting of European Society of Human Reproduction and Embryology (ESHRE 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Sperm chemotaxis is regulated by Ca2+ efflux via plasma membrane Ca2+-ATPase (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K., Shiba, K., Sakamoto, A. Ikenaga, J., Matsunaga, S., Inaba, K., and Yoshida, M.
  • 学会等名: Gordon Research Conference: Fertilization and the Activation of Development
  • 国際学会
• [学会発表] Resource project of Ciona intestinalis for supporting Tunicate community (2017)
  • 著者名/発表者名: Horie, T., Satou, Y., Yoshida, M., and Sasakura Y.
  • 学会等名: 9th Tunicate International Meeting,
  • 国際学会
• [学会発表] Sperm chemotaxis is mediated by calcium efflux via plasma membrane-type calcium pump (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K., Shiba, K., Ikenaga, J., Inaba, K., and Yoshida, M.
  • 学会等名: 6th International Workshop on the Biology of Fish Gametes
  • 国際学会
• [学会発表] Transmembrane signal transduction underlying herring sperm-activating proteins (HSAPs) dependent activation of herring sperm motility (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K. and Yoshida, M.
  • 学会等名: 6th International Workshop on the Biology of Fish Gametes
  • 国際学会
• [学会発表] 精液研究から分かってきた子宮の免疫機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 河野菜摘子、今泉明音、吉田 薫、吉田 学、齊藤英和、宮戸健二
  • 学会等名: 第58回日本卵子学会
• [学会発表] 精子走化性は細胞膜型カルシウムATPアーゼによるカルシウムイオン排出によって引き起こされる (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田薫、柴小菊、池永潤平、吉田 学
  • 学会等名: 日本動物学会第88回大会
• [学会発表] カタユウレイボヤ受精時にみられるCa2+オシレーションにおけるSrcの役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 池永潤平、吉田 学
  • 学会等名: 日本動物学会第88回大会
• [備考] 受精時にホヤ精子が誘引物質を受容する機構を解明
  • URL: https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/info/6128/