精子と卵子の融合におけるSOF1の生理学的機能の解明

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K14612
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 野田 大地 大阪大学, 微生物病研究所, 助教 (50712551)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 精子 / 受精

研究実績の概要

前年度までの研究において、申請者はゲノム編集技術によりSof1ノックアウト（KO）マウスを作製し、卵との融合不全が原因で、Sof1 KO雄マウスは不妊になることを突き止めた。今年度は、下記のようにSOF1の詳細な特性解析を行った。
マウスSof1の翻訳領域をカルメジンプロモーター直下に挿入して、制限酵素処理後、直鎖DNAフラグメントを受精卵の前核に注入した。その後、トランスジーン（Tg）を持つマウスをSof1変異マウスと交配させてSof1 KO; Tg雄マウスを作出した。Sof1 KO; Tg雄マウスの妊孕性を調べたところ、コントロールと同程度までにレスキューできた。以上から、SOF1は融合に必須な因子であることが明らかになった。
Sof1の翻訳領域をpETベクターやpGEXベクターに組み込み、大腸菌（BL21株）に導入して、SOF1タンパク質を発現させた。精製SOF1タンパク質をラットに免疫して、腸骨リンパ節法によりモノクローナル抗体を作製した。この抗体を用いたウェスタンブロッティングにより、精巣だけでなくカルシウムイオノフォア（A23187）を用いて先体反応を誘起した精子でもSOF1が検出できた。精子におけるIZUMO1の存在量や局在を調べたが、コントロールとKOの間で差はなかった。また、透明帯を除去した卵と精子を体外で培養したところ、卵細胞膜に結合するKO精子数はコントロール精子数とほぼ同等であった。SOF1とIZUMO1を培養細胞に共発現させた時、SOF1とIZUMO1は相互作用した。IZUMO1を発現させた培養細胞は卵と接着できるが融合は起こらない。そこで、SOF1とIZUMO1を培養細胞に共発現させて卵と培養したが、卵と接着する培養細胞の数に変化はなく、また融合も起きなかった。
以上までの結果から、SOF1は未知の因子と共に融合に関与することが示唆される。

研究成果

• [国際共同研究] Baylor College of Medicine(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Baylor College of Medicine
• [雑誌論文] Tmprss12 is required for sperm motility and uterotubal junction migration in mice (2020)
  • 著者名/発表者名: §Larasati T., §Noda T., Fujihara Y., Shimada K., Tobita T., Yu Z., Matzuk M.M., Ikawa M.
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1093/biolre/ioaa060
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sperm proteins SOF1, TMEM95, and SPACA6 are required for sperm-oocyte fusion in mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Noda T., Lu Y., Fujihara Y., Oura S., Koyano T., Kobayashi S., Matzuk M.M., Ikawa M.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1073/pnas.1922650117
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Spermatozoa lacking Fertilization Influencing Membrane Protein (FIMP) fail to fuse with oocytes in mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujihara Y., Lu Y., Noda T., Oji A., Larasati T., Kojima-Kita K., Yu Z., Matzuk R.M., Matzuk M.M., Ikawa M.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 117 ページ: 9393～9400
  • DOI: 10.1073/pnas.1917060117
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Male mice, caged in the International Space Station for 35 days, sire healthy offspring (2019)
  • 著者名/発表者名: §Matsumura T., §Noda T., Muratani M., Okada R., Yamane M., Isotani A., Kudo T., Takahashi S., Ikawa M.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-019-50128-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of multiple male reproductive tract-specific proteins that regulate sperm migration through the oviduct in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: §Fujihara Y., §Noda T., §Kobayashi K., Oji A., Kobayashi S., Matsumura T., Larasati T., Oura S., Kojima-Kita K., Yu Z., Matzuk M.M., Ikawa M.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 116 ページ: 18498～18506
  • DOI: 10.1073/pnas.1908736116
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CRISPR/Cas9-mediated genome editing reveals 30 testis-enriched genes dispensable for male fertility in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Lu Y., Oura S., Matsumura T., Oji A., Sakurai N., Fujihara Y., Shimada K., Miyata H., Tobita T., Noda T., Castaneda J.M., Kiyozumi D., Zhang Q., Larasati T., Young S.A.M., Kodani M., Huddleston C.A., Robertson M.J., Coarfa C., Isotani A., Aitken R.J., Okabe M., Matzuk M.M., Garcia T.X., Ikawa M.
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 巻: 101 ページ: 501～511
  • DOI: 10.1093/biolre/ioz103
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nine genes abundantly expressed in the epididymis are not essential for male fecundity in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Noda T., Sakurai N., Nozawa K., Kobayashi S., Devlin D.J., Matzuk M.M., Ikawa M.
  • 雑誌名: Andrology 巻: 7 ページ: 644～653
  • DOI: 10.1111/andr.12621
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Lvrn expression is not critical for mouse placentation (2019)
  • 著者名/発表者名: Tobita T., Kiyozumi D., Muto M., Noda T., Ikawa M.
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 65 ページ: 239～244
  • DOI: 10.1262/jrd.2018-157
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Seminal vesicle secretory protein 7, PATE4, is not required for sperm function but for copulatory plug formation to ensure fecundity (2019)
  • 著者名/発表者名: Noda T., Fujihara Y., Matsumura T., Oura S., Kobayashi S., Ikawa M.
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 巻: 100 ページ: 1035～1045
  • DOI: 10.1093/biolre/ioy247
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 国際宇宙ステーションで飼育された雄マウスの精子受精能力の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 野田大地
  • 学会等名: 第112回日本繁殖生物学会大会
• [学会発表] CRISPR/Cas9システムを用いた遺伝子改変マウス作製の現状と落とし穴 (2019)
  • 著者名/発表者名: 野田大地
  • 学会等名: 第66回日本実験動物学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] 精巣上体で強く発現する9遺伝子は、オスの妊孕性に必須ではない (2019)
  • 著者名/発表者名: 野田大地
  • 学会等名: 第66回日本実験動物学会総会
• [学会発表] Male mice housed in the International Space Station sire healthy offspring (2019)
  • 著者名/発表者名: Taichi Noda
  • 学会等名: 52th Annual meeting, Society for the Study of Reproduction
  • 国際学会
• [図書] 完全版 ゲノム編集実験スタンダード (2019)
  • 著者名/発表者名: 野田 大地、大浦 聖矢、伊川 正人
  • 総ページ数: 386
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 978-4-7581-2244-3
• [備考] ORCID
  • URL: https://orcid.org/0000-0003-0260-7861
• [備考] Researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/taichi_noda/