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2020 年度 実績報告書

動物の受精における精子-卵母細胞間の膜融合制御因子の探索と解析

研究課題

研究課題/領域番号 20H00466
研究機関群馬大学

研究代表者

佐藤 健  群馬大学, 生体調節研究所, 教授 (30311343)

研究分担者 佐藤 裕公  群馬大学, 生体調節研究所, 准教授 (40545571)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
キーワード受精 / 膜融合 / 卵母細胞 / 精子
研究実績の概要

1) 線虫において受精に関与する細胞膜タンパク質の探索と動態解析
線虫 C. elegans の網羅的 RNAi 解析により発現抑制によって不妊となる遺伝子群 Ste (P0が不妊)、Stp (F1が不妊) が報告されているが、個々の解析はほとんど進んでいない。そこで、これらの遺伝子群から精子と卵母細胞の接着、繋留、融合ステップに関与しうる膜タンパク質を抽出し、現在RNAi法により受精のどの段階で異常を示すか等について順次表現型解析を進めている。また、これらの受精関連因子について酵母ツーハイブリッド法により相互作用因子を探索している。
2) マウス卵母細胞に発現する細胞膜タンパク質の探索と動態解析
マウス卵子は,性ホルモン等を用いた過剰排卵条件下においても~30個/成熟個体程度の細胞数しか得ることができない希少な生体材料であり、また卵を囲む数種類のタンパク質からなる巨大細胞外基質である透明帯がプロテオミクス解析における検出の感度や細胞蛋白質量の算定などを妨げる懸念がある。そこで、マウス未授精卵を構成するタンパク質の全容を知るため、野生型マウスの未受精卵を500個以上取得してタンパク質を多量に含む透明帯を除去した後、徳島大学の小迫英尊教授との共同研究により卵抽出液について網羅的質量分析を行った。その結果、透明帯を除く約1700種の卵構成タンパク質の同定に成功した。次に、この知見を活かし、野生型の未受精卵と受精卵、および受精異常を示す未受精卵についてそれぞれ約350個ずつ調製しプロテオミクス解析を行った。その結果、3000種以上の卵構成タンパク質を同定し、受精前後において増減する膜タンパク質を多数同定した。現在、これらについて順次、蛍光タンパク質を融合したものを卵において発現し、細胞内局在性等について解析を進めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

徳島大学との共同研究により、透明帯を除去したマウス未受精卵のプロテオミクス解析を高精度で行うことができた。この手法により、野生型受精卵と受精不能卵の網羅的なタンパク質比較解析を行い、受精不能卵において増減しているタンパク質群が明らかとなった。一方、線虫における受精関連因子の探索、解析も順調に進んでおり、実験計画はおおむね順調に進展しているといえる。

今後の研究の推進方策

線虫に関しては、昨年度の遺伝学的手法に加え、以下のように生化学的手法も用いて受精関連因子の同定を試みる。線虫のfer-1変異株の卵母細胞は成熟するものの受精のステップに特異的に異常を示すことが知られている。そこで、このfer-1変異株の雌雄同体をセロトニン処理することにより成熟した卵母細胞を強制的に排卵させたのちに、この卵表層のビオチン化を行い、成熟した卵母細胞膜上に露出している膜タンパク質の同定を試みる。マウスタンパク質については卵母細胞特異的に発現している膜貫通タンパク質について優先的に解析を進める。このようにして得られた候補因子について定法にしたがい、細胞内局在や動態等の解析を開始する。また、線虫であればEGG-1等、マウスであればJUNOやCD9等の精子と卵子の接合に重要な因子との相互作用やそれぞれの欠損卵におけるタンパク質安定性や局在性の変化等についての解析を進める予定である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] シンガポール国立大学(シンガポール)

    • 国名
      シンガポール
    • 外国機関名
      シンガポール国立大学
  • [雑誌論文] ERdj8 governs the size of autophagosomes during the formation process2020

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Yo-hei、Kasai Ayano、Omori Hiroko、Takino Tomoe、Sugihara Munechika、Umemoto Tetsuo、Hamasaki Maho、Hatta Tomohisa、Natsume Tohru、Morimoto Richard I.、Arai Ritsuko、Waguri Satoshi、Sato Miyuki、Sato Ken、Bar-Nun Shoshana、Yoshimori Tamotsu、Noda Takeshi、Nagata Kazuhiro
    • 雑誌名

      Journal of Cell Biology

      巻: 219 ページ: e201903127

    • DOI

      10.1083/jcb.201903127

    • 査読あり
  • [雑誌論文] SNAP23 deficiency causes severe brain dysplasia through the loss of radial glial cell polarity2020

    • 著者名/発表者名
      Kunii Masataka、Noguchi Yuria、Yoshimura Shin-ichiro、Kanda Satoshi、Iwano Tomohiko、Avriyanti Erda、Atik Nur、Sato Takashi、Sato Ken、Ogawa Masaharu、Harada Akihiro
    • 雑誌名

      Journal of Cell Biology

      巻: 220 ページ: e201910080

    • DOI

      10.1083/jcb.201910080

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 初期胚発生におけるリソソーム分解系を介した細胞膜成分リモデリング機構2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤健,佐藤美由紀,佐藤裕公,森田晶人
    • 学会等名
      第93回 日本生化学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] グリシントランスポーターであるGlyt1aは胚発生に伴いRab5/Rab7陽性エンドソームを介してエンドサイトーシスされ分解される2020

    • 著者名/発表者名
      森田晶人,佐藤裕公,佐藤健
    • 学会等名
      第38回 日本受精着床学会総会・学術講演会
  • [学会発表] The mechanism underlying selective elimination of paternal mitochondria in C. elegans2020

    • 著者名/発表者名
      Taeko Sasaki, Yasuharu Kushida, Ken Sato, Miyuki Sato
    • 学会等名
      日本細胞生物学会第72回年会
    • 招待講演
  • [備考] 群馬大学生体調節研究所細胞構造分野ホームページ

    • URL

      http://traffic.dept.med.gunma-u.ac.jp/

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公開日: 2023-12-25  

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