遺伝子改変マウスを用いた精子機能タンパク質発現と不妊発症に関する細胞生物学的研究

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25293041
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 年森 清隆 千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (20094097)
• 研究分担者: 伊藤 千鶴 千葉大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (80347054)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 受精 / 遺伝子改変マウス / 精子 / Equatorin / 不妊症

研究実績の概要

本研究で対象としていた精子タンパク質エクアトリン (Eqtn)に焦点を当てて、先体反応、透明帯通過そして膜融合および授精過程におけるライブイメージイング画像をさらに蓄積した。先体反応実験結果をもとに、精子が卵子膜との融合するために行う授精能獲得の初期段階で、EquatorinとIzumo1の挙動に違いがあることが分かった。両者は時期的および空間的に顕著に異なる挙動をする証拠を得た。エクアトリン分子上の機能部位の違いを予測し、新たなノックアウトマウス作成に取りかかっている。超顕微鏡STEDを用いて、Eqtn-EGFP Tg精子を切片にせずに細胞そのままの状態で先体内膜と外膜を個別に検出できることを世界で初めて撮影し報告した（Microscopy, 2014）。このことは今後、電子顕微鏡レベルに近い解像度の高い像を光学顕微鏡でも得ることができることを意味する。近い将来、Eqtn-EGFP Tg精子を用いた高精細のライブセルイメージングへの可能性がある。Eqtn遺伝子欠損ホモマウス精子に起こる機能低下について解析し、論文を作成中である。Eqtn-KO, Eqtn-EGFP Tg, CD9-EGFP Tg, ODF2-EGFP Tg系のマウスを確立し、基本情報を得た。ODF2についてはヘテロで不妊となるがうまく系統を維持することに成功し、基本的なデータが集積した。この基本的な部分について論文を執筆中である。また、体内受精過程における精子の膜融合準備段階から頭部進入時期について総説した。

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

ノックアウトマウスの解析に時間がかかっているが、その他についてはほぼ順調である。

今後の研究の推進方策

Tgマウスとノックアウトマウスは順調に作成した。新たな機能のある分子ドメインについては、許す限り期間内にノックアウト作成を進める。その他については今年度も目的通りに行う。

研究成果

• [雑誌論文] Analysis of the complexity of the sperm acrosomal membrane by super-resolution stimulated emission depletion microscopy compared with transmission electron microscopy. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ito C, Yamatoya K, Toshimori K.
  • 雑誌名: Microscopy 巻: 64 ページ: 279-287
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfu101
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 精子の質評価-精子の構造と精能の評価 Evaluation of sperm quality (2015)
  • 著者名/発表者名: 年森清隆 伊藤千鶴
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 249 ページ: 31-37
  • 査読あり
• [雑誌論文] A mutation of COX6A1 causes a recessive axonal or mixed form of Charcot-Marie-Tooth disease. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tamiya G, Makino S, Hayashi M, Abe A, Numakura C, Ueki M, Tanaka A, Ito C, Toshimori K, Ogawa N, Terashima T, Maegawa H, Yanagisawa D, Tooyama I, Tada M, Onodera O, Hayasaka K.
  • 雑誌名: Am J Hum Genet. 巻: 95 ページ: 294-300
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2014.07.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] A heterozygous mutation of GALNTL5 affects male infertility with impairment of sperm motility. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takasaki N, Tachibana K, Ogasawara S, Matsuzaki H, Hagiuda J, Ishikawa H, Mochida K, Inoue K, Ogonuki N, Ogura A, Noce T, Ito C, Toshimori K, Narimatsu H.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA. 巻: 111 ページ: 1120-1125
  • DOI: 10.1073/pnas.1310777111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oligo-astheno-teratozoospermia in mice lacking ORP4, a sterol-binding protein in the OSBP-related protein family. (2014)
  • 著者名/発表者名: Udagawa O, Ito C, Ogonuki N, Sato H, Lee S, Tripvanuntakul P, Ichi I, Uchida Y, Nishimura T, Murakami M, Ogura A, Inoue T, Toshimori K, Araki H.
  • 雑誌名: Genes Cells. 巻: 19 ページ: 13-27
  • DOI: 10.1111/gtc.12105
  • 査読あり
• [学会発表] Equatorin-mediated sperm-egg interaction. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshimori K
  • 学会等名: Proceedings of the 120th Annual Meeting of The Japanese Association of Anatomists and the 92nd Annual Meeting of The Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Kobe Convention Center (兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-23
  • 招待講演
• [学会発表] Sperm acrosomal membrane complex analyzed by STED using Equatorin-EGFP transgenic mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ito C
  • 学会等名: Proceedings of the 120th Annual Meeting of The Japanese Association of Anatomists and the 92nd Annual Meeting of The Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Kobe Convention Center (兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-21
• [学会発表] Searching the enzyme responsible for molecular weight reduction of sperm acrosomal protein Equatorin during acrosome reaction. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamatoya K
  • 学会等名: Proceedings of the 120th Annual Meeting of The Japanese Association of Anatomists and the 92nd Annual Meeting of The Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Kobe Convention Center (兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-21
• [学会発表] Basigin interacts with monocarboxylate transporter 2 in the mouse testes and sperm. (2015)
  • 著者名/発表者名: Maekawa M
  • 学会等名: Proceedings of the 120th Annual Meeting of The Japanese Association of Anatomists and the 92nd Annual Meeting of The Physiological Society of Japan
  • 発表場所: Kobe Convention Center (兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-21
• [学会発表] ODF2 isoform c の発現と運命 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤千鶴
  • 学会等名: 第59回日本生殖医学会学術講演会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都、新宿区）
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-05
• [学会発表] ノックアウトマウスの先体反応に伴う先体タンパク質の局在と分子量変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大和屋健二
  • 学会等名: 第59回日本生殖医学会学術講演会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都、新宿区）
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-05
• [学会発表] ヒト精子ミトコンドリアの形態異常と不妊症 (2014)
  • 著者名/発表者名: 年森清隆
  • 学会等名: 第59回日本生殖医学会学術講演会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都、新宿区）
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-04
• [学会発表] Analyses of sialylation status of sperm acrosomal protein Equatorin and enzyme responsible for molecular weight shift during acrosome reaction. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamatoya K
  • 学会等名: The 37th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • 発表場所: Pacifico Yokohama (神奈川県、横浜市)
  • 年月日: 2014-11-27 – 2014-11-27
• [学会発表] Sperm ODF2: analysis using ODF2-EGFP transgenic mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshimori K
  • 学会等名: 18th International Microscopy Congress (IMC 2014)
  • 発表場所: Prague Congress Center (Prague, Czech Repblic)
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-12
• [学会発表] 精子頭部のキャパシテーションと先体反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 年森清隆
  • 学会等名: 日本アンドロロジー学会第33回学術大会 第20回精子形成・精巣毒性研究会
  • 発表場所: 軽井沢プリンスホテルウエスト（長野県、北佐久郡）
  • 年月日: 2014-06-12 – 2014-06-12
  • 招待講演
• [図書] The Spermatozoon. In Knobil and Neill's Physiology of Reproduction (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshimori K, and Eddy EM
  • 総ページ数: 2684
  • 出版者: Academic Press
• [図書] 動植物の受精学 共通機構と多様性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮戸健二、井上直和、伊藤昌彦、伊藤千鶴、年森清隆
  • 総ページ数: 340
  • 出版者: 化学同人
• [図書] Sexual Reproduction in Animals and Plants. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ito C, Yamatoya K, Toshimori K.
  • 総ページ数: 480
  • 出版者: Springer
• [備考] 生殖生物医学ＨＰ
  • URL: http://www.m.chiba-u.ac.jp/class/devbiol/
• [産業財産権] Method of identifying compounds that inhibit fertilization (2014)
  • 発明者名: Kiyotaka Toshimori, Chizuru Ito
  • 権利者名: Kiyotaka Toshimori, Chizuru Ito
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: US8,741,583,B2
  • 出願年月日: 2014-06-03
  • 取得年月日: 2014-06-30
  • 外国