接合突起の比較プロテオミクスによる同型配偶子の接着と融合の分子メカニズムの解明

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: 動植物に共通するアロ認証機構の解明
• 研究課題/領域番号: 24112707
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 野崎 久義 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40250104)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 配偶子融合因子 / プロテオミクス / 同型配偶 / 雌雄性

研究概要

近年陸上植物から、配偶子の融合に働くタンパク質GCS1(GENERATIVE CELL SPECIFIC 1)が発見された（Mori et al. 2006 Nat. Cell Biol.）。GCS1は、高等動植物を含む真核生物の幅広い系統で保存されているため、真核生物に共通する配偶子融合メカニズムの解明の糸口として注目されている。GCS1は、多くの生物で雄側の配偶子で働くことが知られていたが、「どのようなメカニズムによってGCS1の働きが雄側に限定されているのか」に焦点を当てた研究はなかった。本年度、二つの性(プラス/マイナス)の間で配偶子のかたちに差異のない同型配偶の緑藻ゴニウム(Gonium pectorale)を用いて、GCS1タンパク質がそれぞれの性で異なった制御を受けていることを明らかにした。ゴニウムでは両性の配偶子は、活性化するとそれぞれ前方部に突起状の構造（接合突起）を伸ばし、両性の接合突起が接着し融合することで接合が始まる。本研究の結果、マイナス交配型（雄に相当）配偶子では、活性化前はGCS1タンパク質が細胞の前方部（接合突起の原基）に局在し、活性化されると接合突起の表面に移行することが分かった。これに対し、プラス交配型（雌に相当）配偶子では、活性化前はGCS1タンパク質が細胞の内部に留まり、活性化に伴って消失することが分かった。これらの制御メカニズムにより、GCS1はマイナス交配型特異的に働くことができると考えられる(Kawai-Toyooka et al. 2014, Eukaryotic Cell)。
また、ゴニウムのプラスとマイナス交配型それぞれの接合突起が集積した分画のSDS-PAGE解析を実施した。ゴニウムの全ゲノム情報が利用できるようになったので、両交配型でバンドの差をTOFMS 解析して遺伝子を同定した。これらの遺伝子の中にGpFUS1 の相互作用因子、GCS1の相互作用因子に関連したものが含まれている可能性がある。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Sex-specific posttranslational regulation of the gamete fusogen GCS1 in the isogamous volvocine alga Gonium pectorale. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawai-Toyooka, H., Mori, T. Hamaji, T., Suzuki, M., Olson, B. J. S. C., Uemura, T., Ueda, T., Nakano, A., Toyoda, A., Fujiyama, A. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: Eukaryotic Cell 巻: 13 ページ: 648-656
  • DOI: doi:10.1128/EC.00330-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] New "missing link" genus of the colonial volvocine green algae gives insights into the evolution of oogamy. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nozaki, H., Yamada, T. K., Takahashi, F., Matsuzaki, R. and Nakada, T.
  • 雑誌名: BMC Evol. Biol. 巻: 14 ページ: 37
  • DOI: doi:10.1186/1471-2148-14-37
  • 査読あり
• [雑誌論文] A rickettsial endosymbiont inhabiting the cytoplasm of Volvox carteri (Volvocales, Chlorophyceae). (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawafune, K., Hongoh, Y. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: Phycologia 巻: 53 ページ: 95-99
  • DOI: doi:10.2216/13-193.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution of the sex-determining gene MID and molecular correspondence of mating types within the isogamous genus Gonium (Volvocales, Chlorophyta). (2013)
  • 著者名/発表者名: Hamaji, T., Ferris, P. J., Nishii, I., Nishimura, Y. and Nozaki, H. 2013.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 8 ページ: e64385
  • DOI: doi:10.1371/journal.pone.0064385
  • 査読あり
• [雑誌論文] The simplest integrated multicellular organism unveiled. (2013)
  • 著者名/発表者名: Arakaki1, Y., Kawai-Toyooka1, H., Hamamura, Y., Higashiyama, T., Noga, A., Hirono, M., Olson, B. J. S. C. and Nozaki, H.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 8 ページ: e81641
  • DOI: DOI: 10.1371/journal.pone.0081641
  • 査読あり
• [学会発表] The colonial volvocalean greens introduce us to “200 MY time travel” for origin of female and male genders (2013)
  • 著者名/発表者名: Nozaki, H.
  • 学会等名: 日本遺伝学会第85回大会公開特別シンポジウム
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス、横浜市
  • 年月日: 20130921-20130921
  • 招待講演
• [学会発表] 群体性ボルボックス目で探る配偶子融合の分子メカニズムとその進化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 豊岡博子、浜地貴志、茂木祐子、鈴木雅大、森稔幸、野崎久義
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス、札幌市
  • 年月日: 20130913-20130915
  • 招待講演
• [学会発表] Mating type-specific two-step regulation for the fusogen GCS1 in the isogamous volvocine alga Gonium pectorale (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawai-Toyooka, H., Mori, T., Hamaji, T., Suzuki, M., Olson, B. J. S. C. and Nozaki, H.
  • 学会等名: Second International Volvox Conference
  • 発表場所: University of New Brunswick. Fredericton, New Brunswick, Canada
  • 年月日: 20130731-20130803
• [学会発表] 接合突起の比較プロテオミクスによる同型配偶子の接着と融合の分子メカニズムの解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野崎久義、鈴木雅大、豊岡博子、茂木祐子、浜地貴志
  • 学会等名: 新学術領域研究「動植物アロ認証」第7回領域会議
  • 発表場所: くにびきメッセ、松江市
  • 年月日: 20130602-20130603
  • 招待講演
• [学会発表] ゲノム情報から探る群体性ボルボックス目の配偶子融合の分子機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 豊岡博子、森稔幸、浜地貴志、鈴木雅大、豊田敦、野口英樹、藤山秋佐夫、野崎久義
  • 学会等名: 新学術領域研究「動植物アロ認証」第7回領域会議
  • 発表場所: くにびきメッセ、松江市
  • 年月日: 20130602-20130603
• [備考] 世界最小の多細胞生物の発掘
  • URL: http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2013/47.html