精子運動調節機構の分子生物学的研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03404004
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 森沢 正昭 東京大学, 理学部, 教授 (40013594)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大竹 英樹 獨協医科大学, 医学部, 助教授 (00049214) ; 稲葉 一男 東京大学, 理学部, 助手 (80221779) ; 雨宮 昭南 東京大学, 理学部, 助教授 (30011670)
• Keywords: 海水魚・淡水魚 / ニシン / ホヤ / 精子運動開始・活性化 / 精子走化性 / 遺伝子クローニング / トリプシンインヒビター / T型Ca^<2+>チャネル

Research Abstract

◆精子運動開始機構に関しては、海産魚及び淡水魚で外部浸透圧を繰り返し増減または滅増することにより精子の運動の開始・停止が繰り返し起こるという興味深い発見がなされ、また、界面活性剤で細胞膜を除去した除膜モデルの精子では外部のK^+イオン濃度の増減・滅増で鞭毛軸糸の運動の開始・停止が繰り返し起こることも見い出された。更に、除膜精子は海産魚・淡水魚の両方で活性化溶液中のpHを増減することによって、やはり運動の開始・停止が繰り返し起こることも明らかになった。以上の結果は、魚類精子運動は外部浸透圧の変化によって細胞内K^+濃度及びpHの増減が起こり、この両要素が鞭毛軸糸の運動装置を制御していることを示している。◆精子運動活性化については、ニシン卵由来精子活性化物質(HSAPs)の遺伝子がクローニングされ、全アミノ酸配列からトリプシンインヒビターに類似していることが明らかにされたが、今回ニシン精子にそのリセプターの候補としてトリプシンが数種類あることが明らかとなった。更に、市販のトリプシンインヒビターがHSAPsと同様に精子活性化能のあることも明らかとなり、トリプシンインヒビターとトリプシンの結合が精子運動活性化の引き金となるという考え方が提示された。◆精子活性化・走化性物質に関してはユウレイボヤ卵海水からほぼ精製を完了していたが、今回は質量分析法を用い分子量288または1,089の比較的低分子物質であることが分かってきた。また、精製標品が精子活性化・走化性の両方の作用を持っていることから、1個のタンパク質が2つの機能を果たしているという興味深い結果も得られた。また、様々なCa^<2+>チャネル阻害剤を用いた実験から精子活性化に働くことが分かっていたCa^<2+>は、T型Ca^<2+>チャネルを通過し細胞内へ活性化情報を伝達することが明らかとなった。◆精子運動性の調節に関しては精子内の多機能型プロテアーゼの存在とその役割についての研究が開始された。

Research Products

• [Publications] M.Yoshida: "Calcium and cyclic AMP mediate sperm activation,but Ca alone contributes sperm chemotaxis in the ascidian,Ciona savignyi" Develop.Growth & Differ.36. 589-595 (1994)
• [Publications] S.Tanimoto: "Evidence that potassium flux and increase in intracellular calcium mediate the initiation of sperm motility in salmonid fishes" Mol.Reprod.Develp.(in press).
• [Publications] Z.X.Jin: "Monoclonal antibodies against the protein complex that contains the flagellar movement-initiating phosphoprotein of Oncorhynchus keta" J.Biochem,. 115. 885-890 (1994)
• [Publications] M.Morisawa: "Cell signalling mechanisms for sperm motility" Zool.Sci.11. 647-662 (1994)
• [Publications] Z.X.Jin: "Isolation and properties of a protein complex that contains flagellar movement-initiating phosphoprotein from testes of a white salmon" J.Biochem.115. 552-556 (1994)
• [Publications] N.Sensui: "Oocyte maturation and furrow formation in an unfertilized egg by fusion with a fertilized egg or blastomeres in the ascidian,Ascidia sydneiensis divisa" Develop.Growth & Differ. 36. 373-380 (1994)
• [Publications] H.Takai: "Change in intracellular K^+ concentration caused by external osmolality change regulates sperm motility of marine and freshwater teleosts" J.Cell Sci.(in press).
• [Publications] Tsushima,M.: "Comparative biochemical studies of carotenoids in sea-urchins-III." Comp.Biochem.Physiol.(in press).
• [Publications] Amemiya,S.: "First fossil record of the family Phormosomatidae (Echi-nothurioida:Echinoidea) from the early Miocene" Zoological Science. 11. 313-317 (1994)
• [Publications] Kazuo Inaba: "Cross-linking of β heavy chain subunit of dynein from sea urchin sperm flagella by dimethylsuberimidate" Biomed.Res.15. 123-126 (1994)
• [Publications] Zong Xuan Jin: "Monoclonal antibodies against the protein complex that contains the flagellar movement initiating phosphoprotein of Oncorhynchus keta" J.Biochem.115. 885-890 (1994)
• [Publications] Manabu Yoshida: "Calcium and cyclic AMP mediate sperm activation,but Ca^<2+> alone contributes sperm chemotaxis in the ascidian,Ciona savignyi" Develp.Growth & Differ.36. 589-595 (1994)
• [Publications] Kazuo Inaba: "ATP-dependent conformational changes of dynein:Evidence for changes in the interaction of dyneinheavy chain with the intermediate chain" J.Biochem.117(in press). (1995)