棘皮動物卵を用いた受精の神経生物学的解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13874117
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岡 良隆 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (70143360)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 東郷 建 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (40334247)
• Keywords: 受精 / イオンチャネル / 情報伝達系 / 分子生理学 / カルシウム / イメージング / 海産無脊椎動物 / 開口放出

Research Abstract

卵・精子の活性化等については従来主に生理化学的な手法で研究されており、活性化に必要な細胞内情報伝達系をイオンチャネルがトリガーすることが示唆されてきた。すなわち、このような非神経細胞においてもイオンチャネルが細胞外の環境変化に対するセンサーとして働き、細胞内の情報伝達系を活性化しているのである。我々はそのメカニズムをより直接的に探るため、従来この分野ではあまり用いられてこなかった電気生理学や分子生物学の手法を用いた研究を計画した。ウニ卵は大型球形のため微小電極を用いた細胞内記録,2電極膜電位固定,パッチクランプなど各種電気生理学的手法を適用しやすい。この利点を活かして,まずバフンウニ、タコノマクラ、アカウニ、イトマキヒトデ、ユウレイボヤの卵を用い受精電位および活動電位の測定を行い、受精電位をトリガーする精子・卵相互作用の情報伝達系路と電位生成に関与するイオンチャネルメカニズムの解析の基礎的なデータを得た。また、未受精卵に存在するイオンチャネルをパッチクランプおよび2電極膜電位固定法を用いて解析した。それらの結果、カルシウムチャネルおよび少なくとも3種類のカリウムチャネル(内向き整流性、遅延整流性、およびいわゆるA電流型の電流が同定できた。さらに、表層穎粒開口放出のメカニズムを解析するための基礎として、蛍光色素FM1-43をウニ卵にロードして受精の前後における蛍光強度の変化をCCDカメラを用いて計測し、イメージングソフトウェアを用いて解析した。

Research Products

• [Publications] Kho, K.H.: "Transmembreane cell signaling for the initiation of trout sperm motility ; roles of ion channels and membrane hyperolarization for cyclic AMP synthesis"Zoological Science. 18. 919-928 (2001)
• [Publications] Tsutsui, H.: "Encoding of different aspects of activities by two types of cells in the corpus glomerruiosum of a teleost brain"Journal of Neurophysiology. 85. 1167-1177 (2001)
• [Publications] Tsutsui, H.: "Effects of characteristic dendritic geometry on the electrical properties of teleost thalamic neurons"Journal of Neurophysiology. 85. 2289-2292 (2001)
• [Publications] Tsutsui, H.: "Imaging postsynaptic activities of teleost thalamic neurons at single cell resolution using a voltage-sensitive dye"Neuroscience Letters. 312. 17-20 (2001)
• [Publications] Tsutsui, H.: "Slow removal of Na^+ channel inactivation underlies the temporal filtering property in the teleost thalamic neurons"Journal of Physiology. 539. 743-753 (2002)
• [Publications] Isizaki, M.: "Amperometric recording of gonadotropin-releasing hormone (GnRH) release activity in the pituitary of the dwarf gourrami (teleost) brain-pituitary slices"Neuroscience Letters. 299. 121-124 (2001)
• [Publications] Abe, H.: "Mechanisms of the modulation of pacemaker activity by GnRH peptides in the terminal nerve-GnRH neurons"Zoological Science. 19. 111-128 (2002)
• [Publications] Kom, M.: "Effects of olfactory tract section on the immunohistochemical distribution of brain GnRH in the Female goldfish, Carassius auratus"Zoological Science. 18. 241-248 (2001)
• [Publications] Oka, Y.: "Physiology of GnRH neurons and modulation of their activities by GnRH."CRC Press, Boca Raton. 191-203 (2002)
• [Publications] Morisawa, M.: "Cell signaling for activation of motility and chemotaxis in the sperm of Ciona"Springer Verlag, Tokyo. 86-91 (2001)
• [Publications] Oka, Y.: "e peptide as a neurimodulator and its release mechanisms"Kaseisha-Koseikaku, Tokyo. 160-177 (2002)