課題番号 ０５Ｂ－１

研究題目 受精・初期発生を制御する新規分子の探索と解析

研究組織
研究代表者：

佐藤健（群馬大学生体調節研究所）

共同研究者：

小迫英尊（徳島大学先端酵素学研究所）

研究分担者：

佐藤裕公（群馬大学生体調節研究所）
前島郁子（群馬大学生体調節研究所）
杉浦健太（群馬大学生体調節研究所）【1】研究の概要[1-1]本研究の目的・概要
線虫 C. elegans の受精、初期発生を制御する【2】研究成果[2-1]本共同研究で明らかになった研究成果
野生株卵と V-ATPase 欠損卵の間の比較定量

分子メカニズムを解明するために、これらの野プロテオーム解析により、受精後に選択的に分生株、不妊変異株、ユビキチン化欠損株等から解される母性膜タンパク質群が明らかとなっ卵母細胞及び精子を単離し、新規制御因子を探た。この中には卵母細胞で特異的に働く因子や索する。また、これらの機能解析を行う。
[1-2]研究の方法・経過
受精は有性生物にとって発生の出発点であ受精に関連する既知の因子が多数含まれており、この解析が受精に必要な母性因子を効率的る。しかしながら、この現象の最初のステップ明した。また、申請者らが同定した早期多精子である卵母細胞と精子の細胞膜融合の分子メ受精拒否に関連するユビキチンリガーゼ

カニズムについては依然として不明である。

MARC-3 も V-ATPase 欠損卵においてタンパに濃縮するのにきわめて有効であることが判

そこで、本研究課題では、線虫 C. elegans をク量の顕著な増加が見られたことから、この因用いて受精時に働く細胞膜融合制御因子の単子も受精後に選択的に分解されることが明ら離を試みている。今年度は、リソソーム酸性化かとなった。に働く V-ATPase のサブユニットを欠損する卵

一方、精子ミトコンドリアの分解においては、と野生株卵を採取し、TMT (tandem mass tag)

IKKE-1 の基質の１つとして EPG-7 を同定す標識による大規模比較定量プロテオーム解析ることに成功した。EPG-7 上で IKKE-1 依存的を行い、受精後にリソソームで分解される母性にリン酸化される部位を複数同定することに膜タンパク質の同定を試みた。その結果、7103成功したが、予想に反し、これらすべてに変異種の母性タンパク質の同定に成功した。

を導入しても依然として Allophagy は起こるこ

一方、線虫 C. elegans の精子ミトコンドリとが判明した。このことから、IKKE-1 によるアが受精後に選択的にオートファジーによりEPG-7 のその他の部位、もしくはその他の因子分解される現象 (Allophagy) に着目し、このに対するリン酸化も Allophagy に重要である可経路で働く IKKE-1 キナーゼのリン酸化基質の能性が示唆された。これらの研究成果を含め、探索を行った。その結果、候補基質の１つとしAllophagy adaptor である ALLO-1 と IKKE-1て、オートファジー起動複合体の構成因子であが父性ミトコンドリア上にオートファジー起る FIP200 の線虫ホモログ EPG-7 を同定した。

動複合体因子である EPG-7 や実行因子である

LGG-1 等を引き込む positive feedback により、

2. 須藤俊一, 寺岡滉一, 川崎一郎, 佐藤美由
Allophagy を惹起しているという結論に達した。 紀, 佐藤健.卵母細胞－胚遷移において後期エンドソーム/リソソーム活性を制御する新規因[2-2]本共同研究による波及効果及び今後の発子 GREN-1 の解析. 第 75 回日本細胞生物学会年
展性会．奈良県コンベンションセンター．6 月 2023 年.
本共同研究により、精子と卵母細胞間の膜融3. 法月拓也、佐々木妙子、櫛田康晴、野田展生、合や多精拒否に関連する候補因子を多数同定
佐藤健、佐藤美由紀．線虫受精卵における ALLO-1することに成功した。これらの候補因子の解析の父性オルガネラ局在化機構の解析．第 75 回日を通じて、いまだ不明な点が多く残されている
本細胞生物学会年会．奈良県コンベンションセン
受精や多精拒否の分子メカニズムが明らかとター．6 月 2023 年.
4. Taeko Sasaki, Yasuharu Kushida, Hidetaka
なる可能性がある。また、精子ミトコンドリア
Kosako, Ken Sato, Miyuki Satoが受精後に分解される現象は哺乳類等の他生
Regulationofpaternal
mitochondria
物でも観察されており、本研究成果は種を越え
autophagy via ALLO-1 and IKKE-1
inてミトコンドリア DNA の母性遺伝の謎を解き明Caenorhabditis elegans. 生命医科学研究所ネかす糸口になると期待される。
ットワーク国際シンポジウム、東京医科歯科大学、2023 年 10 月
【3】主な発表論文等
5. Takuya Norizuki, Taeko Sasaki, Yasuharu[3-1]論文発表
Kushida, Nobuo N. Noda, Ken Sato, and
1. ALLO-1- and IKKE-1-dependent positiveMiyuki Sato. Analyses of mechanisms ofALLO-1 targeting to the paternal organelles
feedback mechanism promotes the initiationin embryos. 24th International C. elegansof paternal mitochondrial autophagy. Sasaki
Conference. Glasgow Convention Bureau. 6 月T, Kushida Y, Norizuki T, Kosako H, Sato K*,
2023 年
Sato M*. Nat Commun. 2024 Feb
6. Ikuko Maejima, Taichi Hara, Satoshi
17;15(1):1460.
doi:
10.1038/s41467-024Tsukamoto, Hiroyuki Koizumi, Takeshi
45863-2.
Kawauchi, Tomoko Akuzawa, Rika Hirai, Hisae
2. MARC-3, a membrane-associated ubiquitin
Kobayashi, Inoya Isobe, Kazuo Emoto,Hidetaka Kosako, Ken Sato. The role ofligase, is required for fast polyspermy block in
RAB35 in murine hippocampal morphology andCaenorhabditis elegans. Kawasaki I, Sugiurafunction. 第 46 回日本分子生物学会年会, 神K, Sasaki T, Matsuda N, Sato M*, Sato K*.
戸, 12 月, 2023 年.
他
Nat Commun. 2024 Jan 26;15(1):792. doi:
[3-3]成果資料等
10.1038/s41467-024-44928-6.
なし
3. RAB35 is required for murine hippocampal
development and functions by regulatingneuronal cell distribution. Maejima I, Hara T,【4】今後の課題等
今後、V-ATPase 欠損卵において増加していTsukamoto S, Koizumi H, Kawauchi T,

る膜タンパク質について、順次、RNAi による

Akuzawa T, Hirai R, Kobayashi H, Isobe I,遺伝子ノックダウン、遺伝子破壊株の作製及びEmoto K, Kosako H, Sato K. Commun Biol.

解析を進め、受精関連候補因子の絞り込みを進

2023 Apr 21;6(1):440. doi: 10.1038/s42003-める予定である。また、MARC-3 のユビキチン

023-04826-x.
[3-2]学会発表
1.佐藤健、川崎一郎、杉浦健太、佐々木妙子、
佐藤美由紀,.動物の初期胚発生に向けたリソソー
ム分解系による細胞内膜系リモデリング機構。第 75回日本細胞生物学会年会．奈良県コンベンションセンター．6 月 2023 年.

化基質がいまだ不明であるので、今後、MARC3 と相互作用する因子を免疫沈降法等により分離し、質量分析により同定していきたいと考えている。