Copyright ©2002, Japan Poultry Science Association
日本家禽学会誌,39.･c"21‑上〃29,2002＜総説＞

受精における卵黄膜の役割
森誠・笹浪知宏
靜岡大学農学部，静岡市大谷836,422‑8529

は じ め に動物の卵子はタンパクでできた膜に被われて排卵され1．胚盤に集中する精子
1‑1.インビボの観察る。この膜は哺乳類では透明帯，両生類では卵黄膜魚

鳥類の卵子の細胞としての部分は胚盤と呼ばれてい類ではコリオン（卵殼）と呼ばれている。鳥類の卵子でる。この部分は卵胞が成熟する間第一減数分裂前期の状

これらに相当する膜，すなわち排卵lllfに卵子を被ってい態にあるが，排卵の約4.5時￨H]前に卵核胞が崩壊して減る膜は卵黄膜内層であり，卵黄と卵￨'‑￨の境をなす卵哉llk

数分裂の進行が再開される(OIsenandFraps,1950)。

の一部である。

哺乳類の透明帯には同種の精子とのみ結合する分子が存在し，精子レセプターと呼ばれている(Wassarman"".,2001)。

これは胚盤部分に存在する卵成熟促進因子が活性化されるためである(MorieZa1.,1991)。

排卵の2〜411寺間前に第一極体が放出される。この時，
W染色体とZ染色体のどちらが卵子に留まるかによっ

マウスでは透￨ﾘ}帯の3種類のタンパクのうちZP3とて，ヒナの性が決定されることになるが，これは単なる呼ばれている糖タンパクが精子レセブターの本体で，精偶然ではなく，未知のメカニズムによってコントロール

子はレセプターと種特異的に結合し，先体に含まれる酵されているらしい(Badyaev"(zJ.,2002)｡排卵時の胚素によって透明榊のタンパクを溶解しながら囲卵腔へ侵盤は第二減数分裂中期の像を呈し(Perry,1987),透明

入する，と考えられている。次にh'i子は卵子の原形質llk

な小腔， '1色の卵黄球，ミトコンドリア，グリコーゲン

を通過するが，その刺激によって卵子の皮質粒の内容物

頼粒など，他の部分にはない構造物を含んでいるがⅧ卵腔に放出され，透明帯タンパクの構造が変化して(BakstandHowarth,1977a)。

精子レセプターとしての機能が失われる。先体反応を起烏類の受精には，精子が卵子の胚盤部分に侵入するこ

こした精子は，その表面に先体内膜を露出することになとが必須であるが，原形質膜に到達する前に精子はまずるが，透明帯の￨怖成成分のひとつであるZP2とIIfばれ

卵黄膜内層を迎過しなければならない。

る糖タンパクは先休内膜とのゆるい結合に関与している

卵黄I蔦￨ﾉ1層は太い繊維が三次元的に綱目を形成した脳(Bleil"""1988;MortilloandWassarman,1991)。

造をしており，初期の研究では繊維の問には何も認めら

このように哺乳類の卵子の外側を被っている透明帯

れなかったので(Bellairser"J.｡1963),直径O6〃mの精は，受精にとって重要な機能をもっているが，鳥類の卵

子は2〃mの間隙を容易に通過できると考えられてい黄￨￨莫内層の生理機能については多くが未解明のまま残さた。しかしその後，繊維の￨Ⅲ]隙は多孔性の頼粒で満たされていた。そこで10年ほど前にそれまでにわかっていれていることが示され(BakstandHowarth,1977a),

ることを整理し，本誌に「卵黄膜の科学」という総説と精子によって内層の繊維が加水分解されて，直径9且m

してまとめた（森1993)｡の孔があくことが観察された(Okamuraand

本槁はその続編にあたるもので，端黄卵である鳥類のNishiyama,1978)。なお多孔性の頼粒は卵黄膜内層の表卵子の特殊性に焦点をあてながら，この10年間の進歩

面側だけに認められ，卵子側にはないと報告されているを振り返り，今後の研究の方向が探れるようにまとめて(BainandI‑Iall,1969;BakstandHowarth,1977a)｡

みた。

鳥類は多精子受精がふつうにおこっている動物である。胚盤部分の精子数はニワトリで4〜24(Patterson,

2002年5月16EI受付2002年5ノ124日受理

1910)あるいは平均1O(Fofanova,1965)なと．と報告さFacultyofAgriculture,ShizLIokaUniversity,836

れている。ところが実際に受精卵を調べてみると，胚盤

Ohya,Shizuoka422‑8529,Japan

部分を被っている卵黄膜￨ﾉ1層にはそれよりもずっとたくCopyright ©2002, Japan Poultry Science Association
J 1 2 2 日 本 家 禽 会 誌

39巻J2号(2002)

さんの孔があいている(Wishart,1997)｡胚盤内の精子が，精子の濃度が高いと膜そのものが断片化されてしま

数を過小評価しているのか(Perry,1987),それとも卵5(Koyanagi"""1988)｡

黄膜内層の孔の一つづつが一匹の精子の通過の記録とはなっていないのか，不明である。

インビボの観察と同様，胚雌部分には他の部分と比較して多くの孔が生じるが，その孔は胚盤のに￨]心部分を除受糒卵の卵黄I塊￨ﾉ1層の孔の数を胚盤とそれ以外の部分

いてドーナツ状に分布することが報侮されているで比鮫すると,llｲ雛を被っている部分では25倍も多い(BramwellandHowarth,1992)。同様の現象はウズラ(Bramwellem/.,1995;Wishart,1997)｡つまり，確かでも観察されている（図l)｡に梢子は胚盤を被っているﾘ￨職I蝋内層から集巾して侵入胚盤祁分の卵黄膜内層に孔が集中していたり，孔が大するということになる。しかしllf盤以外の部分にも孔はきいということは，この部分に￨;,'i子レセプターが局在しあいている。もしこの孔が糖子の通過の記録だとするているということを必ずしも意味するものではない。

と，胚盤以外の部分でも精子の侵入が認められるはずでなぜなら卵黄膜￨ﾉ1層に生じた孔は，あるが，我々の知る限り胚樅以外で卵子に侵入した桁了・第1段階：精子と内層の特異￨'￨<j結合を肌察したという州告はない。

第2段￨階：精子の先体反応の誘起

1‑2．インビトロの観察

第3段階：先体酵素による￨ﾉ1暦の加水分解

卵黄膜内層にあく孔は，叩離した卵黄膜￨ﾉ1層と精子をという3段階の反応の最終結果であり，この部分にﾎi[iインキュベーションすることによって，インビトロでも合した燗'i‑fが先休｝又応をおこしやすいか，この部分の卵再現できる(BramwellandHowarth,1992;Steelegl

黄膜￨ﾉ1層が加水分解を受けやすいことも考えられるため".,1994;KurokiandMori,1997;森・黒木,1997)。イである。精子レセプターの局在を証明するためにはこれ

ンキュベーションの時間とともに孔の[hil,'iは人きくなるらの！又応を区別して観察する必'災がある。

・蔽陵︑ざずや鑓角︑︲興鋺や意軸一ご需．暉巳

型︾ダト．．︒︲寸喝里・衝・︲

畢罐薄診︑湾︒

玲濯・︲ヰゾゞ噸・虚噸︽︑鋤ゞ歩証恥︾

抑︲︑
宙ご
︑
︲に噸︲！

(A)

2．精子レセプターの局在
2‑1.局在するという証拠

そこで我々はウズラの卵黄順内層と精子をインキュ
ベーションする際に大豆トリプシンインヒビターを添加して，先体酵素による加水分解を抑制することによって反応を第1段階でlこめ，膜に結合している,'i子数を測定した(KurokiandMori,1997)。その結果，精子結合の頻度は，排卵前の卵子の卵黄膜￨ﾉ1層では，胚盤を被っている部分が他の部分よりも高いことを見いlllした。精子レセプターが胚盤部分に集中しているという結果である。同じ実験を産卵された卵の卵黄膜内層でおこなった
ところ，胚盤とそれ以外の部分の差はなくなっていた

(
B
）

静

(KurokiandMori,1997)。この原因についてはあきら
蜀基ｲ

かでないが，排卵された卵子が卵管を通過する際に，胚盤部分の精子レセプターになんらかの変化が生じた結果である，と考察している。

灘￨叉ll

精子によって形成されたウズラ卵鋤莫内層の孔(A)胚撚以外の部分(B)l1ｲ雌部分

2‑2．化学的組成の違い

精子レセプターが胚盤に局在しているというのが事実なら，胚盤を被っている卵黄膜￨ﾉ1層は他の部分と化学的組成が異なっているに違いない。ところがこれまでの研究では，胚盤とそれ以外で卵黄膜内層を構成するタンパ
クにはl,t的にも質的にも違いを見い出せていない（黒木,1996;Steeleeja/.,1994)｡

ニワ￨、リの卵黄膜内層は,GP‑I,GP‑ⅡおよびGP−
Ⅲという3種類の糖タンパクでできている(Kido"""1975;1976;1977;KidoandDoi,1988)｡このうちGP−Copyright ©2002, Japan Poultry Science Association
森・笹浪：受精における卵謝￨蝉の役割

J123

ⅢはGP‑Ⅱのホモダイマーである。最近，ニワトリの(Waclawekaa/.,1998;Takeuchiαα/.,1999;Kuroki

GP‑IのcDNAがクローニングされ,chZPC

andMori,1995;PanaaL,2001),ZPlは肝臓が合成分(Waclawek""/,,1998)またはgp42(D89097:

泌している(Bausek""/.,2000;Sasanami"",,Takeuchiaaj"1999)と名づけられた。ウズラのGP‑

2002)｡l1ｲ雑部分とそれ以外の部分で細粒膜細胞の[3H]

Iもクローニング､されており(ABO81506),ニワトリとチミジンの取り込みを比較すると，胚盤部分の方が多はアミノ酸配列で90%のホモロジーを示している。一く，細￨￨包増殖が盛んなことがわかる(Tischkau"(z/"方,GP‑Ⅱと思われる934アミノ雌残基からなるタンパ

1997)。これは胚盤から上皮成長￨大￨子のような細胞分裂

クのcDNAもニワトリとウズラでクローニングされ，促進￨大l子が分泌されているためである(Volentine"

それぞれchkZPl(AJ289697:Bausekαα/.,2000)と".,1998)。胚盤部分を被っている噸粒膜細胞が細胞増殖

qZPl(ABO61520:Sasanamiaα/.,2002)と名づけられのLI‑!心であるならば,ZPCの合成能は他の部分よりも低た。

いに述いない。胚盤部分の卵黄膜内ll､riが他の部分と比べこのように鳥類の卵黄膜内屑は￨'II岬鯛!かの糖タンパクて薄いという現象は，順粒膜細胞によるZPCの合成分で形成されているが，これらがどのようにして繊維を形

泌量がl1ｲ雑部分で少ないことに起￨人￨しているのかもしれ成しているのか，また繊維の間隙をl･'l!めている顎粒がどない。

のタンパクに相当するのか，まだ分かっていない点であ3．精子レセプターの本体る。

マウスの透明帯では,ZP2とZP3の2種類のタンパ

3‑1.マウスの場合クが交互につながって長い繊維を形成し,ZPlのホモダ

マウスでは以下の実験からZP3の0‑結合オリゴ糖鎖

イマーが繊維の間を架橋しているという櫛図が示されてが桁‑fレセプターとしての機能を備えていることがわいる(GreveandWassarman,1985)。マウスの精子はかった。

どの方li1からでも透明帯に侵入するので，精子レセプ

そのl:''l溶化したZP3を帖子とインキュベーションすターの役肖￨￨を持つZP3が透明州のすべての部分に均一ることによって透明帯と結合する部分を被ってしまうに分布することは合理的に説！'のつく現象である。鳥類と，その精子はもはや透明帯とは結合できなくなってしのZPCやZPlが胚盤以外の部分にも存在するというこまう。この手法は遊離の精子レセプターが透明帯の精子とは，もしこれらのタンパクが単独で粘子レセプターとレセプターと競合する点を利用しているので「競合アッしての機能を持っているとすると，合理的に説明しにく

セイ法」と呼ばれている。透明帯の他の構成成分であるい現象である。

ZP1やZP2にはこのような効拠はない(BIeiland

2‑3．構造の違い

Wassarman,1980)。

胚撚以外の部分では卵子の原形!即￨；Iは不連続で，囲卵その2:ZP3からN‑結合オリゴWil"を除去しても精子腔はなく卵黄球が卵黄膜内層と接しているか，内層に食レセプター活性はそのままだが,0‑結合オリゴ糖鎖を除い込んだりしているが,1爪盤部分の卵子の原形質膜は微去すると精子レセプター活性は消失する(FIormanand

絨毛となって囲卵腔に突き刺さっている(BakstandWassarman,1985)。さらに,C末端近くのセリン残基にHowarth,1977a)｡胚盤の周辺部には直径60〜100"m,点突然変異を導入してO一結合オリゴ糖が形成されない

深さ20"mの丸い凹面状の小腔が80〜120あり，この部ようにしたZP3には精子レセプター活性がない(Chen

分は微絨毛が少ない(Bakstandllowarth,1977a;

gjq/.,1998)｡

Bakst,1978)。この小腔はあたかも椴休を含んでいるよ

その3:ZP3ノックアウトマウスにヒトZP3を遺伝子導うに見え，しかも位置的には孔が柴'￨'している内層の直入すると，そのマウスの透川帯にはヒトのh!i子ではなく下にあたり,BakstandHowarth(1977b)は精子の先

マウスの粘子が結合するようになる(Rankin"(zZ.,体反応を誘発する物質がこの部分にあると推察した。ま1998)。これは，導入された遺伝子から作られたZP3はた，胚盤部分への精子の集中もこの小腔の液体によるヒト型のアミノ酸配列であるが，翻訳後修飾の過程でマ｢走化性」として説明している(HowarthandDigby,

ウス型の糖鎖が付加されたためと解釈されており，精子1973)｡との結合には糖鎖が認識部位となっていることの有力な胚盤部分の卵黄膜内層自体が他の部分と比べて薄く，繊維も細いという報告もある(Perry"q/.,1978)｡鳥類

証拠となっている。
3‑2．他の動物の場合の卵髄膜内層は卵胞と肝臓に由来するタンパクの複合体

マウス以外の哺乳類の透明帯も，マウスと同様に3種であり,ZPCは卵胞頼粒膜細胞が合成分泌しており額の11｣iタンパクで構成されている。初期の研究ではこれCopyright ©2002, Japan Poultry Science Association
J l 2 4 1 1 本 家 禽 会 誌
らのタンパクの命名に混乱があったが，アミノ酸配列の39巻J2号(2002)
さらに結合したレクチンによる単なる立体障害作用に相同性から推定して，現在ではZPAグループ,ZPBク、

よって精子が内層のレセプタータンパクにアクセスでき

ルーフ°,ZPCク､ループに大別されている。マウスのZP3なくなったという解釈も成り立ち，結論は得られていなはZPCグループに分類されている(Harris"".,

い。

1
9
9
4
)
。

我々は産卵されたウズラ卵の卵黄膜内層からZPCをすべての動物で精子レセフ。ターがZPCグループに属

精製し，これに対する抗体を作成した(KurokiandMori,

しているわけではない(Prasad"".,2000)。例えばブ1995)。ウズラの精子レセフ・ターの本体がZPCであるな

タではZPBク､ルーフ。に属するZP3aとZPCク､ループにらば，糀子と内層をインビトロでインキュベーションす

属するZP3βの複合体が精子レセプターの本体でありる際に抗体を加えておけば，相互作用が阻害されるので(Yurewicz"".,1998),しかもマウスとは異なりN‑結はないかと考えたからである。事実,ZPCに対する抗体

合オリゴ糖鎖がその認識部位である(Yonezawa"a/.,の添加によって内層の孔の数は有意に減少した（播ら，1995;Nakano"".,1996)。ウサギのWi'i子レセプターの1999)。大豆トリプシンインヒビターの存在卜で精子と候補となっているrc55と呼ばれるタンパクもZPBグ

内居との結合を観察したところ,ZPCに対する抗体は精ループ．に属している(Leegral"1993)｡

子の結合を有意に阻害した。対照としてウサギ正常血清

3‑3．烏類の場合を添加した場合にはそのような阻害効果は認められない

鳥類の#,'i子レセフ．ターは卵黄膜内層，特に胚盤を被っので，これはZPCにﾇ､lする抗体による特ﾘ止的な効果でている部分に存在しているはずであるが，その本体はまあると言えよう。しかしこの結果だけではウズラの精子だわかっていない。

レセプターの本体がZPCであると断定することは早計

ニワトリでは卵黄膜￨ﾉ1層の可溶化物で前処理した精子に過ぎる。上述のようにマウスの精子レセプターはZP3

は，内l曽を加水分解することができなくなる(Howarth,

であるが,ZP2に対する抗体を投与しても受精は阻害さ1990)｡内層の可溶化物からトリフルオロメタンスルホ

れる(East"".,1984)｡これは透りl帯に抗体が結合しン酸で糖鎖を除去すると，このような阻止作用はなくな

たため，立体障害によって精子が透明帯に結合できなくる(Howarth,1992)。これらの研究から卵黄I莫内層に含なった結果と解釈されている。またブタではZP3aはまれる純タンパクの糖鎖部分が精子との結合に重要だと

ZP3βとの複合体として初めて精子レセプター活性をも結論された。しかし卵黄膜内層の可溶化物との前処理につにもかかわらず(Yurewicz"".,1998),ZP3αに対よって精子表面の結合部位がブロックされたので精子とする抗体は透明帯と精子との結合を阻害するのに対し，内居の結合が阻害されたという「競合アッセイ法」の解ZP3βに対する抗体ではそのような効果が認められない

釈には，納得できない点もある。精子が内層と結合でき(Sacco"".,1989)。

なくなるような変化がliil処即によって引き起こされたの我々と￨!jl様の方法で￨ﾉ1層の孔をニワトリで観察したかも知れない。精子表面の内層結合部位は精子の原形質

Takeuchi"".(2001)は,ZPlに対する抗体を添加し膜にあると考えられるので，例えば先体反応によって原た場合でも孔の数が減少することを報告している。ウズ

形質膜が剥がれ落ちると，その精子はもはや内層に結合

ラとニワトリでのこのような相違の原伏￨は￨ﾘ1らかでない

できなくなるだろうし，川Iﾉk分解もおこらないはずであが，精子レセプターの本体をIITI定するためには，抗体にる。

よる阻害作I:Hだけではなく，それ以外の方法による裏付

内層を各種グリコシダーゼで処理して糖鎖を取り除いた結果，精子による加水分解にはO‑結合オリゴ糖鎖ではなくN‑結合オリゴ納鎖が重要であることがわかった。さらにWGAというレクチンで内層を前処理するとけが必要であることは間違いない。

4．受精後の変化
4‑1.卵黄膜内層の変化

精子との反応が消失する。ConAというレクチンではそ

哺乳類の卵子は多精子受精を防ぐために,1匹の精子のような効果は認められなかった。これらのレクチンのが透明帯を通過し，卵子の原形質膜と融合すると，他の糖鎖認識特性を考えると，卵黄￨￨莫内層の精子レセプター

精子が侵入できないような機梢が備わっている。

にはN‑アセチルグルコサミンをもったN−結合オリゴ

マウスの場合，未受精卵と2細胞期の受精卵で透明帯糖が含まれていると推定することができるがからZP3を精製して「競合アッセイ法」をおこなったと(Robertsoneml.,1997;2000),WGAが精子と内層ところ，末受精卵から精製したZP3だけが精子と透明帯の結合を阻害したのか，精子の先体反応の誘起を阻害しとの反応を￨IM害した。未受粘卵と受精卵の透iﾘl帯のZP3

たのか，あるいはその両方を阻害したのか，不明である。

の構造的速いに関する詳#''1はいまだ明らかではないが，

Copyright ©2002, Japan Poultry Science Association

森・笹浪：受精I(受精における卵黄膜の役割

1125

皮質粒から放出される酵素はZP3の0‑結合オリゴ糖鋪

gp43と呼ばれるZPCク､ループに属するタンパクが卵管を切断もしくは修飾していると考えられている(Bleilから分泌されるタンパク分解酵素オビダクチンによっandWassarman,1988)。

てGly‑Ser‑ArgのC末端側の切断を受けてgp41に変アフリカツメガエルの場合にも，受精後の卵子に精子化することが知られている(Kuboem/.,1999)。排卵直は結合できない(Grey"",1976)｡アフリカッメガエ

後のアブ'ノカツメガエルの卵子に精子は結合できない。

ルの卵黄膜は他の動物と同様数種蛾の糖タンパクで柵

オビダクチンによる修飾を受けて初めて卵黄膜に精子レ成されているが，そのうちのひとつであるZPAグルー

セプター活性が現れてくる。この現象は，卵管に取り込

プ。に属するgp69/64が，皮質粒から分泌されるタンパク

まれるまで精子レセフ。ターをマスクしていたgp43が構分解酵素によってgp66/61に変化したためである。排卵造変化を起こすことによって卵黄膜の構成タンパクの位直後の卵子から精製したgp69/64に粘子レセプター活置に変化がおこり，精子レセプターであるgp69/64が卵性があることは「競合アッセイ法」で示されたが(Tian

競膜の表面に露出するからだと考えられている

a .,1997a;1997b),受精卵から精製したgp66/61に(Katagiri"".,1999)。しかし,gp43/41のN−結合オリは精子レセプター活性がない(Tianeml.,1999)。
鳥類の場合には多精子受精を拒否する機構はないとさ

ゴ糖鎖が精子との結合に重要だとする報告もあり(VoandHedrick,2000),いまだ結着を見ていない。

れているが，卵胞から得た卵子の卵黄膜￨ﾉ1層のタンパク

ウズラのZPCにおいても￨同lじ基質特異性を持つタンを，産卵した卵と比1肢すると,ZPCの分子量に大きな違

パク分解酵素によってN末端側のアミノ酸が除去されいがある。ニワトリ(Steele"".,1994;RobertsoneZているが,C末端に近い部分にもオビダクチンの認識配".,1997;WaclawekaaJ.,1998;Takeuchi""l.,列が存在しているので,ZPCはC末端側でもプロセッ

1999)でもウズラ(MoriandMasuda,1993)でも産卵しシングを受けている可能性もある。いずれにせよ，皮質た卵由来のZPCは卵胞由来のものよりも電気泳動距離粒による多粘子受精拒否の機構をもたない鳥類の卵子が長い。両方のZPCから糖鎖を除去しても電気泳動距

は，このような修飾によって余分な精子の侵入を防いで離の差は消失しないので，この違いは糖鎖によるものでいるものと解釈されている。

はない(Waclawek"".,1998)。

4‑2．卵黄膜外層の付着

Takeuchi""(l999)はニワトリのZPCで,cDNA

排卵直後の卵子を精子とインビトロでインキュベートから類推したアミノ酸配列を卵胞のZPCから実際に読すると，胚盤を被っていた部分に孔があき，その孔からみ取ったN末端配ﾘと比較し，卵胞のZPCは20残基の卵萸がもれてしまう(HowarthandDigby,1973)。イン

シグナル配列が除去されて,415アミノ酸残基となるこ

ビボではそのようなことはおきていない。卵子が卵管にとを報告した。しかしながらWaclawek"(zI.(1998)は取り込まれて受精が完了すると同時に，卵黄膜外居が付産卵された卵のZPCのN末端がそれよりもさらに26

着して内層の孔の大きさを制限しているのである(Bain

残基下流にあることを示した。両者の結果を比較する

andHall,1969)｡と，卵胞のZPCと産卵後のZPCではN末端のアミノ酸配列が異なっているということになる。

産卵されたウズラ卵のZPCの分子量は33,000,卵胞

卵黄膜外層は何層かの格子状の繊維でできており，3〜8.5"mの厚さとなっている(Bellairs"".,1963;Jensen1969)c化学的組成は，乾燥重量で約60%のリゾチーム

中では35,000である。これらのZPCのアミノ酸配列をと不溶性のオボムチン(Back"".,1982),それに外層調べたところ，この違いはN末端のアミノ酸26残基の特異的な垢其'畔タンパクであるVMOI(Backeml.,

消失にあることがわかった。卵胞から'1'￨収した内居を卵

1982)､VMOn(Kido"".,1992)であり，これらは管ロート部に挿入したり，卵管ロート部の還流液で処l'l!

オボムチンの繊維に強く結合している(Kido"",1995)。

したりすると，このようなZPCの分子量の変化が再現産卵されたニワトリの受精卵を観察すると，外層にはできることから，卵管から分泌されるタンパク分解酵素

内層の孔の数の10倍くらいの精子がトラップされていが関与していることが示された(Panez".,2000)。このる(Wishart,1997)。これらの精子は先体反応を起こし酵素による切断部位はGly‑Ser‑ArgのC末端側であるていない(BakstandHowarth,1977a)。つまり卵黄膜

ことも明らかにされた。ただしこのような変化は未受精

外居は精子のバリアーとして機能しており，これにト卵で観察されていることで，精子の侵入とは無関係におラップされた精子は受精には直接関与していないが，少こっている現象である。

なくとも受精の時にどれくらいの精子が卵子の周りに存

鳥類のZPCのこのような変化と精子レセフ．ター活性の関係は明らかではないが，アフリカツメガエルでも，在していたかの証拠となっている。これを利用して精液の評価や受精率の向上をはかる研究がすすめられている

Copyright ©2002, Japan Poultry Science Association
J 1 2 6 日 本 家
日本
禽
家 禽会
会 誌誌
39巻J2号(2002)(Wishart"ul.,2001)。

BakstMR.Scanningelectronmicroscopyofthevitel‑
linemembraneofthehenovum.Joul‑nalofRepro‑

5．おわりに「枯木に花咲くよりもﾉ￨を木に花咲くに驚け。イiがもの言うより己がもの言うに驚け」とは，江戸時代の自然哲

ductionandFertility,52:361‑364.1978.
BakstMRandHowarthBJr.Thennestructureof

thehen'sovumatovulation.BiologyofReproduc‑tion,17:361‑369.1977a.

学者，三浦梅園の言葉である。人は往々常軌を逸した現

BakstMRandHowarthBHydrolysisofthehen's

象に珍しさを求めたがるものであるが，本当に驚くべき

perivitellinelayerbycocksperminvitro.Biology

ことは日常の!￨'に隠されているということである。
精子が卵子に結合するという当たり前の現象に敢えて挑戦したPaulWassarman博士のマウス透｢ﾘ￨,鼎:の研究
は，人間の避妊ワクチンの開発という応用面では大いに貢献しているが、実際には，本当に驚くべきことがほんの少しわかりかけてきたところである。

透明帯の研究の烏版ともいうべき卵黄膜内牌の研究
は，絶滅の危機に瀕した希少鳥類の保護育成や，増殖し過ぎた種のll!'il体数調節といった応川的研究に発展する可olReproduction,17:370‑379.1977b.
BausekN,WaclawekM,SchneiderWJandWohlrab

F.ThemajorchickeneggenvelopeproteinZPlis
diIIerentfromZPBandissynthesizedintheliver.

JournalolBiologicalChemistry,275:28866‑28872.
2000．

BellairsR,HarknessMandHarknessRD.Thevitel‑
linemembraneofthehen'segg:Achemicalandelectronmicroscopicalstudy.Journalof
UltrastructureReseal℃h,8:339‑359.1963.

BleilJD,GreveJMandWassarmanPM.ldentin‑

能性を秘めており，分子生物学的手法を使えばインビト

cationofasecondaryspermreceptorillthemoLIse

ロでタンパクを作らせることもできるようになったがeggzonapelucida:Roleinmaintenanceofbinding(笹浪・森,2002),一〃，なぜ脈稚に精子が柴'￨1するのofacrosome‑reactedspermtoeggs.Developmental

かといった簡単な疑問にさえ答えることができないままである。そこで本槁では鳥類の受精における卵黄I撹の役

Biology,128:376‑385.1988.
BleilJDandWassarmanPM.Mammaliansperm‑egg

interaction:Identincationolaglycoproteinin

1Ifllを，胚盤を'￨!心に据えて概説することによって解決の

moLIseeggzonaepellucidaepossessingreceplol･

糸llを探ろうとしたが，もとより正解があるわけではな

activily｢orsperm.Ce11,20:873‑882.1980.

い。今後の我々の研究に期待して頂きたい。

BleilJDandWassal‑manPM.Galactoseatthenon‑

reducingterminusofO‑linkedoligosacchal･idesol

謝 辞

moLIsecggzonapellucidaglycoproteinZP3isGs‑
sentialfortheglycoprotein'sspermreceptoractiv‑

この総説は平成13年度日本家禽学会賞受賞探題「家1ty・ProceedingsoftheNationalAcademyof

禽の卵黄膜￨ﾉ1IIYiの形成および精子レセプターとしての機ScineccsoftheUnitedStateso[America,85;

能に関する研究」の内容の一部に最近の知見をﾉjllえてま6778‑6782.1988.

とめたものである。学会賞選考委員会および本稿をまとめる機会を'7．えて下さった編集委員会の諸先生力.に深謝いたします｡(家禽会誌,39:JZ2Z‑c"29,2002)

BramwellRKandHowarthBJr.Prefel‑entialattach‑mentolcockspermatozoatotheperivitellinelayel‑

directlyoverthegerminaldiscofthehen'sovum.
BiologyofReproduction,47:lll3‑lll7.1992.

引 用 文 献BramwellRK,MarksHLandHowarthB･Quantita‑

BackJF,BainJM,VadehraDVandBurleyRW.

theperivitellinelayeroIthehen'sovumas

ProteinsoftheouterlaveroIthevitellinemem‑

asscssedonovipositedeggs.PoultryScience,74:

braneofhen'seggs.BiochimicaetBiophysicaActa,
705:12‑19,1982.

BadyaevAV,HillGE,BeCkML,DervanAA!
DuckworthRA,McGrawKJ,NolanPMand

tivedeterminationofspermatozoapenetrationof

875‑1883.1995．

ChenJ,Litschel･ESandWassarmanPM.Inactiva‑

tionofthemousespermreceptor,mZP3,bysite‑
directedmutagenesisofindividualserineresidLles

WhittenghamLA.Scx‑biasedhatchingol‑dcrand

Iocatcdatthecombining‑siteforspcrm.Procecd‑

adaptivepopulationdivergenceinapasserincbird

ingsoftheNationalAcademyofScinccGsofthe

Science,295:316‑318.2002.

UnitedStatesofAmerica,95:6193‑6197.1998.

BainJMandHallJM.Observationonthedevelop‑

EasilJ,MattisonDR.andDeanJ.Molloclonalanti‑mentandstructurc()ithevitcllinemembl‑aneol

thehen'segg:AnelectronmicroscopestLldy.Aus‑

bodiestothemajorprotcinoflhcmousczona
pellucida:Effectsonfertilizationandearlydevel‑

tralianJournalofBiologicalScience,22:653‑665

opment.DGvelopmentalBiology,104:49‑56.1984.

1969．

Copyright ©2002, Japan Poultry Science Association
森・樅浪：受精における卵茂膜の役割
FlormanHMandWassarmanPMO−linked

oligosacchal‑idesofmouseeggZP3accoLIntforits
spermreceptoI･activity.Ce11,41:313‑324.1985.

1127

withage･JoumaloIBiochemistry(Tokyo),78:261−268．1975．

KidoS,JanadoMandNunouraHMacromolecularFofanovaKV.Morphologicaldataonpolyspermyincomponentsofthevitellinemembraneofhen'schickens.FederationProceedings,(Translation

egg.11.Physicochemicalpropertiesofglycoprotein

Suppl.)24:T239‑T247.1965.

l･JoLIrnalofBiochemistry(Tokyo),79:1351‑1356.

GreveJMandWassarmanPM.Mousceggextra‑
cellulal‑coatisamatrixofinterconnectedfil‑

1
9
7
6
．

KidoS,JanadoMandNunouraH.MacromolecLllar

amentspossessingastructuralrepeat.Joumalof

componentsofthevitellinemembraneofhen's

MolecularBiology,181:253‑264.1985.

egg.111.Physicochemicalpropertiesof

GreyRD,WorkingPKandHedrickJL.Evidencethat
thefertilizationenvelopeblocksspermentryin

glycoproteinll・JoumalofBiochemistry(Tokyo),
81:1543‑1548.1977.

eggsofXe"o"sI""js:InteractionoIspermwith

KoyanagiF,MasudaSandNishiyamaH.Acrosome

isolatedenvelopes.DcvelopmentalBiology,54:52‑

reactionofcockspermatozoaincubatcdwiththe

60．1976．

HarrisJD,HiblerDW,FontenotGK,HsuKT,

perivitellinelaycl･oIthehen'sovum.PoultrySci‑
ence,67:1770‑1774.1988.

YurewiczWCandSaccoAG.Cloningandcharac‑

KuboH,MatsushitaM,KotaniM,KawasakiH,Saido

terizationofzonapellucidagenesandcDNAsfrom

TC,KawashimaS.KatagiriCandSuzukiA.Molec‑

avarietvofmammalianspecies:TheZPA、ZPB

lllarbasisforoviductin‑mdiatedprocessingfrom

andZPCgenefamilies.DNASequencc,4:361‑393.

gp43togp41,predominantglycoproteillsof

1
9
9
4
．

XcI]opuslaeviseggenvelopes.DevelopmentalGe‑

HowarthB.Avianspcrm‑egginleraction

nctics,25:123‑129.1999.

spermatozoa.PoultrvSciences,69:1012‑1015.1990.

照水糀代．ウズラ卵における梢子レセプターの特性に関する研究．静岡大学大学院農学研究科修士論文.1996.

HowarthB.Carbohydl‑ateinvoIvemenlinsperm‑egg

KurokiMandMoriMOI‑iginof33kDaproteinof

PerivitellinelayerpossessGsreceptol･activityfor

interactioninthechicken.JoumaloIReceptor

vitellinemembraneofquailegg:ImmunologicalResearch,12:255‑265.1992.

stu(lies.Development,GrowthandDifferentiation,

IIowarthBJrandDigbyST.EvidenccIorthepene‑
tratiollofthevitellinemembraneofthehen's

37:545‑550.1995.

KurokiMandMoriM・Bindingofspermatozoatothe

ovumbyatrypsin‑likeacrosoma]enzyme.Journal

perivitellinelaycrinthepresenceofaproteaseofReproductionandFertility,33:123‑125.1973.

inhibitor.Poultl‑yScience,76:748‑752.1997.

JensenC.UIrastructuralchangesintheavianvitel‑

LeeVH,SchwoebelE,PrasadS,CheungP,Timmons

linemembraneduringembryonicdcvelopment.

TM,CookRandDunbarBS.Identincationand

JoLlrnalofEmbl･yologyandExperimentaIMor‑

stl‑LIcturalcharacterizationofthe75‑kl)arabbit

phology,21:467‑484.1969.

zollapellucidaprotein・JournaloIBiologicalChem‑

KatagiriC,YoshizakiN,KotaniMandKLlboH.Anal‑ysisofoviductalpal･sI･ecta‑inducedfel‑tilizability
ofcoelomiceggsinXe"oPzIs/"zIIs.Dcvelopmental
Biology,210:269‑276.1999.
KidoS,MorimotoA,KimFandDoiY.Isolationofa

novelproteinfromthcoLlterlayel‑oIlhcvitelline
membrane.BiochemicalJournal,286:17‑22.1992．

KidoS,DoiY,KimF,MorishitaE,Nal･ilaH,Kanaya
S,OhkuboT,NishikawaK,YaoTandOoiT.
Characterizationofvitellinemembraneollterlavel‑

istry,268:12412‑12417.1993.

森誠．卵黄膜の科学（総説)．日本家禽学会誌,30:
249‑262.1993.

森誠・黒木雅代．精子によって形成されるウズラ卵鋤拠内居の孔について.11本畜産学会報,68:54‑60.
1
9
9
7
．

MoriMandMasudaN:Proteinsofthevitellinemem‑

bl･aneofquail(Co畑γ"zxm加γ"なノapo7"")cggs.
PoultryScience,72:1566‑1572.1993.
MoriM,YamashitaM,YoshikuniM,FLIkadaSandproteilll,VMO‑I:AminoacidsequencGandstruc‑

NagahamaY.MatLIration‑promoting[actorandp

tLircstability.JoLII‑nalofBiochemistry,117:1183‑

34《』《'《2kinaseduringoocytematurationoftheJapa‑

1191．1995．

nesequail.DevelopmcntalBiology,146:246‑249.

KidoSandDoiY.Separationandpropertiesofthe
ilmerandouterlayersofthevitellinemembraneof
hen'seggs.PoultryScience,67:476‑486.1988．
KidoS,JanadoMandNunouraHMacromolecularcomponentsofthevitcllinemcmbraneofhen's
cgg.l.MembranestrLIctureanditsdeterioration

1
9
9
1
．

MortilloS.andWassarmanPM.Differentialbindingo｢gold‑labeledzonapellLIcidaglycoproteinsmZP2

andmZP3tomoLIscspermmembranecompart‑mcl]ts.Development,113:141‑149．1991．

NakalloM,YonczawaN,HatanakaYandNoguchiS.

Copyright ©2002, Japan Poultry Science Association
J128

日本家禽会誌39巻J2号(2002)

StructureandfunctionoftheN‑linkedcarbohy‑

spermreceptoractivitywiththeq‑glycoprotein

dratechainsofpigzonapellucidaglycoproteins.

componentoftheMr=55,000family.Biologyof

JoumalofReproductionandFertility,50:25‑34.
1996．

Reproduction,41:523‑532.1989.
SasanamiT,PanJandMoriMExpressionofperi‑

OkamuraFandNishiyamaH.Thepassageof

vitellinemembraneglycoproteinZPlintheliverof

spermatozoathroughthevitellinemembranem

Japanesequail(Co γ"砿/αPo"")aftel･invivo
treatmentwithdiethylstilbcstrol.Inpress,2002.

thedomesticfowl,Gα〃"sgα〃〃s，CellandTissue

hen'sovum.JoumalofExperimentalZoology,114:

笹浪知宏・森誠ウズラZPCの分泌にはフューリンの認識配列におけるC末端ペプチドの切断が必要である．鳥類内分泌研究会講演要旨31‑32.2002.

475‑489.1950．

SteeleMG,MeldrumW,BrillardJPandWishartGJ.

Research,188:497‑508.1978.

OIsenMWandFrapsRM.Maturationchangesinthe

濡建治・笹浪知宏・森誠ウズラ卵黄膜￨ﾉ111. 1と精子の結合に対する抗ZPC抗血清の影響上1本家禽学
会誌，36：364‑370.1999．

Theinteractionofavianspermatozoawiththe

perivitellinelayer伽〃〃γoand加似加o.Journalof
ReproductionandFertility,101:599‑603.1994.

PanJ,SasanamiT,KonoY,MatsudaTandMoriM.

TainJ,GongH,andLelmarzWJ.Xe"o"sI""is

Effectsoftestosteroneonproductionol.peri‑
vitellinemembraneglycoproteinZPCbygra‑

spermreceptorgp69/94glycoproteinisahomolog
oIthemammalianspermreceptorZP2.Proceed‑nulosacellsofJapanesequail(Cor"γ疵 α加加").

ingsoftheNationalAcademyofScinecesofthe

BiologyofReproduction,64:310‑316.2001.

UnitedStatesofAmerica,96:829‑834.1999.

PanJ,SasanamiT,NakajimaS,KidoS,DoiYand

TainJ,GongH,ThomsenGHandLennarzWJ.

MoriM.Characterizationofprogressivechangesin

GamateinteractionsinX"oPzJsI""s:Identi6c‑

ZPCo｢vitellinemembraneofquailoocytefollow‑

ationofspermbindingglycoproteinsintheegg

ingoviductaltransport.MolecularReproduction

vitellineenvelope.JollmalofCellBiology,136:

andDGvelopment,55:175‑181.2000.

PattersonJT.Earlydevelopmentofhen'segg.Jour‑nalofMorphology,21:101‑134.1910.

lO99−llO8、l997a･

TaillJ,GongH,ThomsenGHandLennarzWJ.
X"o"sJ""jssperm‑eggadhesionisregulatedby

PerryMM.Nucleareventsfromfertilisationtothe

modificationsinthespermreceptorandtheegg

earlycleavagestagesinthedomesticfowI(Gα〃"svitellineenvelope.DevelopmentalBiology,187:

dowes"cMs).JoumalofAnatomy,150:99‑109.1987.
PerryMM,GilbcrtAB,EvansAJ.ThestrLIctureoI

TakeuchiY,ChoR,IwataY,NishimuraK,KatoT,

143‑153.1997b・

thegerminaldiscregionofthehen'sovarianfolli‑

AokiN,KitajimaKandMatsudaT.Morphologicalcleduringtherapidgrowthphase.Journalof

andbiochemicalchangesofisolatedchickenegg‑

Anatomy,127:379‑392.1978.

envelopeduringspermpenetration:Degradation

PrasadSV,SkinnerSM,CarinoC,WangN,Cart‑o｢the97‑kilodaltonglycoproteinisinvolvedin

wrightJandDunbarBS.Strllctureandfunctionof

sperm‑drivenholeformationontheegg‑envelope.

theproteinsofthemammalianzonapelucida.Cells
TissuesOrgans,166:148‑164.2000.

RankinT,TongZ‑B,CastlePE,LeeE,Gore‑Langton

BiologyofReproduction,64:822‑830.2001.
TakeuchiY,NishimuraK,AokiN,AdachiT,SatoC,
KitaiimaKandMatsudaT.A42‑kDaglycoprotein

R,NelsonLMandDeanJ・HumanZP3restores[romchickenegg‑envelope,anavianhomologof

fertilityinZP3nLlllmicewithoutaffectingorder‑

theZPCfamilyglycoproteinsinmammalianzonasepecincspermbinding.Development,125:2415‑

pellucida.EuropeanJournalofBiochemistry,260:

2424.1998．

736‑742.1999．

RobertsonL,BrownHL,StainesHJandWishartGJ.

TIschkauSA,NeitzelLR,WalshJAandBahrJM.

Characterizationandapplicationofanavian"Characterizationofthegrowthcenteroftheavian

tﾉZ"ospermatozoa‑egginteractionassayusingthe

preovulatoryfollicle.BiologyofReproduction,56:

innerperivitellinelayerfromlaidchickeneggs.

469‑474.1997．

JournalofReproductionandFertility,110:205‑211．1997．

RobertsonL,WishartGJandl‑IorrocksAJ.ldentific‑

ationofperivitellineN‑linkedglycansasmediators

ofsperm‑egglnteractioninchickens.Journalof
ReproductionandFertility,120:397‑403.2000.
SaccoAG,YurewiczEC,SLlbramanianMGand

MatzatPD.Porcinezonapellucida:Associationof

VoLH,Hedl･ickJL・Independentandhetero‑oligomeric‑dependentspermbindingtoeggenvel‑

opeglycoproteinZPCinXe"o"sI"eWs.Biologyof
Reproduction,62:766‑774.2000.
VolentineKK,YaoHHandBahrJM.Epidermal

growthfactorinthegerminaldiscanditspotential
roleinfolliculardevelopmentinthechicken.Biol‑ogyofReproduction,59:522‑526.1998.

Copyright ©2002, Japan Poultry Science Association
森・笹浪：'受精における卵1i1!膜の役割
WaclawekM,FoisnerR,NimpfJandSchneiderWJ.

Thechickenhomologueofzonepellucidaprotein‑3
issynthesizedbygranulosacells.BiologyofRepro‑
duction,59:1230‑1239.1998.

WassarmanPM,JovineLandLitscherES.Apro61e
offertilizationinmammals・NatureCellBiology,
3:E59‑E64.2001.

Jl29

tion.World'sPoultryScienceJournal,57:309‑314.
2001．

YonezawaN,AokiH,HatanakaYandNakanoM.

InvoIvementofN‑linkedcarbohydratechainso[

pigzonapellucidainsperm‑eggbinding.European
JournalofBiochemistry,268:25846‑25856.1995.

YurewiczEC,SaccoAG,GuptaSK,XuNandGage

WishartGJ.Quantitativeaspectsofsperm:egginter‑

SA.Hetero‑oligomerization‑dependentbindingof

actioninchickensandturkeys.AnimalReproduc‑

pigoocytezonapellucidaglycoproteinsZPBand

tionScience,48:81‑92.1997.

ZPCtoboarspermmembranevesicles.Joumalof

WishartGJ,StainesHJandllazaryRC.EvalLlatioll

offertility:Biologicalbasisandpracticalapplica‑

BiologicalChemistry,273:7488‑7494.1998.