ゼニゴケ精子変態期のライブイメージング手法の確立と細胞内分解系の役割の解明

苔类精子变态活体成像方法的建立及细胞内降解系统作用的阐明

基本信息

批准号：
22K15149
负责人：
南野尚紀
金额：
$ 2.91万
依托单位：
National Institute for Basic Biology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

コケ植物を含むいくつかの植物の系統は雄性配偶子として運動能をもつ精子を形成する。精子が形成されるまでの過程のうち精子変態と呼ばれる時期では、鞭毛の新規形成、オルガネラや細胞質基質の除去、膜成分の変化などの様々な細胞の変化が起こるが、その変化を制御する仕組みについては未解明な点が多い。本研究では、コケ植物タイ類に属するゼニゴケをモデルとして、精子変態期において活発化する細胞内分解系に注目し、細胞内分解系が精子変態期において果たす役割の解明を目指す。特に精子変態期のライブイメージング手法の確立と、細胞膜タンパク質の分解に関わる因子の解析を主軸として研究を進めている。精子変態期ライブイメージング手法の確立について、ガラスボトムディッシュ上での造精器の培養条件の検討および観察条件の検討を行った。また細胞膜、液胞、鞭毛、アクチンの動態を観察するための各種マーカーラインの作出を行った。更なる観察条件の検討と最適化を進めるとともに、作成したマーカーラインの観察を順次進めていく。細胞膜タンパク質の分解の過程ではたらくタンパク質複合体であるESCRT-IIIについて、精子変態期における局在観察や機能阻害実験を行った。その結果、ESCRT-IIIが関与する細胞内分解系が精子変態に重要な役割を果たすことを明らかにした。また他の細胞内分解系であるオートファジーの精子変態期への関与についても解析を行い、精子変態期において起こるゴルジ体、ミトコンドリア、プラスチドなどの様々なオルガネラの分解や動態に重要な役割を果たすことを明らかにした。

包括苔藓植物在内的几种植物谱系形成作为雄性配子的活动精子。在称为精子变态的精子形成过程中，会发生各种细胞变化，例如鞭毛的新形成、细胞器和细胞质的去除以及膜成分的变化。控制这些变化的机制还有很多未知之处。本研究以苔藓植物类地钱为模型，重点关注精子变态阶段活跃的细胞内分解系统，旨在阐明精子变态过程中细胞内分解系统的作用。特别是，我们的研究重点是建立精子变态过程中的实时成像方法并分析参与细胞膜蛋白降解的因素。为了建立精子变态活体成像方法，我们对玻璃底培养皿中精子的培养条件和观察条件进行了研究。我们还创建了各种标记线来观察细胞膜、液泡、鞭毛和肌动蛋白的动态。除了进一步检查和优化观察条件外，我们还将继续观察我们创建的标记线。我们对ESCRT-III（一种参与降解细胞膜蛋白过程的蛋白质复合物）进行了精子变态过程中的定位观察和功能抑制实验。结果表明，ESCRT-III参与的细胞内降解系统在精子变态中发挥重要作用。我们还分析了另一种细胞内降解系统自噬在精子变态中的参与情况，发现它在精子变态过程中发生的高尔基体、线粒体和质体等各种细胞器的降解和动态中发挥着重要作用透露说。