A01-6 動物発生における細胞膜分解の分子機構とその生理機能

研究代表者 佐藤 健（Ken Sato） 群馬大学・生体調節研究所　教授 http://traffic.dept.med.gunma-u.ac.jp/
研究分担者 佐藤 裕公（Yuhkoh Satouh） 群馬大学・生体調節研究所　准教授 http://traffic.dept.med.gunma-u.ac.jp/

研究課題の概要と計画

細胞膜は細胞内外の物流やシグナル伝達等の場として重要な役割を担っている。その細胞膜の性質が生理条件下において劇的に変換する局面がある。それが受精、そして胚発生過程である。本研究では、まず線虫の遺伝学的利点を活かすことにより、受精時に起こる細胞膜分解とそれに伴うリソソーム分解系の活性化、基質認識に関わる分子機能の解明を目指す。一方で、哺乳類においても受精・発生に伴った細胞膜分解が生じるのか検証する。まず、これまで生体観察が困難であったマウスの生殖細胞において長時間観察可能な高解像ライブイメージング系を確立し、初期発生における細胞膜タンパク質とオルガネラ動態の４次元マッピングを行う｡また、他のリソソーム分解系の動態・活性等についても解析し、初期発生における様々なモードのオートファジーの時空間的制御機構について解析する。さらに、線虫で得られた情報をマウス研究に生かすことにより、発生の時間軸に沿って起こる細胞膜の分解と新生を空間的に制御し、正常な個体発生を可能とする細胞膜リモデリングの分子機構とその生理的意義の解明を目指す。

生物種／実験系：線虫、マウス, 遺伝学、イメージング
経路：細胞膜成分の分解系
分解基質：タンパク質、オルガネラ

研究代表者主要業績

Morita A*, Satouh Y*, Kosako H, Kobayashi H, Iwase A, Sato K. Clathrin-mediated endocytosis is essential for the selective degradation of maternal membrane proteins and preimplantation development. Development, 2021, 148, dev199461. (*: equal first)

Yamamoto YH, Kasai A, Omori H, Takino T, Sugihara M, Umemoto T, Hamasaki M, Hatta T, Natsume T, Morimoto RI, Arai R, Waguri S, Sato M, Sato K, Bar-Nun S, Yoshimori T, Noda T, Nagata K. ERdj8 governs the size of autophagosomes during the formation process. J Cell Biol., 2020, 219(8):e201903127

Sato M, Sato K, Tomura K, Kosako H, Sato K. The autophagy receptor ALLO-1 and the IKKE-1 kinase control clearance of paternal mitochondria in Caenorhabditis elegans. Nat Cell Biol, 2018, 20, 81-91.　

研究分担者主要業績

Castaneda JM, Shimada K, Satouh Y, Yu Z, Devlin DJ, Ikawa M, Matzuk MM. FAM209 associates with DPY19L2, and is required for sperm acrosome biogenesis and fertility in mice. J Cell Sci., 2021, Nov 1;134(21):jcs259206.

Umeda R, Satouh Y, Takemoto M, Nakada-Nakura Y, Liu K, Yokoyama T, Shirouzu M, Iwata S, Nomura N, Sato K, Ikawa M, Nishizawa T, Nureki O. Structural insights into tetraspanin CD9 function. Nat Commun., 2020, 11, 1606.

Nozawa K, Satouh Y, Fujimoto T, Oji A, Ikawa M. Sperm-borne phospholipase C zeta-1 ensures monospermic fertilization in mice. Sci Rep., 2018, 8, 1315.

キーワード

Endocytosis, Lysosomal degradation, fertilization, autophagy, development