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これまでの研究 「発生工学を利用した受精および発生メカニズムの研究」 鳥取大学・医学部・生命科学科 個体発生は、精子と卵子が合体することにより始まります。最近では、体細胞クローンにより受精をスキップして個体を作ることもできるようになりましたが、精子と卵子は親の情報を子に正確に伝えるという、とても大事な役割を持っています。 昔から、多くの人々が受精や発生のメカニズムを研究してきたにもかかわらず、体外での培養系がないため、なかなか解析が進んでいません。トランスジェニックやノックアウトといった遺伝子操作動物は、個体レベルで遺伝子の機能を明らかにできる唯一の方法です。そこで私は、遺伝子操作を含めた発生工学的な研究と、分子レベルの研究をうまく組み合わせて、受精や発生のメカニズムを少しずつでも明らかにしたいと考えています。 １）メスからみた解析 卵形成の過程で卵子に蓄えられたmRNAが、必要な時に必要な場所で翻訳されることで、胚は正常に発生します。例えばカエルやハエでは、細胞周期に関与するMosやcyclinB1などのmRNAポリA鎖が、細胞周期のM期に向けて伸びることで翻訳が促進されます。しかし、哺乳動物の卵子では詳しいメカニズムが分かっていません。私たちはマウス卵細胞質で発現するポリAポリメラーゼmGLD-2に着目し、卵子内でmRNAの翻訳がどのように始まり、マウス初期胚の発生を調節しているのかについて解析しました。その結果、卵子では、mGLD-2やCPEBが協調してポリA鎖の伸長が進行することが示唆されました(図1；Nakanishi et al., Dev. Biol. 2006; Nakanishi et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 2007)。最近では、酵母でポリAポリメラーゼがDNA複製やRNA分解にも関与していることが報告され、ポリA鎖の調節メカニズムを明らかにすることで、生命現象の新しい制御システムを提案できるかもしれません。 ２）オスからみた解析 哺乳動物の精子は、長い旅の果てにようやく卵子にたどりつくことができます。私たちは、精子の頭部に緑色蛍光タンパク質GFPを局在させたトランスジェニックマウスを作製し、精子を生きたまま追跡できる系を作りました(図2)。この系を利用して、受精の時に精子がさまざまなタンパク質を順序良く放出することを明らかにしました（Nakanishi et al., FEBS Lett. 1999; Nakanishi et al. Dev. Biol. 2001）。またこの精子を用いて、精子がメスの体内を進んでいく様子をリアルタイムで見ることにも成功しました(Nakanishi et al., Biol. Reprod. 2004)。受精のメカニズムを明らかにすることができれば、生命誕生の仕組みだけではなく、細胞融合や細胞遊走のメカニズムを明らかにしたり、また新たな避妊方法の開発にもつながると期待できます。 ３）グリーンマウスを用いた解析 これまでに、性染色体にGFP遺伝子を導入する目的で、中心となり、GFPを全身で発現するグリーンマウスを142ライン作製しました(図3； 詳細は大阪大学・微生 |
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