新規カルシウム結合タンパク質カラクシンによる精子鞭毛運動制御機構の解明

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精子による受精の成立には鞭毛による運動方向の制御が必須である。カラクシンは鞭毛運動の原動力となる分子モーターの外腕ダイニン重鎖とCa^<2+>依存的に相互作用し、鞭毛運動の制御を行うことが強く示唆されているタンパク質である。本年度は、ホヤ精子の鞭毛運動制御においてカラクシンの果たす役割を解明するために阻害剤を用いた機能解析を中心に研究を行った。カラクシンが属するNCSファミリーCa^<2+>タンパク質を阻害することが報告されているrepaglinideを用い、精子運動、特に走化性にどのような影響が生じるかを調べた。ホヤ精子に対しrepaglinide処理を行うことにより、精子走化性が大きく阻害をされた。詳細に解析を行った結果、正常な精子においては鞭毛の非対称化が見られるCa^<2+>濃度上昇時の鞭毛波形に異常がみられ、波形非対称化を十分に維持できなくなっていた。このことにより、走化性時に見られる精子運動方向の制御に異常がみられ、走化性が阻害されていた。さらに細胞内カルシウム濃度の違いによる効果を調べるために除膜再活性化精子でrepaglinide処理を行った結果、再活性化液中のCa^<2+>濃度が高い場合のみ鞭毛運動の阻害が起こることが観察された。さらに、微小管と外腕ダイニンのみを含む単純な再構成系であるin vitro微小管滑りアッセイを用いて、カラクシンのダイニンによる滑りへの効果を調べた。微小管滑り速度は、カラクシンを含まない条件ではカルシウムの有無に関わらず変化しなかったが、カラクシン添加条件では高カルシウム濃度条件でのみダイニンによる微小管の速度の減少が観察された。以上から、カラクシンが走化性時にみられるようなカルシウム依存的な鞭毛波形の制御に関わることが強く示唆された。同時に行ったウニ胚を用いた体細胞繊毛におけるカラクシンの機能解析を行った結果と総合して、カラクシンは後生動物の繊毛・鞭毛に広く存在し、精子走化性にとどまらず動物に見られる繊毛の運動制御に深く関係していることが示された。