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精子の受精能獲得に関わるたんぱく質「GIV」

世界中のカップルの約10％が不妊症を患っています。
研究者は、GIVタンパク質が精子の受精能獲得のオン・オフする酵素の活性を制御していることを発見しました。
不妊治療の一助となる事が期待されます。

“As a result, GIV plays an essential role in male fertility.”

参照元：https://ucsdnews.ucsd.edu/pressrelease/girdin-ones-loins
– カリフォルニア大学サンディエゴ校 University of California San Diego. August 19, 2021  –

哺乳類の精子は、最初から卵子と受精することはできません。

この能力は、受精後に女性の生殖管を通過する間に初めて獲得されるもので、精子がその基本的な仕事を完了するために必要な物理的および生化学的特性を与えるために、2つの連続した時間的に重要なプロセスが必要となります。

1つ目のプロセスは「受精能獲得」と呼ばれ、精子の生理機能を変化させます。

頭部の膜を変化させて卵の硬い外層（透明帯）に侵入しやすくし、尾部の化学物質を変化させて運動性（動いたり泳いだりする能力）を高めます。

2つ目のプロセスは先体反応（AR）で、精子の頭部から酵素を放出し、透明帯への侵入をさらに促進する化学作用です。

この2つのプロセスは、卵子の受精を成功させるために不可欠であり、ARは時間に依存しています。

ARは時間に依存しており、早すぎても遅すぎてもだめです。

実際、ARの早期化は、特発性（自然）男性不妊と関連しています。

しかし、どちらのプロセスも、その基礎となる分子メカニズムについてはよくわかっていません。

カリフォルニア大学サンディエゴ校医学部の研究チームは、2021年8月19日発行の学術誌「eLife」に掲載された新しい論文で、ユビキタスシグナル分子であるGIV/ガーディンが、精子の運動性、生存、受精の成功を促進するために、受精能獲得とARを調和させ、男性の生殖能力に重要な役割を果たしていることを詳しく説明しています。

特に、カリフォルニア大学サンディエゴ校医学部の医学科および細胞分子医学科の教授であるPradipta Ghosh医学博士を中心とする研究チームは、細胞内で分子スイッチの役割を果たし、信号の伝達や微調整を行うGタンパク質ファミリーの一員であるGIVが、受精能獲得やARのプロセスをオン・オフする酵素の活性を制御していることを発見しました。

Ghosh研究員は話します。

「今回の研究成果は、GIVが時空間を隔てた精子内の異なるシグナルプログラムを編成し、受精能獲得を効果的にサポートする一方で、早発のARを抑制していることを示しています。その結果、GIVは男性の生殖能力に不可欠な役割を果たしていることがわかりました。」

不妊症は、世界中のカップルの8～12％が罹患していると推定されており、発表された研究によると、全症例の約半数で男性が主要因または一因となっています。

男性不妊の原因は多岐にわたりますが、約25％は精子の輸送障害や、明らかな機能障害を伴わない精子の特発性因子が関与しているとされています。

Ghosh研究員は話します。

「GIVは男性の生殖能力に必要であり、男性のGIV転写産物のレベルが低いと、必ず不妊症になります。我々は、GIVが精子の受精能獲得において異なる役割を果たしていることを示す証拠を発見しました。」

「この発見は、GIVシグナルの欠損が男性不妊の潜在的なマーカーとしてどのように使用されるか、また、GIV依存性シグナルの阻害剤が、精子の運動性と生存率を低下させたり、早期先体反応を促進することによって、どのように受胎能力を阻害するかの両方に新たな光を当てるものです。」

「後者は皮肉なことに、精子を特異的に標的とする男性用避妊薬の開発に有望な戦略となるかもしれません。」

共同執筆者は以下の通りです。

Sequoyah Reynoso、Vanessa Castillo、Gajanan D. Katkar、Inmaculada Lopez-Sanchez、Sahar Taheri、Celia R. Espinoza、Christina Rohena、Debashis Sahoo、Pascal Gagneux（以上、カリフォルニア大学サンディエゴ校）。

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