Glycoscience World 生化学工業株式会社
第2回[受精]運命の出会いをサポート
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第1回
[糖質科学への招待]
生命現象の隅々で
見え隠れする糖鎖

第2回
[受精]
運命の出会いをサポート

第3回
[エネルギー源]
一番身近な活力の素

第4回
[細胞外マトリックス1]
多機能な細胞のプロテクター

第5回
[細胞外マトリックス2]
健康な体を支える裏方―
コンドロイチン硫酸

第6回
[細胞増殖・分化]
細胞のヒソヒソ話を
漏らさず中継―
ヘパラン硫酸と成長因子

第7回
[血液型]
1つ1つ違った「顔」を持つ細胞

第8回
[がん]
「顔」の変貌

第9回
[ウイルス感染]
「顔」見知りを狙い撃ちする
ウイルスたち

第10回
[糖質科学の応用展開]
医療応用への可能性が
広がりつつある糖鎖
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Question
「異種交配」(異なった生物種の精子と卵が1つになって成体まで成長すること)についてはウマとロバの交配でできるラバが有名ですが、動物の世界では、このような例は例外に属し、基本的に異種交配が起こらないことが広く知られています。なぜ異種交配は起こらないのでしょうか?
Answer
精子と卵には自分に「ふさわしい」相手(同種)を見分ける仕組みが生まれつき備わっているためです。

私たち人間が大勢の中から一瞬のうちに特定の相手を識別する際には、基本的に、目という感覚器を無意識のうちに利用しています。しかし、精子と卵には、人間の目に相当する感覚器がありません。では、精子と卵は、自分に「ふさわしい」相手をどうやって認識しているのでしょうか? よく鍵と鍵穴にたとえられる抗原抗体反応のメカニズムと似た仕組みを備えており、それによって、感覚器よりももっと厳密に相手を識別することができるのです。

自分が持っている鍵では、もちろん隣の家の玄関を開けることができません。それは、鍵と鍵穴の形がそれぞれ違うため、鍵が鍵穴に入らなかったり、入ったとしても鍵を回せなかったりするためです。

卵の表面にあり、鍵穴のような役割を担っているのが、タンパク質に糖鎖が結合した「糖タンパク質」という物質です。精子には、卵表面の糖タンパク質をしっかり識別して相手がふさわしいものかどうかを認識するタンパク質が備わっており、鍵にたとえることができます。なお、特定の物質と特異的に結合する物質を受容体(レセプター)と総称し、精子と結合する卵表面の糖タンパク質を精子レセプターと言います。

卵は一般的に、1層から数層の外被(外側を包む膜)に覆われており、その形態は、動物種により異なります。例えば、哺乳類では透明帯が、棘皮動物(ウニ、ヒトデの仲間)ではゼリー層が最も外側の層にあり、先ほどお話しした精子レセプターは透明帯やゼリー層にあります。そして、厳密な相互認識ののち、精子は卵外被にゆるやかに付着すると、精子レセプター──その中でも、糖鎖の部分──と結合し、その後卵の内部へと侵入していきます。

糖鎖は、受精という精子と卵との運命的な出会いをうまくコーディネートする「サポーター」であるとも言うことができるわけです。

図1 ▲ 精子は、卵子が自分にふさわしい相手かどうか、「じゅうたんの模様」をパターン認識するようにして判断している。
Question
受精のメカニズムに糖鎖が重要な役割を果たしているといえるのですね?
Answer
精子と卵がお互いを認識する分子的なメカニズムは、無脊椎動物(ウニ、ヒトデ、ホヤ、ショウジョウバエなど)からほ乳類(マウス、ブタなど)に至る様々な生物種で解明されつつあります。これまでに得られた研究の成果を総合すると、精子が卵外被にある糖タンパク質の糖鎖の部分と結合することは、多くの生物種で認められています。受精は生物にとって基本的な現象のひとつですから、進化の過程を通じてこのような共通の仕組みが保存されてきたのでしょう。

ヒトの受精に関する分子的な研究はまだこれからの段階にあります。しかし、将来受精に関わる物質がどのような物質なのか明らかになれば、精子と卵の結合を妨げる新しい避妊薬や、分子の異常に基づく不妊の治療薬の開発に活かせる可能性があります。ヒトの精子と卵との相互作用においても、糖鎖が重要な役割を果たしていると考えられています。
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受精と糖鎖

参考文献

松本緑:「糖による卵と精子の認識機構」,『蛋白質 核酸 酵素』,Vol.48 No.10(2003).

P.M.ワッサーマン:「哺乳類の受精をつかさどる糖タンパク質」,『別冊日経サイエンス111 糖鎖と細胞』(1994).


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