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真核生物では、体の細胞は分裂して、 有糸分裂。生殖器官細胞は別の種類の細胞分裂と呼ばれます 減数分裂。これらのプロセスでは、細胞は分裂を達成するためにいくつかの段階に入ります。動原体は細胞分裂において重要な役割を果たし、娘細胞へのDNAの適切な分布を保証します。
TL; DR（長すぎる;読まなかった）
動原体と非動原体の微小管は構造が全く異なります。細胞分裂の娘細胞へのDNAの適切な分布を確保するために、両者は共に働きます。
有糸分裂が必要な理由
真核細胞は、新規または成長中の組織および無性生殖のために有糸分裂を起こします。これを行うために、1つの細胞が2つの新しい娘細胞に分裂し、核と染色体を分割します。これらの新しいセルは同一です。
このプロセスを正常に実行するには、細胞の染色体数を維持する必要があります。つまり、新しい娘細胞ごとにコピーする必要があります。人間には23組の 染色体 各セルに。各染色体はDNAを保存します。染色体ペアには名前が付けられています 姉妹染色分体、そして彼らが出会うポイントは セントロメア.
有糸分裂の段階
細胞分裂の目標は、遺伝物質を新しい娘細胞にコピーし、それらが適切に機能できるようにすることです。これが起こるためには、DNAの各ユニットが認識される必要があるため、分配のためにセルの他の部分との接続が必要であり、DNAを娘細胞に移動する方法が必要です。
細胞分裂の間、細胞はと呼ばれる段階にあります 間期、最初のギャップまたはGで構成されます1 フェーズ、Sフェーズ、および2番目のギャップまたはG2 段階。
間期後、有糸分裂は 前期。この時点で クロマチン 中核が複製されます。結果として生じる姉妹染色分体はコンパクトにねじれています。の 核小体 なくなり、と呼ばれる構造 主軸 細胞の細胞質に形成され、紡錘繊維でできています。
前中期 続きます。このステップでは、細胞質に核膜断片があります。スピンドルの 微小管、または長いチューブ状のタンパク質鎖は、染色体上で前進してその働きを開始します。姉妹染色分体の間の隣接するセントロメアで、と呼ばれるタンパク質複合体 キネトコア が表示されます。微小管はこの新しい構造に付着します。
に 中期、中心体は反対側の細胞極に形成されます。染色体は一列に並んでいます。微小管は中心体に向かって伸び、紡錘が作られます。微小管は 後期スライド、細胞の赤道に集中するまで染色体を動かします。
中に 後期、ペアの染色分体が分離されます。これらは新しい染色体を形成します。彼らの中心体は 非動原体微小管。染色体は細胞の両端に移動します。
テロフェーズ 非動原体微小管による細胞伸長をもたらす。前者の核断片は、娘細胞の新しい核を作るのに役立ちます。その後、ねじれた染色体が緩みます。
最後に、 細胞質分裂、細胞の実際の細胞質が分裂して、新しい娘細胞ができます。
キネトコアとは何ですか？
1880年、解剖学者のWalther Flemmingは染色体上の有糸分裂紡錘体の付着部位を発見しました。これがキネトコアでした。最近では、ヒトの動原体が急速に解明されています。
生物学における動原体の定義は タンパク質複合体 それはセントロメアと呼ばれる領域の中心にある染色体上に形成されます。動原体は、有糸分裂の新しい娘細胞にDNAを適切に分配するために重要な役割を果たします。
このタンパク質複合体は 高分子。異なる生物のDNAは大きく異なりますが、動原体は種間で非常に類似しているため、 保存されています。
動原体と非動原体の微小管の違い
動原体は、多くの点で非動原体微小管とは異なります。それらの構造的な違いが最初の違いです。動原体は、染色体の動原体で組み立てられた多くの異なるタンパク質でできた大きな構造です。
動原体は、染色体のDNAと非動原体の微小管の間の橋渡しの役割を果たします。非動原体微小管は、動原体と連携して染色体を整列および分離するポリマーです。非動原体微小管は長くてとげとげていることがあり、異なる機能を果たします。ただし、有糸分裂中に染色体とその動きを制御するには、これらの異なる構造が連携して機能する必要があります。
キネトコアの機能
動原体は基本的に、細胞構造と相互作用して細胞分裂中に染色体を動かす小さな機械として機能します。これはキネトコアの大きな責任です。適切に移動しないと、DNAのエラーが有害な遺伝的障害またはおそらく癌につながる可能性があります。キネトコアは機能的な動原体を必要とするため、染色体DNA上で集合し、その重要な役割に取り組むことができます。
の ヒストンセントロメアプロテインA、またはCENP-Aは、動原体上にヌクレオソームを形成します。動原体が形成される場所として機能します。 CENP-Aヌクレオソームは、内側の動原体のCENP-Cで機能します。これにより、動原体を組み立ててクロマチンをコピーできます。キネトコアは、有糸分裂を進めることができるように、DNA認識の安定した方法として使用されます。
動原体と非動原体の相互作用
動原体が染色体上で組み立てられると、タンパク質が集まり、前述の機械を構築し始めます。脊椎動物では、1つの動原体に100を超えるタンパク質が存在する場合があります。内側の動原体は、クロマチンのセントロメアと相互作用するタンパク質で構成されています。外側の動原体のタンパク質は、非動原体の微小管を結合する働きをします。これは動原体と非動原体の別の違いです。
細胞が有糸分裂に入ると、動原体の動的な集合が数分で起こるように、動原体の集合は細胞周期を通じて慎重に行われます。その後、複合体は必要に応じて分解できます。動原体アセンブリの制御は、 リン酸化.
動原体は多くの非動原体微小管と直接作用しなければなりません。と呼ばれる複合体 Ndc80 この相互作用を許可します。微小管は重合および解重合するにつれて長さが変化するので、ちょっとしたダンスです。キネトコアは維持する必要があります。この「ダンス」は力を生み出します。
後期中に、動原体は反対極からの非動原体微小管に捕捉され、染色体が分離できるようにそれらの微小管に引っ張られます。などの微小管モーター キネシン そして ダイニン これを助けます。微小管が解重合すると、追加の力が生成されます。キネトコアは微小管の力のコントローラーとして機能するため、分離のために染色体を並べることができます。
エラーの確認
動的な動原体は、染色体をばらばらに動かすだけの小さな機械ではありません。また、品質管理のチェックとしても機能します。プロセスでミスをすると、遺伝的エラーが発生する可能性があります。キネトコアは、微小管との誤った付着を止める働きもします。これは オーロラBキナーゼ リン酸化を介して。
動原体の中心付近、と呼ばれるタンパク質複合体 Pcs1 / Mde4 不適切なキネトコアの添付ファイルを防ぐために動作します。
後期が適切に発生するには、エラーを修正するか、後期を遅らせる必要があります。タンパク質は、これらのエラーを追跡するのに役立ちます。エラーの結果、動原体でシグナルが発生し、後期の前に細胞周期が停止します。
要するに、動原体は構造と機能の両方において非動原体微小管とは異なります。新しい娘細胞の細胞分裂とDNAの保存を成功させるには、両方が協力しなければなりません。
ニューフロンティア
研究者は、動原体の構造と機能が有糸分裂と減数分裂の染色体分離にどのように影響するかを明らかにし続けています。より多くの研究が展開されるにつれて、科学者は、他の可能性の中でも特に、DNA複製中に動原体アセンブリがどのように機能するかについてより明確な見方を持つようになるでしょう。この小さくても強力なマシンは、細胞分裂をスムーズに実行し続けるため、さらに研究する価値があります。