細胞周期

細胞の成長と分裂は、細胞周期と呼ばれる高度に制御され順序付けられたプロセスに調整されます。

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細胞周期には4つの段階があります。ギャップ1（G1）期、合成（S）期、ギャップ2（G2）期、有糸分裂（M）期。ほとんどのヒト細胞では、1回の細胞周期に約24時間かかります。ただし、腸の内壁など、細胞の再生と交換が常に必要な組織では、プロセスははるかに短く、わずか9時間で完了します。

間期

G1、SおよびG2期はすべて、細胞の成長とそのDNAの複製を伴う間期と累積的に呼ばれます。最初はG1期にあり、細胞は物理的に成長し、タンパク質と細胞小器官の両方の量を増やします。 S期では、細胞はそのDNAをコピーして、2つの姉妹染色分体を生成し、そのヌクレオソームを複製します。最後に、G2期には、さらなる細胞増殖と細胞内容物の組織化が含まれます。

有糸分裂

M期の間に、細胞は2つの娘細胞に分裂します。 DNAは最初に凝縮して染色体を形成し、それが紡錘体によって引き離されます。このMフェーズはさらに4つのステージに分けられます。前期、中期、後期、終期。

前期：DNAが凝縮して染色体を形成し、2つのヌクレオソーム間で有糸分裂紡錘体が形成され始めます。次に、これらの紡錘体は染色体上の動原体に結合し始め、細胞の中心にそれらを組織化します。

中期：動原体によって結合された染色体は細胞の中心に引き込まれ、中期プレート。次に、細胞は、紡錘体チェックポイントと呼ばれる段階で、すべての染色体が2つの別々の動原体（各姉妹染色分体に1つずつ）に結合していることを確認します。これにより、細胞が分裂すると、新しい各細胞に等量のDNA物質が含まれることが確認されます。

後期：細胞がこのチェックポイントを正常に通過すると、後期に入ります。染色体をまとめるコヒーシンが切断され、結合した微小管が短くなり始めます。このプロセスは、姉妹染色分体を細胞の反対の極に引き離します。染色体に結合していない残りの微小管は、伸長して細胞の2つの半分を互いにさらに離します。

終期：この時点で、細胞はほぼ完全に分裂しています。終期では、DNAが脱凝縮し、紡錘体が破壊されてから2つの別々の核が発達します。

細胞質分裂

DNAが分裂すると、物理的な細胞は細胞質分裂と呼ばれるプロセスで分裂します。最初に、収縮性のリングが中央に形成され、細胞を半分に分割してつまみます。これにより、切断溝と呼ばれるくぼみが形成され、最終的に細胞が2つの同一の娘細胞に分割されます。

細胞周期の制御

このプロセス全体は、さまざまなタンパク質によって高度に制御されます。細胞周期を刺激および阻害するように作用します。サイクリンおよびサイクリン依存性キナーゼ（CDK）は、サイクルの刺激に関与する最も重要なタンパク質の1つです。サイクリンレベルは、サイクルのさまざまな段階で上下します。これにより、存在が安定しているがサイクリンの存在下でのみ機能できるCDKの機能が刺激されます。 CDKは、チェックポイントと呼ばれる、細胞周期の重要なポイントを通過するために必要な多くの異なるタンパク質をリン酸化するように機能します。

これらのチェックポイントは、G1の終わりとG2の始まりに存在し、各段階のプロセスは、細胞がS期に移行する前またはS期を離れる前に実行されます。前述のように、染色体が正しく整列していることを確認するMフェーズチェックポイント（スピンドルチェックポイント）もあります。

これらのチェックポイントはすべて、ゲノムの整合性を確保し、DNA損傷を防ぐように機能します。細胞がチェックポイントの要件を満たしていない場合、細胞周期が停止してDNAを修復できます。または、DNAが修復できない場合は、アポトーシスを刺激できます。

これらのチェックポイントがタンパク質の変異により失われると、細胞周期は制御されなくなり、制御されていない複製につながる可能性があります。たとえば、TP53遺伝子の変異は、多くの種類の癌につながります。

このタンパク質は細胞周期に関与していますDNA修復またはアポトーシスに関与するタンパク質の停止と転写。したがって、この遺伝子が失われると、細胞周期を停止できず、DNAを修復できず、腫瘍が成長します。

細胞周期全体は、組織の成長と修復に不可欠なプロセスです。これは、4つの異なるフェーズで構成されています。 G1期、S期、G2期、M期であり、チェックポイントの存在によって制御されます。制御の喪失は、サイクル停止やDNA修復の喪失をもたらす変異などの癌に関係しており、正しい調節の重要性を示しています。

参考資料

• すべての細胞生物学のコンテンツ
• 細胞核の構造と機能
• オルガネラとは
• リボソーム構造
• タンパク質産生：開始、伸長と終了

引用