細胞周期と細胞分裂
細胞周期とは、細胞がその内容物を複製し、2つの娘細胞に分裂する一連の秩序だった出来事です。この分野では、細胞が間期と分裂期をどのように進行するか、その進行がどのように調節・監視されるか、そして核分裂の主要な2つの形態である有糸分裂と減数分裂がそれぞれ体細胞と生殖細胞をどのように生み出すかという本質的な事柄をまとめています。
Definition
細胞周期とは、真核細胞が成長し、DNAを複製し、ゲノムと細胞質を2つの娘細胞に分配する一連の反復的な段階（間期（G1、S、G2）に続いて有糸分裂期（M））であり、サイクリン依存性キナーゼの振動する活性と監視チェックポイントによって制御されています。
Scope
この分野は、真核細胞周期の4つの段階（G1、S、G2、M）、進行を駆動するサイクリンとサイクリン依存性キナーゼの機構、ゲノムの完全性を維持する監視チェックポイント、有糸分裂と細胞質分裂のメカニズム、減数分裂における還元分裂と均等分裂、そして細胞数に対する補完的な制御としてのプログラム細胞死を扱います。これらは、臨床的ガイダンスとしてではなく、構造的および制御的な細胞生物学のトピックとして扱われます。
Sub-topics
Key concepts
- 間期（G1、S、G2）とM期
- サイクリンとサイクリン依存性キナーゼ（CDK）
- DNA複製と染色体分離
- 細胞周期チェックポイント
- 制限点と分裂へのコミットメント
- 有糸分裂と減数分裂
- プログラム細胞死（アポトーシス）
Mechanisms
細胞周期の進行は、サイクリン依存性キナーゼの周期的な活性化によって駆動されます。その活性は、調節パートナーであるサイクリンが合成され、その後分解されるにつれて上昇し、下降します。Nurseらは、単一のCDK（Cdc2/CDK1）が真核生物全体で有糸分裂への進入の普遍的な引き金として機能することを示し、Morganの統合はCDKを細胞周期のエンジンおよび時計として位置づけています。HartwellとWeinertは、チェックポイントを、完全なDNA複製や正確な染色体結合などの先行するステップが完了するまで細胞周期を停止させる制御回路と定義し、事象が正しい順序で起こることを保証しました。Vermeulenらがレビューした癌生物学は、これらの制御の脱調節がどのように制御不能な増殖の根底にあるかを示しています。
Clinical relevance
細胞周期の理解は、増殖、組織再生、異数性が健康科学でどのように記述されるか、そして多くの抗癌剤が分裂細胞に作用するものとしてどのように概念化されるかの基礎となります。この分野は、正常および脱調節された細胞分裂を参照レベルで記述するものであり、診断や治療の決定の根拠となるものではありません。
History
細胞周期に関する現代の理解は、20世紀後半に酵母の遺伝学と海洋無脊椎動物の卵の生化学から生まれました。Nurseの分裂酵母に関する研究は普遍的な有糸分裂キナーゼを特定し、サイクリンの発見はその周期的な活性化を説明し、HartwellとWeinertのチェックポイントの概念は順序と忠実性がどのように強制されるかを説明しました。2001年のノーベル生理学・医学賞は、これらの発見に対してHartwell、Hunt、Nurseに授与されました。
Key figures
- Leland Hartwell
- Paul Nurse
- Timothy Hunt
- David Morgan
Related topics
Seminal works
- hartwell-weinert-1989
- nurse-1990
- morgan-1997
Frequently asked questions
- 細胞周期の段階は何ですか？
- 間期はG1期（成長）、S期（DNA合成）、G2期（成長と準備）からなり、その後にM期が続きます。M期では核が有糸分裂によって分裂し、細胞が細胞質分裂によって分裂します。分裂しない細胞はG0期と呼ばれる静止状態で休止することがあります。
- 細胞周期は細胞分裂とどう異なりますか？
- 細胞周期は、細胞が分裂の間を通過する一連の繰り返しの全体であり、一方、細胞分裂（細胞質分裂を伴う有糸分裂、または減数分裂）は、1つの細胞が2つに、または減数分裂では4つになるM期の部分です。