有糸分裂と細胞質分裂

有糸分裂は、複製された核が2つの遺伝的に同一な娘核に分裂する過程であり、細胞質分裂は、細胞が2つの細胞に完全に分裂するための細胞質の物理的な分割です。これらは合わせて細胞周期のM期を構成し、各娘細胞がゲノムの完全かつ均等なコピーを受け継ぐことを保証します。

Definition

有糸分裂は、真核細胞の複製された染色体が凝縮し、二極性紡錘体上に整列し、2つの娘核に均等に分離されるプロセスです。細胞質分裂は、その後の細胞質の分裂であり、2つの別個の娘細胞を生じさせます。

Scope

本項目では、有糸分裂の秩序だった段階（前期、前中期、中期、後期、終期）、有糸分裂紡錘体の形成と機能、動物細胞における収縮環による細胞質の分割、およびこれらの事象が有糸分裂CDK活性によってどのように引き起こされるかを記述します。有糸分裂は細胞生物学のトピックとして扱われ、臨床的ガイダンスとしては扱われません。

Key concepts

• 前期、前中期、中期、後期、終期
• 染色体凝縮
• 有糸分裂紡錘体と中心体
• 動原体と微小管結合
• 姉妹染色分体分離（後期）
• 収縮環と細胞質分裂溝
• ゲノムの均等な分配

Mechanisms

有糸分裂への移行は、有糸分裂サイクリン-CDK1複合体（Nurseによって特徴づけられた普遍的な有糸分裂キナーゼ）の活性化によって引き起こされ、これが染色体凝縮、核膜崩壊、および二極性紡錘体の形成を促進します。2つの紡錘体極からの微小管は、動原体で姉妹染色分体を捕捉し、中期板に整列させます。後期には、姉妹染色分体を結合している連結が切断され、染色分体は反対の極に引っ張られます。その後、細胞質分裂が細胞質を分割します。動物細胞では、紡錘体中央部からのシグナルによって配置されたアクチン-ミオシン収縮環が細胞赤道に形成され、収縮して細胞質分裂溝を形成します。Glotzerのレビューは、紡錘体の位置と溝の形成を結合させ、切断が2つの分離されたゲノムの間で行われるようにするための分子要件を提示しています。

Clinical relevance

有糸分裂は組織の成長と再生の根底にあり、有糸分裂指数や異常な有糸分裂像は組織分析に用いられる記述的特徴です。いくつかの抗がん剤は、分裂細胞における紡錘体ダイナミクスを阻害するものとして概念化されています。本項目は、参照レベルでの細胞分裂を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

有糸分裂は、19世紀にWalther Flemmingによって初めて記述され命名されました。彼は染色された分裂細胞における染色体の動きを観察しました。分子的な引き金は、1世紀後に有糸分裂CDK（Nurse）に関する研究と、有糸分裂からの脱出を可能にするサイクリンの破壊に関する研究を通じて解明されました。一方、細胞質分裂のメカニズムは、Glotzerによって要約された収縮環と紡錘体中央部シグナル伝達の研究を通じて徐々に定義されました。

Key figures

• Walther Flemming
• Paul Nurse
• Michael Glotzer
• David Morgan

Seminal works

• glotzer-2005
• nurse-1990
• morgan-1997

Frequently asked questions

有糸分裂と細胞質分裂の違いは何ですか？

有糸分裂は、複製された染色体を2つの等しいセットに分離する核の分裂であり、細胞質分裂は、2つの異なる娘細胞が形成されるように細胞質を分割する別のプロセスです。これらは通常、密接に連続して起こりますが、メカニズム的には異なります。

細胞はどのようにして各娘細胞が完全なゲノムを受け取ることを保証しますか？

姉妹染色分体は、動原体を介して反対側の紡錘体極からの微小管に結合し、連結が切断される前に中期板に整列します。これにより、後期には完全な染色分体のセットが各極に引っ張られます。細胞質分裂は、均等な分配を完了するために2つのセットの間に配置されます。