ペルオキシソームと中心体

ペルオキシソームと中心体は、機能的には無関係な2つの細胞小器官であり、細胞のより小さな特殊構造としてしばしば一括りに扱われます。ペルオキシソームは、過酸化水素を生成および解毒する酸化反応と、特定の脂質代謝を行う単一膜の細胞小器官です。中心体は、微小管細胞骨格を組織し、有糸分裂紡錘体を形成する膜のない細胞小器官です。

Definition

ペルオキシソームは、酸化代謝、特に過酸化水素の処理と特定の脂質反応を行う単一膜の細胞小器官であり、中心体は、一対の中心小体を中心に構築され、細胞骨格と有糸分裂紡錘体を形成する膜のない微小管形成中心です。

Scope

この項目では、2つの異なる細胞小器官について扱います。ペルオキシソームについては、その酸化代謝、脂肪酸酸化やエーテル脂質合成などの脂質における役割、およびその生合成について述べます。中心体については、中心小体の構造、微小管の形成、および紡錘体と関連する複製サイクルについて述べます。これは細胞生物学および組織学の参照トピックであり、臨床的な指針ではありません。

Core questions

• どのような酸化反応および脂質代謝反応がペルオキシソームに限定されており、その理由は何か？
• ペルオキシソームはどのように形成され、そのタンパク質は小胞経路なしにどのように取り込まれるのか？
• 中心体はどのように微小管を形成し、組織化するのか？
• 細胞周期を通じて中心小体と中心体の数はどのように制御されているのか？

Key concepts

• ペルオキシソームの酸化と過酸化水素の処理
• ペルオキシソームの脂肪酸酸化とエーテル脂質合成
• ペルオキシソームの生合成とペルオキシン
• ペルオキシソーム膜の透過性
• 中心小体と中心体周囲物質
• 微小管の形成と微小管形成中心
• 中心体と有糸分裂紡錘体

Key theories

中心小体複製制御

中心小体は細胞周期ごとに厳密に制御されたプロセスで正確に1回複製されます。この「一度だけ」の制御が失われると、中心体数の異常が生じ、ゲノム不安定性の一因となります。

Mechanisms

ペルオキシソームは、水素を酸素に転移させて過酸化水素を生成する酸化酵素と、それを処理するカタラーゼを内包し、超長鎖脂肪酸の酸化とエーテルリン脂質の合成を行います。そのマトリックスタンパク質は、小胞経路ではなく、専用のペルオキシン機構によって翻訳後に輸送され、この細胞小器官は成長、分裂、および新規形成が可能です。中心体は膜を持たず、一対の中心小体が中心体周囲物質に囲まれており、これが微小管を形成する因子をリクルートします。中心体は細胞の主要な微小管形成中心として機能し、サイクルごとに正確に1回複製された後、有糸分裂紡錘体の2つの極の鋳型となります。

Clinical relevance

ペルオキシソームの生合成または個々のペルオキシソーム酵素の欠陥は遺伝性代謝疾患を引き起こす可能性があり、中心体の数と機能の異常はゲノム不安定性および発達障害と関連しています。この項目は、関連する正常な細胞小器官の生物学について記述するものであり、個別の診断や治療の決定の根拠となるものではありません。

History

ペルオキシソームは、1960年代にクリスチャン・ド・デューブらが、酸化酵素とカタラーゼを含む「ミクロボディ」を独立した細胞小器官として認識し、生化学的に特徴づけました。中心体は、19世紀後半にテオドール・ボベリによって、細胞の分裂中心であり、秩序ある染色体分離の決定因子として記述され、ゲノム安定性におけるその役割に関する後の理解を予見する洞察となりました。

Key figures

• Christian de Duve
• Theodor Boveri
• Ronald Wanders
• Erich Nigg
• Jordan Raff

Seminal works

• smith2013
• conduit2015

Frequently asked questions

なぜペルオキシソームと中心体は一緒に議論されるのですか？

これらは便宜上、より小さな特殊な細胞小器官として一括りにされていますが、機能的には無関係です。ペルオキシソームは単一膜の代謝区画であるのに対し、中心体は膜のない微小管形成中心です。

細胞分裂中、中心体は何をしますか？

細胞周期ごとに1回複製された後、2つの中心体は細胞の反対側の端に移動し、染色体を分離する有糸分裂紡錘体の微小管を形成します。