真核生物では、体の細胞が分裂して、 有糸分裂. 生殖器官の細胞は、次のような別の種類の細胞分裂を起こします。 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; 読んでいない）
動原体と非動原体の微小管は構造がかなり異なります。 それらは両方とも協力して、細胞分裂における娘細胞へのDNAの適切な分布を確実にします。
なぜ有糸分裂が必要なのですか？
真核細胞 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。 1つの細胞が2つの新しい娘細胞に分裂し、これを行うために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。 人間は23ペアを持っています 染色体 各セルで。 各染色体はDNAを保存します。 染色体ペアの名前は 姉妹染色分体、そして彼らが出会うポイントはと呼ばれます 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て、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なければならないので、それの間の接続がなければなりません と細胞の他の部分を配布するために、そしてDNAを娘に移す方法がなければなりません 細胞。
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。
間期の後、有糸分裂は 前期. この時点で クロマチン 核内で複製されます。 得られた姉妹染色分体はコンパクトにねじれています。 ザ・ 核小体 消えて、と呼ばれる構造 スピンドル 紡錘繊維でできた細胞の細胞質に形成されます。
前中期 続きます。 このステップでは、細胞質に核膜の断片があります。 スピンドルの 微小管、または長い管状のタンパク質鎖は、染色体上を進んで作業を開始します。 姉妹染色分体間の隣接するセントロメアでは、 動原体 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で形成されます。 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、紡錘体が作られます。 微小管は 後期スライド、染色体が細胞の赤道に集中するまで染色体を動かします。
中 後期、対になった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。 それらの中心体はによって押し離されます 非キネトコア微小管. 染色体は細胞の両端に移動します。
終期 非キネトコア微小管による細胞伸長をもたらします。 前者の核断片は、娘細胞のための新しい核を作成するのに役立ちます。 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割されて、新しい娘細胞が生成されます。
動原体とは？
1880年、解剖学者のヴァルターフレミングは、染色体上の有糸分裂紡錘体の付着部位を発見しました。 これが動原体でした。 最近では、人間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 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. さまざまな生物の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。
動原体と非動原体微小管の違い
動原体は、動原体以外の微小管とは多くの点で異なります。 それらの構造の違いが最初の違いです。 動原体は、染色体のセントロメアで組み立てられた、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と非動原体微小管の間の橋渡しとして機能します。 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。 キネトコア以外の微小管は長くてとげのあるものであり、さまざまな機能を果たします。 ただし、これらの異なる構造は、染色体と有糸分裂中の染色体の動きを制御するために連携する必要があります。
動原体の機能
動原体は本質的に、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。 これは動原体の大きな責任です。 適切に動かされない場合、DNAのエラーは有害な遺伝性疾患またはおそらく癌につながる可能性があります。 動原体は、染色体DNA上で組み立てられ、その重要な役割に取り組むことができるように、機能的なセントロメアを必要とします。
ザ・ ヒストンセントロメアプロテインA、またはCENP-Aは、セントロメア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、内側の動原体でCENP-Cと連携します。これにより、動原体を組み立てて、クロマチンをコピーすることができます。 動原体は、有糸分裂が進行できるように、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、前述の機械の構築を開始します。 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可能性があります。 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、非動原体の微小管に結合する働きをします。 これは、動原体と非動原体のもう1つの違いです。
動原体の組み立ては、細胞周期を通して注意深く行われるため、細胞が有糸分裂に入ると、動原体の動的な組み立てが数分で起こります。 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連携する必要があります。 と呼ばれる複合体 Ndc80 この相互作用を可能にします。 微小管が重合および解重合するにつれて長さが変化するので、それはちょっとしたダンスです。 動原体はついていく必要があります。 この「ダンス」は力を生み出します。
後期の間、動原体は反対の極からの非動原体微小管によって押収され、染色体が分離できるようにそれらの微小管によって引っ張られます。 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、追加の力が発生します。 動原体は微小管の力のコントローラーとして機能するため、染色体を並べて分離することができます。
エラーのチェック
動的動原体は、染色体を引き離す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。 動原体は、微小管との誤った付着を防ぐ働きもします。 これはによって助けられます オーロラBキナーゼ リン酸化を介して。
セントロメアのコアの近くで、 Pcs1 / Mde4 不適切な動原体の付着を防ぐ働きをします。
後期が適切に発生するためには、エラーを修正する必要があります。そうしないと、後期を遅らせる必要があります。 タンパク質は、これらのエラーのいずれかを追跡するのに役立ちます。 エラーが発生すると、動原体で信号が発生し、後期の前に細胞周期が停止します。
要約すると、動原体は、構造と機能の両方で非動原体微小管とは異なります。 新しい娘細胞で細胞分裂とDNAの保存を成功させるには、両方が連携する必要があります。
新しいフロンティア
研究者たちは、動原体の構造と機能が有糸分裂と減数分裂における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するにつれて、科学者は、他の可能性の中でもとりわけ、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解を持っていることを願っています。 この小さいながらも強力な機械は、細胞分裂をスムーズに実行し続けます。さらに研究する価値があります。