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細胞生物学では、分裂溝は細胞表面のくぼみで、細胞分裂の進行の始まりとなる部分です。動物細胞や一部の藻類細胞は、細胞分裂の過程で細胞質分裂、つまり膜の最終的な分裂を起こします。筋収縮を担うのと同じタンパク質、アクチンとミオシンが分裂溝の形成プロセスを開始し、アクチンミオシンリングを形成します。その他の細胞骨格タンパク質やアクチン結合タンパク質もこの過程に関与しています。
機構
植物細胞は、まさにこの方法で細胞質分裂を行うわけではありませんが、2つの手順はまったく異なるものではありません。動物細胞は、細胞膜の赤道領域内にアクチン-ミオシン収縮リングを形成し、それが収縮して分裂溝を形成します。 [1]植物細胞では、ゴルジ小胞分泌物が隔膜形成体の微小管の作用により、細胞壁の赤道面に細胞板または隔壁を形成します。[2]動物細胞の分裂溝と植物細胞の隔膜形成体は、微小管と微小繊維で構成された複雑な構造で、最終的に細胞を2つの同一の娘細胞に分離するのに役立ちます。
細胞周期
細胞周期は、 DNAが複製され、細胞が成長して有糸分裂に入る準備を整える間期から始まります。有糸分裂には、前期、中期、後期、終期の4つの段階があります。前期は、染色体を反対の極に向かって動かす働きをする紡錘糸が現れる最初の段階です。この紡錘装置は、微小管、マイクロフィラメント、およびさまざまなタンパク質の複雑なネットワークで構成されています。中期の間、染色体は、赤道板に沿って細胞の中央にある紡錘装置を使用して整列します。後期の間に染色体は反対の極に移動し、セントロメアによって紡錘糸に付着したままになります。動物細胞の分裂溝の形成は、収縮環と呼ばれるアクチンマイクロフィラメントのリングによって引き起こされ、これは後期初期に形成されます。ミオシンは、濃縮されたマイクロフィラメントとして収縮環の領域に存在し、アクチンフィラメントがこの領域で優勢です。ここでのアクチンフィラメントは、既存のものと新しいものの両方である。分裂は、筋肉の収縮に関与する同じタンパク質であるアクチンとミオシンというモータータンパク質によって駆動される。細胞分裂中、収縮リングは細胞の細胞質の周囲を引き締め、細胞質が2つの娘細胞に挟まれる。有糸分裂の最終段階である終期中、溝は有糸分裂紡錘糸を使用して細胞間ブリッジを形成する。この間にホスファチジルエタノールアミンが存在することが示されており、これはホスファチジルエタノールアミンが細胞膜と収縮リングの間の移動に役割を果たしている可能性を示している。 [3]その後、ブリッジは破壊され、細胞質分裂中に再び密閉されて2つの同一の娘細胞が形成される。破壊は微小管によって形成され、再密閉はゴルジ小胞を使用したカルシウム依存性エキソサイトーシスによって無効化される。[2]比較すると、植物細胞の隔壁と動物細胞の中間層は類似している。どちらも、分裂と運動のための微小管と微小フィラメントに加えて、細胞骨格ネットワークの再密閉と形成のためにゴルジ体による小胞分泌を必要とする。[4]動物細胞の分裂溝機構は、アクチンとミオシンフィラメント、ゴルジ小胞、カルシウム依存性チャネルの複雑なネットワークであり、細胞が分裂し、再密閉し、完全な膜を持つ新しい娘細胞を形成することを可能にする。[2]
参考文献
- ^ Cao LG、Wang YL (1990 年 4 月)。「分裂中の培養動物細胞における収縮環形成のメカニズム。I. 分裂溝への既存のアクチンフィラメントのリクルートメント」。J . Cell Biol . 110 (4): 1089–95. doi :10.1083/jcb.110.4.1089. PMC 2116085. PMID 2324193 。
- ^ abc Skop AR、Bergmann D、Mohler WA、White JG (2001 年 5 月)。「C. elegans の細胞質分裂の完了には、分裂溝の頂点でのブレフェルジン A 感受性膜の蓄積が必要」。Curr . Biol . 11 (10): 735–46. doi :10.1016/S0960-9822(01)00231-7. PMC 3733387. PMID 11378383 。
- ^ Emoto K, Kobayashi T, Yamaji A, et al. (1996年11月). 「細胞質分裂中の分裂細胞の分裂溝におけるホスファチジルエタノールアミンの再分布」Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 93 (23): 12867–72. doi : 10.1073/pnas.93.23.12867 . PMC 24012 . PMID 8917511.
- ^ Togo T、Alderton JM、Bi GQ、Steinhardt RA（1999年3月）。「促進された細胞膜再シールのメカニズム」。J . Cell Sci。112（5）：719–31。doi ：10.1242 /jcs.112.5.719。PMID 9973606 – The Company of Biologists 経由。
- Raven, PH; Evert, RF; Eichhorn, SE (2005). Biology of Plants (第 7 版). ニューヨーク: WH Freeman. ISBN 0-7167-1007-2。
- 「分裂溝（収縮環）と細胞質分裂」。Maciver Lab Cytoskeleton。エディンバラ大学。2003年1月。2018年12月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- Schroeder TE (1972 年 5 月)。「収縮リング。II. 短期間の存在、体積変化、および Arbacia の卵割における重要な役割の解明」。J . Cell Biol . 53 (2): 419–34. doi :10.1083/jcb.53.2.419. PMC 2108733. PMID 5063470 。