35.17: 細胞質内容物の分布

細胞質分裂は、細胞の染色体と細胞小器官を娘細胞に分離します。 オルガネラは細胞分裂の前に分裂して成長しますが、新たに合成することはできません。したがって、細胞は生き残るために各細胞小器官の少なくとも1つのコピーを受け取る必要があります。 現在、細胞小器官がどのように分布するかの詳細の多くはまだ完全には解明されていません。

細胞質決定基の分布

細胞質には、さまざまな細胞小器官のほか、塩、タンパク質、水が含まれています。 ペルオキシソームやリソソームなどの小さな細胞小器官の分布は、単純な拡散によって説明できます。 各細胞は各小器官の複数のコピーを持っているため、娘細胞は小器官の少なくとも1つのコピーを受け取る可能性が高くなります。しかし、ERや葉緑体のような大きな細胞小器官の分布には、より複雑な進化的に保存された機構が必要です。

ゴルジ体の分布における最近の進歩

ゴルジ体は、細胞が有糸分裂に入るにつれて破壊されます。ゴルジ体の娘細胞への分布を説明できる2つのモデルが考えられます。最初のモデルによると、前期中にゴルジ細管が切断され、小さなゴルジのスタックが放出されます。これらはさらに小胞と尿細管に断片化されます。これらの有糸分裂ゴルジ クラスター(MGC)は細胞質に分散し、分裂後期に分裂細胞に分離します。紡錘体微小管は、MGCの分布を規則正しい方法で導きます。2番目のモデルは、ゴルジタンパク質と膜が有糸分裂の開始時に小胞体に再吸収され、ゴルジ体が小胞体と分配されることを可能にするという仮説を立てています。

ミトコンドリアの分布における最近の進歩

ミトコンドリアは、細胞の生存と成長にとって重要な細胞小器官です。有糸分裂中、ミトコンドリアは小さな断片に分割され、娘細胞間で分離することができます。保存されたタンパク質DRP1はミトコンドリア外膜を収縮させ、ミトコンドリアの分裂を引き起こします。2つの有糸分裂キナーゼであるCyclin B-Cdk1とAurora-Aは、DRP1の活性化を制御します。

小胞体の分布における最近の進歩

間期小胞体(ER)は、ゴルジ体、エンドリソソーム、小胞、細胞膜の膜を合成する連続膜です。 有糸分裂中、ERは断片化することもあれば、槽として残ることもあります。HeLa細胞では、ERは槽として維持され、細胞皮質に限定されています。ERは不均一に分布しており、中央槽は紡錘体と関連付けられています。ERは、娘細胞に分配される前に、有糸分裂細胞皮質の壁につながれている可能性があります。

細胞の細胞質には、さまざまな細胞小器官が含まれています。各細胞小器官は、その構造、機能、およびコピー数が異なります。したがって、細胞は、各オルガネラタイプをその娘細胞に適切に分離するために、異なる戦略を使用する必要があります。

核膜と小胞体は直接つながっているため、娘細胞への分布が結合しています。

前期には、核膜と関連タンパク質が小胞体と融合します。シート状の小胞体は管状構造に変化し、中期には細胞皮質の近くで再編成されます。

染色体分離後、小胞体は姉妹染色分体を取り囲み、核膜を再形成します。

有糸分裂では、ミトコンドリアは分裂を起こして断片化されたミトコンドリアを生成し、細胞全体に広がります。

細胞分裂中、これらの断片化されたミトコンドリアは、確率的またはランダムなプロセスを通じて娘細胞に分布し、その後融合を受けてその形状とサイズを回復すると考えられています。

ゴルジ体の単一のコピーが細胞内に存在し、その均等な分布は細胞の生存に不可欠です。ゴルジ体は、娘細胞に分離する前に段階的に分解されます。

積み重ねられた槽を含むゴルジリボンは、複数の小さなスタックに分解され、さらに小胞に分解されます。

後期では、ゴルジ小胞は融合して槽を形成し、その後、再積み重ねられます。その後、終期では、中体と中心体の近くに小さな双子のゴルギスが形成されます。

最後に、細胞質分裂中に、小さい方の双子のゴルジ体が大きい方のゴルジ体と融合して、各娘細胞に単一のゴルジ体を形成します。

対称的な分裂は、細胞が同じ運命を持つ2つの同一の娘細胞を生成するほとんどの細胞で発生します。

一部の細胞では、細胞運命決定因子の不平等な遺伝がある場合に非対称分裂が起こり、その結果、非同一の娘細胞が産生されます。

例えば、幹細胞は非対称的な細胞分裂を受けて、親幹細胞のように振る舞う一方の娘細胞を作製し、もう一方の娘細胞は異なる細胞系統をたどることができます。