細胞分裂の概要

Cell Biology

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Summary

細胞分裂は親細胞が分割し、2 つ以上の娘細胞に上昇を与えるプロセスです。単一セルの有機体のための複製の手段です。多細胞生物における細胞分裂は、成長、開発、修理、および生殖細胞 (精子と卵) の世代に貢献します。細胞分裂は堅く調整されたプロセス、異常な細胞分裂は、病気、特に癌を引き起こす可能性が。

細胞分裂にゼウスの導入の分野で画期的な発見の簡単な歴史をカバーします。いくつかのキーの質問および細胞周期の分析などの方法を議論し、細胞イメージングを住んでいます。最後に、細胞分裂の研究にこれらの手法のいくつかの現在のアプリケーションを紹介します。

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JoVE Science Education Database. 細胞生物学の必需品. 細胞分裂の概要. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

細胞分裂は、1 つのセルは、2 つ以上の娘細胞を生成するプロセスです。多細胞生物は、私たちのような開発、成長し、私たちの組織を維持する同じプロセスを使用するのに対し、酵母などの単細胞生物は細胞分裂によって再現します。どのようなコントロール正常な細胞分裂はこの現象の中断できる病理学プロセスを開始する方法を理解する重要な知識。

このビデオは、細胞分裂の分野で発見の簡単な歴史を紹介、細胞生物学者によってキーの質問をハイライト化し、使用されている著名なツールのレビュー ショーケースいくつかの現在のアプリケーション。

細胞分裂の研究の基礎を築いたいくつかの画期的な研究を確認してみましょう。

細胞の存在は 1600 年代にアントン van Leeuwenhoek とロバート ・ フックによって初めて報告されました。顕微鏡における技術革新によって力を与え、彼らを後ろで束ねてベール目に見えないミクロの世界。細胞を分けることができる最初の観測は、1830 年代のバルテルミー照明計画-7 2 植物学者によって作られた、その 1 つの植物細胞を発見した Hugo von Mohl 割って 2 つに上昇を与えることができます。次のこの発見は、1838 年に植物学者-マティアス ・ ヤコブ ・ シュライデン- と生理学者-テオドール ・ シュワン-植物と動物の細胞の類似性を観察しました。これは導いたシュワン細胞説の 2 つの教義を最初に仮定する:「すべての生きている有機体が 1 つまたは複数のセルから成る」;2 番目:「の細胞がすべての生命の基本的なビルディング ブロックです.」ほぼ 20 年後、ルドルフ ・ ウィルヒョウという名前の医師公開記載セル理論の原則 3:「すべてのセルは、既存の細胞から発生」。

1876 年に、ヴァルター ・ フレミング、細胞分裂の表示中のスレッドのような構造の分離を観察しました。したがって、彼は言葉「有糸分裂」ギリシャ語 mitos 意味スレッドから派生した造語。後に、エドゥアール ・ ヴァン Beneden とテオドール ・ ハインリッヒ Boveri、それらのスレッドが実際に染色体を中心として今知られている構造に起因する微小管の助けによって分けられていることを発見しました。オスカー ヘルトヴィッヒとアウグスト ・ ヴァイスマン Beneden も減数分裂を説明-配偶子のような細胞を作り出す部門の種類。彼らは DNA の複製の 1 つのラウンドが娘の細胞に親から染色体数の半減、細胞分裂の 2 つのラウンドとは異なり、細胞分裂、減数分裂を含むを示した。

20 世紀の後半では、セルが通過一連のフェーズをその部門に至るプロセス、細胞周期の調節に興味を持った科学者。この分野で最も重要な発見の一つは、リーランド ・ ハートウェルと同僚から 1972 年に来た。酵母を使用して、彼らは細胞周期の段階を経て細胞を導く重要な役割を果たす遺伝子があり、ハートウェル博士というそれら細胞分裂周期遺伝子や「cdc。」を示した

別の発見は、ウニを勉強していたティモシー ・ ハントによって 1983 年に来た。彼は発振同調性細胞周期段階と豊富でタンパク質を同定しました。その振動の性質のため彼の名前「サイクリン」としてこれらの蛋白質と今我々 はサイクリンが細胞周期の主調整装置であることを知っています。4 年後、サー ・ ポール ・ ナースと同僚は、cdc 遺伝子の特定cdc2、だった高度酵母と人間の間に保存を示した。一緒に、これらの発見は細胞分裂の私達の理解を大幅に向上し、したがってノーベル賞を 2001 年に報われたも当然。

今ではいくつかの歴史的なハイライトを確認しましたところ、細胞分裂のフィールドが今日直面しているいくつかの基本的な質問を調べてみましょう。

細胞分裂におそらく最も広範な質問から始めましょう: どのような遺伝子と細胞内シグナル伝達経路は、細胞周期を調節するか。重複部が一連の細胞周期プロセスをアクティブまたは非アクティブを生化学的なスイッチによって制御される知られています。研究者は、細胞周期の抑制または進行に影響を与える分子をより多くの光を当てるしています。

生物学者は、刺激や細胞分裂を阻害する細胞外の要因を識別するのに興味を持っています。細胞は、マイトジェンと呼ばれる外部化学手掛かりに応答細胞分裂を高める可能性があります。外部キューを理解する科学者が取り組んでいる刺激したり、細胞分裂を阻害します。

細胞分裂に異常を増加または減少させる細胞の増殖につながります。細胞増殖が原因癌のような病気。研究者は、がん遺伝子として知られているある特定の遺伝子の突然変異は癌の開始に関与することを発見しました。さらに、科学者はまた腫瘍の進行に重要な役割を果たすいくつかのタンパク質を発見しました。しかし、腫瘍の原因となる要因はまだ、不明のまま、生物学者はそれらを明らかにするため一生懸命努力しています。

今、未解答の質問のいくつかの感触を持って、生物学者を使用して答えを見つける、いくつかの研究ツールを見てみましょう。

活発に細胞分裂の混合物で細胞周期解析による細胞周期の各段階に存在する細胞の割合を確認できます。これは、ブロモデオキシウリジンや BrdU のような特別な染料の助けを借りて行われます。チミジン アナログで、新たに合成された DNA 鎖の DNA 複製の間に自体が組み込まれています。したがって、それは S 期細胞だけをラベル付けします。その一方で、propidium idodide (PI) のような蛍光化合物を染色、DNA のすべてが、バインド PI の量は異なる段階の細胞の間で区別を助けることができます。最後のステップは、フローサイトメトリーを使用して染色の細胞を分析して得られたデータが異なった細胞周期の段階の中で細胞の分布を明らかにします。

今イメージング技術の進歩は、細胞分裂の直接観察を促進します。科学者は蛍光染料を使用して細胞を染色または蛍光タンパク質の発現を誘導する遺伝子操作を実行できます。次に、彼らが直接ライブで観戦することができます分割タイムラプス顕微鏡を用いた細胞します。

最後に、科学者はまた混合細胞集団内の特定のセルを受ける部門の数を定量化する方法を考案しました。「定量化可能な追跡染料」を使用して、これは、これらの染料は、彼らが生成する信号が細胞分裂を通じて希釈、調光器になるので便利です。減少の蛍光強度は、さまざまな世代の細胞を識別するために使用できます。さらに、最高と最低の蛍光強度の違いは、何回細胞への洞察力を受けた部門を提供できます。

今ではいくつかの一般的な方法は、細胞分裂の研究に精通しているなら、これらのメソッドが適用されるしくみを見てみましょう。

前述したように、遺伝子は細胞周期制御で大きな役割を果たします。ここでは、科学者はショウジョウバエ幼虫における細胞分裂の遺伝の突然変異の効果を検討しました。彼らは、特定の突然変異と細胞周期解析開発の翼の組織内の突然変異の効果を使用してハエを生成する遺伝的交雑を行った。

蛍光顕微鏡を使用して、科学者も直接癌の細胞分裂に影響を与える薬を観察できます。この実験では、研究者が興味を持っていたどのように潜在的な薬剤を決定する、JP-34 はがん細胞の分裂を影響を受けます。結果、JP 34 がん細胞が細胞分裂の障害および細胞死を施行しました。

最後に、科学者は細胞増殖率の違いを識別するのに追跡の染料を使用します。ここでは、彼らはさまざまな免疫細胞の細胞分裂の差異を検討する細胞膜をラベル定量化可能な追跡の染料を採用しました。流れの cytometry データ解析では、違いの増殖速度が免疫細胞の種類を明らかにしました。

細胞分裂にゼウスの導入を見てきただけ。このビデオでは我々 は細胞分裂の主要な発見のいくつかのキー質問細胞生物学者によって今日では、細胞分裂のラボ、および現在のアプリケーションで採用されている著名なツールを見直し。いつも見てくれてありがとう!

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