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세포 분열 소개

Overview

세포 분열은 모세포가 분열되어 두 개 이상의 딸 세포를 초래하는 과정입니다. 그것은 단세포 유기체를 위한 재생산의 수단입니다. 다세포 유기체에서 세포 분열은 성장, 발달, 수리 및 생식 세포의 생성 (정자 및 계란)에 기여합니다. 세포 분열은 엄격하게 규제되는 과정이며, 비정상적인 세포 분열은 질병, 특히 암을 유발할 수 있다.

JoVE의 세포 사단 소개는 현장에서 발견된 획기적인 발견의 간략한 역사를 다룰 것입니다. 그런 다음 세포 주기 분석 및 라이브 세포 이미징과 같은 몇 가지 주요 질문과 방법에 대해 논의합니다. 마지막으로, 우리는 세포 분열 연구에서 이러한 기술의 현재 응용 프로그램을 전시.

Procedure

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세포 분열은 한 세포가 두 개 이상의 딸 세포를 생성하는 과정입니다. 효모와 같은 외세포 유기체는 세포 분열로 재현되는 반면, 우리와 같은 다세포 유기체는 조직을 개발, 성장 및 유지하기 위해 동일한 프로세스를 사용합니다. 정상적인 세포 분열을 제어하는 것에 대한 지식은 이 현상의 중단이 병리학적 과정을 시작할 수 있는 방법을 이해하는 데 중요합니다.

이 비디오는 세포 분열 분야에서 발견의 간략한 역사를 제시, 세포 생물학자에 의해 묻는 주요 질문을 강조, 사용되는 눈에 띄는 도구를 검토, 일부 현재 응용 프로그램을 전시.

세포 분열 연구의 기초를 마련 몇 가지 획기적인 연구를 검토하 여 시작 하자.

세포의 존재는 안톤 반 류웬후크와 로버트 후크에 의해 1600 년대에 처음 보고되었다. 현미경 검사법의 혁신에 의해 강화, 그들은 보이지 않는 현미경 세계에 베일을 다시 뽑아. 세포가 나눌 수 있었다는 첫번째 관측은 1830년대에 2명의 식물학자, 바르텔레미 Dumortier 및 휴고 폰 몰에 의해 만들어졌습니다, 누가 한 식물 세포가 분할해서 2를 초래할 수 있다는 것을 것을을 발견했습니다. 이 발견에 이어, 1838년 식물학자인 마티아스 야콥 슐라이덴(Matthias Jakob Schleiden)과 생리학자인 테오도르 슈완(Theodor Schwann)은 식물과 동물 세포에서 유사성을 관찰했습니다. 이것은 세포 이론의 2개의 신조를 추정하기 위하여 Schwann를 지도했습니다, 첫째: "모든 살아있는 유기체는 하나 이상의 세포로 구성됩니다"; 둘째: "세포는 모든 생명의 기본 구성 요소입니다." 거의 20 년 후, 루돌프 Virchow라는 의사는 세포 이론의 세 번째 신조를 발표, 이는 진술: "모든 세포는 기존의 세포에서 발생합니다."

1876년, 월터 플레밍은 세포 분열을 보면서 실과 같은 구조물의 분리를 관찰했다. 따라서, 그는 용어 "미토시스," 스레드를 의미 하는 그리스어 단어 미토에서 파생 된. 나중에, 에두아르 반 베네덴과 테오도르 하인리히 보디는 그 스레드가 실제로 염색체것을 발견, 이는 지금 센트로소로 알려진 구조에서 발생하는 미세 투벌의 도움으로 분할되고있다. 베네덴은 오스카 헤르트비히와 아우구스트 바이스만과 함께 게임테스와 같은 세포를 생산하는 다른 유형의 분열인 메이오시스를 설명했습니다. 그(것)들은 미토시스와는 달리, dna 복제의 1라운드 그러나 세포 분열의 2라운드를 관련시키는 meiosis가, 딸 세포에 부모에서 염색체 수의 반으로 결과로, 보여주었다.

20 세기 후반에, 과학자는 세포 주기의 규칙에 관심을 갖게 되었다, 세포는 그것의 분할으로 이어지는 일련의 단계를 통과하는 프로세스. 이 분야에서 가장 중요한 발견 중 하나는 1972년 리랜드 하트웰과 동료들로부터 나왔습니다. 효모 균주를 사용하여, 그(것)들은 세포 주기 단계를 통해 세포를 지도하는 에 있는 중요한 역할을 하는 유전자가 있다는 것을 보여주었습니다, 박사 Hartwell는 세포 분열 주기 유전자 또는 "CDC의"로 그(것)들을 지명했습니다.

또 다른 발견은 1983년 성게를 연구하던 팀 헌트에 의해 발견되었습니다. 그는 세포 주기 단계와 동기화그들의 풍부에 진동 하는 단백질을 확인. 그들의 진동 성품 때문에, 그는 이 단백질을 "사이클린"으로 명명하고, 지금 우리는 사이클린이 세포 주기의 주요 조절자이다는 것을 알고 있습니다. 4 년 후, 폴 간호사 경과 동료들은 CDC 유전자, 특히 cdc2가효모와 인간 사이에서 매우 보존되었다는 것을 보여주었습니다. 이 발견은 세포 분열에 대한 우리의 이해를 크게 증가시켰으며, 따라서 2001년 노벨상을 받을 자격이 있었습니다.

이제 몇 가지 역사적 하이라이트를 검토했습니다, 오늘 세포 분열의 필드에 직면 하는 몇 가지 근본적인 질문을 살펴보겠습니다.

우리는 세포 분열에서 아마도 가장 넓은 질문으로 시작됩니다: 어떤 유전자와 세포 내 신호 통로는 세포 주기를 통제합니까? 복제 및 분열은 세포 주기 과정을 활성화하거나 비활성화하는 일련의 생화학 적 스위치에 의해 제어되는 것으로 알려져 있습니다. 연구원은 세포 주기의 진행 또는 억제에 영향을 미치는 분자에 더 많은 빛을 발산 하기 위해 노력.

생물학자는 또한 세포 분열을 자극하거나 억제하는 세포 외 요인을 확인하는 데 관심이 있습니다. 세포는 미토겐에게 불린 외부 화학 단서에 응하여 세포 분열을 증가시킬 수 있습니다. 과학자들은 세포 분열을 자극하거나 억제하는 외부 단서를 이해하기 위해 노력하고 있습니다.

비정상적인 세포 분열은 증가하거나 감소된 세포 증식으로 이어질 수 있습니다. 세포 증식이 증가하면 암과 같은 질병을 유발합니다. 연구원은 종양 유전자로 알려져 있는 특정 유전자에 있는 돌연변이가 암의 개시에 관련된다는 것을 것을을 발견했습니다. 또한 과학자들은 종양 진행에 중요한 역할을 하는 여러 단백질을 발견했습니다. 그러나, 몇몇 종양 일으키는 요인은 아직도 알려지지 않은 남아 있고, 생물학자는 그(것)들을 밝히기 위하여 열심히 노력하고 있습니다.

이제 대답하지 않은 질문 중 일부에 대한 느낌이 생겼으니, 생물학자들이 답을 찾는 데 사용하는 몇 가지 연구 도구를 살펴보겠습니다.

세포를 능동적으로 나누는 혼합물에서, 세포 주기의 각 단계에 존재하는 세포의 비율은 세포 주기 분석에 의해 결정될 수 있다. 이것은 브로모톡시리딘이나 BrdU와 같은 특수 염료의 도움으로 수행됩니다. 그것은 티미딘 아날로그이며 DNA 복제 중에 새로 합성 된 DNA 가닥에 자신을 통합합니다. 따라서 S 상 세포에만 레이블을 지정합니다. 한편, 프로피듐 이도디드(PI)와 같은 형광 화합물은 모든 DNA를 염색하지만 PI 바운드의 양은 상이한 단계에서 세포를 구별하는 데 도움이 될 수 있다. 마지막 단계는 유동 세포측정을 사용하여 스테인드 세포를 분석하고, 얻어진 데이터는 상이한 세포 주기 단계 사이에서 세포의 분포를 드러낸다.

이미징 기술의 발전은 이제 세포 분열의 직접적인 관찰을 용이하게 합니다. 과학자들은 이제 형광염염료를 사용하여 세포를 얼룩지게 하거나 유전 적 조작을 수행하여 식물성 단백질의 발현을 유도할 수 있습니다. 이 에 이어, 그들은 직접 시간 경과 현미경 검사를 사용하여 분할 라이브 세포를 관찰 할 수 있습니다.

마지막으로, 과학자는 또한 특정 세포가 혼합 세포 인구 내에서 겪는 분열의 수를 정량화하는 쪽을 고안했습니다. 이것은 "정량화 가능한 추적 염료"를 사용하여 수행됩니다. 이러한 염료는 세포 분열을 통해 희석될 때 생성되는 신호가 어두워지기 때문에 유용합니다. 감소형 형광 강도는 다른 세대에 있는 세포를 확인하기 위하여 이용될 수 있습니다. 또한, 가장 높은 형광 강도와 가장 낮은 형광 강도의 차이는 세포가 분열을 겪은 횟수에 대한 통찰력을 제공 할 수 있습니다.

이제 세포 분열을 연구하는 몇 가지 일반적인 접근 방식에 익숙해지므로 이러한 방법이 어떻게 적용되는지 살펴보겠습니다.

앞에서 설명한 바와 같이, 유전자는 세포 주기 통제에 있는 중요한 역할을 합니다. 여기서 과학자들은 드로소필라 애벌레의 세포 분열에 대한 유전적 돌연변이의 효과를 연구했습니다. 그(것)들은 특정 돌연변이를 가진 파리를 일으키기 위하여 유전 십자가를 수행하고, 그 때 세포 주기 분석을 사용하여 발전하는 날개 조직 내의 돌연변이의 효력을 관찰했습니다.

형광 현미경 검사를 사용하여 과학자들은 약물이 암세포 분열에 미치는 영향을 직접 관찰할 수 있습니다. 이 실험에서, 연구원은 잠재적인 약, JP-34, 어떻게 암 세포 분열에 영향을 미치는지 결정에 관심이 있었습니다. 결과는 JP-34로 취급된 암세포가 미토성 실패 및 세포 죽음을 겪었다는 것을 보여주었습니다.

마지막으로 과학자들은 추적 염료를 사용하여 세포 증식율의 차이를 식별합니다. 여기서, 그(것)들은 각종 면역 세포의 세포 분열에 있는 다름을 공부하기 위하여 세포막을 표지하는 정량화가능한 추적 염료를 채택했습니다. 유동 세포측정데이터 분석은 증식율이 면역세포의 다른 유형 간에 다르다는 것을 밝혔다.

당신은 세포 분열에 JoVE의 소개를 보았다. 이 비디오에서 우리는 세포 분열의 주요 발견의 일부를 검토, 오늘 세포 생물학자에 의해 묻는 주요 질문, 세포 분열 실험실에 사용되는 저명한 도구, 그리고 그들의 현재 응용 프로그램. 언제나처럼, 시청주셔서 감사합니다!

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