【テクノロジー解説】細胞分裂の「エンジン」と「アクセル」と「点検所」:大人の体は約100兆個の細胞。育つ→DNAをコピー→点検→分裂の順番を守らせるCDKとサイクリン。パン酵母とウニから見つかった(2001年ノーベル生理学・医学賞)
大人の体は約100兆個の細胞からなり、すべて1個の受精卵からはじまりました。細胞が分裂する前には、大きく育ち、DNAをコピーし、点検して、正確に2つに分ける必要があります。この流れが「細胞周期」です。2001年のノーベル生理学・医学賞は、そのコントロールのしくみを見つけたハートウェル博士、ナース博士、ハント博士に贈られました。パン酵母で100個以上の細胞周期の遺伝子を見つけ、DNAが傷つくと周期を止める「チェックポイント」を提唱。細胞を次の段階へ進めるCDKと、その働きを調節し、分裂のたびに分解されるサイクリンを発見しました。
プレ男細胞って、分裂して増えるんだよね。でも、どうやって順番をまちがえないの?
メル美エンジンとアクセルと点検所みたいなしくみがあるんだって。
こんにちは、Dr. Taro です。 「テクノロジー解説」、今回は細胞周期です。2001年のノーベル生理学・医学賞の発表をもとにまとめました。
約100兆個の細胞も、はじまりは1個
- 大人の体は、約100兆個の細胞でできています。すべて1個の受精卵からはじまりました
- 大人の体でも、死んでいく細胞を補うため、たくさんの細胞が分裂し続けています
- 細胞は分裂する前に、大きく育ち、染色体(DNA)をコピーし、それを2つの娘細胞に正確に分ける必要があります。この流れを「細胞周期」といいます
細胞周期の4つの段階
| 段階 | すること |
|---|---|
| G1期 | 細胞が育って大きくなる |
| S期 | DNAをコピーし、それぞれの染色体の写しをつくる |
| G2期 | コピーが終わったか点検し、分裂の準備 |
| M期 | 染色体を分けて、2つの娘細胞に分裂 |
- ほ乳類の多くの細胞では、1周するのに10〜30時間かかります。G1期から周期を離れて休む(G0期)細胞もあります
- 段階は正しい順番で進み、1つが終わってから次がはじまる必要があります。まちがうと、染色体がなくなったり、組みかわったり、かたよって分けられたりします。こうした染色体の変化は、がん細胞でよく見られます
プレ男順番をまちがえると、がん細胞みたいな変化が起きることがあるのか。
3人が見つけたもの
ハートウェル博士:「スタート」遺伝子と「チェックポイント」
- リーランド・ハートウェル博士は1970〜71年、パン酵母を使い、細胞周期をコントロールする遺伝子を100個以上見つけました
- その中の1つは、周期の最初の一歩をコントロールするので「スタート」とよばれました
- さらに、DNAが傷つくと周期を止め、修理の時間をつくる「チェックポイント(点検所)」という考え方を示しました
ナース博士:エンジン役の「CDK」
- ポール・ナース博士は、パン酵母とは10億年以上前に分かれた別の酵母を使い、1970年代なかばに、分裂のカギをにぎる遺伝子を見つけました。それは、ハートウェル博士の「スタート」と同じ遺伝子でした
- 1987年には、人の対応する遺伝子をとりだしました。これがつくるタンパク質が「CDK」で、ほかのタンパク質にリン酸をつけて、細胞を次の段階へ進めます。人ではCDKの仲間が半ダースほど見つかっています
ハント博士:アクセル役の「サイクリン」
- ティモシー・ハント博士は1980年代はじめ、ウニを使って、最初の「サイクリン」を発見しました
- サイクリンは、細胞周期のたびにつくられて分解されるタンパク質で、量が周期的に変わるので、この名前がつきました
- サイクリンがCDKにくっついて、CDKの働きを調節します。人では約10種類のサイクリンが見つかっています
何に役立つ?
- このしくみは、酵母、植物、動物、人まで、核をもつすべての生き物で同じように働いています
- 細胞周期のコントロールのみだれは、がん細胞に見られる染色体の変化につながることがあり、長い目で見て、がんの治療の新しい可能性をひらくかもしれない、としています(2001年当時)
細胞は、育つ、DNAをコピーする、点検する、分裂する、という順番を守って増えます。その順番を、エンジン役のCDKとアクセル役のサイクリン、そしてチェックポイントがコントロールしています。
つながるテクノロジー
- 計画的に消える細胞:細胞は「計画的に」死ぬ
- チェックポイントで止まっているあいだの修理:DNAは毎日こわれている
- タンパク質を周期的に分解する目じるし:ユビキチン
プレ男パン酵母とウニが、人の細胞のなぞを教えてくれたんだね。
メル美10億年前に分かれた酵母どうしで同じ遺伝子なのもすごいね。
分裂のたびに染色体の端を守るキャップは、染色体の端の「キャップ」テロメアへ。
まとめ
- 大人の体は約100兆個の細胞。分裂の流れが細胞周期(G1→S→G2→M)
- 順番が守られないと、がん細胞に見られるような染色体の変化につながることがある
- ハートウェル博士:パン酵母で100個以上の遺伝子、「スタート」と「チェックポイント」
- ナース博士:エンジン役のCDK(1987年に人の遺伝子)
- ハント博士:ウニで見つけたアクセル役のサイクリン(2001年ノーベル生理学・医学賞)
参考文献
- The Nobel Assembly at Karolinska Institutet. Press release: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2001. NobelPrize.org. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2001/press-release/ (閲覧日:2026年10月10日)
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