質問: 細胞分裂のたびに短くなり、老化との関連が指摘されている、染色体の末端にある染色体を保護する構造物を何という?
回答: テロメア

タイトル: ゲノム不安定性
細胞周期中では、通常はDNA複製時が最も脆弱性が高い状態となる。レプリソーム(英語版)は、タンパク質が結合してきつくからまったクロマチンや、一本鎖・二本鎖切断などの障害を通過する必要があり、こうした障害は複製フォークの停止を引き起こす場合がある。DNAの完全なコピーを作製するためにはレプリソーム内のタンパク質や酵素が正しく機能する必要があり、DNAポリメラーゼやリガーゼなどのタンパク質の変異は複製の欠陥や自発的な染色体交換の原因となる場合がある。停止した複製フォークや紫外線損傷による一本鎖切断に対してはATRが、二本鎖切断に対してはATMが直接応答する。これらのタンパク質はCHK1やCHK2をリン酸化して細胞をS期で停止させるシグナル伝達カスケードを開始し、DNA切断が修復されるまで複製起点の後期の発火や有糸分裂への進行を防ぐ役割を果たす。

タイトル: 染色体不分離
一般的に、染色体の規則正しい分配を伴うあらゆる種類の細胞分裂過程で染色体不分離が生じる場合がある。高等動物では、こうした細胞分裂には3つの種類がある。減数第一分裂と第二分裂は有性生殖のために配偶子(卵と精子)を形成する際に行われる特殊な細胞分裂形態であり、有糸分裂はそれ以外の全ての細胞が利用する細胞分裂の形態である。排卵された卵は、受精によって第二分裂が開始されるまで、第二分裂中期で停止している。第二分裂後期には、有糸分裂の分離過程と同様に、第一分裂で二価染色体の分離によって生じた姉妹染色分体の対がさらに分離される。卵母細胞では、姉妹染色分体の一方は第二極体へ分離され、もう一方が卵にとどまる。精子形成過程においては減数分裂は対称的であり、第一分裂後には各一次精母細胞から2つの二次精母細胞が生じ、最終的に第二分裂後には4つの精子が形成される。

タイトル: ケラチノサイト
多数の構造タンパク質(フィラグリン、ケラチン)、酵素(プロテアーゼ)、脂質、抗微生物ペプチド(ディフェンシン)が皮膚の重要なバリア機能の維持に寄与する。Keratinization(角質化、角化)は物理的なバリアの形成(cornification)の一部をなす過程であり、ケラチノサイトはこの過程でより多くのケラチンを産生し、終末分化が行われる。十分に角化したケラチノサイトは皮膚の最外層を形成し、絶えず剥離して新たな細胞に置き換わってゆく。

タイトル: 間期 (細胞分裂)
G2期が完了すると、細胞は核の分裂 (有糸分裂) と細胞の分裂 (細胞質分裂) が行われる比較的短い期間に突入する。有糸分裂と細胞質分裂の完了の後、娘細胞は再び間期のG1期へ進行する。細胞周期において、間期はM期の終期と細胞質分裂に引き続いて進行する。代わりに、間期はG0期によって中断されることもあり、ある環境ではG0期の終了後に間期の残りの段階が進行する。間期の最終チェックポイントであるG2チェックポイントの完了に成功すると、有糸分裂の最初の段階である前期、または植物では"preprophase"へと進行する。G0期は、細胞が分裂も分裂への準備も行わないG1期の延長として、またはそれとは異なる細胞周期外の静止期 (quiescent stage) として捉えられる。配偶子形成の過程では、間期に引き続いて減数分裂が起こる。

タイトル: Spo11
Spo11 (スポイレブン)は単細胞真核生物からヒトまで保存された減数分裂期組換えの開始反応であるDNA二重鎖切断の形成に必須なタンパク質。

タイトル: サイクリンA
しかし、新たな研究によってこの想定は誤りであることが示され、G2期終盤にサイクリンA/CDK2が中心体へ移動することが明らかにされた。サイクリンAは中心体において紡錘体の極に結合するが、複合体が中心体へ行き来する機構はあまり解明されていない。中心体に位置するサイクリンA/CDK2は、サイクリンB/CDK1の中心体への移動を調節し、有糸分裂のイベントのタイミングを調節する手段となっているのではないかと考えられている。2008年の研究は、有糸分裂におけるサイクリンA/CDK2のさらなる役割を明らかにした。CDK2の阻害とサイクリンA2のノックアウトが行われた細胞では、サイクリンB/CDK1複合体の活性化が遅れるため、有糸分裂の開始の遅れがみられる。これらの細胞では、核内の有糸分裂のイベントと中心体での微小管の核形成との間の共役が失われていた。

タイトル: シアニディオシゾン
シアニディオシゾンの細胞小器官構成はシンプルで、細胞核、葉緑体、ミトコンドリア、ゴルジ体、ペルオキシソーム等が全て1つずつ含まれている。細胞は光条件の制御により容易に細胞分裂を同調化できる事から、シアニディオシゾンを用いた細胞分裂機構の研究、特にミトコンドリア分裂装置や葉緑体分裂装置に関する研究が進められている。

タイトル: 細胞周期
例えば、上記のように動物細胞では核膜が一時消失する「開いた」有糸分裂(open mitosis)を行う。一方、出芽酵母(Saccharomyces cerevisiae)ような菌類では、M期を通じて核膜は崩壊せず、細胞核の中で染色体が分かれる「閉じた」有糸分裂(closed mitosis)を行う。一般に有糸分裂と細胞質分裂は連続的に起こる。しかし、1つの細胞に複数の核が存在する状態を経る生物も多く知られている。真菌、変形菌が代表的な例であるが、その他の生物にも見られる現象である。動物においても例えばキイロショウジョウバエのある胚発生段階では有糸分裂と細胞質分裂が連続して起こらないことが知られている。

タイトル: 保存配列
いくつもの世代にわたって、ある進化系統のゲノム中の核酸配列はランダムな変異や欠失によって、時間経過と共に徐々に変化していく。また、配列は染色体の再編成 (chromosomal rearrangement) によって組み替えられたり欠失したりすることもある。保存配列は、このような変化への圧力にもかかわらずゲノム中に存在し続ける配列であり、突然変異率がバックグラウンドレベルよりも低い配列である。核酸配列の保存は、コーディング領域であってもノンコーディング領域であっても起こり得る。高度に保存されたDNA配列は何らかの機能的な価値を持つと考えられているが、多くの高度に保存されたノンコーディングなDNA配列の役割はほとんどわかっていない。配列が保存される程度は、選択圧や、突然変異に対する頑強性 (robustness)、集団サイズや遺伝的浮動の影響を受ける。

タイトル: 減数分裂
このように、減数分裂の重要性は、組換えによって様々な遺伝子の組み合わせを生み出し、しかも異なった組み合わせの染色体を持つ配偶子が形成することにある。すなわち、減数分裂は子孫の遺伝的多様性をつくりあげることに大きな役割を果たしている。また近年の研究によれば、乗換えの過程そのものが染色体分離を正常に行わせるのに必須のイベントであることも明らかになってきている。

タイトル: X染色体の不活性化
1949年にカナダの神経生物学者マレー・バー(Murray Barr)は、ネコの神経細胞において細胞分裂を起こしていない細胞核中に濃く染まる構造物を見つけた。彼は、細胞当たり各1個含まれているこの構造物が雌特異的であることから、これを「性染色質(sex chromatin)」と命名した。この「性染色質」は一般に「バー小体」と呼ばれることとなり、性別の判定検査で利用されるようになった。1959年に大野乾は哺乳類の雌の2つのX染色体が、1つは常染色体のように見え、他方は凝集してヘテロクロマチン状に見えることを示し、1960年にはバー小体が雌の2本のX染色体のうちの片方であることを示した。この発見を受けて、1961年にイギリスのメアリー・ライアン(Mary Lyon)は、X染色体がバー小体に構造変化すること(=不活性化)について仮説を提唱した。

タイトル: 偽常染色体領域
X染色体とY染色体の対合(シナプシス)とPAR間での乗換えは、男性の減数分裂の正常な進行に必要であるようである。そのため、X-Y染色体間での組換えが起こらなかった細胞では、減数分裂が完了しない。X、Y染色体のPARの構造的・遺伝的非類似性は対合や組換えを阻害し、男性不妊の原因となる。PAR1領域のSHOX遺伝子は、ヒトの疾患と最もよく関係しており、理解が進んでいる。PARの全ての遺伝子はX染色体の不活性化を回避し、そのため性染色体異数性疾患(45,X、47,XXX、47,XXY、47,XYYなど)における遺伝子量(英語版)効果の候補遺伝子となっている。また、PARの欠失もレリーワイル症候群(英語版)やマーデルング変形と関係している。

タイトル: 厚壁組織
厚壁組織(こうへきそしき、英語: sclerenchyma)とは、厚壁細胞による植物体を支持する組織のことである。

タイトル: オルガネラDNA
複数の染色体中に線状の分子として存在する核DNAとは異なり、葉緑体やミトコンドリアの全ゲノムは二本鎖環状DNAの単一の分子上に存在する。これは細菌の染色体と極めて似た構造である。

タイトル: 不老不死
いったん個体が老化したのちに若返りができる動物(ベニクラゲなど)も存在するが、きわめて例外的でありまた「常に若いまま」という不老不死の定義にも反する。また一部のがん化細胞が不死株として培養され続けている例があるが、がん細胞は増殖能を持ち他の細胞を侵害する上栄養供給が断たれれば宿主とともに死ぬため、がん化が直接に不死をもたらすものではない。現代の医学においても老化の防止は重要な課題である(抗老化医学)が、いわゆる若返りはおろかプログラム細胞死の回避すら困難なものであり、現代医学において長年にわたって老化を押しとどめるものではない。不老症は確認されていないものの、赤ん坊の姿のまま成長が止まっている16歳の女子ブルック・グリーンバーグの一事例が報告されている。ただし彼女は2013年に亡くなり、”単に成長が止まっている”のか”能動的に老いを回避している”のかは不明のままである 。

タイトル: 自己リン酸化
損傷DNAが未修復のままにおかれた場合、細胞死やゲノム不安定性、がんや他の疾患につながる可能性がある。

タイトル: 細胞周期チェックポイント
この制御がDNA損傷などで活性化するとS期開始、すなわちDNA複製が阻害され、細胞はG1期にとどまる。酵母などで環境条件が良くない場合、または多細胞生物において細胞分裂が適当でない場合、G1停止が長く続くとG0期という休眠状態に入ることもある。G0期ではタンパク質合成が抑制され、細胞周期の進行に関わるタンパク質が一部分解される。S期のDNA複製の速さを制御し、DNA複製に不具合が検知された場合、複製を遅らせる機構。DNA損傷ではヒトのATM蛋白質はこの制御に関与していると言われる。G2期からM期に移行する際のチェックポイント。この制御がDNA損傷などで活性化するとM期開始が阻害され、細胞はG2期にとどまる。

タイトル: 接着斑
接着斑(せっちゃくはん、デスモソーム、デスモゾーム、英: desmosome、macula adherens、複数形:maculae adherentes)は、細胞が他の細胞に接着する構造の一種で、細胞結合の大枠の中の1つの接着装置に分類される。接着斑の通常の英語「desmosome」は、古代ギリシア語のδεσμός(desmo、「結合、固く締めること」の意)とσῶμα(soma、「体、身体」の意)に由来している。接着斑のもう1つの英語「macula adherens」は「接着する点」という意味のラテン語に由来している。

タイトル: クロマチン
クロマチン構造は遺伝子発現の調節に関与している。例えば、遺伝子の発現・抑制を制御する機構のひとつとしてヒストンの翻訳後修飾が知られている。ヒストンは強い塩基性のタンパク質であり、酸性のDNAとの高い親和性を示す。それぞれのコアヒストンは球形のカルボキシル末端と、決まった構造をとらないアミノ末端(ヒストンテール)から構成されている。ヒストンテールはアセチル化、メチル化、リン酸化、ユビキチン化といった様々な化学修飾を受けることにより、遺伝子発現など様々なクロマチン機能の制御に関わる(ヒストンの項参照)。複数の修飾の組み合わせがそれぞれ特異的な機能を引き出すという仮説は、ヒストンコード仮説と呼ばれている。

タイトル: DNA複製
この領域をDループ(置換ループ displacement loop。tRNAのDループとは関係ない)と呼ぶ。L鎖は独自にプライマーを付加され、遅れて複製される。哺乳類のミトコンドリアDNAの場合、Dループの拡大がH鎖の3分の2まで進んだ時に、L鎖の複製は始まる。L鎖の複製起点が一本鎖となり、露出するためである。H鎖の複製が完了するとL鎖が完全に外れて追い出される。この時点ではL鎖の複製は3分の1までだが、遅れながらも完了する。細胞分裂におけるミトコンドリアおよび葉緑体の分裂機構に研究において、単細胞紅藻シゾンCyanidioschyzon merolaeがモデル生物としてよく用いられている。C.

タイトル: ヒトゲノム
核ゲノムは約31億塩基対あり、細胞核内で24種の線状DNAに分かれて染色体を形成している。最も大きいものが2億5千万塩基対で、最も小さいものが5500万塩基対である。染色体は22種類の常染色体とXとYの2種類の性染色体に分類される。核を持たない赤血球をのぞく体細胞は2倍体であり、同じ種類の常染色体を2本ずつ、性染色体を2本(女性はXとX、男性はXとY)の合計46本の染色体を持っている。生殖細胞は1倍体であり、常染色体を1本ずつ、性染色体を1本の合計23本の染色体を持っている。なお、細胞核中のゲノムは(フラクタル構造の一種である)ヒルベルト曲線と類似した、コンパクト形に折りたたまれていることが近年になって判明した。ミトコンドリアゲノムは16569塩基対の環状DNAでミトコンドリアの中に多数存在している。体細胞も生殖細胞も約8000個ずつ持っている。

タイトル: DNA修復
ヒトおよび真核生物においては一般に、DNAは細胞内において核とミトコンドリアの二つの領域に存在する。核内に存在するDNA(核DNA:nDNA)は、ヒストンと呼ばれるビーズ状の蛋白質に巻き付き、染色体として知られる大規模な団粒構造を形成し、保護された状態で存在している。nDNAにコード化されている遺伝情報を読み出す必要がある場合は、必要となった区間だけが解きほぐされ、読まれ、再び巻きなおされて保護された状態となる。ミトコンドリア内に存在するDNA(ミトコンドリアDNA:mtDNA)は、ヒストンとの複合体を形成することなく単一あるいは複数のコピーからなる環状DNAとして存在している。ヒストン蛋白質によって与えられる構造的な保護を欠いているため、結果として、mtDNAはnDNAに比べてはるかに損傷を受けやすくなっている。