スピンドル形成チェックポイント

前回、動原体が微小管によって両側から捕らえられる仕組みについて大ざっぱに説明しました。すべての動原体が微小管によって捕らえられると（＝ bipolar attachmentが確立すると）、染色体の分離が起きて左右に分配されます。

そこで問題になったのは、誰がattachmentの確立を監視しているのかという疑問でした。もし誰も監視してなかったらどうでしょう。染色体が左右に分離するのが「なんとなく」起きると仮定すると、まだattachmentできてない動原体があるのに染色体が分離してしまう、その染色体は微小管によって引っ張られることがないので、宙に浮いてしまって、置き去りにされてしまうでしょう。その結果、染色体分配異常を起こし、細胞の癌化あるいは細胞死の原因になる可能性があります。したがって、正常な細胞分裂をするためには、微小管による動原体のattachmentを監視する必要がある、といえます。このような監視機構の存在をスピンドル形成チェックポイントSpindle Assembly Checkpoint（紡錘体形成チェックポイント、スピンドルチェックポイント、あるいは頭文字を取ってSACなど）と呼ばれます。

以下、長いけど「スピンドルチェックポイント」と呼ぶことにします。スピンドルチェックポイントの機能を持つ分子はMad2やBubR1など、いくつか知られています。生き物や実験系によって、同じMad2やBubR1でも機能や性質がことなる部分がありますが、とりあえず分裂酵母のMad2に限って話をします。

野生型の細胞は培地上で正常な増殖を繰り返します。ここで、培地に微小管重合阻害剤であるMBCやTBZを入れてみたらどうなるでしょう。これらの薬剤によって、細胞内微小管の重合が阻害され、スピンドルが形成できない状態に陥ります。

しかし、よほどMBCの濃度が高くない限りは、なんとか時間をかけてスピンドル微小管を形成させて染色体分配をおこない、増殖します。スピンドルチェックポイントはここで、2つの機能を担います。１つは、スピンドルが形成されない細胞では微小管が動原体に結合できないわけですから、その未結合の動原体を見つけてMad2がそこに局在します。これで、チェックポイントのスイッチをONにします。このような認知機構に加えて、第２に細胞周期の停止を起こす機能があります。Mad2が活性化することで、細胞周期を進行させることができなくなります。（実際にはAPC/cの活性を阻害しているのですが、それは次回にします）

細胞周期が分裂中期で停止すると、染色体の分配が起きません。染色体の分配は、後期に移行してはじめて起きることだからです。こうして、微小管がまだ結合していない動原体が細胞内にあるときは、Mad2をはじめとするスピンドルチェックポイントの因子がそれを認識して活性化して、細胞周期を分裂中期に一時停止させることで、染色体の分配が起きてしまうことを阻止しています。その機能はまさしく監視機構といえるでしょう。

それでは、mad2遺伝子を細胞から除去したら(mad2破壊株という言い方をします)、細胞はどうなるでしょう？

培地にMBCやTBZを加えて微小管構造が崩壊し、スピンドルが形成できなくなったとき、Mad2がないので細胞周期を止めることができません。細胞周期は後期に突入し、微小管が未結合であるにもかかわらず染色体の分離が起きて、染色体分配異常を誘発します。チェックポイントの重要性が分かっていただけるでしょうか。

ここでひとつ疑問点があります。

分裂酵母はmad2がなくても、通常の培地では細胞が死ぬわけではありません。何事もないように正常な分裂をして生きています。つまりMad2は生育には必須ではありません。これに対して、ヒトなどの高等生物はMad2を除去すると(ノックアウトすると)、MBCのような薬剤を加えなくても普通の培地で染色体分配異常を示してしまいます。この違いはどうして起きるのでしょうか？　

まだ実験による「答え」は出されておりません。でも、これまでに数ヶ月間にわたって説明してきた内容のなかから、いくつかその「理由」と思われるものを探し出すこともできます。想像してみると良いでしょう。