G2期およびM期における細胞周期の調節

🧠 G2/M期M phaseM期（M phase）M phase（M期）の物語はG1期G1 phaseG1期（G1 phase）G1 phase（G1期）（49-regulation-of-the-cell-cycle-in-the-g1-phase-transition-to-s-phase）と同じ「サイクリン+Cdk、阻害の解除で発動」という構造の繰り返しだが、主役がMPF（Cdk1-サイクリンB）に代わる。 MPFはCAKによる活性化リン酸化とWee1による阻害性リン酸化の“綱引き”の末にCdc25が阻害を解除して初めて発動し、しかも一度発動すると自分でCdc25を刺激しWee1を抑制するという正のフィードバックで一気に有糸分裂へなだれ込む。そしてAPCがMPF自身とセキュリンsecurinセキュリン（securin）securin（セキュリン）を分解することで、有糸分裂は後戻り不能な形で後期へと進む——「作る」フェーズから「壊して進める」フェーズへの切り替えがこの経路の本質である。

前回の続き：細胞周期の主要ステップ

（この単元は49-regulation-of-the-cell-cycle-in-the-g1-phase-transition-to-s-phaseの続きである。前回の要点：成長因子growth factor成長因子（growth factor）growth factor（成長因子）刺激→G1サイクリン・Cdk誘導→pRbリン酸化によるE2F解放→SPF（S Cdk2-サイクリンA）活性化→前複製複合体replication complex複製複合体（replication complex）replication complex（複製複合体）の起動→DNAの倍加開始、という流れであった。）

8. MPF（M期促進因子）は複製と細胞成長の完了まで不活性のままである

• G2期の間、サイクリンB（G2/M期M phaseM期（M phase）M phase（M期）のサイクリン）の増加が、対応するCdk1（G2/M期M phaseM期（M phase）M phase（M期）のCdk）の蓄積をもたらす→Cdk（1）-サイクリンB複合体＝MPF
• これらの複合体中のCdkは、CAK（Cdk活性化キナーゼ）により活性化部位のスレオニンthreonineスレオニン（threonine）threonine（スレオニン）残基がリン酸化される
• 同時に、プロテインキナーゼprotein kinaseプロテインキナーゼ（protein kinase）protein kinase（プロテインキナーゼ）Wee1がチロシン残基tyrosine residueチロシン残基（tyrosine residue）tyrosine residue（チロシン残基）＋スレオニンthreonineスレオニン（threonine）threonine（スレオニン）残基の阻害性リン酸化によりこれを不活性状態inactive state不活性状態（inactive state）inactive state（不活性状態）に保つ

9. DNAが完全に倍加され細胞サイズが適切になるG2期末に、MPFが活性化される

• ホスファターゼCdc25がCdkを脱リン酸化dephosphorylation脱リン酸化（dephosphorylation）dephosphorylation（脱リン酸化）する→阻害性リン酸基phosphate groupリン酸基（phosphate group）phosphate group（リン酸基）を除去する→活性型MPF→有糸分裂を引き起こす
• 活性化されたMPFは正のフィードバック効果を持つ：Cdc25の刺激＋Wee1の抑制

flowchart TD
  A["G2期：サイクリンB蓄積→Cdk1と結合"] --> B["CAKがCdkの活性化部位をリン酸化"]
  B --> C["Wee1が阻害性リン酸化によりMPFを不活性に保つ"]
  C --> D["DNA倍加完了・細胞サイズ十分"]
  D --> E["Cdc25がCdkを<span class='jp-term jp-term-diagram' title='dephosphorylation'>脱リン酸化</span>→阻害性<span class='jp-term jp-term-diagram' title='phosphate group'>リン酸基</span>を除去"]
  E --> F["活性型MPF"]
  F -->|"正のフィードバック"| G["Cdc25を刺激・Wee1を抑制"]
  G --> F
  F --> H["有糸分裂の誘発"]

💡 このMPF活性化の仕組みは、G1/S移行における「CKIの分解によるSPF解放」（49-regulation-of-the-cell-cycle-in-the-g1-phase-transition-to-s-phase参照）と同じ論理構造——阻害性修飾の除去によって初めて次の相へ進む——を持つ。違いは、MPFの場合その活性化自体が正のフィードバックループcroupクループ（croup）croup（クループ）を形成し、いったんスイッチが入ると後戻りなく一気に有糸分裂へなだれ込む点である。

10. MPFは後期まで有糸分裂を指揮する

• APC（後期促進複合体、anaphase promoting complex）が活性化される
• APCはMPFの分解と、後期における細胞周期の継続を引き起こす

11. APCが制御権を握り、細胞が2つに分裂する

• APCは姉妹染色分体sister chromatid姉妹染色分体（sister chromatid）sister chromatid（姉妹染色分体）の結合の分離過程を開始する
• APCは阻害性タンパク質セキュリンsecurinセキュリン（securin）securin（セキュリン）を（ユビキチンリガーゼubiquitin ligaseユビキチンリガーゼ（ubiquitin ligase）ubiquitin ligase（ユビキチンリガーゼ）により）分解の標的とする
• セキュリンsecurinセキュリン（securin）securin（セキュリン）は通常セパラーゼseparaseセパラーゼ（separase）separase（セパラーゼ）と呼ばれるプロテアーゼに結合しこれを阻害しているが、セキュリンsecurinセキュリン（securin）securin（セキュリン）の分解によりセパラーゼseparaseセパラーゼ（separase）separase（セパラーゼ）が解放される
• セパラーゼseparaseセパラーゼ（separase）separase（セパラーゼ）は姉妹染色分体sister chromatid姉妹染色分体（sister chromatid）sister chromatid（姉妹染色分体）間のコヒーシンcohesinコヒーシン（cohesin）cohesin（コヒーシン）タンパク質を切断し、それらを分離させる

flowchart TD
  A["活性型MPF（Cdk1-サイクリンB）"] --> B["APC（後期促進複合体）活性化"]
  B --> C["MPFの<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ubiquitination'>ユビキチン化</span>・プロテアソーム分解"]
  B --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='securin'>セキュリン</span>の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ubiquitination'>ユビキチン化</span>・分解"]
  D --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='separase'>セパラーゼ</span>が解放される"]
  E --> F["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='sister chromatid'>姉妹染色分体</span>間の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='cohesin'>コヒーシン</span>を切断"]
  F --> G["後期：染色分体の分離"]

⭐ 紡錘体チェックポイントspindle assembly checkpoint紡錘体チェックポイント（spindle assembly checkpoint）spindle assembly checkpoint（紡錘体チェックポイント）（49-regulation-of-the-cell-cycle-in-the-g1-phase-transition-to-s-phase参照）は、全ての染色体の動原体centromere / kinetochore動原体（centromere / kinetochore）centromere / kinetochore（動原体）に微小管が正しく結合するまでMad・Bubタンパク質がAPCを抑制することで、この後期への移行を制御している。微小管が結合していない染色体が1つでもあれば、APCは活性化されずセキュリンsecurinセキュリン（securin）securin（セキュリン）は分解されない——分離は起こらない。

Cdk-サイクリン複合体の周期における役割（総括）

まとめ

• G2期にはサイクリンBの蓄積によりCdk1と結合しMPF（Cdk1-サイクリンB）が形成されるが、CAKによる活性化リン酸化とWee1による阻害性リン酸化により当初は不活性に保たれる。
• DNA倍加完了・細胞サイズ十分の条件が満たされるとCdc25がCdkの阻害性リン酸基phosphate groupリン酸基（phosphate group）phosphate group（リン酸基）を除去し活性型MPFが生じ、これがCdc25刺激・Wee1抑制という正のフィードバックにより有糸分裂を一気に進行させる。
• 活性化MPFはAPC（後期促進複合体）を活性化し、APCはMPF自身とセキュリンsecurinセキュリン（securin）securin（セキュリン）を分解、セキュリンsecurinセキュリン（securin）securin（セキュリン）の分解によりセパラーゼseparaseセパラーゼ（separase）separase（セパラーゼ）が解放されコヒーシンcohesinコヒーシン（cohesin）cohesin（コヒーシン）を切断することで姉妹染色分体sister chromatid姉妹染色分体（sister chromatid）sister chromatid（姉妹染色分体）が後期に分離する。