姉妹染色分体

姉妹染色分体（しまいせんしょくぶんたい、sister chromatids）とは、細胞が分裂する際にDNAを複製した結果として生まれる、完全に同じ遺伝情報を持つ2本の染色分体のことを指します。細胞周期におけるDNA複製（S期）が完了すると、一つの染色体は、セントロメアと呼ばれる領域で結合した一対の姉妹染色分体から構成される状態になります。

細胞分裂におけるダイナミクス

細胞分裂の過程で、姉妹染色分体は精密に制御された動きを示します。これは、娘細胞へ正確な遺伝情報を分配するために極めて重要です。

体細胞分裂

DNA複製後から細胞分裂期が始まるまでの間、一対の姉妹染色分体は「コヒージョン（cohesion）」と呼ばれる機構によって互いに強く結合しています。この接着状態は、G2期における相同組換えを伴うDNA修復や、続く分裂期において染色体が適切に分離するために不可欠な役割を果たします。

体細胞分裂の前期から前中期にかけて、染色体の凝縮が進むにつれて、姉妹染色分体間の接着は部分的に解消されます。これを「姉妹染色分体の分割（sister chromatid resolution）」と呼びます。この段階で、2本の染色分体は光学顕微鏡下でもそれぞれを区別できるようになります。ただし、この時、染色体の中心部に位置するセントロメア領域の接着は維持されます。このセントロメアでの接着こそが、分裂中期において染色体が細胞の両極から伸びる紡錘体繊維と二つの異なる方向（両極）から結合すること（2極性結合）を保証する仕組みです。

分裂後期に入ると、セントロメア領域を含む姉妹染色分体間の接着が完全に解消されます。これを「姉妹染色分体の分離（sister chromatid separation）」と呼びます。接着が解かれたそれぞれの染色分体（もはや娘染色体と呼ばれる）は、紡錘体繊維によって引っ張られ、細胞の両極へと移動し、二つの娘細胞へと正確に分配されます。

この姉妹染色分体の接着や分離の制御に不具合が生じると、複製後の染色分体が分裂前に時期尚早にバラバラになったり、染色体と紡錘体繊維との結合が不完全になったりします。このような異常は、結果として染色体の分離が正常に行われず、娘細胞間で染色体の数が不均等になること（染色体異数性）を引き起こします。このような分離異常はゲノムの不安定性につながり、細胞のがん化の主要な要因の一つと考えられています。

減数分裂

一方、生殖細胞を作る減数分裂では、姉妹染色分体の接着解消が二つの段階を経て起こります。まず、第一減数分裂では、相同染色体同士が対合して組換えを行った後、姉妹染色分体の「腕部（arms）」と呼ばれる部分の接着が先に解消されます。これにより、相同染色体同士が分離し、それぞれの娘細胞に一つずつ分配されます。

続く第二減数分裂では、体細胞分裂の後期と同様に、姉妹染色分体のセントロメア領域の接着が解消されます。これにより、姉妹染色分体が互いに分離し、それぞれが異なる娘細胞へと分配されます。このように、減数分裂では腕部とセントロメアという染色分体上の異なる領域で、それぞれ異なるタイミングで接着が解消されるという、体細胞分裂に比べてより明確な役割分担が見られます。

制御に関わる主要タンパク質

姉妹染色分体の接着、凝縮、分離といった一連のダイナミクスは、特定のタンパク質複合体によって厳密に制御されています。姉妹染色分体の接着状態を確立・維持する中心的な役割を担うのは、コヒーシン（cohesin）と呼ばれるリング状の複合体です。一方、分裂期における染色体の折り畳みと凝縮（分割）には、コンデンシン（condensin）と呼ばれる別のリング状複合体が深く関与しています。

これらのタンパク質の働きが、姉妹染色分体の挙動を精密に制御し、細胞分裂における遺伝情報の正確な分配を可能にしています。

姉妹染色分体