Cell Biology（細胞生物学）

引用

Pollard, T. D., Earnshaw, W. C., Lippincott-Schwartz, J., & Johnson, G. (2016). Cell Biology (3rd ed.). Elsevier.

章の要約

第3版は46章を10のセクションにまとめている。Elsevierは、細胞機能の主要な原理を扱い、それによって分子の欠陥がどのように細胞機能不全やヒトの病気につながるかを説明する本だとしている。分子過程には「機構的」な接近法をとり、簡潔な本文と豊富な図を備え、細胞生理学の内容も含む。以下の要約は、出版社の目次にあるセクション構成と正確な章題に従っている。

セクション1、第1〜2章：Introduction to Cell Biology（細胞生物学入門）

「Introduction to Cells」（細胞入門）と「Evolution of Life on Earth」（地球上の生命の進化）は、分子の詳細に入る前に、細胞を進化の枠組みの中に置く。

セクション2、第3〜6章：Chemical and Physical Background（化学的・物理的背景）

「Molecules: Structures and Dynamics」（分子：構造と動態）、「Biophysical Principles」（生物物理学の原理）、「Macromolecular Assembly」（高分子の集合）、「Research Strategies」（研究戦略）。本書の残りが前提とする化学、物理、方法をここにまとめている。生物物理の章と集合の章があることは、著者たちが掲げる機構重視の姿勢を反映している。

セクション3、第7〜9章：Chromatin, Chromosomes, and the Cell Nucleus（クロマチン、染色体、細胞核）

「Chromosome Organization」（染色体の構成）、「DNA Packaging in Chromatin and Chromosomes」（クロマチンと染色体でのDNAの収納）、「Nuclear Structure and Dynamics」（核の構造と動態）。

セクション4、第10〜12章：Central Dogma: From Gene to Protein（セントラルドグマ：遺伝子からタンパク質へ）

「Gene Expression」（遺伝子発現）、「Eukaryotic RNA Processing」（真核生物のRNAプロセシング）、「Protein Synthesis and Folding」（タンパク質の合成とフォールディング）。

セクション5、第13〜17章：Membrane Structure and Function（膜の構造と機能）

「Membrane Structure and Dynamics」（膜の構造と動態）に続いて、輸送の仕組みで分けた3章、「Membrane Pumps」（膜ポンプ）、「Membrane Carriers」（膜キャリア）、「Membrane Channels」（膜チャネル）があり、最後に「Membrane Physiology」（膜の生理学）が置かれている。出版社が述べる生理学的内容はここにある。

セクション6、第18〜23章：Cellular Organelles and Membrane Trafficking（細胞小器官と膜輸送）

「Posttranslational Targeting of Proteins」（タンパク質の翻訳後ターゲティング）、「Mitochondria, Chloroplasts, Peroxisomes」（ミトコンドリア、葉緑体、ペルオキシソーム）、「Endoplasmic Reticulum」（小胞体）、「Secretory Membrane System and Golgi Apparatus」（分泌膜系とゴルジ体）、「Endocytosis and the Endosomal Membrane」（エンドサイトーシスとエンドソーム膜）、「Processing and Degradation of Cellular Components」（細胞成分のプロセシングと分解）。

セクション7、第24〜27章：Signaling Mechanisms（シグナル伝達の機構）

「Plasma Membrane Receptors」（細胞膜受容体）、「Protein Hardware for Signaling」（シグナル伝達のタンパク質ハードウェア）、「Second Messengers」（セカンドメッセンジャー）、「Integration of Signals」（シグナルの統合）。章題からは、表面の受容体からタンパク質の構成要素へ、さらに複数のシグナルの統合へと進むことがわかる。

セクション8、第28〜32章：Cellular Adhesion and the Extracellular Matrix（細胞接着と細胞外マトリックス）

「Cells of the Extracellular Matrix and Immune System」（細胞外マトリックスと免疫系の細胞）、「Extracellular Matrix Molecules」（細胞外マトリックス分子）、「Cellular Adhesion」（細胞接着）、「Intercellular Junctions」（細胞間結合）、「Connective Tissues」（結合組織）。

セクション9、第33〜39章：Cytoskeleton and Cellular Motility（細胞骨格と細胞運動）

「Actin and Actin-Binding Proteins」（アクチンとアクチン結合タンパク質）、「Microtubules and Centrosomes」（微小管と中心体）、「Intermediate Filaments」（中間径フィラメント）が別々の章になり、続いて「Motor Proteins」（モータータンパク質）、「Intracellular Motility」（細胞内運動）、「Cellular Motility」（細胞運動）、「Muscles」（筋肉）がある。出版社の著者紹介によれば、Pollard自身の研究はアクチンフィラメントとミオシンモーターであり、このセクションは筆頭著者の専門に最も近い。

セクション10、第40〜46章：Cell Cycle（細胞周期）

「Introduction to the Cell Cycle」（細胞周期入門）、「G1 Phase and Regulation of Cell Proliferation」（G1期と細胞増殖の調節）、「S Phase and DNA Replication」（S期とDNA複製）、「G2 Phase and Control of Entry into Mitosis」（G2期と分裂期突入の制御）、「Mitosis and Cytokinesis」（有糸分裂と細胞質分裂）、「Meiosis」（減数分裂）、「Programmed Cell Death」（プログラム細胞死）。

主要概念

セクション1〜2

• 細胞の進化的文脈：第2章の主題。
• 生物物理学の原理と高分子の集合：分子機構の物理的基礎。第4章と第5章。

セクション3〜6

• 染色体の構成とクロマチンの収納：第7〜8章。
• 遺伝子発現、RNAプロセシング、タンパク質のフォールディング：セントラルドグマの章、第10〜12章。
• ポンプ、キャリア、チャネル：第14〜16章の膜輸送の分類。
• 膜輸送（トラフィッキング）：ターゲティング、分泌、エンドサイトーシス、分解。第18〜23章。

セクション7〜10

• シグナルの統合：受容体、タンパク質ハードウェア、セカンドメッセンジャーがどう組み合わさるか。第24〜27章。
• 細胞接着と細胞外マトリックス：第29〜31章。
• 細胞骨格フィラメントとモータータンパク質：第33〜36章。
• 細胞周期の制御とプログラム細胞死：第40〜46章。

批判的分析

長所

• 機構による構成。 セクションの順序は、化学と物理から出発し、遺伝子、膜、細胞小器官、シグナル、接着、細胞骨格、細胞周期へと進み、装置が何をするかで章を分けている。膜輸送はポンプ、キャリア、チャネルに分けられ、輸送タンパク質を機構別に扱っている。
• 専門的な深さを持つ著者たち。 Elsevierの紹介によれば、4人の著者の研究分野（アクチンとミオシンの運動、染色体動態、生細胞イメージング、分子の可視化）は、本書のいくつかのセクションに直接かかわる。
• 医学・生理学との関連。 出版社は、本書が研究と臨床の両方に関連し、細胞生物学を病態生理に結びつけると述べている。細胞生理学の内容も挙げており、「Membrane Physiology」の章に現れている。
• 視覚への配慮。 著者の一人は医療イラストレーターで、出版社も図版を強調している。図で学ぶ学生には役立つはずである。

短所

• 分量と密度。 46章あるため、教科書であると同時に参考書でもある。1学期の講義では取捨選択が必要になる。
• 深さの根拠は目次と出版社の紹介に限られる。 出版社のページには章ごとの詳細、演習問題の情報、前提知識の記載がなく、フロントマターが述べる原子構造に基づく図や定量的測定については、ここでは確認できなかった。

コースにおける位置づけ

このコースの他の細胞生物学の本は、さまざまなレベルにわたる。Allen と Cowling の The Cell: A Very Short Introduction は技術的でない短い概説、Essential Cell Biology は最初の講義向け、Hardin と Lodolce の Becker's World of the Cell は生化学的な基礎が強く、データ解析の問いを含む1学期の学部向け教科書、Karp の Cell and Molecular Biology は各主題を確立した実験を軸に構成し、Alberts らの Molecular Biology of the Cell は包括的な参考書である。

Pollard らの本は後の2冊と並ぶ詳細な解説書であり、Karp の実験中心の進め方に比べて物理的・機構的な色合いが強い。生物物理、集合、運動の各章がその例である。Essential Cell Biology や Becker's World of the Cell のような最初の講義の後に使うのが最もよく、モーター、膜、細胞周期に関心のある読者は、Molecular Biology of the Cell と並ぶ二冊目の詳しい教科書としても使える。

本書の使い方

本書は、細胞生物学または分子生物学の最初の講義と生化学の入門を終えた上級学部生や大学院生（前提知識の記述と一致する）、および臨床的な話題の背後にある機構を知りたい医学・生物医学系の読者に向く。

実践的な進め方は次のとおり。

• 中核： セクション2（背景として）、セクション3〜4、セクション5〜6で、分子と膜の基礎を築く。
• 関心に応じて： シグナルはセクション7、細胞骨格と運動はセクション9、細胞周期はセクション10。各セクションはほぼ独立しているので、講義が必要とする順序で読める。
• 参照用： セクション8（接着と細胞外マトリックス）と導入の各章は、必要に応じて参照する。
• 組み合わせ： まず短めの教科書で全体像をつかみ、この本は、ある主題の背後にある機構を調べる場所として使う。