動原体（どうげんたい）またはキネトコア（英: kinetochore、[k??n?t?k??r]、[-?ni?t?k??r]）は、真核生物の細胞において、複製された染色分体に結合する円盤型のタンパク質構造であり、細胞分裂時に姉妹染色分体を引き離すために紡錘糸が結合する部位である[1]。キネトコアはセントロメア上で組み立てられ、有糸分裂と減数分裂時に染色体を紡錘体の微小管ポリマーへ連結する。また、キネトコアのタンパク質は姉妹染色分体をつなぎとめておくのを助け、染色体の編集にも関与する[2]。

脊椎動物、菌類、大部分の植物を含む、モノセントリック染色体の生物では、各染色体には1つのセントロメアが存在し、そこで1つのキネトコアが組み立てられる。線形動物や一部の植物などのホロセントリック染色体を持つ生物では、染色体全長にわたってキネトコアが組み立てられる[3]。

キネトコアは細胞分裂時の染色体の顕著な運動を開始し、制御し、監視する。S期に染色体が複製された後の有糸分裂の過程では、2つの姉妹染色分体はセントロメアによって保持されている。各染色分体にはそれぞれ反対方向をむいたキネトコアが存在しており、それぞれが紡錘体の各極へと連結される。中期から後期への移行後、姉妹染色分体は分離され、各染色体上のキネトコアが紡錘体極への移動を駆動する。2つの新たな娘細胞はこのようにして決定され、それゆえキネトコアは有糸分裂と減数分裂時の染色体分離に必要不可欠である。
構造

キネトコアは2つの領域から構成される。

Inner kinetochoreと呼ばれる内側の領域はセントロメアDNAと堅く結合しており、細胞周期を通じて持続する特別なクロマチン構造へと組み立てられる。

Outer kinetochoreと呼ばれる外側の領域は微小管と相互作用する。非常に動的な構造であり、細胞分裂時にのみ組み立てられて機能する。

最も単純なキネトコアであっても19種類以上の異なるタンパク質から構成される。こうしたタンパク質の多くは真核生物の間で保存されており、キネトコアのDNAへの結合を助ける特殊なヒストンH3のバリアント（CENP-AまたはCenH3と呼ばれる）などがある。キネトコアの他のタンパク質は紡錘体微小管への接着などを担っている。ダイニンやキネシンなどのモータータンパク質も含まれ、有糸分裂時の染色体の移動の動力を産生している。Mad2などは微小管との接着や姉妹キネトコア間の張力を監視し、これらのいずれかがみられない場合にはスピンドルチェックポイントを活性化して細胞周期を停止させる[4]。

キネトコアの機能には、紡錘体微小管への染色体の固定、固定の検証、スピンドルチェックポイントの活性化、染色体の移動の推進力の産生などがある[5]。微小管はα-チューブリンとβ-チューブリンからなる準安定性ポリマーであり、伸長と収縮を繰り返す。この現象は動的不安定性（dynamic instability）として知られている[6]。こうした非常に動的な性質はキネトコアの機能へと組み込まれ、染色体の移動と分離の制御が行われる。キネトコアの構成は有糸分裂時と減数分裂時で異なることも報告されており、相同染色体の対合、姉妹キネトコアの同一方向性（monoorientation）、セントロメアのコヒーシンの保護、スピンドル極体（英語版）の結合と複製といった減数分裂特有のイベントには、減数分裂のために完全なキネトコア構成が必要不可欠である[7][8]。
動物細胞

キネトコアはいくつかの層で構成されており、こうした構造は電子顕微鏡を用いて観察されており、当初は従来型の固定染色法によって[9][10][11]、近年では迅速凍結置換法によって観察が行われている[12]。脊椎動物細胞におけるキネトコアの構造と構成要素[5]

キネトコアの最も深い層はinner plateである。ヌクレオソームからなるクロマチン構造上に構成されており、特殊なヒストン（この領域ではCENP-AがヒストンH3に置き換わる）、補助的タンパク質、DNAを含む。セントロメアのDNA構成（サテライトDNA）は、脊椎動物のキネトコアにおいて最も理解が進んでいない部分の1つである。Inner plateは、細胞周期を通じて分離されたヘテロクロマチンドメインのような外観をしている。

Inner plateの外部に位置しているのがouter plateであり、主にタンパク質で構成される。この構造は核膜が解体された後でのみ、染色体の表面に組み立てられる[9]。脊椎動物のキネトコアのouter plateには約20か所の微小管(+)端固定部位が存在するが、出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeのouter plateには固定部位は1つしか存在しない。

キネトコアの最外部のドメインは繊維状のコロナを形成している。この構造は微小管が存在しないときにのみ、一般的な顕微鏡で可視化される。このコロナは常在型または一過的な動的タンパク質ネットワークによって形成されており、スピンドルチェックポイント、微小管固定、染色体移動の調節への関与が示唆されている。

有糸分裂の間、完全な染色体を形成している各姉妹染色分体にはそれぞれキネトコアが存在する。哺乳類の培養細胞では、明確な姉妹キネトコアはG2期の終わりに初めて観察される[13]。こうした初期キネトコアは、核膜が解体される前には成熟した層状構造を示すようになる[14]。有糸分裂のさまざまな時期の蛍光顕微鏡による観察。ヒトの内在性Mad1タンパク質（スピンドルチェックポイントの構成要素の1つ）が緑色で、CENP-B（英語版）（セントロメアのマーカーの1つ）が赤色で、DAPIによるDNA染色が青色で示されている。

キネトコアで組み立てられる最初のタンパク質はCENP-A（出芽酵母ではCse4）である。このタンパク質はヒストンH3の特殊なアイソフォームである[15]。CENP-Aはinner kinetochoreのタンパク質CENP-C（英語版）、CENP-H、CENP-I/MIS6（英語版）の組み込みに必要である[16][17][18][19][20]。これらのタンパク質とCENP-A依存的経路との関係は完全には明確になっておらず、ニワトリ細胞ではCENP-Cの局在にはCENP-Hを必要し、ヒト細胞ではCENP-I/MIS6に非依存的である。線虫Caenorhabditis elegansと後生動物では、outer kinetochoreの多くのタンパク質は究極的にはCENP-Aに依存している。

キネトコアタンパク質は、有糸分裂時のキネトコアでの濃度によって分類することができる。一部のタンパク質は細胞分裂を通じて結合が維持されるが、他の一部のタンパク質の濃度は変化する。さらに、その結合部位でのリサイクルが迅速に行われる動的なタンパク質と、ゆるやかに交換が行われる安定なタンパク質がある。

タンパク質のレベルが前期から後期まで安定したままのものとしては、inner plateの恒常的構成要素や、Ndc80（英語版）複合体[21][22]、KNL/KBPタンパク質（kinetochore-null/KNL-binding protein）[23]、MISタンパク質[23]、CENP-F[24][25]などのouter plateの安定な構成要素がある。恒常的構成要素とともに、これらのタンパク質はキネトコアのコアを組織化しているようである。

有糸分裂時にキネトコア上の濃度が変動する動的な構成要素には、分子モーターCENP-E（英語版）とダイニン（とその標的の構成要素であるZW10とROD）、スピンドルチェックポイントタンパク質（Mad1、Mad2、BubR1、Cdc20など）がある。これらのタンパク質は微小管不在下で高濃度でキネトコア上に組み立てられるが、キネトコアに固定された微小管の数が多くなるほどこれらのタンパク質の濃度は低下する[26]。中期には、CENP-E、Bub3、Bub1のレベルは微小管が結合していないキネトコアと比較して1/3から1/4に低下するが、ダイニン/ダイナクチン、Mad1、Mad2、BubR1のレベルは1/10から1/100以下にまで低下する[26][27][28][29]。