2021 Fiscal Year Annual Research Report
細菌のべん毛運動の観察による走化性モデルの再構築と集団運動の予測
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19K04193
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
中井 唱 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (80452548)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 知伸 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (00260654)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 細菌 / 走化性 / べん毛 / マイクロ流体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
A. 細菌の遊泳様式による誘引物質への集積度合の違い
細菌は好ましい化学物質を検知し遊泳方向を変えることで，より高濃度の領域に集まる性質（走化性）を持つ．通常，細菌の方向転換頻度は約1 Hzであるが，誘引物質の高濃度側に遊泳する時は，この頻度が下がるとされている．また，細菌の種類によりべん毛の本数が異なるため方向転換の仕方が異なり，誘引物質への集まり方も異なると考えられる．らせん型べん毛を1本のみ持つ単毛性細菌は，べん毛の回転方向の切替により前後に方向転換を行うが，複数本のべん毛を持つ周毛性細菌はべん毛を束にして直進遊泳し，束を解くことでランダムな方向に姿勢を変える．これまでの観察で，誘引物質への集積速度は単毛性細菌の方が数倍速いことが分かっており，その原因は誘引物質から離れる際の真後ろへの方向転換であることが，数値解析により示されている．今年度は，方向転換分布の偏り具合をパラメータとして細菌の集積度合の定式化を試み，観察や数値解析と一致する結果が得られた．
B. 周毛性細菌の走化性における方向転換角度分布
周毛性細菌は複数本のらせん型べん毛を束にして回転することで直進遊泳し，束を解くことで方向転換を行う．誘引物質の濃度勾配下では解けるべん毛の本数が遊泳方向に依存するため，遊泳方向によって方向転換角度分布が異なることが予想される．これまでに周毛性細菌Salmonella typhimurium SJW1103株を用いた観察を行い，誘引物質の高濃度領域へ向かう遊泳時の方向転換角度が小さくなることを示した．今年度は異なる周毛性細菌Escherichia coli K12株を用いた観察を行った．方向転換角度は，誘引物質に近づく時にわずかに小さくなったが，サルモネラ菌ほど顕著に表れなかった．一方で遊泳継続時間は遊泳方向により大きく異なり，誘引物質に近づく時に長くなることが分かった．
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