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細菌の個体運動特性に基づく数理モデルと集団運動観察の対比による走化性の定量化

研究課題

研究課題/領域番号 18K03950
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分19010:流体工学関連
研究機関鳥取大学

研究代表者

後藤 知伸  鳥取大学, 工学研究科, 教授 (00260654)

研究分担者 中井 唱  鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (80452548)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード走化性 / 細菌 / 集積 / 誘引物質 / 数理モデル / 誘因物質 / 単毛性細菌 / べん毛 / 方向転換 / 定量化 / 個体運動
研究成果の概要

サルモネラ菌とビブリオ菌を対象に,種々のアミノ酸に対する集積具合と細菌単体の運動を調べた.1)サルモネラ菌は,セリンよりもアスパラギン酸に集積する.2)ビブリオ菌は,グリシン,ロイシン,アラニンよりもセリンに集積する.3) 従来,走化性は,tumbleの抑制に起因すると考えられていたが,方向転換時の角度変化に起因していることもあることが新たに発見された. 4)数理モデルを用いたシミュレーション結果との対比によって,細菌単体の運動様式の差異が誘引物質に集積する細菌分布の差異の原因となることが示された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

誘引物質に対する細菌の集積速度や誘引物質まわり細菌分布を予測するためには,個々の細菌の運動から集団運動としての走化性の強さを同定する必要がある.このことは,狭い環境下では,細菌の増殖と合わせて生じるぬめりなどの形成の定量評価に寄与するであろうし,広い環境下では,食物連鎖の中の細菌の役割を明らかにすることに繋がる.また,有用細菌の培養条件の設定や,最近試みられている集団運動の制御にも寄与するものと考えられる.
ここで得られた研究成果は,走化性の強さを同定するための方法の開発の基礎となると同時に,走化性の強さを示すデータの一部となる.

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Difference in chemotaxis of <i>Salmonella</i> cells between serine and aspartic acid2021

    • 著者名/発表者名
      NAKAI Tonau, HIGASHIDA Yasutoshi, NAKAMURA Fumiya、GOTO Tomonobu
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: 16 号: 3 ページ: 21-00074-21-00074

    • DOI

      10.1299/jbse.21-00074

    • NAID

      130008088411

    • ISSN
      1880-9863
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Biased reorientation in the chemotaxis of peritrichous bacteria Salmonella enterica serovar Typhimurium2021

    • 著者名/発表者名
      Nakai Tonau, Ando Taishi, Goto Tomonobu
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 120 号: 13 ページ: 2623-2630

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2021.04.033

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Estimation of chemotaxis intensity of <i>Salmonella</i> cells by the capillary assay and biased random walk simulation2019

    • 著者名/発表者名
      Tonau Nakai, Junpei Yoshino, Tomonobu Goto
    • 雑誌名

      Journal of Aero Aqua Bio-mechanisms

      巻: 8 号: 1 ページ: 63-68

    • DOI

      10.5226/jabmech.8.63

    • NAID

      130007676841

    • ISSN
      2185-1522
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] BIASED REORIENTATION IN THE CHEMOTAXIS OF PERITRICHOUS BACTERIA2022

    • 著者名/発表者名
      Tonau Nakai, Tomonobu Goto
    • 学会等名
      Biological fluids & flows - A conference to 80th birthday of Prof. Tim Pedley, FRS
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Difference in the chemotaxis between monotrichous and peritrichous bacteria by a numerical simulation and observation2021

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kunimasa, Tonau Nakai, Tomonobu Goto
    • 学会等名
      The 11th Asian-Pacific Conference on Biomechanics (AP Biomech 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Biased Re-orientation in chemotaxis of peritrichous bacteria2021

    • 著者名/発表者名
      Tonau Nakai, Taishi Ando, Tomonobu Goto
    • 学会等名
      25th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 細菌の走化性強さの観測と数理モデルによる評価2021

    • 著者名/発表者名
      中井 唱,國政 裕太,後藤 知伸
    • 学会等名
      第60回 日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ピエゾ駆動レンズで取得した映像のOpenCVを用いた画像処理による細菌の三次元遊泳計測2021

    • 著者名/発表者名
      中嶋 貴也,中井 唱,後藤 知伸
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 数理モデルを用いた細菌の走化性強さの推定2020

    • 著者名/発表者名
      中井 唱,後藤 知伸
    • 学会等名
      日本生物物理学会 第58回年会 シンポジウム 「もっと面白くなる細菌べん毛研究~残された宿題への挑戦~」
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 観察に基づくバイアス付きランダムウォークモデルによる単毛性細菌及び周毛性細菌の走化性シミュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      國政裕太,中井 唱,後藤 知伸
    • 学会等名
      日本機械学会 第31回バイオフロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Difference in Chemotaxis of Salmonella Cells between Different Amino Acids2019

    • 著者名/発表者名
      Tonau Nakai, Taishi Ando, Fumiya Nakamura, Yasutoshi Higashida, Tomonobu Goto
    • 学会等名
      The 10th Asian-Pacific Conference on Biomechanics, Taipei
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of Chemotaxis Intensity in Bacteria by Using a Mathematical Model2019

    • 著者名/発表者名
      Tonau Nakai, Yasutoshi Higashida, Fumiya Nakamura, Taishi Ando, Tomonobu Goto
    • 学会等名
      Mathematical Methods in Biofluid Mechanics (a RIMS Satellite Seminar in 2019), Awaji
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] サルモネラ菌の走化性の誘引物質による差異2019

    • 著者名/発表者名
      中井 唱,後藤 知伸
    • 学会等名
      第40回エアロ・アクアバイオメカニズム学会定例講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] サルモネラ菌の走化性の誘引物質による差異2019

    • 著者名/発表者名
      中村 文哉,東田 康稔,安藤 大師,中井 唱,後藤 知伸
    • 学会等名
      日本機械学会第30回バイオフロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] セリンとアスパラギン酸に対するサルモネラ菌の走化性の差異2019

    • 著者名/発表者名
      中井唱,東田康稔,中村文哉,安藤大師,後藤知伸
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] サルモネラ菌の走化性強さの観察と数理モデルによる推定2018

    • 著者名/発表者名
      中井唱,吉野純平,安藤大師,後藤知伸
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] A scale for quantitative measure on strength of bacterial chemotaxis2018

    • 著者名/発表者名
      Tomonobu Goto, Mami Kajitani, Junpei Yoshino, Tonau Nakai
    • 学会等名
      8th World Congress of Biomechanics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chemotaxis measurement for a single bacterial cell and cell group2018

    • 著者名/発表者名
      Tonau Nakai, Junpei Yoshino, Taishi Ando, Tomonobu Goto
    • 学会等名
      The Seventh International Symposium on Aero Aqua Bio-mechanisms
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 誘引物質まわりの細菌単体の挙動計測2018

    • 著者名/発表者名
      安藤大師,中井唱,後藤知伸
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 細菌単体の挙動計測に基づく走化性効果の再考2018

    • 著者名/発表者名
      安藤大師,中井唱,後藤知伸
    • 学会等名
      第39回エアロ・アクアバイオメカニズム学会定例講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 生体システム解析学研究室

    • URL

      http://www.damp.tottori-u.ac.jp/~lab5/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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