フラクタル形態形成に於ける界面活性脂質の役割

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02808026
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 松山 東平 新潟大学, 医学部, 助教授 (00047200)
• 研究分担者: 仲川 洋治 新潟大学, 教養部, 助教授 (10018799)
• キーワード: フラクタル / 形態形成 / 界面活性脂質 / 細菌集落 / Serratia marcescens / 細菌脂質

研究概要

1.果面活性脂質の構造解析
Serratia rubidaea産生のrubiwettin R1、RG1およびSerratis marcescens産生のserrawettin W1、W2、W3を単離精製しその化学構造を明確にした(前年度報告)。今年度は、構造解析を更に進め、上記物質を構成する脂肪酸およびアミノ酸の炭素鎖長に±2程のゆらぎが存在することを明確にした。生合成特異性の単純な破綻によるのか、環境変化などへの対応で特にそうなっているのか、今後の解明課題である。
2.フラクタル形態の形成機構
(1)固形培地上のフラクタル集落形成では、寒天内栄養分の二次元的拡散と、それに律速された集落成長が形成の基礎条件であることを示した。既ち、ボックスカウンティング法で求めたフラクタル次元が1.7〜1.8で、遮蔽効果、反発効果が見られ、diffusionーlimited aggregation(DLA)の理論モデルと整合していた。フラクタル成長プロセスの基礎が解明された細胞実験系として今後の有用性が期待される。
(2)成長先端部では、通常、界面張力が分裂細胞の突出を抑え凹凸の少ない成長外緑となる。Serratiaは、上記の界面活性脂質を産生することにより、界面張力による束縛を緩めフラクタル集落形成を容易にしている(コンピュタ-シユミレ-ションによる検証)。
(3),半固形培地上では、細菌は鞭毛による遊走を行い、速やかな拡がり増殖を行う。この場合も、細菌は一様に拡がるのではなく、分枝し自己相似性のあるフラクタルパタ-ンを形成する。上記界面活性脂質がこの過程をも促進改変しパタ-ン形成を多彩なものにしている。

研究成果

• [文献書誌] Matsuyama,T.: "Surfaceーactive novel glycolipid and linked 3ーhydroxy fatty acids produced by Serratia rubidaea." J.Bacteriol.172. 3015-3022 (1990)
• [文献書誌] HaraーHotta,H.: "Mass spectrometry with soft ionization techniques for structual analysis of lipids in Serratia species." Anal.Chim.Acta. 247. 283-293 (1991)
• [文献書誌] Matsuyama,T.: "A novel extracellular cyclic lipopeptide which promotes flagellaーdependent andーindependent spreading growth of Serratia marcescens." J.Bacteriol.174. (1992)
• [文献書誌] Ohgiwari,M: "Morphological changes in growth phenomena of bacterial colony patterns." J.Phys.Soc.Jpn.61. (1992)
• [文献書誌] Matsuyama,T.: "Selfーsimilar colony morphogenesis by gramーnegative rods as the experimental model of fractal growth by a cell population." Appl.Environ.Microbiol.58. (1992)
• [文献書誌] 松山 東平: "医学・生物学におけるフラクタル" 朝倉書店, (1992)
• [文献書誌] Matsushita,M.: "Growth patterns in physical science and biology." Plenum, (1992)