Cell motility of pathogenic bacteria manipulated by a fluid flow

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K07020
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 49050:Bacteriology-related
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: Nakane Daisuke 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (40708997)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 走流性 / 光学顕微鏡 / 走流性 / 流体チャンバー / 感染プロセス / 生存戦略

Outline of Final Research Achievements

Mycoplasma pneumoniae, a pathogenic bacterium of human pneumonia, attaches to host cell surfaces and moves over the surfaces while attached, called gliding motility. However, the role of the gliding motility in pathogenesis remains unclear. Here, we found rheotactic behavior of M. pneumoniae using a water flow chamber and high-precision optical microscopy. When we applied a water flow, M. pneumoniae cells oriented their cell body parallel to the water flow, like a "weathervinek". This would allow them to recognize the direction of the water flow and reach their destination in nature. We also found similar rheotactic responses in Mycoplasma mobile and Mycoplasma penetrans. Since the water flow is ubiquitous on the host cell surfaces, this finding will provide an important new perspective for understanding of their infection process.

Free Research Field

基礎細菌学、生物物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は、この病原細菌によって引き起こされる感染症を予防・対策するために重要な情報となると期待される。マイコプラズマは寄生性の細菌であるため、宿主の表面から流されてしまうと、単独では生存することはできない。しかし、今回発見した走流性のように流れをうまく利用して自身の目的地である組織深部に到達するのであれば、これは非常にかしこい生存戦略であると言える。マイコプラズマという小さな細菌は、何のために動いているのか、長年研究者たちを悩ませてきた。今回発見した走流性は、この小さな細菌が独自に発見した生存戦略、すなわち、動く意味そのものの発見と言えるのかもしれない。