誘引物質の濃度場と細菌の遊泳方向転換の計測による走化性数理モデルの構築

通过测量引诱剂浓度场和细菌游动方向变化构建趋化性数学模型

基本信息

批准号：
22K03906
负责人：
中井唱
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tottori University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03906/
关键词：
細菌走化性べん毛方向転換誘引物質マイクロ流体

项目摘要

A.周毛性細菌の走化性における方向転換角度分布の偏り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。細菌はべん毛モーターを用いてらせん型のべん毛を回転させることで遊泳し、回転方向を切り替えることで方向転換を行うが、好ましい環境に近づくときにモーターの回転方向の切替頻度が低くなることが報告されている。菌体の周りに複数のべん毛を持つ周毛性細菌では、誘引物質に近づく時に遊泳方向転換の頻度が下がるだけではなく、方向転換角度が小さくなることが報告されており、様々な種類の周毛性細菌について、この事を調査した。大腸菌E.coli K12, サルモネラ菌S.typhimurium SJW1103どちらも、方向転換の頻度の低下および方向転換角度の現象が見られた。B.誘引物質の濃度勾配による走化性の差異誘引物質の濃度勾配により、細菌の走化性（誘引物質への集まり方）がどのように異なるかを調査した。上記A.の毛細管を用いた手法では、先端の内径は1μm程度（細菌サイズとほぼ同じ）であり、空間の1点から誘引物質が3次元的に拡散する濃度勾配が形成される。これに対し、寒天入りの誘引物質溶液を加熱して数μLガラス上に滴下して固めると、数mmサイズの壁状の誘引物質が、空間内を1方向に拡散する濃度勾配が形成される（agar-drop法）。agar-drop法では、「壁」のどこからでも誘引物質が拡散するので、濃度勾配は毛細管法に比べて非常に小さい。単毛性細菌V.alginolyticus YM4のL-セリンとL-アラニンに対する走化性を、上記2種類の方法で計測した。毛細管法ではセリンの方がアラニンより集まりやすかったが、agar-drop法ではアラニンの方が集まりやすい結果となり、誘引物質の種類によって細菌の感度が良い濃度域が異なることが分かった。

答：通过检测优选的化学物质并改变游泳方向，止痛细菌细菌趋化趋化性的方向角分布的偏差具有在具有较高浓度的区域（趋化性）的特性。细菌使用鞭毛电动机游泳以旋转螺旋鞭毛，并通过切换旋转方向改变方向，但据报道，在接近首选环境时，切换电动机旋转方向的频率会降低。据报道，在细胞周围有多个鞭毛的周围细菌中，游泳方向的频率在接近吸引者时会改变，而且方向变化角度也会降低，并且对各种类型的上核细菌进行了研究。大肠杆菌大肠杆菌K12和沙门氏菌S.鼠伤寒SJW1103均表现出降低的方向频率和变化的方向角。 B.吸引剂梯度的差异化趋化性，我们研究了趋化性的浓度梯度（细菌聚集到诱人的方式）如何不同。在上面的A中使用毛细血管的方法中，尖端的内径约为1μm（几乎相同，与细菌大小相同），并且形成了浓度梯度，其中吸引材料从空间中的一个点散布了三维。相反，当将含有琼脂的吸引溶液加热并滴入几μl玻璃上以硬化时，形成了浓度梯度，其中形成了一个壁状的吸引剂，在一个方向上沿空间的一个方向扩散了几毫米（琼脂滴定方法）。琼脂滴定方法从壁上的任何地方扩散吸引剂，因此浓度梯度比毛细管法小得多。使用上述两种方法测量了单鞘细菌V. alginoloselyticus ym4和L-丙氨酸的趋化性。在毛细血管方法中，丝氨酸比丙氨酸更可能收集，但是在琼脂滴定方法中，丙氨酸更可能收集，并且发现具有良好敏感性的细菌的浓度范围取决于吸引剂的类型。