Cell motility of pathogenic bacteria manipulated by a fluid flow

点击翻译按钮获取中文摘要

細菌の走流性応答の研究を実施した。肺炎マイコプラズマであるMycoplasma pneumoniaeは宿主組織の表面などに付着し運動する能力をもつ。なぜ、小さな細菌が運動する能力を発達させたのか、はっきりとした理由は知られていなかった。申請者は本菌が水流の流れに逆らって運動する「正の走流性」という応答を持つことを明らかにした。自作したフローチャンバーとシリンジポンプを接続させ、精密に制御した流れを与える実験系を構築した。このチャンバーの中に菌を加えて、流れを受けたときのようすを光学顕微鏡で高精度に観察した。菌体は非対称な形状をしており、その先端で固体表面に付着をしているが、流れを受けると付着部位を軸に回転し、先端を流れに向かうように配置した。マイコプラズマの非対称形状を変化させ、同様の実験を行うと、同じ流速であっても流れに逆らうことはできず、流れの向きとは関係のない方向へとランダムに移動した。これは風見鶏の仕組みとよく似ている。このような走流性応答は、他の運動性マイコプラズマであるMycoplasma mobileやMycoplasma penetransでも観察できた。非対称形状を上手く利用して流れの向きを認識する仕組みは、マイコプラズマの中で広く保存された仕組みかもしれない。この3種の付着の最大力は75-150 pNほどであり、気管上皮での粘液繊毛クリアランスや淡水魚のエラにおける流れ、さらには尿路内での蠕動運動の際に受ける力よりも大きいため、実環境で機能しうるものであると考えられる。マイコプラズマの運動は一方向的で方向転換をすることがないが知られている。流れを感知する情報伝達機構がなくとも、今回観察された風見鶏の機構があれば、菌体の非対称形状により走流性応答が達成できるのかもしれない。これらの結果はPLOS Pathogensという科学誌に掲載された。