大腸菌における細胞死の定量的な理解

細菌は自然環境中では対数増殖期よりも定常期、死滅期にいる時間の方がはるかに長いことが知られている。定常期以降の細菌のふるまいは良い意味でも悪い意味でも私たちの生活と密接に関係しうるが、この時期の細菌の生理学についての知見は少ない。そこで本研究では細菌の挙動を1細胞レベルで観察することで、細菌が増殖を停止し、細胞死に至るまでの過程を解析することを目指した。はじめに、大腸菌細胞において定常期以降にどういった形態変化が起こるのかを解析した。手法としては、大腸菌をLB培地で回分培養し、定常期以降に定期的にサンプリングを行った。細胞を生死判定に用いられる蛍光試薬で染色し、顕微鏡観察を行った。その結果、細胞は細胞質の一部が収縮する表現型をともなって死滅していく様子が観察された。この時、残されたわずかな生細胞は定常期においても増殖を続けているのかを知るため、次の実験を行った。細胞を含むならし培地に細胞伸長は阻害しないが分裂を阻害する抗生物質を添加し、培養を24時間続けた。細胞増殖（伸長）が起こっているならば、細胞長が抗生物質非添加の細胞と比較して長くなった異常な形態の細胞がみられるはずである。比較解析の結果、抗生物質添加の有無による大きな細胞サイズの変化はみられず、少なくともこの時間スケールでは生細胞の細胞伸長が起こっていないことが示唆された。また、細胞の大きさが細胞の代謝状態と相関するという仮定のもと、定常期の細胞の大きさに影響を与える遺伝子のスクリーニングを行い、中央代謝に関わる遺伝子を同定した。今後はこの変異株における細胞死の過程を観察することにより、代謝と細胞死がどう相関するのかを明らかとしたい。

細菌は自然環境中では対数増殖期よりも定常期、死滅期にいる時間の方がはるかに長いことが知られている。定常期以降の細菌のふるまいは良い意味でも悪い意味でも私たちの生活と密接に関係しうるが、この時期の細菌の生理学についての知見は少ない。そこで本研究では細菌の挙動を1細胞レベルで観察することで、細菌が増殖を停止し、細胞死に至るまでの過程を解析することを目指した。はじめに、大腸菌細胞において定常期以降にどういった形態変化が起こるのかを解析した。手法としては、大腸菌をLB培地で回分培養し、定常期以降に定期的にサンプリングを行った。細胞を生死判定に用いられる蛍光試薬で染色し、顕微鏡観察を行った。その結果、細胞は細胞質の一部が収縮する表現型をともなって死滅していく様子が観察された。この時、残されたわずかな生細胞は定常期においても増殖を続けているのかを知るため、次の実験を行った。細胞を含むならし培地に細胞伸長は阻害しないが分裂を阻害する抗生物質を添加し、培養を24時間続けた。細胞増殖（伸長）が起こっているならば、細胞長が抗生物質非添加の細胞と比較して長くなった異常な形態の細胞がみられるはずである。比較解析の結果、抗生物質添加の有無による大きな細胞サイズの変化はみられず、少なくともこの時間スケールでは生細胞の細胞伸長が起こっていないことが示唆された。また、細胞の大きさが細胞の代謝状態と相関するという仮定のもと、定常期の細胞の大きさに影響を与える遺伝子のスクリーニングを行い、中央代謝に関わる遺伝子を同定した。今後はこの変異株における細胞死の過程を観察することにより、代謝と細胞死がどう相関するのかを明らかとしたい。