キメラ菌体を用いたバクテリアべん毛モーターの回転計測

バクテリアべん毛モーターは直径が高々40nmの回転モーターであり,バクテリアの運動機関として知られている.その原動力は,細胞内外のイオン濃度差であり,種により,プロトン,ナトリウムが用いられる.我々はこれら2種類のキメラ菌体を作成した.このキメラ菌体は,回転計測に適しており,回転機構の解明に重要な役割を果たす.また,バクテリア菌体内における情報のやりとり,モーター複合体の構築状況,モーターの回転の様子を明らかにするためには,菌体内の分子のイメージング技術が必須となる.菌体内のイメージングに関しては,従来のイメージング技術に比べて,菌体の小ささ(約2ミクロン,従来の細胞は10数ミクロン),さらには菌体が俵型をしていることからの光学的という問題がある.我々はエバネッセント照明を最適化し,バクテリア菌体内のGFP融合タンパクのイメージングを試みた.その結果,モーター構成タンパクの一つであるFliGとGFPの融合タンパクが菌体内を拡散運動している様子を観察することに成功した.さらに,蛍光輝点の重心解析により,拡散定数を見積もることに成功した.また,テザードセル法を導入することで菌体の回転中心とFliG-GFP融合タンパクとの輝点が一致することを明らかにすることができた.しかしながら,GFPのイメージングには退色という大きな壁が存在する.一般的にGFPの観察は約10秒程度で蛍光が退色するために,長時間の観察には適さない.そこで,我々は,ストロボ撮影を試みた.ストロボ撮影により,従来より10倍以上の観察時間を得ることができた.さらに,露光時間をビデオレートより非常に短くすることにより,従来では観察不可能であった早い拡散運動をとらえることが可能となった.

バクテリアべん毛モーターは直径が高々40nmの回転モーターであり,バクテリアの運動機関として知られている.その原動力は,細胞内外のイオン濃度差であり,種により,プロトン,ナトリウムが用いられる.我々はこれら2種類のキメラ菌体を作成した.このキメラ菌体は,回転計測に適しており,回転機構の解明に重要な役割を果たす.また,バクテリア菌体内における情報のやりとり,モーター複合体の構築状況,モーターの回転の様子を明らかにするためには,菌体内の分子のイメージング技術が必須となる.菌体内のイメージングに関しては,従来のイメージング技術に比べて,菌体の小ささ(約2ミクロン,従来の細胞は10数ミクロン),さらには菌体が俵型をしていることからの光学的という問題がある.我々はエバネッセント照明を最適化し,バクテリア菌体内のGFP融合タンパクのイメージングを試みた.その結果,モーター構成タンパクの一つであるFliGとGFPの融合タンパクが菌体内を拡散運動している様子を観察することに成功した.さらに,蛍光輝点の重心解析により,拡散定数を見積もることに成功した.また,テザードセル法を導入することで菌体の回転中心とFliG-GFP融合タンパクとの輝点が一致することを明らかにすることができた.しかしながら,GFPのイメージングには退色という大きな壁が存在する.一般的にGFPの観察は約10秒程度で蛍光が退色するために,長時間の観察には適さない.そこで,我々は,ストロボ撮影を試みた.ストロボ撮影により,従来より10倍以上の観察時間を得ることができた.さらに,露光時間をビデオレートより非常に短くすることにより,従来では観察不可能であった早い拡散運動をとらえることが可能となった.