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

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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。