単一の細菌細胞のフラゲラモーターの非同期的なスイッチング

科学分野:

• 微生物学 微生物学とは
• バクテリアの移動性
• 細胞生物物理学 細胞生物物理学

背景:

• サルモネラ菌は,移動のために複数のフラゲルを利用し,個々のフラゲルは,逆時計方向 (泳ぐ) または時計方向 (転がる) で回転することができます.
• バクテリアの移動中のフラジェラ回転の調節と複数のフラジェラの調整は,複雑なプロセスです.
• 以前の理解では,協調されたフラゲラ作用のための潜在的に同期されたスイッチングメカニズムが示唆されていた.

研究 の 目的:

• パーソナルサルモネラフラゲラの切り替え行動を,臓器レベルで調査する.
• フラゲラスイッチングが1つの細胞上の複数のフラゲラに連携しているか,または独立して動作するかどうかを判断する.
• バクテリアの泳ぎ中に協調されたフラジェラ束の回転の背後にあるメカニズムを解明する.

主な方法:

• 特定のフラゲラ回転感覚の観察 特殊な条件下で,部分的にエネルギーが消えた cheCとcheZ変異体の細胞を用いて.
• 長い時間スケール (2分以上) にわたるフラジェラスイッチングイベントのモニタリングにより,フラジェルごとに複数のスイッチングイベントを記録できます.
• 同じ細菌細胞上の異なるフラジェラ間のスイッチング確率と異質性の分析.

主要な成果:

• 反時計方向と時計方向の回転の間のフラジェラス・スイッチングは完全に非同期であることが判明し,個々のフラジェラスレベルで独立して発生します.
• 泳ぎ中にフラジェラ束で観察された協調的な回転は,同期スイッチではなく,機械的な相互作用によって強化された逆時計回転の高い確率から生じるようです.
• 同じ細胞上の異なるフラジェラの間では,スイッチング確率の有意な異質性が観察され,永久的な構造的差異または遅い調節変動を示唆しました.

結論:

• ストカスティック・スイッチングプロセスは,個々のフラジェラレベルで動作し,細胞の協調的なイベントとして動作しません.
• バクテリアの泳ぎは,個々のフラジェラ回転と機械的結合の確率的性質によって達成され,同期したスイッチングメカニズムによって達成されません.
• フラゲラスイッチングの確率の異質性は,フラゲラ構造の固有の違い,または遅い規制プロセスの違いを反映している可能性があります.