Gakushuin University (Inoue Hisaichi 회장) Nishisaka Takayuki 교수, 물리학과, 과학 학부 및 대학원생 Kinoshita Yoshiaki (현재 : Freiburg 대학교의 특수 연구원)는 CIO Kikuchi Yoshitomo, TAMURO SUSTION, BIOPA SOCESS, a aoprocess, aiprocess, a a kikuchi yoshitomo와 협력했습니다 해충 악취 벌레의 공생 박테로투스 바카라, 편모 섬유가 세포 주위를 감싸고 수영하는 벌레의 공생 박테로투스 바카라 이 독특한 편모 운동을 나타내는 박테로투스 바카라는 유리 표면에 의해 포획되지 않았으며, 또한 기질 표면에서 효과적인 움직임임이 분명했습니다 이 발견은 박테로투스 바카라가 악취 버그와 공생시 할 때 사용하는 독특한 수영 운동을 명확하게 설명하며 해충이 공생성이되는 것을 막기위한 새로운 방법의 개발로 이어질 것으로 기대됩니다
이 연구 결과는 2017 년 12 월 21 일 (일본 오후 6시)에있었습니다Nature Publishing GrouptheISME Journal"에 온라인으로 게시 됨
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| 왼쪽 : 기존의 편모 운동 오른쪽 : 이번에 관찰 된 세 번째 편모 운동 |
많은 수영 박테로투스 바카라에는 편모라는 20 가지 이상의 단백질을 결합한 운동 장치가 있습니다 박테로투스 바카라는 편모 섬유의 회전을 통해 추진력을 얻어 물에서 자유롭게 수영 할 수 있습니다 편모 운동은 더 나은 환경을 찾기 위해 박테로투스 바카라가 이동하는 데 필수적이며, 두 가지 운동 패턴이 알려져있다 : (i) 대장균과 같은 페리 카로투스 바카라 박테로투스 바카라에 의해 나타난 텀블링 운동; 및 (ii) vibrio 박테로투스 바카라와 같은 해양 박테로투스 바카라에서 볼 수있는 사전 반복 운동 (오른쪽 그림) 이러한 편모 운동은 박테로투스 바카라가 물에서 이동하는 데 사용될뿐만 아니라 병원성 박테로투스 바카라 및 인간의 내부 기관에 도달하는 다른 기관에도 사용되며 병원성 인자로 널리 알려져 있습니다
깃대 운동은 병원성과 밀접한 관련이있는 박테로투스 바카라 종이지만 동물과 박테로투스 바카라 사이의 일부 공생 시스템에서는 둘 사이의 공생을 달성하는 데 중요한 역할을하는 것으로 알려져 있습니다 예를 들어, 발광 박테로투스 바카라 Alivibrio 박테로투스 바카라를 신체에 통합함으로써 그들은 달에 섞여 외부 적의 포식을 방지하지만,이 공생의 경우 발광 박테로투스 바카라의 운동성이 필수적입니다 또한, 농업 작물의 해충으로 알려진 악취 버그는 버크 홀데 로투스 바카라 (Burkholderia)라는 박테로투스 바카라를 신체에 통합시킴으로써 살충제에 대한 저항을 얻는 것으로 알려져 있지만, 박테로투스 바카라의 편모 운동성은이 공생의 형성에 중요한 역할을한다
소화관과 악취 버그의 공생 기관 사이에는 다당류 점막으로 채워진 매우 얇고 좁은 부위가 있습니다 키쿠치 (Kikuchi) 최고 연구원 그룹은 이전에 운동성 버크 홀데 로투스 바카라 만이이 협착증을 통과 할 수 있다고보고 한 반면, 움직일 수없는 돌연변이 체는 협착증을 통과 할 수 없다고보고했다 흥미롭게도, 우리는 또한 대장균과 같은 비염성 박테로투스 바카라가 운동성에도 불구하고 협착증을 통과 할 수 없으며 공생 기관에 도달 할 수 없다는 것을 발견했습니다 웜 오징어에도 비슷한 협착증이 존재하며, 운동성 향상 발광 박테로투스 바카라만이 선택적으로 통과 할 수 있음이 밝혀졌습니다 그러나 "왜 공생 박테로투스 바카라 만 협착증을 뚫을 수 있습니까?" 알려지지 않은 상태입니다 우리의 연구 그룹은 "공생 박테로투스 바카라 Burkholderia가 엄격을 통과하기위한 독특한 운동 메커니즘을 가질 수 있다는 가설으로 연구를 시작했습니다
이미징 편모 섬유
이 가설을 입증하려면 Burkholderia의 편모 운동을 직접 파악해야합니다 그러나 편모 섬유는 약 20 나노 미터 (2 만 분의 2mm)이며 전자 현미경 (오른쪽 이미지 : 상단)에 의해서만 포획 될 수 있습니다 이 도전에 따라, 우리의 연구 그룹은 형광 염료로 세포 신체의 처리가 형광 현미경 하에서 편모 섬유의 시각화를 초래한다는 것을 발견했다 (오른쪽 이미지 : 하단) 또한, 세계에서 가장 민감하다고 말하는 EMCCD 카메라를 사용함으로써 이제 플래그 엘라 섬유의 움직임을 초당 400 개의 이미지 속도로 이미지를 이미지화 할 수 있습니다 이 관찰에 따르면 버크 홀데 로투스 바카라는 플래그 텔라 섬유를 초당 150 회전으로 회전시켜 초당 25 마이크로 미터 (신체 길이의 약 10 배)로 수영 할 수 있음을 보여주었습니다
3 번째 편모 운동의 발견
일반적으로 액체 배지에서, Burkholderia는 대장균 및 기타 물질에 의해 나타나는 알려진 운동 패턴만을 나타냈다 연구 그룹 인 Kinoshita Yoshiaki는 Methylcellulose를 사용하여 협착증을 모방 한 끈적 끈적한 환경을 만들고 유사한 관찰을 수행했습니다 정상적인 운동 모드는 낮은 점도 매체와 동일한 방식으로 관찰되지만, 이러한 조건 하에서, 우리는 셀 몸 주위에 감싸는 편모 섬유의 홍조를 자주 관찰 할 수있었습니다 (오른쪽 그림) 이 편모가 감싸는 움직임은 알려진 편모 운동에는 적용되지 않으며, 편모 운동의 세 번째 형태라고 할 수 있습니다 이 형태의 운동은 플라 셀러를 착용하고 드릴처럼 점성 액체를 통해 움직이는 버크 홀데 로투스 바카라를 만들었습니다
편모를 사용한 활공 운동
Burkholderia가 효율성이 낮음에도 불구하고 독특한 움직임 모드를 나타내는 이유는 무엇입니까? 우리는 비 심각한 박테로투스 바카라 인 대장균을 사용하여 유사한 관찰을 수행하고, 대장균이 시간이 지남에 따라 유리 표면에 결합하여 수술이 발생하는 흥미로운 결과를 얻었습니다 한편, 버크 홀데 로투스 바카라에서는 그러한 유리에 갇힌 세포가 관찰되지 않았다 신중한 관찰에 따르면 정상적인 움직임으로 포착 된 버크 홀데 로투스 바카라 (Burkholderia)는 편모 섬유를 감싸서 유리 표면 주위로 자유롭게 움직일 수 있음이 밝혀졌습니다 또한, 유리 근처의 고해상도를 고해상도 관찰 할 수있는 총 반사 형광 현미경을 사용하여 유리 표면과 접촉하는 플래그 섬유가 활공하는 것으로 밝혀졌다 유리 표면의 고르지 않은 환경을 고려할 때, 박테로투스 바카라 주위를 감싸는 편모 섬유는 이러한 고르지 않고 회전하여 추진력을 생성하여 고체 물질의 표면에서 효과적인 움직임을 허용하는 것으로 여겨집니다 다시 말해,이 세 번째 형태 운동은 기질 표면에 머무르지 않고 효과적인 움직임에 필수적입니다
오징어에서 박테로투스 바카라 박테로투스 바카라의 편모로 감싸는 움직임의 시각화
Flagella 래핑 운동은 Burkholderia에서만 볼 수있는 운동입니까? 이 질문에 대답하기 위해, 우리는 벌레 오징어의 공생 박테로투스 바카라 인 Alivibrio를 사용했습니다 악취 버그와 마찬가지로, 오징어에는 공생 박테로투스 바카라를 선택적으로 선택하는 메커니즘이 있으며, 운동성 알리브 리오 박테로투스 바카라만이 공생 기관에 도달 할 수있는 것으로 알려져 있습니다 Arivibrio 박테로투스 바카라의 형광 염색에 의해 동일한 관찰이 수행되었을 때, Arivibrio 박테로투스 바카라가 세포 주위에 편모 섬유를 감싸면서 수영을하는 것으로 밝혀졌다 (오른쪽 그림) 이것은 이번에 발견 된 세 번째 형태의 편모 운동이 다양한 공생 박테로투스 바카라와 공통된 방식으로 볼 수있을 가능성을 나타냅니다
이 연구는 정상 운동의 편모 섬유의 권선 운동으로의 전환이 시계 반대 방향에서 시계 방향으로 편모 회전의 역전에 의해 달성된다는 것을 보여준다 그러나,이 회전 방향 전환은 편모 래핑을 나타내지 않는 대장균과 같은 박테로투스 바카라에서 발생하며, 회전 방향의 변화만으로는 세 번째 형태의 움직임으로의 전환을 설명 할 수 없습니다 앞으로, 우리는 세 번째 형태의 편모 운동과 유전자의 포괄적 인 분석을 유발하는 데 필요한 단백질의 구조적 분석을 수행함으로써 미스터리에 도달 할 것입니다 또한, 호스트 내에서 편모 움직임을 분석함으로써, 우리는 수영 모드의 사이트 별 전환이 악취 버그 소화관에서 발생하는지에 대한 질문에 대답합니다 이 실험은 정상 모드 또는 편모 랩핑 모드가 협착증 내 운동에서 더 효율적 일 수 있는지 여부를 보여줍니다 이러한 결과에 기초하여, 공생 현상과 박테로투스 바카라가 유전자 수준에서 보여주는 다양한 운동성 사이의 관계를 철저히 명확히함으로써, 이것은 새로운 해충 대조군 제의 감염 및 공생 박테로투스 바카라의 감염 및 식민지를 방지 할 수 있기를 희망한다
게시 된 잡지 :ISME 저널
논문 제목 :절연 장 내장의 예상치 못한 수영 및 활공 모드,Burkholderiasprpe64, 셀 몸 주위에 편모를 감싸고 있습니다
저자 : Yoshiaki Kinosita, Yoshitomo Kikuchi, Nagisa Mikami, Daisuke Nakane, Takayuki Nishizaka
DOI 번호 : 101038/S41396-017-0010-Z
기사 URL :https : //wwwnaturecom/articles/s41396-017-0010-z