細い道ではスピード注意 ~カビが狭い空間を通過する能力は成長速度と相関する~

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2021-03-16 筑波大学,名古屋大学,科学技術振興機構

糸状菌(カビ)は菌糸と呼ばれる管状の細胞から成り、宿主細胞などの基質に、菌糸の先端を侵入させて生長・分岐し、バイオマスの分解や動植物への寄生・共生、発酵などに関わります。その際、自身の直径よりも狭い空間に入るには、その形態を変化させる必要があります。しかしこれまで、数マイクロメートルという小さな菌糸細胞の可変性(あるいは柔軟性)を解析することは困難でした。

本研究では、菌糸直径より細い、幅1マイクロメートルの流路を持つマイクロ流体デバイスを作製し、そこに菌糸を生育させて菌糸細胞の可変性を解析しました。顕微鏡によるライブイメージング解析の結果、糸状菌の中には、細い流路を通過して生長を続けるものと、そうではないものがあることが分かりました。そこで、異なる系統の7種の糸状菌について、同様の解析を行ったところ、細い流路を通過できるかどうかは、菌糸幅や系統分類上の近さではなく、菌糸の生長速度と相関があることを発見しました。つまり、生長の遅い菌糸は、可変性が高く細胞の形を変えて流路を通過できるのに対して、生長の速い菌糸は、細胞の膨圧が高いために可変性が低く、細い流路を通過しにくくなります。このことは、生長が速いと、新たな栄養源や空間を素早く占領できる一方、微小空間への侵入が難しくなるという、細胞形態の可変性と生長速度の間のトレードオフ関係を示唆しています。

糸状菌が微小空間に菌糸を侵入させて生長するメカニズムを理解することにより、糸状菌が関わる生態学的役割、病原性、バイオテクノロジー、カビ汚染の制御などにつながると期待できます。

本研究成果は、2021年3月16日(日本時間)に「mBio」に掲載されます。

本研究は、大隅基礎科学創成財団の助成、および、科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業 総括実施型研究(ERATO)「野村集団微生物制御プロジェクト」の一環として行われました。

詳しい資料は≫

<論文タイトル>
“Trade-off between plasticity and velocity in mycelial growth”
(菌糸生長における細胞の可変性と生長速度のトレードオフ)
DOI:10.1128/mBio.03196-20
<お問い合わせ先>

<研究に関すること>
竹下 典男(タケシタ ノリオ)
筑波大学 生命環境系/微生物サステイナビリティ研究センター(MiCS) 准教授
JST ERATO 野村集団微生物制御プロジェクト ゲノム生化学グループ グループリーダー

<JST事業に関すること>
内田 信裕(ウチダ ノブヒロ)
科学技術振興機構 研究プロジェクト推進部

<報道担当>
筑波大学 広報室
東海国立大学機構 名古屋大学 管理部 総務課 広報室
科学技術振興機構 広報課

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