成長する3D細菌コロニーのラフニング不安定性【JST・京大機械翻訳】

Martinez-Calvo, A.; Bhattacharjee, T.; Bay, R. K.; Luu, H. N.; Hancock, A. M.; Wingreen, N. S.; Datta, S. S.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202213875053700 整理番号：22P0347859

成長する3D細菌コロニーのラフニング不安定性【JST・京大機械翻訳】

Roughening instability of growing 3D bacterial colonies

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発行年： 2022年05月09日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年05月09日
JST資料番号： O7001B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

細菌コロニーの成長は,それらの形状を獲得する。コロニー形態形成は2Dでよく研究されているが,多くの細菌は,体内のゲルや組織,または土壌,堆積物,および地下多孔性媒体のような3D環境において大きなコロニーとして成長する。ここでは,3Dで増殖する細菌の大きなコロニーによって示される形態学的不安定性について述べた。透明な3D粒状ヒドロゲルマトリックスにおける実験を用いて,4種の細菌-大腸菌,コレラ菌,Pseudomonas aeruginosa,およびKomagataeibacter sucrofermentans-遺伝子組換の高密度コロニーが,栄養素を消費し,臨界サイズを超えて増殖し,最終的に,細胞型および環境条件の変化に無関係に特徴的な分岐,ブロッコリ様,自己アフィン形態を採用することを示した。この挙動は2Dと3Dコロニーの間の重要な違いを反映するが,2Dコロニーは第3次元からの成長に必要な栄養素に接近し,その内部で3Dコロニーが栄養制限され,その表面で粗い成長への移行を駆動した。動力学が栄養依存性細胞増殖により駆動される「活性流体」としてコロニーを処理する連続体モデルの線形安定性解析と数値シミュレーションを用いて,粗化の開始を明らかにした。成長コロニーの全ての寸法が栄養浸透長を実質的に超えるとき,栄養制限成長は実験観察の本質的特徴を再現する3D形態学的不安定性を駆動することを見出した。したがって,著者らの研究は,腫瘍やエンジニアリングされた生きた材料,例えば3D環境において成長している活性物質の他の形態と同様に,成長するコロニーの組織化を予測し,制御するためのフレームワークを提供する。【JST・京大機械翻訳】

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微生物・ウイルス学研究法一般 , 微生物生理一般 , 生物科学研究法一般 , 細胞生理一般

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