東京工業大学、徳島大学光合成微生物が形成するバイオフィルムの成分の非標識・超解像での可視化に成功入試情報

東京工業大学と徳島大学は光合成微生物が形成するバイオフィルムの成分の非標識・超解像での可視化に成功したことを発表した。

東京工業大学科学技術創成研究院化学生命科学研究所の前田海成助教、田中寛教授、徳島大学ポストLEDフォトニクス研究所の加藤遼特任助教、矢野隆章教授および理化学研究所光量子工学研究センターフォトン操作機能研究チームの田中拓男チームリーダー（同開拓研究本部田中メタマテリアル研究室主任研究員）らの研究グループは、超解像赤外分光イメージング技術を用いて、光合成微生物が形成する細胞の集合体（バイオフィルム）の分子成分を非標識かつ高解像度で可視化することに成功した（図1）。

光合成を行うバクテリアである藍（らん）藻（シアノバクテリア）は、様々な環境でバイオフィルムを形成する。藍藻バイオフィルムは藍藻自身の生存だけでなく、他の微生物のすみかや栄養源としても活用されている重要な存在である。藍藻バイオフィルムは多糖を主要構成要素としつつも、タンパク質などの他の分子も共在しており、それらの分子の分布を観察することは、バイオフィルムの機能や形成機構の解明につながる。

しかし、これまでのイメージング技術では、分子を標識した際にバイオフィルムの構造に影響を与えるといった課題が存在していた。そこで研究グループは、非標識で試料の構成分子を分析できる超解像赤外分光イメージング技術を利用することで、バイオフィルム中に含まれる硫酸多糖成分や藍藻細胞などを可視化することに成功した。これにより、バイオフィルム内で硫酸多糖成分に沿って藍藻が配列している様子や、タンパク質と多糖成分が共在している様子が明らかになった。

本手法により、光合成微生物バイオフィルムの形成メカニズムや機能に関する新たな知見が得られるだけでなく、他の微生物バイオフィルムにおいてもその構造と組成の理解が進むことが期待される。