徳島大学,東京工業大学,理化学研究所,科学技術振興機構（ＪＳＴ）

令和５年１１月１０日

徳島大学
東京工業大学
理化学研究所
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

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

ポイント

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、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ました。

光合成を行うバクテリアである藍藻（シアノバクテリア）は、さまざまな環境でバイオフィルムを形成します。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す。藍藻バイオフィルムは多糖を主要構成要素としつつも、たんぱく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ります。

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ありました。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ました。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、たんぱく質と多糖成分が共在している様子が明らかになりました。

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ます。

なお、本研究成果は、２０２３年１１月１０日（金）（日本時間）公開の「Ａｎａｌｙｓｔ」誌に掲載される予定です。

本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ）の戦略的創造研究推進事業 ＡＣＴ－Ｘ「環境とバイオテクノロジー」（研究代表者：加藤 遼、ＪＰＭＪＡＸ２１Ｂ４／前田 海成、ＪＰＭＪＡＸ２０ＢＧ）、ＣＲＥＳＴ（研究代表者：田中 拓男、ＪＰＭＪＣＲ１９０４）、創発的研究支援事業（研究代表者：矢野 隆章、ＪＰＭＪＦＲ２０２Ｉ）および科学研究費助成事業「学術変革Ａ公募研究（研究代表者：加藤 遼、ＪＰ２３Ｈ０４１３９）」の支援を一部受けて実施されました。

＜プレスリリース資料＞

＜論文タイトル＞

“Label-Free Visualization of Photosynthetic Microbial Biofilms using Mid-Infrared Photothermal and Autofluorescence Imaging”
ＤＯＩ：10.1039/D3AN01453C

＜お問い合わせ先＞

（英文）“Label-free visualization of photosynthetic microbial biofilms using mid-infrared photothermal and autofluorescence imaging”

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