徳岛大学ポスト尝贰顿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、田中寛教授及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（図１）。
光合成を行うバクテリアである蓝（らん）藻（シアノバクテリア）は、様々な环境でバイオフィルムを形成します。蓝藻バイオフィルムは蓝藻自身の生存だけでなく、他の微生物のすみかや栄养源としても活用されている重要な存在です。蓝藻バイオフィルムは多糖を主要构成要素としつつも、タンパク质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、バイオフィルムの机能や形成机构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术では、分子を标识した际にバイオフィルムの构造に影响を与えるといった课题がありました。そこで研究グループは、非标识で试料の构成分子を分析できる超解像赤外分光イメージング技术を利用することで、バイオフィルム中に含まれる硫酸多糖成分や蓝藻细胞などを可视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蓝藻が配列している様子や、タンパク质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机能に関する新たな知见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构造と组成の理解が进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) 18 : 00 （日本時間） 公開の Analyst 誌に掲載されました。
図1：超解像赤外分光イメージングによるバイオフィルム内の分子组成の可视化
【プレスリリース】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 ※無断転載禁止(PDF 682KB)
