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ナノサイズの細胞外膜小胞の物性イメージングに成功 〜細菌は不均一な性質の膜小胞を放出する〜

2020/04/07

金沢大学理工研究域生命理工学系/ナノ生命科学研究所の田岡東准教授らと筑波大学生命環境系および微生物サステイナビリティ研究センターの野村暢彦教授らの共同研究グループは,細菌が環境中に放出する微小な袋状の膜構造体(MV)の物理的性質を原子間力顕微鏡と呼ばれる顕微鏡技術を用いて調べる方法を開発しました。

近年の国内外の研究で,MVは,細菌間の情報伝達やタンパク質の輸送,遺伝子の水平伝播に関与し,抗生物質やファージへの「おとり」として働いて細菌の生存を助けるなど,細菌の生存戦略に深く関わる重要な因子であることが報告されています。しかし,細菌が放出するMVの大きさは直径20~400ナノメートル程度と極めて小さいだけでなく,リン脂質膜という非常に柔らかくもろい構造でつくられていることから,MV粒子一つ一つの性質を個別に調べる方法は開発されておらず,MVの詳しい実態はこれまで明らかにされていませんでした。

本共同研究グループは,溶液中でMV1粒子の物理的性質を定量的に調べる方法を開発し,4種類の細菌が放出したMVの性質を比較しました。その結果,1種類の細菌が物理的性質の異なる多様な性質のMVを放出すること,また細菌種ごとに放出するMVに種特異的な性質の違いがあることを見いだしました。

図 高速原子間力顕微鏡による位相イメージングの概要図
高速原子間力顕微鏡は,マイカ基板の上に固定された試料のイメージングを行う。プローブと呼ばれる非常に鋭い針が,振動しながら試料の上をなぞることで,試料の形を画像化する。このイメージング中に位相の遅れと呼ばれるプローブ振動の変化を検出し,位相遅れを画像化するのが位相イメージングである。この位相の遅れは,プローブがなぞっている試料表面の接着性や粘弾性などの物理的性質に依存する。本研究グループは,個々のMV粒子の物理的性質を,位相メージングによって見える化した。

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