ライフサイエンスにおける蛍光寿命と偏光解消の利用
-測定からどんなことがわかるのか?-

阿部 文快
独立行政法人海洋研究開発機構 極限環境生物圏研究センター 代謝・適応機能研究グループ グループリーダー
横浜市立大学大学院国際総合科 学研究科 環境生命系 客員教授 博士(理学)
Readout No.34 May 2008

ライフサイエンス,特に生きた細胞を対象とする研究領域では,蛍光化合物を標識とした分子イメージングが現在盛んだ。これまで多くの興味は標的分子の量的変動や局在に向けられてきたが,最近,蛍光寿命や偏光解消といった蛍光分子が持つ魅力的な性質を利用するケースが増えてきている。本稿では,その基本的な原理と応用,及び蛍光寿命測定装置FluoroCubeを用いて行った著者らの研究例について,いくつか紹介したい。

はじめに

現代ライフサイエンスは,“蛍光イメージング革命”と称されるほど飛躍的に向上した蛍光化合物の利用と,ハード面の充実に裏打ちされ,かつて想像すらし得なかった生き物の“なまの姿”を次々とあぶり出している。細胞内pHやCa2+濃度の変化に応答して蛍光強度比が変わるインジケータ,間接蛍光抗体法に用いる色とりどりの蛍光色素(Invitrogen社のAlexaシリーズなど),あるいは目的タンパク質との融合産物として細胞内で発現させ,ライブセルイメージングを可能にする緑色蛍光タンパク質(Green Fluorescent Protein:GFP)などがその代表例である。

ライフサイエンスでは,蛍光物質を用いた技法のほとんどが,細胞内で進行している眼に見えない現象を蛍光を標識に観察・計測するために行われている。目的タンパク質は細胞のどのあたりに局在しているのか?存在量は多いのか少ないのか?細胞に刺激を与えると,内部のpHやCa2+濃度はどう変化するのか?いずれも蛍光の“強度”が観察・計測の対象となる。一方,蛍光分子は“蛍光寿命”と“蛍光偏光”といった魅力的な特徴をあわせ持つ。筆者のいる細胞生物学・微生物学の分野でも,これらを積極的に活用しようとする動きが見られてきている。

蛍光寿命や蛍光偏光を知ることで細胞の何が理解されるのか?筆者は蛍光分光学の専門家ではないので,本稿ではアプリケーションに力を注ぐ現場の生物学者の立場から解説したい。実例として,HORIBA Jobin Yvon社のFluoroCubeを用いて得られた筆者らの最近の知見にも触れたい。なお,優れた書籍が出版されているので参考文献[1-3]として掲げている。


 蛍光寿命の意味