生きた植物で実証--同じ「色」の蛍光を「寿命」で見分ける ～より多くのタンパク質を同時に識別、植物の多重イメージング活用へ～

【本研究のポイント】

・蛍光波長（色）が極めて類似している複数の蛍光タンパク質^注1）を、蛍光が減衰する速さ（蛍光寿命^注2））」の違いに基づいて明瞭に識別できることを示した。

・生きた植物細胞の中でも、複数種類の同系色蛍光タンパク質を同時に識別でき、赤色・緑色のいずれの蛍光タンパク質にも適用できることを示した。

・蛍光の「色」と「寿命」という異なる二つの情報を組み合わせることで、植物細胞で同時に観察できる対象を増やせる可能性を示した。

【研究概要】

名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所（ITbM）の青山 剛士 研究員、杉本 渚 技術員、佐藤 良勝 特任准教授の研究グループは、蛍光寿命顕微鏡（FLIM^注3））を用いて、生きた植物細胞内で蛍光波長が極めて類似する蛍光タンパク質を識別できることを実証しました。

蛍光タンパク質は、細胞内のタンパク質の位置や動きを可視化する、ライフサイエンス研究に欠かせないツールです。従来、複数の蛍光タンパク質を同時に観察するには、蛍光波長（色）が異なるタンパク質を組み合わせることが一般的でした。しかし、蛍光タンパク質は同じ色に光る場合でも、蛍光が減衰するまでの時間（蛍光寿命）は種類によって異なります。そこで研究グループは、蛍光寿命を測定できるFLIMを用い、同じ色の蛍光タンパク質を蛍光寿命の違いに基づいて識別できることを示しました。さらに、生きた植物細胞（コケ植物ヒメツリガネゴケ）でも識別に成功し、この技術が植物細胞における多重イメージングに有用であることを示しました。今後、蛍光の色と寿命を組み合わせることで、より多くのタンパク質を同時に見分けられるようになり、植物細胞内で起こる様々な現象を詳しく調べる手段として、幅広い活用が期待されます。本研究成果は、2026年7月30日に国際学術雑誌『Plant Physiology』に掲載されました。

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【用語説明】

注1）蛍光タンパク質：

光を当てると特定の色に光る性質を持つタンパク質。遺伝子操作によって観察したいタンパク質と融合させることで、生きた細胞の中でその位置や動きを可視化できる。代表的なものにGFP（緑色蛍光タンパク質）などがあり、生命科学研究に広く利用されている。

注2）蛍光寿命：

蛍光分子が光を吸収して励起状態になってから、元の状態（基底状態）に戻るまでの平均時間。通常はナノ秒単位で表される。蛍光分子の種類によってこの時間の長さは異なる。

注3）蛍光寿命顕微鏡（FLIM）：

蛍光分子の蛍光寿命の違いを画像として捉えることができる顕微鏡技術。Fluorescence Lifetime Imaging Microscopyの略。