大腸菌グリコーゲン機構をモデルとした転写・酵素・代謝物相互作用ネットワークの理解

• Project Area: Synthetic biology for the comprehension of biomolecular networks
• Project/Area Number: 24119509
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 松野 浩嗣 山口大学, 理工学研究科, 教授 (10181744)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2013: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2012: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: システム生物学 / 大腸菌 / 遺伝子制御 / グリコーゲン / タンパク質局在 / シミュレーション / 代謝経路

Research Abstract

これまで比較的軽視されてきた、代謝物制御に関わるタンパク質局在の影響を積極的に考慮し、新しい知見を得た。すなわち、HPrタンパク質の局在がグリコーゲン分解の決定要因として強く働いていることを、この機構を組み込んだシミュレーションの実行結果が生物学的事実と無矛盾に対応することを示すことによって主張した。
PTSタンパク質のHPrとEIIAGlcの作用がグリコーゲン代謝の制御に重要な働きをしていることを示した。具体的には、大腸菌の生活環におけるグリコーゲン利用の仮説、すなわち、誘導期初期では補助的エネルギーとて使われるが、誘導期後期から対数期の間で大腸菌内に蓄積され、定常期においてゆるやかな生存のために少量ずつ消費される、という一連のグリコーゲン利用は、HPrとEIIAGlcを中心とする因子群によって制御されることをシミュレーションによって検証した。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Identification of key regulators in glycogen utilization in E.coli based on the simulations from a hybrid functional Petri net model (2013)
  • Author(s): Zhongyuan Tian, Adrien Faure, Hirotada Mori, Hiroshi Matsuno
  • Journal Title: BMC Systems Biology Volume: 7 Pages: 1-10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of key regulators in glycogen utilization in E. coli on the simulations from a hybrid Petri net model (2013)
  • Author(s): 田忠原
  • Journal Title: Proc. 4th International Workshop on Biological Processes Petri Nets (BioPPN 2013) Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Intelligent mechanisms in E.coli in processing carbon sources (2014)
  • Author(s): Zhongyuan Tian, Hiroshi Matsuno
  • Organizer: International Conference on Artificial Life and Robotics 2014
  • Place of Presentation: コンパルホール(大分市)
• [Presentation] Regulation of glycogen utilization in E.coli identified from the computational model with hybrid functional Petri net (2013)
  • Author(s): Zhonguan Tian, Adrien Faure, Hirotada Mori
  • Organizer: 14th International Conference on Systems Biology
  • Place of Presentation: チボリコングレスセンター（コペンハーゲン、デンマーク）
• [Presentation] Systematic understanding of swith mechanism on carbohydrate supply in E.coli (2012)
  • Author(s): 松野浩嗣
  • Organizer: The 13th International Conference on Systems Biology
  • Place of Presentation: トロント大学(カナダ・トロント市)
  • Year and Date: 2012-08-19