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2008 Fiscal Year Final Research Report

Metabolic dynamics analysis in Escherichia coli toward understanding metabolic regulation and design of useful strains

Research Project

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Project/Area Number 19780061
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Applied microbiology
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

HIRASAWA Takashi  Osaka University, 大学院・情報科学研究科, 助教 (20407125)

Project Period (FY) 2007 – 2008
Keywords応用微生物 / バイオテクノロジー / 分析科学 / 代謝ダイナミクス
Research Abstract

本研究では、代謝制御機構の理解と産業上有用とされる化合物を生産する有用菌株デザインを目的として、大腸菌の細胞内の代謝のダイナミックな変化を代謝フラックス分布の変化からとらえることを目的とした。
生物の代謝は、遺伝子発現レベルでさまざまなタンパク質により制御を受けていることが知られている。代謝制御に関わるタンパク質の遺伝子を欠損させた細胞を培養することで、親株とは異なる細胞内酵素濃度組成になった状態の細胞が得られると予想される。そこで、大腸菌の野生株および細胞内代謝を制御するタンパク質をコードする遺伝子の欠損株を培養し、代謝の変化を測定した。また、野生株をさまざまな酸素レベルの状態で連続培養を行い、代謝フラックスの変化を解析した。さらには、細胞内遊離のアミノ酸についての分析データから、代謝フラックス分布を決定する手法の開発を試みた。
本研究により確立された手法を有機酸などの有用物質を生産する菌株に適用させることにより、微生物を用いた有用物質生産においてさらなる生産性向上を目指した育種の指針を導出することができると期待される。

  • Research Products

    (36 results)

All 2009 2008 2007

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 11 results) Presentation (22 results) Book (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Effect of trehalose accumulation on response to saline stress in Saccharomyces cerevisiae.2009

    • Author(s)
      S. A. Mahmud, K. Nagahisa, T. Hirasawa, K. Yoshikawa, K. Ashitani, H. Shimizu
    • Journal Title

      Yeast 26

      Pages: 17-30

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Comprehensive phenotypic analysis for identification of genes affecting growth under ethanol stress in Saccharomyces cerevisiae.2009

    • Author(s)
      K. Yoshikawa, T. Tanaka, C. Furusawa, K. Nagahisa, T. Hirasawa, H. Shimizu
    • Journal Title

      FEMS Yeast Res. 9

      Pages: 32-44

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of odhA overexpression and odhA antisense RNA expression on Tween-40-triggered glutamate production by Corynebacterium glutamicum.2009

    • Author(s)
      J. Kim, T. Hirasawa, Y. Sato, K. Nagahisa, C. Furusawa, H. Shimizu.
    • Journal Title

      Appl. Microbiol. Biotechnol. 81

      Pages: 1097-1106

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Improvement of L-lactate production by CYB2 gene disruption in a recombinant Saccharomyces cerevisiae strain under low pH condition. Biosci.2008

    • Author(s)
      A. Ookubo, T. Hirasawa, K. Yoshikawa, K. Nagahisa, C. Furusawa, H. Shimizu.
    • Journal Title

      Biotechnol. Biochem. 72

      Pages: 3063-3066

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Genome-wide analysis of relationship between location and number of stress response element and gene expression in Saccharomyces cerevisiae.2008

    • Author(s)
      K. Yoshikawa, C. Furusawa, T. Hirasawa, H. Shimizu.
    • Journal Title

      J. Biosci. Bioeng. 106

      Pages: 507-510

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Adaptation of Saccharomyces cerevisiae cells to high ethanol concentration and changes in fatty acid composition of membrane and cell size.2008

    • Author(s)
      T. N. Dinh, K. Nagahisa, T. Hirasawa, C. Furusawa, H. Shimizu
    • Journal Title

      PLoS ONE 3

      Pages: e2623

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Distinct roles of two anaplerotic pathways in glutamate production induced by biotin limitation in Corynebacterium glutamicum.2008

    • Author(s)
      H. Sato, K. Orishimo, T. Shirai, T. Hirasawa, K. Nagahisa, H. Shimizu, M. Wachi.
    • Journal Title

      J. Biosci. Bioeng. 106

      Pages: 51-58

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamic change in promoter activation during lysine biosynthesis in Escherichia coli cells.2008

    • Author(s)
      J. Ou, T. Yamada, K. Nagahisa, T. Hirasawa, C. Furusawa, T. Yomo, H. Shimizu.
    • Journal Title

      Mol. Biosyst. 4

      Pages: 128-134

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multiple high throughput analyses monitor the response of E. coli to perturbations.2007

    • Author(s)
      N. Ishii*, K. Nakahigashi*, T. Baba-, M. Robert*, T. Soga*, A. Kanai*, T. Hirasawa*, 他19名(*Equally contributed)
    • Journal Title

      Science 316

      Pages: 593-597

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identification of target genes conferring ethanol stress tolerance to Saccharomyces cerevisiae based on DNA microarray data analysis.2007

    • Author(s)
      T. Hirasawa, K. Yoshikawa, Y. Nakakura, K. Nagahisa, Y. Katakura, C. Furusawa, H. Shimizu, S. Shioya.
    • Journal Title

      J. Biotechnol. 131

      Pages: 34-44

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Direct measurement of isotopomer of intracellular metabolites using capillary electrophoresis time-of-flight mass spectrometry for efficient metabolic flux analysis.2007

    • Author(s)
      Y. Toya, N. Ishii, T. Hirasawa, M. Naba, K. Hirai, K. Sugawara, S. Igarashi, K. Shimizu, M. Tomita, T. Soga.
    • Journal Title

      J. Chromatogr. A 1159

      Pages: 134-141

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ゲノムスケール代謝反応モデルを用いた酵母の代謝解析2008

    • Author(s)
      井田祥弘、古澤 力、Sunisa Chatsurachai、新福洋平、平沢 敬、清水 浩
    • Organizer
      第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2008-12-11
  • [Presentation] CE-TOF/MSを利用した^<13>C代謝流束解析の回分培養への応用2008

    • Author(s)
      戸谷吉博、石井伸佳、平沢 敬、曽我朋義、冨田 勝、清水和幸
    • Organizer
      第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2008-12-11
  • [Presentation] マルチオミクスによる大腸菌の遺伝・環境変化に対する応答解析2008

    • Author(s)
      石井伸佳、中東憲治、馬場知哉、Martin Robert、曽我朋義、金井昭夫、平沢 敬、他19名
    • Organizer
      第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2008-12-11
  • [Presentation] Metabolic flux balance analysis of an industrially useful microorganism Corynebacerium glutamicum by a genome-scale reconstructed model.2008

    • Author(s)
      H. Shimizu, Y. Shinfuku, M. Sono, C. Furusawa, T. Hirasawa.
    • Organizer
      The 3rd International Conference on Bio-Inspired Models of Network, Information, and Computing Systems
    • Place of Presentation
      淡路
    • Year and Date
      2008-11-27
  • [Presentation] Comprehensive phenotypic analysis of yeast under ethanol stress condition.2008

    • Author(s)
      K. Yoshikawa, T. Tanaka, C. Furusawa, K. Nagahisa, T. Hirasawa, H. Shimizu.
    • Organizer
      The 13th International Biotechnology Symposium and Exhibition.
    • Place of Presentation
      中国
    • Year and Date
      2008-11-15
  • [Presentation] Systems biotechnology of coryneform bacteria.2008

    • Author(s)
      H. Shimizu, C. Furusawa, T. Hirasawa.
    • Organizer
      The 13th International Biotechnology Symposium and Exhibition.
    • Place of Presentation
      中国
    • Year and Date
      2008-11-15
  • [Presentation] 乳酸生産能を付与した酵母の網羅的遺伝子発現情報に基づいた生産性向上のための育種2008

    • Author(s)
      平沢 敬、大久保亜紀、吉川勝徳、永久圭介、古澤 力、清水 浩
    • Organizer
      化学工学会第40回秋季大会シンポジウム
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2008-09-25
  • [Presentation] コリネ型細菌の代謝評価とアミノ酸生産機構の解明2008

    • Author(s)
      白井智量、古澤 力、平沢 敬、清水 浩
    • Organizer
      化学工学会第40回秋季大会シンポジウム
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2008-09-24
  • [Presentation] Effect of odhA antisense RNA expression on glutamate production in Corynebacterium glutamicum.2008

    • Author(s)
      J. Kim, T. Hirasawa, Y. Sato, K. Nagahisa, C. Furusawa, H. Shimizu.
    • Organizer
      第60回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学
    • Year and Date
      2008-08-27
  • [Presentation] ゲノムスケール代謝モデルを用いたCorynebacterium glutamicumの代謝解析2008

    • Author(s)
      新福洋平、古澤 力、平沢 敬、清水 浩
    • Organizer
      第60回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学
    • Year and Date
      2008-08-27
  • [Presentation] ペニシリンに誘導されるグルタミン酸生産におけるコリネ型細菌のプロテオーム解析2008

    • Author(s)
      平沢 敬、福田洋久、永久圭介、和地正明、清水 浩
    • Organizer
      第60回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学
    • Year and Date
      2008-08-27
  • [Presentation] 酵母を用いたL-乳酸生産に対するCYB2遺伝子破壊の効果2008

    • Author(s)
      平沢 敬、大久保亜紀、吉川勝徳、永久圭介、古澤 力、清水 浩
    • Organizer
      日本農芸化学会2008年度大会
    • Place of Presentation
      名城大学
    • Year and Date
      2008-03-27
  • [Presentation] ストレス環境下における酵母一遺伝子破壊株のフェノーム解析2008

    • Author(s)
      吉川勝徳、田中忠昌、永久圭介、平沢 敬、古澤 力、清水 浩
    • Organizer
      化学工学会第73年会
    • Place of Presentation
      静岡大学
    • Year and Date
      2008-03-19
  • [Presentation] DNAマイクロアレイデータ解析に基づいたエタノールストレス耐性を示す酵母菌株の創製2008

    • Author(s)
      平沢 敬、吉川勝徳、中倉悠岐、永久圭介、古澤 力、片倉啓雄、塩谷捨明、清水 浩
    • Organizer
      第2回日本ゲノム微生物学会年会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2008-03-08
  • [Presentation] 網羅的ハイスループット解析による大腸菌の遺伝的・環境的変動への応答の解析2007

    • Author(s)
      石井伸佳、中東憲治、馬場知哉、Martin Robert、曽我朋義、金井昭夫、平沢 敬、他19名
    • Organizer
      第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会合同大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2007-12-11
  • [Presentation] 浸透圧・エタノールストレス環境下における酵母1遺伝子破壊株の網羅的解析2007

    • Author(s)
      吉川勝徳、田中忠昌、永久圭介、平沢 敬、古澤 力、清水 浩
    • Organizer
      第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会合同大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2007-12-11
  • [Presentation] ゲノムワイドな網羅的解析を用いた微生物代謝工学の展開2007

    • Author(s)
      平沢 敬
    • Organizer
      2007年日本ゲノム微生物学会若手の会
    • Place of Presentation
      八王子セミナーハウス
    • Year and Date
      2007-11-22
  • [Presentation] Molecular breeding based on multi-omics analyses.2007

    • Author(s)
      H. Shimizu, T. Hirasawa, K. Nagahisa, K. Yoshikawa, C. Furusawa, S. Shioya.
    • Organizer
      Asia Pacific Biochemical Engineering Conference 2007
    • Place of Presentation
      メキシコ
    • Year and Date
      2007-11-06
  • [Presentation] マルチオミクスによる大腸菌の遺伝・環境変化に対する応答解析2007

    • Author(s)
      石井伸佳、中東憲治、馬場知哉、Martin Robert、曽我朋義、金井昭夫、平沢 敬、他19名
    • Organizer
      第二回メタボロームシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2007-11-06
  • [Presentation] Multi-omics data reveals the response of Escherichia coli to perturbations.2007

    • Author(s)
      N. Ishii, K. Nakahigashi, T. Baba, M. Robert, T. Soga, A. Kanai, T. Hirasawa, 他19名
    • Organizer
      The Eighth International Conference on Systems Biology.
    • Place of Presentation
      アメリカ
    • Year and Date
      2007-10-02
  • [Presentation] ストレス環境下における酵母の遺伝子破壊株の網羅的解析2007

    • Author(s)
      吉川勝徳、田中忠昌、永久圭介、平沢 敬、古澤 力、清水 浩
    • Organizer
      日本生物工学会平成19年度大会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      2007-09-25
  • [Presentation] DNAマイクロアレイデータを用いた高浸透圧ストレスに対する酵母の遺伝子発現応答の解析2007

    • Author(s)
      平沢 敬、芦谷建吾、吉川勝徳、永久圭介、古澤 力、片倉啓雄、塩谷捨明、清水 浩
    • Organizer
      第39回化学工学会秋季大会シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2007-09-14
  • [Book] ベーシックマスター生化学「第9章 クエン酸回路と電子伝達系」(大山 隆監修 西川一八・清水光弘共編)2008

    • Author(s)
      平沢 敬
    • Publisher
      オーム社
  • [Book] Production of glutamate and glutamate-related amino acids : Molecular mechanism analysis and metabolic engineering.(Volume 5. Amino acid biosynthesis-pathways, regulation and metabolic engineering. Volker F. Wendisch (ed), Springer. pp1-38.)2007

    • Author(s)
      H. Shimizu, T. Hirasawa.
    • Publisher
      In Microbiology Monograph.
  • [Patent(Industrial Property Rights)] L-グルタミン酸の製造方法2007

    • Inventor(s)
      清水 浩、永久圭介、福田洋久、和地正明、平沢 敬
    • Industrial Property Rights Holder
      財団法人地球環境産業技術研究機構
    • Industrial Property Number
      特許,特許出願2007-330383
    • Filing Date
      20071200

URL: 

Published: 2010-06-10   Modified: 2016-04-21  

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