2010 Fiscal Year Annual Research Report
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22860056
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
戸谷 吉博 慶應義塾大学, 政策・メディア研究科, 特別研究助教 (70582162)
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| Keywords | 代謝工学 / 細胞シミュレーション / メタボローム / トランスクリプトーム / 代謝フラックス / カタボライト抑制 / 硝酸呼吸 / 大腸菌 |
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| Research Abstract |
本年度,私は大腸菌に複数糖源を同時に利用して効率的な物質生産を行なうため,カタボライト抑制の調節メカニズムの解明を目指した.野生株の他,カタボライト抑制に関与する遺伝子(ptsG,pgi,crp)についても欠損・変異株を使ってグルコースとキシロースを糖源とした連続培養を行い,増殖速度に対するメタボロームや代謝フラックスの変化を測定した.実験と並列してシミュレーションを行なうための動的モデル構築も行なった.大腸菌中心炭素代謝経路の遺伝子発現制御および酵素反応を含むモデルとして,Usudaら(2010)のモデルを検討したが,必要な代謝に関する既知の制御が含まれていることからKadirら(2010)のモデルをE-Cellシステムに移植し,上記モデルの遺伝子発現制御を組み込み,統合モデルを作成している.さらにモデルのパラメータチューニングに必要な酵素活性をハイスループットに得るため,同位体標識を利用してin vitroで測定する手法を開発した.
また物質生産への研究として,硝酸呼吸を利用した嫌気条件下における水素生産についての代謝工学を実施した.硝酸呼吸に関連した幾つかの遺伝子欠損株についてトランスクリプトームとメタボロームを測定し,また代謝フラックスを予測した.結果,硝酸を加えた嫌気培養では,硝酸を加えなかった場合に比べて細胞増殖が改善し,増殖に必要なNADPHを生産するため酸化的ペントースリン酸経路が活性化したことが示唆された.取得したデータはモデリングに利用する予定である.また硝酸呼吸を利用することで,嫌気条件においてもレドックスの制約を受けない経路設計が可能なことを示した.
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