2016 Fiscal Year Annual Research Report
Quantitative modeling and systemic understanding of the regulatory mechanisms of the E. coli ammonium assimilation
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26870432
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
前田 和勲 九州工業大学, 若手研究者フロンティア研究アカデミー, 特任助教 (50631230)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | システム生物学 / シミュレーション / パラメータ推定 / 大腸菌 / 窒素代謝 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、大腸菌アンモニア同化の定量的ダイナミックモデルの構築とその制御構造の理解である。これまでに、アンモニア輸送と拡散を考慮したモデルが完成していた。また、それを使って、アンモニアトランスポーターがアクティブトランスポーターであるという予測を得た。平成28年度は、主にパラメータ推定法の改良と新しい予測を行った。
パラメータ推定法を改良し、代謝物濃度の測定データの信頼性を考慮したパラメータ推定手法を開発した。これまでの手法では、速度パラメータの測定値の不確実性だけを考慮していた。つまり、代謝物濃度の測定値は必ず正しいものと仮定していた。新しい手法では、代謝物濃度の測定データも場合によっては不正確であることを考慮する。これによって、速度パラメータと代謝物濃度の測定値の信頼度のバランスをとりながら、より現実的なモデルを構築することが可能になった。
アンモニアトランスポーター欠損株がアンモニアのAcid trappingを行っている可能性を指摘した。我々の予測では、アンモニアトランスポーター欠損株は低アンモニア培養時に増殖速度が著しく低下する。しかし、実験データによると、現実のアンモニアトランスポーター欠損株は我々の予測よりも増殖速度が高い。この結果から、アンモニアトランスポーター欠損株がアンモニアトランスポーター以外の方法でアンモニアを輸送していることが予想された。１つの説明として、細胞内pHを下げることで、拡散によるアンモニアの取り込みを促進していること(Acid trapping)を予想した。
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