人工代謝経路のスコープの拡張

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Synthetic biology for the comprehension of biomolecular networks
• Project/Area Number: 26119711
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 荒木 通啓 神戸大学, 自然科学系先端融合研究環重点研究部, 准教授 (40396867)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 合成生物学 / 代謝工学 / バイオインフォマティクス

Outline of Annual Research Achievements

代謝経路は、要素としての化合物情報・酵素情報とそれらを有機的に結びつける反応ペア情報により構成されており、多要素が相互作用する生体分子ネットワークの一つである。代謝化合物は、反応ペアの組合せにより構成される代謝経路を通して合成されており、その化学構造には各反応による構造変化の総和が記録されているものと解釈できる。本研究では、すでに化学・生物情報解析による網羅的な人工代謝経路の設計基盤を開発しており、当設計基盤をもとに化合物・酵素で構成される代謝ネットワークのスコープを多要素化の観点から有機的に拡張していくための検討を行った。具体的には、PubChemデータベースより様々な化合物群を網羅的に抽出し、各化合物に対して代謝経路を網羅的に設計していくことで、得られた代謝パスウェイ候補群を化合物データベースに関連づけた代謝設計プラットフォームを開発した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

人工代謝経路のスコープの拡張に向けた基盤構築については概ね達成している。

Strategy for Future Research Activity

得られた代謝経路を統合したデータ形式に変換し、静的ネットワーク解析・代謝フラックス解析による評価方法について検討していく。網羅的な代謝経路設計をもとに、マニュアルキュレーションを実施し、新規の酵素反応ならびにバイオ合成可能な化合物群を同定していく。化合物種毎に体系化した独自の化合物データベースと代謝経路のユーザインターフェイスを統合した新たな人工代謝経路データベースを構築していく。

Research Products

• [Journal Article] M-path: A Compass for Navigating Potential Metabolic Pathways (2015)
  • Author(s): Araki, M., Cox III, RS., Makiguchi, H., Ogawa, T., Taniguchi, T., Miyaoku, K., Nakatsui M., Hara, K.Y., Kondo, A.
  • Journal Title: Bioinformatics Volume: 31 Pages: 905-911
  • DOI: 10.1093/bioinformatics/btu750
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Development of bio-based fine chemical production through synthetic bioengineering (2014)
  • Author(s): Hara, K.Y., Araki, M., Okai, N., Wakai, S., Hasunuma, T., Kondo, A.
  • Journal Title: Microbial Cell Factories Volume: 13 Pages: 173
  • DOI: 10.1186/s12934-014-0173-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] M-path: Construction of a Database for Expanded Metabolic Pathways (2014)
  • Author(s): Ogawa, T., Makiguchi, H., Cox III, RS., Nakatsui M., Kondo, A., Taniguchi, T., Miyaoku, K. and Araki, M.
  • Organizer: Active Enzyme Molecule 2014
  • Place of Presentation: Toyama International Conference Center, Toyama
  • Year and Date: 2014-12-17 – 2014-12-19
• [Presentation] Meta-synthetic metabolism: in silico design of novel amino acids from all-organism data (2014)
  • Author(s): Cox III, RS., Nakatsui M., Makiguchi, H., Ogawa, T., Kondo, A., Araki, M.
  • Organizer: GIW ISCB-ASIA 2014
  • Place of Presentation: CBRC, Tokyo
  • Year and Date: 2014-12-15 – 2014-12-17
• [Presentation] M-path: 拡張代謝パスウェイデータベースの構築 (2014)
  • Author(s): 牧口大旭、小川哲平、中津井雅彦、Cox III, RS.、近藤昭彦、谷口岳志、宮奥康平、荒木通啓
  • Organizer: 第37回分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜, 横浜
  • Year and Date: 2014-11-26
• [Presentation] 代謝設計基盤（M-path）によるバイオ合成スコープの拡張 (2014)
  • Author(s): 荒木通啓
  • Organizer: 合成生物工学シンポジウム
  • Place of Presentation: 神戸大学, 神戸
  • Year and Date: 2014-11-25
  • Invited
• [Presentation] バイオプロセス合成経路データベース"M-path"の構築 (2014)
  • Author(s): 小川哲平、牧口大旭、谷口岳志、宮奥康平、中津井雅彦、Cox III, RS.、近藤昭彦、荒木通啓
  • Organizer: 第３回生命医薬情報学連合大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター, 仙台
  • Year and Date: 2014-10-02 – 2014-10-04
• [Presentation] Computational platform for designing synthetic metabolic pathways (2014)
  • Author(s): Michihiro Araki
  • Organizer: 7th International Congress on Biocatalysis
  • Place of Presentation: Hamburg University of Technology, Hamburg, Germany
  • Year and Date: 2014-09-03
  • Invited
• [Presentation] Mpath: Computationally-Aided Design of Synthetic Metabolic Pathways (2014)
  • Author(s): Cox III, RS., Nakatsui M., Makiguchi, H., Ogawa, T., Kondo, A., Araki, M.
  • Organizer: SEED2014
  • Place of Presentation: Manhattan Beach, LA, USA
  • Year and Date: 2014-07-14 – 2014-07-17
• [Book] データベースからの再発見 (2014)
  • Author(s): 荒木通啓
  • Total Pages: 1
  • Publisher: 生物工学会誌（バイオミディア）
• [Remarks] M-path
  • URL: bp.scitec.kobe-u.ac.jp/m-path/db/