| 研究課題/領域番号 |
10650789
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
生物・生体工学
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
清水 和幸 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (00150318)
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| 研究分担者 |
叶 開明 九州工業大学, 情報工学部, 助手 (00253568)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 1999
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| 研究課題ステータス |
完了 (1999年度)
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| 配分額 *注記 |
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
1999年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
1998年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
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| キーワード | オンライン制御 / 代謝システム解析 / バイオリアクター / 水素細菌 / PHB / 代謝経路網解析 / 遺伝子組換え大腸菌 |
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| 研究概要 |
本研究では、微生物の代謝経路網解析を行い、プロセスの入出力データから、代謝流束分布をオンラインで推定する手法を開発し、あわせて、代謝反応を考慮しながら培養制御を行うバイオリアクターシステムを開発することを目的としている。このため、すでに微生物の代謝のネットワーク情報を信号伝達線図に変換し、プロセスの入出力と、代謝ネットワーク情報を結びつけることで、培養フェーズを分けることができることを実験的に示しており、これをオンラインで実行するための基礎的手法も開発している。
昨年度の研究では、PHB合成遺伝子を組み込んだ、遺伝子組換え医大腸菌の培養特性について検討し、PHB合成を促進させるための代謝ネットワークの最適化を行い、実際にpgi欠損変異株およびack欠損変異株を作成して、細胞内のNADPHとアセチルCoAの過剰生成がPHB合成に及ぼす影響を実験的に調べた。
今年度はさらに踏み込んで、水素細菌の代謝調節制御機構をモデル化し、オンライン最適化を試みた。このため、水素細菌を用いた単独培養、および乳酸菌と水素細菌を用いた混合培養を行い、培養液中のNH_3濃度および溶存酸素(DO)濃度が細胞増殖およびPHB合成に及ぼす影響を調べ、数式によるモデル化を行った。ここでは、非構造モデルを考え、細胞増殖、PHB合成、炭素源消費、NH_3消費の動特性を微分方程式で表現し、最大原理を利用して、最適NH_3濃度の変化パターンを求めた。その結果、初期NH_3濃度を適当に選べば、細胞増殖に伴ってNH_3濃度があるパターで低下し、培養後期にPHBが効果的に合成されることがわかり、その有効性を実験的に検証することができた。
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