| 研究課題/領域番号 |
18K04850
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27040:バイオ機能応用およびバイオプロセス工学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
戸谷 吉博 大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (70582162)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 代謝経路 / 律速反応 / 酵素活性 / 反応速度論モデル / 代謝制御解析 / 代謝工学 / 解糖系 / 大腸菌 / フェノール / 酵素比活性 / 中心炭素代謝経路 |
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| 研究成果の概要 |
有用物質生産を目的とした微生物の代謝工学において，代謝経路の律速段階の同定は生産性を向上させるための重要な課題である．酵素の最大反応速度 (Vmax) は律速段階同定の手掛かりとなるが，複数の酵素反応のVmaxを一度に測定することは困難であった．本研究では，粗酵素液を利用して試験管内で代謝経路を駆動し，実測した代謝物濃度の時系列データから複数酵素のVmaxをハイスループットに推定する手法を開発した．大腸菌の解糖系について，実測した代謝物濃度の時系列を説明するVmaxを推定し，代謝制御解析により律速酵素を同定した．結果の妥当性はin vitroとin vivoの検証実験によって確認した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
細胞内における代謝の仕組みを理解するために，これまで様々な方法が開発されてきた．なかでも代謝フラックス解析は，代謝経路の流れ (フラックス) を明らかにすることで，代謝の実態を評価するための方法として広く用いられてきた．一方で，なぜその代謝状態だったのかは，フラックスだけを見ているだけではわからなかった．本研究で推定が可能になった各酵素反応の最大反応速度 (Vmax) と実際のフラックスを比較することで，どの反応が酵素量レベルでの制限を受けているのか明らかにできる．また，代謝経路中でどの反応が経路全体のフラックスに強く影響するか詳細な仕組みを解明できるようになる．
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