代謝工学による高等植物の代謝デザインと有用物質生産

• 研究課題/領域番号: 25660084
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 平井 優美 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (90415274)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 数理モデル / 代謝 / 高等植物 / メタボローム

研究成果の概要

微生物発酵等で行われてきた代謝工学の理論を高等植物に導入し、合理的な代謝改変をおこなって有用物質を多く生産する作物等を開発することを最終目標として、代謝系全体を視野に入れたゲノムスケールの数理モデルの構築を行った。代謝マップのみに基づいて文字式で微分方程式のモデルを構築し、シロイヌナズナに代謝攪乱を与えて得た時系列メタボロームデータを使ってパラメーター推定を行うことで、代謝の数理モデリングが可能であることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Mathematical modeling and dynamic simulation of metabolic reaction systems using metabolome time series data. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sriyudthsak K, Shiraishi F, Hirai MY
  • 雑誌名: Front. Mol. Biosci. 巻: 3 ページ: 1-3
  • DOI: 10.3389/fmolb.2016.00015
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] PENDISC: A Simple Method for Constructing a Mathematical Model from Time-Series Data of Metabolite Concentrations. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sriyudthsak, K., Iwata, M., Hirai, M.Y. and Shiraishi, F.
  • 雑誌名: Bulletin of Mathematical Biology 巻: 76 号: 6 ページ: 1333-1351
  • DOI: 10.1007/s11538-014-9960-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A U-system approach for predicting metabolic behaviors and responses based on an alleged metabolic reaction network. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sriyudthsak K, Sawada Y, Chiba Y, Yamashita Y, Kanaya S, Onouchi H, Fujiwara T, Naito S, Voit EO, Shiraishi F, Hirai MY
  • 雑誌名: BMC Systems Biology 巻: 8 号: S5
  • DOI: 10.1186/1752-0509-8-s5-s4
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] BST-loglem: Parameter and Network Estimations Based on BST Modeling Using LOESS, Granger Causality and Levenberg-Marquardt Method (2013)
  • 著者名/発表者名: Sriyudthsak K, Shiraishi F, Hirai MY
  • 雑誌名: TSB2013 Conference Proceedings 巻: - ページ: 94-98
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of kinetic parameters in an S-system equation model for ametabolic reaction system using the Newton-Raphson method (2013)
  • 著者名/発表者名: Michio Iwata, Kansuporn Sriyudthsak, Masami Yokota Hirai and Fumihide Shiraishi
  • 雑誌名: Mathematical Biosciences 巻: VOL.248 ページ: 11-21
  • DOI: 10.1016/j.mbs.2013.11.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] SS-mPMG and SS-GA : tools for finding pathways and dynamic simulation of metabolic networks. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Katsuragi, Naoaki Ono, Keiichi Yasumoto, Masami Y. Hirai, Kansuporn Sriyudthsak, Yuji Sawada, Yui Yamashita, Yukako Chiba, Hitoshi Onouchi, Toru Fujiwara, Satoshi Naito
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 54 号: 5 ページ: 728-739
  • DOI: 10.1093/pcp/pct052
  • 査読あり
• [学会発表] Prediction of unknown regulation in a metabolic pathway using omics time-series data. (2016)
  • 著者名/発表者名: シユタサ カンスポーン，澤田有司， 桑原亜由子，佐藤心郎，尾之内 均，内藤哲，平井優美
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 時系列オミクスデータに基づく代謝ネットワーク解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平井優美
  • 学会等名: CRESTシンポジウム「トランスオミクスによる生命システムの解明」
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-03-04
  • 招待講演
• [学会発表] オミクス時系列データに基づく代謝経路 と制御の予測 (2015)
  • 著者名/発表者名: シユタサ カンスポーン、桑原 亜由子、 澤田 有司、佐藤 心郎、尾之内 均、 内藤 哲、平井 優
  • 学会等名: 第33回日本植物細胞分子生物学会（東京）大会・シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-08-11
• [学会発表] Understanding of plant metabolism via metabolomics-based mathematical modeling (2014)
  • 著者名/発表者名: Masami Y. Hirai
  • 学会等名: GIW/ISCB-Asia 2014
  • 発表場所: Plaza Heisei, Tokyo International Exchange Center
  • 年月日: 2014-12-15
  • 招待講演
• [学会発表] メタボロミクスによる植物の代謝制御機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平井優美
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会シンポジウム「代謝とシステムバイオロジー」
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2014-10-17
  • 招待講演
• [学会発表] A simple method for constructing a mathematical model to predict metabolic behaviors (2013)
  • 著者名/発表者名: Kansuporn SRIYUDTHSAK, Michio IWATA, Masami Yokota HIRAI, Fumihide SHIRAISHI
  • 学会等名: 日本バイオインフォマティクス学会2013年年会(JSBi)
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] メタボロームデータを用いた代謝の数理モデリング
  • 著者名/発表者名: 平井 優美
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会 ワークショップ：トランスオミクスへ向けた定量生物学
  • 発表場所: 神戸
  • 招待講演
• [学会発表] メタボロミクスによる植物科学研究―農作物への展開―
  • 著者名/発表者名: 平井 優美
  • 学会等名: 2013植物科学シンポジウム：持続可能資源の開発に向けた植物科学
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] グルコシノレート生合成を制御 するMYB転写因子の機能解析
  • 著者名/発表者名: 平井 優美、李 一蒙、荒木 良一、澤田 有司、西澤 治、斉藤 和季、小川 俊也
  • 学会等名: 第31回植物細胞分子生物学会年会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 代謝産物量の経時変化のデータを用いた代謝の数理モデリング手法の開発
  • 著者名/発表者名: シユタサ カンスポーン、 澤田 有司、千葉 由佳子、山下 由衣、岩田 通夫、尾之内 均、内藤 哲、白石 文秀、平井 優美
  • 学会等名: 植物学会第77回大会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] A new technique for constructing a large-scale kinetic model to comprehensively understand metabolic regulatory mechanisms
  • 著者名/発表者名: Kansuporn SRIYUDTHSAK, Yuji Sawada, Yukako Chiba, Yui Yamashita, Shigehiko Kanaya, Hitoshi Onouchi, Toru Fujiwara, Satoshi Naito, Fumihide Shiraishi, Masami Yokota Hirai
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山
• [備考] PASMet
  • URL: http://pasmet.riken.jp/