細胞内代謝シミュレーションのための汎用システムの構築

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12024224
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 冨田 勝 慶應義塾大学, 環境情報学部, 教授 (60227626)
• キーワード: E-CELL / 細胞シミュレーション / 赤血球 / ミトコンドリア / 概日リズム / エネルギー代謝 / 翻訳終結部位 / 翻訳開始部位

研究概要

E-CELLシステムは細胞の全体または一部の代謝活動をコンピュータ上で再構築するために我々が開発した汎用のシミュレーション・ソフトウエアである。E-CELLは酵素反応や膜輸送、遺伝子発現などの化学反応をReaction Ruleとして個々に定義するとそれらを疑似並列に実行し全体の振る舞いをシミュレートする。1997年にはE-CELLシステムを用いて127個の遺伝子からなる「自活細胞モデル」を完成させ、1999年にはヒト赤血球モデルを完成させた。今回E-CELLシステムをWEB(http://www.e-cell.org)から一般公開したとともに、それを用いて様々な細胞代謝モデルを構築、改良した。また遺伝子制御メカニズムのモデリングを目的として、様々な生物ゲノムの発現制御配列のコンピュータ解析も並行して行ってきた。具体的には以下の課題に取り組んだ。
(1)シアノバクテリアとショウジョウバエの概日リズムのモデリング
(2)ミトコンドリアにおけるエネルギー代謝のモデリング
(3)膵β細胞解糖系のモデリング
(4)遺伝子発現系汎用モデルの構築
(5)赤血球細胞シミュレーションにおける体積の変化の代謝全体への影響
(6)赤血球細胞G6PD欠損症のシミュレーション解析
(7)真核生物の翻訳終結部位におけるコンセンサスパターンの抽出
(8)翻訳開始領域の配列保存性とコドン使用の偏りとの相関

研究成果

• [文献書誌] Tomita,M: ""Whole cell simulation : A grand challenge of the 21st century""Trends in Biotechnology. (in press).
• [文献書誌] Sakai,H.: ""Correlation between Shine-Dalgarno sequence conservation and codon usage of bacterial genes""Journal of Molecular Evolution.. 52(2):1. 64-170 (2001)
• [文献書誌] Reina Uno,: ""The orientation bias of Chi sequences is a general tendency of G-rich oligomers""Gene. 259. 207-215 (2000)
• [文献書誌] Rintaro Saito: ""Computer analysis of potential stem structures of rRNA operons in various procaryote genomes""Gene. 259. 217-222 (2000)
• [文献書誌] Kawai,J.: ""Functional annotation of a full-length mouse cDNA collection""Nature. 409. 685-690 (2001)
• [文献書誌] Goto M,: ""Casual Analysis of CpG Suppression in the Mycoplasma Genome""Microbial and Comparative Genomics. 5. 51-58 (2000)