研究課題
細胞内には遺伝子、タンパク質、代謝といった多階層のネットワークが存在し、それらの階層間の関係が複雑に絡み合っている。さらに環境と細胞間の相互作用を通じて、上位の階層である細胞集団においても細胞間の相互作用のネットワークが形成される。本研究では、このような生物ネットワークの解析を行うことにより、そこでの情報のやり取りを明らかにしていくことを目的とする。具体的には、まず、個体、集団、環境が人為的に定義でき、観測・評価できる系を構築する。ここでは、グルタミン合成遺伝子を欠損した大腸菌にグルタミン合成酵素・GFP融合遺伝子を導入した大腸菌をグルタミン酸単一窒素源連続培養系で培養し、細胞集団の動的な挙動と環境変化、また細胞数の関係をフローサイトメータを用いて多次元的に解析することを目的とした。一方、情報科学的手法を併用し、細胞集団が融合したり、同一の集団から別の集団へ分かれたりする原理解明の足がかりをつかむことを目的とした。菌株には、グルタミン合成酵素遺伝子を欠損させた宿主にグルタミン合成酵素・GFP融合遺伝子をプラスミドで組み込んだ大腸菌を使用し、細胞の内部状態を可視化した。最小培地を使用し、グルタミン酸を単一窒素源とすることで連続培養系において、供給グルタミン酸濃度を変化させ、環境変化を与えた。得られたサンプルを、粒度分布計、蛍光顕微鏡観察。フローサイトメトリーにより細胞の形態学的変化や、GFPの強度について、細胞特性を分布として評価できる系を構築した。フローサイトメトリーによる観察において、細胞集団に多様性が生まれることを発見した。また、細胞集団がグルタミン酸濃度という環境変化においてどのように変化するかを得られたデータを情報科学的手法も駆使することにより詳細を解析した。
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ソフトウエアバイオロジー 4巻(印刷中)
Proceedings of 10th The Asia Pacific Confederations on Chemical Engineering (APCChE04), Kitakyushu, 6 Pages, Oct 17-21(2004) (CD-ROM)
