大規模代謝・遺伝子ネットワークのダイナミックシミュレーションとシステム解析

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18300098
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体生命情報学
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 倉田 博之 九州工業大学, 大学院・情報工学研究院, 教授 (90251371)
• 研究分担者: 清水 和幸 九州工業大学, 大学院・情報工学研究院, 教授 (00150318)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: シミュレーション工学 / 生体生命情報学 / ゲノム / 微生物 / ロバストネス

研究概要

大腸菌アンモニア同化システムの動的モデルをシステム解析することにより環境中のアンモニア濃度の変化に対してシステムがヒステリシスを示すことを予測して, 生物実験を用いて証明した。ヒステリシスがポジティブフィードバック制御に起因することを、理論解析により明らかにした。また、システムのロバストネス解析によって, 窒素同化システムは、ロバストな部分とファインチューンの部分明確に分かれていることわかった.

研究成果

• [雑誌論文] A gradual update method for simulating the steady-state solution of stiff differential equations in metabolic circuits (2009)
  • 著者名/発表者名: Emi Shiraishi Kazuhiro Maeda Hiroyuki Kurata
  • 雑誌名: Bioprocess Biosyst. Eng 32 ページ: 283-288
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualizing Global Properties of Large Complex Networks (2008)
  • 著者名/発表者名: Li W., Kurata H.
  • 雑誌名: PLoS ONE 3 ページ: e2541
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computer-aided rational design of the phosphotransferase system for enhanced glucose uptake in Escherichia coli (2008)
  • 著者名/発表者名: Yousuke Nishio, Yoshihiro Usuda, Kazuhiko Matsui, Hiroyuki Kurata
  • 雑誌名: Molecular Systems Biology 4 ページ: 160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extended CADLIVE : a novel graphical notation for designing a biochemical network map that enables computational pathway analysis (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Kurata, Kentaro Inoue, Kazuhiro Maeda, Koichi Masaki, Yuki Shimokawa, Quanyu Zhao
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 35 ページ: e134
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mathematical identification of critical reactions in the interlocked feedback model (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Kurata, T. Tanaka, F. Ohnishi
  • 雑誌名: PLoS One 2 ページ: e1103
  • 査読あり
• [雑誌論文] A simple model of positive feedback of the nitrogen assimilation system in E. coli (2007)
  • 著者名/発表者名: Kouichi Masaki, Hiroyuki Kurata
  • 雑誌名: IPSJ Transactions on Mathematical Modeling and Its Applications 48 ページ: 104-109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Module-Based Analysis of Robustness Tradeoffs in the Heat Shock Response System (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Kurata, H. El Samad, R. Iwasaki, H. Othake, J.C. Doyle, I. Grigorova, C. Gross, and M. Khammash
  • 雑誌名: PLoS Computational Biology 2 ページ: e59
• [雑誌論文] Effective and fast optimization for a dynamic model of the Drosophila circadian oscillator (2006)
  • 著者名/発表者名: Shin Tanaka, Hiroyuki Kurata, Takeshi Ohashi
  • 雑誌名: IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics(Taipei, Taiwan) ページ: 3596-3601
• [学会発表] Extended CADLIVE : Computer-aided rational design of living systems(S02-1-2) (2008)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Inoue, Tetsuya Shimabara, Toshikazu Onaka, Erika Fujiura, Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: The proceedings of the 2th annual conference of the Japanese Society for Bioinformatics
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 20081215-16
• [学会発表] Searching multiple sets of kinetic parameters values reproducing target experimental data in dynamic biochemical models(S063-1-2) (2008)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeda, Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: The proceedings of the 2008th annual conference of the Japanese Society for Bioinformatics
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 20081215-16
• [学会発表] CADLIVE : Computer aided design of biochemical systems(Oral Presentation) (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: Supplement of Journal of Biotechnology : 13 th International Biotechnology Symposium and Exhibition (IBS2008)
  • 発表場所: Dailen, China
  • 年月日: 20081012-17
• [学会発表] Prediction of flux distribution of mutants by enzyme control fluxes with maximum entropy principal(Oral Presentation) (2008)
  • 著者名/発表者名: Quanyu Zhao, Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: Supplement of Journal of Biotechnology : 13 th International Biotechnology Symposium and Exhibition (IBS2008)
  • 発表場所: Dailen, China
  • 年月日: 20081012-17
• [学会発表] Computer-aided rational design of the phosphotransferase system for enhanced glucose uptake in Escherichia coli(Oral Presentation) (2008)
  • 著者名/発表者名: Yousuke Nishio, Yoshihiro Usuda, Kazuhiko Matsui, Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: Supplement of Journal of Biotechnology : 13 th International Biotechnology Symposium and Exhibition (IBS2008)
  • 発表場所: Dailen, China
  • 年月日: 20081012-17
• [学会発表] CADLIVE for Construction and Dynamic Simulation of Biochemical Networks (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeda, Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: Proceedings of Asia Pacific Biochemical Engineering Conference
  • 発表場所: Taipei
  • 年月日: 20071104-07
• [学会発表] Sensitivity analysis for the E. coli nitrogen assimilation system(16 : P010-1-2) (2006)
  • 著者名/発表者名: Koichi Masaki, Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: The 16th International Conference on Genome Informatics
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 20061218-20
• [学会発表] 大腸菌窒素同化システムのポジティブフィードバック制御シンプルモデル (2006)
  • 著者名/発表者名: 真崎浩一, 倉田博之
  • 学会等名: 数理モデル化と問題解決研究報告
  • 発表場所: 名古屋大学(MPS-59 : 61-64)
  • 年月日: 20060526-26