生物回路の設計原理に基づく合成生物学

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22300101
• 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, 情報工学研究院, 教授 (90251371)
• 連携研究者: 清水 和幸 九州工業大学, 情報工学研究院, 教授 (00150318)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 生体生命システム情報学

研究概要

生体分子ネットワーク中に埋め込まれている生物学的基本回路の構造と機能の関係(設計原理)を体系化して,合成生物学の基盤となるデータベースを構築した。それを基にして,基本回路の複合化システムである大腸菌中央代謝経路(解糖系+TCA回路+ペントースリン酸回路)の設計原理を解析して,それを合理的に設計するための遺伝子組換え戦略を提案した。物質生産の基盤である中央代謝経路を再設計することによって,エタノール発酵系や乳酸発酵系の生産性を向上させて,環境エネルギー問題に貢献する。

研究成果

• [雑誌論文] Fluxmodule decomposition fbr parameterestimation in a multiple-fbedback loopmodel of biochemical networks (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeda, Keisuke Ybshida,Keisuke Ybshida, Hirovuki Kurata
  • 雑誌名: Bioprocess Biosyst. Eng 巻: 36 ページ: 333-344
  • 査読あり
• [雑誌論文] Web-based Parameter Estimation fbrDynamic Models (2012)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Inoue, Kazuhiro Maeda, YukiKato, Shinpei Tonami, Shogo Takagi,Hirovuki Kurata, CADLIVE Optimizer
  • 雑誌名: Source Code fbr Biologyand Medicine 巻: 7 ページ: 9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of Approximate PatternMatching in Two Dimensional Spaces toGrid Layout fbr Biochemical NetworkMaps (2012)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Inoue, Shinichi Shimozono,Hideaki Ybshida, .Hirovuki Kurata
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7 ページ: e37739
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Symmetric Dual Feedback System Provides a Robust and Entrainable Oscillator. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeda, Hiroyuki Kurata
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7 ページ: e30489
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biological design principles of complex feedback modules in the E. coli ammonia assimilation system (2012)
  • 著者名/発表者名: Koichi Masaki, Kazuhiro Maeda, Hiroyuki Kurata
  • 雑誌名: Artificial Life 巻: 18 ページ: 53-90
  • 査読あり
• [雑誌論文] CADLIVE Converter for constructing a biochemical network map (2011)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Inoue, Sayaka Tomeda, Shinpei Tonami, Yuki Shimokawa, Masayo Ono, Hiroyuki Kurata
  • 雑誌名: Biochem Eng J 巻: 54 ページ: 200-206
  • 査読あり
• [雑誌論文] An integrative and practical evolutionary optimization for a complex, dynamic model of biological networks. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeda, Yuya Fukano, Shunsuke Yamamichi, Daichi Nitta, Hiroyuki Kurata
  • 雑誌名: Bioproc Biosys Eng 巻: 34 ページ: 433-446
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quasi-multiparametersensitivity measure for robustness analysis of complex biochemical networks (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeda, Hiroyuki Kurata
  • 雑誌名: J Theor Biol 巻: 272 ページ: 174-186
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diffusion Model Based Spectral Clustering For Protein-Protein Interaction Networks (2010)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Inoue, Weijiang Li and Hiroyuki Kurata
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 5 ページ: e12623
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of maximum entropy principle with Lagrange multipliers extends the feasibility of elementary mode analysis (2010)
  • 著者名/発表者名: Quanyu Zhao, Hiroyuki Kurata
  • 雑誌名: J Biosci Bioeng 巻: 110 ページ: 254-261
  • 査読あり
• [学会発表] Metabolic Engineering for Systematic Organization and Analysis of Complex Metabolic Networks (2012)
  • 著者名/発表者名: Md. Bahadur Badsha, Nusrat Jahan, Md. Nurul Haque Mollah, Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: Proceedings of the International Conference on Statistical Data Mining for Bioinformatics Health Agriculture and Environment
  • 発表場所: University of Rajshahi, Bangladesh
  • 年月日: 20121222-24
• [学会発表] Sequential Extraction of Several Gene-sets with Proper Groups of Individuals for Gene Expression Data Analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Md. Bahadur Badsha, Nusrat Jahan, Md. Nurul Haque Mollah, Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: Proceedings of the International Conference on StatisticalData Mining for Bioinformatics Health Agriculture and Environment
  • 発表場所: University of Rajshahi, Bangladesh
  • 年月日: 20121222-24
• [学会発表] Computational framework for integration of metabolic flux analysis with its associated omics data (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Kurata, Soma Tabata, Quanyu Zhao
  • 学会等名: Proceedings of the 14th International Biotechnology Symposium and Exhibition (IBS2012)
  • 発表場所: Deagu, Korea
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] Efficient Grid Graph Layout by Approximate Point-set Matching on the Plane (2012)
  • 著者名/発表者名: Shinichi Shimozono, Kentaro Inoue, Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: IPSJ SIG Technical Report, 2012-BIO-30
  • 発表場所: Iizuka(Oralpresentation)
  • 年月日: 2012-08-09
• [学会発表] 大腸菌アンモニア同化システムのダイナミックモデルの構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 前田和勲,倉田博之
  • 学会等名: 情報処理学会研究報告,2012-BIO-30
  • 発表場所: 飯塚(Oralpresentation)
  • 年月日: 2012-08-09
• [学会発表] The effect of implementing objective functions in analyzing the changes of enzyme activity profiles (2012)
  • 著者名/発表者名: Noorlin Mohd Ali, Kentaro Inoue, Soma Tabata, Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: IPSJ SIG Technical Report, 2012-BIO-30
  • 発表場所: Iizuka(Oralpresentation)
  • 年月日: 2012-08-09
• [学会発表] Computational framework for integration of metabolic flux analysis with its associated omics data (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Kurata, Soma Tabata, Quanyu Zhao
  • 学会等名: Proceedings of the 8th Asia-Pacific Conference on Algal Biotechnology and 1st International Conference on Coastal Biotechnology
  • 発表場所: Adelaide, Australia
  • 年月日: 2012-07-09
• [学会発表] Maximum entropy principle optimizes the large-scale elementary modes for a broad raqgne of genetic mutants (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Kurata, Quanyu Zhao
  • 学会等名: Asian Congress on Biotechnology
  • 発表場所: Shanghai
  • 年月日: 20110511-15
• [学会発表] Robustness Analysis of Feedback Systems of Circadian Rhythm (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeda, Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: IPSJ SIG Technical Report, 2011-BIO-24
  • 発表場所: Kyoto(Oral presentation)
  • 年月日: 20110310-11
• [学会発表] Hybrid Layout Algorithm using Approximate Pattern Matching in Two Dimensional Space for BiochemicalNetwork Layout (2011)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Inoue, Shinichi Shimozono, Hideaki Yoshida and Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: IPSJ SIG Technical Report, 2011-BIO-24
  • 発表場所: Kyoto(Oral presentation)
  • 年月日: 20110310-11
• [学会発表] An integrative and practical strategy for optimizing a large-scale dynamic model of biochemical systems (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeda, Yuya Fukano, Daichi Nitta, Shunsuke Yamamichi, Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: The 9-th International Conference on Bioinformatics (InCoB2010)
  • 発表場所: Tokyo(Oral presentation)
  • 年月日: 20100926-28
• [学会発表] An optimization aiming for diverse parameter sets of a large-scale and dynamic model of biochemical networks. (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Minamida, Kazuhiro Maeda, Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: The 9-th International Conference on Bioinformatics (InCoB2010)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20100926-28
• [学会発表] Development of elementary mode-based algorithms for designing a metabolic system. (2010)
  • 著者名/発表者名: Souma Tabata, Quanyu Zhao, Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: The 9-th International Conference on Bioinformatics (InCoB2010)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20100926-28
• [学会発表] A Novel Spectral Clustering of Protein Interaction Networks. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Inoue, Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: The 9-th International Conference on Bioinformatics (InCoB2010)
  • 発表場所: Tokyo(InCoB2010 Best Poster Award)
  • 年月日: 20100926-28
• [学会発表] Quasi-Multiparameter Sensitivity Analysis reveals Remarkable Robustness of Dual Feedback Circadian Oscillators. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeda, Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: The 11-th international Conference on Systems biology
  • 発表場所: Edinburgh
  • 年月日: 2010-10-16
• [学会発表] CADLIVE: Data Integrator with Network Layout Module (2010)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Inoue, Shin Shimozono, Hideaki Yoshida, Sayaka Tomeda, Kazuya Fukami, Shinpei Tonami, Hiroyuki Kurata
  • 学会等名: The 11-th international Conference on Systems biology
  • 発表場所: Edinburgh
  • 年月日: 2010-10-16
• [図書] In: Biomedical Engineering and Cognitive Neuroscience for Healthcare: Interdisciplinary Applications (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Kurata, Modularity of biochemical networks
  • 総ページ数: 336-346
  • 出版者: IGI Global, Hershey, USA
• [図書] システム工学的アプローチを用いた細胞設計,In抗体医薬のための細胞構築と培養技術(ファインケミカルシリーズ) (2010)
  • 著者名/発表者名: 倉田博之, 監修:大政健史
  • 総ページ数: 133-140
  • 出版者: シーエムシー出版