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2015 年度 実施状況報告書

酵素反応の選択性と多様性の情報解析

研究課題

研究課題/領域番号 26430198
研究機関神戸大学

研究代表者

荒木 通啓  神戸大学, 自然科学系先端融合研究環重点研究部, 准教授 (40396867)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード合成生物学 / 代謝工学 / バイオインフォマティクス
研究実績の概要

酵素反応データとして標準データベースであるKEGG・BRENDA等を利用し、化学構造データとしては網羅的な化合物データベースであるPubChemデータベースを利用して、基質・生成物の2項関係をもとに、独自の酵素反応データベースを構築した。データベース間の化合物と化学構造の関連付けにおいては、化合物名による検索と同時にIUPAC名を化学構造に変換するシステムを構築することで、計3万程度のエントリを作成した。また、本データベースのウェブサーバを構築し、酵素反応の妥当性について、反応の方向性・遺伝子配列の有無などを指標にマニュアルでキュレーションを実施し、各酵素反応についてスコア付けを行った。
さらに、酵素反応の基質・生成物の選択性に関する知識を各種のデータから総合的に判断していくために、配列解析による生物種・遺伝子解析、酵素活性依存度の解析、補酵素要求性などの酵素そのものに関する生物情報解析に加えて、化学構造・反応の類似度比較といった化学情報解析をもとに、各特徴について数値化を行った。これをもとに、任意の基質・生成物ならびに化合物ペアに対して酵素遺伝子を選択していく上で、スコア関数を定義した。また、生物・化学情報解析により、既知データ以外にも推定データを含めた酵素反応データの拡張を行い、ユニークな酵素に対しても新たな情報を付加した。こうした情報基盤を利用して、新たな酵素反応の推定を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

独自酵素反応データベースの構築については、ユーザインターフェースの開発も含めて達成しており、生物・化学情報解析についても概ね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

これまでに開発した要素技術をもとに、酵素反応の選択性と多様性の観点から生物・化学情報解析を進め、任意の基質・生成物ならびに化合物ペアに対して酵素遺伝子を選択していく上での基準を明らかにしていく。

次年度使用額が生じた理由

物品購入の際に、若干の差額が生じたため。

次年度使用額の使用計画

最終年度のため、差額が生じないように使用する。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Improvement of oxidized glutathione fermentation by thiol redox metabolism engineering in Saccharomyces cerevisiae2015

    • 著者名/発表者名
      Hara, K.Y., Aoki, N., Kobayashi, J., Kiriyama, K., Nishida, K., Araki, M., Kondo, A.
    • 雑誌名

      Appl. Microbiol. Biotechnol.

      巻: 99 ページ: 9771-9778

    • DOI

      10.1007/s00253-015-6847-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of genes involved in oxidative phosphorylation in yeast by developing a simple and rapid method to measure mitochondrial ATP synthetic activity2015

    • 著者名/発表者名
      Ye, X., Morikawa, K., Ho, SH., Nishida, K., Araki, M., Hasunuma, T., Hara, K.Y., Kondo, A.
    • 雑誌名

      Microbial Cell Factories

      巻: 14 ページ: 56

    • DOI

      10.1186/s12934-015-0239-z

    • 査読あり
  • [学会発表] In Silico代謝設計ツールの開発とその展開2016

    • 著者名/発表者名
      荒木通啓
    • 学会等名
      農芸化学会2016年度大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-03-30
    • 招待講演
  • [学会発表] 大腸菌における1,4-ブタンジオール人工生合成経路の構築2016

    • 著者名/発表者名
      江口晃一、工藤基徳、荒木通啓、石井純、山本浩明、近藤昭彦
    • 学会等名
      農芸化学会2016年度大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-03-30
  • [学会発表] インシリコ代謝経路設計基盤の展開2016

    • 著者名/発表者名
      荒木通啓、牧口大旭、小川哲平、近藤昭彦
    • 学会等名
      日本薬学会第136回年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-03-28
  • [学会発表] 代謝デザインの展開2016

    • 著者名/発表者名
      荒木通啓
    • 学会等名
      第1回デザイン生命工学研究会
    • 発表場所
      東京工業大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-03-08
    • 招待講演
  • [学会発表] Expanding the Scope of Metabolic Pathway In Silico2016

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Araki
    • 学会等名
      The 7th International Symposium of Innovative BioProduction Kobe (iBioK)
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2016-01-27
    • 招待講演
  • [学会発表] M-Path&PathPod:バイオプロセスデザインプラットフォームと統合型パスウェイデータベースシステム2015

    • 著者名/発表者名
      牧口大旭、小川哲平、近藤昭彦、荒木通啓
    • 学会等名
      第38回分子生物学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-12-02
  • [学会発表] M-path Database: Navigating Potential Metabolic Pathways2015

    • 著者名/発表者名
      小川哲平、牧口大旭、中津井雅彦、Cox III, RS.、近藤昭彦、荒木通啓
    • 学会等名
      M-path Database: Navigating Potential Metabolic Pathways
    • 発表場所
      京都大学(京都府・宇治市)
    • 年月日
      2015-10-29
  • [学会発表] Development of M-path platform for Navigating Potential Metabolic Pathways2015

    • 著者名/発表者名
      Ogawa, T., Makiguchi, H., Cox III, RS., Nakatsui M., Kondo, A., and Araki, M.
    • 学会等名
      ISMB 2015
    • 発表場所
      the Convention Centre Dublin【Dublin(Ireland)】
    • 年月日
      2015-07-10 – 2015-07-14
  • [学会発表] New approach for Metabolomics pathway analysis2015

    • 著者名/発表者名
      Oshida, T., Ogawa, T., Yokoi, Y., Fukamachi, Y., Araki, M., Makiguchi, H.
    • 学会等名
      ASMS2015
    • 発表場所
      America's Center【St. Louis(USA)】
    • 年月日
      2015-05-31 – 2015-06-04
  • [図書] 合成生物工学によるモノづくり微生物のデザインに向けて2015

    • 著者名/発表者名
      石井純、荒木通啓、中津井雅彦、崎濱 由梨、柘植 陽太、蓮沼 誠久、近藤 昭彦
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      生物工学会誌

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公開日: 2017-01-06  

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