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2016 年度 実績報告書

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, 科学技術イノベーション研究科, 特命准教授 (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

酵素反応データ解析のための基盤となるデータベースを構築した。酵素反応データとしてKEGG・BRENDA等を利用し、化合物データとして主としてPubChemデータベースを利用して、独自の酵素反応データベースを構築した。酵素反応情報としては、EC番号、生物種、遺伝子情報、基質・生成物、配列情報、活性情報といった各基本情報を集積し、基質・生成物の2項関係を中心にSQLにてデータベースを構築していくと同時に、ウェブサーバを構築した。また、酵素反応データの妥当性評価のための反応方向性、生物種情報、配列情報などを指標に独自基準を設定することで、マニュアルキュレーションを実施し、計3万余エントリのデータベースを構築した。
これと並行して、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候補を選択していく上での基準を明らかにするための情報解析を行った。一つは、代謝設計により推定される酵素反応に対して酵素遺伝子配列候補を提示するために、主として配列アラインメント、クラスタリングといった生物情報(配列)解析により、遺伝子配列の多様性を担保しつつ、遺伝子配列候補を選択する方法を開発した。さらに、化学構造・反応の類似度比較といった化学情報解析と酵素遺伝子配列の生物情報解析を組み合わせることで、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配列候補を選択していくための学習・判別器のプロトタイプを生成した。これを利用して、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ベースの拡張を行い、こうした情報を付加した代謝パスウェイを視覚化できるシステムを開発した。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] A Systematic Approach to Time-series Metabolite Profiling and RNA-seq Analysis of Chinese Hamster Ovary Cell Culture2017

    • 著者名/発表者名
      Hsu, HH., Araki, M., Mochizuki, M., Hori, Y., Murata, M., Kahar, P., Yoshida, T., Hasunuma, T. and Kondo A.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 43518

    • DOI

      10.1038/srep43518

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Application of LC-MS/MS analysis for time-lapse amino acid metabolomics analysis in CHO cell culture2017

    • 著者名/発表者名
      Hsu, H.H., Hasunuma, T., Araki, M., Yoshida, T., Hori, Y., Murata, M., Kondo, A.
    • 雑誌名

      Shimadzu Journal

      巻: 5 ページ: 17

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Targeted nucleotide editing using hybrid prokaryotic and vertebrate adaptive immune systems2016

    • 著者名/発表者名
      Nishida, K., Arazoe, T., Yachie, N., Banno, S., Kakimoto, M., Tabata, M., Mochizuki, M., Miyabe, A., Araki, M., Hara, K.Y., Shimatani, Z. and Kondo, A.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 353 ページ: aaf8729

    • DOI

      10.1126/science.aaf8729

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 代謝経路デザインの限界2017

    • 著者名/発表者名
      荒木通啓
    • 学会等名
      第11回日本ゲノム微生物学会年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学(神奈川県、藤沢市)
    • 年月日
      2017-03-03 – 2017-03-03
    • 招待講演
  • [学会発表] バイオプロセスデザインプラットフォームの構築2016

    • 著者名/発表者名
      牧口 大旭、小川 哲平、荒木通啓
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県、横浜市)
    • 年月日
      2016-12-01 – 2016-12-01
  • [学会発表] Development of Design Platform for Metabolic Pathways2016

    • 著者名/発表者名
      Ogawa, T., Makiguchi, H. and Araki, M
    • 学会等名
      生命医薬情報学連合大会2016年大会
    • 発表場所
      東京国際交流館プラザ平成(東京都)
    • 年月日
      2016-09-29 – 2016-09-30
  • [学会発表] スマートセル開発に向けたIT/AI技術の展望2016

    • 著者名/発表者名
      荒木通啓
    • 学会等名
      産業構造審議会 商務流通情報分科会 バイオ小委員会(第4回)
    • 発表場所
      経済産業省(東京都)
    • 年月日
      2016-04-18 – 2016-04-18
    • 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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