2018 Fiscal Year Annual Research Report
Identification of Limiting Step and Optimization of Metabolism based on Analysis of Dynamic Behaviors of Multilayers Omics Data
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16H04576
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
清水 浩 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (00226250)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 史生 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (50462734)
戸谷 吉博 大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (70582162)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 反応速度論 / 物質生産 / インシリコデザイン / 代謝フラックス / 生物情報工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微生物を用いた物質生産は、環境に調和した重要な方法である。微生物による有用物質生産を実現するには、微生物が有する代謝系を合理的に改変し、生産収率および生産速度の両方を最大化する必要がある。従来の研究では、合理的な生合成経路の改良や生産性の向上の方法が未開発であった。本研究では、生産速度の向上に焦点を当て、代謝経路中に潜む律速点を同定する方法について研究を行うことを目的としている。バイオプロセスに用いる微生物代謝経路中の律速点を同定する手法を開発し、生産速度の最適化を実現するための新たな代謝デザイン法を開発する。そのために精密定量したin vivoの代謝定量データ（代謝物質濃度、酵素量、代謝フラックス）から、代謝経路の律速点を高精度に同定する方法論を確立する。
本年度は、化学量論のみから代謝収率を向上させる方法と酵素反応の速度式も考慮した動的モデルを利用する方法を比較した。化学量論のみから収率を向上させる方法では基質と酵素の相互作用などが情報として欠落するため速度論的解析の必要性が明らかとなった。そこで、動的モデルを構築する方法を導入しその効果を議論した。動的モデルの構築には、反応ごとの速度式とミカエリスメンテン定数や反応速度定数などの酵素反応パラメーターが必要であり、本研究では、アンサンブルモデリング法を用いた動的代謝モデルを導入した。この手法では、代謝フラックス分布と代謝物濃度の測定値を満たす酵素反応パラメーターをランダムに生成した。本研究では、中枢代謝におけるメバロン酸生産大腸菌のアンサンブルモデルを生成しその利用の道筋が明らかとなった。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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