代謝モデルを利用した休眠細胞覚醒メカニズムの解明

利用代谢模型阐明休眠细胞的唤醒机制

• 批准号: 21K14778
• 负责人: 高野 壮太朗
• 金额: $ 3万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14778/
• 关键词: １細胞観察; 休眠; 飢餓応答; 代謝モデル; １細胞解析

本研究では、増殖活性が著しく低下した細菌の休眠覚醒における確率性と基質依存性を明らかにし、細菌の休眠覚醒プロセスを予測・制御可能とする技術の発展につなげることを目的としている。前年度までの研究で、大腸菌を用いて、数日間の飢餓環境における増殖ダイナミクスと、飢餓条件後に新たな炭素源を与えた際の再増殖の様子を１細胞レベルで観察しており、さらなる系譜解析から休眠覚醒が飢餓開始時点での細胞のヒストリーに大きく依存している可能性が示唆されていた。そこで、２年目では、飢餓開始時点での細胞の生理状態と再増殖の関連性に着目し、両者の相関関係について解析を行なった。既報よりストレス応答に対する細胞周期の関連性が報告されていたため、飢餓からの再増殖に対する細胞周期の関連性について解析を行なったところ、細胞周期と飢餓開始直後の増殖ダイナミクスの間に相関関係は見られたものの、飢餓後の再増殖との間に強い関連性を確認することはできなかった。他の生理学的パラメータが影響している可能性が高いと考えられる。また、大腸菌の休眠覚醒プロセスにおける基質依存性については、ゲノムスケール代謝モデルを使った検証を行なってきた。1年目では、至適性の高い炭素源における共通性について解析を行い、それぞれの炭素源を代謝する際に使われる特定の代謝経路に依存する可能性が示唆されていた。そこで、2年目では、至適性に強い影響を与え得る代謝経路の特質を理解することを目的とし、スクリーニングされた代謝反応の関連性を代謝ネットワークの観点から理解可能な手法の確立を行なった。その結果、これらの重要な代謝反応は、特定の代謝物におけるフラックスと強い相関関係を示すことが明らかとなり、炭素源の至適性を代謝物と関連付けて理解することが可能となった。

This study で は, raised colonization active が し く low し た bacteria の dormancy 覚 wake に お け る really willfulness と dependency matrix を Ming ら か に し, bacteria の dormancy 覚 wake プ ロ セ ス を to measure, suppression may と す る technology の 発 exhibition に つ な げ る こ と を purpose と し て い る. Before the annual ま で の research で, coliform を with い て, daytime の starvation に お け る raised colonization ダ イ ナ ミ ク ス と, starvation conditions after new た に な carbon sources を え た interstate の again raised colonization の others child を 1 cell レ ベ ル で 観 examine し て お り, さ ら な る pedigree parsing か ら dormancy 覚 wake が hunger began to point で の cells の ヒ ス ト リ ー に big き く dependent し て い る Possibility が suggests されて されて た た. そ こ で, 2 years で は, hunger, start point で の cell physiological state と の again raised colonization の masato even sex に with mesh し, struck の phase masato masato is に つ い て parsing line を な っ た. Both reported よ り ス ト レ ス 応 answer に す seaborne る cell cycle の masato even sex が report さ れ て い た た め, hunger か ら の again raised colonization に す seaborne る cell cycle の masato even sex に つ い て parsing line を な っ た と こ ろ と hunger, cell cycle start straight after の raised colonization ダ イ ナ ミ ク ス の に phase between masato masato wearing は ら れ た も の の, hunger の then raised colonization と の に between strong い masato even sex Youdaoplaceholder0 confirm する と で で な な な った った. The possibility of his <s:1> physiology 's パラメ パラメ タが タが タが influence て て る る is high が と と examination えられる. ま た, coliform の dormancy 覚 wake プ ロ セ ス に お け る dependency matrix に つ い て は, ゲ ノ ム ス ケ ー ル metabolic モ デ ル を make っ た 検 line card を な っ て き た. 1 year で は, to eligibility の い high carbon source に お け る convergence に つ い て parsing を い, そ れ ぞ れ の carbon source を metabolic す る interstate に make わ れ る specific metabolic 経 の way に dependent す が る possibility in stopping さ れ て い た. そ こ で, 2 years で は, to eligibility に strong い influence を with え る metabolic 経 road の traits を understand す る こ と を purpose と し, ス ク リ ー ニ ン グ さ れ た metabolism against 応 の masato even sex を metabolic ネ ッ ト ワ ー ク の 観 point か ら understanding may な gimmick の established line を な っ た. そ の results, こ れ ら の な important metabolic anti 応 は, specific の metabolites に お け る フ ラ ッ ク ス と strong い phase masato masato is を shown す こ と が Ming ら か と な り, carbon source の to eligibility を metabolites と masato even pay け て understand す る こ と が may と な っ た.

项目成果

On the evolvability of microbial metabolic hierarchies in an empirical genotype-phenotype map

关于经验基因型-表型图中微生物代谢等级的进化性

• 发表时间: 2022
• 作者: Sotaro Takano

Delft University of Technology(オランダ)

代尔夫特理工大学（荷兰）

イェール大学(米国)

耶鲁大学（美国）

• 发表时间: 2016