分子ネットワークのコンピュータ支援設計法の開発とグルコース同化システムへの応用

点击翻译按钮获取中文摘要

リン酸転移システム(PTS)はリン酸化とカップリングして糖を取り込むシステムであり,有用物質生産性を向上させるために重要な役割を担っている。リン酸の供給源はPhosphoenolpyruvate (PEP)であり,PEPからグルコースまでPTSタンパク質(IIBC, IA, Hpr, EI)を介してリン酸が渡される.CRPとM1cはグローバル転写因子として,PTSタンパク質発現を制御する.グルコースPTSシステムのモデリングとシミュレーションを行った.実際,PTSの改変には,遺伝子発現量の変化が重要な役割を担っているので,遺伝子発現制御を含めたモデリングを行った.代謝,タンパク質シグナルトランスダクション,遺伝子発現制御を含む大規模微分方程式モデルを構築した.これまで,PTSタンパク質のシグナルトランスダクションに関わるモデリングで,PTSタンパク質の遺伝子発現制御に関わるモデリング例はほとんどない.生体分子ネットワーク構築,数学モデリング,システム解析を支援するシステムCADLIVEを用いてPTSシステムの数学モデルを作成し,数値シミュレーションを行った.培地中のグルコース濃度の変化に対するPTSタンパク質の濃度変化の実験値と動的シミュレーション結果と比較して,モデルの正当性を検証した.遺伝子発現量の変化に対するグルコース同化速度の感度を計算して,PTSシステムがロバストネスを生み出すメカニズムを解明した.生物学的に独自のフィードフォワード制御によって,グルコース同化システムのロバストネスが発揮されていることを証明した.