大腸菌の機能ルールに学ぶ新しい複雑システム制御理論の構築に関する研究

从大肠杆菌功能规律构建新型复杂系统控制理论的研究

• 批准号: 00J01221
• 负责人: 諸星 知広
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J01221/
• 关键词: 機能ルール; 定量的シミュレーション; 定性的シミュレーション; リン酸代謝; ポリリン酸; リン酸輸送

大腸菌におけるリンの同化と代謝を例にパラメータの問題を含まない定性的なシミュレーションと、パラメータの問題を含む定量的なシミュレーションの比較を行った。定性的シミュレーションは、当研究室で開発しているVESTを用いて行った。VESTを用いれば、細胞内代謝の因果関係を整理し、機能ルールの妥当性や完成度をチェックすることも可能となった。定量的なシミュレーションは、アナログデジタル混載回路の設計手法を用いて行った。リン酸制限下のケモスタット連続培養実験により菌体外/菌体内リン酸濃度変化の測定を行い、リン酸取り込み速度パラメータとリン酸消費速度パラメータを決定した。このパラメータを用いてシミュレーションを行ったところ、全体として実験結果とシミュレーションの結果は良く合っており、このレベルでのモデルが正当であることが示された。また、細胞内リン酸濃度とポリリン酸蓄積に関するアルゴリズムについては、遺伝子レベルの実験により解明を行った。大腸菌変異株ライブラリーの中から、ポリリン酸を大量に蓄積する変異株を取得し、その染色体上の変異点を決定したところ、リン酸レギュロンを負に制御するphoU遺伝子の点変異であることがわかった。この変異株は構成的に発現したリン酸特異的輸送系(PST)によるリン酸の過剰な取り込みが起こり、ポリリン酸として蓄積していることがわかった。また、大腸菌の新規リン酸トランスポーターの探索を行ったところ、xasA遺伝子がリン酸トランスポーターとして機能している可能性が示唆された。xasA遺伝子の発現を誘導すると、リン酸の取り込み速度が向上し、アミノ酸飢餓によるポリリン酸蓄積量も向上することが明らかとなった。

A comparison of qualitative and quantitative aspects of assimilation and metabolism in Escherichia coli The qualitative analysis shows that VEST is used in the development of research laboratories. VEST is used in a variety of ways, such as sorting out the causal relationship between intracellular metabolism and functional integrity. The design method of quantitative hybrid circuit is applied to the design of hybrid circuit. Determination of acid concentration variation in vitro/in vivo under acid control and determination of acid consumption rate The results of this study are shown in the table below. The concentration of intracellular acid and the accumulation of intracellular acid are related to the development of molecular biology. Escherichia coli mutant strains are isolated and accumulated in large quantities, and mutant strains are acquired and mutant spots on chromosomes are determined. This is the first time that a single plant has been identified and the second time that a single plant has been identified. The possibility of exploring new species of E. coli is demonstrated. The production of xasA protein is induced by the increase in the concentration of acid.

项目成果

Morohoshi T.: "Accumulation of Inorganic Polyphosphate in phoU Mutants of Escherichia coli and Synechocystis sp. Strain PCC6803"Applied and Environmental Microbiology. 68. 4107-4110 (2002)

Morohoshi T.：“大肠杆菌和集胞藻菌株 PCC6803 的 phoU 突变体中无机多磷酸盐的积累”应用和环境微生物学。