大規模代謝反応ネットワークシステムの解析法の開発とその応用

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申請者は、前年度に開発した大規模代謝ネットワーク解析法とソフトウェアを完成させ、実際の細胞内代謝反応ネットワークシステムへ応用することを目的として、以下の4つの課題に取り組んだ。第1の課題では、開発中の超高精度定常状態感度計算ソフトウェアiCOSMOSを完成するとともに、細胞内代謝反応ネットワークに適用し、定常状態感度解析を行った。このとき、iCOSMOSの計算精度と計算時間を評価するとともに、任意に作成した1000もの代謝物を含む直鎖状大規模代謝反応モデルに対しても、本ソフトが適用可能であることを確認した。第2の課題では、iCOSMOSで計算される定常状態感度値等から、ネットワーク図を自動で描画するネットワークチャート作成ソフトウェアを完成させた。このとき、阻害反応などの影響もネットワーク図に示すことで、ネットワーク上での代謝物の流れを確認しながら、感度値の増減の理由を考察することが容易になった。第3の課題では、本ソフトをiCOSMOSと共に代謝物数が13-40程度の様々な細胞内代謝反応ネットワークに適用し、ネットワーク図を描き定常状態感度解析を行った。感度値の3次元図とネットワーク図を合わせて用いれば、将来構築されるであろう、代謝物数が500程度の大規模代謝反応システムの数式モデルについても、感度値の変化が顕著な酵素反応を速やかに探しだし、その理由を容易に明らかにできるようになると期待される。第4の課題では、当研究室で先に開発したSoftCADSにより計算される動的感度値を用いてネットワーク図を描き、その時間変化を動画にまとめるプログラムを作成した。本課題については引き続き検討を行う。以上の研究により、代謝物の数が1000を超えるような大規模代謝反応ネットワークシステムの数式モデルに対しても、定常状態感度解析を精度よく効率良く行うことが可能になった。