微細藻類の変動光に対する光化学系と代謝のシステム解析

微藻光系统和代谢响应波动光的系统分析

• 批准号: 21K19825
• 负责人: 清水 浩
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19825/
• 关键词: シミュレーション; 代謝フラックス解析; 変動光; 光合成

シアノバクテリアSynechocystis PCC 6803は光エネルギーを利用してCO2から直接有用物質を生産できるため理想的な細胞工場として、その工学利用が期待されている。しかし、変動光下では、連続光下と異なり成育の大きさが変化することが知られている。光合成生物では変動光下において高速に変化する光エネルギー供給と低速で変化するエネルギー利用のシステムが連結して安定に動作するシステムとしての仕組みが備わっていると考えられる。本研究では、異なる応答の速さが連結した光合成微生物の仕組みを明らかにすることで、様々な時間オーダーで動作するサブシステムを包含するシステムの動作原理を明らかにすることを目的とした。本研究においては、Synechocystis PCC 6803を用いて、変動光下で培養を行うコンピューター制御システムを開発している。LEDの光強度を様々な時間間隔で変動させるコンピューター制御光培養装置を開発っている。変動光や一定強度の定常光で培養し、基本的な増殖特性を得ている。また、定常状態や非定常状態を表現する数理モデルを開発することで、様々な光強度において複雑な光化学系の電子伝達経路がどのように電子を流し、NADPHやATPを生成するのか、代謝状態がどのように変化するのかについてシミュレーションを行う準備を行っている。さらに、定常光と振動光でどのような代謝状態を取るかを実験的に確認するため、光混合栄養条件において代謝状態を決定する13C代謝フラックス解析を行うプラットフォームを開発している。

Synechocystis PCC 6803 is an ideal cell plant for the production of direct useful substances using CO2 and other engineering applications. In the light of the sun, the sun rises, the sun rises. Photosynthetic organisms are capable of producing light at high speeds, supplying light at low speeds, and utilizing light at low speeds. This study is aimed at understanding the mechanism of photosynthesis, including the mechanism of photosynthesis and the mechanism of photosynthesis. In this study, Synechocystis PCC6803 was used in culture under changing light. LED light intensity changes time interval to control light culture device Moving light and constant light of a certain intensity can cultivate and obtain basic reproductive characteristics. The electron transport path of the complex photochemical system is prepared for electron flow, NADPH and ATP generation, and the metabolic state is prepared for transformation. 13C Metabolic analysis is performed under conditions of steady light and vibrating light, and the metabolic state is determined under conditions of mixed light and light.

项目成果

In silico and Experimental Metabolic Flux Analyses and their Applications to Fermentation Processes

计算机模拟和实验代谢通量分析及其在发酵过程中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Ozaki Masashi;Shimazaki Ai;Jung Mina;Nakaike Yumi;Maruyama Naoki;Yakumaru Shinya;Rafieh Alwani Imanah;Sasamori Takahiro;Tokitoh Norihiro;Ekanayake Piyasiri;Murata Yasujiro;Murdey Richard;Wakamiya Atsushi;Hiroshi Shimizu
• 通讯作者: Hiroshi Shimizu

光合成 第Ⅳ部、3. 光合成のカギとなる段階を探せ

光合作用第四部分，3.找出光合作用的关键步骤

• 发表时间: 2021
• 作者: 清水浩;豊島正和
• 通讯作者: 豊島正和

Effect of light fluctuations on photosynthesis and metabolic flux in Synechocystis sp. PCC 6803

光波动对集胞藻光合作用和代谢通量的影响。

• DOI: 10.1002/btpr.3326
• 发表时间: 2023
• 期刊: Biotechnology Progress
• 影响因子: 2.9
• 作者: Imada Tatsumi;Yamamoto Chiaki;Toyoshima Masakazu;Toya Yoshihiro;Shimizu Hiroshi
• 通讯作者: Shimizu Hiroshi

動的代謝モデルを用いたシアノバクテリアのカルビン回路における制御機構の解析

利用动态代谢模型分析蓝藻卡尔文循环的控制机制

• 发表时间: 2021
• 作者: 今田辰海;戸谷吉博;清水浩;今田辰海，戸谷吉博，清水浩;田島 遼太郎，池原 万由， 戸谷 吉博， 清水 浩
• 通讯作者: 田島 遼太郎，池原 万由， 戸谷 吉博， 清水 浩

Effect of fluctuating light condition on photosynthesis and central carbon metabolism in Synechosystis sp. PCC 6803

波动光照条件对集胞藻光合作用和中心碳代谢的影响。

• 发表时间: 2022
• 作者: Tatsumi Imada;Chiaki Yamamoto;Yoshihiro Toya;and Hiroshi Shimizu
• 通讯作者: and Hiroshi Shimizu