アロステリックおよび転写調節による代謝ネットワークの制御に関する研究

通过变构和转录调节控制代谢网络的研究

基本信息

批准号：
05F05439
负责人：
五斗進
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

代謝系は生体内で必要とされる化合物やエネルギーを生成したり、不要物を分解して再利用したりするために細胞内で働くシステムであり、全ての生物に必須の機能である。代謝系は外界からの刺激など環境の変化に素早く応答する必要があり、また、必要な化化合物を必要なだけ合成するために、細胞内の低分子化合物による制御機構を進化させてきた。本研究では、代謝系が制御されている仕組みを、低分子による制御を中心に、ネットワーク解析手法を用いて明らかにすることを目的としている。本年度は、主にアロステリック制御と競合制御、フィードバックとフィードフォワード、阻害と活性化についてネットワークという観点から大腸菌の代謝系を解析した。その結果、制御に関わるループの長さは活性化制御に比べ阻害制御の方がかなり短いことが分かった。しかしながら、アロステリック制御と競合制御についてはループの長さに関する有意な差は見られなかった。また、阻害制御にはフィードバックループが、活性化制御にはフィードフォワードループが、それぞれよく使われる傾向があった。これらの結果は、代謝系全体におけるフィードバック制御とフィードフォワード制御の使われ方を反映していると考えられる。本年度はさらに転写制御と代謝制御との関連を調べるために、オペロン構造と代謝のループ構造との関連を解析した。その結果、オペロンを構成している遺伝子の方がそれ以外の遺伝子に比べ、低分子化合物による制御を受けている傾向が観察された。しかしながら、転写制御と代謝制御の間には明らかな相関は見られなかった。

代谢系统是在细胞内部起作用的系统，可以在体内产生所需的化合物和能量，并分解和重复使用不必要的物质，并且是所有生物的重要功能。代谢系统需要快速响应环境变化，例如外界的刺激，并且为了根据需要合成尽可能多的化学化合物，它们已经进化了细胞内小分子化合物的调节机制。这项研究旨在阐明使用网络分析技术控制代谢系统的机制，重点是调节小分子。今年，我们主要是从变构控制和竞争控制，反馈和进食，抑制和激活的角度分析了大肠杆菌的代谢系统。结果，发现参与对照的环的长度比激活对照要短得多。但是，对于变构和竞争对照，没有发现循环长度的显着差异。此外，反馈回路倾向于用于抑制控制，并且馈电环倾向于将其用于激活控制。这些结果被认为反映了整个代谢系统中反馈和前馈控制的使用。今年，为了进一步研究转录控制与代谢控制之间的关系，我们分析了操纵子结构与代谢的循环结构之间的关系。结果，观察到组成操纵子的基因比其他基因更可能由小分子化合物控制。但是，在转录和代谢控制之间没有发现明确的相关性。