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。

代谢系统是细胞内运行的系统，产生生物体所需的化合物和能量，并分解和再利用不必要的物质，是所有生物体的基本功能。代谢系统需要对外部刺激等环境变化做出快速反应，并且为了合成所需量的必要化合物，细胞已经进化出使用细胞内低分子量化合物的控制机制。本研究的目的是利用网络分析技术阐明代谢系统的控制机制，重点是小分子的控制。今年我们主要从变构控制与竞争控制、反馈与前馈、抑制与激活等网络角度对大肠杆菌的代谢系统进行了分析。结果发现，抑制控制中参与控制的环路长度比激活控制中的要短得多。然而，在变构控制和竞争性控制之间没有观察到环长度的显着差异。此外，反馈回路往往经常用于抑制控制，而前馈回路往往经常用于激活控制。这些结果被认为反映了反馈控制和前馈控制在整个代谢系统中的使用方式。今年，为了进一步研究转录控制和代谢控制之间的关系，我们分析了操纵子结构和代谢环结构之间的关系。结果，人们发现构成操纵子的基因比其他基因更容易受到低分子量化合物的调节。然而，转录调控和代谢调控之间没有发现明确的相关性。