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(In Japanese)E-CELL :ゲノム情報に基づく細胞の再構築

Research report code R030000346
Posted date Feb 22, 2005
Researchers
  • (In Japanese)冨田 勝
Affiliation
  • (In Japanese)慶應義塾大学環境情報学部
Research organization
  • (In Japanese)慶應義塾大学
Report name (In Japanese)E-CELL :ゲノム情報に基づく細胞の再構築
Technology summary (In Japanese)1996年に発足した電子化細胞(E-CELL)プロジェクトは、細胞内の全プロセスをシミュレーションすることを目的としており、本稿では、E-CELLシステムを用いたヒト赤血球細胞モデルを中心に報告した。まず、データが蓄積している主要な代謝経路である解糖系、ペントースリン酸経路、核酸代謝経路、簡単な膜輸送系の実験データを用いてE-CELLシステム上に赤血球シミュレーションモデルを構築した。また、赤血球モデルを用いてグルコース-6-リン酸脱水素酵素(G6PD)欠損症の解析を行い、欠損症患者から分離された欠損酵素の反応速度パラメータを得ることが出来た。さらに、ヒト赤血球には還元型グルタチオンの生合成経路と酸化型グルタチオンの能動的排出機構が存在していることがわかった。この経路は還元型グルタチオンを直接生成し、また、酵素阻害の一因になっている酸化型グルタチオンを低下させる作用があると予想されたため、G6PD欠損による還元力低下に対するある程度の補償機能を持つのではないかと考え、これらの経路を組み込んだ。その結果、還元力の低下が組み込み前と比較してATP量から予想される赤血球の寿命は、ほぼ実際の細胞と変わらないまでに延長した。また、これらの経路がG6DP欠損症において変異赤血球の寿命を延長する機能を持っていることが示唆された。
Drawing

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R030000346_01SUM.gif R030000346_02SUM.gif R030000346_03SUM.gif
Research field
  • Metabolism in general
  • Cell physiology in general
  • Erythrocytes
Published papers related (In Japanese)(1) Tomita, M.; Hashimoto, K.; Takahashi, K.; Shimizu, T.S.; Matsuzaki, Y.; Miyoshi, F.; Saito, K.; Tanida, S.; Yugi, K.; Venter, J.C.; and Hutchison, C.A., E-CELL: Software environment for whole cell simulation, Bioinformatics 15: 72-84. (1999) http://www.e-cell.org/
(2) Tomita, M.; Hashimoto, K.; Takahashi, K.; Matsuzaki, Y.; Matsushima, R.; Saito, K.; Yugi, K.; Miyoshi, F.; Nakano. H.; Tanida, S.; Saito, Y.; Kawase, A.; Watanabe, N.; Shimizu, T.S.; and Nakayama, Y. The E-CELL Project; Towards Integrative Simulation of Cellular Processes. New Gener Comput 18, 1-12. (2000)
(3) Tomita, M.; Whole cell simulation: A grand challenge of the 21st century” Trends in Biotechnology, 19: 6, 205-210 (2001)
Research project
  • Research and Development for Applying Advanced Computational Science and Technology(ACT-JST) ;Life Science (Basic Type)
Information research report
  • (In Japanese)冨田 勝. E-CELL :ゲノム情報に基づく細胞の再構築. 計算科学技術活用型 特定研究開発推進事業 平成10年度採択基本型 研究開発成果報告会 予稿集 ~計算で、見る・知る・予測する~ 2001. p.31 - 34.

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