| 1. 生物の主要代謝 |
| 1.1 はじめに 1 |
| 1.2 細胞内のエネルギー 3 |
| 1.3 糖の分解 5 |
| 1.4 TCA回路 8 |
| 1.5 補充反応 12 |
| 1.6 呼吸 14 |
| 1.7 ペントースリン酸経路 17 |
| 1.8 糖新生 l8 |
| 1.9 嫌気的代謝の概要とエントナー－ドゥドロフ経路 19 |
| 1.10 光合成とカルビンーベンソン回路 22 |
| 1.11 アミノ酸の生合成と調節制御 27 |
| 1.12 核酸の生合成と制御 34 |
| 1.13 脂肪酸の代謝と分解 35 |
| 1.14 主要代謝経路の調節制御 37 |
| 引用・参考文献 39 |
| 2. 遺伝子およびタンパク質発現からみた細胞の代謝 |
| 2.1 はじめに 40 |
| 2.2 細胞の培養特性 40 |
| 2.3 解糖系の這伝子およびタンパク質発現 46 |
| 2.4 ペントースリン酸経路の這伝子およびタンパク質発現 48 |
| 2.5 エントナー－ドゥドロフ経路の遺伝子およびタンパク質発現 49 |
| 2.6 発酵代謝物生成経路の遺伝子およびタンパク質発現 49 |
| 2.7 TCA回路およびグリオキシル酸経路の遺伝子およびタンパク質発現 51 |
| 2.8 タンパク質発現と酵素活性との相関 53 |
| 引用・参考文献 53 |
| 3. 代謝量論式に基づく代謝解析 |
| 3.1 はじめに 56 |
| 3.2 量論式による表現 56 |
| 3.3 代謝フラックス分布の計算 59 |
| 3.4 一般的な場合の代謝フラックス分布の計算および代謝解析例 60 |
| 3.4.1 代謝フラックス分布の計算 60 |
| 3.4.2 水素細菌の代謝解析とPHBの合成 62 |
| 3.4.3 クロレラ細胞の代謝解析 65 |
| 3.4.4 Torulopsis Glabrataの代謝解析とピルビン酸発酵 70 |
| 3.4.5 遺伝子欠損株大腸菌の嫌気条件での代謝解析と乳酸発酵 75 |
| 引用・参考文献 84 |
| 4. NMRやGC－MSを利用した同位体分布の測定と代謝フラックス比解析 |
| 4.1 NMR 86 |
| 4.2 NMR信号と確率変数の導入 88 |
| 4.3 NMRによる代謝フラックス解析 92 |
| 4.4 代謝フラックス比解析 102 |
| 4.5 NMRを利用した大腸菌細胞の代謝フラックス比解析例 105 |
| 4.5.1 同位体を用いた実験 105 |
| 4.5.2 野生株の代謝フラックス比解析 105 |
| 4.5.3 pck遺伝子欠損株の代謝フラックス比解析 108 |
| 4.5.4 pgi這伝子欠損株の代謝フラックス比解析 108 |
| 4.5.5 zwf遺伝子欠損株の代謝フラックス比解析 111 |
| 4.6 GC－MSを利用した代謝フラックス比解析 112 |
| 4.6.1 GC－MSによる同位体分布の測定 112 |
| 4.6.2 GC－MSのデータと天然存在同位体の補正 115 |
| 4.6.3 天然に存在する同位体についてのMDVの補正 118 |
| 4.6.4 代謝物のMDV 119 |
| 4.6.5 基質断片のMDV 119 |
| 4.6.6 代謝フラックス比の計算 120 |
| 4.6.7［1-C］グルコース実験からの代謝フラックス比の計算 122 |
| 引用・参考文献 123 |
| 5. 同位体を利用した代謝フラックス分布解析 |
| 5.1 はじめに 125 |
| 5.2 位置表記に基づく代謝フラックス解析 126 |
| 5.3 同位体表記による代謝フラックス解析 135 |
| 5.4 同位体分布の非定常補正 145 |
| 5.5 解析的手法による代謝フラックス解析 147 |
| 5.6 代謝フラックス分布解析例 150 |
| 引用・参考文献 156 |
| 6. 統計処理による代謝フラックス分布の信頼限界と実験計画 |
| 6.1 はじめに 159 |
| 6.2 統計解析と推定した代謝フラックスの信頼区間 159 |
| 6.3 解析的方法による統計解析 160 |
| 6.4 フラックスの決定と信頼限界 161 |
| 6.5 統計解析 165 |
| 6.6 同位体実験の最適実験計画 166 |
| 6.7 ピークスケーリングファクタの最適推定 172 |
| 6.8 感度解析 174 |
| 6.8.1 同位体の感度 174 |
| 6.8.2 自然フラックスの感度 176 |
| 6.8.3 重み付き出力感度行列 176 |
| 6.9 最適実験計画 177 |
| 6.10 応用 178 |
| 6.10.1 簡単な代謝ネットワークの解析 178 |
| 6.10.2 シアノバクテリアの代謝フラックス分布の信頼区間の計算 181 |
| 引用・参考文献 184 |
| 7. 統合的代謝解析と遺伝子欠損株の代謝特性 |
| 7.1 はじめに 185 |
| 7.2 pck遺伝子欠損株の代謝解析 185 |
| 7.2.1 増殖パラメータ 185 |
| 7.2.2 細胞内代謝フラックス分布解析 186 |
| 7.2.3 酵素活性および細胞内代謝物濃度 188 |
| 7.2.4 pckフラックスの調節制御 189 |
| 7.2.5 補充反応のin vivoでの調節 191 |
| 7.3 pgi遺伝子欠損株の代謝解析 194 |
| 7.3.1 連続培養での増殖特性 194 |
| 7.3.2 細胞内代謝フラックス分布解析 195 |
| 7.4 zwf遣伝子欠損株の代謝解析 198 |
| 7.5 ppc遺伝子欠損株の代謝解析 199 |
| 7.6 pyk遺伝子欠損株の代謝解析 208 |
| 7.7 pfl這伝子欠損株の代謝解析 212 |
| 引用・参考文献 218 |
| 8. 遣伝子発現の調節制御 |
| 8.1 はじめに 222 |
| 8.2 cAMP－CRPと糖消費 222 |
| 8.2.1 遺伝子発現制御 222 |
| 8.2.2 グルコース抑制とcAMPモデル 224 |
| 8.2.3 PTSと解糖系 225 |
| 8.2.4 グルコース抑制とPTSの制御機構 225 |
| 8.2.5 グルコースによる遺伝子発現の促進 226 |
| 8.2.6 膜タンパク質ⅡCBによるM1cの活性調節 226 |
| 8.2.7 解糖系の阻害に応答したptsGmRNAの不安定化 227 |
| 8.3 Craによる代謝調節 227 |
| 8.4 FnrとArcA/Bシステム 228 |
| 8.5 fadR遺伝子と脂肪酸や酢酸の生成と分解 229 |
| 8.6 rpoS遣伝子による調節 230 |
| 8.7 酸化ストレス応答 232 |
| 8.8 選伝子発現調節構造 233 |
| 引用・参考文献 233 |
| 9. バイオインフォマティクスとシステム生命科学からみた代謝解析 |
| 9.1 はじめに 238 |
| 9.2 データベースとネットワーク 238 |
| 9.3 代謝信号線図とその応用 239 |
| 9.4 代謝フラックス分布の最適化と遺伝子組換え大腸菌によるPHB合成 242 |
| 9.5 逆フラックス解析による代謝律速経路の探索 243 |
| 9.5.1 基礎式の導出 243 |
| 9.5.2 大腸菌への応用 245 |
| 9.5.3 代謝量論に基づく代謝フラックス解析 247 |
| 9.5.4 逆フラックス解析 248 |
| 9.5.5 代謝フラックス感度解析 249 |
| 9.6 代謝制御解析とリジン生産のための律速代謝経路 250 |
| 9.6.1 代謝制御解析 250 |
| 9.6.2 リジン合成経路のモデリング 251 |
| 9.6.3 培養特性 253 |
| 9.6.4 モデルパラメータの推定 255 |
| 9.6.5 リジン発酵の代謝制御解析 256 |
| 9.7 代謝調節構造の最適化（設計） 258 |
| 9.7.1 基礎式の導出 258 |
| 9.7.2 代謝調節構造の最適化 262 |
| 9.7.3 酵素活性の影響 262 |
| 9.7.4 酵素の活性化 263 |
| 9.8 細胞のモデリングとシミュレーション 265 |
| 9.8.1 モデリングやシミュレーションヘの取組み 265 |
| 9.8.2 大腸菌細胞のモデリング 266 |
| 引用・参考文献 268 |
| 付録 271 |
| 索引 280 |
図書
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