The recent progress on metabolic systems engineering was reviewed based on our recent research results in terms of (1) metabolic signal flow diagram approach, (2) metabolic flux analysis (MFA) in particular with intracellular isotopomer distribution using NMR and/or GC-MS, (3) synthesis and optimization of metabolic flux distribution (MFD), (4) modification of MFD by gene manipulation and by controlling culture environment, (5) metabolic control analysis (MCA), (6) design of metabolic regulation structure, and (7) identification of unknown pathways with isotope tracing by NMR. The main characteristics of metabolic engineering is to treat metabolism as a network or entirety instead of individual reactions. The applications were made for poly-3-hydroxybutyrate (PHB) production using Ralstonia eutropha and recombinant Escherichia coli, lactate production by recombinant Saccharomyces cerevisiae, pyruvate production by vitamin auxotrophic yeast Toluropsis glabrata, lysine production using Corynebacterium glutamicum, and energetic analysis of photosynthesic microorganisms such as Cyanobateria. The characteristics of each approach were reviewed with their applications. The approach based on isotope labeling experiments gives reliable and quantitative results for metabolic flux analysis. It should be recognized that the next stage should be toward the investigation of metabolic flux analysis with gene and protein expressions to uncover the metabolic regulation in relation to genetic modification and/ or the change in the culture condition.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
/
v.11
no.10
/
pp.823-829
/
2005
We have newly constructed an in silico model of fermentative metabolism for Lactococcus lactis in order to analyze the characteristics of metabolite flux for dynamic network. A rigorous mathematical model for metabolic flux has been developed and simulation researches have been performed by using GEPASI program. In this simulation task, we were able to predict the whole flux distribution trend for lactate metabolism and analyze the flux ratio on the pyruvate branch point by using metabolic flux analysis(MFA). And we have studied flux control coefficients of key reaction steps in the model by using metabolic control analysis(MCA). The role of pyruvate branch seems to be essential for the secretion of lactate and other organic byproducts. Then we have made an effort to elucidate its metabolic regulation characteristics and key reaction steps, and find an optimal condition for the production of lactate.
Ma, Yuechao;Chen, Qixin;Cui, Yi;Du, Lihong;Shi, Tuo;Xu, Qingyang;Ma, Qian;Xie, Xixian;Chen, Ning
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
v.28
no.11
/
pp.1916-1927
/
2018
Corynebacterium glutamicum is an excellent platform for the production of amino acids, and is widely used in the fermentation industry. Most industrial strains are traditionally obtained by repeated processes of random mutation and selection, but the genotype of these strains is often unclear owing to the absence of genomic information. As such, it is difficult to improve the growth and amino acid production of these strains via metabolic engineering. In this study, we generated a complete genome map of an industrial L-valine-producing strain, C. glutamicum XV. In order to establish the relationship between genotypes and physiological characteristics, a comparative genomic analysis was performed to explore the core genome, structural variations, and gene mutations referring to an industrial L-leucine-producing strain, C. glutamicum CP, and the widely used C. glutamicum ATCC 13032. The results indicate that a 36,349 bp repeat sequence in the CP genome contained an additional copy each of lrp and brnFE genes, which benefited the export of L-leucine. However, in XV, the kgd and panB genes were disrupted by nucleotide insertion, which increase the availability of precursors to synthesize L-valine. Moreover, the specific amino acid substitutions in key enzymes increased their activities. Additionally, a novel strategy is proposed to remodel central carbon metabolism and reduce pyruvate consumption without having a negative impact on cell growth by introducing the CP-derived mutant $H^+$/citrate symporter. These results further our understanding regarding the metabolic networks in these strains and help to elucidate the influence of different genotypes on these processes.
A top-down approach is known to be a useful and effective technique for the design and analysis of metabolic systems. In this Study, we have constructed a grouped metabolic network for Lactococcus lactis under aerobic conditions using grouped enzyme kinetics. To test the usefulness of grouping work, a non-grouped system and grouped systems were compared quantitatively with each other. Here, grouped Systems were designed as two groups according to the extent of grouping. The overall simulated flux values in grouped and non-grouped models had pretty similar distribution trends, but the details on flux ratio at the pyruvate branch point showed a little difference. This result indicates that our grouping technique can be used as a good model for complicated metabolic networks, however, for detailed analysis of metabolic network, a more robust mechanism Should be considered. In addition to the data for the pyruvate branch point analysis, Some major flux control coefficients were obtained in this research.
Purpose: This study evaluates the efficacy of a Self-Care Reinforcement Program (SCRP) based on the Selection Optimization Compensation (SOC) model, in socially vulnerable elderly women with metabolic syndrome. Methods: This study adopts a pretest-posttest nonequivalent control group design. The participants were 64 socially vulnerable elderly Korean women with metabolic syndrome (experimental group: 31, control group: 33). Participants' body composition analysis, nutrient intake, risk factors of metabolic syndrome, depressive symptoms, and social network were measured. Data were analyzed with an independent t-test; statistical significance levels were set at p<.05. The SCRP, including metabolic syndrome education, nutritional education, exercise, and social network, was performed three times a week for 8 weeks. Results: There were statistically significant differences between the experimental and control groups in terms of systolic blood pressure, diastolic pressure, fasting blood sugar, triglycerides, sodium intake, depressive symptoms, and social networks. Conclusion: The SCRP is effective and can be recommended as a community health nursing intervention for socially vulnerable elderly women with metabolic syndrome.
A dynamic model of lactic acid fermentation using Lactococcus lactis was constructed, and a metabolic flux analysis (MFA) and metabolic control analysis (MCA) were performed to reveal an intensive metabolic understanding of lactic acid bacteria (LAB). The parameter estimation was conducted with COPASI software to construct a more accurate metabolic model. The experimental data used in the parameter estimation were obtained from an LC-MS/MS analysis and time-course simulation study. The MFA results were a reasonable explanation of the experimental data. Through the parameter estimation, the metabolic system of lactic acid bacteria can be thoroughly understood through comparisons with the original parameters. The coefficients derived from the MCA indicated that the reaction rate of L-lactate dehydrogenase was activated by fructose 1,6-bisphosphate and pyruvate, and pyruvate appeared to be a stronger activator of L-lactate dehydrogenase than fructose 1,6-bisphosphate. Additionally, pyruvate acted as an inhibitor to pyruvate kinase and the phosphotransferase system. Glucose 6-phosphate and phosphoenolpyruvate showed activation effects on pyruvate kinase. Hexose transporter was the strongest effector on the flux through L-lactate dehydrogenase. The concentration control coefficient (CCC) showed similar results to the flux control coefficient (FCC).
Purpose: The purpose of this study was to identify factors affecting health promotion behavior among workers with high risk of metabolic syndrome. This study was based on the planned behavior theory. Methods: The participants were 167 workers at high risk of metabolic syndrome. Data were collected using a structured questionnaire. Surveyed variables were attitude, subjective norm, perceived behavioral control, intention, and health promotion behavior. Data were analyzed using descriptive statistics, t-test, ANOVA, Pearson's correlation coefficients, and hierarchical regression analysis with SPSS/WIN 22.0. Results: Perceived behavioral control affected the intention of health promotion behavior among the workers with high risk of metabolic syndrome. It explained 62% of variance in the intention of health promotion behavior (F=40.09, p<.001). Perceived behavioral control and occupation affected health promotion behavior among the risk workers with high risk of metabolic syndrome. The two factors explained 16% of variance in health promotion behavior (F=4.95, p<.001). Conclusion: The findings of this study suggest that perceived behavioral control is the only factor affecting health promotion behavior when the theory of planned behavior was applied. Therefore, intervention programs for improving health promotion behavior should be focused on strengthening perceived behavioral control.
Chun, Hyun Jin;Park, Mi Suk;Lee, Su Hyeon;Jin, Byung-Jun;Cho, Hyun Min;Hong, Young-Shick;Kim, Min Chul
Proceedings of the Korean Society of Crop Science Conference
/
2017.06a
/
pp.175-175
/
2017
To understand molecular mechanisms underlying adaptation of plant cells to saline stress and stress memory, we developed Arabidopsis callus suspension-cultured cells adapted to high salt. Adapted cells to high salt exhibited enhanced tolerance compared to control cells. Moreover, the salt tolerance of adapted cells was stably maintained even after the stress is relieved, indicating that the acquired salt tolerance of adapted cells was memorized. In order to characterize metabolic responses of plant cells during adaptation to high salt stress as well as stress memory, we compared metabolic profiles of salt-adapted and stress-memorized cells with control cells by using NMR spectroscopy. A principle component analysis showed clear metabolic discrimination among control, salt-adapted and stress-memorized cells. Compared with control cells, metabolites related to shikimate metabolism such as tyrosine, and flavonol glycosides, which are related to protective mechanism of plant against stresses were largely up-regulated in adapted cell lines. Moreover, coniferin, a precursor of lignin, was more abundant in salt-adapted cells than control cells. Cell morphology analysis using transmission electron microscopy indicated that cell wall thickness of salt-adapted cells was significantly induced compared to control cells. Consistently, salt adapted cells contained more lignin in their cell walls compared to control cells. The results provide new insight into mechanisms of plant adaptation to saline stress as well as stress memory in metabolic level.
Proceedings of the Korean Society for Bioinformatics Conference
/
2000.11a
/
pp.13-16
/
2000
Microorganisms have been widely employed for the production of useful bioproducts including primary metabolites such as ethanol, succinic acid, acetone and butanol, secondary metabolites represented by antibiotics, proteins, polysaccharides, lipids and many others. Since these products can be obtained in small quantities under natural condition, mutation and selection processes have been employed for the improvement of strains. Recently, metabolic engineering strategies have been employed for more efficient production of these bioproducts. Metabolic engineering can be defined as purposeful modification of cellular metabolic pathways by introducing new pathways, deleting or modifying the existing pathways for the enhanced production of a desired product or modified/new product, degradation of xenobiotics, and utilization of inexpensive raw materials. Metabolic flux analysis and metabolic control analysis along with recombinant DNA techniques are three important components in designing optimized metabolic pathways, This powerful technology is being further improved by the genomics, proteomics, metabolomics and bioinformatics. Complete genome sequences are providing us with the possibility of addressing complex biological questions including metabolic control, regulation and flux. In silico analysis of microbial metabolic pathways is possible from the completed genome sequences. Transcriptome analysis by employing ONA chip allows us to examine the global pattern of gene expression at mRNA level. Two dimensional gel electrophoresis of cellular proteins can be used to examine the global proteome content, which provides us with the information on gene expression at protein level. Bioinformatics can help us to understand the results obtained with these new techniques, and further provides us with a wide range of information contained in the genome sequences. The strategies taken in our lab for the production of pharmaceutical proteins, polyhydroxyalkanoate (a family of completely biodegradable polymer), succinic acid and me chemicals by employing metabolic engineering powered by genomics, proteomics, metabolomics and bioinformatics will be presented.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.