温度誘導型遺伝子組換え大腸菌培養における遺伝的アルゴリズムを利用した最適培養温度・pH変化パターン Optimal Temperature and pH Pattern for the Cultivation of Temperature Inducible Gene Engineered Escherichia coli Utilizing Genetic Algorithm

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著者

    • 五十嵐 久人 IGARASHI Hisato
    • 九州工業大学情報工学部 生物化学システム工学科 Department of Biochemical Engineering & Science, Kyushu Institute of Technology
    • 中川 秀人 NAKAGAWA Hideto
    • 九州工業大学情報工学部 生物化学システム工学科 Department of Biochemical Engineering & Science, Kyushu Institute of Technology
    • 清水 和幸 SHIMIZU Kazuyuki
    • 九州工業大学情報工学部 生物化学システム工学科 Department of Biochemical Engineering & Science, Kyushu Institute of Technology

抄録

遺伝子組換え大腸菌を用いて, 体積1.4dm<SUP>3</SUP>規模のファーメンタ培養実験を行った.用いた組換え菌は, λファージ由来のP<I><SUB>R</SUB></I>プロモータ, およびその下流に<I>lac</I> Z構造遺伝子を組込んだプラスミドpRZを, 温度感受性リプレッサー<I>cI</I> 857を有する大腸菌N4830-1に組込んである.<BR>二段階培養を行い, 培養開始後8時間まではpH7.0, 温度30℃として菌体増殖を促進させた。その後温度を37~42℃の範囲に上昇させて, 遺伝子発現の誘導を行わせると同時に, 誘導後のpHを変化させて, 遺伝子産物 (β-galactosidase) 生成への影響を検討した.その結果, 培養温度が高ければ発現効率が高いかわりに菌体の比死滅速度も高くなり, また逆に培養温度が低ければそれとは逆のことがおこることがわかった.また以上の実験データを用いて, プラスミド保持生菌濃度および遺伝子産物活性を状態変数とする数式によるモデル化を行った.<BR>このモデルに遺伝的アルゴリズムを適用し, 最適温度, pH変化パターンを導出した.導出した変化パターンで実験を行った結果, 今までに行った実験の中で最高の遺伝子産物の生産性が得られた.

Fed-batch cultivation of gene-engineered <I>E. coli</I> was conducted using 1.4 dm<SUP>3</SUP> scale fermenter, where plasmid pRZ, which contained A-phage P<SUB>R</SUB> promoter and <I>lac</I>Z structure gene, was used to transform the <I>Escherichia coli</I> N 4830-1. Two stage cultivation method was employed, where temperature and pH were controlled at 30°C and 7.0, respectively, during the initial 8 hours to enhance the cell growth. After 8 hours, the culture temperature was raised to 37-42°C to induce gene expression, where pH was also changed for the efficient production of gene product (β-galactosidase).<BR>Based on the results obtained from several fed-batch runs of cultivations, an unstructure model was developed to derive the optimal temperature and pH patterns using a Genetic Algorithm. Experiments were conducted based on the derived temperature and pH patterns, and it was verified that the productivity of gene product was the highest among the past experiments.

収録刊行物

  • 化学工学論文集  

    化学工学論文集 22(6), 1391-1399, 1996-11-20 

    The Society of Chemical Engineers, Japan

参考文献:  7件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10002669933
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00037234
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    0386216X
  • NDL 記事登録ID
    4078158
  • NDL 雑誌分類
    ZP5(科学技術--化学・化学工業--化学工学)
  • NDL 請求記号
    Z17-725
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  J-STAGE 
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