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2酵素反応モデルについて トピック削除
No.2834-TOPIC - 2010/07/06 (火) 01:11:46 - にく
先日ある基質の酵素に対するKm、Vmaxを算出する際、反応条件の検討として反応時間と基質の生成量についての直線性について検討しました。その結果、反応時間に依存して、150分まで反応時間と基質の生成量は直線ではなく上向きの非線形を示しました。つまり経時的に基質の生成速度が上昇する傾向がありました。反応が直線的でないことで適切な反応時間が不明になったため、とりあえず反応時間を15分に設定してKm、Vmaxを求めたところ、2酵素モデル(isozyme)に良好にフィットし、2種類のKm、Vmaxが得られました。
この結果をもちいてなぜ反応時間と基質の生成量が非線形になるのかを説明できそうですが、よい考えが思い浮かびません。何か一般的に知られている知見やアイデアがあれば教えていただければ幸いです。
たとえばisozymeの酵素モデル式を時間で積分したりすると、時間と基質生成量の関係が導けそうな気がするのですが、この積分の方法がわからなくて、、、。
ちなみにisozymeのモデル式は、
V=(Vmax1・[S])+(CLint・[S]^2)/(Km1+[S])
※CLint=Vmax2/Km2
です。
 
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(無題) 削除/引用
No.2834-4 - 2010/07/07 (水) 10:31:16 - in situ
-(d[S]/dt) = (Vmax1・[S] + CLint・[S]^2)/(Km1 + [S])

{(Km1 + [S])/(Vmax1・[S] + CLint・[S]^2)}・d[S] = -dt

[(Km1 + [S])/{[S]・(Vmax1 + CLint・[S])}]・d[S] = -dt

左辺を部分分数分解して

{A/[S] + B/(Vmax1 + CLint・[S])}・d[S]

という形にする。(A, Bは計算してください)

辺々積分して

A・ln[S] + (B/CLint)・ln(Vmax1 + CLint・[S]) + C = -t

となり、[S]とtの関係式が出てきます。(lnは自然対数)

(無題) 削除/引用
No.2834-3 - 2010/07/07 (水) 00:21:53 - にく
ご教授ありがとうございます。微分方程式の解き方がわからないもので。。。よろしければエッセンスだけでも教えていただけるとありがたいです。お手数おかけします。

(無題) 削除/引用
No.2834-2 - 2010/07/06 (火) 02:19:28 - in situ
V=d[S]/dt
なので、微分方程式になりますね。
変数分離で普通に解けますよ。

ただ、解いた後の形がそんなにきれいにはならないので、mathmaticaとか使った方が楽かもしれません。

2酵素反応モデルについて 削除/引用
No.2834-1 - 2010/07/06 (火) 01:11:46 - にく
先日ある基質の酵素に対するKm、Vmaxを算出する際、反応条件の検討として反応時間と基質の生成量についての直線性について検討しました。その結果、反応時間に依存して、150分まで反応時間と基質の生成量は直線ではなく上向きの非線形を示しました。つまり経時的に基質の生成速度が上昇する傾向がありました。反応が直線的でないことで適切な反応時間が不明になったため、とりあえず反応時間を15分に設定してKm、Vmaxを求めたところ、2酵素モデル(isozyme)に良好にフィットし、2種類のKm、Vmaxが得られました。
この結果をもちいてなぜ反応時間と基質の生成量が非線形になるのかを説明できそうですが、よい考えが思い浮かびません。何か一般的に知られている知見やアイデアがあれば教えていただければ幸いです。
たとえばisozymeの酵素モデル式を時間で積分したりすると、時間と基質生成量の関係が導けそうな気がするのですが、この積分の方法がわからなくて、、、。
ちなみにisozymeのモデル式は、
V=(Vmax1・[S])+(CLint・[S]^2)/(Km1+[S])
※CLint=Vmax2/Km2
です。

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