CN113692460B - 重组结构蛋白质复丝及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种生产性能优异的改造丝心蛋白复丝的制造方法以及由此制造的复丝。本发明的复丝包含改造丝心蛋白,并具有100根以上的构成单丝,弹性模量的变异系数为15%以下,强度的变异系数为15%以下,伸长率的变异系数小于33%。

Description

重组结构蛋白质复丝及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种重组结构蛋白质复丝及其制造方法。
背景技术
一直以来,作为人造丝心蛋白纤维,已知有作为再生蚕丝纤维的蚕丝丝心蛋白纤维、蜘蛛丝丝心蛋白纤维等,并且已经报告了很多的这些纺丝方法。
例如,报告了一种包含来源于天然蜘蛛丝丝心蛋白结构的蜘蛛丝丝心蛋白的复丝(专利文献1),其使用具有50个孔数的纺丝喷嘴来制造,并由50根单丝构成。
但是,尚未报告一种使用具有更多孔数的纺丝喷嘴进行大规模制造的、且包含由与纺丝喷嘴孔数相同数量的多根单丝构成的重组结构蛋白质复丝。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2018/053204号
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的在于提供一种世界上不存在的由多根单丝构成的、且包含多个重组结构蛋白质的复丝。
用于解决问题的方法
即,本发明涉及例如以下各发明。
[1]一种复丝,其中,其包含改造丝心蛋白,并具有100根以上的构成单丝,弹性模量的变异系数为15%以下,强度的变异系数为15%以下,伸长率的变异系数小于33%。
[2]根据[1]所述的复丝,其中,上述复丝的伸长率的变异系数为20%以下。
[3]根据[1]或[2]所述的复丝,其中,上述复丝的伸长率的变异系数为0.01%以上且20%以下。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的复丝,其中,上述复丝的伸长率的变异系数为0.01%以上且小于0.1%、大于0.1%且小于1%,大于1%且小于5%、大于5%且小于10%、大于10%且小于15%或大于15%且小于20%。
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的复丝,其中,上述复丝的伸长率的变异系数为15%以下。
[6]根据[1]至[4]中任一项所述的复丝,其中,上述复丝的伸长率的变异系数为10%以下。
[7]根据[1]至[6]中任一项所述的复丝,其中,上述复丝的纤度的变异系数为20%以下。
[8]根据[1]至[7]中任一项所述的复丝,其中,上述复丝的强度的变异系数为10%以下,上述复丝的弹性模量的变异系数为10%以下。
[9]根据[1]至[8]中任一项所述的复丝,其中,上述改造丝心蛋白的平均疏水性指标大于-0.8。
[10]根据[1]至[9]中任一项所述的复丝,其中,上述改造丝心蛋白为改造蜘蛛丝丝心蛋白。
[11]根据[1]至[10]中任一项所述的复丝,其中,其具有纺丝后发生不可逆收缩的收缩经历。
[12]根据[11]所述的复丝,其中,上述收缩经历是通过使上述复丝与水接触以发生不可逆收缩的收缩经历或通过使上述复丝加热松弛以发生不可逆收缩的收缩经历。
[13]根据[11]或[12]所述的复丝,其中,由下述式定义的具有纺丝后发生不可逆收缩的收缩经历的复丝的收缩率为5%以下。
收缩率[%]=(1-(从润湿状态干燥时的复丝的长度/处于润湿状态时的复丝的长度))×100
[14]根据[1]至[13]中任一项所述的复丝,其中,上述复丝的纤度的变异系数为0.01%~6.5%。
[15]根据[1]至[14]中任一项所述的复丝,其中,上述复丝的强度的变异系数为0.01%~3.8%。
[16]一种复丝,其中,其包含重组结构蛋白质,具有100根以上的构成单丝,并且伸长率的变异系数小于33%。
[17]根据[16]所述的复丝,其中,上述重组结构蛋白质满足下述(1)或(2)。
(1)氨基酸残基数为150个以上,丙氨酸残基含量为12~40%,并且甘氨酸残基含量为11~55%。
(2)选自由丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸构成的组中的至少1种的氨基酸残基含量、丙氨酸残基含量和甘氨酸残基含量的合计为56%以上。
[18]根据[16]或[17]所述的复丝,其中,上述重组结构蛋白质满足上述(1)和(2)这两者。
[19]根据[16]至[18]中任一项所述的复丝,其中,上述重组结构蛋白质具有多个重复序列单元,并且上述重复序列单元的氨基酸残基数为6~200个。
[20]根据[16]至[19]中任一项所述的复丝,其中,上述重组结构蛋白质是选自丝心蛋白、胶原蛋白、节肢弹性蛋白、弹性蛋白和角蛋白以及由来源于它们的蛋白质构成的组中的至少1种。
[21]根据[16]至[20]中任一项所述的复丝,其中,上述重组结构蛋白质包含(A)n基序。
[22]一种复丝的制造方法,其中,其包括从具有100个以上的孔数的纺丝喷嘴喷出包含重组结构蛋白质和溶剂在内的纺丝原液以使其与凝固液接触,并使上述重组结构蛋白质凝固的工序。
[23]根据[22]所述的复丝的制造方法,其中,上述重组结构蛋白质满足下述(1)或(2)。
(1)氨基酸残基数为150个以上,丙氨酸残基含量为12~40%,并且甘氨酸残基含量为11~55%。
(2)选自由丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸构成的组中的至少1种的氨基酸残基含量、丙氨酸残基含量和甘氨酸残基含量的合计为56%以上。
[24]根据[22]或[23]所述的复丝的制造方法,其中,上述重组结构蛋白质满足上述(1)和(2)这两者。
[25]根据[22]至[24]中任一项所述的复丝的制造方法,其中,上述重组结构蛋白质具有多个重复序列单元,并且上述重复序列单元的氨基酸残基数为6~200个。
[26]根据[22]至[25]中任一项所述的制造方法,其中,上述重组结构蛋白质是选自丝心蛋白、胶原蛋白、节肢弹性蛋白、弹性蛋白和角蛋白以及由来源于它们的蛋白质构成的组中的至少1种。
[27]根据[22]至[26]中任一项所述的复丝,其中,上述重组结构蛋白质包含(A)n基序。
[28]一种复丝的制造方法,其中,其包括从具有100个以上的孔数的纺丝喷嘴喷出包含改造丝心蛋白和溶剂在内的纺丝原液以使其与凝固液接触,并使上述改造丝心蛋白凝固的工序。
[29]根据[28]所述的制造方法,其中,上述纺丝喷嘴的孔数为100以上且9000以下。
[30]根据[28]或[29]中任一项所述的制造方法,其中,上述改造丝心蛋白的平均疏水性指标大于-0.8。
[31]根据[28]至[30]中任一项所述的制造方法,其中,上述改造丝心蛋白为改造蜘蛛丝丝心蛋白。
[32]根据[28]至[31]中任一项所述的制造方法,其中,上述溶剂是选自由甲酸、DMSO和HFIP构成的组中的至少1种有机溶剂。
[33]根据[28]至[32]中任一项所述的制造方法,其中,上述凝固液包含由碳原子数为1~5的低级醇、酮、水及PH为0.25以上且PH为10.00以下的水溶液构成的组中的至少1种成分。
[34]根据[33]所述的制造方法,其中,以凝固液总量为100质量%计,上述成分的含量为70质量%以上。
[35]根据[28]至[34]中任一项所述的制造方法,其中,上述凝固液包含由甲醇、丙酮、水、氯化钠水溶液、硫酸钠水溶液和甲酸水溶液构成的组中的至少1种。
[36]根据[28]至[35]中任一项所述的制造方法,其中,上述凝固液包含由甲醇、硫酸钠水溶液和甲酸水溶液构成的组中的至少1种。
[37]根据[28]至[36]中任一项所述的方法,其中,上述凝固液包含有机溶剂,以上述凝固液总量为100质量%计,上述有机溶剂的含量为30质量%以下。
发明效果
根据本发明,可以提供一种世界上不存在的由多根单丝构成的、且包含重组蛋白质的复丝及其制造方法。本发明所涉及的包含重组蛋白质的复丝具有更小的伸长率、弹性模量,强度和/或纤度的变异系数,特别是与以往的复丝(例如专利文献1)相比,具有更小的伸长率的变异系数。即,本发明所涉及的包含重组蛋白质的复丝的物性的相对偏差小,品质稳定性极其优异。
附图说明
图1是表示改造丝心蛋白的结构域序列的一例的示意图。
图2是表示天然来源的丝心蛋白的z/w(%)的值的分布的图。
图3是表示天然来源的丝心蛋白的x/y(%)的值的分布的图。
图4是表示改造丝心蛋白的结构域序列的一例的示意图。
图5是表示改造丝心蛋白的结构域序列的一例的示意图。
图6是示意性地表示用于制造改造丝心蛋白复丝的纺丝装置的一例的说明图。
图7是示意性地表示用于制造改造丝心蛋白复丝的纺丝装置的一例的说明图。
图8是表示与水接触所引起的纤丝的长度变化的示例的图。
图9是示意性地表示用于制造改造丝心蛋白复丝的制造装置的一例的说明图。
图10是示意性地表示用于制造改造丝心蛋白复丝的制造装置的一例的说明图。
图11是示意性地表示用于制造改造丝心蛋白复丝的制造装置的一例的说明图。
图12是表示可设置在图11的高温加热炉中的速度调节单元及温度调节单元的说明图。
图13是表示使用孔数为1,000的纺丝喷嘴制造的改造丝心蛋白复丝(复丝的构成单丝数:1,000根)的截面的图片。
图14是表示使用孔数为3,000的纺丝喷嘴制造的改造丝心蛋白复丝(复丝的构成单丝数:3,000根)的截面的图片。
图15是表示吸湿发热性能试验的结果的一例的图表。
具体实施方式
(重组结构蛋白质)
所谓结构蛋白质,表示形成活性结构的蛋白质或来源于其的蛋白质。重组结构蛋白质是通过基因重组技术制造的结构蛋白质。重组结构蛋白质可以具有天然来源的结构蛋白质的氨基酸序列,也可以是依据天然来源的结构蛋白质的氨基酸序列对该氨基酸序列的一部分进行了改造的改造结构蛋白质。
本实施方式所涉及的重组结构蛋白质可以是满足下述(1)或(2)中的任一个的蛋白质。
(1)氨基酸残基数为150个以上,丙氨酸残基含量为12~40%,并且甘氨酸残基含量为11~55%。
(2)选自由丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸构成的组中的至少1种的氨基酸残基含量、丙氨酸残基含量和甘氨酸残基含量的合计为56%以上。
另外,在本说明书中,“丙氨酸残基含量”是指下述式表示的值。
丙氨酸残基含量=(包含在重组结构蛋白质中的丙氨酸残基数量/多肽的所有氨基酸残基数量)×100(%)
此外,甘氨酸残基含量、丝氨酸残基含量、苏氨酸残基含量和酪氨酸残基含量与在上述式中分别将丙氨酸残基替换为甘氨酸残基、丝氨酸残基、苏氨酸残基和酪氨酸残基的含义相同。
满足(1)的重组结构蛋白质只要氨基酸残基数为150个以上即可。该氨基酸残基数例如可以为200以上或250以上,优选为300以上、350以上、400以上、450以上或500以上。
满足(1)的重组结构蛋白质只要丙氨酸残基含量为12~40%即可。该丙氨酸残基含量例如可以为15~40%,还可以为18~40%,也可以为20~40%,还可以为22~40%。
满足(1)的重组结构蛋白质只要甘氨酸残基含量为11~55%即可。该甘氨酸残基含量例如可以为11%~55%,还可以为13%~55%,也可以为15%~55%,还可以为18%~55%,也可以为20%~55%,还可以为22%~55%,也可以为25%~55%。
满足(2)的重组结构蛋白质只要选自由丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸构成的组中的至少1种的氨基酸残基含量(即丝氨酸残基含量、苏氨酸残基含量、酪氨酸残基含量、丝氨酸残基含量和苏氨酸残基含量的合计、丝氨酸残基含量和酪氨酸残基含量的合计、苏氨酸残基含量和酪氨酸残基含量的合计、丝氨酸残基含量、苏氨酸残基含量和酪氨酸残基含量的合计中的任一个)、丙氨酸残基含量和甘氨酸残基含量的总含量(合计含量)为56%以上即可。该合计含量例如可以为57%以上,还可以为58%以上,也可以为59%以上,还可以为60%以上。该合计含量的上限并没有特别限制,例如可以为90%以下,还可以为85%以下,也可以为80%以下。
在一个实施方式中,满足(2)的重组结构蛋白质的丝氨酸残基含量、苏氨酸残基含量和酪氨酸残基含量的合计可以为4%以上,还可以为4.5%以上,也可以为5%以上,还可以为5.5%以上,也可以为6%以上,还可以为6.5%以上,也可以为7%以上。丝氨酸残基含量、苏氨酸残基含量和酪氨酸残基含量的合计例如可以为35%以下,还可以为33%以下,也可以为30%以下,还可以为25%以下,也可以为20%以下。
本实施方式所涉及的重组结构蛋白质优选为满足上述(1)和(2)这两项的蛋白质。由此,更明显地发挥了本发明的效果。
本实施方式所涉及的重组结构蛋白质的丝氨酸残基、苏氨酸残基或酪氨酸残基的分布是平均的,在任意连续的20个氨基酸残基中,丝氨酸残基、苏氨酸残基和酪氨酸残基的合计含量可以为5%以上、10%以上或15%以上,也可以为50%以下、40%以下、30%以下或20%以下。
一个实施方式所涉及的重组结构蛋白质可以是具有重复序列的蛋白质。即,本实施方式所涉及的重组结构蛋白质可以在重组结构蛋白质内存在多个序列一致性高的氨基酸序列(重复序列单元)。重复序列单元的氨基酸序列并没有特别限制,作为整个重组结构蛋白质只要是满足上述(1)或(2)的蛋白质即可。重复序列单元的氨基酸残基数优选为6~200个。此外,重复序列单元间的序列一致性例如可以为85%以上,还可以为90%以上,也可以为95%以上,还可以为96%以上,也可以为97%以上,还可以为98%以上,也可以为99%以上。
一个实施方式所涉及的重组结构蛋白质可以是包含(A)n基序的蛋白质。在本说明书中,(A)n基序是指以丙氨酸残基为主的氨基酸序列。(A)n基序的氨基酸残基数可以为2~27,还可以为2~20、2~16或2~12的整数。此外,只要(A)n基序中的丙氨酸残基数相对于氨基酸残基总数的比例为40%以上即可,可以为60%以上、70%以上、80%以上、83%以上、85%以上、86%以上、90%以上、95%以上或100%(意味着其仅由丙氨酸残基构成)也可以。
在一个实施方式中,(A)n基序可以包含在重复序列单元中。(A)n基序主要包含丙氨酸残基,因此容易获得α-螺旋结构或β-折叠结构。通过将(A)n基序包含在重复序列单元中,本实施方式所涉及的重组结构蛋白质重复具有这些二级结构,因此当将该重组结构蛋白质设为纤维形态时,有望通过这些二级结构发挥高强度。
作为重组结构蛋白质,例如,可以列举出优选以工业规模制造的任意的结构蛋白质,具体而言,可以列举出可用于工业的结构蛋白质、可用于医疗的结构蛋白质等。作为可用于工业或医疗的结构蛋白质的具体例子,可以列举出作为难溶性蛋白质的丝心蛋白、胶原蛋白、节肢弹性蛋白、弹性蛋白和角蛋白、以及来源于它们的蛋白质等,也可以是水溶性蛋白质。丝心蛋白例如可以是选自由蚕丝丝心蛋白(丝蛋白)、蜘蛛丝丝心蛋白(蛛丝蛋白)、以及蜂丝丝心蛋白构成的组中的1种以上。
本实施方式所涉及的丝心蛋白包括天然来源的丝心蛋白和改造丝心蛋白。在本说明书中,“天然来源的丝心蛋白”是指具有与天然来源的丝心蛋白相同的氨基酸序列的丝心蛋白,“改造丝心蛋白”是指具有与天然来源的丝心蛋白不同的氨基酸序列的丝心蛋白。在本说明书中,“改造丝心蛋白”是指人工制造的丝心蛋白(人造丝心蛋白)。改造丝心蛋白可以是其结构域序列与天然来源的丝心蛋白的氨基酸序列不同的丝心蛋白,也可以是与天然来源的丝心蛋白的氨基酸序列相同的丝心蛋白。
本实施方式所涉及的丝心蛋白优选为蜘蛛丝丝心蛋白(蛛丝蛋白)。蜘蛛丝丝心蛋白包含天然蜘蛛丝丝心蛋白和来源于天然蜘蛛丝丝心蛋白的改造蜘蛛丝丝心蛋白。作为天然蜘蛛丝丝心蛋白,例如,可以列举出蜘蛛产生的蛛丝蛋白。
本实施方式所涉及的丝心蛋白例如可以是包含式1:[(A)n基序-REP]m或式2:[(A)n基序-REP]m-(A)n基序所表示的结构域序列的蛋白质。本实施方式所涉及的丝心蛋白可以在结构域序列的N末端侧和C末端侧中的任意一个末端侧或两个末端侧进一步附加有氨基酸序列(N末端序列和C末端序列)。N末端序列及C末端序列并不限定于此,通常为不具有丝心蛋白中的特征性的氨基酸基序的重复的区域,并且由100个残基左右的氨基酸构成。
[改造丝心蛋白]作为原料的改造丝心蛋白并没有特别限定,可以是通过基因重组技术利用微生物等来进行制造的丝心蛋白,也可以是通过合成来进行制造的丝心蛋白。但是,改造丝心蛋白不包括天然来源的丝心蛋白。另外,在本实施方式中,当改造丝心蛋白为改造蜘蛛丝丝心蛋白时,可以使保温性能、吸湿发热性能及/或阻燃性更优异。
本实施方式所涉及的改造丝心蛋白为包含式1:[(A)n基序-REP]m或式2:[(A)n基序-REP]m-(A)n基序所表示的结构域序列的蛋白质。改造丝心蛋白可以在结构域序列的N末端侧和C末端侧中的任意一个末端侧或两个末端侧进一步附加有氨基酸序列(N末端序列和C末端序列)。N末端序列及C末端序列并不限定于此,通常为不具有丝心蛋白中的特征性的氨基酸基序的重复的区域,并且由100个残基左右的氨基酸构成。
在本说明书中,“改造丝心蛋白”是指人工制造的丝心蛋白(人造丝心蛋白)。改造丝心蛋白可以是其结构域序列与天然来源的丝心蛋白的氨基酸序列不同的丝心蛋白,也可以是与天然来源的丝心蛋白的氨基酸序列相同的丝心蛋白。在本说明书中,“天然来源的丝心蛋白”也是包含式1:[(A)n基序-REP]m或式2:[(A)n基序-REP]m-(A)n基序所表示的结构域序列的蛋白质。
“改造丝心蛋白”可以是直接利用天然来源的丝心蛋白的氨基酸序列的丝心蛋白,也可以是依据天然来源的丝心蛋白的氨基酸序列来改造该氨基酸序列的丝心蛋白(例如,通过对克隆出的天然来源的丝心蛋白的基因序列进行改造来改造氨基酸序列而得到的丝心蛋白),此外也可以为不依赖于天然来源的丝心蛋白而人工设计和合成的丝心蛋白(例如,通过对编码所设计的氨基酸序列的核酸进行化学合成而具有所期望的氨基酸序列的丝心蛋白)。
在本说明书中,"结构域序列"为生成丝心蛋白特有的结晶区(典型地,相当于氨基酸序列的(A)n基序)和非晶区(典型地,相当于氨基酸序列的REP)的氨基酸序列,是指式1:[(A)n基序-REP]m或式2:[(A)n基序-REP]m-(A)n基序所表示的氨基酸序列。在此,(A)n基序表示以丙氨酸残基为主的氨基酸序列,氨基酸残基数为2~27个。(A)n基序的氨基酸残基数可以是2~20、4~27、4~20、8~20、10~20、4~16、8~16或10~16的整数。此外,只要(A)n基序中的丙氨酸残基数相对于氨基酸残基总数的比例为40%以上即可,可以为60%以上、70%以上、80%以上、83%以上、85%以上、86%以上、90%以上、95%以上或100%(意味着其仅由丙氨酸残基构成)也可以。在结构域序列中存在的多个(A)n基序中的至少7个可以仅由丙氨酸残基构成。REP表示由2~200个氨基酸残基构成的氨基酸序列。REP可以是由10~200个氨基酸残基构成的氨基酸序列,也可以是由10~40、10~60、10~80、10~100、10~120、10~140、10~160或10~180个氨基酸残基构成的氨基酸序列。m表示2~300的整数,可以是8~300、10~300、20~300、40~300、60~300、80~300、10~200、20~200、20~180、20~160、20~140或20~120的整数。两个以上存在的(A)n基序彼此可以为相同的氨基酸序列,也可以为不同的氨基酸序列。存在的多个REP可以是彼此相同的氨基酸序列,也可以是彼此不同的氨基酸序列。
本实施方式所涉及的改造丝心蛋白例如可以通过对克隆出的天然来源的丝心蛋白的基因序列进行例如与置换、缺失、插入及/或添加一个或多个氨基酸残基相当的氨基酸序列的改造而得到的改造丝心蛋白。氨基酸残基的置换、缺失、插入及/或添加可以通过定点突变方法等本领域技术人员熟知的方法来进行。具体而言,可以根据Nucleic AcidRes.10,6487(1982)、Methods in Enzymology,100,448(1983)等文献中记载的方法来进行。
天然来源的丝心蛋白是包含式1:[(A)n基序-REP]m、或者式2:[(A)n基序-REP]m-(A)n基序所表示的结构域序列的蛋白质,具体而言,例如,可以列举出昆虫或蜘蛛类所产生的丝心蛋白。
作为昆虫产生的丝心蛋白,可以列举例如家蚕(Bombyx mori)、野桑蚕(Bombyxmandarina)、天蚕(Antheraea yamamai)、柞蚕(Anteraea pernyi)、枫蚕(Eriogynapyretorum)、蓖麻蚕(Pilosamia Cynthia ricini)、樗蚕(Samia cynthia)、樟蚕(Caligurajaponica)、印度柞蚕(Antheraea mylitta)、琥珀蚕(Antheraea assama)等蚕产生的蚕丝蛋白及雀蜂(Vespa simillima xanthoptera)的幼虫吐出的蜂丝蛋白。
作为昆虫产生的丝心蛋白的更具体的示例,可以列举例如蚕·丝心蛋白L链(GenBank登录号M76430(碱基序列)及AAA27840.1(氨基酸序列))。
作为蜘蛛类产生的丝心蛋白,可以列举例如大腹园蛛、十字园蛛、肥胖园蛛、五纹园蛛和野岛园蛛(Araneus nojimai)等属于园蛛属(Araneus属)的蜘蛛、青新园蛛、嗜水新园蛛、灌木新园蛛和类青新园蛛等属于新园蛛属(Neoscona属)的蜘蛛、小岬蛛等属于岬蛛属(Pronus属)的蜘蛛、蟾蜍曲腹蛛和对称曲腹蛛等属于曲腹蛛属(Cyrtarachne属)的蜘蛛、库氏棘腹蛛和乳突棘腹蛛等属于棘腹蛛属(Gasteracantha属)的蜘蛛、何氏瘤腹蛛和六刺瘤腹蛛等属于瘤腹蛛属(Ordgarius属)的蜘蛛、悦目金蛛、小悦目金蛛和横纹金蛛等属于金蛛属(Argiope属)的蜘蛛、双峰尾园蛛等属于尾园蛛属(Arachnura属)的蜘蛛、褐吊叶蛛等属于吊叶蛛属(Acusilas属)的蜘蛛、红云斑蛛、花云斑蛛和全色云斑蛛等属于云斑蛛属(Cytophora属)的蜘蛛、丑锥头蛛等属于锥头蛛属(Poltys属)的蜘蛛、八瘤艾蛛、四突艾蛛、圆腹艾蛛和黑尾艾蛛等属于艾蛛属(Cyclosa属)的蜘蛛和日本壮头蛛等属于壮头蛛属(Chorizopes属)的蜘蛛所产生的蛛丝蛋白、以及前齿肖蛸、锥腹肖蛸、直伸肖蛸和鳞纹肖蛸等属于肖蛸属(Tetragnatha属)的蜘蛛、纵条银鳞蛛、肩斑银鳞蛛和小肩斑银鳞蛛等属于银鳞蛛属(Leucauge属)的蜘蛛、棒络新妇和斑络新妇等属于络新妇属(Nephila属)的蜘蛛、美丽麦蛛等属于麦蛛属(Menosira属)的蜘蛛、柔弱粗螯蛛等属于锯螯蛛属(Dyschiriognatha属)的蜘蛛、红斑寇蛛、哈氏寇蛛、几何寇蛛和间斑寇蛛等属于寇蛛属(Latrodectus属)的蜘蛛、以及属于育儿网蛛属(Euprosthenops属)的蜘蛛等属于肖蛸科(Tetragnathidae科)的蜘蛛所产生的蛛丝蛋白。作为蛛丝蛋白,可以列举例如MaSp(MaSp1和MaSp2)、ADF(ADF3和ADF4)等牵引丝蛋白、MiSp(MiSp1和MiSp2)等。
作为蛛丝类所产生的蜘蛛丝蛋白的更具体的例子,例如,可以列举出fibroin-3(adf-3)[来自于Araneus diadematus](GenBank登录号AAC47010(氨基酸序列)、U47855(碱基序列))、fibroin-4(adf-4)[来自于Araneus diadematus](GenBank登录号AAC47011(氨基酸序列)、U47856(碱基序列))、dragline silk protein spidroin1[来自于Nephilaclavipes](GenBank登录号AAC04504(氨基酸序列)、U37520(碱基序列))、major ampullatespidroin 1[来自于Latrodectus hesperus](GenBank登录号ABR68856(氨基酸序列)、EF595246(碱基序列))、dragline silk protein spidroin2[来自于Nephila clavata](GenBank登录号AAL32472(氨基酸序列)、AF441245(碱基序列))、major ampullatespidroin 1[来自于Euprosthenops australis](GenBank登录号CAJ00428(氨基酸序列)、AJ973155(碱基序列))、以及major ampullate spidroin2[Euprosthenops australis](GenBank登录号CAM32249.1(氨基酸序列)、AM490169(碱基序列))、minor ampullate silkprotein 1[Nephila clavipes](GenBank登录号AAC14589.1(氨基酸序列))、minorampullate silk protein 2[Nephila clavipes](GenBank登录号AAC14591.1(氨基酸序列))、minor ampullate spidroin-like protein[Nephilengys cruentata](GenBank登录号ABR37278.1(氨基酸序列)等。
作为天然来源的丝心蛋白的更具体的示例,可以进一步列举在NCBI GenBank中登记了序列信息的丝心蛋白。例如,可以通过从NCBI GenBank中登记的序列信息中包含INV作为分类码(DIVISION)的序列中提取出在定义(DEFINITION)中记载了蛛丝蛋白、壶状腺、丝心蛋白、"丝和多肽"或"丝和蛋白质"作为关键词的序列、从CDS中提取出指定产物的字符串、从来源(SOURCE)中提取出在组织类型(TISSUE TYPE)中记载了指定字符串的序列来确认。
本实施方式所涉及的改造丝心蛋白可以是改造蚕丝(丝绸)丝心蛋白(改造了蚕所产生的蚕丝蛋白的氨基酸序列的丝心蛋白),也可以是改造蜘蛛丝丝心蛋白(改造了蜘蛛类所产生的蛛丝蛋白的氨基酸序列的丝心蛋白)。作为改造丝心蛋白,优选改造蜘蛛丝丝心蛋白。
作为改造丝心蛋白的具体实施例,可以列举出来自于蜘蛛的大壶状腺所产生的大吐丝管牵引丝蛋白的改造蜘蛛丝丝心蛋白(第1改造丝心蛋白)、具有降低了甘氨酸残基含量的结构域序列的改造蜘蛛丝丝心蛋白(第2改造丝心蛋白)、具有降低了(A)n基序含量的结构域序列的改造蜘蛛丝丝心蛋白(第3改造丝心蛋白)、降低了甘氨酸残基的含量及(A)n基序的含量的改造蜘蛛丝丝心蛋白(第4改造丝心蛋白)、具有局部包含疏水性指标大的区域的结构域序列的改造蜘蛛丝丝心蛋白(第5改造丝心蛋白)、及具有降低了谷氨酰胺残基的含量的结构域序列的改造蜘蛛丝丝心蛋白(第6改造丝心蛋白)。这些改造丝心蛋白在阻燃性能、吸湿发热性能、保温性能方面优异,也适用于防火服(例如,消防服、救援服)、防火手套(例如,实验用、工业用、烹饪用)、手套、围巾、毛衣、外衣和夹克等防寒衣(防寒衣料)、防寒衣料用棉絮、内衣、运动服、衬衫、床上用具、以及床上用品用棉絮等。
作为第1改造丝心蛋白可以例举包含式1:[(A)n基序-REP]m所示的结构域序列的蛋白质。在第1改造丝心蛋白中,(A)n基序的氨基酸残基数n优选为3~20的整数,更优选为4~20的整数,进一步优选为8~20的整数,更进一步优选为10~20的整数,进一步还优选为4~16的整数,特别优选为8~16的整数,最优选为10~16的整数。在第1改造丝心蛋白中,式1中构成REP的氨基酸残基数优选为10~200个残基,更优选为10~150个残基,进一步优选为20~100个残基,更进一步优选为20~75个残基。在第1改造丝心蛋白中,式1:[(A)n基序-REP]m所示的氨基酸序列所含的甘氨酸残基、丝氨酸残基及丙氨酸残基的合计残基数相对于氨基酸残基总数优选为40%以上,更优选为60%以上,进一步优选为70%以上。
第1改造丝心蛋白可以为以下这种多肽:包含式1:[(A)n基序-REP]m所示的氨基酸序列的单元,并且C末端序列为序列号1~3中任意一个所示的氨基酸序列、或与序列号1~3中任意一个所示的氨基酸序列具有90%以上的同源性的氨基酸序列。
序列号1所示的氨基酸序列与由ADF3(GI:1263287、NCBI)的氨基酸序列的C末端的50个残基的氨基酸构成的氨基酸序列相同,序列号2所示的氨基酸序列与从序列号1所示的氨基酸序列的C末端除去20个残基后的氨基酸序列相同,序列号3所示的氨基酸序列与从序列号1所示的氨基酸序列的C末端除去29个残基后的氨基酸序列相同。
作为第1改造丝心蛋白的更具体的例子,可以列举出包括与(1-i)序列号4(recombinant spider silk protein ADF3KaiLargeNRSH1)所示的氨基酸序列、或者(1-ii)序列号4所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性的氨基酸序列的改造丝心蛋白。序列一致性优选为95%以上。
序列号4所示的氨基酸序列为在N末端添加有由起始密码子、His10标签及HRV3C蛋白酶(Human rhinovirus 3C蛋白酶)识别位点构成的氨基酸序列(序列号5)的ADF3的氨基酸序列中,以使第1~13位的重复区域增加为约2倍、并且在第1154位氨基酸残基处终止翻译的方式突变后得到。序列号4所示的氨基酸序列的C末端的氨基酸序列与序列号3所示的氨基酸序列相同。
(1-i)的改造丝心蛋白可以由序列号4所示的氨基酸序列构成。
第2改造丝心蛋白具有其结构域序列与天然来源的丝心蛋白相比甘氨酸残基的含量降低的氨基酸序列。第2改造丝心蛋白与天然来源的丝心蛋白相比,可以具有与至少REP中的一个或多个甘氨酸残基被置换为其他氨基酸残基相当的氨基酸序列。
第2改造丝心蛋白的结构域序列与天然来源的丝心蛋白相比,在REP中的选自GGX及GPGXX(其中,G表示甘氨酸残基,P表示脯氨酸残基,X表示甘氨酸以外的氨基酸残基)中的至少一种基序序列中,可以具有相当于至少一个或多个该基序序列中的一个甘氨酸残基被置换为其他氨基酸残基的氨基酸序列。
第2改造丝心蛋白中,上述甘氨酸残基被置换为其他氨基酸残基的基序序列的比例相对于全部基序序列可以为10%以上。
第2改造丝心蛋白包括式1:[(A)n基序-REP]m所示的结构域序列并且可以具有下述氨基酸序列:当将从上述结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至上述结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列中的全部REP所包含的由XGX(其中,X表示甘氨酸以外的氨基酸残基)构成的氨基酸序列的氨基酸残基总数设为z、并且将从上述结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至上述结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列中的氨基酸残基总数设为w时,z/w为30%以上、40%以上、50%以上或50.9%以上。(A)n基序中的丙氨酸残基数相对于氨基酸残基总数可以为83%以上,优选为86%以上,更优选为90%以上,进一步优选为95%以上,更进一步优选为100%(意味着仅由丙氨酸残基构成)。
第2改造丝心蛋白优选地通过将GGX基序中的一个甘氨酸残基置换为其他氨基酸残基来提高由XGX构成的氨基酸序列的含有比例。在第2改造丝心蛋白中,结构域序列中的由GGX构成的氨基酸序列的含有比例优选为30%以下,更优选为20%以下,进一步优选为10%以下,更进一步优选为6%以下,进一步还优选为4%以下,特别优选为2%以下。结构域序列中的由GGX构成的氨基酸序列的含有比例可以通过与下述的由XGX构成的氨基酸序列的含有比例(z/w)的计算方法相同的方法来计算。
对z/w的计算方法进一步进行详细说明。首先,在包含式1:[(A)n基序-REP]m所示的结构域序列的丝心蛋白(改造丝心蛋白或天然来源的丝心蛋白)中,从结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列所含的全部REP中,提取由XGX构成的氨基酸序列。构成XGX的氨基酸残基的总数为z。例如,当提取了50个由XGX构成的氨基酸序列时(没有重复),z为50×3=150。此外,例如,如由XGXGX构成的氨基酸序列的情况那样,当包含在2个XGX中的X(中间的X)存在时,通过扣除重复部分来进行计算(当为XGXGX时,为5个氨基酸残基)。w为从结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列所含的氨基酸残基总数。例如,当为图1所示的结构域序列时,w为4+50+4+100+4+10+4+20+4+30=230(除去位于最靠C末端侧的(A)n基序)。然后,通过将z除以w,可以计算出z/w(%)。
这里,对天然来源的丝心蛋白中的z/w进行说明。首先,如上所述,通过例示在NCBIGenBank中登记有氨基酸序列信息的丝心蛋白的方法进行确认,提取出663种丝心蛋白(其中,来源于蜘蛛类的丝心蛋白为415种)。在所提取的所有丝心蛋白中,从包含式1:[(A)n基序-REP]m所表示的结构域序列且由丝心蛋白中的GGX构成的氨基酸序列的含有比例为6%以下的天然来源的丝心蛋白的氨基酸序列中,根据上述计算方法,计算出z/w。其结果如图2所示。图2的横轴表示z/w(%),纵轴表示频率。由图2可知,天然来源的丝心蛋白中的z/w均小于50.9%(最大为50.86%)。
在第2改造丝心蛋白中,z/w优选为50.9%以上,更优选为56.1%以上,进一步优选为58.7%以上,更进一步优选为70%以上,进一步还优选为80%以上。z/w的上限并没有特别限制,例如可以为95%以下。
例如可以通过如下方式进行改造而获得第2改造丝心蛋白:从克隆出的天然来源的丝心蛋白的基因序列中,对编码甘氨酸残基的碱基序列的至少一部分进行置换并使其编码其他氨基酸残基。此时,作为改造的甘氨酸残基,可以选择GGX基序及GPGXX基序中的一个甘氨酸残基、此外也可以用将z/w设定为50.9%以上的方式进行置换。此外,例如,也可以通过根据天然来源的丝心蛋白的氨基酸序列设计满足上述方式的氨基酸序列,并通过对编码所设计的氨基酸序列的核酸进行化学合成后得到。在任何一种情况下,除了与在从天然来源的丝心蛋白的氨基酸序列中将REP中的甘氨酸残基置换为其他氨基酸残基相当的改造之外,还可以进一步进行与置换、缺失、插入及/或添加一个或多个氨基酸残基相当的氨基酸序列的改造。
作为上述的其他氨基酸残基,只要是除甘氨酸残基以外的氨基酸残基即可,并没有特别限制,优选缬氨酸(V)残基、亮氨酸(L)残基、异亮氨酸(I)残基、蛋氨酸(M)残基、脯氨酸(P)残基、苯丙氨酸(F)残基及色氨酸(W)残基等疏水性氨基酸残基、谷氨酰胺(Q)残基、天冬酰胺(N)残基、丝氨酸(S)残基、赖氨酸(K)残基及谷氨酸(E)残基等亲水性氨基酸残基,更优选缬氨酸(V)残基、亮氨酸(L)残基、异亮氨酸(I)残基、苯丙氨酸(F)残基及谷氨酰胺(Q)残基,进一步优选谷氨酰胺(Q)残基。
作为第2改造丝心蛋白的更具体的例子,可以列举出包括与(2-i)序列号6(Met-PRT380)、序列号7(Met-PRT410)、序列号8(Met-PRT525)或序列号9(Met-PRT799)所示的氨基酸序列、或者(2-ii)序列号6、序列号7、序列号8或序列号9所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性的氨基酸序列的改造丝心蛋白。
对(2-i)的改造丝心蛋白进行说明。序列号6所表示的氨基酸序列是将相当于天然来源的丝心蛋白的序列号10(Met-PRT313)所表示的氨基酸序列的REP中的GGX全部置换为GQX而得到的氨基酸序列。序列号7所示的氨基酸序列通过在序列号6所示的氨基酸序列中从N末端侧向C末端侧使(A)n基序每隔2个发生缺失,并进一步在C末端序列的近前插入一个[(A)n基序-REP]而得到。序列号8所示的氨基酸序列在序列号7所示的氨基酸序列的各个(A)n基序的C末端侧插入2个丙氨酸残基,进一步将部分谷氨酰胺(Q)残基置换为丝氨酸(S)残基、并且使C末端侧的部分氨基酸缺失以使得其与序列号7的分子量几乎相同。序列号9所示的氨基酸序列在将序列号7所示的氨基酸序列中存在的20个结构域序列的区域(其中,该区域的C末端侧的数个氨基酸残基被置换)重复4次后的序列的C末端中添加预定的铰链序列和His标签序列。
序列号10所示的氨基酸序列(相当于天然来源的丝心蛋白)中的z/w的值为46.8%。序列号6所示的氨基酸序列、序列号7所示的氨基酸序列、序列号8所示的氨基酸序列及序列号9所示的氨基酸序列中的z/w的值分别为58.7%、70.1%、66.1%及70.0%。此外,序列号10、序列号6、序列号7、序列号8及序列号9所示的氨基酸序列的锯齿比率(在下文中说明)为1:1.8~11.3的x/y的值分别为15.0%、15.0%、93.4%、92.7%及89.8%。
(2-i)的改造丝心蛋白可以由序列号6、序列号7、序列号8或序列号9所示的氨基酸序列构成。
(2-ii)的改造丝心蛋白包括与序列号6、序列号7、序列号8或序列号9所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性的氨基酸序列。(2-ii)的改造丝心蛋白也为包含式1:[(A)n基序-REP]m所示的结构域序列的蛋白质。上述序列一致性优选为95%以上。
(2-ii)的改造丝心蛋白与序列号6、序列号7、序列号8或序列号9所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性,并且当将REP中所含的由XGX(其中,X表示甘氨酸以外的氨基酸残基)构成的氨基酸序列的氨基酸残基总数设为z、将上述结构域序列中的REP的氨基酸残基总数设为w时,z/w优选为50.9%以上。
第2改造丝心蛋白可以在N末端及C末端中的任意一端或两端包含标签序列。由此,可以实现改造丝心蛋白的分离、固定、检测及可视化等。
作为标签序列,例如,可以列举出利用了与其他分子的特异性亲和性(结合性、亲和性)的亲和性标签。作为亲和性标签的具体实施例,可以列举出组氨酸标签(His标签)。His标签是由4至10个左右的组氨酸残基排列而成的短肽,具有与镍等的金属离子特异性结合的性质,因此可以用于通过金属螯合层析(chelating metal chromatography)进行的改造丝心蛋白的分离。作为标签序列的具体实施例,例如,可以列举出序列号11所示的氨基酸序列(包含His标签序列及铰链序列的氨基酸序列)。
此外,也可以利用与谷胱甘肽特异性结合的谷胱甘肽-S-转移酶(GST)、与麦芽糖特异性结合的麦芽糖结合蛋白(MBP)等标签序列。
更进一步地,还可以使用利用了抗原抗体反应的“表位标签”。通过添加用于显示抗原性的肽(表位)作为标签序列,可以结合针对该表位的抗体。作为表位标签,可以列举出HA(流感病毒血凝素的肽序列)标签、myc标签、FLAG标签等。通过利用表位标签,可以很容易地以高特异性对改造丝心蛋白进行纯化。
更进一步地,也可以使用利用特定的蛋白酶将标签序列切除而得到的标签。也可以通过对经由该标签序列吸附的蛋白质进行蛋白酶处理,来回收切除标签序列后的改造丝心蛋白。
作为含有标签序列的改造丝心蛋白的更具体的例子,可以列举出包括与(2-iii)序列号12(PRT380)、序列号13(PRT410)、序列号14(PRT525)或序列号15(PRT799)所示的氨基酸序列、或者(2-iv)序列号12、序列号13、序列号14或序列号15所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性的氨基酸序列的改造丝心蛋白。
序列号16(PRT313)、序列号12、序列号13、序列号14及序列号15所示的氨基酸序列分别在序列号10、序列号6、序列号7、序列号8及序列号9所示的氨基酸序列的N末端添加序列号11所示的氨基酸序列(包含His标签序列及铰链序列)。
(2-iii)的改造丝心蛋白可以由序列号12、序列号13、序列号14或序列号15所示的氨基酸序列构成。
(2-iv)的改造丝心蛋白包括与序列号12、序列号13、序列号14或序列号15所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性的氨基酸序列。(2-iv)的改造丝心蛋白也为包含式1:[(A)n基序-REP]m所示的结构域序列的蛋白质。上述序列一致性优选为95%以上。
(2-iv)的改造丝心蛋白与序列号12、序列号13、序列号14或序列号15所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性,并且当将REP中所含的由XGX(其中,X表示甘氨酸以外的氨基酸残基)构成的氨基酸序列的氨基酸残基总数设为z、将上述结构域序列中的REP的氨基酸残基总数设为w时,z/w优选为50.9%以上。
第2改造丝心蛋白可以含有用于将重组蛋白生产系统所生产的蛋白质释放到宿主外部的分泌信号。分泌信号的序列可以根据宿主的种类来进行适当设定。
第3改造丝心蛋白具有其结构域序列与天然来源的丝心蛋白相比(A)n基序的含量降低的氨基酸序列。第3改造丝心蛋白的结构域序列与天然来源的丝心蛋白相比,可以具有相当于缺失了至少一个或多个(A)n基序的氨基酸序列。
第3改造丝心蛋白可以具有相当于从天然来源的丝心蛋白中缺失了10~40%的(A)n基序的氨基酸序列。
第3改造丝心蛋白的结构域序列与天然来源的丝心蛋白相比,其可以至少从N末端侧向C末端侧具有相当于每1~3个(A)n基序中缺失一个(A)n基序的氨基酸序列。
第3改造丝心蛋白的结构域序列与天然来源的丝心蛋白相比,其可以至少从N末端侧向C末端侧具有相当于依次重复发生了2个连续的(A)n基序的缺失及一个(A)n基序的缺失的氨基酸序列。
第3改造丝心蛋白的结构域序列可以至少从N末端侧向C末端侧具有相当于每隔2个发生一次缺失(A)n基序的氨基酸序列。
第3改造丝心蛋白包括式1:[(A)n基序-REP]m所示的结构域序列并且可以具有下述氨基酸序列:从N末端侧向C末端侧依次比较相邻的2个[(A)n基序-REP]单元的REP的氨基酸残基数,将氨基酸残基数少的REP的氨基酸残基数设为1时,并且将另一个REP的氨基酸残基数的比为1.8~11.3的相邻的2个[(A)n基序-REP]单元的氨基酸残基数相加而得到的合计值的最大值设为x、将结构域序列的氨基酸残基总数设为y时,x/y为20%以上、30%以上、40%以上或50%以上。(A)n基序中的丙氨酸残基数相对于氨基酸残基总数可以为83%以上,优选为86%以上,更优选为90%以上,进一步优选为95%以上,更进一步优选为100%(意味着仅由丙氨酸残基构成)。
参照图1进一步地详细说明x/y的计算方法。图1示出了从改造丝心蛋白中除去N末端序列及C末端序列后的结构域序列。该结构域序列从N末端侧(左侧)起具有(A)n基序-第1REP(50个氨基酸残基)-(A)n基序-第2REP(100个氨基酸残基)-(A)n基序-第3REP(10个氨基酸残基)-(A)n基序-第4REP(20个氨基酸残基)-(A)n基序-第5REP(30个氨基酸残基)-(A)n基序的序列。
以不重复的方式从N末端侧向C末端侧依次选择相邻的2个[(A)n基序-REP]单元。此时,也可以存在未被选择的[(A)n基序-REP]单元。图1示出了模式1(第1REP与第2REP的比较、以及第3REP与第4REP的比较)、模式2(第1REP与第2REP的比较、以及第4REP与第5REP的比较)、模式3(第2REP与第3REP的比较、以及第4REP与第5REP的比较)、模式4(第1REP与第2REP的比较)。另外,除此之外还存在选择方法。
接下来,对于各模式,比较所选择的相邻的2个[(A)n基序-REP]单元中的各REP的氨基酸残基数。通过求出将氨基酸残基数相对较少的一方设为1时的另一方的氨基酸残基数的比来进行比较。例如,在比较第1REP(50个氨基酸残基)和第2REP(100个氨基酸残基)的情况下,当将氨基酸残基数相对较少的第1REP设为1时,第2REP的氨基酸残基数的比为100/50=2。同样地,在比较第4REP(20个氨基酸残基)和第5REP(30个氨基酸残基)的情况下,当将氨基酸残基数相对较少的第4REP设为1时,第5REP的氨基酸残基数的比为30/20=1.5。
图1中,用实线表示当将氨基酸残基数相对较少的一方设为1时,另一方的氨基酸残基数的比为1.8~11.3的[(A)n基序-REP]单元的组。在本说明书中,将该比率称为锯齿比率。用虚线表示当将氨基酸残基数相对较少的一方设为1时,另一方的氨基酸残基数的比小于1.8或大于11.3的[(A)n基序-REP]单元的组。
在各个模式中,将实线所示的相邻的2个[(A)n基序-REP]单元的所有氨基酸残基数相加(不仅仅是REP,也是(A)n基序的氨基酸残基数。)。而且,将相加后的合计值进行比较,并将该合计值最大的模式的合计值(合计值的最大值)设为x。在图1所示的例子中,模式1的合计值最大。
接下来,可以通过将x除以结构域序列的氨基酸残基总数y来计算出x/y(%)。
在第3改造丝心蛋白中,x/y优选为50%以上,更优选为60%以上,进一步优选为65%以上,更进一步优选为70%以上,进一步还优选为75%以上,特别优选为80%以上。x/y的上限并没有特别限制,例如可以为100%以下。当锯齿比率为1:1.9~11.3时,x/y优选为89.6%以上,当锯齿比率为1:1.8~3.4时,x/y优选为77.1%以上,当锯齿比率为1:1.9~8.4时,x/y优选为75.9%以上,当锯齿比率为1:1.9~4.1时,x/y优选为64.2%以上。
当第3改造丝心蛋白为在结构域序列中存在多个(A)n基序中的至少7个仅由丙氨酸残基构成的改造丝心蛋白时,x/y优选为46.4%以上,更优选为50%以上,进一步优选为55%以上,更进一步优选为60%以上,进一步还优选为70%以上,特别优选为80%以上。x/y的上限并没有特别限制,为100%以下即可。
这里,对天然来源的丝心蛋白中的x/y进行说明。首先,如上所述,通过例示在NCBIGenBank中登记有氨基酸序列信息的丝心蛋白的方法进行确认,提取出663种丝心蛋白(其中,来源于蜘蛛类的丝心蛋白为415种)。在所提取的所有丝心蛋白中,从由式1:[(A)n基序-REP]m所表示的结构域序列构成的天然来源的丝心蛋白的氨基酸序列中,根据上述计算方法,计算出x/y。图3表示锯齿比率为1:1.9~4.1时的结果。图3的横轴表示x/y(%),纵轴表示频率。由图3可知,天然来源的丝心蛋白中的x/y均小于64.2%(最大为64.14%)。
例如可以通过从克隆出的天然来源的丝心蛋白的基因序列中,以将x/y设为64.2%以上的方式使编码(A)n基序的序列中的一个或多个缺失,从而得到第3改造丝心蛋白。此外,例如也可以通过设计出相当于从天然来源的丝心蛋白的氨基酸序列中,以将x/y设为64.2%以上的方式使一个或多个(A)n基序发生缺失的氨基酸序列,并且对编码所设计的氨基酸序列的核酸进行化学合成后得到。在任何情况下,除了与在从天然来源的丝心蛋白的氨基酸序列中缺失(A)n基序相当的改造之外,还可以进一步进行与置换、缺失、插入及/或添加一个或多个氨基酸残基相当的氨基酸序列的改造。
作为第3改造丝心蛋白的更具体的例子,可以列举出包括与(3-i)序列号17(Met-PRT399)、序列号7(Met-PRT410)、序列号8(Met-PRT525)或序列号9(Met-PRT799)所示的氨基酸序列、或者(3-ii)序列号17、序列号7、序列号8或序列号9所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性的氨基酸序列的改造丝心蛋白。
对(3-i)的改造丝心蛋白进行说明。序列号17所示的氨基酸序列通过在相当于天然来源的丝心蛋白的序列号10(Met-PRT313)所示的氨基酸序列中从N末端侧向C末端侧使(A)n基序每隔2个发生缺失,并进一步在C末端序列的近前插入一个[(A)n基序-REP]而得到。序列号7、序列号8或序列号9所示的氨基酸序列如第2改造丝心蛋白中所说明的那样。
序列号10所示的氨基酸序列(相当于天然来源的丝心蛋白)的锯齿比率为1:1.8~11.3中的x/y的值为15.0%。序列号17所示的氨基酸序列及序列号7所示的氨基酸序列中的x/y的值均为93.4%。序列号8所示的氨基酸序列中的x/y的值为92.7%。序列号9所示的氨基酸序列中的x/y的值为89.8%。序列号10、序列号17、序列号7、序列号8及序列号9所示的氨基酸序列中的z/w的值分别为46.8%、56.2%、70.1%、66.1%及70.0%。
(3-i)的改造丝心蛋白可以由序列号17、序列号7、序列号8或序列号9所示的氨基酸序列构成。
(3-ii)的改造丝心蛋白包括与序列号17、序列号7、序列号8或序列号9所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性的氨基酸序列。(3-ii)的改造丝心蛋白也为包含式1:[(A)n基序-REP]m所示的结构域序列的蛋白质。上述序列一致性优选为95%以上。
(3-ii)的改造丝心蛋白与序列号17、序列号7、序列号8或序列号9所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性,并且从N末端侧向C末端侧依次比较相邻的2个[(A)n基序-REP]单元的REP的氨基酸残基数,将氨基酸残基数少的REP的氨基酸残基数设为1时,并且将另一个REP的氨基酸残基数的比为1.8~11.3(锯齿比率为1:1.8~11.3)的相邻的2个[(A)n基序-REP]单元的氨基酸残基数相加而得到的合计值的最大值设为x、将结构域序列的氨基酸残基总数设为y时,x/y优选为64.2%以上。
第3改造丝心蛋白可以在N末端及C末端中的任意一端或两端包含上述标签序列。
作为含有标签序列的改造丝心蛋白的更具体的例子,可以列举出包括与(3-iii)序列号18(PRT399)、序列号13(PRT410)、序列号14(PRT525)或序列号15(PRT799)所示的氨基酸序列、或者(3-iv)序列号18、序列号13、序列号14或序列号15所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性的氨基酸序列的改造丝心蛋白。
序列号18、序列号13、序列号14及序列号15所示的氨基酸序列分别在序列号17、序列号7、序列号8及序列号9所示的氨基酸序列的N末端添加序列号11所示的氨基酸序列(包含His标签序列及铰链序列)。
(3-iii)的改造丝心蛋白可以由序列号18、序列号13、序列号14或序列号15所示的氨基酸序列构成。
(3-iv)的改造丝心蛋白包括与序列号18、序列号13、序列号14或序列号15所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性的氨基酸序列。(3-iv)的改造丝心蛋白也为包含式1:[(A)n基序-REP]m所示的结构域序列的蛋白质。上述序列一致性优选为95%以上。
(3-iv)的改造丝心蛋白与序列号18、序列号13、序列号14或序列号15所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性,并且从N末端侧向C末端侧依次比较相邻的2个[(A)n基序-REP]单元的REP的氨基酸残基数,将氨基酸残基数少的REP的氨基酸残基数设为1时,并且将另一个REP的氨基酸残基数的比为1.8~11.3的相邻的2个[(A)n基序-REP]单元的氨基酸残基数相加而得到的合计值的最大值设为x、将结构域序列的氨基酸残基总数设为y时,x/y优选为64.2%以上。
第3改造丝心蛋白可以含有用于将重组蛋白生产系统所生产的蛋白质释放到宿主外部的分泌信号。分泌信号的序列可以根据宿主的种类来进行适当设定。
第4改造丝心蛋白是其结构域序列与天然来源的丝心蛋白相比,除了降低(A)n基序的含量之外,还具有降低甘氨酸残基含量的氨基酸序列的丝心蛋白。第4改造丝心蛋白的结构域序列与天然来源的丝心蛋白相比,其除了至少一个或多个(A)n基序缺失之外,还可以具有相当于至少REP中的一个或多个甘氨酸残基被其他氨基酸残基置换的氨基酸序列。即,第4改造丝心蛋白是同时具有上述的第2改造丝心蛋白和第3改造丝心蛋白的特征的改造丝心蛋白。具体的实施方式等如第2改造丝心蛋白及第3改造丝心蛋白中所说明的那样。
作为第4改造丝心蛋白的更具体的例子,可以列举出包括与(4-i)序列号7(Met-PRT410)、序列号8(Met-PRT525)、序列号9(Met-PRT799)、序列号13(PRT410)、序列号14(PRT525)或序列号15(PRT799)所示的氨基酸序列、或者(4-ii)序列号7、序列号8、序列号9、序列号13、序列号14或序列号15所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性的氨基酸序列的改造丝心蛋白。包含序列号7、序列号8、序列号9、序列号13、序列号14或序列号15所示的氨基酸序列的改造丝心蛋白的具体的实施方式如上所述。
第5改造丝心蛋白的结构域序列与天然来源的丝心蛋白相比,其可以具有相当于REP中的一个或多个氨基酸残基被置换为疏水性指标大的氨基酸残基及/或在REP中插入了一个或多个疏水性指标大的氨基酸残基的、且局部包含疏水性指标大的区域的氨基酸序列。
局部疏水性指标大的区域优选由连续的2~4个氨基酸残基构成。
上述疏水性指标大的氨基酸残基更优选为选自异亮氨酸(I)、缬氨酸(V)、亮氨酸(L)、苯丙氨酸(F)、半胱氨酸(C)、蛋氨酸(M)及丙氨酸(A)中的氨基酸残基。
第5改造丝心蛋白与天然来源的丝心蛋白相比,其除了相当于将REP中的一个或多个氨基酸残基置换为疏水性指标大的氨基酸残基及/或在REP中插入一个或多个疏水性指标大的氨基酸残基的改造之外,进一步与天然来源的丝心蛋白相比,还可以进行相当于与置换、缺失、插入及/或添加一个或多个氨基酸残基的氨基酸序列的改造。
例如可以通过从克隆出的天然来源的丝心蛋白的基因序列中将REP中的一个或多个亲水性氨基酸残基(例如疏水性指标为负的氨基酸残基)置换为疏水性氨基酸残基(例如疏水性指标为正的氨基酸残基)、及/或在REP中插入一个或多个疏水性氨基酸残基,从而得到第5改造丝心蛋白。此外,例如也可以通过设计出相当于从天然来源的丝心蛋白的氨基酸序列中,将REP中的一个或多个亲水性氨基酸残基置换为疏水性氨基酸残基、及/或在REP中插入一个或多个疏水性氨基酸残基的氨基酸序列,并且对编码所设计的氨基酸序列的核酸进行化学合成后得到。在任何情况下,除了相当于从天然来源的丝心蛋白的氨基酸序列中将REP中的一个或多个亲水性氨基酸残基置换为疏水性氨基酸残基、及/或在REP中插入一个或多个疏水性氨基酸残基的改造之外,还可以进一步进行与置换、缺失、插入及/或添加一个或多个氨基酸残基相当的氨基酸序列的改造。
第5改造丝心蛋白包含式1:[(A)n基序-REP]m所示的结构域序列,并且可以具有下述氨基酸序列:从上述结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至上述结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列所含的所有REP中,将连续的4个氨基酸残基的疏水性指标的平均值为2.6以上的区域所含的氨基酸残基的总数设为p、将从上述结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至上述结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列所含的氨基酸残基的总数设为q时,p/q为6.2%以上。
关于氨基酸残基的疏水性指标,使用公知的指标(Hydropathy index:Kyte J,&Doolittle R(1982)"A simple method for displaying the hydropathic character ofa protein",J.Mol.Biol.,157,pp.105-132)。具体而言,各氨基酸的疏水性指标(亲水指数,以下也记为"HI")。)如下述表1所示。
[表1]
氨基酸 HI 氨基酸 HI
异亮氨酸(Ile) 4.5 色氨酸(Trp) -0.9
缬氨酸(Val) 4.2 酪氨酸(Tyr) -1.3
亮氨酸(Leu) 3.8 脯氨酸(Pro) -1.6
苯丙氨酸(Phe) 2.8 组氨酸(His) -3.2
半胱氨酸(Cys) 2.5 天冬酰胺(Asn) -3.5
蛋氨酸(Met) 1.9 天冬氨酸(Asp) -3.5
丙氨酸(Ala) 1.8 谷氨酰胺(Gln) -3.5
甘氨酸(Gly) -0.4 谷氨酸(Glu) -3.5
苏氨酸(Thr) -0.7 赖氨酸(Lys) -3.9
丝氨酸(Ser) -0.8 精氨酸(Arg) -4.5
对p/q的计算方法进一步进行详细说明。在计算中,使用从式1:[(A)n基序-REP]m所示的结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列(以下称为″序列A″)。首先,在序列A所包含的所有REP中,计算连续的4个氨基酸残基的疏水性指标的平均值。疏水性指标的平均值是通过将连续的4个氨基酸残基中所含有的各氨基酸残基的HI的总和除以4(氨基酸残基数)而求出的。疏水性指标的平均值是针对所有连续的4个氨基酸残基而求出的(各氨基酸残基用于1~4次平均值的计算)。接下来,确定连续的4个氨基酸残基的疏水性指标的平均值为2.6以上的区域。即使某个氨基酸残基属于多个“疏水性指标的平均值为2.6以上的连续的4个氨基酸残基”的情况下,也会作为一个氨基酸残基包含在区域中。而且,该区域中所含的氨基酸残基的总数为p。此外,序列A中所含的氨基酸残基的总数为q。
例如,当提取到20处“疏水性指标的平均值为2.6以上的连续的4个氨基酸残基”时(没有重复),在连续的4个氨基酸残基的疏水性指标的平均值为2.6以上的区域中含有20处连续的4个氨基酸残基(没有重复),p为20×4=80。此外,例如在2处“疏水性指标的平均值为2.6以上的连续的4个氨基酸残基”仅有一个氨基酸残基重复存在的情况下,在连续的4个氨基酸残基的疏水性指标的平均值为2.6以上的区域中,含有7个氨基酸残基(p=2×4-1=7。“-1”为重复部分的扣除)。例如,在图4所示的结构域序列的情况下,“疏水性指标的平均值为2.6以上的连续的4个氨基酸残基”不重复且存在7个,因此p为7×4=28。此外,例如当为图4所示的结构域序列时,q为4+50+4+40+4+10+4+20+4+30=170(不包含位于C末端侧最后的(A)n基序)。然后,通过将p除以q,可以计算出p/q(%)。在图4的情况下,28/170=16.47%。
在第5改造丝心蛋白中,p/q优选为6.2%以上,更优选为7%以上,进一步优选为10%以上,更进一步优选为20%以上,进一步还优选为30%以上。p/q的上限并没有特别限制,例如可以为45%以下。
例如,对于克隆出的天然来源的丝心蛋白的氨基酸序列,通过将REP中的一个或多个亲水性氨基酸残基(例如疏水性指标为负的氨基酸残基)置换为疏水性氨基酸残基(例如疏水性指标为正的氨基酸残基)、及/或在REP中插入一个或多个疏水性氨基酸残基,以使其满足上述p/q的条件,并且通过将其改造成局部含有疏水性指标大的区域的氨基酸序列,从而得到第5改造丝心蛋白。此外,例如,也可以通过根据天然来源的丝心蛋白的氨基酸序列设计满足上述p/q的条件的氨基酸序列,并通过对编码所设计的氨基酸序列的核酸进行化学合成后得到。在任何情况下,与天然来源的丝心蛋白相比,除了进行相当于REP中的一个或多个氨基酸残基被置换为疏水性指标大的氨基酸残基、及/或在REP中插入一个或多个疏水性指标大的氨基酸残基的改造之外,还可以进一步进行相当于置换、缺失、插入及/或添加一个或多个氨基酸残基的改造。
作为疏水性指标大的氨基酸残基,并没有特别限制,优选为异亮氨酸(I)、缬氨酸(V)、亮氨酸(L)、苯丙氨酸(F)、半胱氨酸(C)、蛋氨酸(M)及丙氨酸(A),更优选为缬氨酸(V)、亮氨酸(L)及异亮氨酸(I)。
作为第5改造丝心蛋白的更具体的例子,可以列举出包括与(5-i)序列号19(Met-PRT720)、序列号20(Met-PRT665)或序列号21(Met-PRT666)所示的氨基酸序列、或者(5-ii)序列号19、序列号20或序列号21所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性的氨基酸序列的改造丝心蛋白。
对(5-i)的改造丝心蛋白进行说明。序列号19所示的氨基酸序列是相对于序列号7(Met-PRT410)所示的氨基酸序列,除C末端侧的终端的结构域序列之外,每隔一个REP插入2处分别由3个氨基酸残基构成的氨基酸序列(VLI),进而将一部分的谷氨酰胺(Q)残基置换为丝氨酸(S)残基,并且使C末端侧的一部分氨基酸缺失的氨基酸序列。序列号20所示的氨基酸序列相对于序列号8(Met-PRT525)所示的氨基酸序列,每隔一个REP插入1处分别由3个氨基酸残基构成的氨基酸序列(VLI)。序列号21所示的氨基酸序列相对于序列号8所示的氨基酸序列,每隔一个REP插入2处分别由3个氨基酸残基构成的氨基酸序列(VLI)。
(5-i)的改造丝心蛋白可以由序列号19、序列号20或序列号21所示的氨基酸序列构成。
(5-ii)的改造丝心蛋白包括与序列号19、序列号20或序列号21所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性的氨基酸序列。(5-ii)的改造丝心蛋白也为包含式1:[(A)n基序-REP]m所示的结构域序列的蛋白质。上述序列一致性优选为95%以上。
(5-ii)的改造丝心蛋白与序列号19、序列号20或序列号21所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性,并且优选地,从结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列所含的所有REP中,将连续的4个氨基酸残基的疏水性指标的平均值为2.6以上的区域所含的氨基酸残基的总数设为p、将从结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列所含的氨基酸残基的总数设为q时,p/q为6.2%以上。
第5改造丝心蛋白可以在N末端及C末端中的任意一端或两端包含标签序列。
作为含有标签序列的改造丝心蛋白的更具体的例子,可以列举出包括与(5-iii)序列号22(PRT720)、序列号23(PRT665)或序列号24(PRT666)所示的氨基酸序列、或者(5-iv)序列号22、序列号23或序列号24所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性的氨基酸序列的改造丝心蛋白。
序列号22、序列号23及序列号24所示的氨基酸序列分别在序列号19、序列号20及序列号21所示的氨基酸序列的N末端添加序列号11所示的氨基酸序列(包含His标签序列及铰链序列)。
(5-iii)的改造丝心蛋白可以由序列号22、序列号23或序列号24所示的氨基酸序列构成。
(5-iv)的改造丝心蛋白包括与序列号22、序列号23或序列号24所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性的氨基酸序列。(5-iv)的改造丝心蛋白也为包含式1:[(A)n基序-REP]m所示的结构域序列的蛋白质。上述序列一致性优选为95%以上。
(5-iv)的改造丝心蛋白与序列号22、序列号23或序列号24所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性,并且优选地,从结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列所含的所有REP中,将连续的4个氨基酸残基的疏水性指标的平均值为2.6以上的区域所含的氨基酸残基的总数设为p、将从结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列所含的氨基酸残基的总数设为q时,p/q为6.2%以上。
第5改造丝心蛋白可以含有用于将重组蛋白生产系统所生产的蛋白质释放到宿主外部的分泌信号。分泌信号的序列可以根据宿主的种类来进行适当设定。
第6改造丝心蛋白与天然来源的丝心蛋白相比,具有降低谷氨酰胺残基含量的氨基酸序列。
第6改造丝心蛋白优选在REP的氨基酸序列中包含选自GGX基序及GPGXX基序中的至少1种基序。
第6改造丝心蛋白在REP中包括GPGXX基序时,GPGXX基序含有率通常为1%以上,也可以为5%以上,优选为10%以上。GPGXX基序含有率的上限并没有特别限制,可以为50%以下,也可以为30%以下。
在本说明书中,“GPGXX基序含有率”是通过以下方法计算出的值。
在包含式1:[(A)n基序-REP]m或式2:[(A)n基序-REP]m-(A)n基序所示的结构域序列的丝心蛋白(改造丝心蛋白或天然来源的丝心蛋白)中,在从结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列所含的所有REP中,当将该区域所含的GPGXX基序的个数的总数乘以3而得到的数(即,相当于GPGXX基序中的G及P的总数)设为s,并且将从结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列且除去(A)n基序后得到的所有REP的氨基酸残基的总数设为t时,以s/t来计算GPGXX基序含有率。
在GPGXX基序含有率的计算中,将“从结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列”作为对象是为了排除下述影响:“位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列”(相当于REP的序列)中有时包含与丝心蛋白的特征性序列相关性低的序列,在m较小的情况下(也就是说,结构域序列短的情况下)会影响GPGXX基序含有率的计算结果。另外,在“GPGXX基序”位于REP的C末端的情况下,即使“XX”例如为“AA”时,也作为“GPGXX基序”来进行处理。
图5是表示改造丝心蛋白的结构域序列的示意图。参照图5来具体说明GPGXX基序含有率的计算方法。首先,在图5所示的改造丝心蛋白的结构域序列(“[(A)n基序-REP]m-(A)n基序”类型)中,所有REP都包含在“从结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列”(图5中“区域A”所示的序列)中,因此用于计算s的GPGXX基序的个数为7,s为7×3=21。同样地,由于所有REP都包含在“从结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列”(图5中“区域A”所示的序列)中,因此从该序列中进一步除去(A)n基序后得到的所有REP的氨基酸残基的总数t为50+40+10+20+30=150。接下来,通过将s除以t,可以计算出s/t(%),在图5的改造丝心蛋白的情况下,为21/150=14.0%。
在第6改造丝心蛋白中,谷氨酰胺残基含有率优选为9%以下,更优选为7%以下,进一步优选为4%以下,特别优选为0%。
在本说明书中,“谷氨酰胺残基含有率”是通过以下方法计算出的值。
在包含式1:[(A)n基序-REP]m或式2:[(A)n基序-REP]m-(A)n基序所示的结构域序列的丝心蛋白(改造丝心蛋白或天然来源的丝心蛋白)中,在从结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列(相当于图5的“区域A”的序列)所含的所有REP中,当将该区域所含的谷氨酰胺残基的总数设为u,并且将从结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列且进一步除去(A)n基序后得到的所有REP的氨基酸残基的总数设为t时,以u/t来计算谷氨酰胺残基含有率。在谷氨酰胺残基含有率的计算中,以“从结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列”为对象的理由与上述的理由相同。
第6改造丝心蛋白的结构域序列与天然来源的丝心蛋白相比,可以具有相当于使REP中的一个或多个谷氨酰胺残基发生缺失或置换为其他氨基酸残基的氨基酸序列。
“其他氨基酸残基”只要是谷氨酰胺残基以外的氨基酸残基即可,优选为疏水性指标大于谷氨酰胺残基的氨基酸残基。氨基酸残基的疏水性指标如表1所示。
如表1所示,作为疏水性指标大于谷氨酰胺残基的氨基酸残基,可以列举出选自异亮氨酸(I)、缬氨酸(V)、亮氨酸(L)、苯丙氨酸(F)、半胱氨酸(C)、蛋氨酸(M)、丙氨酸(A)、甘氨酸(G)、苏氨酸(T)、丝氨酸(S)、色氨酸(W)、酪氨酸(Y)、脯氨酸(P)及组氨酸(H)中的氨基酸残基。其中,更优选为选自异亮氨酸(I)、缬氨酸(V)、亮氨酸(L)、苯丙氨酸(F)、半胱氨酸(C)、蛋氨酸(M)及丙氨酸(A)中的氨基酸残基,进一步优选为选自异亮氨酸(I)、缬氨酸(V)、亮氨酸(L)及苯丙氨酸(F)中的氨基酸残基。
第6改造丝心蛋白中的REP的疏水性程度优选为大于-0.8,更优选为-0.7以上,进一步优选为0以上,更进一步优选为0.3以上,特别优选为0.4以上。REP的疏水性程度的上限并没有特别限制,可以为1.0以下,也可以为0.7以下。
在本说明书中,“REP的疏水性程度”为通过以下方法而计算出的值。
在包含式1:[(A)n基序-REP]m或式2:[(A)n基序-REP]m-(A)n基序所示的结构域序列的丝心蛋白(改造丝心蛋白或天然来源的丝心蛋白)中,在从结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列(相当于图5的“区域A”的序列)所含的所有REP中,当将该区域的各氨基酸残基的疏水性指标的总和设为v,并且将从结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列且进一步除去(A)n基序后得到的所有REP的氨基酸残基的总数设为t时,以v/t来计算REP的疏水性程度。在REP的疏水性程度的计算中,以“从结构域序列中除去自位于最靠C末端侧的(A)n基序至结构域序列的C末端为止的序列后得到的序列”为对象的理由与上述的理由相同。
第6改造丝心蛋白的结构域序列与天然来源的丝心蛋白相比,其除了相当于缺失了REP中的一个或多个谷氨酰胺残基、及/或将REP中的一个或多个谷氨酰胺残基置换为其他氨基酸残基的改造之外,还可以进一步进行相当于置换、缺失、插入及/或添加一个或多个氨基酸残基的氨基酸序列的改造。
例如可以通过在克隆出的天然来源的丝心蛋白的基因序列中使REP中的一个或多个谷氨酰胺残基发生缺失、及/或将REP中的一个或多个谷氨酰胺残基置换为其他氨基酸残基,从而得到第6改造丝心蛋白。此外,例如也可以通过设计出相当于在天然来源的丝心蛋白的氨基酸序列中,使REP中的一个或多个谷氨酰胺残基发生缺失、及/或将REP中的一个或多个谷氨酰胺残基置换为其他氨基酸残基的氨基酸序列,并且对编码所设计的氨基酸序列的核酸进行化学合成后得到。
作为第6改造丝心蛋白的更具体的例子,可以列举出包括(6-i)序列号25(Met-PRT888)、序列号26(Met-PRT965)、序列号27(Met-PRT889)、序列号28(Met-PRT916)、序列号29(Met-PRT918)、序列号30(Met-PRT699)、序列号31(Met-PRT698)、序列号32(Met-PRT966)、序列号41(Met-PRT917)或序列号42(Met-PRT1028)所示的氨基酸序列的改造丝心蛋白,或者包括与(6-ii)序列号25、序列号26、序列号27、序列号28、序列号29、序列号30、序列号31、序列号32、序列号41或序列号42所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性的氨基酸序列的改造丝心蛋白。
对(6-i)的改造丝心蛋白进行说明。序列号25所示的氨基酸序列是将序列号7所示的氨基酸序列(Met-PRT410)中的QQ全部置换为VL而得到的氨基酸序列。序列号26所表示的氨基酸序列是将序列号7所表示的氨基酸序列中的QQ全部置换为TS、并且将剩余的Q置换为A而得到的氨基酸序列。序列号27所表示的氨基酸序列是将序列号7所表示的氨基酸序列中的QQ全部置换为VL、并且将剩余的Q置换为I而得到的氨基酸序列。序列号28所表示的氨基酸序列是将序列号7所表示的氨基酸序列中的QQ全部置换为VI、并且将剩余的Q置换为L而得到的氨基酸序列。序列号29所表示的氨基酸序列是将序列号7所表示的氨基酸序列中的QQ全部置换为VF、并且将剩余的Q置换为I而得到的氨基酸序列。
序列号30所示的氨基酸序列是将序列号8所示的氨基酸序列(Met-PRT525)中的QQ全部置换为VL而得到的氨基酸序列。序列号31所表示的氨基酸序列是将序列号8所表示的氨基酸序列中的QQ全部置换为VL、并且将剩余的Q置换为I而得到的氨基酸序列。
序列号32所示的氨基酸序列是将序列号7所示的氨基酸序列(Met-PRT410)中存在的20个结构域序列的区域重复2次后得到的序列中的QQ全部置换为VF,并且将剩余的Q置换为I而得到的氨基酸序列。
序列号41所表示的氨基酸序列(Met-PRT917)是将序列号7所表示的氨基酸序列中的QQ全部置换为LI、并且将剩余的Q置换为V而得到的氨基酸序列。序列号42所表示的氨基酸序列(Met-PRT1028)是将序列号7所表示的氨基酸序列中的QQ全部置换为IF、并且将剩余的Q置换为T而得到的氨基酸序列。
序列号25、序列号26、序列号27、序列号28、序列号29、序列号30、序列号31、序列号32、序列号41及序列号42所示的氨基酸序列的谷氨酰胺残基含有率均为9%以下(表2)。
[表2]
(6-i)的改造丝心蛋白可以由序列号25、序列号26、序列号27、序列号28、序列号29、序列号30、序列号31、序列号32、序列号41或序列号42所示的氨基酸序列构成。
(6-ii)的改造丝心蛋白包括与序列号25、序列号26、序列号27、序列号28、序列号29、序列号30、序列号31、序列号32、序列号41或序列号42所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性的氨基酸序列。(6-ii)的改造丝心蛋白也是包括式1:[(A)n基序-REP]m、或式2:[(A)n基序-REP]m-(A)n基序所示的结构域序列的蛋白质。上述序列一致性优选为95%以上。
(6-ii)的改造丝心蛋白的谷氨酰胺残基含有率优选为9%以下。此外,(6-ii)的改造丝心蛋白的GPGXX基序含有率优选为10%以上。
第6改造丝心蛋白可以在N末端及C末端中的任意一端或两端包含标签序列。由此,可以实现改造丝心蛋白的分离、固定、检测及可视化等。
作为含有标签序列的第6改造丝心蛋白的更具体的例子,可以列举出包括(6-iii)序列号33(PRT888)、序列号34(PRT965)、序列号35(PRT889)、序列号36(PRT916)、序列号37(PRT918)、序列号38(PRT699)、序列号39(PRT698)、序列号40(PRT966)、序列号43(PRT917)或序列号44(PRT1028)所示的氨基酸序列的改造丝心蛋白,或者包括与(6-iv)序列号33、序列号34、序列号35、序列号36、序列号37、序列号38、序列号39、序列号40、序列号43或序列号44所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性的氨基酸序列的改造丝心蛋白。
序列号33、序列号34、序列号35、序列号36、序列号37、序列号38、序列号39、序列号40、序列号43及序列号44所示的氨基酸序列分别在序列号25、序列号26、序列号27、序列号28、序列号29、序列号30、序列号31、序列号32、序列号41及序列号42所示的氨基酸序列的N末端添加序列号11所示的氨基酸序列(包含His标签序列及铰链序列)。由于仅在N末端添加了标签序列,因此谷氨酰胺残基含有率没有变化,序列号33、序列号34、序列号35、序列号36、序列号37、序列号38、序列号39、序列号40、序列号43及序列号44所示的氨基酸序列的谷氨酰胺残基含有率均为9%以下(表3)。
[表3]
(6-iii)的改造丝心蛋白可以由序列号33、序列号34、序列号35、序列号36、序列号37、序列号38、序列号39、序列号40、序列号43或序列号44所示的氨基酸序列构成。
(6-iv)的改造丝心蛋白包括与序列号33、序列号34、序列号35、序列号36、序列号37、序列号38、序列号39、序列号40、序列号43或序列号44所示的氨基酸序列具有90%以上的序列一致性的氨基酸序列。(6-iv)的改造丝心蛋白也是包括式1:[(A)n基序-REP]m、或式2:[(A)n基序-REP]m-(A)n基序所示的结构域序列的蛋白质。上述序列一致性优选为95%以上。
(6-iv)的改造丝心蛋白的谷氨酰胺残基含有率优选为9%以下。此外,(6-iv)的改造丝心蛋白的GPGXX基序含有率优选为10%以上。
第6改造丝心蛋白可以含有用于将重组蛋白生产系统所生产的蛋白质释放到宿主外部的分泌信号。分泌信号的序列可以根据宿主的种类来进行适当设定。
改造丝心蛋白可以为兼具第1改造丝心蛋白、第2改造丝心蛋白、第3改造丝心蛋白、第4改造丝心蛋白、第5改造丝心蛋白及第6改造丝心蛋白所具有的特征中的至少2种以上特征的改造丝心蛋白。
改造丝心蛋白可以是亲水性改造丝心蛋白,也可以是疏水性改造丝心蛋白。疏水性改造丝心蛋白是指,求出构成改造丝心蛋白的所有氨基酸残基的疏水性指标(HI)的总和,然后将该总和除以氨基酸残基总数而获得的值(平均HI)大于-0.8的改造丝心蛋白。更优选平均HI为-0.6以上的改造丝心蛋白,更优选平均HI为-0.4以上的改造丝心蛋白,进一步优选平均HI为-0.2以上的改造丝心蛋白,特别优选平均HI为0以上的改造丝心蛋白。疏水性指标如表1所示。此外,亲水性蜘蛛丝蛋白是指上述平均HI为-0.8以下的改造丝心蛋白。本实施方式所涉及的改造丝心蛋白的平均疏水性指标优选为大于-0.8,或优选为-0.7以上,或优选为-0.6以上,更优选为-0.5以上,或优选为-0.4以上,或优选为-0.3以上,或优选为-0.2以上,或优选为-0.1以上,更优选为0以上,或更优选为0.1以上,或更优选为0.2以上,进一步优选为0.3以上,特别优选为0.4以上。
作为疏水性改造丝心蛋白,例如可以列举出上述的第6改造丝心蛋白。作为疏水性改造丝心蛋白的更具体的例子,可以列举出包含序列号27、序列号28、序列号29、序列号30、序列号31、序列号32、序列号33或序列号43所示的氨基酸序列、以及序列号35、序列号37、序列号38、序列号39、序列号40、序列号41或序列号44所示的氨基酸序列的改造丝心蛋白。
作为亲水性改造丝心蛋白,例如,可以列举出上述第1改造丝心蛋白、第2改造丝心蛋白、第3改造丝心蛋白、第4改造丝心蛋白及第5改造丝心蛋白。作为亲水性改造丝心蛋白的更具体的例子,可以列举出包括序列号4所示的氨基酸序列,序列号6、序列号7、序列号8或序列号9所示的氨基酸序列,序列号13、序列号12、序列号14或序列号15所示的氨基酸序列,序列号18、序列号7、序列号8或序列号9所示的氨基酸序列,序列号17、序列号12、序列号14或序列号15所示的氨基酸序列,序列号19、序列号20或序列号21所示的氨基酸序列的改造丝心蛋白。
本实施方式所涉及的改造丝心蛋白可以是仅包含1种改造丝心蛋白的丝心蛋白,也可以是组合并包含2种以上的改造丝心蛋白的丝心蛋白。此外,也可以是组合并包含改造丝心蛋白和除改造丝心蛋白以外的结构蛋白质的丝心蛋白。
结构蛋白质可以是来源于上述天然结构蛋白质的多肽,即重组多肽。
作为来源于胶原蛋白的结构蛋白质,例如,可以列举出包含式3:[REP2]p中所表示的结构域序列的蛋白质(其中,在式3中,p表示5~300的整数。REP2表示由Gly-X-Y构成的氨基酸序列,X和Y表示Gly以外的任意的氨基酸残基。存在的多个REP2可以是彼此相同的氨基酸序列,也可以是彼此不同的氨基酸序列。具体而言,可以列举出包含序列号45所示的氨基酸序列的蛋白质。序列号45所示的氨基酸序列将序列号11所示的氨基酸序列(标签序列及铰链序列)添加至与从NCBI数据库获得的人四型胶原蛋白的部分序列(NCBI的GenBank登录号:CAA56335.1,GI:3702452)的重复部分及基序相对应的从第301个残基至第540个残基的氨基酸序列的N末端。
作为来源于节肢弹性蛋白的结构蛋白质,例如,可以列举出包含式4:[REP3]q中所表示的结构域序列的蛋白质(其中,在式4中,q表示4~300的整数。REP3表示由Ser-J-J-Tyr-Gly-U-Pro构成的氨基酸序列。J表示任意的氨基酸残基,特别优选为选自由Asp、Ser和Thr组成的组中的氨基酸残基。U表示任意的氨基酸残基,特别优选为选自由Pro、Ala、Thr和Ser组成的组中的氨基酸残基。存在的多个REP3可以是彼此相同的氨基酸序列,也可以是彼此不同的氨基酸序列。具体而言,可以列举出包含序列号46所示的氨基酸序列的蛋白质。序列号46所示的氨基酸序列将序列号49所示的氨基酸序列(标签序列及铰链序列)添加至在节肢弹性蛋白(NCBI的GenBank登录号NP 611157、Gl:24654243)的氨基酸序列中将第87个残基的Thr置换为Ser、且将第95个残基的Asn置换为Asp后得到的序列的第19个残基至第321个残基的氨基酸序列的N末端。
作为来源于弹性蛋白的结构蛋白质,例如,可以列举出NCBI的GenBank登录号AAC98395(人)、I47076(羊)、NP786966(牛)等具有氨基酸序列的蛋白质。具体而言,可以列举出包含序列号47所示的氨基酸序列的蛋白质。序列号47所示的氨基酸序列将序列号11所示的氨基酸序列(标签序列及铰链序列)添加至NCBI的GenBank登录号AAC98395的氨基酸序列的第121个残基至第390个残基的氨基酸序列的N末端。
作为来源于角蛋白的结构蛋白质,例如,可以列举出山羊(Capra hircus)的I型角蛋白等。具体而言,可以列举出包含序列号48所示的氨基酸序列(NCBI的GenBank登录号ACY30466的氨基酸序列)的蛋白质。
(重组结构蛋白质的制造方法)
例如,通过对具有编码该重组结构蛋白质的核酸序列和以可工作的方式连接于该核酸序列的一个或多个调控序列的表达载体进行转化的宿主来表达该核酸,从而也可以生产上述任一实施方式所涉及的重组结构蛋白质。下面,以改造丝心蛋白为例进行说明。
编码改造丝心蛋白的核酸的制造方法并没有特别限制。例如,可以通过利用编码天然丝心蛋白的基因,并利用聚合酶链反应(PCR)等进行扩增、克隆后,利用通过基因工程方法进行改造的方法或化学合成方法来制造该核酸。核酸的化学合成方法也没有特别限制,例如,可以通过将基于由NCBI的网络数据库等获得的丝心蛋白的氨基酸序列信息、并且用AKTA oligopilot plus 10/100(GE Healthcare·Japan株式会社)等自动合成的寡核苷酸利用PCR等进行连接的方法来化学合成基因。此时,为了容易地进行改造丝心蛋白的纯化及/或确认,可以对编码在上述氨基酸序列N末端添加了由起始密码子及His10标签构成的氨基酸序列的氨基酸序列所构成的改造丝心蛋白的核酸进行合成。
调控序列为控制宿主中的改造丝心蛋白的表达的序列(例如启动子、增强子、核糖体结合序列、转录终止序列等),并且可以根据宿主的种类进行适当选择。作为启动子,也可以使用在宿主细胞中发挥功能,可表达诱导改造丝心蛋白的诱导性启动子。诱导性启动子为可以通过诱导物质(表达诱导剂)的存在、阻遏分子的不存在或者温度、渗透压或pH值的上升或下降等物理因素来控制转录的启动子。
表达载体的种类可以根据宿主的种类来适当地选择质粒载体、病毒载体、柯斯质粒载体、福斯质粒载体、人工染色体载体等。作为表达载体,优选使用在宿主细胞中能够自主复制、或者能够整合到宿主的染色体中且在能够转录编码改造丝心蛋白的核酸的位置处包含启动子的载体。
作为宿主,可以适宜地使用原核生物以及酵母、丝状真菌、昆虫细胞、动物细胞及植物细胞等真核生物中的任意一个。
作为原核生物宿主的优选示例,可以列举出属于埃希氏菌属、短芽孢杆菌属、沙雷氏菌属、芽孢杆菌属、微杆菌属、短杆菌属、棒杆菌属及假单胞菌属等的细菌。作为属于埃希氏菌属的微生物,例如,可以列举出大肠杆菌等。作为属于短芽孢杆菌属的微生物,例如,可以列举出土壤短芽孢杆菌等。作为属于沙雷氏菌属的微生物,例如,可以列举出液化沙雷氏菌等。作为属于芽孢杆菌属的微生物,例如,可以列举出枯草芽孢杆菌等。作为属于微杆菌属的微生物,例如,可以列举出嗜氨微杆菌等。作为属于短杆菌属的微生物,例如,可以列举出叉开短杆菌等。作为属于棒杆菌属的微生物,例如,可以列举出产氨棒杆菌等。作为属于假单胞菌(Pseudomonas)属的微生物,例如,可以列举出恶臭假单胞菌等。
在以原核生物作为宿主的情况下,作为导入编码改造丝心蛋白的核酸的载体,例如,可以列举出pBTrp2(勃林格殷格翰公司制)、pGEX(Pharmacia公司制)、pUC18、pBluescriptII、pSupex、pET22b、pCold、pUB110、pNCO2(日本特开2002-238569号公报)等。
作为真核生物宿主,例如,可以列举出酵母及丝状真菌(霉菌等)。作为酵母,例如,可以列举出属于酵母属、毕赤酵母属、裂殖酵母属等的酵母。作为丝状真菌,例如,可以列举出属于曲霉属、青霉属、木霉(Trichoderma)属等的丝状真菌。
在以真核生物作为宿主的情况下,作为导入编码改造丝心蛋白的核酸的载体,例如,可以列举出YEP13(ATCC37115)、YEp24(ATCC37051)等。作为向上述宿主细胞中导入表达载体的方法,只要是向上述宿主细胞中导入DNA的方法都可以使用。例如,可以列举出使用钙离子的方法〔Proc.Natl.Acad.Sci.USA,69,2110(1972)〕、电穿孔法、原生质球法、原生质体法、乙酸锂法、感受态法等。
作为基于利用表达载体进行转化后的宿主的核酸表达方法,除了直接表达以外,还可以依据分子克隆第2版中记载的方法等进行分泌生产、融合蛋白表达等。
改造丝心蛋白例如可以通过将利用表达载体进行了转化的宿主在培养用培养基中进行培养,使该改造丝心蛋白在培养用培养基中生成并蓄积,并从该培养用培养基中收集来进行制造。将宿主在培养用培养基中进行培养的方法可以按照宿主培养的通常使用方法来进行。
在宿主为大肠杆菌等原核生物或酵母等真核生物的情况下,作为培养用培养基,只要是含有宿主可同化的碳源、氮源及无机盐类等、并且能够高效地进行宿主的培养的培养基,则可以使用天然培养基及合成培养基中的任意一种。
作为碳源,只要是上述转化微生物可同化的物质即可,例如,可以使用葡萄糖、果糖、蔗糖以及含有这些糖的糖蜜、淀粉及淀粉水解物等碳水化合物、乙酸及丙酸等有机酸、以及乙醇及丙醇等醇类。作为氮源,例如,可以使用氨、氯化铵、硫酸铵、乙酸铵及磷酸铵等无机酸或有机酸的铵盐、其它含氮化合物、以及蛋白胨、肉提取物、酵母提取物、玉米浆、酪蛋白水解物、豆粕及豆粕水解物、各种发酵菌体及其消化产物。作为无机盐类,例如,可以使用磷酸氢钾、磷酸氢二钾、磷酸镁、硫酸镁、氯化钠、硫酸亚铁、硫酸锰、硫酸铜及碳酸钙。
大肠杆菌等原核生物或酵母等真核生物的培养例如可以在振荡培养或深部通气搅拌培养等需氧条件下进行。培养温度例如为15~40℃。培养时间通常为16小时~7天。培养中的培养用培养基的pH优选保持在3.0~9.0之间。培养用培养基的pH的调整可以使用无机酸、有机酸、碱溶液、尿素、碳酸钙及氨等进行。
此外,在培养中,可以根据需要在培养用培养基中添加氨苄西林及四环素等抗生素。当对通过使用诱导型启动子以作为启动子的表达载体进行转化后的微生物进行培养时,可以根据需要在培养基中添加诱导剂。例如,在对通过使用lac启动子的表达载体进行转化后的微生物进行培养时,可以在培养基中添加异丙基-β-D-硫代半乳糖吡喃糖苷等;在对通过使用trp启动子的表达载体进行转化后的微生物进行培养时,可以在培养基中添加吲哚丙烯酸等。
所表达的改造丝心蛋白的分离和纯化可以通过常用方法来进行。例如,在该改造丝心蛋白以溶解状态在细胞内进行表达的情况下,在培养结束后,通过离心分离回收宿主细胞,悬浮于水系缓冲液中后,利用超声波破碎机、弗氏压碎器、Manton-Gaulin匀浆器和戴诺研磨机(DYNO-MILL)等将宿主细胞破碎,得到无细胞提取液。从通过对该无细胞提取液进行离心分离而得到的上清液中,单独或组合使用蛋白质的分离纯化中通常使用的方法、即溶剂提取法、利用硫酸铵等的盐析法、脱盐法、利用有机溶剂的沉淀法、使用二乙氨基乙基(DEAE)-琼脂糖、DIAION HPA-75(三菱化成公司制)等树脂的阴离子交换层析法、使用S-Sepharose FF(Pharmacia公司制)等树脂的阳离子交换层析法、使用丁基琼脂糖、苯基琼脂糖等树脂的疏水性层析法、使用分子筛的凝胶过滤法、亲和层析法、色谱聚焦法、等电点电泳等电泳法等方法,能够得到纯化制备品。
此外,在改造丝心蛋白在细胞内形成不溶体而进行表达的情况下,同样在回收宿主细胞后将其破碎并进行离心分离,由此以沉淀级分的形式回收改造丝心蛋白的不溶体。回收的改造丝心蛋白的不溶体可以利用蛋白变性剂进行可溶化。该操作后,利用与上述同样的分离纯化法能够得到改造丝心蛋白的纯化制备品。在该改造丝心蛋白分泌到细胞外的情况下,可以从培养上清液中回收该改造丝心蛋白。即,通过利用离心分离等方法对培养物进行处理来获得培养上清液,通过使用与上述同样的分离纯化法,能够从该培养上清液中获得纯化制备品。
(纺丝原液)
本实施方式所涉及的纺丝原液(纺液)包括重组结构蛋白质(例如:改造丝心蛋白)和溶剂。下面,作为重组结构蛋白质的一例,对包含改造丝心蛋白的纺丝原液进行说明。
本实施方式所涉及的纺丝原液的溶剂只要是能够溶解改造丝心蛋白的溶剂都可以使用,例如,可以列举出有机溶剂。作为有机溶剂,例如,可以列举出六氟异丙醇(HFIP)、六氟丙酮(HFA)、二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMA)、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、乙腈、N-甲基吗啉N-氧化物(NMO)及甲酸等。从改造丝心蛋白的溶解性更好的观点出发,更优选HFIP、DMSO和甲酸,进一步优选DMSO和甲酸。这些有机溶剂也可以含水。这些溶剂可以单独使用1种,或者组合使用2种以上。
当将纺丝原液总量设为100重量%时,本实施方式所涉及的纺丝原液中的改造丝心蛋白浓度优选为10~50重量%,更优选为10~40重量%,更优选为15~40重量%,更优选为15~35重量%,还可以优选为20~35重量%,更优选为25~35重量%,进一步优选为27~33重量%,特别优选为28~32重量%。当改造丝心蛋白的浓度为10重量%以上时,生产率进一步提高。当改造丝心蛋白的浓度为50重量%以下时,可以从纺丝喷丝头更加稳定地喷出纺丝原液,并且提高生产率。
在本实施方式所涉及的纺丝原液中,根据需要也可以添加无机盐。无机盐可以作为改造丝心蛋白的溶解促进剂来发挥功能。作为无机盐,例如,可以列举出碱金属卤化物、碱土金属卤化物和碱土金属硝酸盐等。作为无机盐的具体例子,可以列举出碳酸锂、氯化锂、氯化钙、硝酸钙、溴化锂、溴化钡、溴化钙、氯酸钡、高氯酸钠、高氯酸锂、高氯酸钡、高氯酸钙、高氯酸镁。也可以将其中的至少1种无机盐添加到溶剂中。
本实施方式所涉及的纺丝原液的制备方法并没有特别限定,可以以任意的顺序分别混合改造丝心蛋白和溶剂。为了促进溶解,可以将纺丝原液搅拌或振荡一段时间。此时,根据需要,纺丝原液可以根据所使用的改造丝心蛋白及溶剂加热到可溶解的温度。纺丝原液例如可以加热至30℃以上、40℃以上、50℃以上、60℃以上、70℃以上、80℃以上、或90℃以上。从进一步防止改造丝心蛋白的分解的观点出发,优选为40℃。加热温度的上限例如为溶剂的沸点以下。
本实施方式所涉及的纺丝原液的粘度可以根据纤维的用途或纺丝方法等来进行适当设定。例如,在20℃下,可以为60,000~130,000mPa·sec,也可以为65,000~125,000mPa·sec。此外,例如,在35℃下,可以为500~35,000mPa·sec,也可以为1,000~35,000mPa·sec,也可以为3,000~30,000mPa·sec,也可以为500~20,000mPa·sec,也可以为500~15,000mPa·sec,也可以为1,000~15,000mPa·sec,也可以为1,000~12,000mPa·sec,也可以为1,500~12,000mPa·sec,也可以为1,500~10,000mPa·sec,也可以为1,500~8,000mPa·sec等。此外,例如,在40℃下,可以为500~35,000mPa·sec,也可以为1,000~35,000mPa·sec,也可以为5,000~35,000mPa·sec,也可以为10,000~30,000mPa·sec,也可以为5,000~20,000mPa·sec,也可以为8,000~20,000mPa·sec,也可以为9,000~18,000mPa·sec,也可以为9,000~16,000mPa·sec,也可以为10,000~15,000mPa·sec,也可以为12,000~30,000mPa·sec,也可以为12,000~28,000mPa·sec,也可以为12,000~18,000mPa·sec,也可以为12,000~16,000mPa·sec等。纺丝原液的粘度可以使用例如京都电子工业公司制造的商品名"EMS粘度计"进行测定。
〔凝固液〕
作为本实施方式所涉及的凝固液,只要是能够脱溶剂的溶剂即可,例如,可以列举出甲醇、乙醇和2-丙醇等碳原子数为1~5个的低级醇、丙酮等酮类、水或PH为0.25以上且PH为10.00以下的水溶液等。可以适当组合上述溶剂并作为混合溶剂使用。
一实施方式所涉及的凝固液主要含有水或PH为0.25以上且PH为10.00以下的水溶液。由此,可以提供一种蛋白质纤维的制造方法,其降低了制造成本以及环境负荷。水溶液可以是盐水溶液、酸水溶液或盐水溶液与酸水溶液的混合溶液,还可以是盐水溶液或盐水溶液与酸水溶液的混合溶液,还可以是盐水溶液。在此,盐水溶液和酸水溶液的混合溶液并不限定于混合了盐水溶液和酸水溶液的溶液,也包括在盐水溶液中混合了酸的溶液、在酸水溶液中混合了盐的溶液、以及在水中溶解了盐和酸的溶液。
(酸水溶液)
作为酸水溶液,可以列举出羧酸等的水溶液,并且作为羧酸的具体实施例,可以列举出甲酸、乙酸、丙酸、柠檬酸及草酸等。这些溶剂可以单独使用1种,或者混合2种以上作为水溶液使用。例如,酸水溶液还可以是柠檬酸水溶液或甲酸水溶液。
(盐水溶液)
作为盐水溶液,可以列举出有机盐或无机盐的盐水溶液、以及有机盐及无机盐的混合水溶液等。
作为有机盐,例如可以列举出羧酸盐等,并且作为羧酸盐的具体实施例,可以列举出甲酸盐、乙酸盐、丙酸盐、柠檬酸盐及草酸盐等。例如,有机盐还可以是甲酸盐、乙酸盐及柠檬酸盐。
作为甲酸盐的具体实施例,例如可以列举出甲酸铵、甲酸钾、甲酸钠、甲酸锂、甲酸镁及甲酸钙等。
作为乙酸盐的具体实施例,例如可以列举出乙酸铵、乙酸钾、乙酸钠、乙酸锂、乙酸镁及乙酸钙等。
作为丙酸盐的具体实施例,例如可以列举出丙酸铵、丙酸钾、丙酸钠、丙酸锂、丙酸镁及丙酸钙等。
作为柠檬酸盐的具体实施例,可以列举出柠檬酸铵、柠檬酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸锂、柠檬酸镁及柠檬酸钙等。例如,柠檬酸盐可以包括选自由柠檬酸铵、柠檬酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸镁及柠檬酸钙构成的组中的至少1种,还可以包括选自由柠檬酸铵、柠檬酸钾及柠檬酸钠构成的组中的至少1种,还可以包括选自由柠檬酸钾及柠檬酸钠构成的组中的至少1种,还可以是柠檬酸钠。
作为草酸盐的具体实施例,可以列举出草酸铵、草酸钾、草酸钠、草酸锂、草酸镁及草酸钙等。作为羧酸盐,更优选为羧酸钠,作为羧酸钠的具体实施例,可以例举出甲酸钠、乙酸钠、丙酸钠及草酸钠等。
作为无机盐的具体实施例,可以列举出正盐、酸性盐及碱性盐。
作为正盐的具体实施例,可以列举出硫酸盐、氯化物、硝酸盐、碘化物盐、硫氰酸盐以及碳酸盐等。
作为硫酸盐的具体实施例,例如可以列举出硫酸铵、硫酸钾、硫酸钠、硫酸锂、硫酸镁及硫酸钙等。例如,硫酸盐可以包括选自由硫酸铵、硫酸钠、硫酸镁及硫酸钙构成的组中的至少1种,还可以包括选自由硫酸铵、硫酸钠构成的组中的至少1种,也可以是硫酸钠。
作为氯化物的具体实施例,例如,可以列举出氯化铵、氯化钾、氯化钠、氯化锂、氯化镁以及氯化钙等。例如,氯化物可以包括选自由氯化铵、氯化钾、氯化钠、氯化锂、氯化钙以及氯化镁构成的组中的至少1种,氯化物还可以包括选自由氯化钾、氯化钠及氯化钙构成的组中的至少1种,也可以包括选自由氯化钠及氯化钙构成的组中的至少1种,也可以是氯化钠。
作为硝酸盐的具体实施例,例如可以列举出硝酸铵、硝酸钾、硝酸钠、硝酸锂、硝酸镁及硝酸钙等。
作为碘化物盐的具体实施例,例如可以列举出碘化铵、碘化钾、碘化钠、碘化锂、碘化镁及碘化钙等。
作为硫氰酸盐的具体实施例,例如,可以列举出硫氰酸铵、硫氰酸钾、硫氰酸钠、硫氰酸锂、硫氰酸镁、硫氰酸钙、以及硫氰酸胍等。
作为碳酸盐的具体实施例,例如可以列举出碳酸铵、碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂、碳酸镁及碳酸钙等。
作为酸性盐的具体实施例,可以列举出硫酸氢盐、磷酸氢盐及碳酸氢盐等。
作为硫酸氢盐的具体实施例,例如可以列举出硫酸氢铵、硫酸氢钾、硫酸氢钠、硫酸氢锂、硫酸氢镁、硫酸氢钙等。
作为磷酸氢盐的具体实施例,例如,可以列举出磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢镁、磷酸氢二镁、磷酸二氢钙及磷酸氢二钙等。
作为碳酸氢盐的具体实施例,例如,可以列举出碳酸氢铵、碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸氢锂、碳酸氢锂、碳酸氢镁及碳酸氢钙等。
作为碱性盐的具体实施例,可以列举出氯化氢氧化钙、氯化氢氧化镁等。
上述酸、酸水溶液、盐及盐水溶液可以单独使用1种,也可以混合使用2种以上。
作为混合了2种以上的盐或盐水溶液的盐混合水溶液,可以列举出上述有机盐的混合水溶液、上述无机盐的混合水溶液、上述有机盐及无机盐的混合水溶液等,并且从降低制造成本的观点出发,特别优选微咸水及海水。已知微咸水及海水主要包括氯化钾、氯化钠、氯化镁、硫酸镁及硫酸钙。
凝固液优选含有盐水溶液,更优选为盐水溶液。通过含有盐,可以进一步提高脱溶剂速度。盐更优选包括由羧酸盐、硫酸盐、氯化物、磷酸氢盐及碳酸氢盐构成的组中的至少1种,进一步优选包括由羧酸盐、硫酸盐及氯化物构成的组中的至少1种,进一步优选包括由硫酸盐及氯化物构成的组中的至少1种,特别优选包含硫酸盐。通过包括这些盐,可以进一步提高纤维形成能力,并且可以进一步提高所得到的纤维的伸长率。
作为羧酸盐,更优选为羧酸钠,作为硫酸盐,更优选为硫酸铵、硫酸钠、硫酸镁及硫酸钙,作为氯化物,更优选氯化钾、氯化钠、氯化镁及氯化钙,作为碳酸氢盐,更优选为碳酸氢钠,作为混合水溶液,特别优选微咸水及海水。通过使用这些盐及混合水溶液,除了具备提高纤维形成能力的效果之外,还可以进一步降低制造成本。
相对于凝固液总量,盐含量为0.1质量%以上、0.3质量%以上、0.5质量%以上、0.7质量%以上、1质量%以上、1.3质量%以上、1.5质量%以上、1.7质量%以上、2质量%以上、2.3质量%以上、2.5质量%以上、2.7质量%以上、3质量%以上、4质量%以上、5质量%以上、7质量%以上、10质量%以上或15质量%以上,作为上限值,可以为30质量%以下、25质量%以下、20质量%以下或溶解度以下的含量。例如,相对于凝固液总量,盐含量可以为,0.1质量%以上且30质量%以下、0.3质量%以上且25质量%以下、5质量%以上且25质量%以下、1质量%以上且25质量%以下、3质量%以上且25质量%以下、8质量%以上且25质量%以下、10质量%以上且25质量%以下、10质量%以上且25质量%以下、1质量%以上且20质量%以下、3质量%以上且20质量%以下、5质量%以上且20质量%以下、8质量%以上且20质量%以下、10质量%以上且20质量%以下、10质量%以上且15质量%以下、12质量%以上且17质量%以下、13质量%以上且18质量%以下、15质量%以上且20质量%以下或16质量%以上且20质量%以下。例如,相对于凝固液总量,盐含量优选为0.05mol/L以上,可以为0.05mol/L以上且5.5mol/L以下,也可以为0.1mol/L以上且5.0mol/L以下,也可以为0.1mol/L以上且4.5mol/L以下,也可以为0.1mol/L以上且4.0mol/L以下。
例如,相对于凝固液总量,使用氯化钠时的盐含量可以为0.1mol/L以上且5.0mol/L以下,也可以为0.1mol/L以上且4.5mol/L以下,也可以为0.1mol/L以上且4.0mol/L以下。
例如,相对于凝固液总量,使用硫酸钠时的盐含量可以为0.1mol/L以上且3.4mol/L以下,也可以为0.1mol/L以上且3.0mol/L以下,也可以为0.1mol/L以上且2.5mol/L以下,也可以为0.1mol/L以上且2.0mol/L以下。此外,例如,相对于凝固液总量,可以为3质量%以上且28质量%以下、3质量%以上且25质量%以下、3质量%以上且20质量%以下、5质量%以上且20质量%以下、8质量%以上且20质量%以下。
此外,相对于凝固液总量的硫酸钠的含量优选为10质量%以上且20质量%以下,还优选为11质量%以上且19质量%以下,更优选为11质量%以上且18质量%以下,进一步优选为12质量%以上且18质量%以下,更进一步优选为12质量%以上且17质量%以下,特别优选为13质量%以上且16质量%以下。当硫酸钠相对于凝固液总量的含量为10质量%以上时,可以得到充分的凝固速度,并且可以避免因设备投资引起的费用增加。当硫酸钠相对于凝固液总量的含量为20质量%以下时,可以避免因纺液的急速凝固而引起的在纺液与凝固丝(丝线)之间的界面处发生断丝。
此外,从提高溶剂的回收效率的观点出发,在上述情况下,相当于凝固液总量的水含量优选为50质量%以上且80质量%以下,更优选为60质量%以上且80质量%以下,进一步优选为60质量%以上且70质量%以下。此外,使用硫酸钠时的硫酸钠水溶液的浓度优选为10质量%以上且22质量%以下,还优选为10质量%以上且20质量%以下,更优选为12质量%以上且20质量%以下,进一步优选为14质量%以上且20质量%以下,特别优选为16质量%以上且20质量%以下。当硫酸钠水溶液的浓度为10质量%以上时,可以得到充分的凝固速度,并且可以避免因设备投资引起的费用增加。当硫酸钠水溶液的浓度为22质量%以下时,可以避免因纺液的急速凝固而引起的在纺液与凝固丝(丝线)之间的界面处发生断丝。
本实施方式的凝固液中所含的水溶液例如可以选自由羧酸水溶液、碳酸氢盐水溶液、甲酸盐水溶液、乙酸盐水溶液、氯化物水溶液、硫酸盐水溶液、磷酸氢盐水溶液、柠檬酸盐水溶液、微咸水、海水以及它们的混合溶液构成的组。此外,本实施方式的凝固液中所含的水溶液例如可以选自由柠檬酸水溶液、甲酸水溶液、碳酸氢钠水溶液、甲酸钠水溶液、乙酸钠水溶液、氯化钠水溶液、硫酸钠水溶液、硫酸铵水溶液、磷酸氢钾水溶液、氯化钙水溶液、柠檬酸钠水溶液、微咸水、海水以及它们的混合溶液构成的组中,还可以选自由水、甲酸水溶液以及硫酸钠水溶液构成的组中的至少1种,也可以选自由水和硫酸钠水溶液构成的组中的至少1种。
与纺丝原液接触前的凝固液中可以含有有机溶剂,也可以不含有机溶剂。在凝固液包含有机溶剂的情况下,该有机溶剂可以与纺丝原液中的有机溶剂相同,也可以不同,但优选相同。此外,即使在与纺丝原液接触前的凝固液中不含有机溶剂的情况下,在使纺丝原液与凝固液接触的过程中,有时会存在有机溶剂从接触的纺丝原液溶解在凝固液中的情形。以凝固液的总量(当有机溶剂从纺丝原液溶解到凝固液中时,与纺丝原液接触前的凝固液和从纺丝原液溶解到凝固液中的有机溶剂的合计含量)为100质量%计,凝固液中所含的有机溶剂(也包括从与凝固液接触的纺丝原液溶解到凝固液中的情况)的含量可以为0质量%以上且30质量%以下、5质量%以上且30质量%以下、5质量%以上且25质量%以下、0质量%以上且20质量%以下、5质量%以上且20质量%以下、5质量%以上且15质量%以下、10质量%以上且20质量%以下、0质量%以上且10质量%以下、0质量%以上且5质量%以下、0质量%以上且2质量%以下、优选为10质量%以上且30质量%以下、更优选为12质量%以上且28质量%以下、进一步优选为14质量%以上且26质量%以下、更优选为15质量%以上且25质量%以下。当有机溶剂的含量在上述范围内时,进一步提高了结构蛋白质的纤维形成能力。作为有机溶剂,优选甲酸、DMSO或HFIP,更优选甲酸或HFIP,进一步优选甲酸。
凝固液所含的水溶液的pH可以为0.25~10.00,也可以为0.25~9.50。
凝固液中的酸水溶液的pH例如可以为0.25~小于7.00,也可以为0.50~小于7.00,也可以为1.00~小于7.00,也可以为1.50~小于7.00,也可以为2.00~小于7.00,还可以为3.00~小于7.00。
凝固液中的盐水溶液的pH例如可以为0.50~10.00,也可以为1.00~10.00,也可以为2.00~10.00,也可以为3.00~10.00,也可以为3.50~10.00,也可以为4.00~10.00,也可以为4.50~10.00,也可以为5.00~10.00,也可以为5.50~10.00,也可以为6.00~10.00,也可以为6.50~10.00,还可以为6.50~9.50。
相对于凝固液总量,凝固液中的上述水或水溶液的含量可以为60质量%以上,也可以为65质量%以上,还可以为68质量%以上,优选为70质量%以上,更优选为71质量%以上,进一步优选为72质量%以上,更优选为73质量%以上,进一步优选为74质量%以上,更优选为75质量%以上,进一步优选为76质量%以上,更优选为77质量%以上,进一步优选为78质量%以上,更优选为79质量%以上,特别优选为80质量%以上,可以为85质量%以上,还可以为90质量%以上,也可以为95质量%。当上述水或水溶液的含量在上述范围内时,进一步提高了结构蛋白质的纤维形成能力。相对于凝固液总量,凝固液中的上述水或水溶液的含量例如可以为60质量%以上且100质量%以下,也可以为70质量%以上且100质量%以下,还可以为75质量%以上且100质量%以下,也可以为80质量%以上且100质量%以下,还可以为85质量%以上且100质量%以下,也可以为90质量%以上且100质量%以下,还可以为95质量%以上且100质量%以下,也可以为70质量%以上且90质量%以下,还可以为75质量%以上且85质量%以下,也可以为78质量%以上且82质量%以下。
凝固液优选包含由甲醇、乙醇、丙酮、水及硫酸盐水溶液构成的组中的至少1种,并且以凝固液总量为100质量%计,凝固液中的甲醇、乙醇、丙酮、水和/或硫酸盐水溶液的含量优选为70质量%以上。
凝固液的温度可以是室温,也可以是0℃~90℃,也可以是0℃~80℃,也可以是5℃~80℃,也可以是10℃~80℃,也可以是15℃~80℃,也可以是20℃~80℃,也可以是25℃~80℃,也可以是30℃~80℃,也可以是40℃~80℃,也可以是50℃~80℃,也可以是60℃~80℃,也可以是70℃~80℃,也可以是20℃~70℃,也可以是30℃~70℃,也可以是40℃~70℃,也可以是50℃~70℃,也可以是20℃~60℃,也可以是30℃~60℃,也可以是40℃~60℃,也可以是30℃~50℃,也可以是50℃~60℃。在凝固液中使用水或PH为0.25以上且PH为10.00以下的水溶液(甲酸水溶液、硫酸钠水溶液、或它们的混合水溶液等)的情况下,从纺丝稳定性更优异的观点出发,凝固液的温度优选为30℃~50℃,更优选为32℃~48℃,进一步优选为33℃~47℃,更优选为34℃~46℃,进一步优选为35℃~45℃。凝固液的温度的下限值只要在纺丝原液中含有的有机溶剂的熔点以上即可,温度的上限值只要在纺丝原液中含有的有机溶剂的沸点以下即可。通过提高凝固液的温度,可以加快纺丝原液的脱溶剂速度。
凝固液还可以包含纺液溶剂。从提高溶剂回收效率的观点出发,相对于凝固液总量的纺液溶剂(例如:甲酸)的含量优选为15~25质量%,更优选为16~25质量%,进一步优选为16~24质量%,特别优选为18~24质量%。
凝固液还可以包含可添加到纺丝原液中的上述溶解促进剂。
(重组结构蛋白质复丝的制造方法)
(纺丝工序)
本实施方式所涉及的复丝的制造方法可以使用具有100以上的孔数的纺丝喷嘴,通过公知的湿式纺丝法、干式纺丝法、干湿式纺丝法或熔融纺丝法等来制造,从而获得由与纺丝喷嘴的孔数相同数量的单丝构成的复丝(构成根数为100根以上的复丝)。本实施方式所涉及的复丝的制造方法例如可以使用图6或图7所示的纺丝装置来实施。作为优选的纺丝方法,可以列举湿式纺丝或干湿式纺丝。下面,以改造丝心蛋白复丝的制造方法为例进行说明。
图6是示意性地表示用于制造改造丝心蛋白复丝的纺丝装置的一例的说明图。图6所示的纺丝装置10是干湿式纺丝用的纺丝装置的一例,从上游侧起依次具有挤出装置1、凝固浴槽20、洗涤浴槽(拉伸浴槽)21和干燥装置4。
挤出装置1具有储槽7,在此储存有纺丝原液(纺液)6。在凝固浴槽20中储存凝固液11。纺丝原液6通过安装在储槽7下端部上的齿轮泵8,从纺丝喷丝头(喷嘴)9挤出。挤出的纺丝原液6经过气隙19供给(导入)到凝固浴槽20的凝固液11内。在凝固液11内从纺丝原液中除去溶剂,使改造丝心蛋白凝固,并形成纤维状凝固体。接下来,纤维状凝固体被供给到洗涤浴槽21内的洗涤液12中,并得以拉伸。拉伸倍率取决于设置在洗涤浴槽21内的第一夹持辊13和第二夹持辊14的速度比。然后,拉伸后的纤维状凝固体被供给到干燥装置4内,在丝道22内干燥,并通过卷线机进行卷绕。如此一来,最终通过纺丝装置10得到复丝以作为卷绕在卷线机上的卷绕物5。另外,18a~18g是导丝器。
在使用具有直径0.1~0.6mm的喷嘴的注射泵作为喷丝头9的情况下,挤出速度优选为每孔0.2~6.0ml/小时,更优选为1.4~4.0ml/小时。凝固的改造丝心蛋白通过凝固液11中的距离(实质上是从导丝器18a到导丝器18b的距离)只要是能够有效地进行脱溶剂的长度即可,例如可以为200~500mm。未拉伸丝的引离速度例如可以为1~100m/分钟,也可以为1~20m/分钟,优选为1~3m/分钟。当引离速度为1m/分钟以上时,能够充分提高生产率。当引离速度为100m/分钟以下时,可以避免溶剂液体的明显飞散。凝固液11中的停留时间只要是从纺丝原液中除去溶剂的时间即可,例如可以为0.01~3分钟,优选为0.05~0.15分钟。此外,可以在凝固液11中进行拉伸(预拉伸)。凝固浴槽20可以设置多段,并且可以根据需要在各段或特定的段中进行拉伸。
图7是示意性地表示用于制造改造丝心蛋白复丝的纺丝装置的一例的说明图。图6所示的纺丝装置10是湿式纺丝用纺丝装置的一例,除了不具有气隙19以外,其他与图6的装置相同。
纺丝喷丝头的喷丝头形状、孔的形状(孔形状)、孔的数量(孔数)等并没有特别限定,可以根据所期望的纤维直径及单丝根数等来适当地选择。
当纺丝喷丝头的孔形状为圆形时,作为孔径,可以举例为0.01mm以上且0.6mm以下。当孔径为0.01mm以上时,可以降低压力损失,并且可以抑制设备费用。当孔径为0.6mm以下时,可以降低用于缩小纤维直径的拉伸操作的必要性,并且可以减小在从喷出到引离之间的过程中发生拉伸断裂的可能性。
从提高生产率的观点出发,纺丝喷嘴的每1个锥体的孔数的下限值为100以上,从可以进一步适当地得到该效果的观点出发,优选为150以上,也可以为200以上、250以上、300以上、350以上、400以上、450以上、500以上、550以上、600以上、650以上、700以上、750以上、800以上、850以上、900以上、950以上、1000以上、1100以上、1200以上、1300以上、1400以上、1500以上、1600以上、1700以上、1800以上、1900以上、2000以上、2100以上、2200以上、2300以上、2400以上、2500以上、2600以上、2700以上、2800以上、2900以上、3000以上、3100以上、3200以上、3300以上、3400以上、3500以上、3600以上、3700以上、3800以上、3900以上、4000以上、4100以上、4200以上、4300以上、4400以上、4500以上、4600以上、4700以上、4800以上、4900以上、5000以上、5100以上、5200以上、5300以上、5400以上、5500以上、5600以上、5700以上、5800以上、5900以上。
从充分提高生产率这一效果的观点出发,纺丝喷嘴的每1个锥体的孔数的上限值为9000以下,也可以为8900以下、8800以下、8700以下、8600以下、8500以下、8400以下、8300以下、8200以下、8100以下、8000以下、7900以下、7800以下、7700以下、7600以下、7500以下、7400以下、7300以下、7200以下、7100以下、7000以下、6900以下、6800以下、6700以下、6600以下、6500以下、6400以下、6300以下、6200以下、6100以下、6000以下。
从充分提高生产率这一效果的观点出发,纺丝喷嘴的每1个锥体的孔数例如可以为100以上且9,000以下、150~9,000以下、200~9,000以下、250~9,000以下、350~9,000以下、300~9,000以下、350~9,000以下、400~9,000以下、450~9,000以下、500~9,000以下、650~9,000以下、750~9,000以下、800~9,000以下、850~9,000以下、900~9,000以下、950~9,000以下或1,000~9,000以下,例如可以为100以上且8,000以下,也可以为150~8,000以下、200~8,000以下、250~8,000以下、350~8,000以下、300~8,000以下、350~8,000以下、400~8,000以下、450~8,000以下、500~8,000以下、650~8,000以下、750~8,000以下、800~8,000以下、850~8,000以下、900~8,000以下、950~8,000以下或1,000~8,000以下,例如可以为100以上且7,000以下,也可以为150~7,000以下、200~7,000以下、250~7,000以下、350~7,000以下、300~7,000以下、350~7,000以下、400~7,000以下、450~7,000以下、500~7,000以下、650~7,000以下、750~7,000以下、800~7,000以下、850~7,000以下、900~7,000以下、950~7,000以下或1,000~7,000以下,例如可以为100以上且6,000以下,也可以为150~6,000以下、200~6,000以下、250~6,000以下、350~6,000以下、300~6,000以下、350~6,000以下、400~6,000以下、450~6,000以下、500~6,000以下、650~6,000以下、750~6,000以下、800~6,000以下、850~6,000以下、900~6,000以下、950~6,000以下或1,000~6,000以下,例如可以为100以上且5,500以下,也可以为150~5,500以下、200~5,500以下、250~5,500以下、350~5,000以下、300~5,500以下、350~5,500以下、400~5,500以下、450~5,500以下、500~5,000以下、650~5,500以下、750~5,500以下、800~5,500以下、850~5,500以下、900~5,500以下、950~5,500以下或1,000~5,500以下,例如可以为100以上且5,200以下,也可以为150~5,200以下、200~5,200以下、250~5,200以下、350~5,200以下、300~5,200以下、350~5,200以下、400~5,200以下、450~5,200以下、500~5,200以下、650~5,200以下、750~5,200以下、800~5,200以下、850~5,200以下、900~5,200以下、950~5,200以下或1,000~5,200以下,例如可以为100以上且4,800以下,也可以为150~4,800以下、200~4,800以下、250~4,800以下、350~4,800以下、300~4,800以下、350~4,800以下、400~4,800以下、450~4,800以下、500~4,800以下、650~4,800以下、750~4,800以下、800~4,800以下、850~4,800以下、900~4,800以下、950~4,800以下或1,000~4,800以下,例如可以为100以上且4,500以下,也可以为150~4,500以下、200~4,500以下、250~4,500以下、350~4,500以下、300~4,500以下、350~4,500以下、400~4,500以下、450~4,500以下、500~4,500以下、650~4,500以下、750~4,500以下、800~4,500以下、850~4,500以下、900~4,500以下、950~4,500以下或1,000~4,500以下,例如可以为100以上且4,000以下,也可以为150~4,500以下、200~4,500以下、250~4,000以下、350~4,500以下、300~4,000以下、350~4,000以下、400~4,000以下、450~4,000以下、500~4,000以下、650~4,000以下、750~4,000以下、800~4,000以下、850~4,500以下、900~4,000以下、950~4,000以下或1,000~4,000以下。
纺丝喷嘴的纺锤数量根据目标纤维的生产量等适当选择即可,其并没有特别限定,例如可以为1个纺锤,也可以为2个纺锤,还可以为3个纺锤,也可以为4个纺锤,还可以为5个纺锤,也可以为6个纺锤,还可以为7个纺锤,也可以为8个纺锤,还可以为9个纺锤,也可以为10个纺锤,还可以为11个纺锤,也可以为12个纺锤,还可以为13个纺锤,也可以为14个纺锤,还可以为15个纺锤,也可以为16个纺锤,还可以为17个纺锤,也可以为18个纺锤,还可以为19个纺锤,还可以为20个纺锤,也可以为20个纺锤以上,还可以为25个纺锤,也可以为30个纺锤以上,还可以为35个纺锤以上,也可以为40个纺锤以上,还可以为45个纺锤以上、50个纺锤以上、55个纺锤以上、60个纺锤以上、65个纺锤以上、70个纺锤以上、75个纺锤以上、80个纺锤以上、85个纺锤以上、90个纺锤以上、95个纺锤以上、100个纺锤以上。纺丝喷嘴可以将具有相同孔数的多个纺丝喷嘴(多个纺锤)组合使用(例如:组合使用孔数为3,000的12个纺丝喷嘴),也可以将具有不同孔数的多个纺丝喷嘴组合使用。
通过纺丝喷丝头时的纺丝原液的温度及纺丝喷丝头的温度并没有特别限定,可以根据所使用的纺丝原液的浓度及粘度、有机溶剂的种类等进行适当地调整。从防止改造丝心蛋白发生劣化等的观点出发,该温度优选为30℃~100℃。此外,从降低因溶剂的挥发所引起的压力上升、以及因纺丝原液的凝固所引起的配管内的堵塞的可能性的观点出发,优选地,该温度的上限值小于所使用的溶剂的沸点。由此,提高工序稳定性。
凝固液11的温度并没有特别限定,可以为40℃以下、30℃以下、25℃以下、20℃以下、10℃以下或5℃以下。从可操作性、冷却成本等观点出发,优选为0℃以上。另外,凝固液11的温度例如可以通过使用纺丝装置10来进行调整,该纺丝装置具有内部具备热交换器的凝固浴槽20和冷却循环装置。例如,通过使由冷却循环装置冷却到预定温度的介质流过设置在凝固浴槽内的热交换器,能够通过凝固液11和热交换器之间的热交换将温度调整到上述范围内。在这种情况下,通过使作为介质的且用于凝固液11中的溶剂进行循环,可以更有效地进行冷却。
储存凝固液的凝固浴槽也可以设置多个。
凝固后的改造丝心蛋白(纤维状凝固体)可以在脱离凝固浴槽或洗涤浴槽后,直接用卷线机进行卷取,也可以通过干燥装置进行干燥后再用卷线机进行卷取。
凝固后的改造丝心蛋白(纤维状凝固体)通过凝固液中的距离只要能够高效率地进行脱溶剂即可,其可以根据来自喷嘴的纺丝原液的挤出速度(喷出速度)等来确定。凝固后的改造丝心蛋白(或纺丝原液)在凝固液中的停留时间可以根据凝固后的改造丝心蛋白通过凝固液中的距离、纺丝原液从喷嘴的挤出速度等来确定。
(拉伸工序)
本实施方式所涉及的改造丝心蛋白复丝的制造方法可以是进一步具备拉伸凝固后的改造丝心蛋白(纤维状凝固体)的工序(拉伸工序)的方法。作为拉伸方法,可以列举出湿热拉伸、干热拉伸等。拉伸工序例如可以在凝固浴槽20内实施,也可以在洗涤浴槽21内实施。拉伸工序也可以在空气中实施。
在洗涤浴槽21内实施的拉伸也可以是在温水中进行、或在温水中加入有机溶剂等的溶液中等进行的所谓湿热拉伸。湿热拉伸的温度优选为50~90℃。当该温度为50℃以上时,可以稍稍稳定丝线的细孔径。此外,当温度为90℃以下时,可以容易地设定温度,并且提高纺丝的稳定性。温度更优选为75~85℃。
湿热拉伸可以是在温水中进行、或在温水中加入有机溶剂等的溶液中进行、或在蒸汽加热中进行。作为温度,例如,可以是40~200℃,也可以是50~180℃,也可以是50~150℃,还可以是75~90℃。相对于未拉伸丝(或预拉伸丝),湿热拉伸时的拉伸倍率例如可以为1~30倍,也可以为2~25倍,也可以为2~20倍,也可以为2~15倍,也可以为2~10倍,也可以为2~8倍,也可以为2~6倍,还可以为2~4倍。但是,拉伸倍率只要是在可以得到所期望的纤维的粗细、机械性能等特性的范围内即可,并没有限定。
干热拉伸可以通过使用接触式热板和非接触式炉等具备热源的装置,在空气中拉伸来进行,但其并没有特别限定,只要是能够使纤维升温至预定温度,并且以预定倍率进行拉伸的装置即可。作为温度,例如,可以是100℃~270℃,也可以是140℃~230℃,也可以是140℃~200℃,也可以是160℃~200℃,还可以是160℃~180℃。
相对于未拉伸丝(或预拉伸丝),干热拉伸工序中的拉伸倍率例如可以为1~30倍,也可以为2~30倍,也可以为2~20倍,也可以为3~15倍,优选为3~10倍,更优选为3~8倍,进一步优选为4~8倍。但是,拉伸倍率只要是在可以得到所期望的纤维的粗细、机械性能等特性的范围内即可,并没有限定。
在拉伸工序中,可以分别单独进行湿热拉伸及干热拉伸,或者也可以将它们分成多个阶段来进行,或者将它们组合进行。即,作为拉伸工序,可以通过湿热拉伸来进行第一阶段拉伸,通过干热拉伸来进行第二阶段拉伸,或者通过湿热拉伸来进行第一阶段拉伸,通过湿热拉伸来进行第二阶段拉伸,进而通过干热拉伸来进行第三阶段拉伸等,可以适当地对湿热拉伸及干热拉伸进行组合。
相对于未拉伸丝(或预拉伸丝),经过拉伸工序后的复丝的最终拉伸倍率的下限值优选为1倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍或9倍中的任意一个。经过拉伸工序后的复丝的最终拉伸倍率的上限值优选为40倍、30倍、20倍、15倍、14倍、13倍、12倍、11倍或10倍中的任意一个。此外,例如,最终拉伸倍率可以为3~40倍,也可以为3~30倍,也可以为5~30倍,也可以为5~20倍,也可以为5~15倍,还可以为5~13倍。但是,拉伸倍率只要是在可以得到所期望的纤维的粗细、机械性能等特性的范围内即可,并没有限定。通过调节拉伸倍率,可以将获得的复丝的纤维直径调节为任意值。
在干燥之前或之后,根据需要,以赋予电荷抑制性能、收敛性能及润滑性等为目的,可以对未拉伸丝(或预拉伸丝)或拉伸丝赋予油剂。所赋予的油剂的种类及赋予的量等并没有特别限定,可以在考虑使用纤维的用途、纤维的可操作性等的基础上进行适当地调整。
本实施方式所涉及的制造方法还可以具备在喷出纺丝原液之前过滤纺丝原液的工序(过滤工序)、及/或在喷出前对纺丝原液进行脱泡的工序(脱泡工序)。
本实施方式所涉及的制造方法也可以是在干燥工序之前或之后还具备收缩工序的方法。在干燥工序后进行收缩工序的情况下,也可以在将纺丝后干燥的复丝卷绕在筒管上后,从筒管上卷出复丝进行收缩工序。
(收缩工序)
本实施方式所涉及的改造丝心蛋白复丝也可以进一步具备使上述复丝发生不可逆收缩的收缩工序。在使复丝发生不可逆收缩的收缩工序中,可以通过使复丝与水接触以使复丝发生不可逆收缩,和/或通过使复丝加热松弛以使复丝发生不可逆收缩。在通过与水接触以使复丝发生不可逆收缩的情况下,也可以使发生不可逆收缩后的复丝干燥并进一步收缩。
(与水接触的收缩工序(接触工序))
图8是表示与水接触所引起的复丝(包含改造丝心蛋白的纤维)的长度变化的示例的图。本实施方式所涉及的复丝(包含改造丝心蛋白的纤维)具有通过与低于沸点的水接触(润湿)以发生收缩(一次收缩)的特性(图8中,“一次收缩”所示的长度变化)。当在一次收缩后进行干燥时,进一步收缩(图8中,“二次收缩”所示的长度变化)。当在二次收缩后再次与水接触时,伸长到与二次收缩前相同或与其相近似的长度,当之后反复进行干燥和润湿时,以与二次收缩相同程度的宽度(图8中“伸缩率(收缩率)”所示的宽度)反复进行收缩和伸长。即,通过使复丝与水接触而引起的一次收缩是不可逆的收缩。因此,在收缩工序中,通过使复丝与水接触,可以获得具有本实施方式所涉及的发生不可逆收缩的收缩经历的改造丝心蛋白复丝。下面将通过使复丝与水接触以发生不可逆收缩(一次收缩)的工序称为“接触工序”。
认为接触工序中的复丝(包含改造丝心蛋白的纤维)的不可逆收缩(图8中的“一次收缩”)例如由于以下原因而得以产生。即,认为一个原因是因复丝(包含改造丝心蛋白的纤维)的一次结构而引起的,而另一个原因是例如在通过制造工序中的拉伸等而具有残余应力的复丝(包含改造丝心蛋白的纤维)中,水浸入纤维间或纤维内,由此缓和残余应力后产生的。
在接触工序中,纺丝后,使与水接触前的复丝与水接触,以使复丝处于润湿状态。所谓润湿状态,是指复丝中的至少一部分被水润湿的状态。由此,能够在不依赖外力的情况下使复丝发生收缩。该收缩是不可逆的(相当于图8的“一次收缩”)。
在接触工序中,与复丝接触的水的温度可以低于沸点。由此,提高可操作性能和收缩工序的可加工性能等。此外,从充分缩短收缩时间的观点出发,水的温度的下限值优选为10℃以上,更优选为40℃以上,进一步优选为70℃以上。水的温度的上限值优选为90℃以下。
在接触工序中,使水与复丝接触的方法并没有特别限定。作为该方法,例如,可以列举出将复丝浸渍于水中的方法、在常温下或加热蒸汽等状态下用水对复丝进行喷雾的方法、以及将复丝暴露在充满水蒸气的高湿环境下的方法等。在这些方法中,在接触工序中,由于能够有效地实现收缩时间的缩短,并且能够实现加工设备的简化等,因此优选为将复丝浸渍于水中的方法。
在接触工序中,当在松弛状态下使复丝与水接触时,复丝不仅会发生收缩,还会发生波浪状般的起皱。为了防止这种起皱的发生,例如,在不施加张力的情况下沿纤维轴方向拉伸复丝使其与水接触等,可以在不使复丝松弛的状态下实施接触工序。
(干燥工序)
本实施方式所涉及的改造丝心蛋白复丝的制造方法还可以是具备干燥工序的方法。干燥工序是将经过接触工序的复丝(或经过接触工序得到的改造丝心蛋白复丝)进行干燥并进一步收缩的工序(相当于图8的“二次收缩”)。干燥例如可以是自然干燥,也可以使用干燥设备强制干燥。作为干燥设备,可以使用任何的公知的接触式或非接触式干燥设备。此外,干燥温度例如只要是比包含在复丝中的改造丝心蛋白分解、或复丝受到热损伤的温度低的温度即可,其并没有任何限定,但一般为20~150℃范围内的温度,优选为50~100℃范围内的温度。通过使温度处于该范围内,不会发生纤维的热损伤或包含在纤维中的改造丝心蛋白的分解,纤维可以更迅速且有效地干燥。干燥时间根据干燥温度等适当地设定,例如,采用能够尽可能地迅速减小因过度干燥而引起的对改造丝心蛋白复丝的品质及物性等的影响的时间等。
图9是示意性地表示用于制造改造丝心蛋白复丝的制造装置的一例的说明图。图9所示的制造装置40构成为,具有用于送出复丝的进料辊42、用于卷绕改造丝心蛋白复丝38的卷线机44、实施接触工序的水浴46、以及实施干燥工序的干燥机48。
更详细地说,进料辊42可安装复丝36的卷绕物,通过未图示的电动机等的旋转,可从复丝36的卷绕物连续且自动地送出复丝36。卷线机44能够通过未图示的电动机的旋转连续且自动地卷绕从进料辊42送出后经过接触工序和干燥工序后制造的改造丝心蛋白复丝38。另外,在此,可以相互独立地控制利用进料辊42送出复丝36的送出速度和利用卷线机44卷绕改造丝心蛋白复丝38的卷绕速度。
水浴46和干燥机48在进料辊42和卷线机44之间分别并列配置在复丝36的进给方向的上游侧和下游侧。另外,图9所示的制造装置40具有用于转送从进料辊42向卷线机44行进的接触工序前后的复丝36的转送辊50和52。
水浴46具有加热器54,通过该加热器54加热的水47容纳在水浴46内。此外,在水浴46内,在浸渍于水47中的状态下设置有张紧辊56。由此,从进料辊42送出的复丝36在水浴46内在卷绕在张紧辊56上的状态下浸渍于水47中,并向卷线机44侧行进。另外,复丝36在水47中的浸渍时间根据复丝36的行进速度适当地控制。
干燥机48具有一对热辊58。一对热辊58可卷绕从水浴46内脱离并向卷线机44侧行进的复丝36。由此,在水浴46内浸渍于水47中的复丝36在干燥机48内通过一对热辊58进行加热,使其干燥后,进一步向卷线机44送出。
当使用具有这种结构的制造装置40来制造改造丝心蛋白复丝38时,首先,例如,将使用图11所示的纺丝装置10纺丝的复丝36的卷绕物安装在进料辊42上。然后,从进料辊42连续送出复丝36,并在水浴46内将其浸渍于水47中。此时,例如使卷线机44的卷绕速度比进料辊42的送出速度慢。由此,由于复丝36在进料辊42与卷线机44之间以不松弛的状态使其与水47的接触以发生收缩,因此能够防止起皱的发生。通过与水47接触,复丝36发生不可逆收缩(相当于图8的“一次收缩”)。
接下来,利用干燥机48的一对热辊58加热与水47接触后的复丝36(或经过与水47的接触而制造的改造丝心蛋白复丝38)。由此,能够使与水47接触后的复丝36(或经过与水47的接触而制造的改造丝心蛋白复丝38)干燥,进而使其收缩(相当于图8的“二次收缩”)。此时,也可以控制进料辊42的送出速度和卷线机44的卷绕速度的比率,以使改造丝心蛋白复丝38的长度不会发生变化。然后,用卷线机44卷绕所获得的改造丝心蛋白复丝38,以获得改造丝心蛋白复丝38的卷绕物。
另外,也可以代替一对热辊58,使用图10(b)所示的干热板64等仅由热源构成的干燥设备,以使与水47接触后的复丝36干燥。在这种情况下,与使用一对加热辊58作为干燥设备时相同,通过调节进料辊42的送出速度和卷线机44的卷绕速度之间的相对速度,也能够不使改造丝心蛋白复丝的长度发生变化。在此,干燥单元由干热板64构成。此外,干燥机48不是必须的。
如上所述,通过使用制造装置40,能够自动、连续且极其容易地制造作为目标的改造丝心蛋白复丝38。
图10是示意性地表示用于制造改造丝心蛋白复丝的制造装置的另一例的说明图。图10(a)表示该制造装置所具备的实施接触工序(一次收缩)的加工装置,图10(b)表示该制造装置所具备的实施干燥工序的干燥装置。图10所示的制造装置具有对复丝36实施接触工序的加工装置60、和使接触工序后的复丝36(或经过接触工序制造的改造丝心蛋白复丝38)干燥的干燥装置62,并且它们为相互独立的结构。
更具体而言,图10(a)所示的加工装置60具有进料辊42、水浴46和卷线机44从复丝36行进方向的上游向下游侧依次排列配置而成的结构。这种加工装置60将从进料辊42送出的复丝36浸渍在水浴46内的水47中,以使其收缩。然后,其构成为,用卷线机44卷绕所获得的改造丝心蛋白复丝38。此时,例如使卷线机44的卷绕速度比进料辊42的送出速度慢。由此,由于复丝36在进料辊42与卷线机44之间以松弛的状态与水47接触而发生收缩,因此能够防止对纤维施加张力。通过与水47接触,复丝36发生不可逆收缩(相当于图8的“一次收缩”)。
图10(b)所示的干燥装置62具有进料辊42、卷线机44和干热板64。干热板64配置在进料辊42和卷线机44之间,使干热面66与改造丝心蛋白复丝38接触,并且沿着其行进方向延伸。在该干燥装置62中,如前所述,例如通过控制进料辊42的送出速度和卷线机44的卷绕速度的比率,也可以不使改造丝心蛋白复丝38的长度发生变化。
通过使用具有这种结构的制造装置,利用加工装置60使复丝36收缩以获得改造丝心蛋白复丝38后,可以利用干燥装置62使改造丝心蛋白复丝38干燥。
另外,也可以从图10(a)所示的加工装置60中省略进料辊42和卷线机44,可以是仅由水浴46构成的加工装置。在使用具有这种加工装置的制造装置的情况下,例如,通过所谓的间歇式来制造改造丝心蛋白复丝。此外,图10(b)所示的干燥装置62不是必须的。
(因加热松弛引起的收缩工序)
也可以通过使复丝加热松弛来实施使复丝发生不可逆收缩的收缩工序。复丝的加热松弛可以通过加热复丝,使处于加热状态的复丝松弛后收缩来进行。下面,在由复丝的加热松弛引起的收缩中,将加热复丝的工序称为“加热工序”,将处于被加热状态下的复丝进行松弛后收缩的工序称为“松弛收缩工序”。加热工序和松弛收缩工序例如可以通过图11和图12所示的高温加热松弛装置140来进行。
(加热工序)
在加热工序中,复丝36的加热温度优选为用于复丝36的改造丝心蛋白的软化温度以上。本说明书中的改造丝心蛋白的所谓软化温度,是指由于复丝36的应力缓和而开始收缩的温度。在改造丝心蛋白的软化温度以上的加热松弛收缩中,纤维收缩到无法仅仅通过脱离纤维中的水分来获得纤维的程度,由此可以去除因纺丝过程中的拉伸而产生的纤维中的残余应力。
作为与上述软化温度相对应的温度,例如,可以列举出180℃。在180℃以上的高温范围内实施加热松弛收缩的情况下,松弛倍率越大,或者温度越高,越能够更有效地去除复丝中的残余应力。因此,复丝36的加热温度优选为180℃以上,更优选为180℃~280℃,进一步优选为200℃~240℃,特别优选为220℃~240℃。
从不损害加热处理后的纤维的伸长率的观点出发,加热工序中的加热时间、即在高温加热炉143内的停留时间优选为60秒以下,更优选为30秒以下,进一步优选为5秒以下。认为该加热时间的长度对应力的影响不大。另外,当在加热温度为200℃且加热时间为5秒以下时,能够防止加热处理后的纤维伸长率降低。
(松弛收缩工序)
在松弛收缩工序中,松弛倍率优选为大于1倍,更优选为1.4倍以上,进一步优选为1.7倍以上,特别优选为2倍以上。所谓松弛倍率是指送出速度相对于复丝36的卷绕速度的比率,更具体而言,是送出辊141的送出速度相对于卷绕辊142的卷绕速度的比率。
在使用高温加热松弛装置140的加热松弛方法中,只要能够在加热复丝36的状态下松弛即可,也可以分别进行加热工序和松弛收缩工序。即,加热装置也可以是与松弛装置分离且独立的装置。在这种情况下,为了在加热工序之后进行松弛收缩工序,在加热装置的后段(复丝36的行进方向的下游侧)设置松弛装置。
另外,也可以与复丝的制造工序分开,对复丝实施加热松弛工序。即,作为与纺丝装置25分开设置的独立装置,也可以设置与高温加热松弛装置140相同的装置。也可以采用将分开制造的复丝36设置在送出辊上并从中送出的方式。加热松弛工序可以对1根复丝进行,或者也可以对捆扎的多根进行。
(交联工序)
针对如上所述获得的具有不可逆收缩的收缩经历的改造丝心蛋白复丝、或者针对不可逆收缩前的复丝,还可以进一步执行用于在纤维内的多肽分子间进行化学交联的交联工序。能够交联的官能团可以列举例如氨基、羧基、硫醇基和羟基等。例如,多肽中含有的赖氨酸侧链的氨基可以通过脱水缩合以酰胺键与谷氨酸或天冬氨酸侧链的羧基交联。可以通过在真空加热下进行脱水缩合反应而进行交联,也可以利用碳二亚胺等脱水缩合剂进行交联。
多肽分子间的交联可以使用碳二亚胺、戊二醛等交联剂来进行,也可以使用谷氨酰胺转移酶等酶来进行。碳二亚胺为通式R1N=C=NR2(其中,R1和R2各自独立地表示包含碳原子数1~6的烷基、环烷基的有机基团)所表示的化合物。作为碳二亚胺的具体例,可以列举1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)、N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)、1-环己基-3-(2-N-吗啉基乙基)碳二亚胺、二异丙基碳二亚胺(DIC)等。这些之中,EDC和DIC由于多肽分子间的酰胺键形成能力高、易于进行交联反应而优选。
交联处理优选对纤维赋予交联剂并在真空加热干燥下进行交联。关于交联剂,可以对纤维赋予纯品,也可以对纤维赋予利用碳原子数1~5的低级醇和缓冲液等稀释至0.005~10质量%的浓度的交联剂。交联处理优选在20~45℃的温度下进行3~42小时。通过交联处理,能够对纤维赋予更高的应力(强度)。
(复丝)
本实施方式所涉及的复丝包含重组结构蛋白质,具有100根以上的构成单丝,并且伸长率的变异系数小于33%。在此,所谓构成单丝,是指构成复丝(也称为丝线)的单丝,所谓构成根数,是指构成复丝的单丝的根数(单丝根数)。本实施方式所涉及的复丝,例如包含改造丝心蛋白,而且,复丝的构成根数为100根以上,复丝的弹性模量的变异系数可以为15%以下,复丝的强度的变异系数可以为15%以下,复丝的伸长率的变异系数小于33%。
从提高生产率的观点出发,复丝的构成根数的下限值为100根以上。从可以进一步适当地得到该效果的观点出发,优选为150以上,也可以为200以上、250以上、300以上、350以上、400以上、450以上、500以上、550以上、600以上、650以上、700以上、750以上、800以上、850以上、900以上、950以上、1,000以上、1,100以上、1,200以上、1,300以上、1,400以上、1,500以上、1,600以上、1,700以上、1,800以上、1900以上、2,000以上、2,100以上、2,200以上、2,300以上、2,400以上、2,500以上、2,600以上、2700以上、2,800以上、2,900以上、3000以上、3100以上、3,200以上、3300以上、3400以上、3,500以上、3,600以上、3,700以上、3,800以上、3900以上、4000以上、4,100以上、4200以上、4,300以上、4,400以上、4500以上、4600以上、4,700以上、4,800以上、4,900以上、5,000以上、5,100以上、5,200以上、5,300以上、5,400以上、5,500以上、5,600以上、5,700以上、5,800以上、5,900以上,可以根据使用的纺丝喷嘴的孔数和/或纺丝喷嘴的纺锤数量适当选择。
从充分提高生产率这一效果的观点出发,复丝的构成根数的上限值为900,000以下,也可以为800,000以下、700,000以下、675,000以下、600,000以下、500,000以下、450,000以下、400,000以下、300,000以下、250,000以下、200,000以下、150,000以下、100,000以下、98,000以下、96,000以下、95,000以下、90,000以下、85,000以下、80,000以下、78,000以下、76,000以下、75,000以下、72,000以下、70,000以下、68,000以下、66,000以下、64,000以下、62,000以下、60,000以下、58,000以下、56,000以下、54,000以下、52,000以下、50,000以下、48,000以下、46,000以下、45,000以下、42,000以下、40,000以下、38,000以下、36,000以下、35,000以下、32,000以下、30,000以下、28,000以下、26,000以下、25,000以下、24,000以下、22,000以下、20,000以下、18,000以下、16,000以下、14,000以下、12,000以下、10,000以下、9,500以下、9,000以下、8,900以下、8,800以下、8,700以下、8600以下、8500以下、8400以下、8,300以下、8,200以下、8,100以下、8,000以下、7,900以下、7800以下、7,700以下、7,600以下、7500以下、7,400以下、7300以下、7,200以下、7,100以下、7,000以下、6,900以下、6,800以下、6,700以下、6,600以下、6,500以下、6,400以下、6,300以下、6,200以下、6,100以下或6,000以下。
从充分提高生产率这一效果的观点出发,复丝的构成根数为100~900,000以下,例如,可以为100~800,000根、100~700,000根、100~600,000根、100~500,000根、100~400,000根、100~300,000根、100~200,000根、100~100,000根、1,000~90,000根、950~90,000根、900~90,000根、800~90,000根、700~90,000根、600~90,000根、550~90,000根、500~90,000根、450~90,000根、400~90,000根、350~90,000根、300~90,000根、250~90,000根、200~90,000根、150~90,000根或100~90,000根,也可以为1,000~60,000根、950~60,000根、900~60,000根、850~60,000根、800~60,000根、750~60,000根、700~60,000根、650~60,000根、600~60,000根、550~60,000根、500~60,000根、450~60,000根、400~60,000根、350~60,000根、300~60,000根、250~60,000根、200~60,000根、150~60,000根或100~60,000根,也可以为1,000~48,000根、950~48,000根、900~48,000根、850~48,000根、800~48,000根、750~48,000根、700~48,000根、650~48,000根、600~48,000根、550~48,000根、500~48,000根、450~48,000根、400~48,000根、350~48,000根、300~48,000根、250~48,000根、200~48,000根、150~48,000根或100~48,000根,也可以为1,000~39,000根、950~39,000根、900~39,000根、850~39,000根、800~39,000根、750~39,000根、700~39,000根、650~39,000根、600~39,000根、550~39,000根、500~39,000根、450~39,000根、400~39,000根、350~39,000根、300~39,000根、250~39,000根、200~39,000根、150~39,000根或100~39,000根,也可以为1,000~30,000根、950~30,000根、900~30,000根、850~30,000根、800~30,000根、750~30,000根、700~30,000根、650~30,000根、600~30,000根、550~30,000根、500~30,000根、450~30,000根、400~30,000根、350~30,000根、300~30,000根、250~30,000根、200~30,000根、150~30,000根或100~30,000根,也可以为1,000~24,000根、950~24,000根、900~24,000根、850~24,000根、800~24,000根、750~24,000根、700~24,000根、650~24,000根、600~24,000根、550~24,000根、500~24,000根、450~24,000根、400~24,000根、350~24,000根、300~24,000根、250~24,000根、200~24,000根、150~24,000根或100~24,000根,也可以为1,000~18,000根、950~18,000根、900~18,000根、850~18,000根、800~18,000根、750~18,000根、700~18,000根、650~18,000根、600~18,000根、550~18,000根、500~18,000根、450~18,000根、400~18,000根、350~18,000根、300~18,000根、250~18,000根、200~18,000根、150~18,000根或100~18,000根,也可以为1,000~12,000根、950~12,000根、900~12,000根、850~12,000根、800~12,000根、750~13,000根、700~12,000根、650~12,000根、600~12,000根、550~12,000根、500~12,000根、450~12,000根、400~12,000根、350~12,000根、300~12,000根、250~12,000根、200~12,000根、150~12,000根或100~12,000根,也可以为1,000~100,000根、950~10,000根、900~10,000根、850~10,000根、800~10,000根、750~10,000根、700~10,000根、650~10,000根、600~10,000根、550~10,000根、500~10,000根、450~10,000根、400~10,000根、350~10,000根、300~10,000根、250~10,000根、200~10,000根、150~10,000根或100~10,000根,也可以为1,000~9,000根、950~9,000根、900~9,000根、850~9,000根、800~9,000根、750~9,000根、700~9,000根、650~9,000根、600~9,000根、550~9,000根、500~4,000根、450~9,000根、400~9,000根、350~9,000根、300~9,000根、250~9,000根、200~9,000根、150~9,000根或100~9,000根,也可以为1,000~6,000根、950~6,000根、900~6,000根、850~6,000根、800~6,000根、750~6,000根、700~6,000根、650~6,000根、600~6,000根、550~6,000根、500~6,000根、450~6,000根、400~6,000根、350~6,000根、300~6,000根、250~6,000根、200~6,000根、150~6,000根或100~6,000根。
复丝的弹性模量的变异系数、强度的变异系数、伸长率的变异系数以及纤度的变异系数可以通过测量复丝的弹性模量[gf/D]([gf/den])、强度[g/D]([g/den])、断裂伸长率[%]以及纤度[D]([den])来求出各物性的平均值和标准偏差后分别算出。各变异系数的计算使用下式来进行计算。另外,各变异系数的值越小,意味着各物性值的偏差越小。
弹性模量的变异系数(CV)[%]=弹性模量的标准偏差/弹性模量的平均值×100
强度的变异系数(CV)[%]=强度的标准偏差/强度的平均值×100
伸长率的变异系数(CV)[%]=伸长率的标准偏差/伸长率的平均值×100
纤度的变异系数(CV)[%]=纤度的标准偏差/纤度的平均值×100
复丝的弹性模量[gf/D]、强度[g/D]、以及断裂伸长率[%]的测量、以及各标准偏差的计算可以根据JIS L1013,使用Instron公司制造的3345系列的拉伸试验机来进行。例如在温度为20℃、相对湿度为65%的环境下,以试验长度300mm、试验速度300mm/分钟作为试验条件进行试验即可,称重传感器的容量根据复丝(纤维)的纤度进行适当选择即可。可以将测量值作为例如采样数n=5的平均值进行计算。
复丝的伸长率的变异系数的上限值小于33%。当伸长率的变异系数小于33%时,能够进一步提高加捻纱、纺织、织造、编织或切割等后工序中的工序通过性。此外,复丝的伸长率的变异系数的下限值可以为0.01%以上、0.1%以上、0.2%以上、0.3%以上、0.4%以上、0.5%以上、0.6%以上、0.7%以上、0.8%以上、0.9%以上、1%以上、1.3%以上、1.4%以上、1.5%以上、1.6%以上、1.7%以上、1.8%以上、1.9%以上、2%以上、2.1%以上、2.2%以上、2.3%以上、2.4%以上或2.5%以上,考虑生产率进行适当选择即可。复丝的伸长率的变异系数优选为32%以下、31%以下、30%以下、29%以下、28%以下、27%以下、26%以下、25%以下、24%以下或23%以下,更优选为22%以下、21%以下、20%以下、19%以下、18%以下、17%以下、16%以下、15%以下、14%以下、13%以下、12%以下或11%以下,进一步优选为10%以下、9.5%以下、9%以下、8.5%以下、8%以下、7.5%以下、7%以下、6.5%以下、6%以下、5.5%以下或5%以下。
此外,复丝的伸长率的变异系数优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%且小于1%、大于1%且小于5%、大于5%且小于10%、大于10%且小于15%、大于15%且小于20%或大于20%且小于30%,更优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%且小于1%、大于1%且小于5%、大于5%且小于10%、大于10%且小于15%、大于15%且小于20%或大于20%且小于25%,进一步优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%且小于1%、大于1%且小于5%、大于5%且小于10%、大于10%且小于15%或大于15%且小于20%,更优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%且小于1%、大于1%且小于5%、大于5%且小于10%或大于10%且小于15%,更进一步优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%且小于1%、大于1%且小于5%或大于5%且小于10%,特别优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%且小于1%或大于1%且小于5%。
此外,复丝的伸长率的变异系数优选为0.01%~小于33%、0.01%~30%、0.01%~29%、0.01%~28%、0.01%~27%、0.01%~26%、0.01%~25%、0.01%~24%、0.01%~23%、0.01%~22%、0.01%~21%、0.01%~20%、0.01%~19%、0.01%~18%、0.01%~17%、0.01%~16%、0.01%~15%、0.01%~14%、0.01%~13%、0.01%~12%、0.01%~11%、0.01%~10%、0.01%~9.5%、0.01%~9%、0.01%~8.5%、0.01%~8%、0.01%~7.5%、0.01%~7%、0.01%~6.5%、0.01%~6%、0.01%~5.5%、0.01%~5%、0.01%~4.5%、0.01%~4%、0.01%~3.5%、0.01%~3%或0.01%~2.5%。
此外,复丝的伸长率的变异系数可以为0.1%~32%、0.1%~31%、0.1%~30%、0.1%~29%、0.1%~28%、0.1%~27%、0.1%~26%、0.1%~25%、0.1%~24%、0.1%~23%、0.1%~22%、0.1%~21%、0.1%~20%、0.1%~19%、0.1%~18%、0.1%~17%、0.1%~16%、0.1%~15%、0.1%~14.5%、0.1%~14%、0.1%~13.5%、0.1%~13%、0.1%~12.5%、0.1%~12%、0.1%~11.5%、0.1%~11%、0.1%~10.5%、0.1%~10%、0.1%~9.5%、0.1%~9%、0.1%~8.5%、0.1%~8%、0.1%~7.5%、0.1%~7%、0.1%~6.5%、0.1%~6%、0.1%~5.5%、0.1%~5%、0.1%~4.5%、0.1%~4%、0.1%~3.5%、0.1%~3%或0.1%~2.5%,也可以为0.5%~小于33%、0.5%~32%、0.5%~31%、0.5%~30%、0.5%~29%、0.5%~28%、0.5%~27%、0.5%~26%、0.5%~25%、0.5%~24%、0.5%~23%、0.5%~22%、0.5%~21%、0.5%~20%、0.5%~19%、0.5%~18%、0.5%~17%、0.5%~16%、0.5%~15%、0.5%~14.5%、0.5%~14%、0.5%~13.5%、0.5%~13%、0.5%~12.5%、0.5%~12%、0.5%~11.5%、0.5%~10%、0.5%~9.5%、0.5%~9%、0.5%~8.5%、0.5%~8%、0.5%~7.5%、0.5%~7%、0.5%~6.5%、0.5%~6%、0.5%~5.5%、0.5%~5%、0.5%~4.5%、0.5%~4%、0.5%~3.5%、0.5%~3%或0.5%~2.5%,也可以为0.8%~小于33%、0.8%~32%、0.8%~31%、0.8%~30%、0.8%~29%、0.8%~28%、0.8%~27%、0.8%~26%、0.8%~25%、0.8%~24%、0.8%~23%、0.8%~22%、0.8%~21%、0.8%~20%、0.8%~19%、0.8%~18%、0.8%~17%、0.8%~16%、0.8%~15%、0.8%~14.5%、0.8%~14%、0.8%~13.5%、0.8%~13%、0.8%~12.5%、0.8%~12%、0.8%~11.5%、0.8%~10%、0.8%~9.5%、0.8%~9%、0.8%~8.5%、0.8%~8%、0.8%~7.5%、0.8%~7%、0.8%~6.5%、0.8%~6%或0.8%~5.5%,也可以为1%~小于33%、1%~32%、1%~31%、1%~30%、1%~29%、1%~28%、1%~27%、1%~26%1%~25%、1%~24%、1%~23%、1%~22%、1%~21%、1%~20%、1%~19%、1%~18%、1%~17%、1%~16%、1%~15%、1%~14.5%、1%~14%、1%~13.5%、1%~13%、1%~12%、1%~12%、1%~11.5%、1%~10%、1%~9%、1%~8%、1%~7%、1%~6.5%、1%~6%、1%~5.5%、1%~5%或1%~4%,也可以为1.5%~小于33%、1.5%~32%、1.5%~31%、1.5%~30%、1.5%~29%、1.5%~28%、1.5%~27%、1.5%~26%、1.5%~25%、1.5%~24%、1.5%~23%、1.5%~22%、1.5%~21%、1.5%~20%、1.5%~19%、1.5%~18%、1.5%~17%、1.5%~16%、1.5%~15%、1.5%~14.5%、1.5%~14%、1.5%~13.5%、1.5%~13%、1.5%~12%、1.5%~12%、1.5%~11.5%、1.5%~10%、1.5%~9%、1.5%~8%、1.5%~7%、1.5%~6.5%、1.5%~6%、1.5%~5.5%或1.5%~5%,也可以为2%~小于33%、2%~32%、2%~31%、2%~30%、2%~29%、2%~28%、2%~27%、2%~26%、2%~25%、2%~24%、2%~23%、2%~22%、2%~21%、2%~20%、2%~19%、2%~18%、2%~17%、2%~16%、2%~15%、2%~14.5%、2%~14%、2%~13.5%、2%~13%、2%~12%、2%~12%、2%~11.5%、2%~10%、2%~9%、2%~8%、2%~7%、2%~6.5%、2%~6%、2%~5.5%、2%~5%或2%~4%,也可以为2.5%~10%、2.5%~9%、2.5%~8%、2.5%~7%、2.5%~6%、2.5%~5.5%、2.5%~5%、2.5%~4.5%或2.5%~4%。
复丝的伸长率的值根据用途适当选择即可,例如可以为1%~100%,也可以为3%~100%、5%~100%、5%~95%、5%~90%、5%~85%、5%~80%、5%~70%、5%~65%、5%~60%、5%~55%、5%~50%、8%~100%、8%~95%、8%~90%、8%~85%、8%~80%、8%~75%、8%~70%、8%~65%、8%~60%、8%~55%、8%~50%、10%~100%、10%~95%、10%~90%、10%~85%、10%~80%、10%~75%、10%~70%、10%~65%、10%~60%、10%~55%或10%~50%。
复丝的强度的变异系数的上限值更优选为20%以下。当复丝的强度的变异系数为20%以下时,能够进一步提高加捻纱、纺织、织造、编织或切割等后工序中的工序通过性。此外,强度的变异系数的下限值可以为0.01%以上、0.1%以上、0.2%以上、0.3%以上、0.4%以上、0.5%以上或0.6%以上,考虑生产率进行适当选择即可。复丝的强度的变异系数优选为19%以下、18%以下、17%以下、16%以下、15%以下、14.5%以下、14%以下、13.5%以下、13%以下、12.5%以下、12%以下、11.5%以下或11%以下,更优选为10.5%以下、10%以下、9.5%以下、9%以下、8.5%以下、8%以下、7.5%以下、7%以下、6.5%以下、6%以下、5.5%以下、5%以下、4.5%以下、4%以下、3.5%以下、3%以下或2.5%以下。
此外,优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%~小于1%、大于1%~小于5%、大于5%~小于10%或大于10%~小于15%,更优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%~小于1%、大于1%~小于5%或大于5%~小于10%,更优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%~小于1%或大于1%~小于5%,进一步优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%~小于1%或大于1%~3.8%,特别优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%~小于1%或大于1%~小于3.5%。此外,复丝的强度的变异系数优选为0.01%~20%、0.01%~19%、0.01%~18%、0.01%~17%、0.01%~16%、0.01%~15%、0.01%~14.5%、0.01%~14%、0.01%~13.5%、0.01%~13%、0.01%~12.5%、0.01%~12%、0.01%~11.5%、0.01%~11%、0.01%~10.5%、0.01%~10%、0.01%~9.5%、0.01%~9%、0.01%~8.5%、0.01%~8%、0.01%~7.5%、0.01%~7%、0.01%~6.5%、0.01%~6%、0.01%~5.5%、0.01%~5%、0.01%~4.5%、0.01%~4%、0.01%~3.8%、0.01%~3.5%、0.01%~3%、0.01%~2.5%、0.01%~2%、0.01%~1.5%或0.01%~1%,可以为0.1%~20%、0.1%~19%、0.1%~18%、0.1%~17%、0.0.1%~16%、0.1%~15%、0.1%~14.5%、0.1%~14%、0.1%~13.5%、0.1%~13%、0.1%~12.5%、0.1%~12%、0.1%~11.5%、0.1%~11%、0.1%~10.5%、0.1%~10%、0.1%~9.5%、0.1%~9%、0.1%~8.5%、0.1%~8%、0.1%~7.5%、0.1%~7%、0.1%~6.5%、0.1%~6%、0.1%~5.5%、0.1%~5%、0.1%~4.5%、0.1%~4%、0.1%~3.5%、0.1%~3%、0.1%~2.5%、0.1%~2%、0.1%~1.5%或0.1%~1%,此外也可以为0.2%~20%、0.2%~19%、0.2%~18%、0.2%~17%、0.0.2%~16%、0.2%~15%、0.2%~14.5%、0.2%~14%、0.2%~13.5%、0.2%~13%、0.2%~12.5%、0.2%~12%、0.2%~11.5%、0.2%~11%、0.2%~10.5%、0.2%~10%、0.2%~9.5%、0.2%~9%、0.2%~8.5%、0.2%~8%、0.2%~7.5%、0.2%~7%、0.2%~6.5%、0.2%~6%、0.2%~5.5%、0.2%~5%、0.2%~4.5%、0.2%~4%、0.2%~3.5%、0.2%~3%或0.2%~2.5%,此外也可以为0.3%~20%、0.3%~19%、0.3%~18%、0.3%~17%、0.0.3%~16%、0.3%~15%、0.3%~14.5%、0.3%~14%、0.3%~13.5%、0.3%~13%、0.3%~12.5%、0.3%~12%、0.3%~11.5%、0.3%~11%、0.3%~10.5%、0.3%~10%、0.3%~9.5%、0.3%~9%、0.3%~8.5%、0.3%~8%、0.3%~7.5%、0.3%~7%、0.3%~6.5%、0.3%~6%、0.3%~5.5%、0.3%~5%、0.3%~4.5%、0.3%~4%、0.3%~3.5%、0.3%~3%或0.3%~2.5%,此外也可以为0.4%~20%、0.4%~19%、0.4%~18%、0.4%~17%、0.0.4%~16%、0.4%~15%、0.4%~14.5%、0.4%~14%、0.4%~13.5%、0.4%~13%、0.4%~12.5%、0.4%~12%、0.4%~11.5%、0.4%~11%、0.4%~10.5%、0.4%~10%、0.4%~9.5%、0.4%~9%、0.4%~8.5%、0.4%~8%、0.4%~7.5%、0.4%~7%、0.4%~6.5%、0.4%~6%、0.4%~5.5%、0.4%~5%、0.4%~4.5%、0.4%~4%、0.4%~3.5%、0.4%~3%或0.4%~2.5%,此外也可以为0.5%~20%、0.5%~19%、0.5%~18%、0.5%~17%、0.0.5%~16%、0.5%~15%、0.5%~14.5%、0.5%~14%、0.5%~13.5%、0.5%~13%、0.5%~12.5%、0.5%~12%、0.5%~11.5%、0.5%~11%、0.5%~10.5%、0.5%~10%、0.5%~9.5%、0.5%~9%、0.5%~8.5%、0.5%~8%、0.5%~7.5%、0.5%~7%、0.5%~6.5%、0.5%~6%、0.5%~5.5%、0.5%~5%、0.5%~4.5%、0.5%~4%、0.5%~3.5%、0.5%~3%或0.5%~2.5%。
改造丝心蛋白复丝的弹性模量的变异系数的上限值优选为20%以下。当弹性模量的变异系数为20%以下时,能够进一步提高加捻纱、纺织、织造、编织或切割等后工序中的工序通过性。此外,复丝的弹性模量的变异系数的下限值可以为0.01%以上、0.1%以上、0.2%以上、0.3%以上、0.4%以上、0.5%以上、0.6%以上、0.7%以上、0.8%以上、0.9%以上、或1%以上,考虑生产率进行适当选择即可。复丝的弹性模量的变异系数优选为19%以下、18%以下、17%以下、16%以下、15%以下、14.5%以下、14%以下、13.5%以下、13%以下、12.5%以下、12%以下、11.5%以下或11%以下,进一步优选为10.5%以下、10%以下、小于10%、9.5%以下、9%以下、8.5%以下、8%以下、7.5%以下、7%以下、6.5%以下、6%以下、5.5%以下或5%以下。
此外,复丝的弹性模量的变异系数优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%~小于1%、大于1%~小于5%、大于5%~小于10%或大于10%~小于15%,更优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%~小于1%、大于1%~小于5%或大于5%~小于10%,更优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%~小于1%或大于1%~小于5%。此外,复丝的弹性模量的变异系数优选为0.01%~20%、0.01%~19%、0.01%~18%、0.01%~17%、0.01%~16%、0.01%~15%、0.01%~14.5%、0.01%~14%、0.01%~13.5%、0.01%~13%、0.01%~12.5%、0.01%~12%、0.01%~11.5%、0.01%~11%、0.01%~10.5%、0.01%~10%、0.01%~9.5%、0.01%~9%、0.01%~8.5%、0.01%~8%、0.01%~7.5%、0.01%~7%、0.01%~6.5%、0.01%~6%、0.01%~5.5%、0.01%~5%、0.01%~4.5%、0.01%~4%、0.01%~3.5%、0.01%~3%、0.01%~2.5%或0.01%~2%,可以为0.1%~20%、0.1%~19%、0.1%~18%、0.1%~17%、0.0.1%~16%、0.1%~15%、0.1%~14.5%、0.1%~14%、0.1%~13.5%、0.1%~13%、0.1%~12.5%、0.1%~12%、0.1%~11.5%、0.1%~11%、0.1%~10.5%、0.1%~10%、0.1%~9.5%、0.1%~9%、0.1%~8.5%、0.1%~8%、0.1%~7.5%、0.1%~7%、0.1%~6.5%、0.1%~6%、0.1%~5.5%、0.1%~5%、0.1%~4.5%、0.1%~4%、0.1%~3.5%、0.1%~3%、0.1%~2.5%、0.1%~2%,此外也可以为0.2%~20%、0.2%~19%、0.2%~18%、0.2%~17%、0.2%~16%、0.2%~15%、0.2%~14.5%、0.2%~14%、0.2%~13.5%、0.2%~13%、0.2%~12.5%、0.2%~12%、0.2%~11.5%、0.2%~11%、0.2%~10.5、0.2%~10%、0.2%~9.5%、0.2%~9%、0.2%~8.5%、0.2%~8%、0.2%~7.5%、0.2%~7%、0.2%~6.5%、0.2%~6%、0.2%~5.5%、0.2%~5%、0.2%~4.5%、0.2%~4%、0.2%~3.5%、0.2%~3%或0.2%~2.5%,此外也可以为0.3%~20%、0.3%~19%、0.3%~18%、0.3%~17%、0.3%~16%、0.3%~15%、0.3%~14.5%、0.3%~14%、0.3%~13.5%、0.3%~13%、0.3%~12.5%、0.3%~12%、0.3%~11.5%、0.3%~11%、0.3%~10.5%、0.3%~10%、0.3%~9.5%、0.3%~9%、0.3%~8.5%、0.3%~8%、0.3%~7.5%、0.3%~7%、0.3%~6.5%、0.3%~6%、0.3%~5.5%、0.3%~5%、0.3%~4.5%、0.3%~4%、0.3%~3.5%、0.3%~3%或0.3%~2.5%,此外也可以为0.4%~20%、0.4%~19%、0.4%~18%、0.4%~17%、0.4%~16%、0.4%~15%、0.4%~14.5%、0.4%~14%、0.4%~13.5%、0.4%~13%、0.4%~12.5%、0.4%~12%、0.4%~11.5%、0.4%~11%、0.4%~10.5%、0.4%~10%、0.4%~9.5%、0.4%~9%、0.4%~8.5%、0.4%~8%、0.4%~7.5%、0.4%~7%、0.4%~6.5%、0.4%~6%、0.4%~5.5%、0.4%~5%、0.4%~4.5%、0.4%~4%、0.4%~3.5%、0.4%~3%或0.4%~2.5%,此外也可以为0.5%~20%、0.5%~19%、0.5%~18%、0.5%~17%、0.0.5%~16%、0.5%~15%、0.5%~14.5%、0.5%~14%、0.5%~13.5%、0.5%~13%、0.5%~12.5%、0.5%~12%、0.5%~11.5%、0.5%~11%、0.5%~10.5%、0.5%~10%、0.5%~9.5%、0.5%~9%、0.5%~8.5%、0.5%~8%、0.5%~7.5%、0.5%~7%、0.5%~6.5%、0.5%~6%、0.5%~5.5%、0.5%~5%、0.5%~4.5%或0.5%~4%,还可以为1%~10%、1%~9%、1%~8%、1%~7%、1%~6%、1%~5%或1%~4%。
复丝的纤度的变异系数的上限值优选为20%以下。当纤度的变异系数为20%以下时,能够进一步提高加捻纱、纺织、织造、编织或切割等后工序中的工序通过性。此外,复丝的纤度的变异系数的下限值可以为0.01%以上、0.1%以上、0.2%以上、0.3%以上或0.4%以上,考虑生产率进行适当选择即可。复丝的纤度的变异系数优选为19%以下、18%以下、17%以下、16%以下、15%以下、14%以下、13%以下、12%以下或11%以下,进一步优选为10%以下、9%以下、8%以下、7%以下、6%以下或5%以下。此外,复丝的纤度的变异系数优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%~小于1%、大于1%~小于5%、大于5%~小于10%、大于10%~小于15%或大于15%~小于20%,更优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%~小于1%、大于1%~小于5%、大于5%~小于10%或大于10%~小于15%,更优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%~小于1%、大于1%~小于5%或大于5%~小于10%,更优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%~小于1%、大于1%~小于5%或大于5%~6.7%,进一步优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%~小于1%或大于1%~小于5%,特别优选为0.01%~小于0.1%、大于0.1%~小于1%或大于1%~小于3.5%。
此外,复丝的纤度的变异系数优选为0.01%~15%、0.01%~14%、0.01%~13%、0.01%~12%、0.01%~11%、0.01%~10%、0.01%~9.5%、0.01%~9%、0.01%~8.5%、0.01%~8%、0.01%~7.5%、0.01%~7%、0.01%~6.7%、0.01%~6.5%、0.01%~6%、0.01%~5.5%、0.01%~5%、0.01%~4.5%、0.01%~4%、0.01%~3.5%、0.01%~3%、0.01%~2.5%、0.01%~2%、0.01%~1.5%、0.01%~1%。此外,复丝的纤度的变异系数可以为0.1%~20%、0.1%~19%、0.1%~18%、0.1%~17%、0.1%~16%、0.1%~15%、0.1%~14%、0.1%~13%、0.1%~12%、0.1%~11%、0.1%~10%、0.1%~9.5%、0.1%~9%、0.1%~8.5%、0.1%~8%、0.1%~7.5%、0.1%~7%、0.1%~6.5%、0.1%~6%、0.1%~5.5%、0.1%~5%、0.1%~4.5%、0.1%~4%、0.1%~3.5%、0.1%~3%、0.1%~2.5%、0.1%~2%、0.1%~1.5%或0.1%~1%,还可以为0.2%~20%、0.2%~19%、0.2%~18%、0.2%~17%、0.2%~16%、0.2%~15%、0.2%~14%、0.2%~13%、0.2%~12%、0.2%~11%、0.2%~10%、0.2%~9.5%、0.2%~9%、0.2%~8.5%、0.2%~8%、0.2%~7.5%、0.2%~7%、0.2%~6.5%、0.2%~6%、0.2%~5.5%、0.2%~5%、0.2%~4.5%、0.2%~4%、0.2%~3.5%、0.2%~3%或0.2%~2.5%,也可以为0.3%~20%、0.3%~19%、0.3%~18%、0.3%~17%、0.3%~16%、0.3%~15%、0.3%~14%、0.3%~13%、0.3%~12%、0.3%~11%、0.3%~10%、0.3%~9.5%、0.3%~9%、0.3%~8.5%、0.3%~8%、0.3%~7.5%、0.3%~7%、0.3%~6.5%、0.3%~6%、0.3%~5.5%、0.3%~5%、0.3%~4.5%、0.3%~4%、0.3%~3.5%、0.3%~3%或0.3%~2.5%,还可以为0.4%~20%、0.4%~19%、0.4%~18%、0.4%~17%、0.4%~16%、0.4%~15%、0.5%~14%、0.4%~13%、0.4%~12%、0.4%~11%、0.4%~10%、0.4%~9.5%、0.4%~9%、0.4%~8.5%、0.4%~8%、0.4%~7.5%、0.4%~7%、0.4%~6.5%、0.4%~6%、0.4%~5.5%、0.4%~5%、0.4%~4.5%、0.4%~4%、0.4%~3.5%或0.4%~3%、0.4%~2.5%,也可以为0.5%~20%、0.5%~19%、0.5%~18%、0.5%~17%、0.5%~16%、0.5%~15%、0.5%~14%、0.5%~13%、0.5%~12%、0.5%~11%、0.5%~10%、0.5%~9.5%、0.5%~9%、0.5%~8.5%、0.5%~8%、0.5%~7.5%、0.5%~7%、0.5%~6.5%、0.5%~6%、0.5%~5.5%、0.5%~5%、0.5%~4.5%、0.5%~4%、0.5%~3.5%、0.5%~3%或0.5%~2.5%,也可以为0.3%~3%或0.3%~2.8%。
复丝的纤度[D]([den])的值根据用途进行适当选择即可,例如,每根单丝的纤度([D/filament])可以为0.7~150D,还可以为0.7~140、0.7~130D、0.7~120D、0.7~110D、0.8~100D、0.7~100D、0.7~90D、0.7~80D、0.7~70D、0.7~60D、0.7~50D、0.7~40D、0.7~30D、0.7~20D、0.7~15D、0.7~10D、0.7~9D、0.7~8D、0.7~7D、0.7~6D、0.7~5D、0.7~4D、0.7~3D、0.7~2.5D、0.7~2.2D、0.7~2D、0.7~1.8D、0.7~1.6D、0.7~1.5D、0.7~1.4D、0.7~1.3D、0.7~1.2D、0.7~1.1D或0.7~1D,也可以为0.8~3D、0.8~2.5D、0.8~2.2D、0.8~2D、0.8~1.8D、0.8~1.6D、0.8~1.5D、0.8~1.4D、0.8~1.3D、0.8~1.2D、0.8~1.1D或0.8~1D,还可以为1~3D、1~2.5D、1~2.2D、1~2D、1~1.9D、1~1.8D、1~1.7D或1~1.6D。重组结构蛋白质的密度例如可以为1.3~1.4[g/cm3],也可以为1.35[g/cm3]或1.34[g/cm3]。
本实施方式所涉及的复丝也可以具有纺丝后发生不可逆收缩的收缩经历。该收缩经历是通过使复丝与水接触而发生不可逆收缩的收缩经历,和/或通过使复丝加热松弛以发生不可逆收缩的收缩经历。本实施方式所涉及的复丝例如是通过上述制造方法而获得的复丝,因此是实质上不包含因纺丝过程中的拉伸而产生的残余应力的复丝。
<收缩率>
本实施方式所涉及的具有纺丝后发生不可逆收缩的收缩经历的复丝,优选为由下述式定义的收缩率为5%以下。另外,下述式中的复丝是具有纺丝后发生不可逆收缩的收缩经历的复丝。
收缩率[%]=(1-(从润湿状态干燥时的复丝的长度/处于润湿状态时的复丝的长度))×100
纤维与水分接触而引起的收缩性,例如可以通过将由上述式求出的收缩率作为指标来进行评估。“处于润湿状态时的复丝的长度”及“从润湿状态干燥时的复丝的长度”例如可以通过以下方法进行测量。
将复丝切成约30cm的长度,制成纤维束。将该纤维束在40℃的水中浸渍(润湿)15分钟,在室温下干燥2小时。干燥后,测量纤维束的长度。再次反复进行至少3次润湿、干燥,将润湿时的平均长度作为“处于润湿状态时的复丝的长度”,将干燥时的平均长度作为“从润湿状态干燥时的复丝的长度”。
在复丝中,这样的收缩越少越好,特别是在由复丝构成的织物等制品中,优选该收缩的部分少。
上述式定义的收缩率优选为5.0%以下,也可以为4.5%以下、4%以下、3.5%以下、3.2%以下、3.1%以下、3.0%以下、2.9%以下、2.8%以下、2.7%以下、2.6%以下、2.5%以下、2.4%以下、2.3%以下、2.2%以下、2.1%以下、2.0%以下、1.9%以下、1.8%以下、1.7%以下、1.6%以下、1.5%以下、1.4%以下、1.3%以下、1.2%以下、1.1%以下、1.0%以下、0.9%以下、0.8%以下、0.7%以下、0.6%以下、0.5%以下、0.4%以下、或0.3%以下。
(产品)
本实施方式所涉及的改造丝心蛋白复丝可以作为纤维或纱线(纺织纱线、加捻纱线、假捻纱线、加工纱线、混纤纱线或混纺纱线等)应用于机织物(布帛)、针织、编织或无纺布等以及纸张和棉布等。此外,也可以应用于线环、手术用缝合线、电气部件用的可挠性把手、以及移植用生理活性材料(例如人工韧带和主动脉带)等高强度用途。这些可以根据公知的方法来进行制造。
改造丝心蛋白纤维的临界氧指数(LOI)值可以为18以上,还可以为20以上,也可以为22以上,还可以为24以上,也可以为26以上,还可以为28以上,也可以为29以上,还可以为30以上。上述LOI值是根据日本消防厅危险物规制课长消防危50号1995年5月31日的粉状或熔点低的合成树脂的试验方法来测量的值。
改造丝心蛋白纤维按照下述式A求出的最高吸湿发热度可以为大于0.025℃/g,也可以为0.026℃/g以上,还可以为0.027℃/g以上,也可以为0.028℃/g以上,还可以为0.029℃/g以上,也可以为0.030℃/g以上,还可以为0.035℃/g以上,也可以为0.040℃/g以上。最高吸湿发热度的上限并没有特别限制,通常为0.060℃/g以下。
式A:最高吸湿发热度={(将试样置于低湿度环境下直至试样温度达到平衡后,将其移至高湿度环境下时的试样温度的最高值)-(将试样置于低湿度环境下直至试样温度达到平衡后,将其移至高湿度环境下时的试样温度)}(℃)/试样重量(g)
改造丝心蛋白纤维优选具有优异的保温性能的纤维,根据下述式C求出的保温性能指数可以为0.20以上。
式C:保温性能指数=保温率(%)/试样的单位面积重量(g/m2)
此外,改造丝心蛋白纤维的保温性能指数可以为0.22以上,还可以为0.24以上,也可以为0.26以上,还可以为0.28以上,也可以为0.30以上,还可以为0.32以上。保温性能指数的上限并没有特别限制,例如可以为0.60以下或0.40以下。
实施例
[改造丝心蛋白的制造](1)表达载体的制备
根据来自于金纺蜘蛛(Nephila clavipes)的丝心蛋白(GenBank登录号:P46804.1、GI:1174415)的碱基序列和氨基酸序列,对具有序列号40的改造蜘蛛丝丝心蛋白(以下也称为“PRT966”)和具有序列号15的改造蜘蛛丝丝心蛋白(以下,也称为PRT799。)进行设计。另外,序列号40所示的氨基酸序列以提高疏水性为目的,具有将存在于序列号7所示的氨基酸序列中的20个结构域序列区域重复2次的序列中的QQ全部置换为VF、且将剩余的Q置换为I的序列,进而在N末端添加序列号11所示的氨基酸序列(标签序列及铰链序列)。序列号15所示的氨基酸序列具有相对于来源于金纺蜘蛛的丝心蛋白氨基酸序列,以提高生产性能为目的对氨基酸残基执行置换、插入和缺失后获得的氨基酸序列,并且进一步地将序列号11所示的氨基酸序列(标签序列和铰链序列)添加至N末端。
接下来,对编码具有所设计的序列号40和序列号15中的氨基酸序列的人造结构蛋白质(改造丝心蛋白)PRT966和PRT799的核酸进行合成。在该核酸中,在5'末端添加NdeI位点,并在终止密码子的下游添加EcoRI位点。将该核酸克隆到克隆载体(pUC118)上。然后,通过用NdeI及EcoRI对该核酸进行限制酶处理并进行切出后,分别重组为蛋白质表达载体pET-22b(+),以得到表达载体。
(2)改造丝心蛋白的表达
用(1)中所得到的表达载体转化大肠杆菌BLR(DE3)。将该转化的大肠杆菌在含有氨苄西林的2mL LB培养基中培养15小时。将该培养液添加到含有氨苄西林的100mL的种子培养用培养基(表4)中,以使OD600达到0.005。将培养液温度保持于30℃,进行烧瓶培养直至OD600达到5为止(约15小时),得到种子培养液。
[表4]
种子培养用培养基
将该种子培养液添加到加有500mL的生产培养基(表5)的发酵罐中,以使OD600达到0.05。将培养液温度保持在37℃,将pH恒定控制在6.9下进行培养。此外,将培养液中的溶解氧浓度维持于溶解氧饱和浓度的20%。
[表5]
生产培养基
在生产培养基中的葡萄糖完全消耗后,立即以1mL/分钟的速度添加进料液(葡萄糖455g/1L、酵母提取物120g/1L)。将培养液温度保持在37℃,将pH恒定控制在6.9下进行培养。此外,将培养液中的溶解氧浓度维持在溶解氧饱和浓度的20%,培养20小时。然后,向培养液中添加1M的异丙基-β-硫代半乳糖吡喃糖苷(IPTG)以使其最终浓度为1mM,并表达诱导改造丝心蛋白。在添加IPTG后经过20小时的时刻,离心分离培养液,回收菌体。使用由添加IPTG前和添加IPTG后的培养液制备的菌体进行SDS-PAGE,根据依赖于IPTG添加的目标改造丝心蛋白尺寸的条带的出现,确认到目标改造丝心蛋白的表达。
(3)改造丝心蛋白的纯化
将自添加IPTG起2小时后回收的菌体用20mM Tris-HCl buffer(pH7.4)洗涤。将洗涤后的菌体悬浮在含有约1mM的PMSF的20mM Tris-HCl缓冲液(pH7.4)中,用高压均质器(GEA Niro Soavi公司制)来破碎细胞。对破碎后的细胞进行离心分离,得到沉淀物。利用20mM Tris-HCl缓冲液(pH7.4)清洗所得到的沉淀物,直至达到高纯度为止。将清洗后的沉淀物以达到100mg/mL的浓度的方式悬浮在8M胍缓冲液(8M胍盐酸盐、10mM磷酸二氢钠、20mMNaCl、1mM Tris-HCl、pH7.0)中,在60℃下用搅拌器搅拌30分钟,使其溶解。溶解后,使用透析管(三光纯药株式会社制的纤维素管36/32)用水进行透析。通过离心分离来回收透析后得到的白色凝聚蛋白质,用冷冻干燥机去除水分,通过回收冷冻干燥粉末,而获得改造丝心蛋白(PRT966及PRT799)。
(改造丝心蛋白复丝的制造)
(1)纺丝原液(纺液)的制备
将在上述改造丝心蛋白的制造工序中得到的改造丝心蛋白(PRT966)26质量%、和作为溶解用溶剂的甲酸(株式会社朝日化学公司制,纯度98%)74质量%进行混合,边搅拌边用40℃的铝块加热器加热1小时,以使其溶解。用网孔为1μm的金属过滤器过滤、脱泡,以得到纺丝原液。
(2)干湿式纺丝
(实施例1)
使用图6所示的纺丝装置进行纺丝。将制备的纺丝原液填充到储液罐(储槽)中,使用齿轮泵从具有100孔的纺丝喷嘴(纺丝喷丝头)中将纺丝原液经气隙喷出到凝固浴槽中,以形成原丝。接下来,将凝固的原丝在水洗涤浴中拉伸。在水洗涤浴中洗涤和拉伸后,使用干热板干燥,用卷线机卷绕所获得的改造丝心蛋白复丝。复丝的构成根数为100根。干湿式纺丝的条件如下。
纺丝喷丝头的孔径:0.08mm
纺丝喷嘴的孔数:100
凝固液:100%甲醇
凝固液的温度:10℃
水洗涤浴的温度:40℃
拉伸浴的温度:40℃
总拉伸倍率:4.4倍
干燥温度:70℃
(实施例2)
除了使用具有孔径为0.1mm和孔数为360孔的纺丝喷嘴且总拉伸倍率为5.3倍以外,其他以与实施例1相同的方式进行干湿式纺丝,制造改造丝心蛋白复丝。复丝的构成根数为360根。
(3)湿式纺丝
(实施例3)
使用图7所示的纺丝装置进行纺丝。将制备的纺丝原液填充到储液罐中,使用齿轮泵从具有200孔的纺丝喷嘴中将纺丝原液喷出到凝固浴槽中,以形成原丝(丝线)。接下来,将凝固的原丝在水洗涤浴中拉伸。在水洗涤浴中洗涤和拉伸后,使用干热板干燥,用卷线机卷绕所获得的改造丝心蛋白复丝。复丝的构成根数为200根。此外,获得的复丝在表面上形成有沿纤丝轴向延伸的凹部。湿式纺丝的条件如下。
纺丝喷嘴的孔径:0.05mm
纺丝喷嘴的孔数:200
凝固液:14.4质量%的硫酸钠和65.6质量%的水(18质量%的硫酸钠水溶液为80质量%)、以及20质量%的甲酸的混合溶液
凝固液的温度:40℃
水洗涤浴的温度:40℃
拉伸浴的温度:60℃
总拉伸倍率:4.3倍
干燥温度:60℃
(实施例4)
除了使用具有孔径为0.1mm和孔数为1,000孔的纺丝喷嘴且总拉伸倍率为6.2倍以外,其他以与实施例3相同的方式进行湿式纺丝,制造改造丝心蛋白复丝。获得的复丝的构成根数为1,000根。此外,获得的复丝在表面上形成有沿纤丝轴向延伸的凹部(图13)。
(实施例9)
除了将纺丝原液(纺液)的浓度设为31质量%、使用具有孔径为0.08mm和孔数为1,664孔的纺丝喷嘴且总拉伸倍率为5.7倍以外,其他以与实施例3相同的方式进行湿式纺丝,制造复丝。获得的复丝的构成根数为1,664根。
(实施例10)
除了将纺丝原液(纺液)的浓度设为31质量%、使用具有孔径为0.1mm和孔数为2,328孔的纺丝喷嘴且总拉伸倍率为5.7倍以外,其他以与实施例3相同的方式进行湿式纺丝,制造复丝。获得的复丝的构成根数为2,328根。
(实施例11)
除了将纺丝原液(纺液)的浓度设为31质量%、使用具有孔径为0.08mm和孔数为3,000孔的纺丝喷嘴且总拉伸倍率为5.7倍以外,其他以与实施例3相同的方式进行湿式纺丝,制造复丝。获得的复丝的构成根数为3,000根。复丝的截面图如图14所示。
(改造丝心蛋白复丝的评估)
测量实施例1~4和实施例9~11中获得的改造丝心蛋白复丝的弹性模量[gf/D]、强度[g/D]、断裂伸长率[%]和纤度[D]。使用下式,分别计算出弹性模量的变异系数、强度的变异系数、断裂伸长率的变异系数以及纤度的变异系数。
弹性模量的变异系数(CV)[%]=弹性模量的标准偏差/弹性模量的平均值×100
强度的变异系数(CV)[%]=强度的标准偏差/强度的平均值×100
伸长率的变异系数(CV)[%]=伸长率的标准偏差/伸长率的平均值×100
纤度的变异系数(CV)[%]=纤度的标准偏差/纤度的平均值×100
另外,所用的改造丝心蛋白的密度[g/cm3]为1.34[g/cm3]。
改造丝心蛋白复丝的弹性模量[gf/D]、强度[g/D]、以及断裂伸长率[%]的测量、以及各标准偏差的计算根据JIS L1013,使用Instron公司制造的3345系列的拉伸试验机来进行。在温度为20℃、相对湿度为65%的环境下,以试验长度300mm、试验速度300mm/分钟为试验条件,实施例1和3使用称重传感器容量10N进行测量,而实施例2、4和实施例9~11使用称重传感器容量50N进行测量。在温度为20℃、相对湿度为65%的环境下,测量切成3m长度的复丝的质量,换算成每9,000m的质量后计算出改造丝心蛋白复丝的纤度[D]。实施例1~4中的改造丝心蛋白复丝的各物性的平均值作为采样数n=5的平均值进行计算。实施例9中的复丝的各物性的平均值作为采样数n=10的平均值进行计算。实施例10中的复丝的各物性的平均值作为采样数n=15的平均值进行计算。实施例11中的复丝的各物性的平均值作为采样数n=30的平均值进行计算。使用所测量的复丝的物性的各平均值(弹性模量的平均值、强度的平均值、伸长率的平均值及纤度的平均值),由上述式计算出各变异系数的值。各变异系数的评估结果如表6所示。此外,表7中示出了实施例1~4及9~11的断裂伸长率[%]和纤度[D]的平均值和标准偏差。
[表6]
如表6所示,通过使用具有孔数100~3,000的纺丝喷嘴,可以明显地提高生产率。进一步地,得到的复丝(实施例1~4及实施例9~11)的弹性模量的变异系数(CV)为1.2~4.7,强度的变异系数(CV)为0.8~2.2,伸长率的变异系数(CV)为2.6~5.3,纤度的变异系数(CV)为0.04~2.6,并且复丝物性值的偏差极小,品质稳定性显著优异。
[表7]
(实施例5~8)
(4)收缩工序和干燥工序
将实施例1~4中得到的包含改造丝心蛋白的复丝切成约30cm的长度,将各复丝束在40℃的水中浸渍90秒以使其收缩。然后,从水中取出各复丝束后进行干燥,测量干燥后的各复丝束的长度。
(5)具有不可逆的收缩经历的复丝的收缩性能评估
上述(4)中得到的改造丝心蛋白复丝的收缩性能可以将通过以下方法求得的收缩率作为指标进行评估。设采样数为n=3,按照下述式进行计算。计算结果如表8所示。
收缩率[%]=(1-(从润湿状态干燥时的复丝的长度/处于润湿状态时的复丝的长度))×100
[表8]
如表8所示,收缩处理后的改造丝心蛋白复丝的收缩率为±0.4%以内(实施例5~8),对水分具有优异的尺寸稳定性。如上所述,具有不可逆的收缩经历的复丝,对水分的尺寸稳定性优异,且复丝物性值的相对偏差极小,因此品质稳定性显著优异。
试验例1~3:纺液的剥离性能试验
(1)纺液的制备
将在上述改造丝心蛋白的制造工序中得到的改造丝心蛋白(PRT966)31质量%、和作为溶解用溶剂的甲酸(株式会社朝日化学工业所制,纯度99%)69质量%进行混合,边搅拌边用40℃的铝块加热器加热1小时,以使其溶解。用网孔为1μm的金属过滤器过滤、脱泡,以制备纺液。
(2)剥离性能试验
对纺液相对于纺丝喷嘴(纺丝喷丝头)材质的剥离性能进行评估。在约的范围内将纺液分别滴加在材质不同的圆形试验片的表面上。将它们浸入凝固液中,经过5秒后,在凝固液中从各试验片表面剥离纺液(半凝固物)。根据剥离纺液(半凝固物)时所需的力的程度,来评估纺液相对于纺丝喷嘴材质的剥离性能。所用的纺丝喷嘴的材质和评估结果如表9所示。凝固液是将浓度为18质量%的硫酸钠水溶液和甲酸分别以80质量%和20质量%的比例混合而成的混合溶液。剥离性能的评估指标如下。
○:剥离性能良好(能以微小的力来剥离纺液(半凝固物))
△:剥离性能差(与○评估的材质相比,剥离纺液(半凝固物)时需要较大的力)
[表9]
纺丝喷嘴材质 纺液剥离性评价
试验例1 Pt/Au
试验例2 Hastelloy
试验例3 SUS316L
如表9所示,与将纺丝喷嘴的材质设为Pt/Au的情况相比,将纺丝喷嘴的材质设为Hastelloy或SUS316L时,能够以较小的力从试验片表面剥离纺液(半凝固物),由此确认了纺液的剥离性能更佳。如此一来,重组结构蛋白质具有容易粘接(吸附)Pt/Au的性质。特别是,在使用包含改造丝心蛋白的纺液的情况下,通过使纺丝喷嘴的材质设为改造丝心蛋白容易剥离的材质(Hastelloy或SUS316L等),可以进一步防止纺液附着在纺丝喷嘴上而产生的纺丝喷嘴的堵塞,并且可以进一步提高纺丝稳定性能。特别适用于使用具有超过100的孔数的纺丝喷嘴进行大规模纺丝的情况。
参考例1:改造丝心蛋白的燃烧性试验
将改造丝心蛋白(PRT799)的冷冻干燥粉末添加至氯化锂的二甲基亚砜溶液(浓度:4.0质量%)中以使其浓度为24质量%,并使用振荡器混合3小时,以使其溶解。然后,除去不溶物和气泡,得到改造丝心蛋白溶液(纺丝原液)。
将得到的纺丝原液加热至90℃,用网孔为5μm的金属过滤器过滤,然后将其放入30mL的不锈钢注射器内静置并使其脱泡后,从针头直径为0.2mm的实心喷嘴喷出至100质量%的甲醇凝固浴槽中。喷出温度为90℃。凝固后,卷取所得到的原丝并使其自然干燥,以得到改造丝心蛋白纤维(原料纤维)。
使用将原料纤维捻合在一起的捻丝,通过使用圆形针织机进行圆形编织来制造针织物(粗细:180旦,针距:18)。将得到的针织物切出20g,以作为试验片使用。
燃烧性试验依据″消防厅危险物规制第50号(1995年5月31日)″中记载的″粉粒状或低熔点的合成树脂的试验方法″。试验在温度为22℃、相对湿度为45%、气压为1021hPa的条件下实施。测量结果(氧气浓度(%)、燃烧率(%)、燃烧转化率(%))如表10所示。
[表10]
氧气浓度(%) 燃烧率(%) 燃烧转化率(%)
20.0 39.1 40.1
27.0 48.1 49.3
28.0 51.9 53.2
30.0 53.6 54.9
50.0 61.2 62.7
70.0 91.1 93.3
100.0 97.6 100.0
作为燃烧性试验的结果,用改造丝心蛋白(PRT799)纤维编织的针织物的临界氧指数(LOI)值为27.2。通常,已知LOI值为26以上时,其具有阻燃性。由此可知改造丝心蛋白的阻燃性优异。
参考例2:改造丝心蛋白的吸湿发热性能评估
将改造丝心蛋白的冷冻干燥粉末添加至氯化锂的二甲基亚砜溶液(浓度:4.0质量%)中以使其浓度为24质量%,并使用振荡器混合3小时,以使其溶解。然后,除去不溶物和气泡,得到改造丝心蛋白溶液(纺丝原液)。
将得到的纺丝原液加热至60℃,用网孔为5μm的金属过滤器过滤,然后将其放入30mL的不锈钢注射器内静置并使其脱泡后,从针头直径为0.2mm的实心喷嘴喷出至100质量%的甲醇凝固浴槽中。喷出温度为60℃。凝固后,卷取所得到的原丝并使其自然干燥,以得到改造丝心蛋白纤维(原料纤维)。
为了比较,准备市售的羊毛纤维、棉纤维、天丝纤维、人造纤维及涤纶纤维以作为原料纤维。
使用各种原料纤维,通过使用横编织机进行横编织来分别制造针织物。使用PRT918纤维或PRT799纤维的针织物的粗细及针距如表11所示。调整使用了其他原料纤维的针织物的粗细及针距,以使其具有与改造丝心蛋白纤维的针织物大致相同的覆盖因子。具体而言,如下所述。
[表11]
原料纤维 粗细[N] 针距[GG]
PRT918 1/30(毛纱支数单丝) 18
PRT799 1/30(毛纱支数单丝) 16
羊毛 2/30(双丝) 14
2/34(双丝) 14
天丝 2/30(双丝) 15
人造纤维 1/38(单丝) 14
涤纶 1/60(单丝) 14
将2块裁剪为10cm×10cm的针织物贴合在一起,将四边缝合,以制成试验片(试样)。将试验片在低湿环境(温度20±2℃,相对湿度40±5%)下放置4小时以上后,移至高湿度环境(温度20±2℃,相对湿度90±5%),利用安装于试验片内部中央的温度传感器以1分钟间隔进行30分钟的温度测量。
根据测量结果,按照下述式A来求出最大吸湿发热度。
式A:最高吸湿发热度={(将试样置于低湿度环境下直至试样温度达到平衡后,将其移至高湿度环境下时的试样温度的最高值)-(将试样置于低湿度环境下直至试样温度达到平衡后,将其移至高湿度环境下时的试样温度)}(℃)/试样重量(g)
图15是表示吸湿发热性能试验的结果的一例的图表。图表的横轴表示在高湿度环境下的放置时间(分钟),其中0为试样从低湿环境转移到高湿度环境的时间。图表的纵轴表示由温度传感器测量的温度(试样温度)。在图15所示的图表中,由M表示的点对应于试样温度的最高值。
各针织物的最大吸湿发热度的计算结果如表12所示。
[表12]
原料纤维 最大吸湿发热度(℃/g)
PRT918 0.040
PRT799 0.031
羊毛 0.020
0.021
天丝 0.018
人造纤维 0.025
涤纶 0.010
如表12所示,可知改造丝心蛋白(PRT918及PRT799)与现有的材料相比,最大吸湿发热度高,并且吸湿发热性能优异。
参考例3:改造丝心蛋白的保温性能评估
将改造丝心蛋白的冷冻干燥粉末添加至氯化锂的二甲基亚砜溶液(浓度:4.0质量%)中以使其浓度为24质量%,并使用振荡器混合3小时,以使其溶解。然后,除去不溶物和气泡,得到改造丝心蛋白溶液(纺丝原液)。
将得到的纺丝原液加热至60℃,用网孔为5μm的金属过滤器过滤,然后将其放入30mL的不锈钢注射器内静置并使其脱泡后,从针头直径为0.2mm的实心喷嘴喷出至100质量%的甲醇凝固浴槽中。喷出温度为60℃。凝固后,卷取所得到的原丝并使其自然干燥,以得到改造丝心蛋白纤维(原料纤维)。
为了比较,准备市售的羊毛纤维、丝绸纤维、棉纤维、人造纤维及涤纶纤维以作为原料纤维。
使用各种原料纤维,通过使用横编织机进行横编织来分别制造针织物。使用PRT966纤维或PRT799纤维的针织物的支数、捻根数、针距及单位面积重量如表13所示。调整使用了其他原料纤维的针织物,以使其具有与改造丝心蛋白纤维的针织物大致相同的覆盖因子。具体而言,如下所述。
[表13]
保温性能使用加多技术有限公司制的KES-F7 Thermolab II试验机,并使用干式接触法(假设皮肤和衣服以干燥状态直接接触时的方法)进行评估。将一块裁剪为20cm×20cm的矩形的针织物作为试验片(试样)使用。将试验片设置在设定为恒温(30℃)的热板上,在风洞内风速为30cm/秒的条件下,求出通过试验片散发的热量(a)。在不设置试验片的状态下,求出在与上述条件相同的条件下所散发的热量(b),并且根据下述式B计算出保温率(%)。
式B:保温率(%)=(1-a/b)×100
根据测量结果,按照下述式C,求出保温性能指数。
式C:保温性能指数=保温率(%)/试样的单位面积重量(g/m2)
保温性能指数的计算结果如表14所示。可以评估出材料的保温性能指数越高,保温性能就越优异。
[表14]
原料纤维 保温性能指数
PRT966 0.33
PRT799 0.22
羊毛 0.16
丝绸 0.11
0.13
人造纤维 0.02
涤纶 0.18
如表14所示,可知改造丝心蛋白(PRT966及PRT799)与现有的材料相比,保温性能指数高,并且保温性能优异。
如参考例1~3所示,当改造丝心蛋白为改造蜘蛛丝丝心蛋白时,可以使保温性能、吸湿发热性能及/或阻燃性更优异。通过使用改造蜘蛛丝丝心蛋白形成复丝,可以得到保温性能、吸湿发热性能和/或阻燃性能更优异、且品质稳定性极其优异的复丝。
符号说明
1 挤出装置
2 未拉伸丝制造装置
3 湿热拉伸装置
4 干燥装置
6 纺液
10 纺丝装置
20 凝固浴槽
21 拉伸浴槽
25 纺丝装置
36 复丝
38 改造丝心蛋白复丝
40 制造装置
42 进料辊
44 卷线机
46 水浴
48 干燥机
54 加热器
56 张紧辊
58 热辊
60 加工装置
62 干燥装置
64 干热板
140 松弛收缩单元(加热单元)
141 送出单元
142 卷取单元
146 速度调节单元
147 温度调节单元。
[序列表]
序列表
<110> Spiber株式会社
<120> 重组结构蛋白质复丝及其制造方法
<130> 2018PS071WO1
<150> JP2019-021014
<151> 2019-02-07
<150> JP2019-109041
<151> 2019-06-11
<160> 49
<170> PatentIn 3.5版
<210> 1
<211> 50
<212> PRT
<213> 十字园蛛
<400> 1
Ser Gly Cys Asp Val Leu Val Gln Ala Leu Leu Glu Val Val Ser Ala
1 5 10 15
Leu Val Ser Ile Leu Gly Ser Ser Ser Ile Gly Gln Ile Asn Tyr Gly
20 25 30
Ala Ser Ala Gln Tyr Thr Gln Met Val Gly Gln Ser Val Ala Gln Ala
35 40 45
Leu Ala
50
<210> 2
<211> 30
<212> PRT
<213> 十字园蛛
<400> 2
Ser Gly Cys Asp Val Leu Val Gln Ala Leu Leu Glu Val Val Ser Ala
1 5 10 15
Leu Val Ser Ile Leu Gly Ser Ser Ser Ile Gly Gln Ile Asn
20 25 30
<210> 3
<211> 21
<212> PRT
<213> 十字园蛛
<400> 3
Ser Gly Cys Asp Val Leu Val Gln Ala Leu Leu Glu Val Val Ser Ala
1 5 10 15
Leu Val Ser Ile Leu
20
<210> 4
<211> 1154
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 重组蛛丝蛋白 ADF3KaiLargeNRSH1
<400> 4
Met His His His His His His His His His His Ser Ser Gly Ser Ser
1 5 10 15
Leu Glu Val Leu Phe Gln Gly Pro Ala Arg Ala Gly Ser Gly Gln Gln
20 25 30
Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly
35 40 45
Pro Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Gly Gly Tyr
50 55 60
Gly Pro Gly Ser Gly Gln Gln Gly Pro Ser Gln Gln Gly Pro Gly Gln
65 70 75 80
Gln Gly Pro Gly Gly Gln Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Ala Ala
85 90 95
Ala Ala Ala Ala Gly Gly Tyr Gly Pro Gly Ser Gly Gln Gln Gly Pro
100 105 110
Gly Gly Gln Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ser Ser Ala Ala Ala Ala Ala
115 120 125
Ala Gly Gly Asn Gly Pro Gly Ser Gly Gln Gln Gly Ala Gly Gln Gln
130 135 140
Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala
145 150 155 160
Gly Gly Tyr Gly Pro Gly Ser Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly
165 170 175
Pro Gly Gly Gln Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Ala Ala Ala Ala
180 185 190
Ala Ala Gly Gly Tyr Gly Pro Gly Ser Gly Gln Gly Pro Gly Gln Gln
195 200 205
Gly Pro Gly Gly Gln Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Ala Ala Ala
210 215 220
Ala Ala Ala Gly Gly Tyr Gly Pro Gly Ser Gly Gln Gln Gly Pro Gly
225 230 235 240
Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gly Gln Gly Pro Tyr Gly
245 250 255
Pro Gly Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Gly Gly Tyr Gly Pro Gly
260 265 270
Tyr Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gly Gln Gly Pro
275 280 285
Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Ala Ala Ser Ala Ala Ser Gly Gly Tyr Gly
290 295 300
Pro Gly Ser Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gly Gln
305 310 315 320
Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Gly Gly
325 330 335
Tyr Gly Pro Gly Ser Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly
340 345 350
Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gly Gln Gly Pro Tyr Gly
355 360 365
Pro Gly Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Gly Gly Tyr Gly Pro Gly
370 375 380
Ser Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro
385 390 395 400
Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly
405 410 415
Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gly
420 425 430
Gln Gly Ala Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Ala Ala Ala Gly Ala Ala Gly
435 440 445
Gly Tyr Gly Pro Gly Ser Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro
450 455 460
Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly
465 470 475 480
Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Tyr Gly
485 490 495
Pro Gly Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Gly Gly Tyr Gly Pro Gly
500 505 510
Ser Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro
515 520 525
Gly Gly Gln Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ala Ala Ser Ala Ala Val Ser
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Val Ser Arg Ala Arg Ala Gly Ser Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln
545 550 555 560
Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Tyr Gly Pro Gly
565 570 575
Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Gly Gly Tyr Gly Pro Gly Ser Gly
580 585 590
Gln Gln Gly Pro Ser Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gly
595 600 605
Gln Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Gly
610 615 620
Gly Tyr Gly Pro Gly Ser Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gly Gln Gly Pro
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Gly Pro Gly Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Gly Gly Tyr Gly Pro
675 680 685
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Gly Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Gly Gly Tyr Gly Pro Gly Ser
850 855 860
Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly
865 870 875 880
Gln Gln Gly Pro Gly Gly Gln Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Ala
885 890 895
Ala Ala Ala Ala Ala Gly Gly Tyr Gly Pro Gly Ser Gly Gln Gln Gly
900 905 910
Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro
915 920 925
Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly
930 935 940
Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gly Gln Gly Ala Tyr Gly
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Pro Gly Ala Ser Ala Ala Ala Gly Ala Ala Gly Gly Tyr Gly Pro Gly
965 970 975
Ser Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro
980 985 990
Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly
995 1000 1005
Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ala Ser
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Ala Ala Ala Ala Ala Ala Gly Gly Tyr Gly Pro Gly Ser Gly Gln
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Gln Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ala Ala Ser Ala Ala Val Ser Val
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<210> 5
<211> 24
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> His标签和起始密码子
<400> 5
Met His His His His His His His His His His Ser Ser Gly Ser Ser
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Leu Glu Val Leu Phe Gln Gly Pro
20
<210> 6
<211> 597
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> Met-PRT380
<400> 6
Met Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Ala Ala
1 5 10 15
Ala Ala Ala Gly Gln Asn Gly Pro Gly Ser Gly Gln Gln Gly Pro Gly
20 25 30
Gln Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Gln Tyr Gly Pro Gly Gln Gln Gly
35 40 45
Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Ser Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Pro
50 55 60
Gly Gln Tyr Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Ser Ala Ser Ala Ala Ala
65 70 75 80
Ala Ala Gly Pro Gly Ser Gly Gln Gln Gly Pro Gly Ala Ser Ala Ala
85 90 95
Ala Ala Ala Gly Gln Tyr Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln
100 105 110
Gly Pro Gly Ser Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Gln Tyr Gly Ser Gly
115 120 125
Pro Gly Gln Gln Gly Pro Tyr Gly Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Pro
130 135 140
Gly Ser Gly Gln Tyr Gly Gln Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Ala
145 150 155 160
Ala Ala Ala Ala Gly Pro Gly Gln Tyr Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro
165 170 175
Ser Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Ser Gly Gln Gln Gly Pro Gly
180 185 190
Gln Tyr Gly Pro Tyr Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Gln Tyr Gly
195 200 205
Ser Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Gln Ser Ala Ala
210 215 220
Ala Ala Ala Gly Ser Gly Gln Gln Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Tyr
225 230 235 240
Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Pro Gly Gln Gln Gly Pro Tyr Gly
245 250 255
Pro Gly Ser Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Gln Tyr Gly Tyr Gly Pro
260 265 270
Gly Gln Gln Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala
275 280 285
Gly Gln Asn Gly Pro Gly Ser Gly Gln Tyr Gly Pro Gly Gln Gln Gly
290 295 300
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Ala Ala Ala Ala Ala Gly Ile Tyr Gly Pro Gly Val Leu Gly Pro Gly
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Gly Ser Gly Pro Gly Val Phe Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ile Ser Gly
195 200 205
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Ala Ala Ala Gly Pro Gly Val Phe Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ser Ser
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Ala Ala Ala Ala Ala Gly Ile Tyr Gly Tyr Gly Pro Gly Val Phe Gly
245 250 255
Pro Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Gly Ile Asn Gly Pro Gly Ser Gly Ile
260 265 270
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Gly Pro Gly Ser Gly Ile Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Gly Ile Asn Gly
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Gly Val Phe Gly Pro Gly Val Phe Gly Pro Tyr Ala Ser Ala Ala Ala
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100 105 110
Gly Pro Gly Ser Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Thr Tyr Gly Ser Gly
115 120 125
Pro Gly Ile Phe Gly Pro Tyr Gly Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Pro
130 135 140
Gly Ser Gly Thr Tyr Gly Thr Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Gly
145 150 155 160
Pro Gly Thr Tyr Gly Pro Gly Ile Phe Gly Pro Ser Ala Ser Ala Ala
165 170 175
Ala Ala Ala Gly Ser Gly Ile Phe Gly Pro Gly Thr Tyr Gly Pro Tyr
180 185 190
Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Thr Tyr Gly Ser Gly Pro Gly Ile
195 200 205
Phe Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Thr Ser Gly Ser Gly Ile Phe Gly Pro
210 215 220
Gly Ile Phe Gly Pro Tyr Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Pro Gly
225 230 235 240
Ile Phe Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ser Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly
245 250 255
Thr Tyr Gly Tyr Gly Pro Gly Ile Phe Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ala
260 265 270
Ser Gly Thr Gly Pro Gly Ser Gly Thr Tyr Gly Pro Gly Ile Phe Gly
275 280 285
Pro Gly Thr Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Pro Gly Ile Phe Gly Pro
290 295 300
Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Thr Tyr Gly Pro
305 310 315 320
Gly Ile Phe Gly Pro Gly Thr Tyr Gly Pro Gly Ser Ser Gly Pro Gly
325 330 335
Ile Phe Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ser Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly
340 345 350
Thr Tyr Gly Pro Gly Ile Phe Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Thr Ser Ala
355 360 365
Ala Ala Ala Ala Gly Thr Tyr Ile Phe Gly Pro Gly Ile Phe Gly Pro
370 375 380
Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Gly Pro Gly Ile Phe Gly Pro Tyr Gly Pro
385 390 395 400
Gly Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Pro Gly Thr Tyr Gly Pro Gly
405 410 415
Ile Phe Gly Pro Ser Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Thr Tyr Gly
420 425 430
Ser Gly Pro Gly Thr Tyr Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Thr Ser Gly Pro
435 440 445
Gly Ser Gly Ile Phe Gly Thr Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Ala
450 455 460
Ala Ala Ala Ala Gly Thr Tyr Gly Pro Gly Ile Phe Gly Pro Tyr Gly
465 470 475 480
Pro Gly Thr Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Pro Gly Ser Gly Thr Tyr
485 490 495
Gly Pro Gly Ala Ser Gly Thr Gly Pro Gly Ser Gly Thr Tyr Gly Pro
500 505 510
Gly Ile Phe Gly Pro Gly Thr Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Thr Tyr
515 520 525
Ile Phe Gly Pro Gly Ile Phe Gly Pro Tyr Gly Pro Gly Ala Ser Ala
530 535 540
Ala Ala Ala Ala Gly Thr Tyr Gly Ser Gly Pro Gly Ile Phe Gly Pro
545 550 555 560
Tyr Gly Pro Gly Thr Ser Gly Ser Gly Ile Phe Gly Pro Gly Ile Phe
565 570 575
Gly Pro Tyr Ala Ser Ala Ala Ala Ala Ala Gly Pro Gly Ser Gly Ile
580 585 590
Phe Gly Pro Gly Ala Ser
595
<210> 45
<211> 252
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 胶原蛋白-4型-Kai
<400> 45
Met His His His His His His Ser Ser Gly Ser Ser Lys Asp Gly Val
1 5 10 15
Pro Gly Phe Pro Gly Ser Glu Gly Val Lys Gly Asn Arg Gly Phe Pro
20 25 30
Gly Leu Met Gly Glu Asp Gly Ile Lys Gly Gln Lys Gly Asp Ile Gly
35 40 45
Pro Pro Gly Phe Arg Gly Pro Thr Glu Tyr Tyr Asp Thr Tyr Gln Glu
50 55 60
Lys Gly Asp Glu Gly Thr Pro Gly Pro Pro Gly Pro Arg Gly Ala Arg
65 70 75 80
Gly Pro Gln Gly Pro Ser Gly Pro Pro Gly Val Pro Gly Ser Pro Gly
85 90 95
Ser Ser Arg Pro Gly Leu Arg Gly Ala Pro Gly Trp Pro Gly Leu Lys
100 105 110
Gly Ser Lys Gly Glu Arg Gly Arg Pro Gly Lys Asp Ala Met Gly Thr
115 120 125
Pro Gly Ser Pro Gly Cys Ala Gly Ser Pro Gly Leu Pro Gly Ser Pro
130 135 140
Gly Pro Pro Gly Pro Pro Gly Asp Ile Val Phe Arg Lys Gly Pro Pro
145 150 155 160
Gly Asp His Gly Leu Pro Gly Tyr Leu Gly Ser Pro Gly Ile Pro Gly
165 170 175
Val Asp Gly Pro Lys Gly Glu Pro Gly Leu Leu Cys Thr Gln Cys Pro
180 185 190
Tyr Ile Pro Gly Pro Pro Gly Leu Pro Gly Leu Pro Gly Leu His Gly
195 200 205
Val Lys Gly Ile Pro Gly Arg Gln Gly Ala Ala Gly Leu Lys Gly Ser
210 215 220
Pro Gly Ser Pro Gly Asn Thr Gly Leu Pro Gly Phe Pro Gly Phe Pro
225 230 235 240
Gly Ala Gln Gly Asp Pro Gly Leu Lys Gly Glu Lys
245 250
<210> 46
<211> 310
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 节肢弹性蛋白-Kai
<400> 46
Met His His His His His His Pro Glu Pro Pro Val Asn Ser Tyr Leu
1 5 10 15
Pro Pro Ser Asp Ser Tyr Gly Ala Pro Gly Gln Ser Gly Pro Gly Gly
20 25 30
Arg Pro Ser Asp Ser Tyr Gly Ala Pro Gly Gly Gly Asn Gly Gly Arg
35 40 45
Pro Ser Asp Ser Tyr Gly Ala Pro Gly Gln Gly Gln Gly Gln Gly Gln
50 55 60
Gly Gln Gly Gly Tyr Ala Gly Lys Pro Ser Asp Ser Tyr Gly Ala Pro
65 70 75 80
Gly Gly Gly Asp Gly Asn Gly Gly Arg Pro Ser Ser Ser Tyr Gly Ala
85 90 95
Pro Gly Gly Gly Asn Gly Gly Arg Pro Ser Asp Thr Tyr Gly Ala Pro
100 105 110
Gly Gly Gly Asn Gly Gly Arg Pro Ser Asp Thr Tyr Gly Ala Pro Gly
115 120 125
Gly Gly Gly Asn Gly Asn Gly Gly Arg Pro Ser Ser Ser Tyr Gly Ala
130 135 140
Pro Gly Gln Gly Gln Gly Asn Gly Asn Gly Gly Arg Pro Ser Ser Ser
145 150 155 160
Tyr Gly Ala Pro Gly Gly Gly Asn Gly Gly Arg Pro Ser Asp Thr Tyr
165 170 175
Gly Ala Pro Gly Gly Gly Asn Gly Gly Arg Pro Ser Asp Thr Tyr Gly
180 185 190
Ala Pro Gly Gly Gly Asn Asn Gly Gly Arg Pro Ser Ser Ser Tyr Gly
195 200 205
Ala Pro Gly Gly Gly Asn Gly Gly Arg Pro Ser Asp Thr Tyr Gly Ala
210 215 220
Pro Gly Gly Gly Asn Gly Asn Gly Ser Gly Gly Arg Pro Ser Ser Ser
225 230 235 240
Tyr Gly Ala Pro Gly Gln Gly Gln Gly Gly Phe Gly Gly Arg Pro Ser
245 250 255
Asp Ser Tyr Gly Ala Pro Gly Gln Asn Gln Lys Pro Ser Asp Ser Tyr
260 265 270
Gly Ala Pro Gly Ser Gly Asn Gly Asn Gly Gly Arg Pro Ser Ser Ser
275 280 285
Tyr Gly Ala Pro Gly Ser Gly Pro Gly Gly Arg Pro Ser Asp Ser Tyr
290 295 300
Gly Pro Pro Ala Ser Gly
305 310
<210> 47
<211> 282
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 弹性蛋白不足
<400> 47
Met His His His His His His Ser Ser Gly Ser Ser Leu Gly Val Ser
1 5 10 15
Ala Gly Ala Val Val Pro Gln Pro Gly Ala Gly Val Lys Pro Gly Lys
20 25 30
Val Pro Gly Val Gly Leu Pro Gly Val Tyr Pro Gly Gly Val Leu Pro
35 40 45
Gly Ala Arg Phe Pro Gly Val Gly Val Leu Pro Gly Val Pro Thr Gly
50 55 60
Ala Gly Val Lys Pro Lys Ala Pro Gly Val Gly Gly Ala Phe Ala Gly
65 70 75 80
Ile Pro Gly Val Gly Pro Phe Gly Gly Pro Gln Pro Gly Val Pro Leu
85 90 95
Gly Tyr Pro Ile Lys Ala Pro Lys Leu Pro Gly Gly Tyr Gly Leu Pro
100 105 110
Tyr Thr Thr Gly Lys Leu Pro Tyr Gly Tyr Gly Pro Gly Gly Val Ala
115 120 125
Gly Ala Ala Gly Lys Ala Gly Tyr Pro Thr Gly Thr Gly Val Gly Pro
130 135 140
Gln Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Lys Ala Ala Ala Lys Phe Gly Ala
145 150 155 160
Gly Ala Ala Gly Val Leu Pro Gly Val Gly Gly Ala Gly Val Pro Gly
165 170 175
Val Pro Gly Ala Ile Pro Gly Ile Gly Gly Ile Ala Gly Val Gly Thr
180 185 190
Pro Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Lys Ala Ala Lys Tyr
195 200 205
Gly Ala Ala Ala Gly Leu Val Pro Gly Gly Pro Gly Phe Gly Pro Gly
210 215 220
Val Val Gly Val Pro Gly Ala Gly Val Pro Gly Val Gly Val Pro Gly
225 230 235 240
Ala Gly Ile Pro Val Val Pro Gly Ala Gly Ile Pro Gly Ala Ala Val
245 250 255
Pro Gly Val Val Ser Pro Glu Ala Ala Ala Lys Ala Ala Ala Lys Ala
260 265 270
Ala Lys Tyr Gly Ala Arg Pro Gly Val Gly
275 280
<210> 48
<211> 468
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> I 型角蛋白 26
<400> 48
Met Ser Phe Arg Leu Ser Gly Val Ser Arg Arg Leu Cys Ser Gln Ala
1 5 10 15
Gly Thr Gly Arg Leu Thr Gly Gly Arg Thr Gly Phe Arg Ala Gly Asn
20 25 30
Val Cys Ser Gly Leu Gly Ala Gly Ser Ser Phe Ser Gly Pro Leu Gly
35 40 45
Ser Val Ser Ser Lys Gly Ser Phe Ser His Gly Gly Gly Gly Leu Gly
50 55 60
Ser Gly Val Cys Thr Gly Phe Leu Glu Asn Glu His Gly Leu Leu Pro
65 70 75 80
Gly Asn Glu Lys Val Thr Leu Gln Asn Leu Asn Asp Arg Leu Ala Ser
85 90 95
Tyr Leu Asp His Val Cys Thr Leu Glu Glu Ala Asn Ala Asp Leu Glu
100 105 110
Gln Lys Ile Lys Gly Trp Tyr Glu Lys Tyr Gly Pro Gly Ser Gly Arg
115 120 125
Gln Leu Ala His Asp Tyr Ser Lys Tyr Phe Ser Val Thr Glu Asp Leu
130 135 140
Lys Arg Gln Ile Ile Ser Val Thr Thr Cys Asn Ala Ser Ile Val Leu
145 150 155 160
Gln Asn Glu Asn Ala Arg Leu Thr Ala Asp Asp Phe Arg Leu Lys Cys
165 170 175
Glu Asn Glu Leu Ala Leu His Gln Ser Val Glu Ala Asp Ile Asn Gly
180 185 190
Leu His Arg Val Met Asp Glu Leu Thr Leu Cys Thr Ser Asp Leu Glu
195 200 205
Met Gln Cys Glu Ala Leu Ser Glu Glu Leu Thr Tyr Leu Lys Lys Asn
210 215 220
His Gln Glu Glu Met Lys Val Met Gln Gly Ala Ala Arg Gly Asn Val
225 230 235 240
Asn Val Glu Ile Asn Ala Ala Pro Gly Val Asp Leu Thr Val Leu Leu
245 250 255
Asn Asn Met Arg Ala Glu Tyr Glu Asp Leu Ala Glu Gln Asn His Glu
260 265 270
Asp Ala Glu Ala Trp Phe Ser Glu Lys Ser Thr Ser Leu His Gln Gln
275 280 285
Ile Ser Asp Asp Ala Gly Ala Ala Met Ala Ala Arg Asn Glu Leu Met
290 295 300
Glu Leu Lys Arg Asn Leu Gln Thr Leu Glu Ile Glu Leu Gln Ser Leu
305 310 315 320
Leu Ala Met Lys His Ser Tyr Glu Cys Ser Leu Ala Glu Thr Glu Ser
325 330 335
Asn Tyr Cys His Gln Leu Gln Gln Ile Gln Glu Gln Ile Gly Ala Met
340 345 350
Glu Asp Gln Leu Gln Gln Ile Arg Met Glu Thr Glu Gly Gln Lys Leu
355 360 365
Glu His Glu Arg Leu Leu Asp Val Lys Ile Phe Leu Glu Lys Glu Ile
370 375 380
Glu Met Tyr Cys Lys Leu Ile Asp Gly Glu Gly Arg Lys Ser Lys Ser
385 390 395 400
Thr Cys Tyr Lys Ser Glu Gly Arg Gly Pro Lys Asn Ser Glu Asn Gln
405 410 415
Val Lys Asp Ser Lys Glu Glu Ala Val Val Lys Thr Val Val Gly Glu
420 425 430
Leu Asp Gln Leu Gly Ser Val Leu Ser Leu Arg Val His Ser Val Glu
435 440 445
Glu Lys Ser Ser Lys Ile Ser Asn Ile Thr Met Glu Gln Arg Leu Pro
450 455 460
Ser Lys Val Pro
465
<210> 49
<211> 7
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> His6标签
<400> 49
Met His His His His His His
1 5

Claims (13)

1.一种复丝的制造方法,其中,其包括从具有1000个以上的孔数且孔径为0.01mm以上0.6mm以下的纺丝喷嘴喷出包含改造丝心蛋白和溶剂在内的纺丝原液以使其与凝固液接触,并使所述改造丝心蛋白凝固的工序,
所述改造丝心蛋白是含有式1:[(A)n基序-REP]m或式2:[(A)n基序-REP]m-(A)n基序所表示的结构域序列的改造丝心蛋白,式中,REP表示由2~200个氨基酸残基构成的氨基酸序列,(A)n基序是具有氨基酸残基数2~27的丙氨酸残基、(A)n基序中的丙氨酸残基数相对于氨基酸残基总数的比例为40%以上的氨基酸序列,m表示2~300的整数,
所述改造丝心蛋白包含:
具有降低了甘氨酸残基含量的结构域序列的改造丝心蛋白;
具有降低了(A)n基序含量的结构域序列的改造丝心蛋白;
具有降低了甘氨酸残基含量及(A)n基序含量的结构域序列的改造丝心蛋白;或者
具有降低了谷氨酰胺残基的含量的结构域序列的改造丝心蛋白,
在具有降低了甘氨酸残基含量的结构域序列的改造丝心蛋白的情况下,甘氨酸残基被置换为其他氨基酸残基的基序序列的比例相对于全部基序序列为10%以上,
在具有降低了(A)n基序含量的结构域序列的改造丝心蛋白的情况下,从天然来源的丝心蛋白中缺失了10~40%的(A)n基序的氨基酸序列,
在具有降低了谷氨酰胺残基的含量的结构域序列的改造丝心蛋白的情况下,谷氨酰胺残基含有率为9%以下。
2.一种复丝,其为如权利要求1所述的复丝的制造方法制造出的复丝,其具有1000根以上的构成单丝,弹性模量的变异系数为15%以下,强度的变异系数为15%以下,伸长率的变异系数小于33%。
3.根据权利要求2所述的复丝,其中,所述复丝的伸长率的变异系数为20%以下。
4.根据权利要求2或3所述的复丝,其中,所述复丝的伸长率的变异系数为10%以下。
5.根据权利要求2或3所述的复丝,其中,所述复丝的纤度的变异系数为20%以下。
6.根据权利要求2或3所述的复丝,其中,所述复丝的强度的变异系数为10%以下,所述复丝的弹性模量的变异系数为10%以下。
7.根据权利要求2或3所述的复丝,其中,所述改造丝心蛋白的平均疏水性指标大于-0.8。
8.根据权利要求2或3所述的复丝,其中,所述改造丝心蛋白为改造蜘蛛丝丝心蛋白。
9.根据权利要求2或3所述的复丝,其中,其具有纺丝后发生不可逆收缩的收缩经历。
10.根据权利要求9所述的复丝,其中,所述收缩经历是通过使所述复丝与水接触以发生不可逆收缩的收缩经历或通过使所述复丝加热松弛以发生不可逆收缩的收缩经历。
11.根据权利要求10所述的复丝,其中,由下述式定义的具有纺丝后发生不可逆收缩的收缩经历的复丝的收缩率为5%以下;
收缩率[%]=(1-(从润湿状态干燥时的复丝的长度/处于润湿状态时的复丝的长度))×100。
12.根据权利要求2或3所述的复丝,其中,所述复丝的纤度的变异系数为0.01%~6.5%。
13.根据权利要求2或3所述的复丝,其中,所述复丝的强度的变异系数为0.01%~3.8%。
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