JP2014097056A - Cell-free protein synthesis using silkworm larva middle silk gland extract - Google Patents

Cell-free protein synthesis using silkworm larva middle silk gland extract Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for preparing extract, in which a middle silk gland as its ingredient can be picked out thickly and easily, and a cell-free protein synthetic method using the extract, in a cell-free protein synthetic system using a silkworm extract.SOLUTION: In the most common silkworm varieties, while the middle silk gland produces sericin which is a component of a cocoon, it is accompanied by accumulation of fibroin (the main protein of silk thread) produced in the posterior silk gland, making it improper to prepare extract due to fibroin's high viscoelasticity. Therefore, a middle silk gland of a crossbreed produced from a mutant silkworm strain which does not specifically produce fibroin, is used. The present inventors found that a middle silk gland can be picked out so easily by making a cut with scissors into a septum between appendages of abdominal third and fourth segments of the silkworm larva, and picking the middle silk gland from the cut with a tweezer. Using this method greatly shortens the time needed for preparation of cell extract, as it enables a silk gland to be picked out in 23 seconds per one larva in average which is one-sixth of the time required for the conventional posterior silk gland extraction, when compared. In addition, an enhanced protein synthetic ability is confirmed in the middle silk gland extract on the second or third day in the fifth instar and using the ability can allow cell-free protein synthesis to be provided, in which the extract is easily prepared.

Description

本発明は、無細胞タンパク質合成系に使用できる抽出液、およびその製造方法、ならびに当該抽出液を使用した無細胞系でのタンパク質合成方法に関する。  The present invention relates to an extract that can be used in a cell-free protein synthesis system, a method for producing the same, and a protein synthesis method in a cell-free system using the extract.

近年、ヒトゲノムをはじめとし多くの生物の遺伝情報が解読されている。このような中、ポストゲノム研究として、これらの遺伝情報に対応するタンパク質の機能解析やゲノム創薬が注目を集めている。これらの遺伝情報に対応するタンパク質を医薬品開発研究などに利用するには、莫大な種類のタンパク質を短時間で簡便に合成することが必要となってくる。  In recent years, genetic information of many organisms including the human genome has been decoded. Under such circumstances, functional analysis of proteins corresponding to these genetic information and genome drug discovery are attracting attention as post-genome research. In order to use proteins corresponding to these genetic information for drug development research and the like, it is necessary to easily synthesize a huge variety of proteins in a short time.

現在、タンパク質の生産方法には、遺伝子組換え技術によって大腸菌、酵母、昆虫培養細胞、哺乳動物培養細胞などの生細胞を用いる発現系(以下、「細胞系」ということがある)が広く利用されている。しかし、生細胞は自己機能を維持するために外来タンパク質を排除する傾向があり、また生細胞で細胞毒タンパク質を発現すると細胞が生育しないなど発現が困難なタンパク質も多い。  Currently, expression systems using living cells such as E. coli, yeast, cultured insect cells, and cultured mammalian cells (hereinafter sometimes referred to as “cell systems”) are widely used in protein production methods. ing. However, living cells tend to exclude foreign proteins in order to maintain self-function, and there are many proteins that are difficult to express, such as when cells express no cytotoxic proteins in living cells.

一方、細胞系を使用しないタンパク質の生産方法として、細胞破砕液や抽出液に基質や酵素などを加えるなどして生物の遺伝情報翻訳系または遺伝情報転写/翻訳系を試験管内に取り揃え、反応鋳型として目的タンパク質をコードする構造遺伝子を有するDNA(転写鋳型)またはmRNA(翻訳鋳型)を用いて、アミノ酸を望みの順番に必要な残基数結合させることのできる合成系を再構築する、無細胞タンパク質合成系(以下、「無細胞系」ということがある)が知られている。このような無細胞タンパク質合成系では、上記細胞系のタンパク質合成のような制約を受けにくく、生物の命を断つことなくタンパク質の合成を行うことができ、またタンパク質の生産に培養などの操作を伴わないため細胞系と比較して短時間にタンパク質の合成を行うことができる。さらに無細胞系では、生命体が利用していないアミノ酸配列からなるタンパク質の大量生産も可能となることから、有望な発現方法であると期待されている。このような無細胞系に供する抽出液(無細胞タンパク質合成用抽出液)として、種々の生物由来のものを使用することが検討され、研究が進められている。  On the other hand, as a protein production method that does not use a cell system, a genetic information translation system or genetic information transcription / translation system for organisms is prepared in a test tube by adding a substrate or an enzyme to a cell disruption solution or extract, and a reaction template. Reconstructing a synthetic system that can combine amino acids with the required number of residues in the desired order using DNA (transcription template) or mRNA (translation template) having a structural gene encoding the target protein as Protein synthesis systems (hereinafter sometimes referred to as “cell-free systems”) are known. Such cell-free protein synthesis systems are less susceptible to the limitations of protein synthesis in the above cell systems, can synthesize proteins without losing the lives of living organisms, and can be used for protein production such as culturing. Since it is not accompanied, protein synthesis can be performed in a short time compared with the cell system. Furthermore, in a cell-free system, mass production of a protein having an amino acid sequence that is not used by living organisms is possible, and thus it is expected to be a promising expression method. As an extract (cell-free protein synthesis extract) to be used in such a cell-free system, the use of various organism-derived extracts has been studied and research is being conducted.

無細胞タンパク質合成用抽出液としては、大腸菌、小麦胚芽、ウサギ網状赤血球の他、昆虫培養細胞など由来のものが従来から知られている。我々は、これまでカイコ組織由来の抽出液(カイコ抽出液)を使用した無細胞系タンパク質合成方法を提案してきている(たとえば、特許文献1、特許文献2、特許文献3を参照)。我々が提案するカイコ抽出液を用いた無細胞タンパク質合成方法では、従来の方法と比較して、カイコという安価な材料を用いて抽出液が作製でき、動物細胞由来の抽出液の中では高いタンパク質合成能力を有し、糖タンパク質の合成も可能であるという利点があり、非常に有用である。しかしながら、抽出液作製に適しているカイコ器官である後部絹糸腺や脂肪体は、細く脆弱であるため、ローラー状の物で蚕の頭部から尾部に向けて押し出す方法にて絹糸線を分離する方法や絹糸線を細かく切って絹糸線細胞を除去する等の従来方法では傷つけることなく、摘出することができない。その結果として抽出液の調製が煩雑であり、多大な時間と労力を要するという不具合があり、その改善方法を見出すことが重要な課題であった。As extracts for cell-free protein synthesis, those derived from insect cultured cells in addition to Escherichia coli, wheat germ, rabbit reticulocytes, and the like are conventionally known. We have so far proposed cell-free protein synthesis methods using an extract derived from silkworm tissue (a silkworm extract) (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3). In the cell-free protein synthesis method using silkworm extract proposed by us, an extract can be prepared using an inexpensive material called silkworm, compared to conventional methods. It has the advantage that it has a synthesis ability and can also synthesize glycoproteins, and is very useful. However, the silk gland and fat body, which are silkworm organs suitable for preparing the extract, are thin and fragile, so the silk line is separated by a method of pushing from the head of the cocoon toward the tail with a roller-like object. The conventional method such as removing the silk wire cells by finely cutting the method or the silk wire cannot be removed without being damaged. As a result, the preparation of the extract is complicated, and there is a problem that it takes a lot of time and labor, and finding an improvement method has been an important issue.

特許第4244625号Japanese Patent No. 4244625 特許第4244628号Japanese Patent No. 4244628 特許第4243762号Japanese Patent No. 4243762

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、無細胞タンパク質合成に用いる抽出液を作製するための好適な材料となるカイコ幼虫組織であって、容易に摘出可能である組織を見出し、該組織を材料とした抽出液の調製方法およびその抽出液を用いた無細胞タンパク質合成方法を提供することである。  The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the object thereof is a silkworm larva tissue that is a suitable material for preparing an extract used for cell-free protein synthesis, An object of the present invention is to find a tissue that can be easily extracted, and to provide a method for preparing an extract using the tissue as a material and a cell-free protein synthesis method using the extract.

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、本発明を完成するに至った。即ち、カイコ幼虫の中部絹糸腺は絹の一成分であるセリシンを合成分泌する組織であり、該組織が高いタンパク質合成能を有することが示唆されていた。しかし、従来の一般品種(例えば錦秋×鐘和)のカイコ幼虫では、後部絹糸腺においてフィブロインが生産され、中部絹糸腺への移行・蓄積が生じ、それに伴い、中部絹糸腺が肥大するとともに高い粘弾性を有するようになるため抽出液調製のための材料としては適さないことから、中部絹糸腺を材料とした抽出液の調製は報告されていない。一方、フィブロインを特異的に産生しない突然変異蚕系統あるいはその系統から作製した交雑種の中部絹糸腺では、フィブロインの蓄積がほとんど生じないため高い粘弾性を有さないことが期待された。そこで、フィブロインを特異的に産生しない突然変異蚕系統あるいはその系統から作製した交雑種の中部絹糸腺を材料とした抽出液の調製法を検討した結果、該中部絹糸腺が容易に摘出することができることを見出し、また、前記中部絹糸腺を材料とすることにより、効率的な抽出液調製が実現できることを見出した。
発明は以下のとおりである。
〔1〕フィブロインを特異的に産生しない突然変異蚕系統の中部絹糸腺を用いることを特徴とした無細胞タンパク質合成用抽出液の製造方法。
〔2〕フィブロインを特異的に産生しない突然変異蚕系統から作製した交雑種の中部絹糸腺を用いることを特徴とした無細胞タンパク質合成用抽出液の製造方法。
〔3〕蚕系統が、セリシンホープである請求項1又は2に記載の無細胞タンパク質合成用抽出液の製造方法。
〔4〕5齢期1日目あるいは2日目のカイコ幼虫の中部絹糸線を用いた請求項1、2又は3に記載の無細胞タンパク質合成用抽出液の製造方法。
〔5〕上記1〜4に記載した方法で製造した合成用抽出液を含む無細胞タンパク質合成試薬キット。
〔6〕上記1〜4に記載した方法で製造した合成用抽出液を用いた無細胞タンパク質合成方法。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have completed the present invention. That is, the middle silk gland of the silkworm larva is a tissue that synthesizes and secretes sericin, which is a component of silk, and it has been suggested that the tissue has a high ability to synthesize proteins. However, in silkworm larvae of conventional general varieties (for example, Nishiki x Kanewa), fibroin is produced in the posterior silk gland, causing migration and accumulation in the middle silk gland, and as a result, the middle silk gland enlarges and is high Since it has viscoelasticity, it is not suitable as a material for preparing an extract, and therefore no preparation of an extract using a middle silk gland as a material has been reported. On the other hand, the mutant silkworm strain that does not specifically produce fibroin or the middle silk gland of a hybrid produced from that strain was expected to have no high viscoelasticity because fibroin accumulation hardly occurred. Therefore, as a result of examining a method for preparing an extract using a middle silk gland of a mutant silkworm strain that does not specifically produce fibroin or a hybrid produced from that strain, the middle silk gland can be easily removed. It has been found that it can be performed, and it has been found that an efficient extract preparation can be realized by using the middle silk gland as a material.
The invention is as follows.
[1] A method for producing an extract for cell-free protein synthesis, comprising using the middle silk gland of a mutant silkworm strain that does not specifically produce fibroin.
[2] A method for producing an extract for cell-free protein synthesis, comprising using a middle silk gland of a hybrid from a mutant silkworm strain that does not specifically produce fibroin.
[3] The method for producing an extract for cell-free protein synthesis according to claim 1 or 2, wherein the strain is a sericin hope.
[4] The method for producing an extract for cell-free protein synthesis according to claim 1, 2 or 3, wherein the middle silk thread of the silkworm larvae on the first day or the second day of the fifth instar period is used.
[5] A cell-free protein synthesis reagent kit containing the extract for synthesis produced by the method described in 1 to 4 above.
[6] A cell-free protein synthesis method using the synthesis extract produced by the method described in 1 to 4 above.

なお本明細書において「カイコ」は、カイコガ科に属する鱗翅目昆虫(絹糸昆虫)と同義であり、その一生において「卵(胚)」(産卵直後より孵化直前までの間)、「幼虫」(孵化直後から繭の形成終了直前(1齢期〜5齢期に分けられる))、「蛹」(繭の形成終了直前から羽化する直前までの間)、ならびに「成虫(蛾)」(羽化直後より死亡までの間)の各状態を経るものであり、その一生にわたる形態のいずれをも含むものとする。  In the present specification, “silkworm” is synonymous with lepidopterous insects (silk insects) belonging to the family Bombycidae. In its lifetime, “egg (embryo)” (from just after spawning to just before hatching), “larva” ( Immediately after hatching, immediately before the end of wing formation (divided into 1st to 5th stage)), 蛹 (from the time immediately before wing formation to just before emergence), and "adult (wing)" (immediately after emergence) (Until death), and includes all of its life-long forms.

カイコは、卵より孵化した後の幼虫の状態では、桑を食べて発育する期間(齢)と、食べずに脱皮の準備をする期間(眠)を交互に繰り返す。カイコの幼虫において、孵化してから1回目の脱皮までを1齢期、1回目の脱皮から2回目の脱皮までを2齢期といい、通常、4回脱皮して5齢期が終齢である。その後1週間程度でカイコの幼虫は、体が半透明になり絹糸を吐いて繭を形成し始め(この状態は「熟蚕」とも呼ばれる)、繭中で蛹化する。蛹の後、羽化して成虫となる。  In the state of larvae after hatching from eggs, silkworms alternate between the period of growing by eating mulberry (age) and the period of preparing for molting without eating (sleeping). In the silkworm larvae, the period from hatching to the first molting is referred to as the 1st instar period, and the period from the first molting to the second molting is referred to as the 2nd infancy. is there. After about a week, silkworm larvae become translucent and begin to spit silk threads to form cocoons (this state is also called “mature cocoon”) and hatch in the cocoons. After the pupae, they emerge and become adults.

本明細書における「絹糸腺」は、カイコ幼虫の両体側において、頭部の下唇先端に位置する吐出口から盲管にまで連なる一対の管状の外分泌腺であり、前部絹糸腺、中部絹糸腺および後部絹糸腺に大きく分けられる。後部絹糸腺は、絹糸の中心部を為すフィブロインを分泌する。また中部絹糸腺は、セリシンを分泌する。フィブロインは中部絹糸腺に蓄積されるとともに、セリシンによってその外周を覆われて、ゲル状の絹物質となる。この絹物質は、前部絹糸腺を通って吐出口から排出され、固体化して絹糸となる。  The “silk gland” in the present specification is a pair of tubular exocrine glands continuous from the discharge port located at the tip of the lower lip of the head to the cephalic duct on both sides of the silkworm larva, the front silk gland, the middle silk thread It is roughly divided into glands and posterior silk glands. The posterior silk gland secretes fibroin, which forms the center of the silk thread. The middle silk gland also secretes sericin. Fibroin accumulates in the middle silk gland, and its outer periphery is covered with sericin to form a gel-like silk substance. This silk substance is discharged from the outlet through the front silk gland and solidifies into a silk thread.

本明細書における「無細胞系タンパク質合成」は、mRNAの情報を読み取ってタンパク質を合成する無細胞翻訳系のみによるタンパク質合成(翻訳系)、ならびに、外来鋳型DNAよりmRNAを転写する転写工程と、該転写工程で得られたmRNAの情報を読み取ってタンパク質を合成する翻訳工程とを含むタンパク質合成(転写/翻訳系)のいずれであってもよい。ここで、本発明の合成方法によって無細胞系で合成される「タンパク質」は、複数のアミノ酸残基から構成される任意の分子量のペプチド、すなわち低分子量のペプチドから高分子量のいずれをも包含するものとする。また本明細書でいう「タンパク質」は、糖鎖修飾されてなる糖タンパク質も含む。  In the present specification, “cell-free protein synthesis” refers to protein synthesis (translation system) only by a cell-free translation system that reads mRNA information and synthesizes the protein, and a transcription step that transcribes mRNA from foreign template DNA, Any of protein synthesis (transcription / translation system) including a translation step of reading the information of mRNA obtained in the transcription step to synthesize a protein. Here, the “protein” synthesized in a cell-free system by the synthesis method of the present invention encompasses any molecular weight peptide composed of a plurality of amino acid residues, that is, any of low molecular weight peptides to high molecular weights. Shall. The “protein” as used herein also includes glycoproteins that are modified with a sugar chain.

本発明によれば、従来と比べて簡便な無細胞系タンパク質合成用抽出液の調製方法、およびその抽出液を用いたカイコ無細胞タンパク質合成方法を提供することができる。  ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the preparation method of the extract for cell-free protein synthesis simpler than before, and the silkworm cell-free protein synthesis method using the extract can be provided.

以下、本発明を詳細に説明する。本発明は、フィブロインを特異的に産生しない突然変異蚕系統あるいはその系統から作製した交雑種の中部絹糸腺を材料として用いることを特徴とする、無細胞タンパク質合成用抽出液の調製方法である。従来の一般品種(例えば錦秋×鐘和)のカイコ幼虫では、後部絹糸腺においてフィブロインが生産され、中部絹糸腺への移行・蓄積が生じ、それに伴い、中部絹糸腺が肥大するとともに高い粘弾性を有するようになるため抽出液調製のための材料としては不適であった。一方、フィブロインを特異的に産生しない突然変異蚕系統あるいはその系統から作製した交雑種の中部絹糸腺では、一般品種と同様に肥大するもののフィブロインの蓄積がほとんど生じないため粘弾性を有さず、その結果、材料として用いることが可能となり、効率的な抽出液調製が実現できた。  Hereinafter, the present invention will be described in detail. The present invention is a method for preparing an extract for cell-free protein synthesis, characterized by using as a material a mutant silkworm strain that does not specifically produce fibroin or a middle silk gland of a hybrid produced from the strain. In silkworm larvae of conventional general varieties (for example, Nishikiaki x Kanwa), fibroin is produced in the posterior silk gland, causing migration and accumulation in the middle silk gland, which is accompanied by enlargement of the middle silk gland and high viscoelasticity. Therefore, it was unsuitable as a material for preparing an extract. On the other hand, the mutant silkworm strain that does not specifically produce fibroin or the middle silk gland of a hybrid produced from that strain does not have viscoelasticity because it does not accumulate fibroin, although it is enlarged as in the general variety, As a result, it can be used as a material, and an efficient extract preparation can be realized.

本発明に用いるフィブロインを特異的に産生しない突然変異蚕系統としては、セリシンホープ(セリシンC)、セリシンN、Nd蚕、Nd‐s蚕、Nd‐s蚕などがあげられる。また、安定飼育の観点から、これらのフィブロインを特異的に産生しない突然変異蚕系統から作製した交雑種が好ましく、特にセリシンホープから作製した交雑種がより好ましい。Examples of mutant silkworm strains that do not specifically produce fibroin used in the present invention include sericin hope (sericin C), sericin N, Nd 蚕, Nd-s 蚕, and Nd-s D蚕. In addition, from the viewpoint of stable breeding, a hybrid produced from these mutant strains that do not specifically produce fibroin is preferred, and a hybrid produced from sericin hope is more preferred.

セリシンホープは、中国蚕系統「CS83」に「Nd系統」を交配し、さらに「CS83」の戻し交雑等を行い作製された蚕系統である(特許第3374177号参照)。このセリシンホープは、フィブロイン合成能に異常をおこし、後部絹糸腺が退化していることを特徴としている。  Sericin Hope is a cocoon line produced by crossing the "Nd line" with the Chinese cocoon line "CS83" and backcrossing "CS83" (see Japanese Patent No. 3374177). This sericin hope is characterized by abnormalities in fibroin synthesis and degeneration of the posterior silk gland.

本発明における抽出対象である中部絹糸腺は、カイコ幼虫のどの状態(1齢期〜5齢期)由来であってよい。また、単一の状態(たとえば、5齢期のカイコ幼虫)に限らず、複数の状態(たとえば、3齢期、4齢期、5齢期の各カイコ幼虫)であってもよい。また、中部絹糸腺のみならず他の組織(たとえば、後部絹糸腺)を含んでいてもよいものとする。無論、複数の状態の中部絹糸腺と他の組織を含んでいてもよい。なお、中部絹糸腺は、その組織全体である必要はない。  The middle silk gland, which is the extraction target in the present invention, may be derived from any state of silkworm larvae (1st to 5th instar). Moreover, it is not limited to a single state (for example, silkworm larvae at the 5th instar stage), but may be a plurality of states (for example, silkworm larvae at the 3rd, 4th, and 5th instar stages). In addition to the middle silk gland, other tissues (for example, the posterior silk gland) may be included. Of course, it may contain multiple silk glands and other tissues in multiple states. The middle silk gland need not be the entire tissue.

中部絹糸腺抽出液調製に用いるカイコ幼虫は、1齢期〜5齢期のものであれば、特に制限なく本発明の方法にて調製できるが、特に、5齢期のカイコ幼虫であるのが好ましい。これは、5齢期のカイコ幼虫において、中部絹糸腺が1齢期〜5齢期のうちで最も成熟しており、これを用いることで他の齢期のものと比べて短時間で大量のタンパク質が合成可能な無細胞系タンパク質合成用抽出液が得られるためである。中でも特に、絹糸の成分であるセリシンを活発につくり、高いタンパク質合成能を有しているという観点から、5齢期のカイコ幼虫の中部絹糸腺、中でも5齢期の1日〜2日のカイコ幼虫の中部絹糸腺から抽出を行うことが好ましい。  The silkworm larvae used for the preparation of the middle silk gland extract can be prepared by the method of the present invention without particular limitation as long as they are in the 1st to 5th instar stages. preferable. In the silkworm larvae at the 5th instar stage, the middle silk gland is the most mature among the 1st to 5th instar stages. This is because an extract for cell-free protein synthesis that can synthesize proteins is obtained. In particular, from the viewpoint of actively producing sericin, a component of silk thread, and having high protein synthesis ability, the middle silk gland of silkworm larvae at the 5th instar stage, especially silkworms from 1st to 2nd day at the 5th instar stage. Extraction from the middle silk gland of larvae is preferred.

所望の量の上記抽出物を含有する抽出液を得るためには、通常、複数体のカイコより抽出する必要がある。抽出に供するカイコの数は、使用するカイコの状態や個体差によっても異なるが、カイコ幼虫については、繭の形成期に近づくにつれて組織の成熟に伴って、同量の抽出物を得るために要する数は少なくて済む。特に絹糸腺は、5齢期のカイコ幼虫において日を追うごとに著しく成熟するため、たとえば、5齢期の1日で30匹程度のカイコ幼虫からと同程度の量を5齢期の7日では6匹〜7匹程度のカイコ幼虫から得ることができる。  In order to obtain an extract containing a desired amount of the above extract, it is usually necessary to extract from a plurality of silkworms. The number of silkworms used for extraction varies depending on the condition of silkworms used and individual differences, but for silkworm larvae, it is necessary to obtain the same amount of extract as the tissue matures as it approaches the stage of silkworm formation. The number is small. In particular, the silk gland matures significantly every day in the 5th instar silkworm larvae. Then, it can be obtained from about 6 to 7 silkworm larvae.

本発明の無細胞系タンパク質合成用抽出液の調製方法においては、従来の後部絹糸腺や脂肪体を抽出液作製に用いる場合と比べて、野性型カイコ系統の中部絹糸腺を摘出する方法として従来報告されている方法(特開2007−210902参照)で摘出した場合であっても、フィブロインを特異的に産生しないカイコ系統の中部絹糸線を簡便に摘出可能であることを特徴としている。また、発明者らは、以下に述べるように、前記従来からの方法と比較してもより短時間にフィブロインを特異的に産生しないカイコ系統の中部絹糸腺を摘出する方法を開発した。具体的には、カイコ幼虫の腹部第3節と第4節の複脚の間の節間膜にハサミ、メスなどで切れ込みを入れ、その切れ込みよりピンセットなどで中部絹糸腺を取り出すことを特徴とする使用器官の摘出方法を用いることで実現できる。また、切れ込みを入れる位置は、他の場所でもよく、例えば、腹部第2節と第3節の複脚の間の節間膜でもよい。中部絹糸腺より抽出を行うならば、その他の手順には特に制限されるものではないが、たとえば、以下の手順により行うことができる。まず、カイコ幼虫を氷上に数分間置くことで動きを止める。次に、上述の方法にしたがって、たとえばハサミ、メスおよびピンセットなどの器具を使用して、カイコより所望の組織を摘出する。この摘出によって得る後述の抽出に使用する組織量としては、特に制限はないが、通常、1g〜100gの範囲内である。次に摘出した組織を、液体窒素で凍結させた後、予め液体窒素で冷却させた乳鉢を用いてすり潰し、抽出用液で抽出する。ここで使用する抽出用液は、従来公知の抽出に用いる緩衝液を特に制限なく使用することができるが、好ましくは、プロテアーゼインヒビター、カリウム塩、マグネシウム塩、DTT、グリセロールおよび緩衝剤を含有するものを使用する。特に好ましくは、0.01mM〜5mMのPMSF、50mM〜200mMの酢酸カリウム、0.5mM〜5mMの酢酸マグネシウム、0.5mM〜5mMのDTT、5−40%(v/v)グリセロール、および、10mM〜50mMのHEPES−KOH(pH6〜8)を含有する抽出用液を使用する。このようにして、まず、カイコ中部絹糸腺からの抽出物を含有する液状物を得る。  In the method for preparing an extract for cell-free protein synthesis according to the present invention, the conventional method for extracting the middle silk gland of a wild type silkworm strain compared to the conventional case of using the rear silk gland or fat body for the preparation of the extract. Even when extracted by the reported method (see JP2007-210902A), it is characterized in that it is possible to easily extract the middle silk line of a silkworm strain that does not specifically produce fibroin. In addition, as described below, the inventors have developed a method for extracting the middle silk gland of a silkworm strain that does not specifically produce fibroin in a shorter time than the conventional method. Specifically, it is characterized in that a cut is made with scissors, a scalpel, etc. in the internode membrane between the third and fourth legs of the abdomen of the silkworm larvae, and the middle silk gland is removed with tweezers from the cut. This can be realized by using a method for extracting the organ to be used. Further, the position where the cut is made may be another place, for example, the internode membrane between the second leg and the third leg of the abdomen. If extraction is performed from the middle silk gland, the other procedures are not particularly limited, but can be performed by the following procedures, for example. First, the silkworm larvae are stopped by placing them on ice for a few minutes. Next, according to the above-described method, a desired tissue is extracted from a silkworm using instruments such as scissors, a scalpel, and tweezers. Although there is no restriction | limiting in particular as a tissue quantity used for the below-mentioned extraction obtained by this extraction, Usually, it exists in the range of 1g-100g. Next, the extracted tissue is frozen with liquid nitrogen, ground with a mortar previously cooled with liquid nitrogen, and extracted with an extraction liquid. As the extraction solution used here, a conventionally known buffer for extraction can be used without particular limitation, but preferably contains a protease inhibitor, potassium salt, magnesium salt, DTT, glycerol and a buffer. Is used. Particularly preferably, 0.01 mM to 5 mM PMSF, 50 mM to 200 mM potassium acetate, 0.5 mM to 5 mM magnesium acetate, 0.5 mM to 5 mM DTT, 5-40% (v / v) glycerol, and 10 mM An extraction solution containing ~ 50 mM HEPES-KOH (pH 6-8) is used. In this way, first, a liquid material containing an extract from the silkworm middle silk gland is obtained.

次に、上記抽出処理で得られた液状物を遠心分離にかける。該遠心分離は、当分野において通常行われている条件(10,000×g〜50,000×g、0℃〜10℃、10分間〜60分間)で行う。抽出液の調製方法としては、該遠心分離を1回行った後、得られた上清を抽出液とする。また、タンパク質合成に不要な不溶成分を除去するという観点より、該上清に上記の条件にて再度の遠心分離を行い、得られた上清を抽出液としてもよい。  Next, the liquid obtained by the extraction process is centrifuged. The centrifugation is performed under the conditions normally performed in this field (10,000 × g to 50,000 × g, 0 ° C. to 10 ° C., 10 minutes to 60 minutes). As a method for preparing the extract, after performing the centrifugation once, the obtained supernatant is used as the extract. From the viewpoint of removing insoluble components unnecessary for protein synthesis, the supernatant may be centrifuged again under the above conditions, and the resulting supernatant may be used as an extract.

さらに、本発明の抽出液の調製方法としては、上記1回あるいは2回の遠心分離で得られた抽出液をゲル濾過し、ゲル濾過後の濾液より280nmにおける吸光度が10以上の画分を分取する処理を行うことで抽出液を調製してもよい。具体的には以下の手順にて行う。まず、遠心分離後の上清についてゲル濾過を行うが、ゲル濾過は、たとえば脱塩カラムPD−10(GEヘルスケア社製)を好適に使用することができ、常法にしたがって、ゲル濾過用緩衝液にてカラムを平衡化した後、試料を供給し、上記抽出用液にて溶出する、というような条件にて行えばよい。ゲル濾過して得られる濾液は、通常のゲル濾過で行われているように、0.1mL〜1mLを1画分とすればよく、高いタンパク質合成能を有する画分を効率よく分取するという観点より、0.4mL〜0.6mLを1画分とするのが好ましい。次に、ゲル慮過後の濾液より280nmにおける吸光度が10以上の画分を分取する。当該処理は、たとえばDU800(ベックマンコールター社製)などの機器を用いて、各画分について上記280nmにおける吸光度を測定し、この吸光度が10以上の画分を分取する。このようにして得られる画分を抽出液としてもよい。  Furthermore, as a method for preparing the extract of the present invention, the extract obtained by the above centrifugation once or twice is subjected to gel filtration, and a fraction having an absorbance at 280 nm of 10 or more is separated from the filtrate after gel filtration. You may prepare an extract by performing the process to take. Specifically, the following procedure is performed. First, gel filtration is performed on the supernatant after centrifugation. For the gel filtration, for example, a desalting column PD-10 (manufactured by GE Healthcare) can be suitably used. After equilibrating the column with the buffer, the sample may be supplied and eluted with the extraction solution. The filtrate obtained by gel filtration should be 0.1 mL to 1 mL as one fraction, as is done by normal gel filtration, and efficiently fractions having a high protein synthesis ability. From a viewpoint, it is preferable to make 0.4 mL-0.6 mL into 1 fraction. Next, a fraction having an absorbance at 280 nm of 10 or more is collected from the filtrate after gel consideration. In this process, for example, using a device such as DU800 (manufactured by Beckman Coulter, Inc.), the absorbance at 280 nm is measured for each fraction, and fractions having an absorbance of 10 or more are collected. The fraction obtained in this way may be used as the extract.

上記のように本発明の方法にて得られた抽出液を用いてタンパク質合成反応を行うことによって、如何なるタンパク質、例えば生細胞で細胞毒となるタンパク質であっても、短時間にて合成することが可能となる。また、真核生物であるカイコの中部絹糸腺由来の抽出物を用いているため、糖タンパク質を無細胞系で合成することも可能であり、特に制限されることなく多くの種類のタンパク質を合成することができる。なお上記タンパク質合成反応は、mRNAの情報を読み取ってタンパク質を合成する無細胞翻訳系のみによるタンパク質合成反応(翻訳系合成反応)、外来鋳型DNAよりmRNAを転写する転写工程と、該転写工程で得られたmRNAの情報を読み取ってタンパク質を合成する翻訳工程とを含むタンパク質合成反応(転写/翻訳系合成反応)のいずれであってもよい。さらに、このような抽出液は、後述するように従来のカイコ後部絹糸腺からの抽出液の調製と比較して、無細胞系タンパク質合成に供することのできる抽出液を、格段に容易に調製することができ、効率的な無細胞系タンパク質合成を実現できる。  As described above, by performing a protein synthesis reaction using the extract obtained by the method of the present invention, any protein, for example, a protein that becomes a cytotoxic agent in living cells, can be synthesized in a short time. Is possible. In addition, because it uses an extract derived from the middle silk gland of the silkworm, the eukaryote, it is possible to synthesize glycoproteins in a cell-free system, and many types of proteins can be synthesized without any particular restrictions. can do. The protein synthesis reaction described above is obtained by a protein synthesis reaction (translation system synthesis reaction) using only a cell-free translation system that reads mRNA information and synthesizes a protein, a transcription step that transcribes mRNA from a foreign template DNA, and the transcription step. Any of the protein synthesis reactions (transcription / translation system synthesis reaction) including a translation step of synthesizing the protein by reading the information of the obtained mRNA. Furthermore, as will be described later, such an extract is much easier to prepare an extract that can be used for cell-free protein synthesis as compared with the preparation of an extract from a conventional silkworm posterior silk gland. Efficient cell-free protein synthesis.

本発明の方法で得られた抽出液中におけるカイコ中部絹糸腺由来の抽出物の含有量に特に制限はないが、タンパク質濃度で1mg/mL〜200mg/mLであるのが好ましく、中でも10mg/mL〜100mg/mLであるのがより好ましい。当該抽出物の含有量がタンパク質濃度で1mg/mL未満であると、本発明の作用に必須な成分の濃度が低くなり、充分な合成反応が行えなくなる虞があるためであり、また当該抽出物の含有量がタンパク質濃度で200mg/mLを超えると、抽出液自体が高い粘性を有し、操作しづらい虞があるためである。  The content of the extract derived from the silkworm middle silk gland in the extract obtained by the method of the present invention is not particularly limited, but the protein concentration is preferably 1 mg / mL to 200 mg / mL, and more preferably 10 mg / mL More preferably, it is -100 mg / mL. This is because if the content of the extract is less than 1 mg / mL in terms of protein concentration, the concentration of components essential for the action of the present invention will be low, and a sufficient synthesis reaction may not be possible. This is because if the content of the protein exceeds 200 mg / mL in protein concentration, the extract itself has a high viscosity and may be difficult to operate.

なお上記範囲の量のカイコ中部絹糸腺由来の抽出物を含有する抽出液は、抽出液のタンパク質濃度測定を利用して、調製できる。当該タンパク質濃度測定は、当分野において通常行われているように、たとえばBCA Protein assay Kit(PIERCE社製)を使用し、反応試薬2mLに対してサンプルを0.1mL加え、37℃で30分間反応させ、562nmにおける吸光度を測定する、といった手順によって行う。コントロールとしては、通常、ウシ血清アルブミン(BSA)を使用する。  An extract containing an extract derived from the silkworm middle silk gland in an amount in the above range can be prepared by measuring the protein concentration of the extract. The protein concentration is measured using, for example, BCA Protein assay Kit (manufactured by PIERCE), 0.1 mL of the sample is added to 2 mL of the reaction reagent, and the reaction is performed at 37 ° C. for 30 minutes. And measuring the absorbance at 562 nm. As a control, bovine serum albumin (BSA) is usually used.

本発明の方法で得られる抽出液を用いて、上記翻訳系合成反応、転写/翻訳系合成反応を行うために調製する反応液(それぞれ、「翻訳系用反応液」、「転写/翻訳系用反応液」と呼ぶ。)の組成に特に制限はなく、それぞれ従来公知の組成を適宜選択すればよい。翻訳系用反応液、転写/翻訳系用反応液のいずれの場合であっても、本発明の方法で得られた抽出液を10(v/v)%〜80(v/v)%、特には30(v/v)%〜60(v/v)%含有するように調製されたものであるのが好ましい。すなわち、反応液の全体において、カイコ中部絹糸腺由来の抽出物の含有量が、タンパク質濃度で0.1mg/mL〜160mg/mLとなるように調製されるのが好ましく、3mg/mL〜60mg/mLとなるように調製されるのがより好ましい。当該抽出物の含有量がタンパク質濃度で0.1mg/mL未満または160mg/mLを超えると、タンパク質の合成速度が低下する傾向にあるためである。
以下、(1)翻訳系用反応液、(2)転写/翻訳系用反応液について、それぞれ説明する。
Reaction solutions prepared for carrying out the above-mentioned translation system synthesis reaction and transcription / translation system synthesis reaction using the extract obtained by the method of the present invention (respectively “translation system reaction solution”, “transcription / translation system use”) The composition of the “reaction solution” is not particularly limited, and a conventionally known composition may be appropriately selected. In either case of the translation system reaction solution or the transcription / translation system reaction solution, the extract obtained by the method of the present invention is 10 (v / v)% to 80 (v / v)%, particularly Is preferably prepared so as to contain 30 (v / v)% to 60 (v / v)%. That is, it is preferable that the content of the extract derived from the silkworm middle silk gland in the whole reaction solution is preferably 0.1 mg / mL to 160 mg / mL in terms of protein concentration, and 3 mg / mL to 60 mg / mL. More preferably, it is prepared to be mL. This is because when the content of the extract is less than 0.1 mg / mL or exceeds 160 mg / mL in protein concentration, the protein synthesis rate tends to decrease.
Hereinafter, (1) the translation system reaction solution and (2) the transcription / translation system reaction solution will be described.

(1)翻訳系用反応液
翻訳系用反応液は、本発明の方法で得られた抽出液を除く成分として、外来mRNA、カリウム塩、マグネシウム塩、DTT、アデノシン三リン酸、グアノシン三リン酸、クレアチンリン酸、クレアチンキナーゼ、アミノ酸成分、RNaseインヒビター、tRNA、緩衝剤を少なくとも含有するのが好ましい。かかる翻訳系用反応液を使用して翻訳系合成反応を行うことで、短時間で大量のタンパク質の合成が可能である。
(1) Translation system reaction solution The translation system reaction solution is a component excluding the extract obtained by the method of the present invention, exogenous mRNA, potassium salt, magnesium salt, DTT, adenosine triphosphate, guanosine triphosphate. Creatine phosphate, creatine kinase, amino acid component, RNase inhibitor, tRNA, and buffer. By carrying out a translation system synthesis reaction using such a translation system reaction solution, a large amount of protein can be synthesized in a short time.

上記翻訳系用反応液に用いる外来mRNAとは、カイコ中部絹糸腺に由来しないmRNAを指し、カイコ中部絹糸腺に由来しないmRNAであるならば、コードするタンパク質(ペプチドを含む)に特に制限はなく、毒性を有するタンパク質をコードするものであってもよいし、また糖タンパク質をコードするものであってもよい。なお、翻訳系用反応液に含有されるmRNAが外来mRNAであるかカイコ中部絹糸腺に由来するmRNAであるかは、まず、翻訳系用反応液中より、mRNAを単離精製後、逆転写酵素によりcDNAを合成し、得られたcDNAの塩基配列を解析し、既知の外来mRNAの塩基配列と比較することで判別することができる。  The foreign mRNA used in the reaction solution for translation system refers to mRNA that does not originate from the silkworm middle silk gland, and if it is mRNA that does not originate from the silkworm middle silk gland, there is no particular limitation on the encoded protein (including peptides). It may be one that encodes a toxic protein or one that encodes a glycoprotein. Whether mRNA contained in the reaction solution for translation system is foreign mRNA or mRNA derived from silkworm middle silk gland is determined by first isolating and purifying mRNA from the reaction solution for translation system, then reverse transcription It can be determined by synthesizing cDNA with an enzyme, analyzing the base sequence of the obtained cDNA, and comparing it with a base sequence of a known foreign mRNA.

なお翻訳系用反応液に用いる外来mRNAは、その塩基数に特に制限はなく、目的とするタンパク質を合成し得るならばmRNA全てが同じ塩基数でなくともよい。また、目的とするタンパク質を合成し得る程度に相同な配列であれば、各mRNAは、複数個の塩基が欠失、置換、挿入または付加されたものであってよい。  The foreign mRNA used in the reaction solution for translation system is not particularly limited in the number of bases, and all mRNAs may not have the same number of bases as long as the target protein can be synthesized. In addition, each mRNA may have a plurality of bases deleted, substituted, inserted or added as long as the sequences are homologous enough to synthesize the target protein.

翻訳系用反応液中において、外来mRNAは、タンパク質合成の速度の観点から、1μg/mL〜1000μg/mL含有されることが好ましく、10μg/mL〜500μg/mL含有されることがより好ましい。mRNAが1μg/mL未満または1000μg/mLを超えると、タンパク質合成の速度が低下する傾向にあるためである。  In the translation reaction solution, the foreign mRNA is preferably contained at 1 μg / mL to 1000 μg / mL, more preferably 10 μg / mL to 500 μg / mL, from the viewpoint of the rate of protein synthesis. This is because if the mRNA is less than 1 μg / mL or exceeds 1000 μg / mL, the rate of protein synthesis tends to decrease.

翻訳系用反応液中におけるカリウム塩としては、抽出用液の成分として上述した各種のカリウム塩、好適には酢酸カリウム、を好ましく使用できる。カリウム塩は、上述した抽出用液におけるカリウム塩の場合と同様の観点から、当該翻訳系用反応液中において、10mM〜500mM含有されることが好ましく、50mM〜150mM含有されることがより好ましい。  As the potassium salt in the translation reaction solution, the various potassium salts described above as the components of the extraction solution, preferably potassium acetate, can be preferably used. From the same viewpoint as the case of the potassium salt in the extraction solution described above, the potassium salt is preferably contained in the translation reaction solution in an amount of 10 mM to 500 mM, more preferably 50 mM to 150 mM.

翻訳系用反応液中におけるマグネシウム塩としては、抽出用液の成分として上述した各種のマグネシウム塩、好適には酢酸マグネシウム、を好ましく使用できる。マグネシウム塩は、上述した抽出用液におけるマグネシウム塩の場合と同様の観点から、当該翻訳系用反応液中において、0.1mM〜10mM含有されることが好ましく、0.5mM〜3mM含有されることがより好ましい。  As the magnesium salt in the translation reaction solution, the above-mentioned various magnesium salts, preferably magnesium acetate, can be preferably used as components of the extraction solution. From the same viewpoint as the case of the magnesium salt in the extraction solution described above, the magnesium salt is preferably contained in the translation system reaction solution in an amount of 0.1 mM to 10 mM, and preferably 0.5 mM to 3 mM. Is more preferable.

翻訳系用反応液中におけるDTTは、上述した抽出用液におけるDTTの場合と同様の観点から、0.1mM〜10mM含有されることが好ましく、0.2mM〜5mM含有されることがより好ましい。  The DTT in the translation system reaction solution is preferably contained in an amount of 0.1 mM to 10 mM, more preferably 0.2 mM to 5 mM, from the same viewpoint as in the case of the DTT in the extraction solution described above.

翻訳系用反応液中におけるアデノシン三リン酸(以下、「ATP」ということがある。)は、タンパク質合成の速度の観点から、0.01mM〜10mM含有されることが好ましく、0.1mM〜5mM含有されることがより好ましい。ATPが0.01mM未満または10mMを超えると、タンパク質の合成速度が低下する傾向にあるためである。  Adenosine triphosphate (hereinafter sometimes referred to as “ATP”) in the translation system reaction solution is preferably contained in an amount of 0.01 mM to 10 mM, and preferably 0.1 mM to 5 mM, from the viewpoint of the rate of protein synthesis. More preferably it is contained. This is because when ATP is less than 0.01 mM or more than 10 mM, the protein synthesis rate tends to decrease.

翻訳系用反応液中におけるグアノシン三リン酸(以下、「GTP」ということがある。)は、タンパク質合成の速度の観点から、0.01mM〜10mM含有されることが好ましく、0.1mM〜5mM含有されることがより好ましい。GTPが0.01mM未満または10mMを超えると、タンパク質合成の速度が低下する傾向にあるためである。  The guanosine triphosphate (hereinafter sometimes referred to as “GTP”) in the reaction solution for translation system is preferably contained in an amount of 0.01 mM to 10 mM, preferably 0.1 mM to 5 mM, from the viewpoint of the rate of protein synthesis. More preferably it is contained. This is because when GTP is less than 0.01 mM or more than 10 mM, the rate of protein synthesis tends to decrease.

翻訳系用反応液中におけるクレアチンリン酸は、タンパク質を継続的に合成するための成分であって、ATPとGTPを再生する目的で配合される。クレアチンリン酸は、タンパク質合成の速度の観点から、当該反応液中において1mM〜200mM含有されることが好ましく、10mM〜100mM含有されることがより好ましい。クレアチンリン酸が1mM未満であると、充分な量のATPとGTPが再生されにくく、結果としてタンパク質の合成速度が低下する傾向にあるためであり、またクレアチンリン酸が200mMを超えると、阻害物質として働き、タンパク質の合成速度が低下する傾向にあるためである。  Creatine phosphate in the reaction solution for translation system is a component for continuously synthesizing proteins, and is blended for the purpose of regenerating ATP and GTP. From the viewpoint of protein synthesis rate, creatine phosphate is preferably contained in the reaction solution in an amount of 1 mM to 200 mM, more preferably 10 mM to 100 mM. This is because if creatine phosphate is less than 1 mM, sufficient amounts of ATP and GTP are difficult to regenerate, resulting in a tendency for the protein synthesis rate to decrease, and if creatine phosphate exceeds 200 mM, an inhibitory substance. This is because the protein synthesis rate tends to decrease.

翻訳系用反応液中におけるクレアチンキナーゼは、タンパク質を継続的に合成するための成分であって、クレアチンリン酸と共にATPとGTPを再生する目的で配合される。クレアチンキナーゼは、タンパク質合成の速度の観点から、当該反応液中において1μg/mL〜1000μg/mL含有されることが好ましく、10μg/mL〜500μg/mL含有されることがより好ましい。クレアチンキナーゼが1μg/mL未満であると、充分な量のATPとGTPが再生されにくく、結果としてタンパク質の合成速度が低下する傾向にあるためであり、またクレアチンキナーゼが1000μg/mLを超えると、阻害物質として働き、タンパク質の合成速度が低下する傾向にあるためである。  Creatine kinase in the reaction solution for translation system is a component for continuously synthesizing proteins and is formulated for the purpose of regenerating ATP and GTP together with creatine phosphate. From the viewpoint of protein synthesis rate, creatine kinase is preferably contained in the reaction solution in an amount of 1 μg / mL to 1000 μg / mL, and more preferably 10 μg / mL to 500 μg / mL. This is because when creatine kinase is less than 1 μg / mL, sufficient amounts of ATP and GTP are difficult to be regenerated, and as a result, the protein synthesis rate tends to decrease, and when creatine kinase exceeds 1000 μg / mL, This is because it acts as an inhibitor and tends to decrease the rate of protein synthesis.

翻訳系用反応液中におけるアミノ酸成分は、20種類のアミノ酸、すなわち、バリン、メチオニン、グルタミン酸、アラニン、ロイシン、フェニルアラニン、グリシン、プロリン、イソロイシン、トリプトファン、アスパラギン、セリン、トレオニン、ヒスチジン、アスパラギン酸、チロシン、リシン、グルタミン、シスチン、アルギニン、の20種類のアミノ酸を少なくとも含有する。このアミノ酸には、ラジオアイソトープ標識されたアミノ酸も含まれる。さらに、必要に応じて、修飾アミノ酸を含有していてもよい。当該アミノ酸成分は、通常、各種類のアミノ酸を概ね等量ずつ含有してなる。  The amino acid component in the reaction solution for translation system is 20 kinds of amino acids, that is, valine, methionine, glutamic acid, alanine, leucine, phenylalanine, glycine, proline, isoleucine, tryptophan, asparagine, serine, threonine, histidine, aspartic acid, tyrosine , Lysine, glutamine, cystine and arginine. This amino acid also includes radioisotope labeled amino acids. Furthermore, you may contain the modified amino acid as needed. The amino acid component usually contains approximately equal amounts of each type of amino acid.

本発明においては、タンパク質合成の速度の観点から、当該反応液中において上記のアミノ酸成分が1μM〜1000μM含有されることが好ましく、10μM〜200μM含有されることがより好ましい。アミノ酸成分が1μM未満または1000μMを超えると、タンパク質の合成速度が低下する傾向にあるためである。  In the present invention, from the viewpoint of protein synthesis speed, the amino acid component is preferably contained in the reaction solution in an amount of 1 μM to 1000 μM, more preferably 10 μM to 200 μM. This is because if the amino acid component is less than 1 μM or exceeds 1000 μM, the protein synthesis rate tends to decrease.

翻訳系用反応液中におけるRNaseインヒビターは、抽出液に混在するカイコ中部絹糸腺由来のRNaseによって、本発明の無細胞系タンパク質合成の際にmRNAやtRNAが不所望に消化されて、タンパク質の合成を妨げるのを防ぐ目的で配合されるものであり、当該反応液中において0.1U/μL〜100U/μL含有されることが好ましく、1U/μL〜10U/μL含有されることがより好ましい。RNaseインヒビターが0.1U/μL未満であると、RNaseの分解活性を充分抑えることができない傾向にあるためであり、またRNaseインヒビターが100U/μLを超えると、タンパク質合成反応を阻害する傾向にあるためである。  The RNase inhibitor in the reaction solution for translation system is an undesired digestion of mRNA and tRNA during cell-free protein synthesis of the present invention by the RNase derived from the silkworm middle silk gland mixed in the extract. In the reaction solution, it is preferably contained in an amount of 0.1 U / μL to 100 U / μL, and more preferably 1 U / μL to 10 U / μL. This is because if the RNase inhibitor is less than 0.1 U / μL, the degradation activity of RNase tends not to be sufficiently suppressed, and if the RNase inhibitor exceeds 100 U / μL, the protein synthesis reaction tends to be inhibited. Because.

翻訳系用反応液中におけるtRNAは、上記20種類のアミノ酸に対応した種類のtRNAを概ね等量ずつ含有してなる。本発明においては、タンパク質合成の速度の観点から、当該反応液中において1μg/mL〜1000μg/mL含有されることが好ましく、10μg/mL〜500μg/mL含有されることがより好ましい。tRNAが1μg/mL未満または1000μg/mLを超えると、タンパク質合成の速度が低下する傾向にあるためである。  The tRNA in the translation reaction solution contains approximately equal amounts of the tRNAs corresponding to the 20 amino acids. In the present invention, from the viewpoint of the rate of protein synthesis, the reaction solution preferably contains 1 μg / mL to 1000 μg / mL, more preferably 10 μg / mL to 500 μg / mL. This is because if the tRNA is less than 1 μg / mL or exceeds 1000 μg / mL, the rate of protein synthesis tends to decrease.

翻訳系用反応液に含有される緩衝剤としては、上述した抽出用液に用いたものと同様のものが好適に使用でき、同様の理由から、HEPES−KOH(pH6〜8)を使用するのが好ましい。また、緩衝剤は、上述した抽出用液における緩衝剤の場合と同様の観点から、5mM〜200mM含有されることが好ましく、10mM〜50mM含有されることがより好ましい。  As the buffering agent contained in the translation system reaction solution, the same one as that used in the extraction solution described above can be suitably used. For the same reason, HEPES-KOH (pH 6-8) is used. Is preferred. Moreover, it is preferable that 5 to 200 mM is contained, and it is more preferable that 10 to 50 mM is contained for a buffering agent from the viewpoint similar to the case of the buffering agent in the liquid for extraction mentioned above.

また翻訳系用反応液は、さらにグルセロールを添加されたものであるのがより好ましい。グリセロールを添加すると、翻訳系合成反応においてタンパク質合成に必須な成分を安定化できるという利点があるためである。グリセロールを添加する場合、通常、5(v/v)%〜20(v/v)%となるように添加する。また、グリセロールの代わりに、同様の効果を有する種々の多価アルコールを好適に添加してもよい。  The translation system reaction solution is more preferably one to which glycerol is further added. This is because the addition of glycerol has an advantage that components essential for protein synthesis can be stabilized in the translation system synthesis reaction. When glycerol is added, it is usually added so as to be 5 (v / v)% to 20 (v / v)%. In addition, various polyhydric alcohols having the same effect may be suitably added instead of glycerol.

さらに、翻訳系用反応液は、エチレングリコールビス(2−アミノエチルエーテル)四酢酸(以下、「EGTA」ということがある。)を含有するのが好ましい。EGTAを含有すると、EGTAが抽出液中の金属イオンとキレートを形成することでリボヌクレアーゼ、プロテアーゼなどを不活化させることにより、本発明のタンパク質合成に必須な成分の分解を阻害することができるためである。該EGTAは、上記反応液中において、上記分解阻害能を好適に発揮し得る観点から0.01mM〜10mM含有されることが好ましく、0.1mM〜5mM含有されることがより好ましい。EGTAが0.01mM未満であると必須な成分の分解活性を充分に抑えることができない傾向にあるためであり、また、10mMを超えるとタンパク質合成反応を阻害する傾向にあるためである。  Further, the translation system reaction solution preferably contains ethylene glycol bis (2-aminoethyl ether) tetraacetic acid (hereinafter sometimes referred to as “EGTA”). When EGTA is contained, EGTA forms a chelate with a metal ion in the extract to inactivate ribonuclease, protease, etc., thereby inhibiting degradation of components essential for protein synthesis of the present invention. is there. The EGTA is preferably contained in the reaction solution in an amount of 0.01 mM to 10 mM, more preferably 0.1 mM to 5 mM, from the viewpoint of suitably exhibiting the above-described degradation inhibitory ability. This is because if EGTA is less than 0.01 mM, the degradation activity of essential components tends not to be sufficiently suppressed, and if it exceeds 10 mM, the protein synthesis reaction tends to be inhibited.

すなわち、本発明の方法で得られた抽出液を使用した翻訳系用反応液としては、当該抽出液を30(v/v)%〜60(v/v)%含有するとともに、50mM〜150mMの酢酸カリウム、0.5mM〜3mMの酢酸マグネシウム、0.2mM〜5mMのDTT、5(v/v)%〜20(v/v)%のグリセロール、0.1mM〜5mMのATP、0.1mM〜5mMのGTP、10mM〜100mMのクレアチンリン酸、10μg/mL〜500μg/mLのクレアチンキナーゼ、10μM〜200μMのアミノ酸成分、1U/μL〜10U/μLのRNaseインヒビター、10μg/mL〜500μg/mLのtRNA、10μg/mL〜500μg/mLの外来mRNA、10mM〜50mMのHEPES−KOH(pH6〜8)を含有するように実現されるのが好ましい。また、上記に加えてさらに0.1mM〜5mMのEGTAを含有するように実現されるのがより好ましい。  That is, as a translation system reaction solution using the extract obtained by the method of the present invention, the extract contains 30 (v / v)% to 60 (v / v)% and 50 mM to 150 mM. Potassium acetate, 0.5 mM to 3 mM magnesium acetate, 0.2 mM to 5 mM DTT, 5 (v / v)% to 20 (v / v)% glycerol, 0.1 mM to 5 mM ATP, 0.1 mM to 5 mM GTP, 10 mM to 100 mM creatine phosphate, 10 μg / mL to 500 μg / mL creatine kinase, 10 μM to 200 μM amino acid component, 1 U / μL to 10 U / μL RNase inhibitor, 10 μg / mL to 500 μg / mL tRNA Contains 10 μg / mL to 500 μg / mL foreign mRNA, 10 mM to 50 mM HEPES-KOH (pH 6 to 8) Preferably implemented in so that. In addition to the above, it is more preferable that the EGTA is further contained in an amount of 0.1 mM to 5 mM.

上記翻訳系用反応液を用いた無細胞系タンパク質合成反応(翻訳系合成反応)は、従来公知のたとえば低温恒温槽にて行う。反応温度は、通常、10℃〜40℃、好ましくは20℃〜30℃の範囲内である。反応温度が10℃未満であると、タンパク質の合成速度が低下する傾向にあり、また反応温度が40℃を超えると、必須な成分が変性する傾向にあるためである。反応の時間は、通常、1時間〜72時間、好ましくは3時間〜24時間である。  The cell-free protein synthesis reaction (translation system synthesis reaction) using the translation reaction solution is carried out in a conventionally known low temperature thermostat. The reaction temperature is usually in the range of 10 ° C to 40 ° C, preferably 20 ° C to 30 ° C. This is because if the reaction temperature is less than 10 ° C, the protein synthesis rate tends to decrease, and if the reaction temperature exceeds 40 ° C, essential components tend to denature. The reaction time is usually 1 hour to 72 hours, preferably 3 hours to 24 hours.

(2)転写/翻訳系用反応液
転写/翻訳系用反応液は、本発明の方法で得られた抽出液を除く成分として、外来鋳型DNA、RNAポリメラーゼ、アデノシン三リン酸、グアノシン三リン酸、シチジン5’−三リン酸、ウリジン5’−三リン酸、クレアチンリン酸、クレアチンキナーゼ、アミノ酸成分およびtRNAを少なくとも含有するのが好ましい。かかる転写/翻訳系用反応液を使用して転写/翻訳系合成反応を行うことで、短時間で大量のタンパク質の合成が可能である。
(2) Reaction solution for transcription / translation system The reaction solution for transcription / translation system is a component excluding the extract obtained by the method of the present invention, and includes exogenous template DNA, RNA polymerase, adenosine triphosphate, guanosine triphosphate. It preferably contains at least cytidine 5′-triphosphate, uridine 5′-triphosphate, creatine phosphate, creatine kinase, amino acid component and tRNA. By carrying out a transcription / translation system synthesis reaction using such a reaction solution for transcription / translation system, a large amount of protein can be synthesized in a short time.

上記転写/翻訳系用反応液に用いる外来鋳型DNAは、プラスミドDNAなどの環状DNAであってもよいし、PCR産物などの直鎖状DNAであってもよい。上記外来鋳型DNAは、カイコ組織に由来しない鋳型DNAを指し、目的タンパク質をコードする塩基配列と、その5’上流側に位置するプロモーター配列とを少なくとも有する。本発明に用いる外来鋳型DNAは、カイコ中部絹糸腺に由来しない鋳型DNAであるならば、コードするタンパク質(ペプチドを含む)に特に制限はなく、生細胞で細胞毒となるタンパク質をコードする塩基配列を有するものであってもよいし、また糖タンパク質をコードする塩基配列を有するものであってもよい。また本発明に用いる外来鋳型DNAにおけるプロモーター配列としては、特に制限されるものではないが、たとえば、従来公知のT7プロモーター配列、SP6プロモーター配列、T3プロモーター配列などが挙げられる。  The exogenous template DNA used in the reaction solution for transcription / translation system may be a circular DNA such as a plasmid DNA or a linear DNA such as a PCR product. The exogenous template DNA refers to a template DNA not derived from silkworm tissue, and has at least a base sequence encoding a target protein and a promoter sequence located 5 'upstream thereof. The exogenous template DNA used in the present invention is not particularly limited as long as it is a template DNA not derived from the silkworm middle silk gland, and there are no particular restrictions on the encoded protein (including peptides). It may also have a base sequence encoding a glycoprotein. Further, the promoter sequence in the exogenous template DNA used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include conventionally known T7 promoter sequence, SP6 promoter sequence, T3 promoter sequence and the like.

なお本発明に用いる外来鋳型DNAは、塩基数に特に制限はなく、目的とするタンパク質を合成し得るならば鋳型DNA全てが同じ塩基数でなくともよい。また、目的とするタンパク質を合成し得る程度に相同な配列であれば、各外来鋳型DNAは、複数個の塩基が欠失、置換、挿入または付加されたものであってよい。なお、抽出液において、含有される鋳型DNAが外来鋳型DNAであるかカイコ中部絹糸腺に由来する鋳型DNAであるかは、抽出液中より、フェノール−クロロホルム抽出を行ってその鋳型DNAを抽出し、その塩基配列を解析することによって判別することができる。  The foreign template DNA used in the present invention is not particularly limited in the number of bases, and all template DNAs may not have the same number of bases as long as the target protein can be synthesized. In addition, each foreign template DNA may have a plurality of bases deleted, substituted, inserted or added as long as the sequences are homologous to the extent that the target protein can be synthesized. Whether the template DNA contained in the extract is foreign template DNA or template DNA derived from the silkworm middle silk gland is extracted from the extract by phenol-chloroform extraction. It can be determined by analyzing the base sequence.

また、本発明に用いる外来鋳型DNAは、上記目的タンパク質をコードする塩基配列の3’下流側に転写を終結させる機能を有するターミネーター配列、および/または、合成されたmRNAの安定性などの観点からポリA配列を有しているのが好ましい。上記ターミネーター配列としては、たとえば、従来公知のT7ターミネーター配列、SP6ターミネーター配列、T3ターミネーター配列などが挙げられる。  Further, the exogenous template DNA used in the present invention is a terminator sequence having a function of terminating transcription at the 3 ′ downstream side of the base sequence encoding the target protein and / or the stability of the synthesized mRNA. It preferably has a poly A sequence. Examples of the terminator sequence include conventionally known T7 terminator sequences, SP6 terminator sequences, T3 terminator sequences, and the like.

外来鋳型DNAは、転写/翻訳系用反応液中において、0.1μg/mL〜8000μg/mL含有されることが好ましく、3μg/mL〜600μg/mL含有されることがより好ましい。外来鋳型DNAが0.1μg/mL未満または8000μg/mLを超えると、タンパク質合成の速度が低下する傾向にあるためである。  The exogenous template DNA is preferably contained in the reaction solution for transcription / translation system in an amount of 0.1 μg / mL to 8000 μg / mL, more preferably 3 μg / mL to 600 μg / mL. This is because if the exogenous template DNA is less than 0.1 μg / mL or exceeds 8000 μg / mL, the rate of protein synthesis tends to decrease.

転写/翻訳系用反応液に用いるRNAポリメラーゼは、外来鋳型DNAが有するプロモーター配列に応じて適宜選択することができる。たとえば、外来鋳型DNAがT7プロモーター配列を有している場合は、その配列を認識するT7 RNAポリメラーゼを使用することが好ましい。また、外来鋳型DNAが、SP6またはT3プロモーター配列を有している場合は、それぞれ、SP6 RNAポリメラーゼまたはT3 RNAポリメラーゼを使用することが好ましい。  The RNA polymerase used in the transcription / translation system reaction solution can be appropriately selected according to the promoter sequence of the foreign template DNA. For example, when the foreign template DNA has a T7 promoter sequence, it is preferable to use T7 RNA polymerase that recognizes the sequence. In addition, when the foreign template DNA has an SP6 or T3 promoter sequence, it is preferable to use SP6 RNA polymerase or T3 RNA polymerase, respectively.

RNAポリメラーゼは、mRNA合成の速度およびタンパク質合成の速度の観点から、転写/翻訳系用反応液中に0.01U/μL〜100U/μL含有されることが好ましく、0.1U/μL〜10U/μL含有されることがより好ましい。RNAポリメラーゼが0.01U/μL未満であると、mRNAの合成量が少なくなり、結果としてタンパク質合成の速度が低下する傾向にあるためであり、またRNAポリメラーゼが100U/μLを超えると、タンパク質合成反応を阻害する傾向にあるためである。  From the viewpoint of the rate of mRNA synthesis and the rate of protein synthesis, RNA polymerase is preferably contained in the reaction solution for transcription / translation system in an amount of 0.01 U / μL to 100 U / μL, preferably 0.1 U / μL to 10 U / μl. More preferably, μL is contained. This is because if RNA polymerase is less than 0.01 U / μL, the amount of mRNA synthesis decreases, and as a result, the rate of protein synthesis tends to decrease, and if RNA polymerase exceeds 100 U / μL, protein synthesis. This is because the reaction tends to be inhibited.

転写/翻訳系用反応液中におけるアデノシン三リン酸(以下、「ATP」ということがある。)は、タンパク質合成の速度の観点から、0.01mM〜10mM含有されることが好ましく、0.1mM〜5mM含有されることがより好ましい。ATPが0.01mM未満または10mMを超えると、タンパク質の合成速度が低下する傾向にあるためである。  Adenosine triphosphate (hereinafter sometimes referred to as “ATP”) in the reaction solution for transcription / translation system is preferably contained in an amount of 0.01 mM to 10 mM from the viewpoint of the rate of protein synthesis. More preferably, it is contained at -5 mM. This is because when ATP is less than 0.01 mM or more than 10 mM, the protein synthesis rate tends to decrease.

転写/翻訳系用反応液中におけるグアノシン三リン酸(以下、「GTP」ということがある。)は、タンパク質合成の速度の観点から、0.01mM〜10mM含有されることが好ましく、0.1mM〜5mM含有されることがより好ましい。GTPが0.01mM未満または10mMを超えると、タンパク質合成の速度が低下する傾向にあるためである。  The guanosine triphosphate (hereinafter sometimes referred to as “GTP”) in the reaction solution for transcription / translation system is preferably contained in an amount of 0.01 mM to 10 mM, from the viewpoint of the rate of protein synthesis. More preferably, it is contained at -5 mM. This is because when GTP is less than 0.01 mM or more than 10 mM, the rate of protein synthesis tends to decrease.

転写/翻訳系用反応液中におけるシチジン5’−三リン酸(以下、「CTP」ということがある。)は、タンパク質合成の速度の観点から、0.01mM〜10mM含有されることが好ましく、0.1mM〜5mM含有されることがより好ましい。CTPが0.01mM未満または10mMを超えると、タンパク質の合成速度が低下する傾向にあるためである。  The cytidine 5′-triphosphate (hereinafter sometimes referred to as “CTP”) in the reaction solution for transcription / translation system is preferably contained in an amount of 0.01 mM to 10 mM from the viewpoint of the rate of protein synthesis. More preferably, the content is 0.1 mM to 5 mM. This is because if the CTP is less than 0.01 mM or exceeds 10 mM, the protein synthesis rate tends to decrease.

転写/翻訳系用反応液中におけるウリジン5’−三リン酸(以下、「UTP」ということがある。)は、タンパク質合成の速度の観点から、0.01mM〜10mM含有されることが好ましく、0.1mM〜5mM含有されることがより好ましい。UTPが0.01mM未満または10mMを超えると、タンパク質の合成速度が低下する傾向にあるためである。  Uridine 5′-triphosphate (hereinafter sometimes referred to as “UTP”) in the reaction solution for transcription / translation system is preferably contained in an amount of 0.01 mM to 10 mM from the viewpoint of the rate of protein synthesis. More preferably, the content is 0.1 mM to 5 mM. This is because when the UTP is less than 0.01 mM or more than 10 mM, the protein synthesis rate tends to decrease.

転写/翻訳系用反応液中におけるクレアチンリン酸は、タンパク質を継続的に合成するための成分であって、ATPとGTPを再生する目的で配合される。クレアチンリン酸は、タンパク質合成の速度の観点から、転写/翻訳系用反応液中において1mM〜200mM含有されることが好ましく、10mM〜100mM含有されることがより好ましい。クレアチンリン酸が1mM未満であると、充分な量のATPとGTPが再生されにくく、結果としてタンパク質の合成速度が低下する傾向にあるためであり、またクレアチンリン酸が200mMを超えると、阻害物質として働き、タンパク質の合成速度が低下する傾向にあるためである。  Creatine phosphate in the reaction solution for transcription / translation system is a component for continuously synthesizing proteins, and is blended for the purpose of regenerating ATP and GTP. From the viewpoint of protein synthesis rate, creatine phosphate is preferably contained in an amount of 1 mM to 200 mM, more preferably 10 mM to 100 mM, in the transcription / translation system reaction solution. This is because if creatine phosphate is less than 1 mM, sufficient amounts of ATP and GTP are difficult to regenerate, resulting in a tendency for the protein synthesis rate to decrease, and if creatine phosphate exceeds 200 mM, an inhibitory substance. This is because the protein synthesis rate tends to decrease.

転写/翻訳系用反応液中におけるクレアチンキナーセは、タンパク質を継続的に合成するための成分であって、クレアチンリン酸と共にATPとGTPを再生する目的で配合される。クレアチンキナーゼは、タンパク質合成の速度の観点から、転写/翻訳系用反応液中において1μg/mL〜1000μg/mL含有されることが好ましく、10μg/mL〜500μg/mL含有されることがより好ましい。クレアチンキナーゼが1μg/mL未満であると、充分な量のATPとGTPが再生されにくく、結果としてタンパク質の合成速度が低下する傾向にあるためであり、またクレアチンキナーゼが1000μg/mLを超えると、阻害物質として働き、タンパク質の合成速度が低下する傾向にあるためである。  Creatine kinase in the reaction solution for transcription / translation system is a component for continuously synthesizing proteins, and is formulated for the purpose of regenerating ATP and GTP together with creatine phosphate. From the viewpoint of protein synthesis rate, creatine kinase is preferably contained in the reaction solution for transcription / translation system in an amount of 1 μg / mL to 1000 μg / mL, and more preferably 10 μg / mL to 500 μg / mL. This is because when creatine kinase is less than 1 μg / mL, sufficient amounts of ATP and GTP are difficult to be regenerated, and as a result, the protein synthesis rate tends to decrease, and when creatine kinase exceeds 1000 μg / mL, This is because it acts as an inhibitor and tends to decrease the rate of protein synthesis.

転写/翻訳系用反応液中におけるアミノ酸成分は、20種類のアミノ酸、すなわち、バリン、メチオニン、グルタミン酸、アラニン、ロイシン、フェニルアラニン、グリシン、プロリン、イソロイシン、トリプトファン、アスパラギン、セリン、トレオニン、ヒスチジン、アスパラギン酸、チロシン、リシン、グルタミン、シスチン、アルギニン、の20種類のアミノ酸を少なくとも含有する。このアミノ酸には、ラジオアイソトープ標識されたアミノ酸も含まれる。さらに、必要に応じて、修飾アミノ酸を含有していてもよい。当該アミノ酸成分は、通常、各種類のアミノ酸を概ね等量ずつ含有してなる。  The amino acid component in the reaction solution for transcription / translation system is 20 kinds of amino acids, that is, valine, methionine, glutamic acid, alanine, leucine, phenylalanine, glycine, proline, isoleucine, tryptophan, asparagine, serine, threonine, histidine, aspartic acid , Tyrosine, lysine, glutamine, cystine, arginine at least. This amino acid also includes radioisotope labeled amino acids. Furthermore, you may contain the modified amino acid as needed. The amino acid component usually contains approximately equal amounts of each type of amino acid.

タンパク質合成の速度の観点からは、転写/翻訳系用反応液中において上記のアミノ酸成分が1μM〜1000μM含有されることが好ましく、10μM〜500μM含有されることがより好ましい。アミノ酸成分が1μM未満または1000μMを超えると、タンパク質の合成速度が低下する傾向にあるためである。  From the viewpoint of the speed of protein synthesis, the amino acid component is preferably contained in the reaction solution for transcription / translation system in an amount of 1 μM to 1000 μM, more preferably 10 μM to 500 μM. This is because if the amino acid component is less than 1 μM or exceeds 1000 μM, the protein synthesis rate tends to decrease.

転写/翻訳系用反応液中におけるtRNAは、上記20種類のアミノ酸に対応した種類のtRNAを概ね等量ずつ含有してなる。tRNAは、タンパク質合成の速度の観点からは、転写/翻訳系用反応液中において1μg/mL〜1000μg/mL含有されることが好ましく、10μg/mL〜500μg/mL含有されることがより好ましい。tRNAが1μg/mL未満または1000μg/mLを超えると、タンパク質合成の速度が低下する傾向にあるためである。  The tRNA in the reaction solution for transcription / translation system contains approximately the same amount of tRNA of the types corresponding to the 20 types of amino acids. From the viewpoint of the speed of protein synthesis, tRNA is preferably contained in the transcription / translation system reaction solution in an amount of 1 μg / mL to 1000 μg / mL, and more preferably 10 μg / mL to 500 μg / mL. This is because if the tRNA is less than 1 μg / mL or exceeds 1000 μg / mL, the rate of protein synthesis tends to decrease.

転写/翻訳系用反応液は、さらに、カリウム塩、マグネシウム塩、DTT、RNaseインヒビター、スペルミジンおよび緩衝剤を含有するのが好ましい。  The reaction solution for transcription / translation system preferably further contains potassium salt, magnesium salt, DTT, RNase inhibitor, spermidine and buffer.

転写/翻訳系用反応液中におけるカリウム塩としては、抽出用液の成分として上述した各種のカリウム塩、好適には酢酸カリウム、を好ましく使用できる。カリウム塩は、上述した抽出用液におけるカリウム塩の場合と同様の観点から、当該転写/翻訳系用反応液中において、10mM〜500mM含有されることが好ましく、50mM〜150mM含有されることがより好ましい。  As the potassium salt in the transcription / translation system reaction solution, the various potassium salts described above as the components of the extraction solution, preferably potassium acetate, can be preferably used. From the same viewpoint as the potassium salt in the extraction solution described above, the potassium salt is preferably contained in the transcription / translation system reaction solution in an amount of 10 mM to 500 mM, more preferably 50 mM to 150 mM. preferable.

転写/翻訳系用反応液中におけるマグネシウム塩としては、抽出用液の成分として上述した各種のマグネシウム塩、好適には酢酸マグネシウム、を好ましく使用できる。マグネシウム塩は、上述した抽出用液におけるマグネシウム塩の場合と同様の観点から、当該転写/翻訳系用反応液中において、0.1mM〜10mM含有されることが好ましく、0.5mM〜3mM含有されることがより好ましい。  As the magnesium salt in the reaction solution for transcription / translation system, the above-mentioned various magnesium salts, preferably magnesium acetate, can be preferably used as components of the extraction solution. From the same viewpoint as the case of the magnesium salt in the extraction solution described above, the magnesium salt is preferably contained in the transcription / translation system reaction solution in an amount of 0.1 mM to 10 mM, preferably 0.5 mM to 3 mM. More preferably.

転写/翻訳系用反応液中におけるDTTは、酸化防止の目的で配合されるものであり、当該反応液中において0.1mM〜100mM含有されることが好ましく、0.2mM〜20mM含有されることがより好ましい。DTTが0.1mM未満または100mMを超えると、タンパク質の合成に必須な成分が不安定になる傾向にあるためである。  DTT in the reaction solution for transcription / translation system is blended for the purpose of preventing oxidation, and is preferably contained in the reaction solution at a concentration of 0.1 mM to 100 mM, and preferably 0.2 mM to 20 mM. Is more preferable. This is because when DTT is less than 0.1 mM or more than 100 mM, components essential for protein synthesis tend to become unstable.

転写/翻訳系用反応液中におけるRNaseインヒビターは、抽出液に混在するカイコ由来のRNaseによって、転写/翻訳系合成反応の際にmRNAやtRNAが不所望に消化されて、タンパク質の合成を妨げるのを防ぐ目的で添加されるものであり、当該反応液中において0.1U/μL〜100U/μL含有されることが好ましく、1U/μL〜10U/μL含有されることがより好ましい。RNaseインヒビターが0.1U/μL未満であると、RNaseの分解活性を充分抑えることができない傾向にあるためであり、またRNaseインヒビターが100U/μLを超えると、タンパク質合成反応を阻害する傾向にあるためである。  The RNase inhibitor in the transcription / translation system reaction solution interferes with protein synthesis by undesirably digesting mRNA and tRNA during the transcription / translation system synthesis reaction by the silkworm-derived RNase mixed in the extract. In the reaction solution, it is preferably contained in an amount of 0.1 U / μL to 100 U / μL, and more preferably 1 U / μL to 10 U / μL. This is because if the RNase inhibitor is less than 0.1 U / μL, the degradation activity of RNase tends not to be sufficiently suppressed, and if the RNase inhibitor exceeds 100 U / μL, the protein synthesis reaction tends to be inhibited. Because.

上記スペルミジンは、転写における伸張反応を促進する目的で添加されるものであり、転写/翻訳系用反応液中において0.01mM〜100mM含有されることが好ましく、0.05mM〜10mM含有されることがより好ましい。スペルミジンが0.01mM末満であると、mRNAの合成速度が低下し生成するmRNAの量が少なくなり、結果としてタンパク質合成の速度が低下するというような傾向にあるためであり、またスペルミジンが100mMを超えると、タンパク質合成反応を阻害する傾向にあるためである。  The spermidine is added for the purpose of promoting an extension reaction in transcription, and is preferably contained in the reaction solution for transcription / translation system in an amount of 0.01 mM to 100 mM, and 0.05 mM to 10 mM. Is more preferable. This is because when spermidine is less than 0.01 mM, the synthesis rate of mRNA decreases and the amount of mRNA produced decreases, and as a result, the rate of protein synthesis tends to decrease, and spermidine is 100 mM. This is because exceeding the value tends to inhibit the protein synthesis reaction.

転写/翻訳系用反応液に含有される緩衝剤としては、上述した抽出用液に用いたものと同様のものが好適に使用でき、同様の理由から、HEPES−KOH(pH6〜8)を使用するのが好ましい。また、緩衝剤は、上述した抽出用液における緩衝剤の場合と同様の観点から、1mM〜200mM含有されることが好ましく、5mM〜50mM含有されることがより好ましい。  As the buffer contained in the reaction solution for transcription / translation system, those similar to those used in the extraction solution described above can be suitably used. For the same reason, HEPES-KOH (pH 6-8) is used. It is preferable to do this. In addition, the buffer is preferably contained in an amount of 1 mM to 200 mM, more preferably 5 mM to 50 mM, from the same viewpoint as that of the buffer in the extraction liquid described above.

また転写/翻訳系用反応液は、さらにグリセロールを添加されたものであるのがより好ましい。グリセロールを添加すると、転写/翻訳系合成反応においてタンパク質合成に必須な成分を安定化できるという利点があるためである。グリセロールを添加する場合、通常、5(v/v)%〜20(v/v)%となるように添加する。また、グリセロールの代わりに、同様の効果を有する種々の多価アルコールを好適に添加してもよい。  The reaction solution for transcription / translation system is more preferably one to which glycerol is further added. This is because the addition of glycerol has the advantage that components essential for protein synthesis in the transcription / translation system synthesis reaction can be stabilized. When glycerol is added, it is usually added so as to be 5 (v / v)% to 20 (v / v)%. In addition, various polyhydric alcohols having the same effect may be suitably added instead of glycerol.

すなわち、本発明の方法で得られた抽出液を使用した転写/翻訳系用反応液としては、当該抽出液を30(v/v)%〜60(v/v)%含有するとともに、さらに0.1U/μL〜10U/μLのRNAポリメラーゼ、0.1mM〜5mMのATP、0.1mM〜5mMのGTP、0.1mM〜5mMのCTP、0.1mM〜5mMのUTP、10mM〜100mMのクレアチンリン酸、10μg/mL〜500μg/mLのクレアチンキナーゼ、10μM〜500μMのアミノ酸成分、10μg/mL〜500μg/mLのtRNAを含有するのが好ましい。さらには、50mM〜150mMの酢酸カリウム、0.5mM〜3mMの酢酸マグネシウム、0.2mM〜20mMのDTT、1U/μL〜10U/μLのRNaseインヒビター、0.05mM〜10mMのスペルミジン、5mM〜50mMのHEPES−KOH(pH7.4)、5(v/v)%〜20(v/v)%のグリセロールを含有するように実現されるのが好ましい。  That is, the transcription / translation system reaction solution using the extract obtained by the method of the present invention contains 30 (v / v)% to 60 (v / v)% of the extract, and further contains 0 1 U / μL to 10 U / μL RNA polymerase, 0.1 mM to 5 mM ATP, 0.1 mM to 5 mM GTP, 0.1 mM to 5 mM CTP, 0.1 mM to 5 mM UTP, 10 mM to 100 mM creatine phosphorus It preferably contains an acid, 10 μg / mL to 500 μg / mL creatine kinase, 10 μM to 500 μM amino acid component, 10 μg / mL to 500 μg / mL tRNA. Furthermore, 50 mM to 150 mM potassium acetate, 0.5 mM to 3 mM magnesium acetate, 0.2 mM to 20 mM DTT, 1 U / μL to 10 U / μL RNase inhibitor, 0.05 mM to 10 mM spermidine, 5 mM to 50 mM It is preferably realized to contain HEPES-KOH (pH 7.4), 5 (v / v)% to 20 (v / v)% glycerol.

上記転写/翻訳系用反応液を用いた無細胞系タンパク質合成反応(転写/翻訳系合成反応)についても、上記翻訳系合成反応の場合と同様、従来公知のたとえば低温恒温槽にて行えばよい。転写工程の反応温度は、通常、10℃〜60℃、好ましくは20℃〜50℃の範囲内である。転写工程の反応温度が10℃末満であると、転写の速度が低下する傾向にあり、また転写工程の反応温度が60℃を越えると、反応に必須な成分が変性する傾向にあるためである。また翻訳工程の温度は、通常、10℃〜40℃、好ましくは20℃〜30℃の範囲内である。翻訳工程の反応温度が10℃未満であると、タンパク質の合成速度が低下する傾向にあり、また翻訳工程の反応温度が40℃を越えると、反応に必須な成分が変性する傾向にあるためである。  The cell-free protein synthesis reaction (transcription / translation system synthesis reaction) using the reaction solution for transcription / translation system may be carried out in a conventionally known low-temperature thermostatic chamber as in the case of the translation system synthesis reaction. . The reaction temperature in the transfer step is usually in the range of 10 ° C to 60 ° C, preferably 20 ° C to 50 ° C. If the reaction temperature in the transfer process is less than 10 ° C, the transfer speed tends to decrease. If the reaction temperature in the transfer process exceeds 60 ° C, components essential for the reaction tend to be denatured. is there. Moreover, the temperature of a translation process is 10 to 40 degreeC normally, Preferably it exists in the range of 20 to 30 degreeC. If the reaction temperature of the translation process is less than 10 ° C, the protein synthesis rate tends to decrease, and if the reaction temperature of the translation process exceeds 40 ° C, components essential for the reaction tend to denature. is there.

転写/翻訳系合成反応では、転写、翻訳工程を連続して実施し得るという観点から両工程に好適な20℃〜30℃の範囲で反応を行うことが特に好ましい。反応の時間は、全工程あわせて、通常、1時間〜72時間、好ましくは3時間〜24時間である。  In the transcription / translation system synthesis reaction, it is particularly preferable to perform the reaction in a range of 20 ° C. to 30 ° C. suitable for both steps from the viewpoint that the transcription and translation steps can be carried out continuously. The reaction time is usually 1 hour to 72 hours, preferably 3 hours to 24 hours, in total for all steps.

上記翻訳系用反応液、転写/翻訳系用反応液を使用して合成できるタンパク質に特に制限はない。合成されたタンパク質の量は、酵素の活性の測定、SDS−PAGE、免疫検定法などによって測定できる。  There is no particular limitation on the protein that can be synthesized using the above translation system reaction solution and transcription / translation system reaction solution. The amount of the synthesized protein can be measured by measuring enzyme activity, SDS-PAGE, immunoassay, and the like.

以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、これらは単なる例示であって、本発明の範囲を何ら限定するものではない。  The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but these are merely illustrative and do not limit the scope of the present invention.

実施例1:カイコ幼虫中部絹糸腺の摘出
5齢期2日目に達したフィブロインを特異的に産生しない突然変異蚕系統から作製した交雑種7種類を用いて、カイコ幼虫中部絹糸腺の摘出を行った。先ず、各交雑種20−40頭を氷上で冷やし仮死状態にして動きを止めた。そのカイコ幼虫を氷上で冷やしておいたステンレス製バットに移し、腹部第3節と第4節の腹脚の間の節間膜にハサミで切れ込みを入れ、その切れ込みより中部絹糸腺を傷つけないようにピンセットを用いて摘出した。各交雑種20−40頭のカイコ幼虫より摘出した場合の所要時間を表1に示す。
Example 1: Extraction of middle silk gland of silkworm larvae The middle silk gland of silkworm larvae was isolated using seven kinds of hybrids prepared from mutant silkworm strains that did not specifically produce fibroin that reached the second day of the fifth instar stage. went. First, 20-40 heads of each hybrid were chilled on ice and put into a dead state to stop the movement. The silkworm larvae are transferred to a stainless steel bat that has been chilled on ice, and scissors are cut into the internode membrane between the abdominal legs of the third and fourth abdomen, so as not to damage the middle silk gland. It was removed using tweezers. Table 1 shows the time required for extraction from 20-40 silkworm larvae of each hybrid.

Figure 2014097056
全体の平均は、中部絹糸腺の摘出には1頭あたり、約23秒を要することがわかった。なお、日603号、日604号、中604号、中605号は、人工飼料育に適する広食性蚕品種「はばたき」の原種であり、いずれも、人工飼料を良く摂食する多糸量系統である。また、lemは、独立行政法人農業生物資源研究所に保存されているlem遺伝子を持つ系統を改良した系統である。これら全ての系統は、独立行政法人農業生物資源研究所から入手可能である。
Figure 2014097056
As a whole, it was found that it took about 23 seconds per head to remove the middle silk gland. Incidentally, No. 603, No. 604, No. 604, No. 604, and No. 605 are prototypical varieties of habitats suitable for artificial feed breeding, “Habaki”, all of which are multi-yarn lines that often feed on artificial feed. It is. In addition, lem is an improved strain of the strain having the lem gene stored in the National Institute for Agrobiological Sciences. All these strains are available from the National Institute for Agrobiological Resources.

比較例1:カイコ幼虫後部絹糸腺の摘出
実施例1の比較として、5齢期4日目に達した普通蚕品種(錦秋×鐘和)を用いて、カイコ幼虫後部絹糸腺の摘出を行った。まず、カイコ幼虫を氷上で冷やし仮死状態にして動きを止めた。次に、ステンレス製バットの上においたダンボールに虫ピンで固定し、ハサミやメスを用いて腹部全体に縦に切り込みを入れ、絹糸腺に分布する気管を腺細胞を傷つけないようにしてピンセットで取り除き、中部絹糸腺と後部絹糸腺の境界付近の後部絹糸腺をピンセットでつまみ、前方に向かって絹糸腺を持ち上げて取り出す方法にて、後部絹糸腺を摘出した。結果として、後部絹糸腺の摘出には、20頭あたり50分(1頭あたり約150秒)を要することがわかった。この所要時間は、実施例1の6.5倍である。
Comparative Example 1: Extraction of silkworm larvae of silkworm larvae As a comparison with Example 1, the silkworm larvae of silkworm larvae were extracted using a common silkworm variety (Kinkiaki x Kanwa) that reached the fourth day of the 5th infancy. It was. First, silkworm larvae were chilled on ice and put into a dead state and stopped moving. Next, fix with insect pin to corrugated cardboard placed on stainless steel vat, cut vertically into the abdomen using scissors and scalpel, and remove the trachea distributed in the silk gland with tweezers so as not to damage the glandular cells The posterior silk gland was removed by a method of picking the posterior silk gland near the boundary between the middle silk gland and the posterior silk gland with tweezers and lifting the silk gland forward and taking it out. As a result, it was found that the removal of the posterior silk gland requires 50 minutes per 20 heads (about 150 seconds per head). This required time is 6.5 times that of the first embodiment.

実施例2:カイコ幼虫中部絹糸腺抽出液の調製
5齢期に達したフィブロインを特異的に
産生しない突然変異蚕系統から作製した交雑種であるセリシンホープ×lemを用いて、カイコ幼虫を1日目から8日目まで1日ごとにサンプリングした。サンプリングしたカイコ幼虫から、実施例1の方法にて中部絹糸腺を傷つけないように摘出した。摘出した中部絹糸腺は、滅菌済み0.75%NaCl溶液で洗浄し、濾紙にて水分を取り除き、あらかじめ−80℃に冷却しておいた乳鉢に移し、その後、抽出液作製時まで−80℃で冷却保存した。
Example 2: Preparation of silkworm larvae middle silk gland extract The silkworm larvae were cultured for 1 day using a sericin hope x lem, a hybrid produced from a mutant silkworm strain that does not specifically produce fibroin reaching the age of 5 years. Sampling was performed every day from the 8th day to the 8th day. The sampled silkworm larva was extracted by the method of Example 1 so as not to damage the middle silk gland. The extracted middle silk gland was washed with a sterilized 0.75% NaCl solution, removed with a filter paper, transferred to a mortar previously cooled to −80 ° C., and then −80 ° C. until the extract was prepared. And cooled and stored.

抽出液の調製は以下のように行った。まず、−80℃で一時保存した乳鉢に入った中部絹糸腺に液体窒素を加え冷却しながら乳棒を用いて粉状になるまですり潰した。サンプリングしたカイコ幼虫の日数別の頭数と、摘出および破砕に要した時間を表2に示す。  The extract was prepared as follows. First, liquid nitrogen was added to the middle silk gland in a mortar temporarily stored at −80 ° C., and the mixture was crushed using a pestle while cooling. Table 2 shows the number of silkworm larvae sampled according to the number of days and the time required for extraction and crushing.

Figure 2014097056
Figure 2014097056

次に、粉状となった中部絹糸腺を遠沈管に移し、電子天秤を用いてその重量を計測した。これに2/3量の下記組成の抽出用液を加え、スパーテルで良く攪拌することで抽出を行った。
〔抽出用液の組成〕
・20mM HEPES−KOH(pH7.4)
・100mM 酢酸カリウム
・2mM 酢酸マグネシウム
・1mM DTT
・0.5mM PMSF
・10% グリセロール
Next, the powdered middle silk gland was transferred to a centrifuge tube, and its weight was measured using an electronic balance. Extraction was performed by adding 2/3 amount of a solution for extraction having the following composition to the mixture and stirring well with a spatula.
[Composition of extraction liquid]
・ 20 mM HEPES-KOH (pH 7.4)
・ 100 mM potassium acetate ・ 2 mM magnesium acetate ・ 1 mM DTT
・ 0.5 mM PMSF
・ 10% glycerol

抽出後、得られた液状物を遠心分離機(himacCR22GII(日立工機社製))にて、30,000×g、30分間、4℃の条件にて遠心分離を行った。遠心分離後、上清のみを単離し、再び30,000×g、10分間、4℃の条件にて遠心分離を行った。遠心分離後、上清のみを単離し、これを中部絹糸腺抽出液とした。この間、材料や試薬は氷上で冷やしながら操作を行い、不純物が混入しないように手袋を着用した。また、器具や試薬は滅菌したものを使用した。  After extraction, the obtained liquid was centrifuged with a centrifuge (himacCR22GII (Hitachi Koki Co., Ltd.)) at 30,000 × g for 30 minutes at 4 ° C. After centrifugation, only the supernatant was isolated and centrifuged again at 30,000 × g for 10 minutes at 4 ° C. After centrifugation, only the supernatant was isolated and used as the middle silk gland extract. During this time, the materials and reagents were operated while cooling on ice, and gloves were worn so that impurities would not enter. The instruments and reagents used were sterilized.

参考例1:鋳型mRNAの調製
無細胞タンパク質合成に用いる鋳型DNAとしては、昆虫無細胞タンパク質合成用発現ベクターpTD1(DDBJ/GenBank/EMBL Accession Number:AB194742)の翻訳促進配列の直下とBamHIサイトの間に,β‐ガラクトシダーゼ遺伝子が挿入されたpTD1‐βgalを用いた。この発現プラスミドを鋳型として、配列表配列番号1に示す塩基配列を有するプライマー(pTD1_161‐179)、配列表配列番号2に示す塩基配列を有するプライマー(pTD1_845‐827)と、KAPA Taq Extra PCR Kit(KAPAバイオサイエンス社製)を用いて、94℃で15秒間、アニーリングを50℃で15秒間、伸長を72℃で4分間の3段階の反応を30回繰り返すことでPCRを行い、直鎖状DNA断片を増幅した。反応液からHiYield Gel/PCR DNA Fragments Extraction Kit(RBCバイオサイエンス社製)を用いて直鎖状DNAを精製し、フェノール/クロロホルム抽出処理を行った後、エタノール沈澱で濃縮し、滅菌蒸留水に再溶解することで鋳型DNAを調製した。次に直鎖状DNAを鋳型とし、T7 Large Scale RNA Production System(プロメガ社製)を用いて、37℃で2時間インキュベートすることでin vitro転写反応を行った。反応液をゲル濾過カラム(illustra NICK Columnhs Sephadex G‐50 DNA Grade、GEヘルスケア社製)に供して未反応の核酸を取り除いたのち、エタノール沈殿を行い、滅菌蒸留水に再溶解して精製mRNA溶液を得た。
Reference Example 1: Preparation of template mRNA As template DNA used for cell-free protein synthesis, the expression vector pTD1 for insect cell-free protein synthesis (DDBJ / GenBank / EMBL Accession Number: AB194742) is directly below the BamHI site. In addition, pTD1-βgal into which the β-galactosidase gene was inserted was used. Using this expression plasmid as a template, a primer (pTD1_161-179) having a base sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, a primer (pTD1_845-827) having a base sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing, and a KAPA Taq Extra PCR Kit ( KAPA Bioscience) was used, and PCR was performed by repeating a three-step reaction 30 times at 94 ° C. for 15 seconds, annealing at 50 ° C. for 15 seconds, and extension at 72 ° C. for 4 minutes 30 times. The fragment was amplified. From the reaction mixture, linear DNA was purified using HiYeld Gel / PCR DNA Fragments Extraction Kit (manufactured by RBC Bioscience), subjected to phenol / chloroform extraction treatment, concentrated by ethanol precipitation, and reconstituted in sterile distilled water. Template DNA was prepared by lysis. Next, in vitro transcription reaction was performed by incubating at 37 ° C. for 2 hours using T7 Large Scale RNA Production System (manufactured by Promega) using linear DNA as a template. The reaction solution is applied to a gel filtration column (illustra NICK Columns Sephadex G-50 DNA Grade, manufactured by GE Healthcare) to remove unreacted nucleic acid, ethanol precipitated, redissolved in sterile distilled water and purified mRNA. A solution was obtained.

実験例1:実施例2の抽出液を用いた無細胞タンパク質合成
実施例2で調製した各中部絹糸腺抽出液と、昆虫培養細胞無細胞タンパク質合成試薬キット Transdirect insect cell(島津製作所社製)の反応用試薬(Reaction Buffer、4mM メチオニン)、β‐ガラクトシダーゼをコードしたmRNAを用いて、以下の組成となるように各試薬を混合し無細胞タンパク質(β‐ガラクトシダーゼ)合成反応を行った。反応装置としては、アルミブロック恒温槽(CTU−Mini(タイテック社製))を用いた。反応液量は、12.5μlとした。反応温度は25℃とし、5時間インキュベートした。
〔反応液の組成〕
・50(v/v)% 中部絹糸腺抽出液
・30mM HEPES−KOH(pH7.4)
・100mM 酢酸カリウム
・1.5mM 酢酸マグネシウム
・2mM DTT
・5(v/v)% グリセロール
・0.25mM ATP
・0.1mM GTP
・20mM クレアチンリン酸
・200μg/mL クレアチンキナーゼ
・80μM アミノ酸(20種)
・0.1mM EGTA
・200μg/mL tRNA
・320μg/mL mRNA
Experimental Example 1: Cell-free protein synthesis using the extract of Example 2 Each of the middle silk gland extracts prepared in Example 2 and insect cultured cell-free protein synthesis reagent kit Transdirect insect cell (manufactured by Shimadzu Corporation) Using reagents encoding reaction reagents (Reaction Buffer, 4 mM methionine) and β-galactosidase, each reagent was mixed so as to have the following composition, and a cell-free protein (β-galactosidase) synthesis reaction was performed. As a reaction apparatus, an aluminum block thermostat (CTU-Mini (manufactured by Taitec Corporation)) was used. The reaction volume was 12.5 μl. The reaction temperature was 25 ° C. and incubation was performed for 5 hours.
[Composition of reaction solution]
-50 (v / v)% middle silk gland extract-30 mM HEPES-KOH (pH 7.4)
・ 100 mM potassium acetate ・ 1.5 mM magnesium acetate ・ 2 mM DTT
・ 5 (v / v)% Glycerol ・ 0.25 mM ATP
・ 0.1 mM GTP
・ 20 mM creatine phosphate ・ 200 μg / mL creatine kinase ・ 80 μM amino acids (20 types)
・ 0.1 mM EGTA
・ 200μg / mL tRNA
320 μg / mL mRNA

合成されたβ‐ガラクトシダーゼは、β‐Glo assay system(プロメガ社製)を用いて定量した。具体的な測定方法は、合成液を希釈し、希釈液10μlとβ‐Glo assay systemの基質溶液10μlに加えよく混合した。混合液を発光測定用96穴マイクロプレート(half‐area96well white plate,グライナー社製)に移し,低温アルミブロック恒温槽CTU‐Miniを用い、25℃、30分間インキュベートしたのち、フレキシブルマイクロプレートリーダー(infinite M200,テカン社製)で発光強度を測定した。合成量は、精製β‐ガラクトシダーゼ標準品を用いて作成した検量線をもとに、その発光強度より算出した。
表3に日数別に調製した抽出液のβ‐ガラクトシダーゼ合成量を示す。5齢期1、2日目の抽出液において合成が確認できた。
The synthesized β-galactosidase was quantified using β-Glo assay system (Promega). Specifically, the synthetic solution was diluted and added to 10 μl of the diluted solution and 10 μl of the substrate solution of β-Glo assay system and mixed well. The mixed solution was transferred to a 96-well microplate for luminescence measurement (half-area 96 well white plate, manufactured by Greiner), incubated at 25 ° C. for 30 minutes using a low temperature aluminum block thermostatic chamber CTU-Mini, and then a flexible microplate reader (infinite M200, manufactured by Tecan Corporation), and the emission intensity was measured. The amount of synthesis was calculated from the luminescence intensity based on a calibration curve prepared using a purified β-galactosidase standard.
Table 3 shows the amount of β-galactosidase synthesized in the extract prepared according to the number of days. Synthesis was confirmed in the extract at the 1st and 5th days of the 5th instar period.

Figure 2014097056
Figure 2014097056

実験例2:抽出液凍結の影響
実験例1では、−80℃で凍結保存後の抽出液を用いた。低いβ‐ガラクトシダーゼ合成量であったため、抽出液凍結による影響を調べた。本実験例では、表1にある交雑種「セリシンホープ×日604」を用いて、表3において交雑種「セリシンホープ×lem」における最も高い合成量が確認できた5齢2日目のカイコ幼虫を用いて実施例2に従って抽出液を調製した。得られた抽出液を、そのまま(凍結保存なし)、あるいは−80℃に一晩凍結保存した後、実験例1に従って無細胞タンパク質合成および合成量の算出を行った。表4に−80℃で凍結、非凍結した抽出液のβ−ガラクトシダーゼ合成量を示す。非凍結の抽出液で1.0μg/mlと高い合成量が得られた。
Experimental Example 2: Effect of freezing of extract In Experimental Example 1, an extract after freezing storage at −80 ° C. was used. Since the synthesis amount of β-galactosidase was low, the influence of freezing of the extract was examined. In this experimental example, using the hybrid “Sericin Hop × Day 604” in Table 1, the highest synthesis amount in the Hybrid “Sericin Hop × Lem” in Table 3 was confirmed. Was used to prepare an extract according to Example 2. The obtained extract was stored as it was (without cryopreservation) or frozen at −80 ° C. overnight, and then cell-free protein synthesis and the amount of synthesis were calculated according to Experimental Example 1. Table 4 shows the amount of β-galactosidase synthesized in the extract frozen and unfrozen at −80 ° C. A high synthesis amount of 1.0 μg / ml was obtained with the non-frozen extract.

Figure 2014097056
Figure 2014097056

実験例3:抽出液作製に適する飼育日数
実験例2において、非凍結の抽出液において高い合成量が得られたので、次に、非凍結抽出液を用いて抽出液作製に適する飼育日数を調べた。交雑種であるセリシンホープ×日604の5齢1日目から5日目のカイコ幼虫を用いて実施例2に従って抽出液を調製した。得られた抽出液を、凍結保存しない状態で用いて、実験例1に従い無細胞タンパク質合成および合成量の算出を行った。表5に日数別に調製した抽出液のβ−ガラクトシダーゼ合成量を示す。5齢期2,3日目の抽出液において、それぞれ、0.72、0.73μg/mLと高い合成量が得られた。
Experimental Example 3: Number of breeding days suitable for preparation of extract The high synthesis amount was obtained in the non-frozen extract in Experimental Example 2. Next, the number of breeding days suitable for preparation of the extract was examined using the non-frozen extract. It was. An extract was prepared according to Example 2 using silkworm larvae on the 1st to 5th days of 5th instar of sericin hope x day 604, which is a hybrid. Using the obtained extract in a state where it was not cryopreserved, cell-free protein synthesis and the amount of synthesis were calculated according to Experimental Example 1. Table 5 shows the amount of β-galactosidase synthesized in the extract prepared according to the number of days. In the extract at the 5th infancy, on the 2nd and 3rd days, high synthesis amounts of 0.72 and 0.73 μg / mL were obtained, respectively.

Figure 2014097056
Figure 2014097056

配列番号1:
pTD1_161‐179プライマーの塩基配列
配列番号2:
pTD1_845‐827プライマーの塩基配列
SEQ ID NO: 1:
pTD1 — 161-179 primer base sequence SEQ ID NO: 2
pTD1_845-827 primer base sequence

Claims (7)

フィブロインを特異的に産生しない突然変異蚕系統の中部絹糸腺を用いることを特徴とした無細胞タンパク質合成用抽出液の製造方法。A method for producing an extract for cell-free protein synthesis, comprising using the middle silk gland of a mutant silkworm strain that does not specifically produce fibroin. フィブロインを特異的に産生しない突然変異蚕系統から作製した交雑種の中部絹糸腺を用いることを特徴とした無細胞タンパク質合成用抽出液の製造方法。A method for producing an extract for cell-free protein synthesis, comprising using a middle silk gland of a hybrid produced from a mutant silkworm strain that does not specifically produce fibroin. 蚕系統が、セリシンホープである請求項1又は2に記載の無細胞タンパク質合成用抽出液の製造方法。The method for producing an extract for cell-free protein synthesis according to claim 1 or 2, wherein the strain is a sericin hope. 5齢期1日目あるいは2日目のカイコ幼虫の中部絹糸線を用いた請求項1、2又は3に記載の無細胞タンパク質合成用抽出液の製造方法。The method for producing an extract for cell-free protein synthesis according to claim 1, 2 or 3, wherein the middle silk filament of the silkworm larvae on the first day or the second day of the 5th infancy is used. カイコ幼虫の腹部第3節と第4節の複脚の間の節間膜又は腹部第2節と第3節の複脚の間の節間膜に切り込みを入れ、該切れ込みより中部絹糸腺を摘出することを特徴とする、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の無細胞タンパク質合成用抽出液の製造方法。A cut is made in the internode membrane between the multiple legs of the abdominal section 3 and 4 of the silkworm larva or between the multiple legs of the abdominal section 2 and 3 and the middle silk gland is cut from the cut. The method for producing an extract for cell-free protein synthesis according to any one of claims 1 to 4, wherein the extract is extracted. 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の方法で製造した無細胞タンパク質合成用抽出液を含む無細胞タンパク質合成試薬キット。A cell-free protein synthesis reagent kit comprising an extract for cell-free protein synthesis produced by the method according to any one of claims 1 to 5. 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の方法で製造した無細胞タンパク質合成用抽出液を用いたタンパク質合成方法。A protein synthesis method using an extract for cell-free protein synthesis produced by the method according to any one of claims 1 to 5.
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