JP2017108697A - Production method of bombyx mori larva heart middle silk gland extract, and acellular protein synthesis method using extract thereof - Google Patents

Production method of bombyx mori larva heart middle silk gland extract, and acellular protein synthesis method using extract thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2017108697A
JP2017108697A JP2015246741A JP2015246741A JP2017108697A JP 2017108697 A JP2017108697 A JP 2017108697A JP 2015246741 A JP2015246741 A JP 2015246741A JP 2015246741 A JP2015246741 A JP 2015246741A JP 2017108697 A JP2017108697 A JP 2017108697A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
extract
protein synthesis
silk gland
middle silk
cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015246741A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
伊東 昌章
Masaaki Ito
昌章 伊東
敬 富名腰
Takashi Funakoshi
敬 富名腰
岡田 英二
Eiji Okada
英二 岡田
飯塚 哲也
Tetsuya Iizuka
哲也 飯塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Agrobiological Sciences
Institute of National Colleges of Technologies Japan
Original Assignee
National Institute of Agrobiological Sciences
Institute of National Colleges of Technologies Japan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Agrobiological Sciences, Institute of National Colleges of Technologies Japan filed Critical National Institute of Agrobiological Sciences
Priority to JP2015246741A priority Critical patent/JP2017108697A/en
Publication of JP2017108697A publication Critical patent/JP2017108697A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the synthesis amount to a practical level in Bombyx mori middle silk gland acellular protein synthesis system.SOLUTION: After the fragmentation of extirpated middle silk gland, sericin which is synthetic inhibitor contained in large quantities in a middle silk gland can be removed by the pressurization process on a substrate or the agitation process of the middle silk gland in an aqueous solution, the acellular protein synthesis system having a synthesis amount of about 20 μg/ml is successfully constructed. Thereby production of middle silk gland extract becomes possible, while maintaining improved workability, and can be served as an utilizable technique.SELECTED DRAWING: Figure 1

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」)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。   At present, expression systems using living cells such as Escherichia coli, yeast, cultured insect cells and cultured mammalian cells (hereinafter referred to as “cell systems”) are widely used as protein production methods. 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」)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、生物の命を絶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 “cell-free systems”) are known. Such cell-free protein synthesis systems are less susceptible to the limitations of cell-based protein synthesis, and can synthesize proteins without losing the lives of organisms. 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以前から知られている。出願人は、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来ている(特許文献1〜3)。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製造でき、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、抽出液製造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製造が煩雑であり、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 an extract for cell-free protein synthesis, those derived from Escherichia coli, wheat germ, rabbit reticulocyte, cultured insect cells and the like have been known. The applicant has so far proposed a cell-free protein synthesis method using an extract derived from a silkworm tissue (a silkworm extract) (Patent Documents 1 to 3). In the cell-free protein synthesis method using silkworm extract proposed by us, an extract can be produced 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 glands and fat bodies, which are silkworm organs suitable for the extraction liquid production, are thin and fragile, so the silk wire 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 production 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.

一方出願人は、カイコ抽出液を得るために、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採取することにより、後部絹糸腺に比べて太いため摘出が容易な中部絹糸腺を用いることにより作業が効率的であり、フィブロインの蓄積を伴わないため一般的なカイコ品種より粘弾性が低く取り扱いに適した、無細胞系タンパク質合成用抽出液が得られることを見出したが、合成量が少なく実用化までには至っていない。(特許文献4)   On the other hand, to obtain silkworm extract, the applicant can collect the middle silk gland of a hybrid from a mutant silkworm strain that does not specifically produce fibroin, so that it can be easily removed because it is thicker than the posterior silk gland. It is possible to obtain an extract for cell-free protein synthesis, which is efficient by using the middle silk gland and has less viscoelasticity than general silkworm varieties and is suitable for handling because it does not accompany fibroin accumulation. As a result, the amount of synthesis is small and it has not been put to practical use. (Patent Document 4)

特許第4244625号公報Japanese Patent No. 4244625 特許第4244628号公報Japanese Patent No. 4244628 特許第4243762号公報Japanese Patent No. 4243762 特開2014−97056号公報JP 2014-97056 A

これまでに出願人は、カイコ幼虫の高い絹糸(タンパク質)生産能に着目し、その生産器官である後部絹糸腺の抽出液を用いて、動物由来の系としては高い生産能(30μg/ml以上)を有する無細胞タンパク質合成系を開発した。このカイコ無細胞タンパク質合成系は、同じく我々が開発した昆虫培養細胞の無細胞系とともに動物由来で高い合成能を有し、各種翻訳後修飾が哺乳動物と同様に生じることが明らかとなっており、今後、利用の拡大が期待できる。しかしながらこれまでのカイコ幼虫後部絹糸腺抽出液を用いた無細胞タンパク質合成系では、抽出液製造時、カイコ幼虫より細くて脆弱な後部絹糸腺を摘出しなければならず長時間の多大な労力を要するため実用化には至っていない。そこで、先の特許出願(特開2014−97056)では、その作業性を改善するために、セリシンのみからなる繭をつくるセリシンホープのハイブリッド種を用い、それを用いて極めて容易に中部絹糸腺を摘出する方法を見出した(作業性は10倍以上向上)。その方法で摘出した中部絹糸腺より抽出液を製造し、1.0μg/mlの合成量を有する新たな無細胞タンパク質合成系を構築した。しかしながら、まだ、合成量が少なく実用化までには至っていない。そこで、本発明では、抽出液製造条件を検討することで合成量を実用化レベルにまで向上することを解決すべき課題とした。   Up to now, the applicant has focused on silkworm larvae's high silk (protein) production ability, and using an extract of the posterior silk gland which is its production organ, the animal-derived system has a high production ability (30 μg / ml or more). ) Has been developed. This silkworm cell-free protein synthesis system, together with the cell-free system of insect culture cells developed by us, has high synthetic ability derived from animals, and it has been clarified that various post-translational modifications occur like mammals. In the future, expansion of use can be expected. However, in the conventional cell-free protein synthesis system using silkworm larvae silkworm gland extract, the silkworm larvae that are thinner and more fragile than silkworm larvae must be removed during the production of the extract. Therefore, it has not been put to practical use. Therefore, in the previous patent application (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-97056), in order to improve the workability, a hybrid strain of sericin hope that makes a cocoon made only of sericin is used, and the middle silk gland can be very easily obtained by using it. A method of extraction was found (workability improved by 10 times or more). An extract was produced from the middle silk gland extracted by the method, and a new cell-free protein synthesis system having a synthesis amount of 1.0 μg / ml was constructed. However, the amount of synthesis is still small and it has not been put to practical use. Therefore, in the present invention, the problem to be solved is to improve the synthesis amount to a practical level by examining the extract production conditions.

従来の技術で製造された中部絹糸腺抽出液には、中部絹糸腺に蓄積されたセリシン成分が含まれており、このセリシン成分がタンパク質合成反応の効率を低下させる原因であると考えた.本発明では、中部絹糸腺抽出液を製造する工程で、セリシン成分を取り除く処理を組み入れることを特徴とする.具体的には、摘出した中部絹糸腺を断片化の処理を施し、続けて水溶液中での撹拌処理、もしくはプラスチック基板上での加圧処理を施すことである.これによって製造された中部絹糸腺抽出液を材料としたタンパク質合成反応では、タンパク質合成収量が20μg/ml程度まで向上することを見出した(従来の技術では、1μg/ml程度の収量)。中部絹糸腺は、カイコ幼虫からの摘出作業が簡便である一方で、低い合成能の問題があった.本発明によって、作業性の向上を保ちつつ、高い合成能を有する中部絹糸腺抽出液の製造が可能となり、実用化可能な技術とすることができた。   The sericin component accumulated in the middle silk gland was contained in the middle silk gland extract produced by the conventional technique, and this sericin component was thought to be the cause of reducing the efficiency of the protein synthesis reaction. In the present invention, a process for removing a sericin component is incorporated in the step of producing the middle silk gland extract. Specifically, the extracted middle silk gland is subjected to fragmentation treatment, followed by stirring treatment in an aqueous solution or pressure treatment on a plastic substrate. In the protein synthesis reaction using the produced middle silk gland extract as a material, it was found that the protein synthesis yield was improved to about 20 μg / ml (in the conventional technique, the yield was about 1 μg / ml). The middle silk gland was easy to extract from silkworm larvae, but had a low synthetic ability. According to the present invention, it is possible to produce a middle silk gland extract having a high synthesis ability while maintaining an improvement in workability.

カイコ幼虫中部絹糸腺を用いた無細胞タンパク質合成系において、摘出した中部絹糸腺からセリシン成分を除去する処理を施すことで、大幅な合成量向上が達成でき、合成量が少ないという実用化の障壁を取り除くことができた。   In a cell-free protein synthesis system using silkworm larvae middle silk glands, by removing the sericin component from the extracted middle silk glands, a significant increase in synthesis amount can be achieved, and there is a barrier to practical use that the synthesis amount is low Could be removed.

図1は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(セリシンホープ)のカイコ幼虫から摘出した中部絹糸腺を示した図である。FIG. 1 is a view showing a middle silk gland extracted from a silkworm larva of a mutant silkworm strain (sericin hope) that does not specifically produce fibroin used in the present invention.

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, “silk” is synonymous with lepidopterous insects (silk insects) belonging to the family Bombycidae. In its lifetime, “egg (embryo)” (between immediately after spawning and just before hatching), “larva” (hatching) Immediately after the end of wing formation (divided into 1st to 5th stages)), "蛹" (between the end of wing formation and immediately before the emergence), and "adult (wing)" (from immediately after the emergence) (Until death) and each of its lifetime 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 that continue from the discharge port located at the tip of the lower lip of the head to the blind tube on both sides of the silkworm larvae. 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.

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、さらにカイコ幼虫から摘出した中部絹糸腺からセリシン成分を除去するための処理を有することを特徴とする、無細胞タンパク質合成用抽出液の製造方法である。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製造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、更にセリシン成分を除去することにより大幅な合成量向上が達成できた結果、効率的な抽出液製造方法が実現できた。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. The present invention uses a mutant silkworm strain that does not specifically produce fibroin or a middle silk gland of a hybrid produced from the strain as a material, and further a treatment for removing a sericin component from a middle silk gland extracted from a silkworm larva It is a manufacturing method of the extract for cell-free protein synthesis characterized by having. 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 producing 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, Furthermore, by removing the sericin component, a significant improvement in the amount of synthesis was achieved, and as a result, an efficient method for producing an extract was 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‐sD蚕、MCS300、MNS300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, Nd-sD 蚕, MCS300, and MNS300. 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.

中部絹糸腺抽出液製造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製造できるが、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3日〜6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 production of the middle silk gland extract can be produced 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 a high ability to synthesize proteins, the middle silk gland of silkworm larvae at the age of 5 years, especially silkworms from 3 days to 6 days at the age of 5 years. 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, since the silk gland matures significantly every day in the 5th instar silkworm larvae, for example, the same amount as about 30 silkworm larvae in 1st day in the 5th infancy, 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製造方法においては、従来の後部絹糸腺や脂肪体を抽出液製造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、カイコ幼虫の第六体節の腹側にハサミ、メスなどで切れ込みを入れ、体内から中部絹糸腺を露出させた。露出した中部絹糸腺をピンセット等で中部絹糸腺を摘出する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。   In the method for producing an extract for cell-free protein synthesis according to the present invention, compared with the conventional method for producing a silkworm gland or a fat body, the conventional silk gland strain is extracted as a middle silk gland. 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, scissors and scalpels were cut into the ventral side of the sixth somite of the silkworm larva to expose the middle silk gland from the body. This can be achieved by using a method for extracting the organ used, which is characterized by extracting the exposed middle silk gland with tweezers or the like.

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。   Moreover, the position where the incision is made may be another place, for example, the internode membrane between the abdominal third and fourth legs, or the abdominal second and third legs. It may be an interstitial membrane. 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.

本発明の中心を成すセリシン除去方法の第1の態様は、摘出により得られた中部絹糸腺を、平板による加圧処理をすることが好ましい。中部絹糸腺をカミソリで10〜20mm程度の長さに切断し、平らなプラスチック基板(ポリスチレン製)等に乗せる。絹糸腺断片を2枚のプラスチック基板等で挟み、中部絹糸腺内部に蓄積した粘着物質(セリシン)を絞り出す。絹糸腺断片をプラスチック基板から取り出し、洗浄液に移し、マイクロピペットで攪拌する。分散液の濁った上清を捨て、新しい洗浄液に置換する。さらに遠沈管に移し、遠心分離機を用いて1,300×g,5分間,4℃程度の条件で遠心分離を行う。遠心分離後、上清を捨て、沈殿した中部絹糸腺を単離する。
加圧処理の利点としては、タンパク質合成能が高い、廃液が出ない、短時間で済むと言う特徴を有するが、作業が煩雑であると言う問題点がある。
In the first aspect of the method for removing sericin which forms the center of the present invention, it is preferable to pressurize the middle silk gland obtained by extraction with a flat plate. The middle silk gland is cut to a length of about 10 to 20 mm with a razor and placed on a flat plastic substrate (made of polystyrene) or the like. The silk gland fragment is sandwiched between two plastic substrates and the adhesive substance (sericin) accumulated in the middle silk gland is squeezed out. The silk gland segment is removed from the plastic substrate, transferred to a washing solution, and stirred with a micropipette. Discard the turbid supernatant of the dispersion and replace with a new wash. Further, transfer to a centrifuge tube, and centrifuge using a centrifuge at 1300 × g for 5 minutes at about 4 ° C. After centrifugation, the supernatant is discarded and the precipitated middle silk gland is isolated.
Advantages of the pressurization treatment are that the protein synthesis ability is high, the waste liquid is not produced, and it takes only a short time, but there is a problem that the work is complicated.

本発明の中心を成すセリシン除去方法の第2の態様は、摘出により得られた中部絹糸腺を水溶液中での撹拌処理をすることが好ましい。中部絹糸腺を洗浄液に浸した状態で解剖用ハサミ等を用いて3〜5mm程度の長さに切断し、マイクロピペット等でよく攪拌する。濁った上清を捨て、新しい洗浄液に置換する。次にガラスビーカーに移し、マグネティックスターラーで30分間、毎分120回転程度攪拌する。分散液Cを遠沈管に移し、遠心分離機を用いて1,300×g,5分間,4℃の条件で遠心分離を行う。遠心分離後、上清を捨て、沈殿した中部絹糸腺を回収する。
攪拌処理の利点として、自動化が可能であるが、タンパク質合成能が低く、ある程度の攪拌時間(30分程)が必要であることが問題点としてあげられる。
In the second aspect of the method for removing sericin that forms the center of the present invention, it is preferable to stir the middle silk gland obtained by extraction in an aqueous solution. In a state where the middle silk gland is immersed in the washing solution, cut it into a length of about 3 to 5 mm using scissors for dissection and stir well with a micropipette or the like. Discard the turbid supernatant and replace with fresh wash solution. Next, transfer to a glass beaker and stir for about 120 revolutions per minute for 30 minutes with a magnetic stirrer. Dispersion C is transferred to a centrifuge tube and centrifuged using a centrifuge at 1,300 × g for 5 minutes at 4 ° C. After centrifugation, the supernatant is discarded and the precipitated middle silk gland is recovered.
As an advantage of the stirring treatment, automation is possible, but the problem is that the protein synthesis ability is low and a certain stirring time (about 30 minutes) is required.

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事が出来る。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。
この凍結して細胞を破砕する処理はタンパク質合成に必要な成分をダメージなく抽出するという利点を有する。
Next, the extracted tissue can be frozen with liquid nitrogen, then ground using 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-5 mM PMSF, 50 mM-200 mM potassium acetate, 0.5 mM-5 mM magnesium acetate, 0.5 mM-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.
This process of freezing and disrupting cells has the advantage of extracting components necessary for protein synthesis without damage.

また製造した抽出液を、別途液体窒素で凍結させて保存することが出来る。これにより抽出液の活性を保持したまま冷凍保存し、使用時に凍結状態から融解(4℃)して、タンパク質反応を開始させることが出来る。
従来、絹糸腺抽出液には、フィブロインまたはセリシンが多く含まれ、これらは凍結するとゲル状に変性する性質があるため凍結保存が出来なかったが、本発明によるフィブロインも産生されておらずセリシンも除去された抽出液は、凍結融解によっても液体として分取することが出来るため、抽出液製造後長時間の保存が可能であり、冷凍状態のまま保存、輸送、譲渡が可能になったことは、従来技術に対する大きなアドバンテージになっている。
Moreover, the manufactured extract can be separately frozen and stored in liquid nitrogen. As a result, the extract can be stored frozen while retaining the activity of the extract and thawed (4 ° C.) from the frozen state at the time of use to initiate the protein reaction.
Conventionally, silk gland extract contains a large amount of fibroin or sericin, and these were denatured into a gel state when frozen, and thus could not be cryopreserved. However, fibroin according to the present invention was not produced and sericin was not produced. The removed extract can be collected as a liquid even by freezing and thawing, so it can be stored for a long time after the extract is manufactured, and it can be stored, transported and transferred in the frozen state. It has become a great advantage over the prior art.

本発明で使用する洗浄液としては、塩を含む水溶液(塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、塩化カルシウムなど)や緩衝液(リン酸バッファー、クエン酸バッファー、トリスバッファーなど)が挙げられる。例えば、塩化ナトリウム水溶液の場合、塩化ナトリウム水溶液の濃度としては特に限定されるものではないが、好ましくは0.1〜5%、より好ましくは0.5〜2%、特に好ましくは0.75〜0.8%である。この範囲より大きく離れると細胞内外の塩濃度の違いから細胞損傷を起こす恐れがある。
洗浄は通常、中部絹糸腺を洗浄液内で攪拌し、濁った溶液の上清を捨て、新鮮な洗浄液で置換することによって行う。以下特に断りが無ければ、本明細書中では洗浄液として塩化ナトリウム水溶液を用いる。
Examples of the cleaning solution used in the present invention include salt-containing aqueous solutions (sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, magnesium chloride, magnesium acetate, sodium acetate, potassium acetate, calcium chloride, etc.) and buffer solutions (phosphate buffer, citrate buffer). , Tris buffer, etc.). For example, in the case of a sodium chloride aqueous solution, the concentration of the sodium chloride aqueous solution is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 5%, more preferably 0.5 to 2%, and particularly preferably 0.75 to 0.75. 0.8%. If the distance is larger than this range, cell damage may occur due to the difference in salt concentration inside and outside the cell.
Washing is usually performed by stirring the middle silk gland in the washing solution, discarding the turbid solution supernatant and replacing it with a fresh washing solution. Unless otherwise specified, a sodium chloride aqueous solution is used as a cleaning liquid in the present specification.

前述の遠心分離は、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。抽出液の製造方法としては、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。
さらに、本発明の抽出液の製造方法としては、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製造してもよい。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。
The above-mentioned 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 manufacturing method of an extract, after performing this centrifugation once, let the obtained supernatant be an 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.
Further, in the method for producing the extract of the present invention, the extract obtained by the above-mentioned 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 manufacture 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を用いた抽出液の製造と比較して、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、格段に容易に製造することができ、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 produce an extract that can be used for cell-free protein synthesis compared to the production of an extract using a conventional silkworm posterior silk gland. And efficient cell-free protein synthesis can be realized.

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、製造できる。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 produced 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製造する反応液(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)%含有するように製造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となるように製造されるのが好ましく、3mg/mL〜60mg/mLとなるように製造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 produced 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 produced 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. It is more preferable to manufacture so that it may become 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、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.

実施例の記載に先立ち、カイコ幼虫中部絹糸腺抽出液を用いた無細胞タンパク質合成過程における、各実施例、実験例の関連を示す行程図を記載する。   Prior to the description of the examples, a process diagram showing the relationship between each example and experimental example in the cell-free protein synthesis process using the silkworm larvae middle silk gland extract is described.

〔行程図〕
[Process diagram]

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.

実験例1:セリシンホープ交配種のカイコ幼虫からの中部絹糸腺摘出

5齢5日目に達したセリシンホープ×日604交配種のカイコ幼虫を用意した。カイコ幼虫の第六体節の腹側にハサミで切れ込みを入れ、体内から中部絹糸腺を露出させた。露出した中部絹糸腺をピンセットで摘出し、洗浄液(0.75%塩化ナトリウム水溶液)に浸漬した。中部絹糸腺を洗浄液内で攪拌し、濁った溶液の上清を捨て、新鮮な洗浄液で置換した。この洗浄液に浸漬した中部絹糸腺を実施例1,2,5,比較例1で使用した。
Experimental example 1: Middle silk gland excision from silkworm larvae of sericin hope hybrids

Silkworm larvae of a hybrid of sericin hope × day 604 that reached the fifth day of age 5 were prepared. A scissor was cut into the ventral side of the sixth body segment of the silkworm larva to expose the middle silk gland from the body. The exposed middle silk gland was removed with tweezers and immersed in a cleaning solution (0.75% aqueous sodium chloride solution). The middle silk gland was stirred in the washing solution, and the supernatant of the cloudy solution was discarded and replaced with a fresh washing solution. The middle silk gland soaked in this washing solution was used in Examples 1, 2, 5, and Comparative Example 1.

実施例1:加圧処理を施した中部絹糸腺の製造

実験例1で得られた中部絹糸腺を平らなプラスチック基板(ポリスチレン製)に乗せ、カミソリで中部絹糸腺を10〜20mm程度の長さに切断した(絹糸腺断片A)。断片Aを2枚のプラスチック基板(ポリスチレン製)で挟み、絹糸腺断片Aから中部絹糸腺内部に蓄積した粘着物質(セリシン)を絞り出した(絹糸腺断片B)。絹糸腺断片Bをプラスチック基板から取り出し、洗浄液(0.75%塩化ナトリウム水溶液)に移し、マイクロピペットで攪拌した(分散液D)。分散液Dの濁った上清を捨て、新しい洗浄液に置換した(分散液E)。分散液Eを遠沈管に移し、遠心分離機(himac CR22GII,日立工機社製)を用いて1,300×g,5分間,4℃の条件で遠心分離を行った。遠心分離後、上清を捨て、沈殿した中部絹糸腺を単離できた。
Example 1: Production of middle silk gland subjected to pressure treatment

The middle silk gland obtained in Experimental Example 1 was placed on a flat plastic substrate (made of polystyrene), and the middle silk gland was cut to a length of about 10 to 20 mm with a razor (silk gland fragment A). The fragment A was sandwiched between two plastic substrates (made of polystyrene), and the adhesive substance (sericin) accumulated in the middle silk gland was squeezed out from the silk gland fragment A (silk gland fragment B). The silk gland fragment B was taken out from the plastic substrate, transferred to a washing solution (0.75% aqueous sodium chloride solution), and stirred with a micropipette (dispersion D). The cloudy supernatant of Dispersion D was discarded and replaced with a new washing solution (Dispersion E). Dispersion E was transferred to a centrifuge tube and centrifuged using a centrifuge (himac CR22GII, manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd.) at 1,300 × g for 5 minutes at 4 ° C. After centrifugation, the supernatant was discarded and the precipitated middle silk gland could be isolated.

実施例2:水溶液中での撹拌処理を施した中部絹糸腺の製造

実験例1で得た中部絹糸腺を洗浄液に浸した状態で解剖用ハサミを用いて3〜5mm程度の長さに切断した(分散液A)。分散液Aをマイクロピペットでよく攪拌した。濁った上清を捨て、新しい洗浄液に置換した(分散液B)。次に分散液Bをガラスビーカーに移し、マグネティックスターラーで30分間、毎分120回転の条件で攪拌した(分散液C)。分散液Cを遠沈管に移し、遠心分離機(himac CR22GII,日立工機社製)を用いて1,300×g,5分間,4℃の条件で遠心分離を行った。遠心分離後、上清を捨て、沈殿した中部絹糸腺を回収した。
Example 2: Production of middle silk gland subjected to stirring in an aqueous solution

The middle silk gland obtained in Experimental Example 1 was cut into a length of about 3 to 5 mm using a dissecting scissors in a state of being immersed in a washing solution (dispersion A). Dispersion A was thoroughly stirred with a micropipette. The cloudy supernatant was discarded and replaced with a new washing solution (dispersion B). Next, Dispersion B was transferred to a glass beaker and stirred with a magnetic stirrer for 30 minutes at 120 revolutions per minute (Dispersion C). Dispersion C was transferred to a centrifuge tube and centrifuged using a centrifuge (himac CR22GII, manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd.) at 1,300 × g for 5 minutes at 4 ° C. After centrifugation, the supernatant was discarded and the precipitated middle silk gland was collected.

実験例2:中部絹糸腺抽出液の製造

実施例1、または実施例2で得られた中部絹糸腺を液体窒素中に浸して凍結させた後、乳鉢と乳棒を用いて粉末状にすり潰した(粉末A)。粉末Aを遠沈管に移し、粉末Aの重量を計測した。粉末Aと下記組成の抽出用液(粉末A重量の1/2量)を混合し、スパーテルで攪拌した(液状物A)。液状物Aを30,000×g,30分間,4℃の条件で遠心分離を行った。遠心分離後、中部絹糸腺の抽出物を含む上清を回収し、これを中部絹糸腺抽出液(抽出液A)とした。

〔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
Experimental Example 2: Production of middle silk gland extract

The middle silk gland obtained in Example 1 or Example 2 was immersed in liquid nitrogen and frozen, and then ground into powder using a mortar and pestle (powder A). Powder A was transferred to a centrifuge tube and the weight of powder A was measured. Powder A and an extraction liquid having the following composition (1/2 amount of powder A weight) were mixed and stirred with a spatula (liquid A). Liquid A was centrifuged at 30,000 × g for 30 minutes at 4 ° C. After centrifugation, the supernatant containing the middle silk gland extract was collected and used as the middle silk gland extract (extract A).

[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

参考例1:鋳型mRNAの製造

無細胞タンパク質合成に用いる鋳型DNAは、pTD1−βgalを用いた。pTD1は、昆虫無細胞タンパク質合成用発現ベクター(DDBJ/GenBank/EMBL Accession Numbner:AB194742)であり、pTD1−βgalは、翻訳促進配列の直下とBamH Iサイトの間にβ−ガラクトシダーゼ遺伝子コードする遺伝子配列が挿入されている。この発現プラスミドを制限酵素BamH Iで消化し、直鎖状DNAとした。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を製造した。次にRiboMAX(登録商標) T7 Large Scale RNA Production System(プロメガ社製)を用いたin vitro転写反応により、鋳型DNAから鋳型mRNAを合成した。合成した鋳型mRNAを含む反応液をゲル濾過カラム(illustra(登録商標) NICK Columns, 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: Production of template mRNA

The template DNA used for cell-free protein synthesis was pTD1-βgal. pTD1 is an expression vector for insect cell-free protein synthesis (DDBJ / GenBank / EMBL Accession Number: AB194742), and pTD1-βgal is a gene sequence that encodes a β-galactosidase gene immediately below the translation promoting sequence and between the BamHI sites. Has been inserted. This expression plasmid was digested with restriction enzyme BamHI to obtain linear DNA. The linear DNA was purified and subjected to phenol / chloroform extraction treatment, then concentrated by ethanol precipitation, and redissolved in sterilized distilled water to produce template DNA. Next, template mRNA was synthesized from the template DNA by an in vitro transcription reaction using RiboMAX (registered trademark) T7 Large Scale RNA Production System (Promega). The reaction solution containing the synthesized template mRNA is applied to a gel filtration column (illustra (registered trademark) NICK Columns, manufactured by GE Healthcare) to remove unreacted nucleic acid, followed by ethanol precipitation and re-dissolution in sterile distilled water. Thus, a purified mRNA solution was obtained.

実験例3:中部絹糸腺抽出液を材料とするタンパク質無細胞タンパク質合成

実験例2で製造された抽出液A、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(参考例1)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合成(β‐ガラクトシダーゼ)合成反応を行った。合成反応条件は、最終液量を25μl、反応温度を25℃、そして反応時間を5時間とした(サンプル溶液A)。

〔反応液の組成〕
50(v/v)% 中部絹糸腺抽出液(抽出液A)
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 3: Protein-free protein synthesis using middle silk gland extract

Extract A prepared in Experimental Example 2, reaction reagent (Reaction Buffer, 4 mM methionine) of insect cultured cell cell-free protein synthesis reagent kit Transdirect insect cell (manufactured by Shimadzu Corporation), mRNA encoding β-galactosidase (reference) Using Example 1), each reagent was mixed so as to have the following composition, and a cell-free protein synthesis (β-galactosidase) synthesis reaction was performed. The synthesis reaction conditions were a final solution volume of 25 μl, a reaction temperature of 25 ° C., and a reaction time of 5 hours (sample solution A).

[Composition of reaction solution]
50 (v / v)% middle silk gland extract (extract A)
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 species)
0.1 mM EGTA
200 μg / ml tRNA
320 μg / ml mRNA

実験例4: β−ガラクトシダーゼの定量方法

実験例3で得られたサンプル溶液Aに含まれるβ−ガラクトシダーゼの合成量は、発光測定によりβ−ガラクトシダーゼを定量可能なBetaGlo assay system(プロメガ社製)を用いて定量し、検量線作成に必要な既知の標準サンプルは、市販のβ−ガラクトシダーゼ(β−Galactosidase from Escherichia coli, Sigma−Aldrich社製)を用いた。
Experimental Example 4: Method for quantifying β-galactosidase

The synthesis amount of β-galactosidase contained in the sample solution A obtained in Experimental Example 3 is quantified using BetaGlo assay system (Promega) capable of quantifying β-galactosidase by luminescence measurement, and is necessary for preparing a calibration curve As a known standard sample, commercially available β-galactosidase (β-Galactosidase from Escherichia coli, Sigma-Aldrich) was used.

実施例3:実施例1の方法で製造された無細胞タンパク質合成系

実施例1の場合で、実験例1〜4の操作を行った場合のβ−ガラクトシダーゼの合成量は、0.7μg/mlであった。
Example 3: Cell-free protein synthesis system produced by the method of Example 1

In the case of Example 1, the synthesis amount of β-galactosidase when the operations of Experimental Examples 1 to 4 were performed was 0.7 μg / ml.

実施例4:実施例2の方法で製造された無細胞タンパク質合成系

実施例2の場合で、実験例1〜4の操作を行った場合のβ−ガラクトシダーゼの合成量は、20.2μg/mlであった。
Example 4: Cell-free protein synthesis system produced by the method of Example 2

In the case of Example 2, the synthesis amount of β-galactosidase when the operations of Experimental Examples 1 to 4 were performed was 20.2 μg / ml.

比較例1:従来法との比較(β−ガラクトシダーゼの合成量)

従来法(特開2014−97056)により中部絹糸腺抽出液を以下のとおりに製造した。実験例1で得た中部絹糸腺を0.75%塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。次に中部絹糸腺を濾紙に乗せ、水分を取り除いた後、実験例2,3,4と同じ方法によりβ−ガラクトシダーゼを合成した。従来法と実施例1,2の方法により得られたβ−ガラクトシダーゼ合成量の比較結果を表1に示す。実施例2では従来法の200倍以上の高い合成量であった。
Comparative Example 1: Comparison with conventional method (synthesis amount of β-galactosidase)

A middle silk gland extract was produced as follows by a conventional method (Japanese Patent Laid-Open No. 2014-97056). The middle silk gland obtained in Experimental Example 1 was washed with a 0.75% aqueous sodium chloride solution. Next, the middle silk gland was placed on a filter paper to remove water, and then β-galactosidase was synthesized by the same method as in Experimental Examples 2, 3, and 4. Table 1 shows a comparison result of the amount of β-galactosidase synthesized obtained by the conventional method and the methods of Examples 1 and 2. In Example 2, the amount of synthesis was 200 times higher than that of the conventional method.

比較例2:絹糸腺抽出液の製造時間の従来法との比較

カイコ幼虫40頭分のカイコ幼虫絹糸腺抽出液の製造に要する作業時間を特許文献4(特開2014−97056号公報)と比較すると表2となる。
Comparative Example 2: Comparison of production time of silk gland extract with conventional method

Table 2 shows a comparison of working time required for producing silkworm larvae silk gland extract for 40 silkworm larvae with Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2014-97056).

実施例5:実施例2の場合でグリセロール無添加のβ−ガラクトシダーゼ合成

実施例2の場合で、実験例1〜4を行った。ここで実験例2の抽出液溶液の組成からグリセロール成分を除いた中部絹糸腺抽出液も製造した。無細胞タンパク質合成系にグリセロールが含まれる場合、含まれない場合のβ−ガラクトシダーゼ合成量を比較した結果、合成量の差は、3%程度であった(表3)。
Example 5: Synthesis of β-galactosidase without glycerol in the case of Example 2

In the case of Example 2, Experimental Examples 1 to 4 were performed. Here, a middle silk gland extract obtained by removing the glycerol component from the composition of the extract solution of Experimental Example 2 was also produced. When glycerol was included in the cell-free protein synthesis system, the amount of synthesis of β-galactosidase when not included was compared, and the difference in the amount of synthesis was about 3% (Table 3).

カイコ抽出液を使用した無細胞タンパク質合成系において、太く効率良く摘出可能な中部絹糸腺を材料とし、タンパク質合成能が高く凍結保存が可能な抽出液の製造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が提供される。   In a cell-free protein synthesis system using silkworm extract, a method for producing an extract that has a high protein synthesis ability and can be cryopreserved using a thick and efficient middle silk gland, and cell-free using the extract A protein synthesis method is provided.

Claims (9)

フィブロインを特異的に産生しない突然変異蚕系統又はその交雑種の中部絹糸腺を用いる無細胞タンパク質合成用抽出液製造方法において、摘出した中部絹糸腺よりセリシンを除去する行程を有することを特徴とする抽出液製造方法。 A method for producing an extract for cell-free protein synthesis using a mutant silkworm strain that does not specifically produce fibroin or a middle silk gland of a hybrid thereof, characterized by having a step of removing sericin from the extracted middle silk gland Extract liquid manufacturing method. 上記セリシン除去工程が、2枚の板状物間で中部絹糸腺を加圧して、中部絹糸腺に蓄積したセリシン成分を絞り出す加圧工程、または、塩を含む水溶液あるいは緩衝液中で中部絹糸線を撹拌処理する攪拌工程である請求項1に記載された抽出液製造方法。 The above sericin removal step is a pressurizing step of pressurizing the middle silk gland between two plates to squeeze out the sericin component accumulated in the middle silk gland, or the middle silk wire in an aqueous solution or buffer containing salt The method for producing an extract according to claim 1, which is an agitation step for agitation treatment. 抽出液製造方法の最終工程として、抽出液を凍結させ、必要な期間保存し、タンパク質合成に供する前に融解させる凍結融解工程を含む請求項1〜2に記載された抽出液製造方法。 The method for producing an extract according to claim 1, comprising a freeze-thaw step in which the extract is frozen, stored for a necessary period, and thawed before protein synthesis as a final step of the extract-producing method. 上記セリシン除去工程の後に、凍結、粉砕、融解させる凍結破砕工程を含む請求項1〜3に記載された抽出液製造方法。 The method for producing an extract according to claims 1 to 3, further comprising a freeze crushing step of freezing, crushing, and thawing after the sericin removing step. 蚕系統が、セリシンホープである請求項1〜4に記載された抽出液製造方法。 The extract production method according to claims 1 to 4, wherein the cocoon line is sericin hope. 用いる中部絹糸線が、5齢期3〜5日目のカイコ幼虫から摘出される請求項1〜5に記載された抽出液製造方法。 The method for producing an extract according to any one of claims 1 to 5, wherein the middle silk thread to be used is extracted from silkworm larvae on the third to fifth days of the fifth age. 請求項1〜6のいずれかに記載された方法で製造した無細胞タンパク質合成用抽出液。 An extract for cell-free protein synthesis produced by the method according to claim 1. 請求項1〜6のいずれかに記載された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 claim 1. 請求項1〜6のいずれかに記載された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 the cell-free protein synthesis extract produced by the method according to claim 1.
JP2015246741A 2015-12-17 2015-12-17 Production method of bombyx mori larva heart middle silk gland extract, and acellular protein synthesis method using extract thereof Pending JP2017108697A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015246741A JP2017108697A (en) 2015-12-17 2015-12-17 Production method of bombyx mori larva heart middle silk gland extract, and acellular protein synthesis method using extract thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015246741A JP2017108697A (en) 2015-12-17 2015-12-17 Production method of bombyx mori larva heart middle silk gland extract, and acellular protein synthesis method using extract thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017108697A true JP2017108697A (en) 2017-06-22

Family

ID=59078941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015246741A Pending JP2017108697A (en) 2015-12-17 2015-12-17 Production method of bombyx mori larva heart middle silk gland extract, and acellular protein synthesis method using extract thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017108697A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4588598B2 (en) Cell cryopreservation composition
EP1820847B1 (en) Composition for cell frozen-storage
JP4244625B2 (en) Extract for cell-free protein synthesis, cell-free protein synthesis method using the same, and method for preparing the extract
JP2002125693A (en) Cell extract composition for synthesizing cell-free protein
JP5888522B2 (en) Cell-free protein synthesis method using silkworm larvae middle silk gland extract
US7189528B2 (en) Extract solution for cell-free protein synthesis, method for cell-free protein synthesis using same and method for preparation of the extract solution
JP2017108697A (en) Production method of bombyx mori larva heart middle silk gland extract, and acellular protein synthesis method using extract thereof
JP4091901B2 (en) Post-translational modification by adding microsomal membranes in cell-free protein synthesis
JP4244628B2 (en) Cell-free protein synthesis method and extract for the same
JP4400687B2 (en) Translation reaction promoting DNA fragment and template DNA, mRNA and reaction solution for cell-free protein synthesis using the same
JP3965437B2 (en) Post-translational modification by adding microsomal membranes in cell-free protein synthesis
KR20230104164A (en) Collagen and/or gelatin production, isolation and/or extraction from animal cell lines and/or tissue explants
US20060121560A1 (en) DNA fragment to promote translation reaction and method for cell-free protein synthesis system using the same
JP4385652B2 (en) Translation reaction promoting DNA fragment and template DNA, mRNA and reaction solution for cell-free protein synthesis using the same
JP2007143435A (en) Cell-free system protein synthesis method
JP6906734B2 (en) Method for producing silk gland extract of moth larva belonging to Saturniidae and method for cell-free protein synthesis using the extract
JP2006204180A (en) New sperm preculture medium
CN107226856B (en) Crude protein extract isolated from connective tissue, and method and use thereof
US20030119091A1 (en) Cell-free protein synthesis method and extract solution therefor
JP2005006539A (en) Method for synthesizing protein in cell-free system
JP2013009623A (en) Method of speeding up regarding cell-free protein synthesis system
JP2005073609A (en) Method for amplifying template dna and method for synthesizing cell-free protein by using amplified template dna
US12037625B2 (en) Cell hydrolysate composition from cultivated cells and applications thereof
JP2004344014A (en) METHOD FOR CELL-FREE SYNTHESIS OF PROTEIN AND METHOD FOR PRODUCING tRNA
JP2019001758A (en) Method for producing sericin m from middle silk gland of silkworm larva

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20170921