JP2017186264A - タンパク質組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】βシート構造が高く、ゲル化速度が速いタンパク質組成物を提供することを目的とする。【解決手段】GAGAGS配列(1)並びに下記アミノ酸配列(X)及び/又は下記アミノ酸配列(X’)を有するタンパク質(A)を含むタンパク質組成物であって、前記タンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうちアミノ酸配列(X)及びアミノ酸配列(X’)の占める合計数の割合が40〜80%であり、前記タンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうち前記GAGAGS配列(1)の占める合計数の割合が5〜45%であり、前記タンパク質(A)の円二色性スペクトル法によるβシート構造率が60〜80%であり、タンパク質組成物のレオメーターによる複素弾性率が4×102〜1×104Paであるタンパク質組成物。アミノ酸配列(X):VPGVG配列(7)、GVGVP配列(8)及びGAHGPAGPK配列(9)からなる群より選ばれる少なくとも1種のアミノ酸配列。アミノ酸配列(X’):アミノ酸配列(X)の1又は2個のアミノ酸がそれぞれリシン又はアルギニンで置換されたアミノ酸配列。

Description

本発明は、βシート構造が高く、ゲル化速度の速いタンパク質組成物に関する。
感温ゲル化性タンパク質としてエラスチン由来のタンパク質があり、高い生体適合性を持っていることから、医療用途や化粧品用途、食品用途への利用が考えられている(特許文献1)。一方で、エラスチン由来のタンパク質は、加熱による複素粘弾性率の上昇速度が低く、短時間でゲル化による効果を得たい場合には、タンパク質濃度を上げる方法や、アミノ酸配列を変えることによりβシート構造率を増やす方法が取られるが、有効性能の悪化、コストの増加などの問題があった。また、アミノ酸配列を変えるだけでは、βシート構造率を高める限界があり、目標ゲル化速度に到達しない問題もあった。
特開2014−177452号公報
本発明は、βシート構造が高く、ゲル化速度が速いタンパク質組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意研究を重ねてきた結果、本発明に到達した。すなわち、本発明のタンパク質組成物は、GAGAGS配列(1)並びに下記アミノ酸配列(X)及び/又は下記アミノ酸配列(X’)を有するタンパク質(A)を含むタンパク質組成物であって、
前記タンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうちアミノ酸配列(X)及びアミノ酸配列(X’)の占める合計数の割合が40〜80%であり、
前記タンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうち前記GAGAGS配列(1)の占める合計数の割合が5〜45%であり、
前記タンパク質(A)の円二色性スペクトル法によるβシート構造率が60〜80%であり、
タンパク質組成物のレオメーターによる複素弾性率が4×10〜1×10Paであるタンパク質組成物。
アミノ酸配列(X):VPGVG配列(7)、GVGVP配列(8)及びGAHGPAGPK配列(9)からなる群より選ばれる少なくとも1種のアミノ酸配列。
アミノ酸配列(X’):アミノ酸配列(X)の1又は2個のアミノ酸がそれぞれリシン又はアルギニンで置換されたアミノ酸配列。
本発明のタンパク質組成物はβシート構造率が高く、ゲル化速度が速いという効果を奏する。
本発明において、タンパク質(A)は、天然物からの抽出、有機合成法(酵素法、固相合成法及び液相合成法等)及び遺伝子組み換え法等によって得られる。有機合成法に関しては、「生化学実験講座1、タンパク質の化学IV(1981年7月1日、日本生化学会編、株式会社東京化学同人発行)」又は「続生化学実験講座2、タンパク質の化学(下)(昭和62年5月20日、日本生化学会編、株式会社東京化学同人発行)」に記載されている方法等が適用できる。遺伝子組み換え法に関しては、特許第3338441号公報に記載されている方法等が適用できる。天然物からの抽出、有機合成法及び遺伝子組み換え法はともに、タンパク質(A)を得られるが、アミノ酸配列を簡便に変更でき、安価に大量生産できるという観点等から、遺伝子組み換え法が好ましい。
本発明のタンパク質組成物は、GAGAGS配列(1)並びに下記アミノ酸配列(X)及び/又は下記アミノ酸配列(X’)を有するタンパク質(A)を含むタンパク質組成物である。
アミノ酸配列(X):VPGVG配列(7)、GVGVP配列(8)及びGAHGPAGPK配列(9)からなる群より選ばれる少なくとも1種のアミノ酸配列。
アミノ酸配列(X’):アミノ酸配列(X)中の1〜2個のアミノ酸がそれぞれリシン又はアルギニンで置換されたアミノ酸配列。
本発明において、タンパク質(A)は、GAGAGS配列(1)を有するが、生体適合性の観点から、GAGAGS配列(1)が2〜200個連続したポリペプチド鎖(S)を有することが好ましく、さらに好ましくは2〜50個であり、特に好ましくは2〜10個である。
本発明において、 アミノ酸配列(X)としては、VPGVG配列(7)、GVGVP配列(8)及びGAHGPAGPK配列(9)からなる群より選ばれる少なくとも1種のアミノ酸配列である。生体適合性及びタンパク質(A)がゲル化する観点から、VPGVG配列(7)及び/又はGVGVP配列(8)が好ましい。
本発明において、アミノ酸配列(X’)としては、アミノ酸配列(X)中の1〜2個のアミノ酸がそれぞれリシン又はアルギニンで置換されたアミノ酸配列である。具体的には、GKGVP配列(12)、GKGKP配列(13)、GKGRP配列(14)及びGRGRP配列(15)等が挙げられる。
アミノ酸配列(X’)は、生体適合性及びタンパク質(A)がゲル化する観点から、GKGVP配列(12)、GKGKP配列(13)及びGRGRP配列(15)からなる群より選ばれる少なくとも1種の配列が好ましく、さらに好ましくはGKGVP配列(12)及び/又はGKGKP配列(13)である。
本発明において、前記タンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうちアミノ酸配列(X)及びアミノ酸配列(X’)の占める合計個数の割合が40〜80%であり、前記タンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうち前記GAGAGS配列(1)の占める合計個数の割合が5〜45%である。
前記タンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうちアミノ酸配列(X)及びアミノ酸配列(X’)の占める合計個数の割合及び/又は前記タンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうち前記GAGAGS配列(1)の占める合計個数の割合が上記範囲外である場合、ゲル化速度が悪化する。生体適合性の観点から、前記タンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうちアミノ酸配列(X)及びアミノ酸配列(X’)の占める合計の割合が好ましくは40〜80%であり、前記タンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうち前記GAGAGS配列(1)の占める合計の割合が好ましくは5〜45%である。
本発明において、タンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうちアミノ酸配列(X)及びアミノ酸配列(X’)の占める合計個数の割合は、アミノ酸配列が既知の場合は、その配列情報より計算することができる。また、アミノ酸配列が未知の場合は、プロテインシークエンサーによって求めることができる。具体的には、下記の測定法により求めることができる。
<タンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうちアミノ酸配列(X)及びアミノ酸配列(X’)の占める合計個数の割合の測定方法>
特定のアミノ酸残基で切断出来る切断方法から2種類以上を用いて、タンパク質(A)を30残基以下程度まで分解する。その後、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)にて分離した後、プロテインシークエンサーにてアミノ酸配列を読み取る。得られたアミノ酸配列からペプチドマッピングして、タンパク質(A)の全配列を決定する。その後、下式(1)にてタンパク質(A)のアミノ酸配列(X)及びアミノ酸配列(X’)の占める合計個数の割合を算出する。
アミノ酸配列(X)及びアミノ酸配列(X’)の合計の割合(%)=[{アミノ酸配列(X)の数}+{アミノ酸配列(X’)の数}]/{(A)のアミノ酸の総数}×100 (数式1)
本発明において、タンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうち前記GAGAGS配列(1)が占める合計の割合は、アミノ酸配列が既知の場合は、その配列情報より計算することができる。また、アミノ酸配列が未知の場合は、プロテインシークエンサーによって求めることができる。具体的には、下記の測定方法により求める。
<タンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうち前記GAGAGS配列(1)が占める合計個数の割合の測定方法>
特定のアミノ酸残基で切断出来る切断方法の2種類以上を用いて、タンパク質(A)を30残基以下程度まで分解する。その後、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)にて分離した後、プロテインシークエンサーにてアミノ酸配列を読み取る。得られたアミノ酸配列からペプチドマッピングして、タンパク質(A)の全配列を決定する。その後、下式(2)にてタンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうち前記GAGAGS配列(1)が占める合計の割合を算出する。
GAGAGS配列(1)が占める合計の割合(%)=[{GAGAGS配列(1)の数}/{(A)中の全アミノ酸の個数}×100 (数式2)
前記タンパク質(A)中の前記GAGAGS配列(1)の数と前記アミノ酸配列(X)及び前記アミノ酸配列(X’)の合計数との比[GAGAGS配列(1):{アミノ酸配列(X)及びアミノ酸配列(X’)の合計}]が、生体適合性及びタンパク質(A)がゲル化する観点から、好ましくは1:0.1〜1:6であり、さらに好ましくは1:0.5〜1:5である。
タンパク質(A)は、生体適合性及びタンパク質(A)がゲル化する観点から、アミノ酸配列(X)の1種が2〜200個連続したポリペプチド鎖(Y)及び/又は下記ポリペプチド鎖(Y’)を有することが好ましい。
ポリペプチド鎖(Y’):(Y)において、(Y)中の全アミノ酸の個数の0.1〜20%のアミノ酸がそれぞれリシン又はアルギニンで置換されたポリペプチド鎖。
ポリペプチド鎖(Y)は、具体的には、(VPGVG)b配列、(GVGVP)c配列及び(GAHGPAGPK)d配列である。(なお、b〜dは、それぞれ、アミノ酸配列(X)の連続する個数であり、2〜200の整数である)。
タンパク質(A)1分子中に、ポリペプチド鎖(Y)を複数有する場合は、(VPGVG)b配列、(GVGVP)c配列及び(GAHGPAGPK)d配列からなる群から選ばれる1種を有してもよく、2種以上を有してもいい。
また、タンパク質(A)中にポリペプチド鎖(Y)を複数有する場合は、上記(X)の連続する個数は、Y)ごとに同一でも異なっていてもよい。すなわち、(X)の連続する個数b〜dが同じポリペプチド鎖(Y)を複数有してもよく、b〜dが異なるポリペプチド鎖(Y)を複数有してもよい。
ポリペプチド鎖(Y)としては、生体適合性、ゲル化性、βシート構造率を適度にする観点から、(VPGVG)b配列及び/又は(GVGVP)c配列が好ましい。
ポリペプチド鎖(Y)は、生体適合性、ゲル化性、βシート構造率を適度にする観点から、アミノ酸配列(X)が、好ましくは2〜200個連続した(上記b〜dが2〜200)ポリペプチド鎖であるが、連続する個数は、さらに好ましくは2〜100個(上記b〜dが2〜100)であり、特に好ましくは2〜50個(上記b〜dが2〜50)である。
また、ポリペプチド鎖(Y’)は、生体適合性、ゲル化性、βシート構造率を適度にする観点から、(Y)における全アミノ酸数の好ましくは0.1〜20%のアミノ酸がそれぞれリシン又はアルギニンで置換されたポリペプチド鎖であり、具体的には、アミノ酸配列(X)が連続したポリペプチド鎖(Y)において、アミノ酸配列(X)の一部又は全部がアミノ酸配列(X’)に置き換わったポリペプチド鎖が含まれる。
ポリペプチド鎖(Y’)において、(Y)中の全アミノ酸数のうちリシン又はアルギニンで置換された合計割合は、(A)の水への溶解性、生体適合性及びゲル化の観点から、0.5〜10%が好ましく、さらに好ましくは1〜5%である。
ポリペプチド鎖(Y’)であるかどうかは、タンパク質(A)の配列中の全てのK及びRを、他のアミノ酸(G、A、V、P又はH)に置きかえたときに、ポリペプチド鎖(Y)となるかによって判断する。
タンパク質(A)中の(Y)と(Y’)との合計個数は、(A)の水への溶解性、生体適合性及びゲル化の観点から、1〜100個が好ましく、さらに好ましくは1〜80個であり、特に好ましくは1〜60個である。
タンパク質(A)中に、(X)の種類及び/又は連続する個数が異なる(Y)を有している場合は、それぞれを1個として数え、(Y)の個数はその合計である。(Y’)も同様である。
タンパク質(A)が、ポリペプチド鎖(Y)、ポリペプチド鎖(Y’)、GAGAGS配列(1)及びポリペプチド鎖(S)を合計2個以上有する場合は、ポリペプチド鎖とポリペプチド鎖との間に、介在アミノ酸配列(Z)を有していてもいい。(Z)は、アミノ酸が1個又は2個以上結合したペプチド配列であって、GAGAGS配列(1)、アミノ酸配列(X)及び(X’)では無いペプチド配列である。(Z)を構成するアミノ酸の数は、生体適合性及びゲル化の観点から、1〜30個が好ましく、さらに好ましくは1〜15個、特に好ましくは1〜10個である。(Z)として、具体的には、VAAGY配列(20)、GAAGY配列(21)及びLGP配列等が挙げられる。
(A)中の(Z)の含有量(質量%)は、(A)の分子質量を基準として、生体適合性及びゲル化の観点から、0〜20質量%が好ましく、さらに好ましくは0〜10質量%である。
タンパク質(A)は、GAGAGS、(X)、(X’)、(Z)以外にも、両末端に末端アミノ酸配列(T)を有していてもよい。(A)の両末端の構造が、(Y)に(T)が結合した構造であることが好ましい。(T)は、アミノ酸が1個又は2個以上結合したペプチド配列であって、GAGAGS配列(1)、アミノ酸配列(X)及び(X’)では無いペプチド配列である。(T)を構成するアミノ酸の数は、生体適合性及びゲル化の観点から、1〜100個が好ましく、さらに好ましくは1〜50個、特に好ましくは1〜40個である。(T)として、具体的には、MDPVVLQRRDWENPGVTQLNRLAAHPPFASDPM配列(19)等が挙げられる。
タンパク質(A)中の(T)の含有量(質量%)は、(A)の分子質量を基準として、生体適合性及びゲル化の観点から、0〜10質量%が好ましく、さらに好ましくは0〜5質量%である。
タンパク質(A)は、上記(T)以外に、発現させた(A)の精製又は検出を容易にするために、(A)のN又はC末端に特殊なアミノ酸配列を有するタンパク質又はペプチド(以下これらを「精製タグ」と称する)を有してもいい。精製タグとしては、アフィニティー精製用のタグが利用される。そのような精製タグとしては、ポリヒスチジンからなる6×Hisタグ、V5タグ、Xpressタグ、AU1タグ、T7タグ、VSV−Gタグ、DDDDKタグ、Sタグ、CruzTag09TM、CruzTag22TM、CruzTag41TM、Glu−Gluタグ、Ha.11タグ及びKT3タグ等がある。
以下に、各精製タグ(i)とそのタグを認識結合するリガンド(ii)との組み合わせの一例を示す。
(i−1)グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GTS) (ii−1)グルタチオン
(i−2)マルトース結合タンパク質(MBP) (ii−2)アミロース
(i−3)HQタグ (ii−3)ニッケル
(i−4)Mycタグ (ii−4)抗Myc抗体
(i−5)HAタグ (ii−5)抗HA抗体
(i−6)FLAGタグ (ii−6)抗FLAG抗体
(i−7)6×Hisタグ (ii−7)ニッケル又はコバルト
前記精製タグ配列の導入方法としては、発現用ベクターにおけるタンパク質(A)をコードする核酸の5’又は3’末端に精製タグをコードする核酸を挿入する方法や市販の精製タグ導入用ベクターを使用する方法等が挙げられる。
タンパク質(A)において、ポリペプチド鎖(Y)及び/又は(Y’)並びにGAGAGS配列(1)及び/又はポリペプチド鎖(S)を含む場合、生体適合性及びゲル化の観点から、ポリペプチド鎖(Y)又は(Y’)とGAGAGS配列(1)又はポリペプチド鎖(S)とが交互に化学結合していることが好ましい。
また、GAGAGS配列(1)の数と、アミノ酸配列(X)及び(X’)の数との比[配列(1):{(X)及び(X’)}]は、生体適合性及びゲル化の観点から、1:1〜1:12が好ましく、さらに好ましくは1:1〜1:6であり、次にさらに好ましくは1:1〜1:4である。
タンパク質(A)のSDS−PAGE(SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動)法による分子質量は、生体適合性及びゲル化の観点から、40〜200kDaが好ましい。
タンパク質(A)が有するアミノ酸配列が、生体適合性及びゲル化の観点から、(GAGAGS)7配列(4)及び(GVGVP)2GKGVP配列(16)、(GAGAGS)11配列(6)及びGVGVP配列(8)又は(GAGAGS)4配列(3)及び(GVGVP)3GKGVP配列(17)であることが好ましい。
好ましいタンパク質(A)の一部を以下に例示する。
(A1)アミノ酸配列(X)がGVGVP配列(8)であるタンパク質
(A11)GVGVP配列(8)が2〜200個連続したポリペプチド鎖(Y1)中のアミノ酸がK(リシン)で置換されたポリペプチド鎖(Y’1)とGAGAGS配列(1)が2〜200個連続したポリペプチド鎖(S1)とを有するタンパク質
(A11−1)GVGVP配列(8)が8個連続したポリペプチド鎖(Y11)の1個のアミノ酸がKで置換された(GVGVP)4GKGVP(GVGVP)3配列(18)(Y’11)と、GAGAGS配列(1)が2〜200個連続したポリペプチド鎖(S1)を有するタンパク質
(A11−1−1)GAGAGS配列(1)が4個連続した(GAGAGS)4配列(3)と(GVGVP)4GKGVP(GVGVP)3配列(18)とを有するタンパク質
具体的には、下記タンパク質が含まれる。
(i)(GAGAGS)4配列(3)を12個及び(GVGVP)4GKGVP(GVGVP)3配列(18)を13個有し、これらが交互に化学結合してなるものに、(GAGAGS)2配列(2)が化学結合した分子質量が約80kDaの配列(22)のタンパク質(SELP8K)
(ii)(GAGAGS)2配列(2)及び(GVGVP)4GKGVP(GVGVP)3配列(18)をそれぞれ17個有し、これらが交互に化学結合してなる構造を有する分子質量が約82kDaの配列(23)のタンパク質(SELP0K)
(A12)GVGVP配列(8)が2〜200個連続したポリペプチド鎖(Y1)とGAGAGS配列(1)が2〜200個連続したポリペプチド鎖(S1)とを有するタンパク質
具体的には、下記タンパク質が含まれる。
(i)(GAGAGS)8配列(5)及び(GVGVP)8配列(10)をそれぞれ12個有し、これらが交互に化学結合してなる構造を有する分子質量が約90kDaの配列(24)のタンパク質(SELP3)
(ii)(GAGAGS)8配列(5)及び(GVGVP)40配列(11)をそれぞれ5個有し、これらが交互に化学結合してなる構造を有する分子質量が約110kDaの配列(25)のタンパク質(SELP6.1)
本発明のタンパク質(A)は、(A)の円二色性スペクトル法によるβシート構造率が60〜80%であるタンパク質である。(A)の円二色性スペクトル法によるβシート構造率が数値範囲外である場合ゲル化速度が悪化する。
タンパク質の配列が同じでも、タンパク質の作製方法、タンパク質の精製方法、タンパク質を溶解させる溶媒のpH及び溶媒の極性等によりβシート構造率は異なる。βシート構造率は、ゲル化速度の観点から、好ましくは65〜80%であり、さらに好ましくは70〜80%である。
βシート構造率は、タンパク質組成物をゲル化した後に、凍結乾燥をする工程までを繰り返すことによって増加させることができ、繰り返し回数は1〜10回が好ましく、さらに好ましくは4〜8回であり、特に好ましくは4〜6回である。また、変性剤でタンパク質(A)を変性させることによってβシート構造率を低下させることができる。
(A)の円二色性スペクトル法によるβシート構造率は、下記測定方法により算出する。
<タンパク質(A)のβシート構造率の測定方法>
タンパク質(A)を0.3mg/mlとなるように脱イオン水(4℃)に溶解し、タンパク質の水溶液を作製する。作製した(A)の水溶液を円二色性スペクトル測定器(日本分光株式会社製、「J−820」)にて測定し(測定温度:4℃)、二次構造解析プログラム(JWSSE型−480型:日本分光株式会社製)にてβシート構造率を算出する。
本発明において、βシート構造率が上記範囲であることで、タンパク質(A)のGAGAGS配列(1)とアミノ酸配列(X)及び/又はアミノ酸配列(X’)が効率よくゲル化構造を形成することができ、タンパク質(A)の複素粘弾性率が4×10〜1×10Paとなる。ゲル化性の観点から、5×10〜1×10Paが好ましく、さらに好ましくは1×10〜1×10Paである。
複素粘弾性率は、(A)を溶解させる溶媒のイオン強度を高く(無機塩濃度を高く)したり、βシート構造率を上昇させることで大きくすることができる。
(A)の複素粘弾性率は、下記測定方法により算出する。
<タンパク質(A)の複素粘弾性率の測定方法>
複素粘弾性率はタンパク質(A)を12.5wt%となるように脱イオン水(4℃)に溶解し、以下の条件で、レオメーター(AR1000レオメータ、TAインスツルメント社)を用いて動的粘弾性率を測定した。
プレート:25mmスチール フラット
振動 :1Hz
変位 :2%
温度 :37℃
時間 :10分
複素粘弾性率:タンパク質組成物を37℃で10分、レオメーター(1Hz)にて複素粘弾性率を測定したときの値。
本発明のタンパク質組成物は、上記タンパク質(A)及び水を含むことができる。
タンパク質組成物中のタンパク質(A)の含有量は、(A)の水への溶解性、(A)がゲル化する観点及び適用のしやすさの観点から、タンパク質組成物の重量を基準として、好ましくは5〜40重量%であり、さらに好ましくは7〜40重量%であり、特に好ましくは10〜40重量%である。
タンパク質組成物中の水の含有量は、(A)の水への溶解性、(A)がゲル化する観点及び適用のしやすさの観点から、タンパク質組成物の重量を基準として、好ましくは60〜95重量%であり、さらに好ましくは60〜90重量%であり、特に好ましくは60〜85重量%である。
タンパク質組成物の水としては、特に限定するものではない。水を滅菌する場合は、0.2μm以下の孔径を持つ精密ろ過膜を通した水、限外ろ過膜を通した水、逆浸透膜を通した水及びオートクレーブで121℃20分加熱して過熱滅菌した脱イオン水等が挙げられる。
本発明のタンパク質組成物は、タンパク質(A)及び水以外に無機塩及び/又はリン酸(塩)を含んでもいい。
無機塩として、具体的には、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、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素カルシウム及び炭酸水素マグネシウム等が挙げられる。リン酸塩は無機塩に含まない。
タンパク質組成物中の無機塩の含有量(重量%)は、生体親和性の観点及び複素粘弾性率を適度にするという観点から、タンパク質組成物の重量を基準として0.4〜1.3重量%が好ましく、さらに好ましくは0.5〜1.2重量%であり、特に好ましくは0.6〜1.1重量%である。
リン酸(塩)は、リン酸及び/又はリン酸塩を意味する。
リン酸(塩)としては、リン酸及びリン酸塩が挙げられる。
塩としては、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩が挙げられ、具体的には、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩及びマグネシウム塩等が挙げられる。
タンパク質組成物中のリン酸(塩)の含有量(重量%)は、生体親和性の観点から、タンパク質組成物の重量を基準として0.10〜0.30重量%が好ましく、さらに好ましくは0.12〜0.28重量%であり、特に好ましくは0.14〜0.26重量%である。
タンパク質組成物のpHは、(A)の安定性及び生体親和性の観点から、5〜9が好ましく、さらに好ましくは6〜8.5である。
本発明のタンパク質組成物は、各成分を混合することにより得られ、製造方法は特に限定されるものではない。1例を下記に示す。
(1)本発明のタンパク質(A)及び水を4〜25℃で混合し、タンパク質組成物とする。水中には必要により塩及び/又はリン酸(塩)を含んでもいい。また、タンパク質(A)を水に溶解させた後、必要により塩及び/又はリン酸(塩)を含むようにしてもよい。
本発明のタンパク質組成物は、ハンドリング性の観点から、タンパク質(A)及び水等を混合した直後は溶液状であるが、時間の経過、熱等の刺激を加える等により流動性が低くなりゲル化することが好ましい。
タンパク質組成物をゲル化させる温度は、タンパク質組成物を短時間でゲル化させる観点から、タンパク質組成物を25℃〜80℃が好ましい。80℃以下であると、組織再生用材料の機能を低下させずにゲル化させることができ、また、ゲル化までの時間が適度である。
また、タンパク質組成物を使用する場合、適用時のタンパク質組成物の温度は、タンパク質(A)の熱安定性及びハンドリング性の観点から、4〜80℃が好ましく、さらに好ましくは4〜60℃であり、次にさらに好ましくは25〜50℃、特に好ましくは30〜40℃である。
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、本発明の実施例及び比較例に使用したタンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうちアミノ酸配列(X)及びアミノ酸配列(X’)の占める合計数の割合及びタンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうち前記GAGAGS配列(1)の占める合計数の割合を表1に示した。
<比較例1>
○SELP8Kの作製
特開2014−177452公報中の実施例記載の方法に準じて、遺伝子組換え大腸菌により製造し、精製した。
<比較例2>
○SELP8K-C1の作製
特開2014−177452公報中の実施例記載の方法に準じて、遺伝子組換え大腸菌により製造し、精製した。12.5重量%となるように、SELP8Kを純水に溶解した。37℃で、SELP8K溶液がゲル化するまで加温(以下、ゲル化工程とする。)し、凍結乾燥を行った。ゲル化工程から凍結乾燥工程まで1回行った。
<比較例3>
○SELP8K-C2の作製
ゲル化工程から凍結乾燥工程までの工程を2回行った以外、比較例2と同様に行った。
<比較例4>
○SELP8K-C3の作製
ゲル化工程から凍結乾燥工程までの工程を3回行った以外、比較例2と同様に行った。
<実施例1>
○SELP8K-C4の作製
ゲル化工程から凍結乾燥工程までの工程を4回行った以外、比較例2と同様に行った。
<実施例2>
○SELP8K-C5の作製
ゲル化工程から凍結乾燥工程までの工程を5回行った以外、比較例2と同様に行った。
<実施例3>
○SELP8K-C6の作製
ゲル化工程から凍結乾燥工程までの工程を6回行った以外、比較例2と同様に行った。
<実施例4>
○SELP8K-C7の作製
ゲル化工程から凍結乾燥工程までの工程を7回行った以外、比較例2と同様に行った。
<βシート構造率の測定>
タンパク質を0.3mg/mlとなるように脱イオン水(4℃)に溶解し、タンパク質の水溶液を作製する。作製した(A)の水溶液を円二色性スペクトル測定器(日本分光株式会社製、「J−820」)にて測定し(測定温度:4℃)、二次構造解析プログラム(JWSSE型−480型:日本分光株式会社製)にてβシート構造率を算出する。
<動的粘弾性率の測定>
タンパク質を12.5重量%となるように脱イオン水(4℃)で溶解し、以下の条件で、レオメーター(AR1000レオメータ、TAインスツルメント社)を用いて動的粘弾性率を測定した。
プレート:25mmスチール フラット
振動 :1Hz
変位 :2%
温度 :37℃
時間 :10分
<タンパク質のゲル化速度の測定>
タンパク質を12.5重量%となるように脱イオン水(4℃)で溶解し、マイクロチューブに作製した。37℃で加温し、所定時間でマイクロチューブを転倒し、垂れてこなくなる時間をゲル化時間とした。評価結果は表1に示す。
<生体適合性の評価>
タンパク質を12.5重量%となるように脱イオン水(4℃)で溶解し、タンパク質溶液を作製した。タンパク質溶液をマウス皮膚下に埋植し、所定期間飼育した。埋植部位の炎症等を確認した。また、埋植部位から凍結切片を作製した。凍結切片を、免疫染色し、組織学的に評価をした。評価結果は表2に示す。
<ゲル中での細胞培養の評価>
タンパク質を12.5、20.0、30.0重量%となるようにDMEMで溶解し、タンパク質溶液を作製した。タンパク質溶液90μlと、3T3細胞懸濁溶液(1×10Cells/ml)10μlを混合し、96ウェルプレートにいれ、37℃で20分間インキュベートし、ゲル化させた。ゲルにDMEMを100μl加え、5重量%CO、37℃、湿潤条件下で3日間培養した。試験数は4回で実施し、細胞増殖率は以下の式により算出した。
細胞増殖率(%)=培養3日目の平均細胞数/播種した細胞数 (数式3)
評価結果は表3に示す。
表1からゲル化工程から凍結乾燥までの処理を行う事により、βシート構造率、複素粘弾性率が上昇し、ゲル化速度が速くなっていることがわかる。また、ゲル化工程から凍結乾燥工程までの処理を4回以上繰り返すことで、ゲル化時間が30分以内となり、in situ ゲルなどで好適に用いることができる。
表2から、生体内に本発明のタンパク質組成物を適用しても問題ないことがわかり、表3からは、本発明のタンパク質組成物でゲル化及び凍結乾燥処理を行っても、細胞の増殖性に影響を与えないことがわかる。
本発明のタンパク質組成物は、ゲル化速度が速いため、組織同士の接着剤、癒着防止剤、体液の漏出防止剤、細胞移植用基材などに好適に用いることができる。

Claims (7)

  1. GAGAGS配列(1)並びに下記アミノ酸配列(X)及び/又は下記アミノ酸配列(X’)を有するタンパク質(A)を含むタンパク質組成物であって、前記タンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうちアミノ酸配列(X)及びアミノ酸配列(X’)の占める合計数の割合が40〜80%であり、
    前記タンパク質(A)の全アミノ酸の個数のうち前記GAGAGS配列(1)の占める合計数の割合が5〜45%であり、
    前記タンパク質(A)の円二色性スペクトル法によるβシート構造率が60〜80%であり、
    タンパク質組成物のレオメーターによる複素弾性率が4×10〜1×10Paであるタンパク質組成物。
    アミノ酸配列(X):VPGVG配列(7)、GVGVP配列(8)及びGAHGPAGPK配列(9)からなる群より選ばれる少なくとも1種のアミノ酸配列。
    アミノ酸配列(X’):アミノ酸配列(X)の1又は2個のアミノ酸がそれぞれリシン又はアルギニンで置換されたアミノ酸配列。
  2. 前記タンパク質(A)の前記GAGAGS配列(1)の個数と前記アミノ酸配列(X)及び前記アミノ酸配列(X’)の合計個数との比[GAGAGS配列(1):{アミノ酸配列(X)及びアミノ酸配列(X’)の合計}]が1:0.1〜1:6である請求項1に記載のタンパク質組成物。
  3. 前記タンパク質(A)が、前記アミノ酸配列(X)の1種が2〜200個連続したポリペプチド鎖(Y)及び/又は下記ポリペプチド鎖(Y’)を有し、
    前記タンパク質(A)中の前記ポリペプチド鎖(Y)と前記ポリペプチド鎖(Y’)の合計個数が1〜100個である請求項1又は2に記載のタンパク質組成物。
    ポリペプチド鎖(Y’):前記ポリペプチド鎖(Y)中の全アミノ酸の個数の0.1〜20%のアミノ酸がリシン(K)及び/又はアルギニン(R)で置換されたポリペプチド鎖。
  4. 前記タンパク質(A)が、前記GAGAGS配列(1)が2〜200個連続したポリペプチド鎖(S)を有する請求項1〜3のいずれかに記載のタンパク質組成物。
  5. 前記タンパク質(A)が有するアミノ酸配列が、(GAGAGS)7配列(4)及び(GVGVP)2GKGVP配列(12)、(GAGAGS)11配列(6)及びGVGVP配列(8)又は(GAGAGS)4配列(3)及び(GVGVP)3GKGVP配列(17)である請求項1〜4のいずれかに記載のタンパク質組成物。
  6. 前記タンパク質(A)のSDS−PAGE(SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動)法による分子質量が40〜200kDaである請求項1〜5のいずれかに記載のタンパク質組成物。
  7. タンパク質組成物の重量に基づいて、タンパク質組成物中のタンパク質(A)が、5〜40重量%であり、水が60〜95重量%である請求項1〜6のいずれかに記載のタンパク質組成物。
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