JP2018150637A - 高収縮人造フィブロイン繊維及びその製造方法、並びに人造フィブロイン繊維の収縮方法 - Google Patents

Abstract

【課題】充分に高い収縮率を有し、肌触り性及び柔軟性に優れ、しかも安全に製造が可能な高収縮人造フィブロイン繊維の提供。【解決手段】改変フィブロインを含む、収縮された人造フィブロイン繊維であって、下記式で定義される収縮率が７％を超える、高収縮人造フィブロイン繊維。収縮率＝｛１−（収縮された人造フィブロイン繊維の長さ／紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン繊維の長さ）｝×１００（％）【選択図】なし

Description

本発明は、高収縮人造フィブロイン繊維及びその製造方法、並びに人造フィブロイン繊維の収縮方法に関する。

一般に、衣料、寝具等に使用される繊維には、高い肌触り性が求められる。肌触り性を充分に満足し、且つ高級感のある繊維として、天然のフィブロイン繊維の１種であるシルク等が知られている。

また、衣料、寝具等に使用される繊維には、柔らかさ及び保温性等も同時に求められる。そのため、衣料、寝具等に用いられるシルクは、例えば、収縮加工が施されて嵩高性が高められ、それによって柔軟性及び保温性が付与される場合がある。

一方、例えば、衣料、寝具等には、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維及びアクリル繊維等の合成繊維が汎用的に使用されおり、これらの合成繊維は、沸騰水に接触させることで４０％以上の収縮率を実現している（特許文献１）。

特開２００９−１２１００３号公報

しかしながら、シルクは、水だけとの接触では収縮率が数％程度でしかなかった。

また、特許文献１に記載された収縮方法は、高温の沸騰水を取り扱うために大きな危険が伴うものであった。

本発明は、充分に高い収縮率を有し、肌触り性及び柔軟性に優れ、しかも安全に製造が可能な高収縮人造フィブロイン繊維、及びその製造方法を提供することを目的とする。本発明はまた、人造フィブロイン繊維を充分に高い収縮率で、安全に得ることができる、人造フィブロイン繊維の収縮方法を提供することも目的とする。

本発明は、例えば、以下の各発明に関する。
［１］
改変フィブロインを含む、収縮された人造フィブロイン繊維であって、
下記式で定義される収縮率が７％を超える、高収縮人造フィブロイン繊維。
収縮率＝｛１−（収縮された人造フィブロイン繊維の長さ／紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン繊維の長さ）｝×１００（％）
［２］
上記改変フィブロインが、改変クモ糸フィブロインである、［１］に記載の高収縮人造フィブロイン繊維。
［３］
沸点未満の水との接触により収縮されたものである、［１］又は［２］に記載の高収縮人造フィブロイン繊維。
［４］
上記水の温度が、１０〜９０℃である、［３］に記載の高収縮人造フィブロイン繊維。
［５］
上記水との接触後に乾燥させることにより更に収縮されたものである、［３］又は［４］４に記載の高収縮人造フィブロイン繊維。
［６］
改変フィブロインを含む人造フィブロイン繊維を、沸点未満の水と接触させて、収縮させる工程を備え、
下記式で定義される収縮率が７％を超える、高収縮人造フィブロイン繊維の製造方法。
収縮率＝｛１−（収縮された人造フィブロイン繊維の長さ／紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン繊維の長さ）｝×１００（％）
［７］
上記改変フィブロインが、改変クモ糸フィブロインである、［６］に記載の高収縮人造フィブロイン繊維の製造方法。
［８］
上記水の温度が、１０〜９０℃である、［６］又は［７］に記載の高収縮人造フィブロイン繊維の製造方法。
［９］
上記収縮させる工程が、上記水との接触後の人造フィブロイン繊維を乾燥させることを更に含む、［６］〜［８］のいずれかに記載の高収縮人造フィブロイン繊維の製造方法。
［１０］
改変フィブロインを含む人造フィブロイン繊維を、沸点未満の水と接触させて、収縮させる工程を備え、
下記式で定義される収縮率が７％を超える、人造フィブロイン繊維の収縮方法。
収縮率＝｛１−（収縮された人造フィブロイン繊維の長さ／紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン繊維の長さ）｝×１００（％）
［１１］
上記改変フィブロインが、改変クモ糸フィブロインである、［１０］に記載の人造フィブロイン繊維の収縮方法。
［１２］
上記水の温度が、１０〜９０℃である、［１０］又は［１１］に記載の人造フィブロイン繊維の収縮方法。
［１３］
上記収縮させる工程が、上記水との接触後の人造フィブロイン繊維を乾燥させることを更に含む、［１０］〜［１２］のいずれかに記載の人造フィブロイン繊維の収縮方法。

本発明によれば、充分に高い収縮率を有し、肌触り性及び柔軟性に優れ、しかも安全に製造が可能な高収縮人造フィブロイン繊維、及びその製造方法の提供が可能となる。本発明によればまた、人造フィブロイン繊維を充分に高い収縮率で、安全に得ることができる、人造フィブロイン繊維の収縮方法の提供が可能となる。

改変フィブロインのドメイン配列を示す模式図である。 天然由来のフィブロインのｚ／ｗ（％）の値の分布を示す図である。 天然由来のフィブロインのｘ／ｙ（％）の値の分布を示す図である。 人造フィブロイン繊維を製造するための紡糸装置の一例を概略的に示す説明図である。 高収縮人造フィブロイン繊維を製造するための製造装置の一例を概略的に示す説明図である。 高収縮人造フィブロイン繊維を製造するための製造装置の一例を概略的に示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

〔高収縮人造フィブロイン繊維〕
本発明に係る高収縮人造フィブロイン繊維は、改変フィブロインを含む、収縮された人造フィブロイン繊維である。本実施形態に係る高収縮人造フィブロイン繊維は、下記式で定義される収縮率が７％を超える。
収縮率＝｛１−（収縮された人造フィブロイン繊維の長さ／紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン繊維の長さ）｝×１００（％）

＜改変フィブロイン＞
本実施形態に係る改変フィブロインは、式１：［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］_ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。改変フィブロインは、ドメイン配列のＮ末端側及びＣ末端側のいずれか一方又は両方に更にアミノ酸配列（Ｎ末端配列及びＣ末端配列）が付加されていてもよい。Ｎ末端配列及びＣ末端配列は、これに限定されるものではないが、典型的には、フィブロインに特徴的なアミノ酸モチーフの反復を有さない領域であり、１００残基程度のアミノ酸からなる。

本明細書において「改変フィブロイン」とは、人為的に製造されたフィブロイン（人造フィブロイン）を意味する。改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列とは異なるフィブロインであってもよく、天然由来のフィブロインとアミノ酸配列と同一であるフィブロインであってもよい。本明細書でいう「天然由来のフィブロイン」もまた、式１：［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］_ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。

「改変フィブロイン」は、本発明で特定されるアミノ酸配列を有するものであれば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列をそのまま利用したものであってもよく、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列に依拠してそのアミノ酸配列を改変したもの（例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列を改変することによりアミノ酸配列を改変したもの）であってもよく、また天然由来のフィブロインに依らず人工的に設計及び合成したもの（例えば、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより所望のアミノ酸配列を有するもの）であってもよい。

本明細書において「ドメイン配列」とは、フィブロイン特有の結晶領域（典型的には、アミノ酸配列の（Ａ）_ｎモチーフに相当する。）と非晶領域（典型的には、アミノ酸配列のＲＥＰに相当する。）を生じるアミノ酸配列であり、式１：［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］_ｍで表されるアミノ酸配列を意味する。ここで、（Ａ）_ｎモチーフは、アラニン残基を主とするアミノ酸配列を示し、ｎは２〜２０、好ましくは４〜２０、より好ましくは８〜２０、更に好ましくは１０〜２０、更により好ましくは４〜１６、更によりまた好ましくは８〜１６、特に好ましくは１０〜１６の整数であってよい。また、（Ａ）_ｎモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数の割合は４０％以上であればよく、６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることが更に好ましく、９０％以上であることが更により好ましく、１００％（アラニン残基のみで構成されることを意味する。）であってもよい。ＲＥＰは２〜２００アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示す。ｍは２〜３００の整数を示す。複数存在する（Ａ）_ｎモチーフは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。複数存在するＲＥＰは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。大吐糸管しおり糸由来のタンパク質の具体例としては、配列番号９で示されるアミノ酸配列（ＰＲＴ４１０）を含むタンパク質を挙げることができる。

本実施形態に係る改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列に対し、例えば、１又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び／又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行うことで得ることができる。アミノ酸残基の置換、欠失、挿入及び／又は付加は、部分特異的突然変異誘発法等の当業者に周知の方法により行うことができる。具体的には、Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｒｅｓ．１０，６４８７（１９８２）、Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ，１００，４４８（１９８３）等の文献に記載されている方法に準じて行うことができる。

天然由来のフィブロインは、式１：［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］_ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質であり、具体的には、例えば、昆虫又はクモ類が産生するフィブロインが挙げられる。

昆虫が産生するフィブロインとしては、例えば、ボンビックス・モリ（Ｂｏｍｂｙｘ ｍｏｒｉ）、クワコ（Ｂｏｍｂｙｘ ｍａｎｄａｒｉｎａ）、天蚕（Ａｎｔｈｅｒａｅａ ｙａｍａｍａｉ）、柞蚕（Ａｎｔｅｒａｅａ ｐｅｒｎｙｉ）、楓蚕（Ｅｒｉｏｇｙｎａ ｐｙｒｅｔｏｒｕｍ）、蓖蚕（Ｐｉｌｏｓａｍｉａ Ｃｙｎｔｈｉａ ｒｉｃｉｎｉ）、樗蚕（Ｓａｍｉａ ｃｙｎｔｈｉａ）、栗虫（Ｃａｌｉｇｕｒａ ｊａｐｏｎｉｃａ）、チュッサー蚕（Ａｎｔｈｅｒａｅａ ｍｙｌｉｔｔａ）、ムガ蚕（Ａｎｔｈｅｒａｅａ ａｓｓａｍａ）等のカイコが産生する絹タンパク質、スズメバチ（Ｖｅｓｐａ ｓｉｍｉｌｌｉｍａ ｘａｎｔｈｏｐｔｅｒａ）の幼虫が吐出するホーネットシルクタンパク質が挙げられる。

昆虫が産生するフィブロインのより具体的な例としては、例えば、カイコ・フィブロインＬ鎖（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号Ｍ７６４３０（塩基配列）、ＡＡＡ２７８４０．１（アミノ酸配列））が挙げられる。

クモ類が産生するフィブロインとしては、例えば、オニグモ、ニワオニグモ、アカオニグモ、アオオニグモ及びマメオニグモ等のオニグモ属（Ａｒａｎｅｕｓ属）に属するクモ、ヤマシロオニグモ、イエオニグモ、ドヨウオニグモ及びサツマノミダマシ等のヒメオニグモ属（Ｎｅｏｓｃｏｎａ属）に属するクモ、コオニグモモドキ等のコオニグモモドキ属（Ｐｒｏｎｕｓ属）に属するクモ、トリノフンダマシ及びオオトリノフンダマシ等のトリノフンダマシ属（Ｃｙｒｔａｒａｃｈｎｅ属）に属するクモ、トゲグモ及びチブサトゲグモ等のトゲグモ属（Ｇａｓｔｅｒａｃａｎｔｈａ属）に属するクモ、マメイタイセキグモ及びムツトゲイセキグモ等のイセキグモ属（Ｏｒｄｇａｒｉｕｓ属）に属するクモ、コガネグモ、コガタコガネグモ及びナガコガネグモ等のコガネグモ属（Ａｒｇｉｏｐｅ属）に属するクモ、キジロオヒキグモ等のオヒキグモ属（Ａｒａｃｈｎｕｒａ属）に属するクモ、ハツリグモ等のハツリグモ属（Ａｃｕｓｉｌａｓ属）に属するクモ、スズミグモ、キヌアミグモ及びハラビロスズミグモ等のスズミグモ属（Ｃｙｔｏｐｈｏｒａ属）に属するクモ、ゲホウグモ等のゲホウグモ属（Ｐｏｌｔｙｓ属）に属するクモ、ゴミグモ、ヨツデゴミグモ、マルゴミグモ及びカラスゴミグモ等のゴミグモ属（Ｃｙｃｌｏｓａ属）に属するクモ、及びヤマトカナエグモ等のカナエグモ属（Ｃｈｏｒｉｚｏｐｅｓ属）に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質、並びにアシナガグモ、ヤサガタアシナガグモ、ハラビロアシダカグモ及びウロコアシナガグモ等のアシナガグモ属（Ｔｅｔｒａｇｎａｔｈａ属）に属するクモ、オオシロカネグモ、チュウガタシロカネグモ及びコシロカネグモ等のシロカネグモ属（Ｌｅｕｃａｕｇｅ属）に属するクモ、ジョロウグモ及びオオジョロウグモ等のジョロウグモ属（Ｎｅｐｈｉｌａ属）に属するクモ、キンヨウグモ等のアズミグモ属（Ｍｅｎｏｓｉｒａ属）に属するクモ、ヒメアシナガグモ等のヒメアシナガグモ属（Ｄｙｓｃｈｉｒｉｏｇｎａｔｈａ属）に属するクモ、クロゴケグモ、セアカゴケグモ、ハイイロゴケグモ及びジュウサンボシゴケグモ等のゴケグモ属（Ｌａｔｒｏｄｅｃｔｕｓ属）に属するクモ、及びユープロステノプス属（Ｅｕｐｒｏｓｔｈｅｎｏｐｓ属）に属するクモ等のアシナガグモ科（Ｔｅｔｒａｇｎａｔｈｉｄａｅ科）に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質が挙げられる。スパイダーシルクタンパク質としては、例えば、ＭａＳｐ（ＭａＳｐ１及びＭａＳｐ２）、ＡＤＦ（ＡＤＦ３及びＡＤＦ４）等の牽引糸タンパク質、ＭｉＳｐ（ＭｉＳｐ１及びＭｉＳｐ２）等が挙げられる。

クモ類が産生するフィブロインのより具体的な例としては、例えば、ｆｉｂｒｏｉｎ−３（ａｄｆ−３）［Ａｒａｎｅｕｓ ｄｉａｄｅｍａｔｕｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ４７０１０（アミノ酸配列）、Ｕ４７８５５（塩基配列））、ｆｉｂｒｏｉｎ−４（ａｄｆ−４）［Ａｒａｎｅｕｓ ｄｉａｄｅｍａｔｕｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ４７０１１（アミノ酸配列）、Ｕ４７８５６（塩基配列））、ｄｒａｇｌｉｎｅ ｓｉｌｋ ｐｒｏｔｅｉｎ ｓｐｉｄｒｏｉｎ １［Ｎｅｐｈｉｌａ ｃｌａｖｉｐｅｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ０４５０４（アミノ酸配列）、Ｕ３７５２０（塩基配列））、ｍａｊｏｒ ａｍｐｕｌｌａｔｅ ｓｐｉｄｒｏｉｎ １［Ｌａｔｒｏｄｅｃｔｕｓ ｈｅｓｐｅｒｕｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＢＲ６８８５６（アミノ酸配列）、ＥＦ５９５２４６（塩基配列））、ｄｒａｇｌｉｎｅ ｓｉｌｋ ｐｒｏｔｅｉｎ ｓｐｉｄｒｏｉｎ ２［Ｎｅｐｈｉｌａ ｃｌａｖａｔａ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＬ３２４７２（アミノ酸配列）、ＡＦ４４１２４５（塩基配列））、ｍａｊｏｒ ａｍｐｕｌｌａｔｅ ｓｐｉｄｒｏｉｎ １［Ｅｕｐｒｏｓｔｈｅｎｏｐｓ ａｕｓｔｒａｌｉｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＣＡＪ００４２８（アミノ酸配列）、ＡＪ９７３１５５（塩基配列））、及びｍａｊｏｒ ａｍｐｕｌｌａｔｅ ｓｐｉｄｒｏｉｎ ２［Ｅｕｐｒｏｓｔｈｅｎｏｐｓ ａｕｓｔｒａｌｉｓ］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＣＡＭ３２２４９．１（アミノ酸配列）、ＡＭ４９０１６９（塩基配列））、ｍｉｎｏｒ ａｍｐｕｌｌａｔｅ ｓｉｌｋ ｐｒｏｔｅｉｎ １［Ｎｅｐｈｉｌａ ｃｌａｖｉｐｅｓ］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ１４５８９．１（アミノ酸配列））、ｍｉｎｏｒ ａｍｐｕｌｌａｔｅ ｓｉｌｋ ｐｒｏｔｅｉｎ ２［Ｎｅｐｈｉｌａ ｃｌａｖｉｐｅｓ］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ１４５９１．１（アミノ酸配列））、ｍｉｎｏｒ ａｍｐｕｌｌａｔｅ ｓｐｉｄｒｏｉｎ−ｌｉｋｅ ｐｒｏｔｅｉｎ［Ｎｅｐｈｉｌｅｎｇｙｓ ｃｒｕｅｎｔａｔａ］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＢＲ３７２７８．１（アミノ酸配列）等が挙げられる。

天然由来のフィブロインのより具体的な例としては、更に、ＮＣＢＩ ＧｅｎＢａｎｋに配列情報が登録されているフィブロインを挙げることができる。例えば、ＮＣＢＩ ＧｅｎＢａｎｋに登録されている配列情報のうちＤＩＶＩＳＩＯＮとしてＩＮＶを含む配列の中から、ＤＥＦＩＮＩＴＩＯＮにｓｐｉｄｒｏｉｎ、ａｍｐｕｌｌａｔｅ、ｆｉｂｒｏｉｎ、「ｓｉｌｋ及びｐｏｌｙｐｅｐｔｉｄｅ」、又は「ｓｉｌｋ及びｐｒｏｔｅｉｎ」がキーワードとして記載されている配列、ＣＤＳから特定のｐｒｏｄｕｃｔの文字列、ＳＯＵＲＣＥからＴＩＳＳＵＥ ＴＹＰＥに特定の文字列の記載された配列を抽出することにより確認することができる。

本実施形態に係る改変フィブロインは、改変絹フィブロイン（カイコが産生する絹タンパク質のアミノ酸配列を改変したもの）であってもよく、改変クモ糸フィブロイン（クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質のアミノ酸配列を改変したもの）であってもよい。

本実施形態に係る改変フィブロインの具体的な例として、クモの大瓶状線で産生される大吐糸管しおり糸タンパク質に由来する改変フィブロイン（第１の実施形態に係る改変フィブロイン）、グリシン残基の含有量が低減された改変フィブロイン（第２の実施形態に係る改変フィブロイン）、（Ａ）_ｎモチーフの含有量が低減された改変フィブロイン（第３の実施形態に係る改変フィブロイン）、グリシン残基の含有量、及び（Ａ）_ｎモチーフの含有量が低減された改変フィブロイン（第４の実施形態に係る改変フィブロイン）が挙げられる。

第１の実施形態に係る改変フィブロインとしては、式１：［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］_ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質が挙げられる。第１の実施形態に係る改変フィブロインは、式１中、ｎは３〜２０の整数が好ましく、４〜２０の整数がより好ましく、８〜２０の整数が更に好ましく、１０〜２０の整数が更により好ましく、４〜１６の整数が更によりまた好ましく、８〜１６の整数が特に好ましく、１０〜１６の整数が最も好ましい。第１の実施形態に係る改変フィブロインは、式１中、ＲＥＰを構成するアミノ酸残基の数は、１０〜２００残基であることが好ましく、１０〜１５０残基であることがより好ましく、２０〜１００残基であることが更に好ましく、２０〜７５残基であることが更により好ましい。第１の実施形態に係る改変フィブロインは、式１：［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］_ｍで表されるアミノ酸配列中に含まれるグリシン残基、セリン残基及びアラニン残基の合計残基数がアミノ酸残基数全体に対して、４０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることが更に好ましい。

第１の実施形態に係る改変フィブロインは、式１：［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］_ｍで表されるアミノ酸配列の単位を含み、かつＣ末端配列が配列番号１２〜１４のいずれかに示されるアミノ酸配列又は配列番号１２〜１４のいずれかに示されるアミノ酸配列と９０％以上の相同性を有するアミノ酸配列であるポリペプチドであってもよい。

配列番号１２に示されるアミノ酸配列は、ＡＤＦ３（ＧＩ：１２６３２８７、ＮＣＢＩ）のアミノ酸配列のＣ末端の５０残基のアミノ酸からなるアミノ酸配列と同一であり、配列番号１３に示されるアミノ酸配列は、配列番号１２に示されるアミノ酸配列のＣ末端から２０残基取り除いたアミノ酸配列と同一であり、配列番号１４に示されるアミノ酸配列は、配列番号１２に示されるアミノ酸配列のＣ末端から２９残基取り除いたアミノ酸配列と同一である。

第１の実施形態に係る改変フィブロインのより具体的な例として、（１−ｉ）配列番号１５で示されるアミノ酸配列、又は（１−ｉｉ）配列番号１５で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。記配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。

配列番号１５で示されるアミノ酸配列は、Ｎ末端に開始コドン、Ｈｉｓ１０タグ及びＨＲＶ３Ｃプロテアーゼ（Ｈｕｍａｎ ｒｈｉｎｏｖｉｒｕｓ ３Ｃプロテアーゼ）認識サイトからなるアミノ酸配列（配列番号１６）を付加したＡＤＦ３のアミノ酸配列において、第１〜１３番目の反復領域をおよそ２倍になるように増やすとともに、翻訳が第１１５４番目アミノ酸残基で終止するように変異させたものである。配列番号１５で示されるアミノ酸配列のＣ末端のアミノ酸配列は、配列番号３で示されるアミノ酸配列と同一である。

（１−ｉ）の改変フィブロインは、配列番号１５で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。

第２の実施形態に係る改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。当該改変フィブロインは、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともＲＥＰ中の１又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。

第２の実施形態に係る改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、ＲＥＰ中のＧＧＸ及びＧＰＧＸＸ（但し、Ｘはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。）から選ばれる少なくとも一つのモチーフ配列において、少なくとも１又は複数の当該モチーフ配列中の１つのグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。

第２の実施形態に係る改変フィブロインは、上述のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたモチーフ配列の割合が、全モチーフ配列に対して、１０％以上であってもよい。

第２の実施形態に係る改変フィブロインは、式１：［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］_ｍで表されるドメイン配列を含み、上記ドメイン配列から、最もＣ末端側に位置する（Ａ）_ｎモチーフから上記ドメイン配列のＣ末端までの配列を除いた配列中の全ＲＥＰに含まれるＸＧＸ（但し、Ｘはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。）からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をｚとし、上記ドメイン配列から、最もＣ末端側に位置する（Ａ）_ｎモチーフから上記ドメイン配列のＣ末端までの配列を除いた配列中の総アミノ酸残基数をｗとしたときに、ｚ／ｗが３０％以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよく、５０．９％以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよい。（Ａ）_ｎモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数は８３％以上であればよいが、８６％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％以上であることが更に好ましく、１００％であること（アラニン残基のみで構成されることを意味する）が更により好ましい。

第２の実施形態に係る改変フィブロインは、ＧＧＸモチーフの１つのグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換することにより。ＸＧＸからなるアミノ酸配列の含有割合を高めたものであることが好ましい。第２の実施形態に係る改変フィブロインは、ドメイン配列中のＧＧＸからなるアミノ酸配列の含有割合が３０％以下であることが好ましく、２０％以下であることがより好ましく、１０％以下であることが更に好ましく、６％以下であることが更により好ましく、４％以下であることが更によりまた好ましく、２％以下であることが特に好ましい。ドメイン配列中のＧＧＸからなるアミノ酸配列の含有割合は、下記ＸＧＸからなるアミノ酸配列の含有割合（ｚ／ｗ）の算出方法と同様の方法で算出することができる。

ｚ／ｗの算出方法を更に詳細に説明する。まず、ドメイン配列から、最もＣ末端側に位置する（Ａ）_ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列を除いた配列に含まれる全てのＲＥＰから、ＸＧＸからなるアミノ酸配列を抽出する。ＸＧＸを構成するアミノ酸残基の総数がｚである。例えば、ＸＧＸからなるアミノ酸配列が５０個抽出された場合（重複はなし）、ｚは５０×３＝１５０である。また、例えば、ＸＧＸＧＸからなるアミノ酸配列の場合のように２つのＸＧＸに含まれるＸ（中央のＸ）が存在する場合は、重複分を控除して計算する（ＸＧＸＧＸの場合は５アミノ酸残基である）。ｗは、ドメイン配列から、最もＣ末端側に位置する（Ａ）_ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列を除いた配列に含まれる総アミノ酸残基数である。例えば、図１に示したドメイン配列の場合、ｗは４＋５０＋４＋１００＋４＋１０＋４＋２０＋４＋３０＝２３０である（最もＣ末端側に位置する（Ａ）_ｎモチーフは除いている。）。次に、ｚをｗで除すことによって、ｚ／ｗ（％）を算出することができる。

ここで、天然由来のフィブロインにおけるｚ／ｗについて説明する。まず、上述のように、ＮＣＢＩ ＧｅｎＢａｎｋにアミノ酸配列情報が登録されているフィブロインを例示した方法により確認したところ、６６３種類のフィブロイン（このうち、クモ類由来のフィブロインは４１５種類）が抽出された。抽出された全てのフィブロインのうち、式１：［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］_ｍで表されるドメイン配列を含み、フィブロイン中のＧＧＸからなるアミノ酸配列の含有割合が６％以下である天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、上述の算出方法により、ｚ／ｗを算出した。その結果を図２に示す。図２の横軸はｚ／ｗ（％）を示し、縦軸は頻度を示す。図２から明らかなとおり、天然由来のフィブロインにおけるｚ／ｗは、いずれも５０．９％未満である（最も高いもので、５０．８６％）。

第２の実施形態に係る改変フィブロインにおいて、ｚ／ｗは、５０．９％以上であることが好ましく、５６．１％以上であることがより好ましく、５８．７％以上であることが更に好ましく、７０％以上であることが更により好ましく、８０％以上であることが更によりまた好ましい。ｚ／ｗの上限に特に制限はないが、例えば、９５％以下であってもよい。

第２の実施形態に係る改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列から、グリシン残基をコードする塩基配列の少なくとも一部を置換して別のアミノ酸残基をコードするように改変することにより得ることができる。このとき、改変するグリシン残基として、ＧＧＸモチーフ及びＧＰＧＸＸモチーフにおける１つのグリシン残基を選択してもよいし、またｚ／ｗが５０．９％以上になるように置換してもよい。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から上記態様を満たすアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からＲＥＰ中のグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換したことに相当する改変に加え、更に１又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び／又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。

上記の別のアミノ酸残基としては、グリシン残基以外のアミノ酸残基であれば特に制限はないが、バリン（Ｖ）残基、ロイシン（Ｌ）残基、イソロイシン（Ｉ）残基、メチオニン（Ｍ）残基、プロリン（Ｐ）残基、フェニルアラニン（Ｆ）残基及びトリプトファン（Ｗ）残基等の疎水性アミノ酸残基、グルタミン（Ｑ）残基、アスパラギン（Ｎ）残基、セリン（Ｓ）残基、リシン（Ｋ）残基及びグルタミン酸（Ｅ）残基等の親水性アミノ酸残基が好ましく、バリン（Ｖ）残基、ロイシン（Ｌ）残基、イソロイシン（Ｉ）残基及びグルタミン（Ｑ）残基がより好ましく、グルタミン（Ｑ）残基が更に好ましい。

第２の実施形態に係る改変フィブロインのより具体的な例として、（２−ｉ）配列番号３、配列番号４、配列番号１０若しくは配列番号１７で示されるアミノ酸配列、又は（２−ｉｉ）配列番号３、配列番号４、配列番号１０若しくは配列番号１７で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。

（２−ｉ）の改変フィブロインについて説明する。配列番号３で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインに相当する配列番号１で示されるアミノ酸配列のＲＥＰ中の全てのＧＧＸをＧＱＸに置換したものである。配列番号４で示されるアミノ酸配列は、配列番号３で示されるアミノ酸配列から、Ｎ末端側からＣ末端側に向かって２つおきに（Ａ）_ｎモチーフを欠失させ、更にＣ末端配列の手前に［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］を１つ挿入したものである。配列番号１０で示されるアミノ酸配列は、配列番号４で示されるアミノ酸配列の各（Ａ）_ｎモチーフのＣ末端側に２つのアラニン残基を挿入し、更に一部のグルタミン（Ｑ）残基をセリン（Ｓ）残基に置換し、配列番号４の分子量とほぼ同じとなるようにＮ末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号１７で示されるアミノ酸配列は、配列番号１０で示されるアミノ酸配列中に存在する２０個のドメイン配列の領域（但し、当該領域のＣ末端側の数アミノ酸残基が置換されている。）を４回繰り返した配列のＣ末端にＨｉｓタグが付加されたものである。

配列番号１で示されるアミノ酸配列（天然由来のフィブロインに相当）におけるｚ／ｗの値は、４６．８％である。配列番号３で示されるアミノ酸配列、配列番号４で示されるアミノ酸配列、配列番号１０で示されるアミノ酸配列、及び配列番号１７で示されるアミノ酸配列におけるｚ／ｗの値は、それぞれ５８．７％、７０．１％、６６．１％及び７０．０％である。また、配列番号１、３、４、１０及び１７で示されるアミノ酸配列のギザ比率（後述する）１：１．８〜１１．３におけるｘ／ｙの値は、それぞれ１５．０％、１５．０％、９３．４％、９２．７％及び８９．３％である。

（２−ｉ）の改変フィブロインは、配列番号３、配列番号４、配列番号１０又は配列番号１７で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。

（２−ｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号３、配列番号４、配列番号１０又は配列番号１７で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（２−ｉｉ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］_ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。

（２−ｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号３、配列番号４、配列番号１０又は配列番号１７で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有し、かつＲＥＰ中に含まれるＸＧＸ（但し、Ｘはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。）からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をｚとし、上記ドメイン配列中のＲＥＰの総アミノ酸残基数をｗとしたときに、ｚ／ｗが５０．９％以上であることが好ましい。

上述の改変フィブロインは、Ｎ末端及びＣ末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、改変フィブロインの単離、固定化、検出及び可視化等が可能となる。

タグ配列として、例えば、他の分子との特異的親和性（結合性、アフィニティ）を利用したアフィニティタグを挙げることができる。アフィニティタグの具体例として、ヒスチジンタグ（Ｈｉｓタグ）を挙げることができる。Ｈｉｓタグは、ヒスチジン残基が４から１０個程度並んだ短いペプチドで、ニッケル等の金属イオンと特異的に結合する性質があるため、金属キレートクロマトグラフィー（ｃｈｅｌａｔｉｎｇ ｍｅｔａｌ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）による改変フィブロインの単離に利用することができる。タグ配列の具体例として、例えば、配列番号５で示されるアミノ酸配列（Ｈｉｓタグを含むアミノ酸配列）が挙げられる。

また、グルタチオンに特異的に結合するグルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ（ＧＳＴ）、マルトースに特異的に結合するマルトース結合タンパク質（ＭＢＰ）等のタグ配列を利用することもできる。

さらに、抗原抗体反応を利用した「エピトープタグ」を利用することもできる。抗原性を示すペプチド（エピトープ）をタグ配列として付加することにより、当該エピトープに対する抗体を結合させることができる。エピトープタグとして、ＨＡ（インフルエンザウイルスのヘマグルチニンのペプチド配列）タグ、ｍｙｃタグ、ＦＬＡＧタグ等を挙げることができる。エピトープタグを利用することにより、高い特異性で容易に改変フィブロインを精製することができる。

さらにタグ配列を特定のプロテアーゼで切り離せるようにしたものも使用することができる。当該タグ配列を介して吸着したタンパク質をプロテアーゼ処理することにより、タグ配列を切り離した改変フィブロインを回収することもできる。

タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、（２−ｉｉｉ）配列番号８、配列番号９、配列番号１１若しくは配列番号１８で示されるアミノ酸配列、又は（２−ｉｖ）配列番号８、配列番号９、配列番号１１若しくは配列番号１８で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。

配列番号６、７、８、９、１１及び１８で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号１、２、３、４、１０及び１７で示されるアミノ酸配列のＮ末端に配列番号５で示されるアミノ酸配列（Ｈｉｓタグを含む）を付加したものである。

（２−ｉｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号８、配列番号９、配列番号１１又は配列番号１８で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。

（２−ｉｖ）の改変フィブロインは、配列番号８、配列番号９、配列番号１１又は配列番号１８で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（２−ｉｖ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］_ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。

（２−ｉｖ）の改変フィブロインは、配列番号８、配列番号９、配列番号１１又は配列番号１８で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有し、かつＲＥＰ中に含まれるＸＧＸ（但し、Ｘはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。）からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をｚとし、上記ドメイン配列中のＲＥＰの総アミノ酸残基数をｗとしたときに、ｚ／ｗが５０．９％以上であることが好ましい。

上述の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。

第３の実施形態に係る改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、（Ａ）_ｎモチーフの含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。当該改変フィブロインのドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、少なくとも１又は複数の（Ａ）_ｎモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。

第３の実施形態に係る改変フィブロインは、天然由来のフィブロインから（Ａ）_ｎモチーフを１０〜４０％欠失させたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。

第３の実施形態に係る改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともＮ末端側からＣ末端側に向かって１〜３つの（Ａ）_ｎモチーフ毎に１つの（Ａ）_ｎモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。

第３の実施形態に係る改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともＮ末端側からＣ末端側に向かって２つ連続した（Ａ）_ｎモチーフの欠失、及び１つの（Ａ）_ｎモチーフの欠失がこの順に繰り返されたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。

第３の実施形態に係る改変フィブロインは、そのドメイン配列が、少なくともＮ末端側からＣ末端側に向かって２つおきに（Ａ）_ｎモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。

第３の実施形態に係る改変フィブロインは、式１：［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］_ｍで表されるドメイン配列を含み、Ｎ末端側からＣ末端側に向かって、隣合う２つの［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］ユニットのＲＥＰのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないＲＥＰのアミノ酸残基数を１としたとき、他方のＲＥＰのアミノ酸残基数の比が１．８〜１１．３となる隣合う２つの［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をｘとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をｙとしたときに、ｘ／ｙが２０％以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよく、５０％以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよい。（Ａ）_ｎモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数は８３％以上であればよいが、８６％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％以上であることが更に好ましく、１００％であること（アラニン残基のみで構成されることを意味する）が更により好ましい。

ｘ／ｙの算出方法を図１を参照しながら更に詳細に説明する。図１には、改変フィブロインからＮ末端配列及びＣ末端配列を除いたドメイン配列を示す。当該ドメイン配列は、Ｎ末端側（左側）から（Ａ）_ｎモチーフ−第１のＲＥＰ（５０アミノ酸残基）−（Ａ）_ｎモチーフ−第２のＲＥＰ（１００アミノ酸残基）−（Ａ）_ｎモチーフ−第３のＲＥＰ（１０アミノ酸残基）−（Ａ）_ｎモチーフ−第４のＲＥＰ（２０アミノ酸残基）−（Ａ）_ｎモチーフ−第５のＲＥＰ（３０アミノ酸残基）−（Ａ）_ｎモチーフという配列を有する。

隣合う２つの［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］ユニットは、重複がないように、Ｎ末端側からＣ末端側に向かって、順次選択する。このとき、選択されない［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］ユニットが存在してもよい。図１には、パターン１（第１のＲＥＰと第２のＲＥＰの比較、及び第３のＲＥＰと第４のＲＥＰの比較）、パターン２（第１のＲＥＰと第２のＲＥＰの比較、及び第４のＲＥＰと第５のＲＥＰの比較）、パターン３（第２のＲＥＰと第３のＲＥＰの比較、及び第４のＲＥＰと第５のＲＥＰの比較）、パターン４（第１のＲＥＰと第２のＲＥＰの比較）を示した。なお、これ以外にも選択方法は存在する。

次に各パターンについて、選択した隣合う２つの［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］ユニット中の各ＲＥＰのアミノ酸残基数を比較する。比較は、よりアミノ酸残基数の少ない方を１としたときの、他方のアミノ酸残基数の比を求めることによって行う。例えば、第１のＲＥＰ（５０アミノ酸残基）と第２のＲＥＰ（１００アミノ酸残基）の比較の場合、よりアミノ酸残基数の少ない第１のＲＥＰを１としたとき、第２のＲＥＰのアミノ酸残基数の比は、１００／５０＝２である。同様に、第４のＲＥＰ（２０アミノ酸残基）と第５のＲＥＰ（３０アミノ酸残基）の比較の場合、よりアミノ酸残基数の少ない第４のＲＥＰを１としたとき、第５のＲＥＰのアミノ酸残基数の比は、３０／２０＝１．５である。

図１中、よりアミノ酸残基数の少ない方を１としたときに、他方のアミノ酸残基数の比が１．８〜１１．３となる［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］ユニットの組を実線で示した。本明細書中、この比をギザ比率と呼ぶ。よりアミノ酸残基数の少ない方を１としたときに、他方のアミノ酸残基数の比が１．８未満又は１１．３超となる［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］ユニットの組は破線で示した。

各パターンにおいて、実線で示した隣合う２つの［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］ユニットの全てのアミノ酸残基数を足し合わせる（ＲＥＰのみではなく、（Ａ）_ｎモチーフのアミノ酸残基数もである。）。そして、足し合わせた合計値を比較して、当該合計値が最大となるパターンの合計値（合計値の最大値）をｘとする。図１に示した例では、パターン１の合計値が最大である。

次に、ｘをドメイン配列の総アミノ酸残基数ｙで除すことによって、ｘ／ｙ（％）を算出することができる。

第３の実施形態に係る改変フィブロインにおいて、ｘ／ｙは、５０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましく、６５％以上であることが更に好ましく、７０％以上であることが更により好ましく、７５％以上であることが更によりまた好ましく、８０％以上であることが特に好ましい。ｘ／ｙの上限に特に制限はなく、例えば、１００％以下であってよい。ギザ比率が１：１．９〜１１．３の場合には、ｘ／ｙは８９．６％以上であることが好ましく、ギザ比率が１：１．８〜３．４の場合には、ｘ／ｙは７７．１％以上であることが好ましく、ギザ比率が１：１．９〜８．４の場合には、ｘ／ｙは７５．９％以上であることが好ましく、ギザ比率が１：１．９〜４．１の場合には、ｘ／ｙは６４．２％以上であることが好ましい。

第３の実施形態に係る改変フィブロインが、ドメイン配列中に複数存在する（Ａ）_ｎモチーフの少なくとも７つがアラニン残基のみで構成される改変フィブロインである場合、ｘ／ｙは、４６．４％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましく、５５％以上であることが更に好ましく、６０％以上であることが更により好ましく、７０％以上であることが更によりまた好ましく、８０％以上であることが特に好ましい。ｘ／ｙの上限に特に制限はなく、１００％以下であればよい。

ここで、天然由来のフィブロインにおけるｘ／ｙについて説明する。まず、上述のように、ＮＣＢＩ ＧｅｎＢａｎｋにアミノ酸配列情報が登録されているフィブロインを例示した方法により確認したところ、６６３種類のフィブロイン（このうち、クモ類由来のフィブロインは４１５種類）が抽出された。抽出された全てのフィブロインのうち、式１：［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］_ｍで表されるドメイン配列で構成される天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、上述の算出方法により、ｘ／ｙを算出した。ギザ比率が１：１．９〜４．１の場合の結果を図３に示す。

図３の横軸はｘ／ｙ（％）を示し、縦軸は頻度を示す。図３から明らかなとおり、天然由来のフィブロインにおけるｘ／ｙは、いずれも６４．２％未満である（最も高いもので、６４．１４％）。

第３の実施形態に係る改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列から、ｘ／ｙが６４．２％以上になるように（Ａ）_ｎモチーフをコードする配列の１又は複数を欠失させることにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、ｘ／ｙが６４．２％以上になるように１又は複数の（Ａ）_ｎモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から（Ａ）_ｎモチーフが欠失したことに相当する改変に加え、更に１又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び／又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。

第３の実施形態に係る改変フィブロインのより具体的な例として、（３−ｉ）配列番号２、配列番号４、配列番号１０若しくは配列番号１７で示されるアミノ酸配列、又は（３−ｉｉ）配列番号２、配列番号４、配列番号１０若しくは配列番号１７で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。

（３−ｉ）の改変フィブロインについて説明する。配列番号２で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインに相当する配列番号１で示されるアミノ酸配列から、Ｎ末端側からＣ末端側に向かって２つおきに（Ａ）_ｎモチーフを欠失させ、更にＣ末端配列の手前に［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］を１つ挿入したものである。配列番号４で示されるアミノ酸配列は、配列番号２で示されるアミノ酸配列のＲＥＰ中の全てのＧＧＸをＧＱＸに置換したものである。配列番号１０で示されるアミノ酸配列は、配列番号４で示されるアミノ酸配列の各（Ａ）_ｎモチーフのＣ末端側に２つのアラニン残基を挿入し、更に一部のグルタミン（Ｑ）残基をセリン（Ｓ）残基に置換し、配列番号４の分子量とほぼ同じとなるようにＮ末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号１７で示されるアミノ酸配列は、配列番号１０で示されるアミノ酸配列中に存在する２０個のドメイン配列の領域（但し、当該領域のＣ末端側の数アミノ酸残基が置換されている。）を４回繰り返した配列のＣ末端にＨｉｓタグが付加されたものである。

配列番号１で示されるアミノ酸配列（天然由来のフィブロインに相当）のギザ比率１：１．８〜１１．３におけるｘ／ｙの値は１５．０％である。配列番号２で示されるアミノ酸配列、及び配列番号４で示されるアミノ酸配列におけるｘ／ｙの値は、いずれも９３．４％である。配列番号１０で示されるアミノ酸配列におけるｘ／ｙの値は、９２．７％である。配列番号１７で示されるアミノ酸配列におけるｘ／ｙの値は、８９．３％である。配列番号１、２、４、１０及び１７で示されるアミノ酸配列におけるｚ／ｗの値は、それぞれ４６．８％、５６．２％、７０．１％、６６．１％及び７０．０％である。

（３−ｉ）の改変フィブロインは、配列番号２、配列番号４、配列番号１０又は配列番号１７で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。

（３−ｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号２、配列番号４、配列番号１０又は配列番号１７で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（３−ｉｉ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］_ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。

（３−ｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号２、配列番号４、配列番号１０又は配列番号１７で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有し、かつＮ末端側からＣ末端側に向かって、隣合う２つの［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］ユニットのＲＥＰのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないＲＥＰのアミノ酸残基数を１としたとき、他方のＲＥＰのアミノ酸残基数の比が１．８〜１１．３（ギザ比率が１：１．８〜１１．３）となる隣合う２つの［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をｘとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をｙとしたときに、ｘ／ｙが６４．２％以上であることが好ましい。

上述の改変フィブロインは、Ｎ末端及びＣ末端のいずれか一方又は両方に上述したタグ配列を含んでいてもよい。

タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、（３−ｉｉｉ）配列番号７、配列番号９、配列番号１１若しくは配列番号１８で示されるアミノ酸配列、又は（３−ｉｖ）配列番号７、配列番号９、配列番号１１若しくは配列番号１８で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。

配列番号６、７、８、９、１１及び１８で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号１、２、３、４、１０及び１７で示されるアミノ酸配列のＮ末端に配列番号５で示されるアミノ酸配列（Ｈｉｓタグを含む）を付加したものである。

（３−ｉｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号７、配列番号９、配列番号１１又は配列番号１８で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。

（３−ｉｖ）の改変フィブロインは、配列番号７、配列番号９、配列番号１１又は配列番号１８で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（３−ｉｖ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］_ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。

（３−ｉｖ）の改変フィブロインは、配列番号７、配列番号９、配列番号１１又は配列番号１８で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有し、かつＮ末端側からＣ末端側に向かって、隣合う２つの［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］ユニットのＲＥＰのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないＲＥＰのアミノ酸残基数を１としたとき、他方のＲＥＰのアミノ酸残基数の比が１．８〜１１．３となる隣合う２つの［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をｘとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をｙとしたときに、ｘ／ｙが６４．２％以上であることが好ましい。

上述の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。

第４の実施形態に係る改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、（Ａ）_ｎモチーフの含有量が低減されたことに加え、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有するものである。当該改変フィブロインのドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、少なくとも１又は複数の（Ａ）_ｎモチーフが欠失したことに加え、更に少なくともＲＥＰ中の１又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。すなわち、上述した第２の実施形態に係る改変フィブロインと、第３の実施形態に係る改変フィブロインの特徴を併せ持つ改変フィブロインである。具体的な態様等は、第２及び第３の実施形態に係る改変フィブロインで説明したとおりである。

第４の実施形態に係る改変フィブロインのより具体的な例として、（４−ｉ）配列番号４、配列番号１０若しくは配列番号１７で示されるアミノ酸配列、（４−ｉｉ）配列番号４、配列番号１０若しくは配列番号１７で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。配列番号４、配列番号１０又は配列番号１７で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロインの具体的な態様は上述のとおりである。

＜改変フィブロインの製造方法＞
本実施形態に係る改変フィブロインは、例えば、当該改変フィブロインをコードする核酸配列と、当該核酸配列に作動可能に連結された１又は複数の調節配列とを有する発現ベクターで形質転換された宿主により、当該核酸を発現させることにより生産することができる。

改変フィブロインをコードする核酸の製造方法は、特に制限されない。例えば、天然のフィブロインをコードする遺伝子を利用して、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）などで増幅しクローニングし、遺伝子工学的手法により改変する方法、又は、化学的に合成する方法によって、当該核酸を製造することができる。核酸の化学的な合成方法も特に制限されず、例えば、ＮＣＢＩのウェブデータベースなどより入手したフィブロインのアミノ酸配列情報をもとに、ＡＫＴＡ ｏｌｉｇｏｐｉｌｏｔ ｐｌｕｓ １０／１００（ＧＥヘルスケア・ジャパン株式会社）などで自動合成したオリゴヌクレオチドをＰＣＲなどで連結する方法によって遺伝子を化学的に合成することができる。この際に、改変フィブロインの精製及び／又は確認を容易にするため、上記のアミノ酸配列のＮ末端に開始コドン及びＨｉｓ１０タグからなるアミノ酸配列を付加したアミノ酸配列からなる改変フィブロインをコードする核酸を合成してもよい。

調節配列は、宿主における改変フィブロインの発現を制御する配列（例えば、プロモーター、エンハンサー、リボソーム結合配列、転写終結配列等）であり、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。プロモーターとして、宿主細胞中で機能し、改変フィブロインを発現誘導可能な誘導性プロモーターを用いてもよい。誘導性プロモーターは、誘導物質（発現誘導剤）の存在、リプレッサー分子の非存在、又は温度、浸透圧若しくはｐＨ値の上昇若しくは低下等の物理的要因により、転写を制御できるプロモーターである。

発現ベクターの種類は、プラスミドベクター、ウイルスベクター、コスミドベクター、フォスミドベクター、人工染色体ベクター等、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。発現ベクターとしては、宿主細胞において自立複製が可能、又は宿主の染色体中への組込みが可能で、改変フィブロインをコードする核酸を転写できる位置にプロモーターを含有しているものが好適に用いられる。

宿主として、原核生物、並びに酵母、糸状真菌、昆虫細胞、動物細胞及び植物細胞等の真核生物のいずれも好適に用いることができる。

原核生物の宿主の好ましい例として、エシェリヒア属、ブレビバチルス属、セラチア属、バチルス属、ミクロバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属及びシュードモナス属等に属する細菌を挙げることができる。エシェリヒア属に属する微生物として、例えば、エシェリヒア・コリ等を挙げることができる。ブレビバチルス属に属する微生物として、例えば、ブレビバチルス・アグリ等を挙げることができる。セラチア属に属する微生物として、例えば、セラチア・リクエファシエンス等を挙げることができる。バチルス属に属する微生物として、例えば、バチルス・サチラス等を挙げることができる。ミクロバクテリウム属に属する微生物として、例えば、ミクロバクテリウム・アンモニアフィラム等を挙げることができる。ブレビバクテリウム属に属する微生物として、例えば、ブレビバクテリウム・ディバリカタム等を挙げることができる。コリネバクテリウム属に属する微生物として、例えば、コリネバクテリウム・アンモニアゲネス等を挙げることができる。シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）属に属する微生物として、例えば、シュードモナス・プチダ等を挙げることができる。

原核生物を宿主とする場合、改変フィブロインをコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、ｐＢＴｒｐ２（ベーリンガーマンハイム社製）、ｐＧＥＸ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ社製）、ｐＵＣ１８、ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔＩＩ、ｐＳｕｐｅｘ、ｐＥＴ２２ｂ、ｐＣｏｌｄ、ｐＵＢ１１０、ｐＮＣＯ２（特開２００２−２３８５６９号公報）等を挙げることができる。

真核生物の宿主としては、例えば、酵母及び糸状真菌（カビ等）を挙げることができる。酵母としては、例えば、サッカロマイセス属、ピキア属、シゾサッカロマイセス属等に属する酵母を挙げることができる。糸状真菌としては、例えば、アスペルギルス属、ペニシリウム属、トリコデルマ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）属等に属する糸状真菌を挙げることができる。

真核生物を宿主とする場合、改変フィブロインをコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、ＹＥＰ１３（ＡＴＣＣ３７１１５）、ＹＥｐ２４（ＡＴＣＣ３７０５１）等を挙げることができる。上記宿主細胞への発現ベクターの導入方法としては、上記宿主細胞へＤＮＡを導入する方法であればいずれも用いることができる。例えば、カルシウムイオンを用いる方法〔Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ． ＵＳＡ，６９，２１１０（１９７２）〕、エレクトロポレーション法、スフェロプラスト法、プロトプラスト法、酢酸リチウム法、コンピテント法等を挙げることができる。

発現ベクターで形質転換された宿主による核酸の発現方法としては、直接発現のほか、モレキュラー・クローニング第２版に記載されている方法等に準じて、分泌生産、融合タンパク質発現等を行うことができる。

改変フィブロインは、例えば、発現ベクターで形質転換された宿主を培養培地中で培養し、培養培地中に当該改変フィブロインを生成蓄積させ、該培養培地から採取することにより製造することができる。宿主を培養培地中で培養する方法は、宿主の培養に通常用いられる方法に従って行うことができる。

宿主が、大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物である場合、培養培地として、宿主が資化し得る炭素源、窒素源及び無機塩類等を含有し、宿主の培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。

炭素源としては、上記形質転換微生物が資化し得るものであればよく、例えば、グルコース、フラクトース、スクロース、及びこれらを含有する糖蜜、デンプン及びデンプン加水分解物等の炭水化物、酢酸及びプロピオン酸等の有機酸、並びにエタノール及びプロパノール等のアルコール類を用いることができる。窒素源としては、例えば、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム及びリン酸アンモニウム等の無機酸又は有機酸のアンモニウム塩、その他の含窒素化合物、並びにペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕及び大豆粕加水分解物、各種発酵菌体及びその消化物を用いることができる。無機塩類としては、例えば、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅及び炭酸カルシウムを用いることができる。

大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物の培養は、例えば、振盪培養又は深部通気攪拌培養等の好気的条件下で行うことができる。培養温度は、例えば、１５〜４０℃である。培養時間は、通常１６時間〜７日間である。培養中の培養培地のｐＨは３．０〜９．０に保持することが好ましい。培養培地のｐＨの調整は、無機酸、有機酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム及びアンモニア等を用いて行うことができる。

また、培養中、必要に応じて、アンピシリン及びテトラサイクリン等の抗生物質を培養培地に添加してもよい。プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときには、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、ｌａｃプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはイソプロピル−β−Ｄ−チオガラクトピラノシド等を、ｔｒｐプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはインドールアクリル酸等を培地に添加してもよい。

発現させた改変フィブロインの単離、精製は通常用いられている方法で行うことができる。例えば、当該改変フィブロインが、細胞内に溶解状態で発現した場合には、培養終了後、宿主細胞を遠心分離により回収し、水系緩衝液に懸濁した後、超音波破砕機、フレンチプレス、マントンガウリンホモゲナイザー及びダイノミル等により宿主細胞を破砕し、無細胞抽出液を得る。該無細胞抽出液を遠心分離することにより得られる上清から、改変フィブロインの単離精製に通常用いられている方法、すなわち、溶媒抽出法、硫安等による塩析法、脱塩法、有機溶媒による沈殿法、ジエチルアミノエチル（ＤＥＡＥ）−セファロース、ＤＩＡＩＯＮ ＨＰＡ−７５（三菱化成社製）等のレジンを用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、Ｓ−Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ ＦＦ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ社製）等のレジンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィー法、ブチルセファロース、フェニルセファロース等のレジンを用いた疎水性クロマトグラフィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフィー法、クロマトフォーカシング法、等電点電気泳動等の電気泳動法等の方法を単独又は組み合わせて使用し、精製標品を得ることができる。

また、改変フィブロインが細胞内に不溶体を形成して発現した場合は、同様に宿主細胞を回収後、破砕し、遠心分離を行うことにより、沈殿画分として改変フィブロインの不溶体を回収する。回収した改変フィブロインの不溶体はタンパク質変性剤で可溶化することができる。該操作の後、上記と同様の単離精製法により改変フィブロインの精製標品を得ることができる。当該改変フィブロインが細胞外に分泌された場合には、培養上清から当該改変フィブロインを回収することができる。すなわち、培養物を遠心分離等の手法により処理することにより培養上清を取得し、その培養上清から、上記と同様の単離精製法を用いることにより、精製標品を得ることができる。

＜人造フィブロイン繊維＞
本実施形態に係る人造フィブロイン繊維は、上述した改変フィブロインを紡糸したものであり、上述した改変フィブロインを主成分として含む。

＜人造フィブロイン繊維の製造方法＞
本実施形態に係る人造フィブロイン繊維は、公知の紡糸方法によって製造することができる。すなわち、例えば、改変フィブロインを主成分として含む人造フィブロイン繊維を製造する際には、まず、上述した方法に準じて製造した改変フィブロインをジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、又はヘキサフルオロイソプロノール（ＨＦＩＰ）等の溶媒に、溶解促進剤としての無機塩と共に添加し、溶解してドープ液を作製する。次いで、このドープ液を用いて、湿式紡糸、乾式紡糸、乾湿式紡糸又は溶融紡糸等の公知の紡糸方法により紡糸して、目的とする人造フィブロイン繊維を得ることができる。好ましい紡糸方法としては、湿式紡糸又は乾湿式紡糸を挙げることができる。

図４は、人造フィブロイン繊維を製造するための紡糸装置の一例を概略的に示す説明図である。図４に示す紡糸装置１０は、乾湿式紡糸用の紡糸装置の一例であり、押出し装置１と、未延伸糸製造装置２と、湿熱延伸装置３と、乾燥装置４とを有している。

紡糸装置１０を使用した紡糸方法を説明する。まず、貯槽７に貯蔵されたドープ液６が、ギアポンプ８により口金９から押し出される。ラボスケールにおいては、ドープ液をシリンダーに充填し、シリンジポンプを用いてノズルから押し出してもよい。次いで、押し出されたドープ液６は、エアギャップ１９を経て、凝固液槽２０の凝固液１１内に供給され、溶媒が除去されて、改変フィブロインが凝固し、繊維状凝固体が形成される。次いで、繊維状凝固体が、延伸浴槽２１内の温水１２中に供給されて、延伸される。延伸倍率は供給ニップローラ１３と引き取りニップローラ１４との速度比によって決まる。その後、延伸された繊維状凝固体が、乾燥装置４に供給され、糸道２２内で乾燥されて、人造フィブロイン繊維が、巻糸体５として得られる。１８ａ〜１８ｇは糸ガイドである。

凝固液１１としては、脱溶媒できる溶液であればよく、例えば、メタノール、エタノール及び２−プロパノール等の炭素数１〜５の低級アルコール、並びにアセトン等を挙げることができる。凝固液１１は、適宜水を含んでいてもよい。凝固液１１の温度は、０〜３０℃であることが好ましい。口金９として、直径０．１〜０．６ｍｍのノズルを有するシリンジポンプを使用する場合、押し出し速度は１ホール当たり、０．２〜６．０ｍｌ／時間が好ましく、１．４〜４．０ｍｌ／時間であることがより好ましい。凝固したタンパク質が凝固液１１中を通過する距離（実質的には、糸ガイド１８ａから糸ガイド１８ｂまでの距離）は、脱溶媒が効率的に行える長さがあればよく、例えば、２００〜５００ｍｍである。未延伸糸の引き取り速度は、例えば、１〜２０ｍ／分であってよく、１〜３ｍ／分であることが好ましい。凝固液１１中での滞留時間は、例えば、０．０１〜３分であってよく、０．０５〜０．１５分であることが好ましい。また、凝固液１１中で延伸（前延伸）をしてもよい。凝固液槽２０は多段設けてもよく、また延伸は必要に応じて、各段、又は特定の段で行ってもよい。

なお、人造フィブロイン繊維を得る際に実施される延伸は、例えば、上記した凝固液槽２０内で行う前延伸、及び延伸浴槽２１内で行う湿熱延伸の他、乾熱延伸も採用される。

湿熱延伸は、温水中、温水に有機溶剤等を加えた溶液中、スチーム加熱中で行うことができる。温度としては、例えば、５０〜９０℃であってよく、７５〜８５℃が好ましい。湿熱延伸では、未延伸糸（又は前延伸糸）を、例えば、１〜１０倍延伸することができ、２〜８倍延伸することが好ましい。

乾熱延伸は、電気管状炉、乾熱板等を使用して行うことができる。温度としては、例えば、１４０℃〜２７０℃であってよく、１６０℃〜２３０℃が好ましい。乾熱延伸では、未延伸糸（又は前延伸糸）を、例えば、０．５〜８倍延伸することができ、１〜４倍延伸することが好ましい。

湿熱延伸及び乾熱延伸はそれぞれ単独で行ってもよく、またこれらを多段で、又は組み合わせて行ってもよい。すなわち、一段目延伸を湿熱延伸で行い、二段目延伸を乾熱延伸で行う、又は一段目延伸を湿熱延伸行い、二段目延伸を湿熱延伸行い、更に三段目延伸を乾熱延伸で行う等、湿熱延伸及び乾熱延伸を適宜組み合わせて行うことができる。

最終的な延伸倍率は、その下限値が、未延伸糸（又は前延伸糸）に対して、好ましくは、１倍超、２倍以上、３倍以上、４倍以上、５倍以上、６倍以上、７倍以上、８倍以上、９倍以上のうちのいずれかであり、上限値が、好ましくは４０倍以下、３０倍以下、２０倍以下、１５倍以下、１４倍以下、１３倍以下、１２倍以下、１１倍以下、１０倍以下である。

＜高収縮人造フィブロイン繊維＞
本実施形態に係る高収縮人造フィブロイン繊維は、上述した人造フィブロイン繊維が収縮されてなるものである。上述した人造フィブロイン繊維は、従来知られているタンパク質繊維よりも高い収縮率で収縮することができ、また従来知られている合成繊維よりも穏やかな条件下で高い収縮率で収縮することができる。

したがって、本実施形態に係る高収縮人造フィブロイン繊維では、下記式で定義される収縮率が７％を超える。
収縮率＝｛１−（収縮された人造フィブロイン繊維の長さ／紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン繊維の長さ）｝×１００（％）

本実施形態に係る高収縮人造フィブロイン繊維の収縮率は、１５％以上であることが好ましく、２５％超であることがより好ましく、３２％以上であることが更に好ましく、４０％以上であることが更により好ましく、４８％以上であることが更によりまた好ましく、５６％以上であることが特に好ましく、６４％以上であることが特により好ましく、７２％以上であることが最も好ましい。収縮率の上限は、通常、８０％以下である。

＜高収縮人造フィブロイン繊維の製造方法＞
本実施形態に係る高収縮人造フィブロイン繊維の製造方法は、改変フィブロインを含む人造フィブロイン繊維を、沸点未満の水と接触させて、収縮させる工程（以下、「収縮工程」ともいう。）を備える。

収縮工程では、人造フィブロイン繊維を沸点未満の水と接触させる（以下、「接触ステップ」ともいう。）。これにより、外力によらずに人造フィブロイン繊維を収縮させることができる。接触ステップでの人造フィブロイン繊維の外力によらない収縮は、例えば、以下の理由により生ずると考えられる。すなわち、一つの理由は、人造フィブロインの二次構造や三次構造に起因すると考えられ、また別の一つの理由は、例えば、製造工程での延伸等によって残留応力を有する人造フィブロイン繊維において、水が繊維間又は繊維内へ浸入することにより、残留応力が緩和されることで生ずると考えられる。したがって、収縮工程での人造フィブロイン繊維の収縮率は、例えば、上記した人造フィブロイン繊維の製造過程での延伸倍率の大きさに応じて任意にコントロールすることもできると考えられる。

接触ステップで人造フィブロイン繊維に接触させる水の温度は、沸点未満であればよい。これにより、取扱い性及び収縮工程の作業性等が向上する。また、収縮時間を充分に短縮するという観点からは、水の温度の下限値が、１０℃以上であることが好ましく、４０℃以上であることがより好ましく、７０℃以上であることが更に好ましい。水の温度の上限値は９０℃以下であることが好ましい。

接触ステップにおいて、水を人造フィブロイン繊維に接触させる方法は、特に限定されない。当該方法として、例えば、人造フィブロイン繊維を水中に浸漬する方法、人造フィブロイン繊維に対して水を常温で又は加温したスチーム等の状態で噴霧する方法、及び人造フィブロイン繊維を水蒸気が充満した高湿度環境下に暴露する方法等が挙げられる。これらの方法の中でも、接触ステップにおいては、収縮時間の短縮化が効果的に図れると共に、加工設備の簡素化等が実現できることから、人造フィブロイン繊維を水中に浸漬する方法が好ましい。

接触ステップにおいて、人造フィブロイン繊維を弛緩させた状態で水に接触させると、人造フィブロイン繊維が、単に収縮するだけでなく、波打つように縮れてしまうことがある。このような縮れの発生を防止するために、例えば、人造フィブロイン繊維を繊維軸方向に緊張させ（引っ張り）ながら沸点未満の水と接触させるなど、人造フィブロイン繊維を弛緩させない状態で接触ステップを実施してもよい。

収縮工程は、接触ステップに加え、水との接触後の人造フィブロイン繊維を乾燥させること（以下、「乾燥ステップ」ともいう。）を更に含むものであってもよい。

乾燥ステップは、接触ステップを経た人造フィブロイン繊維を乾燥するステップである。乾燥は、例えば、自然乾燥でもよく、乾燥設備を使用して強制的に乾燥させてもよい。乾燥設備としては、接触型又は非接触型の公知の乾燥設備がいずれも使用可能である。また、乾燥温度も、例えば、人造フィブロイン繊維に含まれるタンパク質が分解したり、人造フィブロイン繊維が熱的損傷を受けたりする温度よりも低い温度であれば何ら限定されるものではないが、一般には、２０〜１５０℃の範囲内の温度であり、５０〜１００℃の範囲内の温度であることが好ましい。温度がこの範囲にあることにより、人造フィブロイン繊維の熱的損傷、又は人造フィブロイン繊維に含まれるタンパク質の分解が生ずることなく、人造フィブロイン繊維が、より迅速且つ効率的に乾燥される。乾燥時間は、乾燥温度等に応じて適宜に設定され、例えば、過乾燥による人造フィブロイン繊維の品質及び物性等への影響が可及的に排除され得る時間等が採用される。

本実施形態に係る高収縮人造フィブロイン繊維の製造方法では、収縮工程（接触ステップ、及び必要に応じて乾燥ステップ）を経ることで、収縮率が７％を超える高収縮人造フィブロイン繊維を得ることができる。得られる高収縮人造フィブロイン繊維の収縮率は、１５％以上であることが好ましく、２５％超であることがより好ましく、３２％以上であることが更に好ましく、４０％以上であることが更により好ましく、４８％以上であることが更によりまた好ましく、５６％以上であることが特に好ましく、６４％以上であることが特により好ましく、７２％以上であることが最も好ましい。収縮率の上限は、通常、８０％以下である。

図５は、高収縮人造フィブロイン繊維を製造するための製造装置の一例を概略的に示す説明図である。図５に示す製造装置４０は、人造フィブロイン繊維を送り出すフィードローラ４２と、高収縮人造フィブロイン繊維３８を巻き取るワインダー４４と、接触ステップを実施するウォーターバス４６と、乾燥ステップを実施する乾燥機４８と、を有して構成されている。

より詳細には、フィードローラ４２は、人造フィブロイン繊維３６の巻回物が装着可能とされており、図示しない電動モータ等の回転によって、人造フィブロイン繊維３６の巻回物から人造フィブロイン繊維３６を連続的且つ自動的に送り出し得るようになっている。ワインダー４４は、フィードローラ４２から送り出された後、接触ステップと乾燥ステップを経て製造される高収縮人造フィブロイン繊維３８を、図示しない電動モータの回転によって連続的且つ自動的に巻き取り得るようになっている。なお、ここでは、フィードローラ４２による人造フィブロイン繊維３６の送出し速度と、ワインダー４４による高収縮人造フィブロイン繊維３８の巻取り速度とが、互いに独立して制御可能とされている。

ウォーターバス４６と乾燥機４８は、フィードローラ４２とワインダー４４との間に、人造フィブロイン繊維３６の送り方向の上流側と下流側にそれぞれ並んで配置されている。なお、図５に示す製造装置４０は、フィードローラ４２からワインダー４４に向かって走行する人造フィブロイン繊維３６を中継するリレーローラ５０及び５２を有している。

ウォーターバス４６はヒータ５４を有し、このヒータ５４にて加温された湯４７が、ウォーターバス４６内に収容されている。また、ウォーターバス４６内には、テンションローラ５６が、湯４７中に浸漬された状態で設置されている。これにより、フィードローラ４２から送り出された人造フィブロイン繊維３６が、ウォーターバス４６内を、テンションローラ５６に巻き掛けられた状態で湯４７中に浸漬されつつ、ワインダー４４側に向かって走行するようになっている。なお、人造フィブロイン繊維３６の湯４７中への浸漬時間は、人造フィブロイン繊維３６の走行速度に応じて適宜にコントロールされる。

乾燥機４８は、一対のホットローラ５８を有している。一対のホットローラ５８は、ウォーターバス４６内から離脱してワインダー４４側に向かって走行する人造フィブロイン繊維３６が巻き掛け可能とされている。これにより、ウォーターバス４６内で湯４７に浸漬された人造フィブロイン繊維３６が、乾燥機４８内で一対のホットローラ５８にて加熱され、乾燥させられた後、ワインダー４４に向かって更に送り出されるようになっている。

このような構造を有する製造装置４０を用いて、高収縮人造フィブロイン繊維３８を製造する際には、先ず、例えば、図４に示された紡糸装置１０を用いて紡糸された人造フィブロイン繊維３６の巻回物をフィードローラ４２に装着する。次に、フィードローラ４２から人造フィブロイン繊維３６を連続的に送り出して、ウォーターバス４６内で湯４７に浸漬させる。このとき、例えば、ワインダー４４の巻き取り速度をフィードローラ４２の送り出し速度よりも遅くしておく。これにより、人造フィブロイン繊維３６が、フィードローラ４２とワインダー４４との間で弛緩しないように緊張された状態で、湯４７との接触により収縮するため、縮れの発生を防止することができる。

次に、ウォーターバス４６内の湯４７中で収縮した人造フィブロイン繊維３６を、乾燥機４８の一対のホットローラ５８により加熱する。これにより、収縮した人造フィブロイン繊維３６を乾燥させて、高収縮人造フィブロイン繊維３８とする。このとき、フィードローラ４２の送出し速度とワインダー４４の巻取り速度との比率をコントロールすることで、人造フィブロイン繊維３６を更に収縮させることもできるし、長さを変化させないこともできる。そして、得られた高収縮人造フィブロイン繊維３８をワインダー４４にて巻き取って、高収縮人造フィブロイン繊維３８の巻回物を得る。

なお、一対のホットローラ５８に代えて、図６に示されるような乾熱板６４等、単なる熱源のみからなる乾燥設備を用いて人造フィブロイン繊維３６を乾燥させてもよい。この場合にも、フィードローラ４２の送出し速度とワインダー４４の巻取り速度との互いの相対速度を、乾燥設備として一対のホットローラ５８を使用する場合と同様に調節することにより、人造フィブロイン繊維３６を更に収縮させることもできるし、長さを変化させないこともできる。ここでは、乾燥手段が乾熱板６４にて構成されることとなる。

上述のように、製造装置４０を用いることによって、目的とする高収縮人造フィブロイン繊維３８を自動的且つ連続的に、しかも極めて容易に製造することができる。

図６は、高収縮人造フィブロイン繊維を製造するための製造装置の別の例を概略的に示す説明図である。図６（ａ）は、当該製造装置に備わる、接触ステップを実施する加工装置を示し、図６（ｂ）は、当該製造装置に備わる、乾燥ステップを実施する乾燥装置を示す。図６に示される製造装置は、人造フィブロイン繊維３６に対する接触ステップを実施する加工装置６０と、加工装置６０にて接触ステップが実施された人造フィブロイン繊維３６を乾燥させる乾燥装置６２とを有し、それらが互いに独立した構造とされている。

より具体的には、図６（ａ）に示す加工装置６０は、図５に示された製造装置４０から乾燥機４８を省略して、フィードローラ４２とウォーターバス４６とワインダー４４とを、人造フィブロイン繊維３６の走行方向の上流から下流側に向かって順に並べて配置してなる構造を有している。このような加工装置６０は、フィードローラ４２から送り出された人造フィブロイン繊維３６を、ワインダー４４にて巻き取る前に、ウォーターバス４６内の湯４７中に浸漬させて、収縮させるようになっている。そして、湯４７中で収縮した人造フィブロイン繊維３６をワインダー４４にて巻き取るように構成されている。

図６（ｂ）に示す乾燥装置６２は、フィードローラ４２及びワインダー４４と、乾熱板６４とを有している。乾熱板６４は、フィードローラ４２とワインダー４４との間に、乾熱面６６が、人造フィブロイン繊維３６に接触し、且つその走行方向に沿って伸びるように配置されている。この乾燥装置６２では、前述したように、例えば、フィードローラ４２の送出し速度とワインダー４４の巻取り速度との比率をコントロールすることで、人造フィブロイン繊維３６を更に収縮させることもできるし、長さを変化させないこともできる。

このような構造を有する製造装置を用いる場合には、例えば、先ず、人造フィブロイン繊維３６を、加工装置６０により収縮させた後、乾燥装置６２にて人造フィブロイン繊維３６を乾燥させることにより、目的とする高収縮人造フィブロイン繊維３８を製造することができる。

なお、図６（ａ）に示された加工装置６０からフィードローラ４２とワインダー４４とを省略して、ウォーターバス４６のみで加工装置を構成してもよい。このような加工装置を有する製造装置を用いる場合には、例えば、高収縮人造フィブロイン繊維が、いわゆるバッチ式で製造されることとなる。

＜高収縮人造フィブロイン繊維の用途＞
本発明に係る高収縮人造フィブロイン繊維は、高い収縮率で収縮されているため、肌触り性及び柔軟性に優れており、例えば、衣料及び寝具等に使用される繊維として好適である。

〔人造フィブロイン繊維の収縮方法〕
以上説明した本発明の高収縮人造フィブロイン繊維の製造方法は、改変フィブロインを含む人造フィブロイン繊維を、沸点未満の水と接触させて、収縮させる工程を備え、下記式で定義される収縮率が７％を超える、人造フィブロイン繊維の収縮方法と捉えることもできる。
収縮率＝｛１−（収縮された人造フィブロイン繊維の長さ／紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン繊維の長さ）｝×１００（％）

以下、実施例等に基づいて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

〔（１）改変フィブロイン（人造フィブロイン）の製造〕
（改変フィブロインをコードする核酸の合成、及び発現ベクターの構築）
配列番号７で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン（ＰＲＴ３９９）、配列番号８で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン（ＰＲＴ３８０）、配列番号９で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン（ＰＲＴ４１０）、配列番号１８で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン（ＰＲＴ７９９）を設計した。

配列番号７で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインに相当する配列番号１で示されるアミノ酸配列から、Ｎ末端側からＣ末端側に向かって２つおきに（Ａ）_ｎモチーフを欠失させ、更にＣ末端配列の手前に［（Ａ）_ｎモチーフ−ＲＥＰ］を１つ挿入したアミノ酸配列に対し、Ｎ末端に配列番号５で示されるアミノ酸配列（Ｈｉｓタグを含む）を付加したものである。

配列番号８で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインに相当する配列番号１で示されるアミノ酸配列のＲＥＰ中の全てのＧＧＸをＧＱＸに置換したアミノ酸配列に対し、Ｎ末端に配列番号５で示されるアミノ酸配列（Ｈｉｓタグを含む）を付加したものである。

配列番号９で示されるアミノ酸配列は、配列番号２で示されるアミノ酸配列のＲＥＰ中の全てのＧＧＸをＧＱＸに置換したアミノ酸配列に対し、Ｎ末端に配列番号５で示されるアミノ酸配列（Ｈｉｓタグを含む）を付加したものである。

配列番号１８で示されるアミノ酸配列は、配列番号９で示されるアミノ酸配列中に存在する２０個のドメイン配列の領域（但し、当該領域のＣ末端側の数アミノ酸残基が置換されている。）を４回繰り返した配列のＣ末端にＨｉｓタグが付加されたアミノ酸配列に対し、Ｎ末端に配列番号５で示されるアミノ酸配列（Ｈｉｓタグを含む）を付加したものである。

設計した４種類の改変フィブロインをコードする核酸をそれぞれ合成した。当該核酸には、５’末端にＮｄｅＩサイト、終止コドン下流にＥｃｏＲＩサイトを付加した。これら４種類の核酸をクローニングベクター（ｐＵＣ１１８）にクローニングした。その後、同核酸をＮｄｅＩ及びＥｃｏＲＩで制限酵素処理して切り出した後、タンパク質発現ベクターｐＥＴ−２２ｂ（＋）に組換えて発現ベクターを得た。

（改変フィブロインの発現）
得られたｐＥＴ−２２ｂ（＋）発現ベクターで、大腸菌ＢＬＲ（ＤＥ３）を形質転換した。当該形質転換大腸菌を、アンピシリンを含む２ｍＬのＬＢ培地で１５時間培養した。当該培養液を、アンピシリンを含む１００ｍＬのシード培養用培地（表１）にＯＤ_６００が０．００５となるように添加した。培養液温度を３０℃に保ち、ＯＤ_６００が５になるまでフラスコ培養を行い（約１５時間）、シード培養液を得た。

当該シード培養液を５００ｍｌの生産培地（下記表２）を添加したジャーファーメンターにＯＤ_６００が０．０５となるように添加した。培養液温度を３７℃に保ち、ｐＨ６．９で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の２０％に維持した。

生産培地中のグルコースが完全に消費された直後に、フィード液（グルコース４５５ｇ／１Ｌ、Ｙｅａｓｔ Ｅｘｔｒａｃｔ １２０ｇ／１Ｌ）を１ｍＬ／分の速度で添加した。培養液温度を３７℃に保ち、ｐＨ６．９で一定に制御して培養した。培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の２０％に維持しながら、２０時間培養を行った。その後、１Ｍのイソプロピル−β−チオガラクトピラノシド（ＩＰＴＧ）を培養液に対して終濃度１ｍＭになるよう添加し、目的とする改変フィブロインを発現誘導させた。ＩＰＴＧ添加後２０時間経過した時点で、培養液を遠心分離し、菌体を回収した。ＩＰＴＧ添加前とＩＰＴＧ添加後の培養液から調製した菌体を用いてＳＤＳ−ＰＡＧＥを行い、ＩＰＴＧ添加に依存した目的とする改変フィブロインに相当するサイズのバンドの出現により、目的とする改変フィブロインの発現を確認した。

（改変フィブロインの精製）
ＩＰＴＧを添加してから２時間後に回収した菌体を２０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ７．４）で洗浄した。洗浄後の菌体を約１ｍＭのＰＭＳＦを含む２０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ７．４）に懸濁させ、高圧ホモジナイザー（ＧＥＡ Ｎｉｒｏ Ｓｏａｖｉ社）で細胞を破砕した。破砕した細胞を遠心分離し、沈殿物を得た。得られた沈殿物を、高純度になるまで２０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ７．４）で洗浄した。洗浄後の沈殿物を１００ｍｇ／ｍＬの濃度になるように８Ｍ グアニジン緩衝液（８Ｍ グアニジン塩酸塩、１０ｍＭ リン酸二水素ナトリウム、２０ｍＭ ＮａＣｌ、１ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ、ｐＨ７．０）で懸濁し、６０℃で３０分間、スターラーで撹拌し、溶解させた。溶解後、透析チューブ（三光純薬株式会社製のセルロースチューブ３６／３２）を用いて水で透析を行った。透析後に得られた白色の凝集タンパク質を遠心分離により回収した。回収した凝集タンパク質から凍結乾燥機で水分を除き、目的とする改変フィブロインの凍結乾燥粉末を得た。

得られた凍結乾燥粉末における目的とする改変フィブロインの精製度は、粉末のポリアクリルアミドゲル電気泳動の結果をＴｏｔａｌｌａｂ（ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｌｔｄ．）を用いて画像解析することにより確認した。その結果、いずれの改変フィブロインも精製度は約８５％であった。

〔（２）人造フィブロイン繊維の製造〕
（ドープ液の調製）
４．０質量％になるようにＬｉＣｌを溶解させたジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を溶媒として用意し、そこに改変フィブロインの凍結乾燥粉末を、濃度１８質量％又は２４質量％となるよう添加し（表３参照）、シェーカーを使用して３時間溶解させた。その後、不溶物と泡を取り除き、改変フィブロイン溶液を得た。

（紡糸）
得られた改変フィブロイン溶液をドープ液（紡糸原液）とし、図４に示す紡糸装置１０に準じた紡糸装置を用いた乾湿式紡糸によって、紡糸及び延伸された人造フィブロイン繊維を製造した。用いた紡糸装置は、図１に示す紡糸装置１０において、未延伸糸製造装置２（第１浴）及び湿熱延伸装置３（第３浴）の間に、更に第２の未延伸糸製造装置（第２浴）を備えるものである。乾湿式紡糸の条件は以下のとおりである。
押出しノズル直径：０．２ｍｍ
押出し速度（吐出量）：表３参照
第１浴〜第３浴中の液体及び温度：表３参照
巻取り速度：表３参照
総延伸倍率：表３参照
乾燥温度：６０℃
エアギャップ長さ：表３参照

〔（３）高収縮人造フィブロイン繊維の製造及び評価〕
（収縮工程）
製造例１〜１９で得た各人造フィブロイン繊維に対して、沸点未満の水に接触させる接触ステップを施すこと（以下、「一次収縮」ということがある。）、又は当該接触ステップを施した後、室温で乾燥させる乾燥ステップを施すこと（以下、「二次収縮」ということがある。）により、高収縮人造フィブロイン繊維を製造した。

＜一次収縮＞
製造例１〜１９で得た人造フィブロイン繊維の巻回物から、それぞれ、長さ３０ｃｍの複数本の人造フィブロイン繊維を切り出した。それら複数本の人造フィブロイン繊維を束ねて、繊度１５０デニールの人造フィブロイン繊維束を得た。各人造フィブロイン繊維束に０．８ｇの鉛錘を取り付け、その状態で各人造フィブロイン繊維束を表４〜７に示す温度の水に１０分間浸漬した（接触ステップ）。その後、水中で各人造フィブロイン繊維束の長さを測定した。水中での人造フィブロイン繊維束の長さ測定は、人造フィブロイン繊維束の縮れを無くすために、人造フィブロイン繊維束に０．８ｇの鉛錘を取り付けたまま実施した。次いで、各人造フィブロイン繊維の収縮率（％）を、下記式Ｉに従って算出した。式Ｉ中、Ｌ０は紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン繊維束の長さ（ここでは３０ｃｍ）を示し、Ｌｗは一次収縮を経た人造フィブロイン繊維束の長さを示す。
式Ｉ：収縮率（一次収縮率）＝｛１−（Ｌｗ／Ｌ０）｝×１００（％）

＜二次収縮＞
一次収縮での水への浸漬（接触ステップ）の後、人造フィブロイン繊維束を水中から取り出した。取り出した人造フィブロイン繊維束を、０．８ｇの鉛錘を取り付けたまま、室温で２時間おいて乾燥させた（乾燥ステップ）。乾燥後、各人造フィブロイン繊維束の長さを測定した。次いで、各人造フィブロイン繊維の収縮率（％）を、下記式ＩＩに従って算出した。式ＩＩ中、Ｌ０は紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン繊維束の長さ（ここでは３０ｃｍ）を示し、Ｌｗｄは二次収縮を経た人造フィブロイン繊維束の長さを示す。
式ＩＩ：収縮率（二次収縮率）＝｛１−（Ｌｗｄ／Ｌ０）｝×１００（％）

結果を表４〜７に示す。

本発明の高収縮人造フィブロイン繊維は、充分に高い収縮率を有しており、肌触り性及び柔軟性に優れたものであった。加えて、沸点未満の水と接触させる接触ステップと、必要に応じて、接触ステップ後に人造フィブロイン繊維を乾燥させる乾燥ステップとにより製造することができるため、安全に製造が可能である。

１…押出し装置、２…未延伸糸製造装置、３…湿熱延伸装置、４…乾燥装置、６…ドープ液、１０…紡糸装置、２０…凝固液槽、２１…延伸浴槽、３６…人造フィブロイン繊維、３８…高収縮人造フィブロイン繊維、４０…製造装置、４２…フィードローラ、４４…ワインダー、４６…ウォーターバス、４８…乾燥機、５４…ヒータ、５６…テンションローラ、５８…ホットローラ、６０…加工装置、６２…乾燥装置、６４…乾熱板。

Claims (13)

1. 改変フィブロインを含む、収縮された人造フィブロイン繊維であって、
   下記式で定義される収縮率が７％を超える、高収縮人造フィブロイン繊維。
   収縮率＝｛１−（収縮された人造フィブロイン繊維の長さ／紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン繊維の長さ）｝×１００（％）
2. 前記改変フィブロインが、改変クモ糸フィブロインである、請求項１に記載の高収縮人造フィブロイン繊維。
3. 沸点未満の水との接触により収縮されたものである、請求項１又は２に記載の高収縮人造フィブロイン繊維。
4. 前記水の温度が、１０〜９０℃である、請求項３に記載の高収縮人造フィブロイン繊維。
5. 前記水との接触後に乾燥させることにより更に収縮されたものである、請求項３又は４に記載の高収縮人造フィブロイン繊維。
6. 改変フィブロインを含む人造フィブロイン繊維を、沸点未満の水と接触させて、収縮させる工程を備え、
   下記式で定義される収縮率が７％を超える、高収縮人造フィブロイン繊維の製造方法。
   収縮率＝｛１−（収縮された人造フィブロイン繊維の長さ／紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン繊維の長さ）｝×１００（％）
7. 前記改変フィブロインが、改変クモ糸フィブロインである、請求項６に記載の高収縮人造フィブロイン繊維の製造方法。
8. 前記水の温度が、１０〜９０℃である、請求項６又は７に記載の高収縮人造フィブロイン繊維の製造方法。
9. 前記収縮させる工程が、前記水との接触後の人造フィブロイン繊維を乾燥させることを更に含む、請求項６〜８のいずれか一項に記載の高収縮人造フィブロイン繊維の製造方法。
10. 改変フィブロインを含む人造フィブロイン繊維を、沸点未満の水と接触させて、収縮させる工程を備え、
    下記式で定義される収縮率が７％を超える、人造フィブロイン繊維の収縮方法。
    収縮率＝｛１−（収縮された人造フィブロイン繊維の長さ／紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン繊維の長さ）｝×１００（％）
11. 前記改変フィブロインが、改変クモ糸フィブロインである、請求項１０に記載の人造フィブロイン繊維の収縮方法。
12. 前記水の温度が、１０〜９０℃である、請求項１０又は１１に記載の人造フィブロイン繊維の収縮方法。
13. 前記収縮させる工程が、前記水との接触後の人造フィブロイン繊維を乾燥させることを更に含む、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の人造フィブロイン繊維の収縮方法。