JP2020054487A - Acid release body - Google Patents

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佑之介 安部
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Abstract

To provide an acid release body that holds an acid release ability without having a complicated structure, and can exhibit an acid release ability as appropriate.SOLUTION: An acid release body has a protein composition containing esterified protein, and an acid or a base.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、酸放出体に関する。   The present invention relates to an acid emitter.

酸は、殺菌効果、防臭効果、消臭効果等を有しているところから、各種の殺菌剤、消臭剤等に利用されている。例えば、特許文献1には、酢酸の放出により菌の増殖及び悪臭を防止する効果をもつ、酸放出体としてのインソールが開示されている。また例えば、特許文献2には、繊維形成性重合体からなる鞘部、および徐放性成分を保持させた多孔性物質を含有する低融点重合体からなる芯部よりなることを特徴とする徐放性芯鞘型複合繊維が開示されている。   Acids have a bactericidal effect, a deodorant effect, a deodorant effect, etc., and are therefore used as various germicides, deodorants and the like. For example, Patent Literature 1 discloses an insole as an acid releaser, which has an effect of preventing bacterial growth and malodor by releasing acetic acid. Further, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163873 is characterized by comprising a sheath made of a fiber-forming polymer and a core made of a low-melting polymer containing a porous substance holding a sustained-release component. Release-in-sheath composite fibers are disclosed.

特開昭63−209604号公報JP-A-63-209604 特開平6−322612号公報JP-A-6-322612

しかし、特許文献1のような酸放出体は、酸が含侵された多孔性中空糸を用いて形成され、酸が中空糸の通孔を通じて外部に放出されるように構成されただけのものであるため、酸放出を制御することが困難であると共に、特に揮発性の酸等の酸放出能を長期に亘って保持することは困難であった。そして、酸放出能を長期に亘って保持させるべく、特許文献2に開示されるように、酸放出体の構造を二重構造等の複雑な構造にすることが考えられるが、このような構造をもつ酸放出体の製造には、手間がかかるという問題があった。   However, the acid releasing body as disclosed in Patent Document 1 is formed by using a porous hollow fiber impregnated with an acid, and is configured such that the acid is released to the outside through a through hole of the hollow fiber. Therefore, it is difficult to control the release of acid, and it is difficult to maintain the ability to release acid such as a volatile acid for a long period of time. Then, in order to maintain the acid releasing ability for a long period of time, as disclosed in Patent Document 2, it is conceivable to make the structure of the acid releasing body a complex structure such as a double structure. There is a problem in that the production of the acid-releasing body having the above-mentioned problem is troublesome.

そこで、本発明は、複雑な構造を備えなくても酸放出能が維持され、必要に応じて酸放出能を発揮することができる、酸放出体を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an acid releasing body that can maintain an acid releasing ability without having a complicated structure and can exert an acid releasing ability as needed.

本発明の一側面は、エステル化されたタンパク質を含むタンパク質組成物と、酸又は塩基と、を含有する、酸放出体に関する。   One aspect of the present invention relates to an acid emitter comprising a protein composition comprising an esterified protein and an acid or a base.

本発明に係る酸放出体は、当該酸放出体に含まれる酸又は塩基が、エステル化されたタンパク質の加水分解反応の触媒として機能し、エステル基の加水分解により酸(カルボン酸)を放出する。このため、本発明に係る酸放出体は、水分との接触により、酸放出能を発揮することができる。本発明に係る酸放出体は、このような作用機構に基づいて酸放出を行うものであるため、複雑な構造を備えなくても酸放出能が維持され、必要に応じて(水分との接触により)酸放出能を発揮することができる。   In the acid releaser according to the present invention, the acid or base contained in the acid releaser functions as a catalyst for a hydrolysis reaction of the esterified protein, and releases an acid (carboxylic acid) by hydrolysis of the ester group. . For this reason, the acid releasing body according to the present invention can exhibit an acid releasing ability by contact with water. Since the acid releasing body according to the present invention releases an acid based on such an action mechanism, the acid releasing ability is maintained even if it does not have a complicated structure, and if necessary (contact with moisture) ) Can exert an acid releasing ability.

一態様において、上記タンパク質は構造タンパク質であってよい。   In one aspect, the protein may be a structural protein.

一態様において、上記構造タンパク質は改変フィブロインであってよい。   In one aspect, the structural protein may be a modified fibroin.

一態様において、上記改変フィブロインは改変クモ糸フィブロインであってよい。   In one embodiment, the modified fibroin may be a modified spider silk fibroin.

一態様において、上記タンパク質組成物は、繊維、フィルム、ゲル、多孔質体、及びモールド成形体からなる群から選ばれる少なくとも一種であってよい。   In one embodiment, the protein composition may be at least one selected from the group consisting of a fiber, a film, a gel, a porous body, and a molded article.

一態様において、上記エステル化されたタンパク質は、ギ酸エステル、酢酸エステル、及びプロピオン酸エステルからなる群から選択される少なくとも一種を含んでいてよい。   In one embodiment, the esterified protein may include at least one selected from the group consisting of formate, acetate, and propionate.

本発明によれば、複雑な構造を備えなくても酸放出能が維持され、必要に応じて酸放出能を発揮することができる、酸放出体が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the acid release ability is maintained, without providing a complicated structure, and the acid release body which can exhibit an acid release ability as needed is provided.

改変フィブロインのドメイン配列の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the domain sequence of a modified fibroin. 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。It is a figure which shows the distribution of the value of z / w (%) of the fibroin derived from nature. 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。It is a figure which shows the distribution of the value of x / y (%) of fibroin derived from nature. 改変フィブロインのドメイン配列の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the domain sequence of a modified fibroin. 改変フィブロインのドメイン配列の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the domain sequence of a modified fibroin. 一実施形態に係る酸放出体を水分と接触させたときの、エステル基の残存量を反映した吸光度比(P1/P2)を接触日数に対してプロットしたグラフである。P1:1725cm−1(エステルのC=Oに基づくピーク)のピーク高さ。P2:1445cm−1(タンパク質のアミドIIIに基づくピーク)のピーク高さ。It is the graph which plotted the absorbance ratio (P1 / P2) which reflected the residual amount of the ester group at the time of contacting the acid releasing body which concerns on one Embodiment with moisture with respect to the number of contact days. P1: Peak height of 1725 cm −1 (peak based on C = O of ester). P2: peak height at 1445 cm -1 (peak based on amide III of the protein).

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、本発明は下記の実施形態に何ら限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

〔酸放出体〕
本実施形態に係る酸放出体は、エステル化されたタンパク質を含むタンパク質組成物と、酸又は塩基と、を含有する。
(Acid emitter)
The acid releaser according to the present embodiment contains a protein composition containing an esterified protein, and an acid or a base.

本実施形態において、タンパク質組成物は、エステル化されたタンパク質を含む。本明細書において、「エステル化されたタンパク質」とは、タンパク質の水酸基と、カルボン酸とがエステル結合して形成されたエステル基を含むタンパク質を意味する。エステル化されたタンパク質は、ギ酸エステル、酢酸エステル、及びプロピオン酸エステルからなる群から選択される少なくとも一種を含んでいてよい。   In this embodiment, the protein composition comprises an esterified protein. In the present specification, “esterified protein” means a protein containing an ester group formed by an ester bond between a hydroxyl group of the protein and a carboxylic acid. The esterified protein may include at least one selected from the group consisting of formate, acetate, and propionate.

(タンパク質)
本実施形態に係るタンパク質(以下、「目的とするタンパク質」ということもある。)としては、天然のタンパク質と組換えタンパク質(人造タンパク質)を挙げることができる。また、組換えタンパク質としては、工業規模での製造が可能な任意のタンパク質を挙げることができ、例えば、工業用に利用できるタンパク質、医療用に利用できるタンパク質、構造タンパク質等を挙げることができる。工業用又は医療用に利用できるタンパク質の具体例としては、酵素、制御タンパク質、受容体、ペプチドホルモン、サイトカイン、膜又は輸送タンパク質、予防接種に使用する抗原、ワクチン、抗原結合タンパク質、免疫刺激タンパク質、アレルゲン、完全長抗体又は抗体フラグメント若しくは誘導体を挙げることができる。構造タンパク質の具体例としては、スパイダーシルク(クモ糸)、カイコシルク、ケラチン、コラ−ゲン、エラスチン及びレシリン、並びにこれら由来のタンパク質等を挙げることができる。また、構造タンパク質は、例えば、後述する改変フィブロインであってよく、改変クモ糸フィブロインが好ましい。
(protein)
Examples of the protein according to the present embodiment (hereinafter, sometimes referred to as “target protein”) include a natural protein and a recombinant protein (artificial protein). In addition, examples of the recombinant protein include any protein that can be produced on an industrial scale, such as a protein that can be used for industrial purposes, a protein that can be used for medical purposes, and a structural protein. Specific examples of proteins that can be used for industrial or medical purposes include enzymes, regulatory proteins, receptors, peptide hormones, cytokines, membranes or transport proteins, antigens used for vaccination, vaccines, antigen-binding proteins, immunostimulating proteins, Mention may be made of allergens, full length antibodies or antibody fragments or derivatives. Specific examples of the structural protein include spider silk (spider silk), silkworm silk, keratin, collagen, elastin, and resilin, and proteins derived therefrom. Further, the structural protein may be, for example, a modified fibroin described later, and a modified spider silk fibroin is preferable.

フィブロイン様タンパク質であるスパイダーシルクあるいはカイコシルク由来のタンパク質として、例えば、式1:[(A)モチーフ−REP1]、又は式2:[(A)モチーフ−REP1]−(A)モチーフ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。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。 As a protein derived from spider silk or silkworm silk which is a fibroin-like protein, for example, formula 1: [(A) n motif-REP1] m or formula 2: [(A) n motif-REP1] m- (A) n Examples include proteins containing a domain sequence represented by a motif. The fibroin may have an amino acid sequence (N-terminal sequence and C-terminal sequence) added to one or both of the N-terminal side and the C-terminal side of the domain sequence. The N-terminal sequence and the C-terminal sequence are, but not limited to, typically a region having no repeat of the amino acid motif characteristic of fibroin, and are composed of about 100 amino acids.

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の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1」もまた、式1:[(A)モチーフ−REP1]、又は式2:[(A)モチーフ−REP1]−(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。 As used herein, the term “modified fibroin” means artificially produced fibroin (artificial fibroin). The modified fibroin may be a fibroin whose domain sequence is different from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, or may be the same as the amino acid sequence of naturally occurring fibroin. As used herein, “naturally-derived fibroin 1” is also represented by Formula 1: [(A) n motif-REP1] m or Formula 2: [(A) n motif-REP1]-(A) n motif. Is a protein containing the domain sequence to be determined.

「改変フィブロイン」は、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。   "Modified fibroin" may be a directly used amino acid sequence of a naturally occurring fibroin, or a modified amino acid sequence based on the amino acid sequence of a naturally occurring fibroin (for example, cloned naturally occurring fibroin). The amino acid sequence may be modified by modifying the gene sequence of fibroin), or may be artificially designed and synthesized without using naturally occurring fibroin (for example, a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence may be used). Which have a desired amino acid sequence by chemical synthesis).

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)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)モチーフ−REP1]m、又は式2:[(A)モチーフ−REP1]m−(A)モチーフで表されるアミノ酸配列を意味する。ここで、(A)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、アミノ酸残基数は2〜27である。(A)モチーフのアミノ酸残基数は、2〜20、4〜27、4〜20、8〜20、10〜20、4〜16、8〜16、又は10〜16の整数であってよい。また、(A)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、70%以上、80%以上、83%以上、85%以上、86%以上、90%以上、95%以上、又は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。ドメイン配列中に複数存在する(A)モチーフは、少なくとも7つがアラニン残基のみで構成されてもよい。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。REPは、10〜200アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列であってもよい。mは2〜300の整数を示し、10〜300の整数であってもよい。複数存在する(A)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。 As used herein, the term “domain sequence” refers to a crystalline region unique to fibroin (typically, corresponding to the (A) n motif of the amino acid sequence) and an amorphous region (typically, the REP of the amino acid sequence). The amino acid sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP1] m or Formula 2: [(A) n motif-REP1] m- (A) n motif Means an array. Here, the (A) n motif indicates an amino acid sequence mainly composed of alanine residues, and has 2 to 27 amino acid residues. (A) The number of amino acid residues of the n motif may be an integer of 2 to 20, 4 to 27, 4 to 20, 8 to 20, 10 to 20, 4 to 16, 8 to 16, or 10 to 16. . (A) The ratio of the number of alanine residues to the total number of amino acid residues in the n motif may be 40% or more, and is 60% or more, 70% or more, 80% or more, 83% or more, 85% or more, It may be 86% or more, 90% or more, 95% or more, or 100% (meaning that it is composed of only alanine residues). At least seven of the (A) n motifs present in the domain sequence may be composed of only alanine residues. REP indicates an amino acid sequence composed of 2 to 200 amino acid residues. REP may be an amino acid sequence composed of 10 to 200 amino acid residues. m represents an integer of 2 to 300, and may be an integer of 10 to 300. The plurality of (A) n motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. A plurality of REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.

改変フィブロインの具体的な例として、クモの大瓶状腺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の改変フィブロイン)、グリシン残基の含有量が低減されたドメイン配列を有する改変フィブロイン(第2の改変フィブロイン)、(A)モチーフの含有量が低減されたドメイン配列を有する改変フィブロイン(第3の改変フィブロイン)、グリシン残基の含有量、及び(A)モチーフの含有量が低減された改変フィブロイン(第4の改変フィブロイン)、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むドメイン配列を有する改変フィブロイン(第5の改変フィブロイン)、並びにグルタミン残基の含有量が低減されたドメイン配列を有する改変フィブロイン(第6の改変フィブロイン)が挙げられる。 Specific examples of the modified fibroin include a modified fibroin (first modified fibroin) derived from a large spinal cord marker protein produced in a spider's large ampullate gland, and a domain sequence having a reduced content of glycine residues. (A second modified fibroin), (A) a modified fibroin having a domain sequence with a reduced content of the n motif (a third modified fibroin), a glycine residue content, and (A) n Modified fibroin having a reduced motif content (fourth modified fibroin), modified fibroin having a domain sequence containing a region having a large hydrophobicity index (fifth modified fibroin), and glutamine residue content Modified fibroin having a reduced domain sequence (sixth modified fibroin).

第1の改変フィブロインとしては、式1:[(A)モチーフ−REP]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の改変フィブロインにおいて、(A)モチーフのアミノ酸残基数は、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の改変フィブロインは、式1:[(A)モチーフ−REP]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。 The first modified fibroin includes a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . In the first modified fibroin, the number of amino acid residues of the (A) n motif is preferably an integer of 3 to 20, more preferably an integer of 4 to 20, still more preferably an integer of 8 to 20, and an integer of 10 to 20 Is still more preferable, an integer of 4 to 16 is still more preferable, an integer of 8 to 16 is particularly preferable, and an integer of 10 to 16 is most preferable. In the first modified fibroin, the number of amino acid residues constituting REP in Formula 1 is preferably 10 to 200 residues, more preferably 10 to 150 residues, and more preferably 20 to 100 residues. Is more preferably 20 to 75 residues. The first modified fibroin has the total number of glycine, serine and alanine residues contained in the amino acid sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m The total number is preferably 40% or more, more preferably 60% or more, and even more preferably 70% or more.

第1の改変フィブロインは、式1:[(A)モチーフ−REP]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1〜3のいずれかに示されるアミノ酸配列又は配列番号1〜3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。 The first modified fibroin comprises a unit of the amino acid sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m and has a C-terminal sequence represented by any of SEQ ID NOS: 1 to 3 or The polypeptide may be an amino acid sequence having 90% or more homology with the amino acid sequence shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 3.

配列番号1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2に示されるアミノ酸配列は、配列番号1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3に示されるアミノ酸配列は、配列番号1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。   The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is the same as the amino acid sequence consisting of 50 amino acids at the C-terminal of the amino acid sequence of ADF3 (GI: 1263287, NCBI), and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 is identical to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 by removing 20 residues, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 is obtained by removing 29 residues from the C-terminal of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. It is identical to the amino acid sequence.

第1の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4(recombinant spider silk protein ADF3KaiLargeNRSH1)で示されるアミノ酸配列、又は(1−ii)配列番号4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。配列同一性は、95%以上であることが好ましい。   As more specific examples of the first modified fibroin, (1-i) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 (recombinant spider silk protein ADF3KaiLargeNRSH1) or (1-ii) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 and 90 Modified fibroin comprising an amino acid sequence having at least% sequence identity. The sequence identity is preferably 95% or more.

配列番号4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5)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4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。   The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is an amino acid sequence of ADF3 to which an amino acid sequence (SEQ ID NO: 5) comprising an initiation codon, a His10 tag and an HRV3C protease (Human rhinovirus 3C protease) recognition site at the N-terminus is added. The 13th repeat region was increased so as to be approximately doubled, and the mutation was mutated so that translation was terminated at the 1154th amino acid residue. The amino acid sequence at the C-terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3.

(1−i)の改変フィブロインは、配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。   The modified fibroin of (1-i) may be composed of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4.

第2の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。第2の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。   The second modified fibroin has an amino acid sequence whose domain sequence has a reduced content of glycine residues compared to naturally occurring fibroin. The second modified fibroin can be said to have an amino acid sequence corresponding to at least one or more glycine residues in the REP replaced by another amino acid residue, as compared to a naturally occurring fibroin. .

第2の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、Gはグリシン残基、Pはプロリン残基、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。   The second modified fibroin has a domain sequence of GGX and GPGXX in REP (where G is a glycine residue, P is a proline residue, and X is an amino acid residue other than glycine, as compared with a naturally-derived fibroin. At least one motif sequence selected from the group consisting of at least one glycine residue in one or more of the motif sequences has been replaced with another amino acid residue. You may.

第2の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。   In the second modified fibroin, the ratio of the motif sequence in which the above-mentioned glycine residue is replaced with another amino acid residue may be 10% or more of the entire motif sequence.

第2の改変フィブロインは、式1:[(A)モチーフ−REP]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)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)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、40%以上、50%以上又は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)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%以上であってよいが、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。 The second modified fibroin comprises a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m , and from the (A) n motif located at the most C-terminal side from the above domain sequence, to the above domain sequence The total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of XGX (where X represents an amino acid residue other than glycine) contained in all REPs in the sequence excluding the sequence up to the C-terminus is represented by z, From, when the total number of amino acid residues in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located at the most C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is defined as w, z / w is 30% or more; It may have an amino acid sequence of 40% or more, 50% or more, or 50.9% or more. (A) The number of alanine residues relative to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, preferably 86% or more, more preferably 90% or more, and more preferably 95% or more. More preferably, it is even more preferably 100% (meaning that it is composed of only alanine residues).

第2の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。   The second modified fibroin is preferably one in which the content of the amino acid sequence consisting of XGX is increased by replacing one glycine residue of the GGX motif with another amino acid residue. In the second modified fibroin, the content ratio of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, further preferably 10% or less, and 6% or less. %, Still more preferably 4% or less, further preferably 2% or less. The content ratio of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence can be calculated by the same method as the method for calculating the content ratio (z / w) of the amino acid sequence consisting of XGGX below.

z/wの算出方法を更に詳細に説明する。まず、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン)において、ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)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)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)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。 The method of calculating z / w will be described in more detail. First, in a fibroin (modified fibroin or naturally-occurring fibroin) containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m , (A) n located closest to the C-terminal side from the domain sequence An amino acid sequence consisting of XGX is extracted from all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminal of the domain sequence. The total number of amino acid residues constituting XGX is z. For example, when 50 amino acid sequences consisting of XGX are extracted (there is no duplication), z is 50 × 3 = 150. Further, for example, when there is an X (center X) included in two XGXs as in the case of an amino acid sequence consisting of XGXGX, calculation is performed by subtracting the overlap (in the case of XGXGX, 5 amino acid residues are used. is there). w is the total number of amino acid residues contained in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminus to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence. For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 1, w is 4 + 50 + 4 + 100 + 4 + 10 + 4 + 20 + 4 + 30 = 230 (the (A) n motif located at the most C-terminal side is excluded). Next, z / w (%) can be calculated by dividing z by w.

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)モチーフ−REP]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%)。 Here, z / w in naturally occurring fibroin will be described. First, as described above, when the fibroin whose amino acid sequence information was registered in NCBI GenBank was confirmed by the exemplified method, 663 types of fibroins (among them, 415 types of spider-derived fibroins) were extracted. Of all the extracted fibroins, a naturally-derived one containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m and having an amino acid sequence consisting of GGX in the fibroin of 6% or less Z / w was calculated from the amino acid sequence of fibroin by the above-described calculation method. The result is shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 2 indicates z / w (%), and the vertical axis indicates frequency. As is clear from FIG. 2, the z / w of the naturally derived fibroin is less than 50.9% (the highest one is 50.86%).

第2の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。   In the second modified fibroin, z / w is preferably 50.9% or more, more preferably 56.1% or more, still more preferably 58.7% or more, and 70% or more. Is still more preferred, and even more preferably 80% or more. The upper limit of z / w is not particularly limited, but may be, for example, 95% or less.

第2の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。   The second modified fibroin is modified, for example, by replacing at least a part of the base sequence encoding a glycine residue from the cloned natural fibroin gene sequence to encode another amino acid residue. Obtainable. At this time, as the glycine residue to be modified, a GGX motif and one glycine residue in the GPGXX motif may be selected, or the glycine residue may be substituted so that z / w becomes 50.9% or more. Alternatively, for example, the amino acid sequence can be obtained by designing an amino acid sequence satisfying the above aspect from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In each case, in addition to the modification corresponding to the substitution of another amino acid residue for the glycine residue in the REP from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, one or more amino acid residues are further substituted or deleted. The amino acid sequence corresponding to insertion, addition, and / or addition may be modified.

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、フェニルアラニン(F)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。   The other amino acid residue is not particularly limited as long as it is an amino acid residue other than a glycine residue, but includes a valine (V) residue, a leucine (L) residue, an isoleucine (I) residue, and a methionine ( M) residue, hydrophobic amino acid residue such as proline (P) residue, phenylalanine (F) residue and tryptophan (W) residue, glutamine (Q) residue, asparagine (N) residue, serine (S ) Residues, lysine (K) residues and hydrophilic amino acid residues such as glutamic acid (E) residues, and valine (V) residues, leucine (L) residues, isoleucine (I) residues, phenylalanine ( F) residues and glutamine (Q) residues are more preferred, and glutamine (Q) residues are even more preferred.

第2の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6(Met−PRT380)、配列番号7(Met−PRT410)、配列番号8(Met−PRT525)若しくは配列番号9(Met−PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(2−ii)配列番号6、配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9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。   As more specific examples of the second modified fibroin, (2-i) SEQ ID NO: 6 (Met-PRT380), SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525), or SEQ ID NO: 9 (Met -PRT799), or (2-ii) an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, or SEQ ID NO: 9, Modified fibroin can be mentioned.

(2−i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号6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10(Met−PRT313)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7で示されるアミノ酸配列は、配列番号6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)モチーフを欠失させ、更にC末端配列の手前に[(A)モチーフ−REP]を1つ挿入したものである。配列番号8で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列の各(A)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7の分子量とほぼ同じとなるようにC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9で示されるアミノ酸配列は、配列番号7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末端に所定のヒンジ配列とHisタグ配列が付加されたものである。 The modified fibroin of (2-i) will be described. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 is obtained by substituting GQX for all GGX in the REP of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 (Met-PRT313) corresponding to naturally occurring fibroin. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 is obtained by deleting every two (A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side from the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, and further before the C-terminal sequence. In this figure, one [(A) n motif-REP] is inserted. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 has two alanine residues inserted at the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, and further has a partial glutamine (Q) residue. It has been replaced with a serine (S) residue, and some amino acids on the C-terminal side have been deleted so that the molecular weight becomes almost the same as that of SEQ ID NO: 7. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 has a region of 20 domain sequences present in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). Is repeated four times with a predetermined hinge sequence and His tag sequence added to the C-terminal.

配列番号10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6で示されるアミノ酸配列、配列番号7で示されるアミノ酸配列、配列番号8で示されるアミノ酸配列、及び配列番号9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10、配列番号6、配列番号7、配列番号8及び配列番号9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89.8%である。   The value of z / w in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally occurring fibroin) is 46.8%. The values of z / w in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8, and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 are 58.7%, respectively. 70.1%, 66.1% and 70.0%. In addition, the value of x / y at the jagged ratio (described later) of 1: 1.8 to 11.3 of the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, and SEQ ID NO: 9 is as follows: They are 15.0%, 15.0%, 93.4%, 92.7% and 89.8%, respectively.

(2−i)の改変フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。   The modified fibroin of (2-i) may be composed of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, or SEQ ID NO: 9.

(2−ii)の改変フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9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)モチーフ−REP]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。 The modified fibroin of (2-ii) includes an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, or SEQ ID NO: 9. The modified fibroin of (2-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.

(2−ii)の改変フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9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。   The modified fibroin of (2-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, or SEQ ID NO: 9, and contains XGX ( Where X represents an amino acid residue other than glycine.) When z is the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of Is preferably 50.9% or more.

第2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。   The second modified fibroin may include a tag sequence at one or both of the N-terminus and the C-terminus. As a result, the modified fibroin can be isolated, immobilized, detected, visualized, and the like.

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11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含むアミノ酸配列)が挙げられる。   Examples of the tag sequence include an affinity tag utilizing specific affinity (binding property, affinity) with another molecule. A specific example of the affinity tag is a histidine tag (His tag). The His tag is a short peptide in which about 4 to 10 histidine residues are arranged and has a property of specifically binding to a metal ion such as nickel. Therefore, isolation of a modified fibroin by metal chelating chromatography (chelating metal chromatography). Can be used for Specific examples of the tag sequence include, for example, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 (amino acid sequence including a His tag sequence and a hinge sequence).

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。   In addition, tag sequences such as glutathione-S-transferase (GST), which specifically binds to glutathione, and maltose binding protein (MBP), which specifically binds to maltose, can also be used.

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。   Further, an “epitope tag” utilizing an antigen-antibody reaction can be used. By adding a peptide (epitope) showing antigenicity as a tag sequence, an antibody against the epitope can be bound. Examples of the epitope tag include an HA (peptide sequence of hemagglutinin of influenza virus) tag, myc tag, and FLAG tag. By using the epitope tag, the modified fibroin can be easily purified with high specificity.

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。   Furthermore, those in which the tag sequence can be cleaved by a specific protease can also be used. By subjecting the protein adsorbed via the tag sequence to protease treatment, the modified fibroin from which the tag sequence has been separated can also be recovered.

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12(PRT380)、配列番号13(PRT410)、配列番号14(PRT525)若しくは配列番号15(PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(2−iv)配列番号12、配列番号13、配列番号14若しくは配列番号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。   As more specific examples of the modified fibroin containing a tag sequence, (2-iii) the amino acid represented by SEQ ID NO: 12 (PRT380), SEQ ID NO: 13 (PRT410), SEQ ID NO: 14 (PRT525), or SEQ ID NO: 15 (PRT799) Modified fibroin comprising a sequence, or (2-iv) an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15 can be mentioned. .

配列番号16(PRT313)、配列番号12、配列番号13、配列番号14及び配列番号15で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号10、配列番号6、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。   The amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 16 (PRT313), SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, and SEQ ID NO: 15 are represented by SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, and SEQ ID NO: 9, respectively. An amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 (including a His tag sequence and a hinge sequence) is added to the N-terminal of the amino acid sequence shown.

(2−iii)の改変フィブロインは、配列番号12、配列番号13、配列番号14又は配列番号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。   The modified fibroin of (2-iii) may be composed of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15.

(2−iv)の改変フィブロインは、配列番号12、配列番号13、配列番号14又は配列番号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ものである。(2−iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]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。 The modified fibroin of (2-iv) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15. The modified fibroin of (2-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.

(2−iv)の改変フィブロインは、配列番号12、配列番号13、配列番号14又は配列番号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。   The modified fibroin of (2-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15, and contains XGX ( Where X represents an amino acid residue other than glycine.) When z is the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of Is preferably 50.9% or more.

第2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。   The second modified fibroin may include a secretion signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretion signal can be appropriately set according to the type of the host.

第3の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)モチーフの含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。第3の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)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。 The third modified fibroin has an amino acid sequence whose domain sequence has a reduced content of the (A) n motif as compared to a naturally occurring fibroin. It can be said that the domain sequence of the third modified fibroin has an amino acid sequence corresponding to the deletion of at least one or a plurality of (A) n motifs as compared to naturally occurring fibroin.

第3の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインから(A)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。 The third modified fibroin may have an amino acid sequence corresponding to 10 to 40% of the (A) n motif deleted from naturally occurring fibroin.

第3の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)モチーフ毎に1つの(A)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。 The third modified fibroin has a domain sequence of at least one (A) n motif for every one to three (A) n motifs, at least from the N-terminal side to the C-terminal side, as compared to a naturally occurring fibroin. May have an amino acid sequence corresponding to the deletion of

第3の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)モチーフの欠失、及び1つの(A)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。 The third modified fibroin has a domain sequence deletion of at least two (A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side, and one (A) It may have an amino acid sequence corresponding to the deletion of the n motif repeated in this order.

第3の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)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。 The third modified fibroin may have a domain sequence having an amino acid sequence corresponding to the deletion of the (A) n motif at least every third sequence from the N-terminal side to the C-terminal side. .

第3の改変フィブロインは、式1:[(A)モチーフ−REP]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)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)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、30%以上、40%以上又は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)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%以上であってよいが、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。 The third modified fibroin comprises a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , and two adjacent [(A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side] -REP] The number of amino acid residues of REP of the unit is sequentially compared, and when the number of amino acid residues of REP having a small number of amino acid residues is set to 1, the ratio of the number of amino acid residues of the other REP is 1.8 to When the maximum value of the sum of the number of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units of 11.3 is x, and the total number of amino acid residues in the domain sequence is y. In addition, it may have an amino acid sequence in which x / y is 20% or more, 30% or more, 40% or more, or 50% or more. (A) The number of alanine residues relative to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, preferably 86% or more, more preferably 90% or more, and more preferably 95% or more. More preferably, it is even more preferably 100% (meaning that it is composed of only alanine residues).

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)モチーフ−第1のREP(50アミノ酸残基)−(A)モチーフ−第2のREP(100アミノ酸残基)−(A)モチーフ−第3のREP(10アミノ酸残基)−(A)モチーフ−第4のREP(20アミノ酸残基)−(A)モチーフ−第5のREP(30アミノ酸残基)−(A)モチーフという配列を有する。 The method of calculating x / y will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 1 shows a domain sequence obtained by removing the N-terminal sequence and the C-terminal sequence from the modified fibroin. From the N-terminal side (left side), the domain sequence is (A) n motif-first REP (50 amino acid residues)-(A) n motif-second REP (100 amino acid residues)-(A) n Motif-third REP (10 amino acid residues)-(A) n motif-fourth REP (20 amino acid residues)-(A) n motif-fifth REP (30 amino acid residues)-(A) It has a sequence called an n motif.

隣合う2つの[(A)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)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。 Two adjacent [(A) n motif-REP] units are sequentially selected from the N-terminal side to the C-terminal side so that there is no overlap. At this time, there may be an unselected [(A) n motif-REP] unit. FIG. 1 shows pattern 1 (comparison of the first REP and the second REP, and comparison of the third REP with the fourth REP), pattern 2 (comparison of the first REP and the second REP, and Pattern 4 (comparison of the second REP with the third REP, and comparison of the fourth REP with the fifth REP), pattern 4 (the comparison of the fourth REP with the fifth REP), and pattern 4 (the first REP with the fifth REP). Second REP comparison). Note that there are other selection methods.

次に各パターンについて、選択した隣合う2つの[(A)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。 Next, for each pattern, the number of amino acid residues of each REP in two selected adjacent [(A) n motif-REP] units is compared. The comparison is performed by determining the ratio of the number of the other amino acid residues when the smaller number of the amino acid residues is set to 1. For example, when comparing the first REP (50 amino acid residues) and the second REP (100 amino acid residues), when the first REP having a smaller number of amino acid residues is set to 1, the second REP is The ratio of the number of amino acid residues is 100/50 = 2. Similarly, when comparing the fourth REP (20 amino acid residues) and the fifth REP (30 amino acid residues), when the fourth REP having a smaller number of amino acid residues is set to 1, the fifth REP Is 30/20 = 1.5.

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)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)モチーフ−REP]ユニットの組は破線で示した。 In FIG. 1, when the smaller number of amino acid residues is set to 1, the [(A) n motif-REP] unit pair in which the ratio of the other amino acid residues is 1.8 to 11.3 Shown by solid line. In the present specification, this ratio is called a jagged ratio. Assuming that the smaller number of amino acid residues is 1, the set of [(A) n motif-REP] units in which the ratio of the other amino acid residues is less than 1.8 or more than 11.3 is indicated by a broken line. Indicated.

各パターンにおいて、実線で示した隣合う2つの[(A)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)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。 In each pattern, the total number of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units shown by a solid line is added together (not only the REP but also the number of amino acid residues of the (A) n motif. is there.). Then, the sum total is compared, and the total value (maximum value of the total values) of the patterns having the maximum total value is x. In the example shown in FIG. 1, the total value of pattern 1 is the maximum.

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。   Next, x / y (%) can be calculated by dividing x by the total number of amino acid residues y in the domain sequence.

第3の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。   In the third modified fibroin, x / y is preferably at least 50%, more preferably at least 60%, further preferably at least 65%, and even more preferably at least 70%. Preferably, it is still more preferably at least 75%, particularly preferably at least 80%. The upper limit of x / y is not particularly limited, and may be, for example, 100% or less. When the knurl ratio is 1: 1.9 to 11.3, x / y is preferably 89.6% or more. When the knurl ratio is 1: 1.8 to 3.4, x / y is x / y. / Y is preferably at least 77.1%, and when the jagged ratio is 1: 1.9 to 8.4, x / y is preferably at least 75.9% and the jagged ratio is 1 In the case of 1.9 to 4.1, x / y is preferably 64.2% or more.

第3の改変フィブロインが、ドメイン配列中に複数存在する(A)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。 When the third modified fibroin is a modified fibroin in which at least seven of the (A) n motifs present in a plurality in the domain sequence are composed of only alanine residues, x / y should be 46.4% or more. Is preferably 50% or more, more preferably 55% or more, still more preferably 60% or more, even more preferably 70% or more, and even more preferably 80% or more. It is particularly preferred that there is. The upper limit of x / y is not particularly limited, and may be 100% or less.

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)モチーフ−REP]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。 Here, x / y in naturally occurring fibroin will be described. First, as described above, when fibroin whose amino acid sequence information was registered in the NCBI GenBank was confirmed by the exemplified method, 663 types of fibroins (among them, 415 types of spider-derived fibroins) were extracted. Among all the extracted fibroins, x / y was calculated from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin composed of the domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m by the above-described calculation method. Was calculated. FIG. 3 shows the results when the knurl ratio is 1: 1.9 to 4.1.

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%)。   The horizontal axis in FIG. 3 indicates x / y (%), and the vertical axis indicates frequency. As is evident from FIG. 3, the x / y of the naturally derived fibroin is less than 64.2% (the highest is 64.14%).

第3の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)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)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)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。 The third modified fibroin, for example, deletes one or more of the sequence encoding the (A) n motif from the cloned natural fibroin gene sequence such that x / y is 64.2% or more. Can be obtained. Further, for example, an amino acid sequence corresponding to deletion of one or more (A) n motifs is designed so that x / y is 64.2% or more based on the amino acid sequence of naturally occurring fibroin. It can also be obtained by chemically synthesizing a nucleic acid encoding the amino acid sequence. In each case, in addition to the modification corresponding to the deletion of the (A) n motif from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, one or more amino acid residues are further substituted, deleted, inserted and / or added. Amino acid sequence modification corresponding to the above may be performed.

第3の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17(Met−PRT399)、配列番号7(Met−PRT410)、配列番号8(Met−PRT525)若しくは配列番号9(Met−PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(3−ii)配列番号17、配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9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。   As more specific examples of the third modified fibroin, (3-i) SEQ ID NO: 17 (Met-PRT399), SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525) or SEQ ID NO: 9 (Met -PRT799), or (3-ii) an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, or SEQ ID NO: 9, Modified fibroin can be mentioned.

(3−i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号17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10(Met−PRT313)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)モチーフを欠失させ、更にC末端配列の手前に[(A)モチーフ−REP]を1つ挿入したものである。配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列は、第2の改変フィブロインで説明したとおりである。 The modified fibroin of (3-i) will be described. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17 differs from the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 (Met-PRT313) corresponding to naturally occurring fibroin in that every two amino acids from the N-terminal side to the C-terminal side (A) n The motif was deleted, and one [(A) n motif-REP] was inserted before the C-terminal sequence. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, or SEQ ID NO: 9 is as described for the second modified fibroin.

配列番号10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17で示されるアミノ酸配列、及び配列番号7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8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9で示されるアミノ酸配列におけるx/yの値は、89.8%である。配列番号10、配列番号17、配列番号7、配列番号8及び配列番号9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。   The x / y value of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally-occurring fibroin) at a giza ratio of 1: 1.8 to 11.3 is 15.0%. The value of x / y in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17 and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 is 93.4%. The value of x / y in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 is 92.7%. The value of x / y in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 is 89.8%. The values of z / w in the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, and SEQ ID NO: 9 are 46.8%, 56.2%, 70.1%, 66. 1% and 70.0%.

(3−i)の改変フィブロインは、配列番号17、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。   The modified fibroin of (3-i) may be composed of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, or SEQ ID NO: 9.

(3−ii)の改変フィブロインは、配列番号17、配列番号7、配列番号8又は配列番号9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)モチーフ−REP]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。 The modified fibroin of (3-ii) includes an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, or SEQ ID NO: 9. The modified fibroin of (3-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.

(3−ii)の改変フィブロインは、配列番号17、配列番号7、配列番号8又は配列番号9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)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)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。 The modified fibroin of (3-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, or SEQ ID NO: 9, and is N-terminal to C-terminal. , The number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared, and when the number of amino acid residues of REP having a small number of amino acid residues is set to 1, the other And the amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units whose ratio of the number of amino acid residues of REP is 1.8 to 11.3 (giza ratio is 1: 1.8 to 11.3). It is preferable that x / y be 64.2% or more, where x is the maximum value of the sum of the base numbers and y is the total number of amino acid residues in the domain sequence.

第3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。   The third modified fibroin may include the tag sequence described above at one or both of the N-terminus and the C-terminus.

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18(PRT399)、配列番号13(PRT410)、配列番号14(PRT525)若しくは配列番号15(PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(3−iv)配列番号18、配列番号13、配列番号14若しくは配列番号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。   As more specific examples of the modified fibroin containing a tag sequence, (3-iii) the amino acid represented by SEQ ID NO: 18 (PRT399), SEQ ID NO: 13 (PRT410), SEQ ID NO: 14 (PRT525), or SEQ ID NO: 15 (PRT799) Modified fibroin comprising a sequence or (3-iv) an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15 can be mentioned. .

配列番号18、配列番号13、配列番号14及び配列番号15で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号17、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。   The amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 are obtained by adding SEQ ID NO: 11 to the N-terminal of the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9, respectively. (Including a His tag sequence and a hinge sequence).

(3−iii)の改変フィブロインは、配列番号18、配列番号13、配列番号14又は配列番号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。   The modified fibroin of (3-iii) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15.

(3−iv)の改変フィブロインは、配列番号18、配列番号13、配列番号14又は配列番号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ものである。(3−iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]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。 The modified fibroin of (3-iv) includes an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15. The modified fibroin of (3-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.

(3−iv)の改変フィブロインは、配列番号18、配列番号13、配列番号14又は配列番号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)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)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。 The modified fibroin of (3-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15, and is N-terminal to C-terminal. , The number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared, and when the number of amino acid residues of REP having a small number of amino acid residues is set to 1, the other Is the maximum value of the total value obtained by adding the number of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units whose ratio of the number of amino acid residues of REP is 1.8 to 11.3. Preferably, x / y is 64.2% or more, where y is the total number of amino acid residues in the domain sequence.

第3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。   The third modified fibroin may include a secretion signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretion signal can be appropriately set according to the type of the host.

第4の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)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。第4の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)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、第4の改変フィブロインは、上述した第2の改変フィブロインと、第3の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の改変フィブロイン、及び第3の改変フィブロインで説明したとおりである。 The fourth modified fibroin has an amino acid sequence whose domain sequence has a reduced content of a glycine residue in addition to the content of the (A) n motif reduced as compared to a naturally-derived fibroin. Have The domain sequence of the fourth modified fibroin is at least one or more (A) n motifs deleted, and further at least one or more glycine residues in the REP, as compared to naturally occurring fibroin. It can be said that it has an amino acid sequence equivalent to being replaced with another amino acid residue. That is, the fourth modified fibroin is a modified fibroin having both the characteristics of the second modified fibroin and the third modified fibroin described above. Specific aspects and the like are as described for the second modified fibroin and the third modified fibroin.

第4の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7(Met−PRT410)、配列番号8(Met−PRT525)、配列番号9(Met−PRT799)、配列番号13(PRT410)、配列番号14(PRT525)若しくは配列番号15(PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(4−ii)配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号13、配列番号14若しくは配列番号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。配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号13、配列番号14又は配列番号15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。   As a more specific example of the fourth modified fibroin, (4-i) SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525), SEQ ID NO: 9 (Met-PRT799), SEQ ID NO: 13 (PRT410) ), The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799), or (4-ii) SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15 And a modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by. Specific embodiments of the modified fibroin comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15 are as described above.

第5の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1又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むアミノ酸配列を有するものであってよい。   The fifth modified fibroin has a domain sequence in which one or more amino acid residues in REP have been replaced by amino acid residues having a large hydrophobicity index as compared to naturally occurring fibroin, and / or It may have an amino acid sequence locally including a region having a large hydrophobicity index, corresponding to insertion of one or more amino acid residues having a large hydrophobicity index therein.

局所的に疎水性指標の大きい領域は、連続する2〜4アミノ酸残基で構成されていることが好ましい。   It is preferable that the region having a locally large hydrophobicity index is composed of continuous 2 to 4 amino acid residues.

上述の疎水性指標の大きいアミノ酸残基は、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)及びアラニン(A)から選ばれるアミノ酸残基であることがより好ましい。   The amino acid residue having a large hydrophobicity index is selected from isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M), and alanine (A). More preferably, it is a residue.

第5の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、REP中の1又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する改変に加え、更に、天然由来のフィブロインと比較して、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があってもよい。   The fifth modified fibroin may have one or more amino acid residues in the REP replaced with amino acid residues having a higher hydrophobicity index, and / or one or more amino acids in the REP as compared to a naturally occurring fibroin. In addition to the modification corresponding to the insertion of an amino acid residue having a large hydrophobicity index, one or more amino acid residues may be substituted, deleted, inserted and / or added as compared with naturally occurring fibroin. There may be an amino acid sequence modification corresponding to the above.

第5の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REP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がマイナスであるアミノ酸残基)を疎水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がプラスであるアミノ酸残基)に置換すること、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入す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REP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入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REP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入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。   The fifth modified fibroin is, for example, one or more hydrophilic amino acid residues (for example, amino acid residues having a negative hydrophobicity index) in the REP from the cloned natural fibroin gene sequence, It can be obtained by substituting a group (for example, an amino acid residue having a positive hydrophobicity index) and / or inserting one or more hydrophobic amino acid residues into REP. In addition, for example, one or more hydrophilic amino acid residues in REP were replaced with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and / or one or more hydrophobic amino acid residues in REP. Can be obtained by designing an amino acid sequence corresponding to the insertion of the amino acid sequence and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In any case, one or more hydrophilic amino acid residues in REP were replaced with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and / or one or more hydrophobic amino acid residues in REP. In addition to the modification corresponding to the insertion of the residue, the amino acid sequence corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues may be further modified.

第5の改変フィブロインは、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含み、最もC末端側に位置する(A)モチーフから上記ドメイン配列のC末端までの配列を上記ドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのREPにおいて、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域に含まれるアミノ酸残基の総数をpとし、最もC末端側に位置する(A)モチーフから上記ドメイン配列のC末端までの配列を上記ドメイン配列から除いた配列に含まれるアミノ酸残基の総数をqとしたときに、p/qが6.2%以上であるアミノ酸配列を有してもよい。 The fifth modified fibroin contains a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m , and extends from the (C) n motif located at the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence. In all REPs included in the sequence excluding the sequence from the domain sequence, the total number of amino acid residues included in a region where the average value of the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues is 2.6 or more is p, When the total number of amino acid residues contained in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located at the most C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence is defined as q, p / q is 6 .2% or more.

アミノ酸残基の疎水性指標については、公知の指標(Hydropathy index:Kyte J,&Doolittle R(1982)“A simple method for displaying the hydropathic character of a protein”,J.Mol.Biol.,157,pp.105−132)を使用する。具体的には、各アミノ酸の疎水性指標(ハイドロパシー・インデックス、以下「HI」とも記す。)は、下記表1に示すとおりである。   Regarding the hydrophobicity index of amino acid residues, a publicly known index (Hydropathy index: Kyte J, & Doolittle R (1982) "A simple method for displaying the hydrodynamic character of a protein, B.Mol., J. Mol. 105-132). Specifically, the hydropathic index (hydropathic index, hereinafter also referred to as “HI”) of each amino acid is as shown in Table 1 below.

Figure 2020054487
Figure 2020054487

p/qの算出方法を更に詳細に説明する。算出には、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)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(以下、「配列A」とする)を用いる。まず、配列Aに含まれる全てのREPにおいて、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値を算出する。疎水性指標の平均値は、連続する4アミノ酸残基に含まれる各アミノ酸残基のHIの総和を4(アミノ酸残基数)で除して求める。疎水性指標の平均値は、全ての連続する4アミノ酸残基について求める(各アミノ酸残基は、1〜4回平均値の算出に用いられる。)。次いで、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域を特定する。あるアミノ酸残基が、複数の「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」に該当する場合であっても、領域中には1アミノ酸残基として含まれることになる。そして、当該領域に含まれるアミノ酸残基の総数がpである。また、配列Aに含まれるアミノ酸残基の総数がqである。 The method of calculating p / q will be described in more detail. For the calculation, the sequence obtained by removing the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m (Hereinafter, referred to as “sequence A”). First, in all REPs included in sequence A, the average value of the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues is calculated. The average value of the hydrophobicity index is determined by dividing the total sum of HI of each amino acid residue contained in four consecutive amino acid residues by 4 (the number of amino acid residues). The average value of the hydrophobicity index is determined for all four consecutive amino acid residues (each amino acid residue is used for calculating the average value one to four times). Next, a region where the average value of the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues is 2.6 or more is specified. Even when a certain amino acid residue corresponds to a plurality of “consecutive four amino acid residues having an average value of the hydrophobicity index of 2.6 or more”, it is included as one amino acid residue in the region. become. Then, the total number of amino acid residues contained in the region is p. The total number of amino acid residues contained in sequence A is q.

例えば、「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が20カ所抽出された場合(重複はなし)、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域には、連続する4アミノ酸残基(重複はなし)が20含まれることになり、pは20×4=80である。また、例えば、2つの「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が1アミノ酸残基だけ重複して存在する場合、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域には、7アミノ酸残基含まれることになる(p=2×4−1=7。「−1」は重複分の控除である。)。例えば、図4に示したドメイン配列の場合、「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が重複せずに7つ存在するため、pは7×4=28となる。また、例えば、図4に示したドメイン配列の場合、qは4+50+4+40+4+10+4+20+4+30=170である(C末端側の最後に存在する(A)モチーフは含めない)。次に、pをqで除すことによって、p/q(%)を算出することができる。図4の場合28/170=16.47%となる。 For example, when “consecutive 4 amino acid residues having an average value of the hydrophobicity index of 2.6 or more” are extracted at 20 locations (without duplication), the average value of the hydrophobicity index of the 4 consecutive amino acid residues is 2 The region of .6 or more would contain 20 consecutive 4 amino acid residues (no duplication), and p would be 20 × 4 = 80. For example, when two “consecutive four amino acid residues having an average value of the hydrophobicity index of 2.6 or more” overlap by one amino acid residue, the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues A region having an average value of 2.6 or more contains 7 amino acid residues (p = 2 × 4-1 = 7. “−1” is a deduction for duplication). For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 4, there are seven consecutive “4 consecutive amino acid residues having an average value of the hydrophobicity index of 2.6 or more” without overlapping. 28. Also, for example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 4, q is 4 + 50 + 4 + 40 + 4 + 10 + 4 + 20 + 4 + 30 = 170 (the last (A) n motif on the C-terminal side is not included). Next, p / q (%) can be calculated by dividing p by q. In the case of FIG. 4, 28/170 = 16.47%.

第5の改変フィブロインにおいて、p/qは、6.2%以上であることが好ましく、7%以上であることがより好ましく、10%以上であることが更に好ましく、20%以上であることが更により好ましく、30%以上であることが更によりまた好ましい。p/qの上限は、特に制限されないが、例えば、45%以下であってもよい。   In the fifth modified fibroin, p / q is preferably 6.2% or more, more preferably 7% or more, further preferably 10% or more, and more preferably 20% or more. Even more preferably, it is even more preferably 30% or more. The upper limit of p / q is not particularly limited, but may be, for example, 45% or less.

第5の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アミノ酸配列を、上記のp/qの条件を満たすように、REP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がマイナスであるアミノ酸残基)を疎水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がプラスであるアミノ酸残基)に置換すること、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入することにより、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むアミノ酸配列に改変す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上記のp/qの条件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と比較して、REP中の1又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入され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改変を行ってもよい。   The fifth modified fibroin is, for example, one or a plurality of hydrophilic amino acid residues (for example, a hydrophobicity index) in the REP so that the amino acid sequence of the cloned natural fibroin is satisfied so as to satisfy the above-mentioned p / q conditions. Substituting a negative amino acid residue with a hydrophobic amino acid residue (eg, an amino acid residue having a positive hydrophobicity index) and / or inserting one or more hydrophobic amino acid residues into the REP By doing so, it can be obtained by locally modifying the amino acid sequence to include a region having a large hydrophobicity index. Further, for example, it can also be obtained by designing an amino acid sequence satisfying the above-mentioned p / q condition from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In each case, one or more amino acid residues in the REP have been replaced by amino acid residues with a higher hydrophobicity index and / or one or more amino acid residues in the REP as compared to naturally occurring fibroin. In addition to the modification corresponding to the insertion of an amino acid residue having a large hydrophobicity index, a modification corresponding to substitution, deletion, insertion, and / or addition of one or more amino acid residues may be performed. .

疎水性指標の大きいアミノ酸残基としては、特に制限はないが、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)及びアラニン(A)が好ましく、バリン(V)、ロイシン(L)及びイソロイシン(I)がより好ましい。   The amino acid residue having a large hydrophobicity index is not particularly limited, but isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M), and alanine (A Is preferred, and valine (V), leucine (L) and isoleucine (I) are more preferred.

第5の改変フィブロインのより具体的な例として、(5−i)配列番号19(Met−PRT720)、配列番号20(Met−PRT665)若しくは配列番号21(Met−PRT666)で示されるアミノ酸配列、又は(5−ii)配列番号19、配列番号20若しくは配列番号21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。   As a more specific example of the fifth modified fibroin, (5-i) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 (Met-PRT665), SEQ ID NO: 20 (Met-PRT665), or SEQ ID NO: 21 (Met-PRT666); Or (5-ii) a modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, or SEQ ID NO: 21.

(5−i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号19で示されるアミノ酸配列は、配列番号7(Met−PRT410)で示されるアミノ酸配列に対し、C末端側の端末のドメイン配列を除いて、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を2カ所挿入し、更に一部のグルタミン(Q)残基をセリン(S)残基に置換し、かつC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20で示されるアミノ酸配列は、配列番号8(Met−PRT525)で示されるアミノ酸配列に対し、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を1カ所挿入したものである。配列番号21で示されるアミノ酸配列は、配列番号8で示されるアミノ酸配列に対し、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を2カ所挿入したものである。   The modified fibroin of (5-i) will be described. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 consists of three amino acid residues every other REP, except for the domain sequence of the terminal at the C-terminal side, with respect to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410). In this amino acid sequence, two amino acid sequences (VLI) were inserted, some glutamine (Q) residues were further substituted with serine (S) residues, and some C-terminal amino acids were deleted. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 20 is obtained by inserting one amino acid sequence (VLI) consisting of three amino acid residues every other REP into the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525). is there. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 21 is obtained by inserting two amino acid sequences (VLI) each consisting of three amino acid residues every other REP into the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8.

(5−i)の改変フィブロインは、配列番号19、配列番号20又は配列番号21で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。   The modified fibroin of (5-i) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, or SEQ ID NO: 21.

(5−ii)の改変フィブロインは、配列番号19、配列番号20又は配列番号21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。(5−ii)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]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。 The modified fibroin of (5-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, or SEQ ID NO: 21. The modified fibroin of (5-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.

(5−ii)の改変フィブロインは、配列番号19、配列番号20又は配列番号21で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつ最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのREPにおいて、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域に含まれるアミノ酸残基の総数をpとし、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれるアミノ酸残基の総数をqとしたときに、p/qが6.2%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (5-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, or SEQ ID NO: 21, and is located at the most C-terminal side (A) n In all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence, amino acids contained in a region where the average value of the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues is 2.6 or more When the total number of residues is p, and the total number of amino acid residues contained in the sequence obtained by removing the sequence from the (A) n motif located at the most C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence is q , P / q is preferably at least 6.2%.

第5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。   The fifth modified fibroin may include a tag sequence at one or both of the N-terminus and the C-terminus.

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、(5−iii)配列番号22(PRT720)、配列番号23(PRT665)若しくは配列番号24(PRT666)で示されるアミノ酸配列、又は(5−iv)配列番号22、配列番号23若しくは配列番号24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。   As more specific examples of the modified fibroin including the tag sequence, (5-iii) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22 (PRT720), SEQ ID NO: 23 (PRT665) or SEQ ID NO: 24 (PRT666), or (5-iv) ) Modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24.

配列番号22、配列番号23及び配列番号24で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号19、配列番号20及び配列番号21で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。   The amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 and SEQ ID NO: 24 correspond to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 (His tag) at the N-terminal of the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 and SEQ ID NO: 21, respectively. Sequences and hinge sequences).

(5−iii)の改変フィブロインは、配列番号22、配列番号23又は配列番号24で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。   The modified fibroin of (5-iii) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24.

(5−iv)の改変フィブロインは、配列番号22、配列番号23又は配列番号24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。(5−iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]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。 The modified fibroin of (5-iv) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24. The modified fibroin of (5-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.

(5−iv)の改変フィブロインは、配列番号22、配列番号23又は配列番号24で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつ最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのREPにおいて、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域に含まれるアミノ酸残基の総数をpとし、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれるアミノ酸残基の総数をqとしたときに、p/qが6.2%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (5-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24, and is located at the most C-terminal side (A) n In all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence, amino acids contained in a region where the average value of the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues is 2.6 or more When the total number of residues is p, and the total number of amino acid residues contained in the sequence obtained by removing the sequence from the (A) n motif located at the most C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence is q , P / q is preferably at least 6.2%.

第5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。   The fifth modified fibroin may include a secretion signal for releasing a protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretion signal can be appropriately set according to the type of the host.

第6の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、グルタミン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。   The sixth modified fibroin has an amino acid sequence with a reduced content of glutamine residues as compared to naturally occurring fibroin.

第6の改変フィブロインは、REPのアミノ酸配列中に、GGXモチーフ及びGPGXXモチーフから選ばれる少なくとも一つのモチーフが含まれていることが好ましい。   The sixth modified fibroin preferably has at least one motif selected from a GGX motif and a GPGXX motif in the amino acid sequence of REP.

第6の改変フィブロインが、REP中にGPGXXモチーフを含む場合、GPGXXモチーフ含有率は、通常1%以上であり、5%以上であってもよく、10%以上であるのが好ましい。GPGXXモチーフ含有率の上限に特に制限はなく、50%以下であってよく、30%以下であってもよい。   When the sixth modified fibroin contains a GPGXX motif in the REP, the content of the GPGXX motif is usually 1% or more, and may be 5% or more, and preferably 10% or more. The upper limit of the GPGXX motif content is not particularly limited, and may be 50% or less, or 30% or less.

本明細書において、「GPGXXモチーフ含有率」は、以下の方法により算出される値である。
式1:[(A)モチーフ−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン)において、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのREPにおいて、その領域に含まれるGPGXXモチーフの個数の総数を3倍した数(即ち、GPGXXモチーフ中のG及びPの総数に相当)をsとし、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除き、更に(A)モチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数をtとしたときに、GPGXXモチーフ含有率はs/tとして算出される。
In the present specification, the “GPGXX motif content” is a value calculated by the following method.
Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: fibroin containing a domain sequence represented by [(A) n motif-REP] m- (A) n motif (modified fibroin or naturally occurring fibroin) Fibroin), the number of GPGXX motifs contained in the region of all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located at the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence The number obtained by multiplying the total number by 3 (ie, the total number of G and P in the GPGXX motif) is represented by s, and the sequence from the (A) n motif located at the most C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is represented by (A) When the total number of amino acid residues of all REPs excluding the (A) n motif is represented by t, the content of the GPGXX motif is calculated as s / t. It is.

GPGXXモチーフ含有率の算出において、「最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としているのは、「最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列」(REPに相当する配列)には、フィブロインに特徴的な配列と相関性の低い配列が含まれることがあり、mが小さい場合(つまり、ドメイン配列が短い場合)、GPGXXモチーフ含有率の算出結果に影響するので、この影響を排除するためである。なお、REPのC末端に「GPGXXモチーフ」が位置する場合、「XX」が例えば「AA」の場合であっても、「GPGXXモチーフ」として扱う。 In the calculation of the content ratio of the GPGXX motif, “the sequence obtained by removing the sequence from the (A) n motif located at the most C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence” to “the most C-terminal side” (A) Sequence from n motif to C-terminus of domain sequence (sequence corresponding to REP) may include a sequence having low correlation with a sequence characteristic of fibroin, and m may be small. In this case (that is, when the domain sequence is short), the calculation result of the GPGXX motif content is affected, so that this effect is eliminated. When the “GPGXX motif” is located at the C-terminus of the REP, even when “XX” is, for example, “AA”, it is treated as a “GPGXX motif”.

図5は、改変フィブロインのドメイン配列を示す模式図である。図5を参照しながらGPGXXモチーフ含有率の算出方法を具体的に説明する。まず、図5に示した改変フィブロインのドメイン配列(「[(A)モチーフ−REP]−(A)モチーフ」タイプである。)では、全てのREPが「最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」(図5中、「領域A」で示した配列。)に含まれているため、sを算出するためのGPGXXモチーフの個数は7であり、sは7×3=21となる。同様に、全てのREPが「最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」(図5中、「領域A」で示した配列。)に含まれているため、当該配列から更に(A)モチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数tは50+40+10+20+30=150である。次に、sをtで除すことによって、s/t(%)を算出することができ、図5の改変フィブロインの場合21/150=14.0%となる。 FIG. 5 is a schematic diagram showing the domain sequence of a modified fibroin. The method of calculating the content rate of the GPGXX motif will be specifically described with reference to FIG. First, in the domain sequence of the modified fibroin shown in FIG. 5 (“[(A) n motif-REP] m- (A) n motif” type), all REPs are located at the most C-terminal side. (A) A sequence obtained by removing the sequence from the n motif to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence ”(the sequence shown as“ region A ”in FIG. 5). The number of GPGXX motifs is 7, and s is 7 × 3 = 21. Similarly, all REPs are “sequences obtained by removing the sequence from the (A) n motif located at the most C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence” (the sequence shown as “region A” in FIG. 5). ), The total number t of amino acid residues of all REPs excluding the (A) n motif from the sequence is 50 + 40 + 10 + 20 + 30 = 150. Next, by dividing s by t, s / t (%) can be calculated. In the case of the modified fibroin of FIG. 5, 21/150 = 14.0%.

第6の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が9%以下であることが好ましく、7%以下であることがより好ましく、4%以下であることが更に好ましく、0%であることが特に好ましい。   The sixth modified fibroin preferably has a glutamine residue content of 9% or less, more preferably 7% or less, still more preferably 4% or less, and particularly preferably 0%. .

本明細書において、「グルタミン残基含有率」は、以下の方法により算出される値である。
式1:[(A)モチーフ−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン)において、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列(図5の「領域A」に相当する配列。)に含まれる全てのREPにおいて、その領域に含まれるグルタミン残基の総数をuとし、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除き、更に(A)モチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数をtとしたときに、グルタミン残基含有率はu/tとして算出される。グルタミン残基含有率の算出において、「最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としている理由は、上述した理由と同様である。
In the present specification, the “glutamine residue content” is a value calculated by the following method.
Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: fibroin containing a domain sequence represented by [(A) n motif-REP] m- (A) n motif (modified fibroin or naturally occurring fibroin) Fibroin), the sequence (the sequence corresponding to “region A” in FIG. 5) in which the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is excluded from the domain sequence. In the REP, the total number of glutamine residues contained in the region is defined as u, and the sequence from the (A) n motif located at the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence is excluded from the domain sequence, and further (A) n The glutamine residue content is calculated as u / t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs excluding the motif. In the calculation of the glutamine residue content, the reason why the “sequence in which the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal to the C-terminal of the domain sequence is excluded from the domain sequence” is targeted is as described above. The same is true.

第6の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1又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、又は他のアミノ酸残基に置換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よい。   The sixth modified fibroin corresponds to the fact that its domain sequence has one or more glutamine residues in the REP deleted or replaced with other amino acid residues, as compared to the naturally occurring fibroin. It may have an amino acid sequence.

「他のアミノ酸残基」は、グルタミン残基以外のアミノ酸残基であればよいが、グルタミン残基よりも疎水性指標の大きいアミノ酸残基であることが好ましい。アミノ酸残基の疎水性指標は表1に示すとおりである。   The “other amino acid residue” may be any amino acid residue other than a glutamine residue, but is preferably an amino acid residue having a larger hydrophobicity index than a glutamine residue. The hydrophobicity index of amino acid residues is as shown in Table 1.

表1に示すとおり、グルタミン残基よりも疎水性指標の大きいアミノ酸残基としては、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)アラニン(A)、グリシン(G)、スレオニン(T)、セリン(S)、トリプトファン(W)、チロシン(Y)、プロリン(P)及びヒスチジン(H)から選ばれるアミノ酸残基を挙げることができる。これらの中でも、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)及びアラニン(A)から選ばれるアミノ酸残基であることがより好ましく、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)及びフェニルアラニン(F)から選ばれるアミノ酸残基であることが更に好ましい。   As shown in Table 1, amino acid residues having a larger hydrophobicity index than glutamine residues include isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), and methionine (M ) Amino acid residues selected from alanine (A), glycine (G), threonine (T), serine (S), tryptophan (W), tyrosine (Y), proline (P) and histidine (H). it can. Among them, an amino acid residue selected from isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M) and alanine (A) is more preferable. , Isoleucine (I), valine (V), leucine (L) and phenylalanine (F).

第6の改変フィブロインは、REPの疎水性度が、−0.8以上であることが好ましく、−0.7以上であることがより好ましく、0以上であることが更に好ましく、0.3以上であることが更により好ましく、0.4以上であることが特に好ましい。REPの疎水性度の上限に特に制限はなく、1.0以下であってよく、0.7以下であってもよい。   In the sixth modified fibroin, the hydrophobicity of REP is preferably -0.8 or more, more preferably -0.7 or more, still more preferably 0 or more, and 0.3 or more. Is still more preferable, and it is particularly preferable that it is 0.4 or more. The upper limit of the hydrophobicity of REP is not particularly limited, and may be 1.0 or less, or may be 0.7 or less.

本明細書において、「REPの疎水性度」は、以下の方法により算出される値である。
式1:[(A)モチーフ−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン)において、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列(図5の「領域A」に相当する配列。)に含まれる全てのREPにおいて、その領域の各アミノ酸残基の疎水性指標の総和をvとし、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除き、更に(A)モチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数をtとしたときに、REPの疎水性度はv/tとして算出される。REPの疎水性度の算出において、「最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としている理由は、上述した理由と同様である。
In the present specification, “REP hydrophobicity” is a value calculated by the following method.
Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: fibroin containing a domain sequence represented by [(A) n motif-REP] m- (A) n motif (modified fibroin or naturally occurring fibroin) Fibroin), the sequence (the sequence corresponding to “region A” in FIG. 5) in which the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is excluded from the domain sequence. In the REP, the sum of the hydrophobicity indices of each amino acid residue in the region is defined as v, and the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is removed from the domain sequence. A) The hydrophobicity of REP is calculated as v / t, where t is the total number of amino acid residues of all REPs excluding n motifs. In the calculation of the degree of hydrophobicity of the REP, the reason why the “sequence in which the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is excluded from the domain sequence” is targeted is as follows. The same is true.

第6の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1又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、及び/又はREP中の1又は複数のグルタミン残基を他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があってもよい。   The sixth modified fibroin may have a domain sequence that is missing one or more glutamine residues in the REP and / or one or more glutamine residues in the REP, as compared to the naturally occurring fibroin. In addition to the modification corresponding to the substitution of with another amino acid residue, there may be an amino acid sequence modification equivalent to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues. .

第6の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REP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失させること、及び/又はREP中の1又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換す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REP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、及び/又はREP中の1又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換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。   The sixth modified fibroin may, for example, delete one or more glutamine residues in the REP from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence and / or remove one or more glutamine residues in the REP. By substituting the amino acid residue with In addition, for example, one or more glutamine residues in REP were deleted from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and / or one or more glutamine residues in REP were replaced with other amino acid residues. It can also be obtained by designing an amino acid sequence corresponding to the above and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence.

第6の改変フィブロインのより具体的な例として、(6−i)配列番号25(Met−PRT888)、配列番号26(Met−PRT965)、配列番号27(Met−PRT889)、配列番号28(Met−PRT916)、配列番号29(Met−PRT918)、配列番号30(Met−PRT699)、配列番号31(Met−PRT698)、配列番号32(Met−PRT966)、配列番号41(Met−PRT917)若しくは配列番号42(Met−PRT1028)で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロイン、又は(6−ii)配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41若しくは配列番号42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。   As more specific examples of the sixth modified fibroin, (6-i) SEQ ID NO: 25 (Met-PRT888), SEQ ID NO: 26 (Met-PRT965), SEQ ID NO: 27 (Met-PRT889), SEQ ID NO: 28 (Met) -PRT916), SEQ ID NO: 29 (Met-PRT918), SEQ ID NO: 30 (Met-PRT699), SEQ ID NO: 31 (Met-PRT698), SEQ ID NO: 32 (Met-PRT966), SEQ ID NO: 41 (Met-PRT917) or sequence No. 42 (Met-PRT1028), or a modified fibroin comprising the amino acid sequence represented by (Met-PRT1028), or (6-ii) SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31 , SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: 42 It can be mentioned modified fibroin comprising an amino acid sequence having a sequence at least 90% sequence identity.

(6−i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号25で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列(Met−PRT410)中のQQを全てVLに置換したものである。配列番号26で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てTSに置換し、かつ残りのQをAに置換したものである。配列番号27で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てVLに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。配列番号28で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てVIに置換し、かつ残りのQをLに置換したものである。配列番号29で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てVFに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。   The modified fibroin of (6-i) will be described. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 25 is obtained by replacing all QQs in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410) with VL. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 26 is obtained by substituting all QQs in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 with TS, and substituting the remaining Q with A. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 27 is obtained by substituting all QQs in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 with VL, and substituting the remaining Q with I. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 28 is obtained by substituting all QQ in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 with VI and substituting the remaining Q with L. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 29 is obtained by substituting all QQs in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 with VF and substituting the remaining Q with I.

配列番号30で示されるアミノ酸配列は、配列番号8で示されるアミノ酸配列(Met−PRT525)中のQQを全てVLに置換したものである。配列番号31で示されるアミノ酸配列は、配列番号8で示されるアミノ酸配列中のQQを全てVLに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。   The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 30 is obtained by replacing all QQs in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525) with VL. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 31 is obtained by substituting all QQs in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 with VL and substituting the remaining Q with I.

配列番号32で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列(Met−PRT410)中に存在する20個のドメイン配列の領域を2回繰り返した配列中のQQを全てVFに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。   The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 32 is obtained by substituting all VFs for QQ in a sequence obtained by repeating twice the domain of the 20 domain sequences present in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), In addition, the remaining Q is replaced with I.

配列番号41で示されるアミノ酸配列(Met−PRT917)は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てLIに置換し、かつ残りのQをVに置換したものである。配列番号42で示されるアミノ酸配列(Met−PRT1028)は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てIFに置換し、かつ残りのQをTに置換したものである。   The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 41 (Met-PRT917) is obtained by substituting all QQ in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 with LI and substituting the remaining Q with V. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 42 (Met-PRT1028) is obtained by substituting all QQ in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 with IF, and substituting the remaining Q with T.

配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41及び配列番号42で示されるアミノ酸配列は、いずれもグルタミン残基含有率は9%以下である(表2)。   The amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 and SEQ ID NO: 42 all have glutamine residues. The group content is 9% or less (Table 2).

Figure 2020054487
Figure 2020054487

(6−i)の改変フィブロインは、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41又は配列番号42で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。   The modified fibroin of (6-i) has SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: It may consist of the amino acid sequence shown.

(6−ii)の改変フィブロインは、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41又は配列番号42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。(6−ii)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(A)モチーフ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。 The modified fibroin of (6-ii) has SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: It contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown. The modified fibroin of (6-ii) also has a domain represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. A protein containing a sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.

(6−ii)の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が9%以下であることが好ましい。また、(6−ii)の改変フィブロインは、GPGXXモチーフ含有率が10%以上であることが好ましい。   The modified fibroin of (6-ii) preferably has a glutamine residue content of 9% or less. Further, the modified fibroin of (6-ii) preferably has a GPGXX motif content of 10% or more.

第6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。   The sixth modified fibroin may include a tag sequence at one or both of the N-terminus and the C-terminus. As a result, the modified fibroin can be isolated, immobilized, detected, visualized, and the like.

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、(6−iii)配列番号33(PRT888)、配列番号34(PRT965)、配列番号35(PRT889)、配列番号36(PRT916)、配列番号37(PRT918)、配列番号38(PRT699)、配列番号39(PRT698)、配列番号40(PRT966)、配列番号43(PRT917)若しくは配列番号44(PRT1028)で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロイン、又は(6−iv)配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43若しくは配列番号44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。   As more specific examples of the modified fibroin containing a tag sequence, (6-iii) SEQ ID NO: 33 (PRT888), SEQ ID NO: 34 (PRT965), SEQ ID NO: 35 (PRT889), SEQ ID NO: 36 (PRT916), SEQ ID NO: 37 (PRT918), SEQ ID NO: 38 (PRT699), SEQ ID NO: 39 (PRT698), SEQ ID NO: 40 (PRT966), SEQ ID NO: 43 (PRT917) or modified fibroin comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 44 (PRT1028), or ( 6-iv) The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 or SEQ ID NO: 44 and 90 % Modified amino acids comprising an amino acid sequence having at least 50% sequence identity It can be mentioned.

配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43及び配列番号44で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41及び配列番号42で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。N末端にタグ配列を付加しただけであるため、グルタミン残基含有率に変化はなく、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43及び配列番号44で示されるアミノ酸配列は、いずれもグルタミン残基含有率が9%以下である(表3)。   The amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43, and SEQ ID NO: 44 have SEQ ID NO: 25, respectively. SEQ ID NO: 11 at the N-terminal of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 and SEQ ID NO: Amino acid sequence (including a His tag sequence and a hinge sequence). Since only a tag sequence was added to the N-terminus, there was no change in the glutamine residue content, and SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39 , SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 and SEQ ID NO: 44 all have a glutamine residue content of 9% or less (Table 3).

Figure 2020054487
Figure 2020054487

(6−iii)の改変フィブロインは、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43又は配列番号44で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。   The modified fibroin of (6-iii) has SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 or SEQ ID NO: 44 It may consist of the amino acid sequence shown.

(6−iv)の改変フィブロインは、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43又は配列番号44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。(6−iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(A)モチーフ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。 The modified fibroin of (6-iv) has SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 or SEQ ID NO: 44 It contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown. The modified fibroin of (6-iv) also has a domain represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. A protein containing a sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.

(6−iv)の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が9%以下であることが好ましい。また、(6−iv)の改変フィブロインは、GPGXXモチーフ含有率が10%以上であることが好ましい。   The modified fibroin of (6-iv) preferably has a glutamine residue content of 9% or less. Further, the modified fibroin of (6-iv) preferably has a GPGXX motif content of 10% or more.

第6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。   The sixth modified fibroin may include a secretion signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretion signal can be appropriately set according to the type of the host.

改変フィブロインは、第1の改変フィブロイン、第2の改変フィブロイン、第3の改変フィブロイン、第4の改変フィブロイン、第5の改変フィブロイン、及び第6の改変フィブロインが有する特徴のうち、少なくとも2つ以上の特徴を併せ持つ改変フィブロインであってもよい。   The modified fibroin is at least two or more of the characteristics of the first modified fibroin, the second modified fibroin, the third modified fibroin, the fourth modified fibroin, the fifth modified fibroin, and the sixth modified fibroin. Modified fibroin having both of the following characteristics may be used.

スパイダーシルクであって横糸タンパク質に由来のタンパク質としては、例えば、式3:[REP2]で表されるドメイン配列を含むタンパク質(ここで、式3中、REP2はGly−Pro−Gly−Gly−Xから構成されるアミノ酸配列を示し、Xはアラニン(Ala)、セリン(Ser)、チロシン(Tyr)及びバリン(Val)からなる群から選ばれる一つのアミノ酸を示す。oは8〜300の整数を示す。)をあげることができる。スパイダーシルクはセリンやチロシンのような水酸基を有する構造を多く含むが、これら水酸基はエステルに変換されうる官能基としてあげられる。 As spider silk and a protein derived from the weft protein, for example, a protein containing a domain sequence represented by Formula 3: [REP2] o (wherein, in Formula 3, REP2 is Gly-Pro-Gly-Gly- X represents an amino acid sequence composed of X, wherein X represents one amino acid selected from the group consisting of alanine (Ala), serine (Ser), tyrosine (Tyr), and valine (Val), and o is an integer of 8 to 300. Is shown.) Spider silk contains many structures having hydroxyl groups such as serine and tyrosine, and these hydroxyl groups are listed as functional groups that can be converted into esters.

具体的には配列番号47で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質をあげることができる。配列番号47で示されるアミノ酸配列は、NCBIデータベースから入手したアメリカジョロウグモの鞭毛状絹タンパク質の部分的な配列(NCBIアクセッション番号:AAF36090、GI:7106224)のリピート部分及びモチーフに該当するN末端から1220残基目から1659残基目までのアミノ酸配列(PR1配列と記す。)と、NCBIデータベースから入手したアメリカジョロウグモの鞭毛状絹タンパク質の部分配列(NCBIアクセッション番号:AAC38847、GI:2833649)のC末端から816残基目から907残基目までのC末端アミノ酸配列を結合し、結合した配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されたものである。   Specifically, a protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 47 can be mentioned. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 47 was obtained from the N-terminus corresponding to the repeat portion and the motif of the partial sequence of the flagellar silk protein of the American spider spider obtained from the NCBI database (NCBI accession numbers: AAF36090, GI: 7106224). The amino acid sequence from residues 1220 to 1659 (referred to as PR1 sequence) and the partial sequence of the flagellar silk protein of the American spider spider obtained from the NCBI database (NCBI accession number: AAC38847, GI: 2833649) A C-terminal amino acid sequence from the 816th residue to the 907th residue from the C-terminus is linked, and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 (tag sequence and hinge sequence) is added to the N-terminus of the linked sequence; is there.

コラーゲン由来のタンパク質として、例えば、式4:[REP3]で表されるドメイン配列を含むタンパク質(ここで、式4中、pは5〜300の整数を示す。REP3は、Gly一X一Yから構成されるアミノ酸配列を示し、X及びYはGly以外の任意のアミノ酸残基を示す。複数存在するREP3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。)を挙げることができる。具体的には、配列番号48で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。配列番号48で示されるアミノ酸配列は、NCBIデータベースから入手したヒトのコラーゲンタイプ4の部分的な配列(NCBIのGenBankのアクセッション番号:CAA56335.1、GI:3702452)のリピート部分及びモチーフに該当する301残基目から540残基目までのアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されたものである。 As a collagen-derived protein, for example, a protein containing a domain sequence represented by Formula 4: [REP3] p (where p represents an integer of 5 to 300. In Formula 4, REP3 is Gly-X-Y Wherein X and Y each represent an amino acid residue other than Gly. A plurality of REP3s may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.) . Specific examples include a protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 48. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 48 corresponds to the repeat portion and the motif of the partial sequence of human collagen type 4 obtained from the NCBI database (Accession number of GenBank of NCBI: CAA56335.1, GI: 3702452). The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 (tag sequence and hinge sequence) is added to the N-terminal of the amino acid sequence from residues 301 to 540.

レシリン由来のタンパク質として、例えば、式5:[REP4]で表されるドメイン配列を含むタンパク質(ここで、式5中、qは4〜300の整数を示す。REP4はSer一J一J一Tyr一Gly一U−Proから構成されるアミノ酸配列を示す。Jは任意のアミノ酸残基を示し、特にAsp、Ser及びThrからなる群から選ばれるアミノ酸残基であることが好ましい。Uは任意のアミノ酸残基を示し、特にPro、Ala、Thr及びSerからなる群から選ばれるアミノ酸残基であることが好ましい。複数存在するREP4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。)を挙げることができる。具体的には、配列番号49で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。配列番号49で示されるアミノ酸配列は、レシリン(NCBIのGenBankのアクセッション番号NP 611157、Gl:24654243)のアミノ酸配列において、87残基目のThrをSerに置換し、かつ95残基目のAsnをAspに置換した配列の19残基目から321残基目までのアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されたものである。 As a protein derived from resilin, for example, a protein containing a domain sequence represented by Formula 5: [REP4] q (where, in Formula 5, q represents an integer of 4 to 300. REP4 is Ser-J-J1- 1 shows an amino acid sequence composed of Tyr-Gly-U-Pro, wherein J represents any amino acid residue, and is particularly preferably an amino acid residue selected from the group consisting of Asp, Ser, and Thr. And preferably an amino acid residue selected from the group consisting of Pro, Ala, Thr and Ser .. A plurality of REP4s may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. ). Specific examples include a protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 49. In the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 49, in the amino acid sequence of resilin (GenBank Accession No. NP 611157 of NCBI, Gl: 246654243), Thr at the 87th residue is replaced with Ser, and Asn at the 95th residue is substituted. In which the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 (tag sequence and hinge sequence) is added to the N-terminal of the amino acid sequence from the 19th residue to the 321st residue of the sequence in which is replaced by Asp.

エラスチン由来のタンパク質として、例えば、NCBIのGenBankのアクセッション番号AAC98395(ヒト)、I47076(ヒツジ)、NP786966(ウシ)等のアミノ酸配列を有するタンパク質を挙げることができる。具体的には、配列番号50で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。配列番号50で示されるアミノ酸配列は、NCBIのGenBankのアクセッション番号AAC98395のアミノ酸配列の121残基目から390残基目までのアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されたものである。   Examples of elastin-derived proteins include proteins having an amino acid sequence such as NCBI GenBank accession numbers AAC98395 (human), I47076 (sheep), NP786966 (bovine) and the like. Specific examples include a protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 50. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 50 corresponds to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 (tag sequence) at the N-terminus of the amino acid sequence from residues 121 to 390 of the amino acid sequence of NCBI GenBank accession number AAC98395. And a hinge sequence).

ケラチン由来のタンパク質として、例えば、カプラ・ヒルクス(Capra hircus)のタイプIケラチン等を挙げることができる。具体的には、配列番号51で示されるアミノ酸配列(NCBIのGenBankのアクセッション番号ACY30466のアミノ酸配列)を含むタンパク質を挙げることができる。   Examples of keratin-derived proteins include, for example, Capra hircus type I keratin and the like. Specific examples include a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 51 (the amino acid sequence of GenBank Accession No. ACY30466 of NCBI).

(タンパク質の製造方法)
タンパク質は、例えば、当該タンパク質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。
(Protein production method)
A protein can be expressed, for example, by expressing the nucleic acid with a host transformed with an expression vector having a nucleic acid sequence encoding the protein and one or more regulatory sequences operably linked to the nucleic acid sequence. Can be produced.

タンパク質をコードする遺伝子の製造方法は特に制限されない。例えば、天然の構造タンパク質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する方法、又は、化学的な合成によって、遺伝子を製造することができる。遺伝子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構造タンパク質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、タンパク質の精製や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タンパク質、をコードする遺伝子を合成してもよい。   The method for producing the gene encoding the protein is not particularly limited. For example, the gene can be produced by a method of amplifying and cloning by the polymerase chain reaction (PCR) using a gene encoding a natural structural protein, or by chemical synthesis. The method for chemically synthesizing genes is not particularly limited. For example, AKTA oligopilot plus 10/100 (GE Healthcare Japan) based on amino acid sequence information of structural proteins obtained from the NCBI web database or the like. The gene can be chemically synthesized by a method of linking the oligonucleotides automatically synthesized by the method such as PCR. At this time, in order to facilitate purification and confirmation of the protein, a gene encoding a protein consisting of an amino acid sequence obtained by adding an amino acid sequence consisting of an initiation codon and a His10 tag to the N-terminus of the above amino acid sequence may be synthesized. Good.

調節配列は、宿主におけるタンパク質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、組換えタンパク質を発現誘導可能な誘導性プロモーターを用いても良い。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。   The regulatory sequence is a sequence that controls the expression of the protein in the host (for example, a promoter, an enhancer, a ribosome binding sequence, a transcription termination sequence, and the like), and can be appropriately selected depending on the type of the host. An inducible promoter that functions in a host cell and can induce the expression of a recombinant protein may be used as the promoter. An inducible promoter is a promoter that can control transcription by the presence of an inducer (expression inducer), the absence of a repressor molecule, or a physical factor such as an increase or decrease in temperature, osmotic pressure, or pH value.

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、タンパク質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。   The type of expression vector can be appropriately selected depending on the type of host, such as a plasmid vector, a virus vector, a cosmid vector, a fosmid vector, an artificial chromosome vector, and the like. As the expression vector, those capable of autonomous replication in a host cell or integration into the chromosome of a host and containing a promoter at a position where a nucleic acid encoding a protein can be transcribed are suitably used.

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。   As the host, any of prokaryotes and eukaryotes such as yeast, filamentous fungi, insect cells, animal cells, and plant cells can be suitably used.

原核生物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。   Preferred examples of prokaryotes include bacteria belonging to the genus Escherichia, Brevibacillus, Serratia, Bacillus, Microbacterium, Brevibacterium, Corynebacterium, Pseudomonas, and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Escherichia include, for example, Escherichia coli. Examples of microorganisms belonging to the genus Brevibacillus include Brevibacillus agri. Microorganisms belonging to the genus Serratia include, for example, Serratia requestifaciens and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Bacillus include, for example, Bacillus subtilis. Microorganisms belonging to the genus Microbacterium include, for example, Microbacterium ammonia phyllum. Examples of microorganisms belonging to the genus Brevibacterium include Brevibacterium divaricatum. Examples of the microorganism belonging to the genus Corynebacterium include Corynebacterium ammoniagenes. Examples of microorganisms belonging to the genus Pseudomonas include Pseudomonas putida.

原核生物を宿主とする場合、組換えタンパク質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。   When a prokaryote is used as a host, examples of a vector for introducing a nucleic acid encoding a recombinant protein include pBTrp2 (manufactured by Boehringer Mannheim), pGEX (manufactured by Pharmacia), pUC18, pBluescriptII, pSuex, pET22b, pCold, and pUB110. And pNCO2 (JP-A-2002-238569).

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。   Eukaryotic hosts include, for example, yeasts and filamentous fungi (such as mold). Examples of the yeast include yeast belonging to the genus Saccharomyces, the genus Pichia, the genus Schizosaccharomyces, and the like. Examples of the filamentous fungi include filamentous fungi belonging to the genus Aspergillus, Penicillium, Trichoderma, and the like.

真核生物を宿主とする場合、組換えタンパク質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。   When a eukaryote is used as a host, examples of a vector into which a nucleic acid encoding a recombinant protein is introduced include YEP13 (ATCC37115), YEp24 (ATCC37051), and the like. As a method for introducing the expression vector into the host cell, any method can be used as long as it is a method for introducing DNA into the host cell. For example, a method using calcium ions [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972)], electroporation method, spheroplast method, protoplast method, lithium acetate method, competent method and the like.

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。   As a method for expressing a nucleic acid by a host transformed with an expression vector, in addition to direct expression, secretory production, fusion protein expression, and the like can be performed according to the method described in Molecular Cloning, 2nd edition, and the like. .

タンパク質は、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、培養培地中にタンパク質を生成蓄積させ、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。   The protein can be produced, for example, by culturing a host transformed with an expression vector in a culture medium, producing and accumulating the protein in the culture medium, and collecting the protein from the culture medium. The method of culturing the host in the culture medium can be performed according to a method usually used for culturing the host.

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。   When the host is a prokaryote such as Escherichia coli or a eukaryote such as yeast, a culture medium containing a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, and the like which can be utilized by the host, so that the host can be cultured efficiently. If so, either a natural medium or a synthetic medium may be used.

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。   The carbon source may be any as long as the transformed microorganism can assimilate, for example, glucose, fructose, sucrose, and molasses containing these, carbohydrates such as starch and starch hydrolyzate, acetic acid and propionic acid, and the like. Organic acids and alcohols such as ethanol and propanol can be used. As the nitrogen source, for example, ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium salts of inorganic or organic acids such as ammonium acetate and ammonium phosphate, other nitrogen-containing compounds, and peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, Casein hydrolyzate, soybean meal, soybean meal hydrolyzate, various fermented cells and digests thereof can be used. As the inorganic salt, for example, potassium (I) phosphate, potassium (II) phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, and calcium carbonate can be used.

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。   Cultivation of a prokaryote such as Escherichia coli or a eukaryote such as yeast can be performed under aerobic conditions such as, for example, shaking culture or deep aeration stirring culture. The culture temperature is, for example, 15 to 40 ° C. The culturing time is generally 16 hours to 7 days. The pH of the culture medium during the culturing is preferably maintained at 3.0 to 9.0. The pH of the culture medium can be adjusted using an inorganic acid, an organic acid, an alkaline solution, urea, calcium carbonate, ammonia, or the like.

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。   If necessary, antibiotics such as ampicillin and tetracycline may be added to the culture medium during the culture. When culturing a microorganism transformed with an expression vector using an inducible promoter as a promoter, an inducer may be added to the medium as necessary. For example, when culturing a microorganism transformed with an expression vector using the lac promoter, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside or the like is used. When culturing a microorganism transformed with an expression vector using the trp promoter, indole acryl is used. An acid or the like may be added to the medium.

発現させたタンパク質の単離、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、当該タンパク質が、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、タンパク質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。   The expressed protein can be isolated and purified by a commonly used method. For example, when the protein is expressed in a dissolved state in the cells, after culturing, the host cells are collected by centrifugation, suspended in an aqueous buffer, and then sonicated with a sonicator, French press, and Manton Gaulin. The host cells are crushed with a homogenizer and a dynomill to obtain a cell-free extract. From the supernatant obtained by centrifuging the cell-free extract, a method commonly used for isolating and purifying proteins, that is, a solvent extraction method, a salting-out method using ammonium sulfate, a desalting method, an organic solvent Precipitation method, anion exchange chromatography using a resin such as diethylaminoethyl (DEAE) -Sepharose, DIAION HPA-75 (manufactured by Mitsubishi Kasei), and cation using a resin such as S-Sepharose FF (manufactured by Pharmacia). Electrophoretic methods such as ion exchange chromatography, hydrophobic chromatography using resins such as butyl sepharose and phenyl sepharose, gel filtration using molecular sieves, affinity chromatography, chromatofocusing, isoelectric focusing, etc. And other methods alone or in combination. Goods can be obtained.

また、タンパク質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、沈殿画分として組換えタンパク質の不溶体を回収する。回収したタンパク質の不溶体は蛋白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タンパク質の精製標品を得ることができる。当該タンパク質が細胞外に分泌された場合には、培養上清から当該タンパク質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、該培養上清から、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。   When the protein is expressed in an insoluble form in the cell, the host cell is similarly recovered, crushed, and centrifuged to collect the insoluble form of the recombinant protein as a precipitate fraction. The recovered insoluble form of the protein can be solubilized with a protein denaturant. After this operation, a purified sample of the protein can be obtained by the same isolation and purification method as described above. When the protein is secreted extracellularly, the protein can be recovered from the culture supernatant. That is, a culture supernatant is obtained by treating the culture by a technique such as centrifugation, and a purified sample can be obtained from the culture supernatant by using the same isolation and purification method as described above.

(エステル化されたタンパク質の製造方法)
本実施形態に係るエステル化されたタンパク質は、例えば、上述した方法により製造したタンパク質をカルボン酸と反応させることで、タンパク質の水酸基(例えば、セリン残基、チロシン残基、スレオニン残基に含まれる水酸基)とカルボン酸との脱水縮合反応によりエステル基を形成させて、得ることができる(エステル化工程)。
(Method for producing esterified protein)
The esterified protein according to the present embodiment can be obtained, for example, by reacting a protein produced by the above-described method with a carboxylic acid, so that the protein is contained in a hydroxyl group (for example, a serine residue, a tyrosine residue, or a threonine residue). It can be obtained by forming an ester group by a dehydration condensation reaction between a (hydroxyl group) and a carboxylic acid (esterification step).

カルボン酸としては、例えば、蟻酸、酢酸、ジクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、イソ酪酸、ペンタン酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、安息香酸等のモノカルボン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘニン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸、セロプラスチン酸等の飽和脂肪族カルボン酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、エライジン酸、セトレイン酸、エルカ酸、ブラシジン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、プロピオール酸、ステアロール酸等の不飽和脂肪族カルボン酸、及び、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカニン酸、ブラシリン酸、マレイン酸、フマール酸、グルタコン酸等のジカルボン酸が挙げられる。カルボン酸は、酸無水物又は酸塩化物の形態をとっていてもよい。   As the carboxylic acid, for example, formic acid, acetic acid, dichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, propionic acid, butanoic acid, isobutyric acid, pentanoic acid, caproic acid, caprylic acid, capric acid, monocarboxylic acid such as benzoic acid, capric acid, Saturated aliphatic carboxylic acids such as lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, behenic acid, lignoceric acid, cerotic acid, montanic acid, melissic acid, celloplastic acid, undecylenic acid, oleic acid, elaidic acid, setrein Acids, erucic acid, brassic acid, sorbic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid, propiolic acid, unsaturated aliphatic carboxylic acids such as stearic acid, and oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipine Acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, Ndekanin acid, Burashirin acid, maleic acid, fumaric acid, dicarboxylic acids such as glutaconic. The carboxylic acid may be in the form of an acid anhydride or an acid chloride.

エステル化工程は、例えば、上述した方法により製造したタンパク質をカルボン酸を含む溶媒に溶解させることで実施することができる。   The esterification step can be performed, for example, by dissolving the protein produced by the above-described method in a solvent containing a carboxylic acid.

エステル化工程は、室温で実施してもよいし、種々の加熱温度に保持して、タンパク質をカルボン酸を含む溶媒に溶解させてもよい。加熱温度の保持時間は、特に限定されないが、10分以上であってよく、工業的生産を考慮すると、10〜120分が好ましく、10〜60分がより好ましく、10〜30分がさらに好ましい。加熱温度の保持時間は、タンパク質が十分に溶解し、かつ夾雑物(目的とするタンパク質以外のもの)の溶解が少ない条件で、適宜設定してよい。   The esterification step may be performed at room temperature, or may be maintained at various heating temperatures to dissolve the protein in a solvent containing a carboxylic acid. The holding time of the heating temperature is not particularly limited, but may be 10 minutes or more. In view of industrial production, it is preferably 10 to 120 minutes, more preferably 10 to 60 minutes, and still more preferably 10 to 30 minutes. The holding time at the heating temperature may be appropriately set under the condition that the protein is sufficiently dissolved and impurities (other than the target protein) are less dissolved.

タンパク質を溶解するために添加するカルボン酸の添加量は、タンパク質を溶解できる量であれば特に限定されない。精製されたタンパク質を溶解する場合、カルボン酸の添加量は、タンパク質(タンパク質を含む乾燥粉末)の重量(g)に対するカルボン酸の体積(mL)の比(体積(mL)/重量(g))として、1〜100倍であってよく、1〜50倍であってよく、1〜25倍であってよく、1〜10倍であってよく、1〜5倍であってよい。タンパク質を発現した宿主細胞中のタンパク質を溶解する場合、カルボン酸の添加量は、宿主細胞の重量(g)に対する、カルボン酸の体積(mL)の比(体積(mL)/重量(g))として、1〜100倍であってよく、1〜50倍であってよく、1〜25倍であってよく、1〜10倍であってよく、1〜5倍であってよい。   The amount of the carboxylic acid added to dissolve the protein is not particularly limited as long as the protein can be dissolved. When the purified protein is dissolved, the amount of the carboxylic acid to be added is determined by the ratio of the volume (mL) of the carboxylic acid to the weight (g) of the protein (dry powder containing the protein) (volume (mL) / weight (g)). May be 1 to 100 times, 1 to 50 times, 1 to 25 times, 1 to 10 times, or 1 to 5 times. When dissolving the protein in the host cell in which the protein was expressed, the amount of the carboxylic acid added was determined by the ratio of the volume (mL) of the carboxylic acid to the weight (g) of the host cell (volume (mL) / weight (g)). May be 1 to 100 times, 1 to 50 times, 1 to 25 times, 1 to 10 times, or 1 to 5 times.

カルボン酸を含む溶媒は無機塩を含んでいてよい。溶媒に無機塩を添加することにより、タンパク質の溶解性を高めることが可能である。   The solvent containing a carboxylic acid may contain an inorganic salt. By adding an inorganic salt to the solvent, it is possible to increase the solubility of the protein.

添加し得る無機塩としては、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属硝酸塩、チオシアン酸塩、過塩素酸塩等を挙げることができる。アルカリ金属ハロゲン化物としては、例えば、臭化カリウム、臭化ナトリウム、臭化リチウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化リチウム等を挙げることができる。アルカリ土類金属ハロゲン化物としては、例えば塩化カルシウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、臭化カルシウム、ヨウ化マグネシウム、ヨウ化カルシウム等を挙げることができる。アルカリ土類金属硝酸塩としては、例えば、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、硝酸ストロンチウム、硝酸バリウム等を挙げることができる。チオシアン酸塩としては、例えばチオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸アンモニウム、グアニジニウムチオシアナート等を挙げることができる。過塩素酸塩としては、例えば過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸カルシウム、過塩素酸銀、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸マグネシウム等を挙げることができる。これらの無機塩は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。好適な無機塩として、アルカリ金属ハロゲン化物及びアルカリ土類金属ハロゲン化物が挙げられる。好適な無機塩の具体例としては、塩化リチウム、塩化カルシウム等を挙げることができる。無機塩の添加量(含有量)は、カルボン酸の全質量に対して、0.5質量%以上10質量%以下、又は0.5質量%以上5質量%以下であってよい。   Examples of inorganic salts that can be added include alkali metal halides, alkaline earth metal halides, alkaline earth metal nitrates, thiocyanates, perchlorates, and the like. Examples of the alkali metal halide include potassium bromide, sodium bromide, lithium bromide, potassium chloride, sodium chloride, lithium chloride, sodium fluoride, potassium fluoride, cesium fluoride, potassium iodide, sodium iodide, Lithium iodide and the like can be mentioned. Examples of the alkaline earth metal halide include calcium chloride, magnesium chloride, magnesium bromide, calcium bromide, magnesium iodide, calcium iodide and the like. Examples of the alkaline earth metal nitrate include calcium nitrate, magnesium nitrate, strontium nitrate, barium nitrate and the like. Examples of the thiocyanate include sodium thiocyanate, ammonium thiocyanate, guanidinium thiocyanate and the like. Examples of the perchlorate include ammonium perchlorate, potassium perchlorate, calcium perchlorate, silver perchlorate, sodium perchlorate, magnesium perchlorate and the like. One of these inorganic salts may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Suitable inorganic salts include alkali metal halides and alkaline earth metal halides. Specific examples of suitable inorganic salts include lithium chloride, calcium chloride and the like. The addition amount (content) of the inorganic salt may be 0.5% by mass or more and 10% by mass or less, or 0.5% by mass or more and 5% by mass or less based on the total mass of the carboxylic acid.

(タンパク質組成物)
本実施形態に係るタンパク質組成物は、上述したエステル化されたタンパク質を含むものであればよく、任意の形状(例えば、液状、ペースト状、固体状)であってよい。一実施形態において、タンパク質組成物は、繊維、フィルム、ゲル、多孔質体、及びモールド成形体からなる群から選ばれる少なくとも一種の成形体であってよい。これらの成形体は、常法に従って製造することができる。
(Protein composition)
The protein composition according to the present embodiment only needs to include the above-described esterified protein, and may have any shape (for example, liquid, paste, or solid). In one embodiment, the protein composition may be at least one molded product selected from the group consisting of a fiber, a film, a gel, a porous material, and a molded product. These molded products can be manufactured according to a conventional method.

成形体は、例えば、タンパク質を溶媒に溶解させてタンパク質溶液を得る工程(以下、「溶解工程」ともいう。)、得られたタンパク質溶液を所望の形状(例えば、繊維、フィルム、多孔質体、モールド成型体等)に成形して成形体を得る工程を備える製造方法により得ることができる。   The molded article is obtained by, for example, a step of dissolving a protein in a solvent to obtain a protein solution (hereinafter, also referred to as a “dissolution step”), and forming the obtained protein solution into a desired shape (for example, a fiber, a film, a porous body, (Molded body or the like) to obtain a molded body.

[溶解工程]
溶解工程は、タンパク質を溶媒に溶解させてタンパク質溶液を得る工程である。
[Dissolution step]
The dissolving step is a step of dissolving the protein in a solvent to obtain a protein solution.

溶媒としては、タンパク質を溶解できるものであれば特に制限されず、例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ギ酸等のカルボン酸、及びヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)等が挙げられる。当該溶媒には、タンパク質の溶解性を高めるため、無機塩を添加してもよい。無機塩及びその添加量としては、上述した態様と同様のものが挙げられる。   The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the protein, and examples thereof include dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), carboxylic acids such as formic acid, and hexafluoroisopropanol (HFIP). No. An inorganic salt may be added to the solvent to increase the solubility of the protein. Examples of the inorganic salt and the amount thereof may be the same as those described in the above embodiment.

溶媒としては、ギ酸等のカルボン酸を含むものであることが好ましい。溶媒としてギ酸等のカルボン酸を含むものを用いることで、上述したエステル化工程と、溶解工程を兼ねることもできる。   It is preferable that the solvent contains a carboxylic acid such as formic acid. By using a solvent containing a carboxylic acid such as formic acid as a solvent, the esterification step and the dissolution step described above can be combined.

溶媒の添加量は、タンパク質を溶解できる量であれば特に限定されない。   The amount of the solvent to be added is not particularly limited as long as it can dissolve the protein.

精製されたタンパク質を溶解する場合、溶媒の添加量は、タンパク質(タンパク質を含む乾燥粉末)の重量(g)に対する酸の体積(mL)の比(体積(mL)/重量(g))として、1〜100倍であってよく、1〜50倍であってよく、1〜25倍であってよく、1〜10倍であってよく、1〜5倍であってよい。   When dissolving the purified protein, the amount of the solvent added is expressed as a ratio (volume (mL) / weight (g)) of the volume (mL) of the acid to the weight (g) of the protein (dry powder containing the protein). It may be 1 to 100 times, 1 to 50 times, 1 to 25 times, 1 to 10 times, or 1 to 5 times.

タンパク質を発現した宿主細胞中のタンパク質を溶解する場合、溶媒の添加量は、宿主細胞の重量(g)に対する、酸(mL)の比(体積(mL)/重量(g))として、1〜100倍であってよく、1〜50倍であってよく、1〜25倍であってよく、1〜10倍であってよく、1〜5倍であってよい。   When dissolving the protein in the host cell in which the protein has been expressed, the amount of the solvent to be added may be 1 to 1 as the ratio of the acid (mL) to the weight (g) of the host cell (volume (mL) / weight (g)). It may be 100 times, may be 1 to 50 times, may be 1 to 25 times, may be 1 to 10 times, and may be 1 to 5 times.

溶解工程では、溶解させるタンパク質(以下、「以下、目的タンパク質」ともいう。)として、精製されたタンパク質を用いてもよく、タンパク質(組換えタンパク質)を発現した宿主細胞中のタンパク質を用いてもよい。精製されたタンパク質は、タンパク質を発現した宿主細胞から精製されたタンパク質であってよい。宿主細胞中のタンパク質を目的タンパク質として溶解させる場合、宿主細胞と酸とを接触させて、当該宿主細胞中のタンパク質を酸に溶解させる。宿主細胞は、目的タンパク質を発現したものであればよく、例えば、無傷の細胞であってもよく、破壊処理等の処理を行った後の細胞であってもよい。また、既に簡単な精製処理を行った細胞であってもよい。   In the lysis step, a purified protein may be used as a protein to be lysed (hereinafter, also referred to as “target protein”), or a protein in a host cell expressing the protein (recombinant protein) may be used. Good. The purified protein may be a protein purified from a host cell that expressed the protein. When dissolving a protein in a host cell as a target protein, the host cell is brought into contact with an acid to dissolve the protein in the host cell in the acid. The host cell may be one that expresses the target protein, and may be, for example, an intact cell or a cell that has been subjected to treatment such as destruction. Alternatively, cells that have already been subjected to a simple purification treatment may be used.

タンパク質を発現した宿主細胞からタンパク質を精製する方法としては、特に限定されないが、例えば、特許第6077570号公報及び特許第6077569号公報に記載されている方法等を用いることができる。   The method for purifying the protein from the host cell in which the protein has been expressed is not particularly limited. For example, the methods described in Japanese Patent Nos. 6077570 and 6077569 can be used.

溶解工程は室温で実施してもよいし、種々の加熱温度に保持して、タンパク質を溶媒に溶解させてもよい。加熱温度の保持時間は、特に限定されないが、10分以上であってよく、工業的生産を考慮すると、10〜120分が好ましく、10〜60分がより好ましく、10〜30分がさらに好ましい。加熱温度の保持時間は、タンパク質が十分に溶解し、かつ夾雑物(目的とするタンパク質以外のもの)の溶解が少ない条件で、適宜設定してよい。   The dissolving step may be performed at room temperature, or may be maintained at various heating temperatures to dissolve the protein in the solvent. The holding time of the heating temperature is not particularly limited, but may be 10 minutes or more. In view of industrial production, it is preferably 10 to 120 minutes, more preferably 10 to 60 minutes, and still more preferably 10 to 30 minutes. The holding time at the heating temperature may be appropriately set under the condition that the protein is sufficiently dissolved and impurities (other than the target protein) are less dissolved.

タンパク質溶液は、必要により、不溶物を除去されてよい。つまり、本実施形態のタンパク質成形体の製造方法は、溶解工程後に、必要に応じて、タンパク質溶液から不溶物を除去する工程を含んでいてよい。タンパク質溶液から、不溶物を除去する方法としては、遠心分離、ドラムフィルター、プレスフィルター等のフィルターろ過等、一般的な方法が挙げられる。フィルターろ過による場合、セライト、珪藻土等のろ過助剤及びプリコート剤等を併用することにより、タンパク質溶液から不溶物をより効率的に除去することができる。   The protein solution may be removed of insolubles as necessary. That is, the method for producing a protein molded article of the present embodiment may include a step of removing insolubles from the protein solution, if necessary, after the dissolving step. Examples of a method for removing insolubles from the protein solution include a general method such as centrifugation, filtration with a drum filter, a press filter, or the like. In the case of filtration using a filter, insoluble matter can be more efficiently removed from the protein solution by using a filter aid such as celite and diatomaceous earth together with a precoating agent.

タンパク質溶液は、タンパク質とこれを溶解している溶媒(溶解用溶媒)とを含んでいる。タンパク質溶液は、溶解工程において、タンパク質と共に含まれていた夾雑物を含み得る。タンパク質溶液は、タンパク質成形体の成形用溶液であってよい。   The protein solution contains a protein and a solvent in which the protein is dissolved (solvent for dissolution). The protein solution may contain contaminants that were included with the protein in the dissolution step. The protein solution may be a solution for molding a protein molded article.

タンパク質溶液中のタンパク質の含有量は、タンパク質溶液全量に対して、5質量%以上35質量%以下、又は5質量%以上50質量%以下であってよい。   The content of the protein in the protein solution may be 5% by mass to 35% by mass, or 5% by mass to 50% by mass based on the total amount of the protein solution.

[成形工程]
成形工程は、タンパク質溶液を用いて、成形体としてのタンパク質組成物を成形する工程である。成形体としてのタンパク質組成物(以下、「タンパク質成形体」ともいう)の形状としては、特に限定されないが、例えば、繊維、フィルム、多孔質体、モールド成型体等を挙げることができる。
[Molding process]
The molding step is a step of molding a protein composition as a molded article using a protein solution. The shape of the protein composition as a molded article (hereinafter, also referred to as “protein molded article”) is not particularly limited, and examples thereof include fibers, films, porous bodies, and molded articles.

タンパク質溶液は、成形するタンパク質成形体によってタンパク質の濃度及び粘度を調整することが好ましい。   It is preferable to adjust the protein concentration and viscosity of the protein solution depending on the protein molded product to be molded.

タンパク質溶液中のタンパク質の濃度を調整する方法としては、特に限定されないが、例えば、蒸留により溶媒を揮発させることにより、タンパク質濃度を高める方法、溶解工程でタンパク質濃度の高いものを使用する方法、又は溶媒の添加量をタンパク質の量に対し、少なくする方法等が挙げられる。   The method of adjusting the concentration of the protein in the protein solution is not particularly limited, for example, a method of increasing the protein concentration by evaporating the solvent by distillation, a method of using a protein having a high protein concentration in the dissolution step, or A method of reducing the amount of the solvent to be added to the amount of the protein may be used.

紡糸に適した粘度は一般に10〜50,000cP(センチポイズ)であり、粘度は、例えば京都電子工業社製の商品名“EMS粘度計”を使用して測定できる。タンパク質溶液の粘度が、10〜10,000cP(センチポイズ)の範囲内にない場合には紡糸できる粘度にタンパク質溶液の粘度を調整してもよい。粘度の調整には、上述した方法等を用いることができる。溶媒は、上述の好適な無機塩を含んでいてもよい。   The viscosity suitable for spinning is generally 10 to 50,000 cP (centipoise), and the viscosity can be measured using, for example, "EMS viscometer" manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd. When the viscosity of the protein solution is not in the range of 10 to 10,000 cP (centipoise), the viscosity of the protein solution may be adjusted to a viscosity that allows spinning. For adjusting the viscosity, the above-described method or the like can be used. The solvent may include any suitable inorganic salts described above.

タンパク質成形体がタンパク質繊維である場合、必要により、タンパク質溶液中のタンパク質含有量(濃度)を、紡糸が可能な濃度及び粘度に調整してよい。タンパク質の濃度及び粘度を調整する方法は特に限定されない。また、紡糸方法としては、湿式紡糸等が挙げられる。紡糸に適した濃度及び粘度に調整されたタンパク質溶液をドープ液として、凝固液に付与すると、タンパク質が凝固する。この際、タンパク質溶液を糸状の液体として凝固液に付与することで、タンパク質が糸状に凝固し、糸(未延伸糸)が形成できる。未延伸糸の形成は、例えば特許第5584932号公報に記載されている方法に準じて行うことができる。   When the protein molded product is a protein fiber, the protein content (concentration) in the protein solution may be adjusted to a concentration and a viscosity that allow spinning, if necessary. The method for adjusting the concentration and viscosity of the protein is not particularly limited. Examples of the spinning method include wet spinning. When a protein solution adjusted to a concentration and viscosity suitable for spinning is applied to a coagulation solution as a dope solution, the protein coagulates. At this time, by applying the protein solution as a thread-like liquid to the coagulation liquid, the protein is coagulated into a thread and a thread (undrawn thread) can be formed. The formation of the undrawn yarn can be performed, for example, according to the method described in Japanese Patent No. 5584932.

以下、湿式紡糸の例を示すが、紡糸の方法は特に限定されず、乾湿式紡糸等であってよい。   Hereinafter, an example of wet spinning will be described, but the spinning method is not particularly limited, and may be dry wet spinning or the like.

湿式紡糸−延伸
(a)湿式紡糸
凝固液は、脱溶媒できる溶液であればよい。凝固液はメタノール、エタノール、2−プロパノール等の炭素数1〜5の低級アルコール又はアセトンを使用するのが好ましい。凝固液は、水を含んでいてもよい。凝固液の温度は、紡糸の安定性の観点から、5〜30℃が好ましい。
Wet spinning-drawing (a) Wet spinning The coagulating liquid may be any solution that can remove the solvent. It is preferable to use a lower alcohol having 1 to 5 carbon atoms such as methanol, ethanol and 2-propanol or acetone as the coagulating liquid. The coagulating liquid may include water. The temperature of the coagulation liquid is preferably from 5 to 30C from the viewpoint of spinning stability.

タンパク質溶液を糸状の液体として付与する方法は、特に限定されないが、例えば紡糸用の口金から脱溶媒槽の凝固液に押し出す方法が挙げられる。タンパク質が凝固することにより未延伸糸が得られる。タンパク質溶液を凝固液に押し出す場合の押出し速度は、口金の直径及びタンパク質溶液の粘度等に応じて適宜設定できるが、例えば、直径0.1〜0.6mmのノズルを有するシリンジポンプの場合、紡糸の安定性の観点から、押し出し速度は1ホール当たり、0.2〜6.0mL/hが好ましく、1ホール当たり、1.4〜4.0mL/hがより好ましい。凝固液を入れる脱溶媒槽(凝固液槽)の長さは特に限定されないが、例えば長さは200〜500mmであってよい。タンパク質の凝固により形成された未延伸糸の引き取り速度は例えば1〜14m/min、滞留時間は例えば0.01〜0.15minであってよい。未延伸糸の引き取り速度は、脱溶媒の効率の観点から、1〜3m/minが好ましい。タンパク質の凝固により形成された未延伸糸は、さらに固液において延伸(前延伸)をしてもよいが、凝固液に用いる低級アルコールの蒸発を抑える観点から、凝固液を低温に維持し、未延伸糸の状態で凝固液から引き取るのが好ましい。   The method of applying the protein solution as a thread-like liquid is not particularly limited, and includes, for example, a method of extruding from a spinneret into a coagulating liquid in a desolvation tank. An undrawn yarn is obtained by coagulation of the protein. The extrusion speed when extruding the protein solution into the coagulation liquid can be appropriately set according to the diameter of the die, the viscosity of the protein solution, and the like.For example, in the case of a syringe pump having a nozzle having a diameter of 0.1 to 0.6 mm, spinning is performed. From the viewpoint of the stability, the extrusion speed is preferably 0.2 to 6.0 mL / h per hole, more preferably 1.4 to 4.0 mL / h per hole. The length of the desolvation tank (coagulation liquid tank) for storing the coagulation liquid is not particularly limited, but may be, for example, 200 to 500 mm. The drawing speed of the undrawn yarn formed by coagulation of the protein may be, for example, 1 to 14 m / min, and the residence time may be, for example, 0.01 to 0.15 min. The take-up speed of the undrawn yarn is preferably 1 to 3 m / min from the viewpoint of desolvation efficiency. The undrawn yarn formed by coagulation of protein may be further drawn (pre-drawn) in solid-liquid, but from the viewpoint of suppressing evaporation of lower alcohol used in the coagulation liquid, the coagulation liquid is kept at a low temperature, It is preferable to take out the coagulated liquid in the state of a drawn yarn.

(b)延伸
上述する方法で得られた未延伸糸を、さらに延伸する工程を含むこともできる。延伸は一段延伸でもよいし、2段以上の多段延伸でもよい。多段で延伸すると、分子を多段で配向させ、トータル延伸倍率も高くすることができるため、タフネスの高い繊維の製造に適している。
(B) Stretching The method may further include a step of further stretching the undrawn yarn obtained by the method described above. The stretching may be a single-stage stretching or a multi-stage stretching of two or more stages. When stretched in multiple stages, molecules can be oriented in multiple stages and the total stretch ratio can be increased, so that it is suitable for production of a fiber having high toughness.

タンパク質成形体がフィルム(タンパク質フィルム)である場合は、必要により、タンパク質溶液をフィルム化が可能な濃度及び粘度に調整してよい。タンパク質をフィルム化する方法としては、特に限定されないが、タンパク質溶液を酸に耐性のある平板に所定の厚さに塗布して、塗膜を形成させ、塗膜から溶媒を除去することで、所定の厚さのフィルムを得る方法等が挙げられる。   When the protein molded product is a film (protein film), the protein solution may be adjusted to a concentration and a viscosity that can form a film, if necessary. The method of forming the protein into a film is not particularly limited, but the protein solution is applied to an acid-resistant flat plate to a predetermined thickness to form a coating film, and the solvent is removed from the coating film to remove the solvent. And a method of obtaining a film having a thickness of

所定の厚さのフィルムを形成する方法としては、例えばキャスト法が挙げられる。キャスト法によりフィルムを形成する場合には、平板に、タンパク質溶液をドクターコート、ナイフコーター等の冶具を用いて数ミクロン以上の厚さにキャストしてキャスト膜を形成し、その後減圧乾燥又は脱溶媒槽への浸漬により溶媒を脱離することによりタンパク質フィルム(ポリペプチドフィルム)を得ることができる。タンパク質フィルムの形成は、特許第5678283号公報に記載されている方法に準じて行うことができる。   As a method of forming a film having a predetermined thickness, for example, a casting method can be mentioned. When a film is formed by a casting method, a protein solution is cast on a flat plate to a thickness of several microns or more using a jig such as a doctor coater or a knife coater to form a cast film, and then dried under reduced pressure or desolventized. A protein film (polypeptide film) can be obtained by removing the solvent by immersion in a tank. The protein film can be formed according to the method described in Japanese Patent No. 5678283.

タンパク質成形体が多孔質体(タンパク質多孔質体)である場合、必要により、多孔質化が可能な濃度及び粘度に調整してよい。タンパク質多孔質体を形成する方法は、特に限定されない。例えば、多孔質化に好適な濃度及び粘度に調整されたタンパク質溶液に発泡剤を適量添加し、溶媒を除去することで多孔質体を得る方法、又は特許第5796147号に記載されている方法に準じて行うこと等が挙げられる。   When the protein molded body is a porous body (protein porous body), the concentration and the viscosity may be adjusted as necessary so that the protein can be made porous. The method for forming the protein porous body is not particularly limited. For example, a method for obtaining a porous body by adding an appropriate amount of a foaming agent to a protein solution adjusted to a concentration and a viscosity suitable for making porous and removing the solvent, or a method described in Japanese Patent No. 5796147. And the like.

タンパク質成形体がモールド成形体(タンパク質モールド成形体)である場合、タンパク質モールド成形体を形成する方法は、特に限定されない。例えば、乾燥タンパク質粉末を加圧成形機導入した後、ハンドプレス機等を用いて加圧及び加熱を行うことで、乾燥タンパク質粉末が必要な温度に達し、モールド成形体を得ることができる。また、タンパク質モールド成形体の形成は、特許(特願2017-539869、PCT/JP2016/076500)に記載されている方法に準じて行うことができる。   When the protein molded article is a molded article (protein molded article), the method for forming the protein molded article is not particularly limited. For example, by introducing a dry protein powder into a pressure molding machine and then performing pressure and heating using a hand press or the like, the temperature of the dried protein powder reaches a required temperature, and a molded article can be obtained. The formation of the protein molded article can be performed according to a method described in a patent (Japanese Patent Application No. 2017-539869, PCT / JP2016 / 076500).

タンパク質成形体がゲル成形体(タンパク質ゲル成形体)である場合、タンパク質ゲル成形体を形成する方法は、特に限定されない。例えば、乾燥タンパク質を溶解用溶媒に溶解させてポリペプチドの溶液を得る溶液生成工程と当該溶液生成工程で生成した溶液とを水溶性溶媒に置換する工程により、ゲル成形体を得ることができる。このとき、溶液生成工程と溶解用溶媒を水溶性溶媒に置換する工程の間に、型枠に流し込み所定の形状に成形する工程を入れるか、あるいは、当該溶解用溶媒を水溶性溶媒に置換する工程の後にカットすることにより所定の形状とすることができる。また、タンパク質ゲル成形体の形成は、特許第05782580号に記載されている方法に準じて行うことができる。   When the protein molded article is a gel molded article (protein gel molded article), the method for forming the protein gel molded article is not particularly limited. For example, a gel formed body can be obtained by a solution generation step of dissolving a dried protein in a solvent for dissolution to obtain a polypeptide solution and a step of replacing the solution generated in the solution generation step with a water-soluble solvent. At this time, between the solution generating step and the step of replacing the dissolving solvent with a water-soluble solvent, a step of pouring into a mold and molding into a predetermined shape is inserted, or the solvent for dissolving is replaced with a water-soluble solvent. A predetermined shape can be obtained by cutting after the process. The formation of the protein gel molded article can be performed according to the method described in Japanese Patent No. 05782580.

タンパク質成形体が粉末である場合(タンパク質粉末成形体)、粉末を形成する方法は、特に限定されない。 When the protein compact is a powder (protein powder compact), the method for forming the powder is not particularly limited.

(酸又は塩基)
本実施形態に係る酸放出体は、上述したタンパク質組成物に加え、酸又は塩基を含有する。酸又は塩基は、エステル化されたタンパク質の加水分解反応の触媒として機能し、エステル基の加水分解により酸(カルボン酸)を放出する。
(Acid or base)
The acid releaser according to the present embodiment contains an acid or a base in addition to the protein composition described above. The acid or base functions as a catalyst for the hydrolysis reaction of the esterified protein, and releases an acid (carboxylic acid) by hydrolysis of the ester group.

酸としては、特に限定されず、無機酸又は有機酸のいずれであってもよい。無機酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸及びホウ酸等が挙げられる。有機酸としては、例えば、カルボン酸及びスルホン酸等が挙げられる。酸としては、カルボン酸が好ましい。エステル化されたタンパク質の製造過程で使用したカルボン酸は、タンパク質組成物の表面又は内部に極微量残存することがある。酸としてカルボン酸を選択することにより、この残存したカルボン酸をそのまま利用することもできる。   The acid is not particularly limited, and may be either an inorganic acid or an organic acid. Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, boric acid and the like. Examples of the organic acid include a carboxylic acid and a sulfonic acid. As the acid, a carboxylic acid is preferred. The carboxylic acid used in the process of producing the esterified protein may remain in trace amounts on the surface or inside of the protein composition. By selecting a carboxylic acid as the acid, the remaining carboxylic acid can be used as it is.

カルボン酸としては、例えば、蟻酸、酢酸、ジクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、イソ酪酸、ペンタン酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、安息香酸等のモノカルボン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘニン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸及びセロプラスチン酸等の飽和脂肪族カルボン酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、エライジン酸、セトレイン酸、エルカ酸、ブラシジン酸、ソルビン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、プロピオール酸及びステアロール酸等の不飽和脂肪族カルボン酸、並びにシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカニン酸、ブラシリン酸、マレイン酸、フマール酸及びグルタコン酸等のジカルボン酸が挙げられる。カルボン酸は、酸無水物又は酸塩化物の形態をとっていてもよい。   As the carboxylic acid, for example, formic acid, acetic acid, dichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, propionic acid, butanoic acid, isobutyric acid, pentanoic acid, caproic acid, caprylic acid, capric acid, monocarboxylic acids such as benzoic acid, capric acid, Saturated aliphatic carboxylic acids such as lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, behenic acid, lignoceric acid, cerotic acid, montanic acid, melissic acid and celloplastic acid, undecylenic acid, oleic acid, elaidic acid, setrein Acids, erucic acid, brassic acid, sorbic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid, unsaturated aliphatic carboxylic acids such as propiolic acid and stearic acid, and oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid , Pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacine , Undekanin acid, Burashirin acid, maleic acid, and dicarboxylic acids such as fumaric acid, and glutaconic acid. The carboxylic acid may be in the form of an acid anhydride or an acid chloride.

スルホン酸としては、例えば、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸及びp−トルエンスルホン酸等が挙げられる。   Examples of the sulfonic acid include methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, and p-toluenesulfonic acid.

塩基としては、水に可溶であれば特に限定されず、無機塩基又は有機塩基のいずれであってもよい。無機塩基としては、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム及び炭酸ナトリウム等が挙げられる。有機塩基としては、例えば、アンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアルキルアミン、アミノエタノール、メチルアミノエタノール、ジメチルアミノエタノール、エチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール及びジエタノールアミン等の1級〜3級のアミンが挙げられる。   The base is not particularly limited as long as it is soluble in water, and may be either an inorganic base or an organic base. Examples of the inorganic base include potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, sodium carbonate and the like. Examples of the organic base include primary amines such as alkylamines such as ammonia, methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine and triethylamine, aminoethanol, methylaminoethanol, dimethylaminoethanol, ethylaminoethanol, diethylaminoethanol and diethanolamine. And tertiary amines.

(酸放出体の製造方法)
本実施形態に係る酸放出体は、上述したタンパク質組成物に、上述した酸又は塩基を含ませることにより、得ることができる。酸又は塩基は、タンパク質組成物に添加してもよいし、タンパク質組成物の表面又は内部に残存している酸又は塩基(タンパク質組成物を製造する過程で使用した酸又は塩基の一部)をそのまま利用してもよい。なお、酸又は塩基は、エステル加水分解反応の触媒として機能することから、極微量存在していればよい。
(Method for producing acid releaser)
The acid releaser according to the present embodiment can be obtained by including the above-mentioned acid or base in the above-mentioned protein composition. The acid or base may be added to the protein composition, or the acid or base remaining on the surface or inside of the protein composition (part of the acid or base used in the process of producing the protein composition) You may use it as it is. In addition, since an acid or a base functions as a catalyst of the ester hydrolysis reaction, it may be present in an extremely small amount.

(酸放出体の用途)
本実施形態に係る酸放出体は、水分に接触させて、エステル基を加水分解することにより、カルボン酸を放出させることができる。このとき、酸放出体に含まれる酸又は塩基は、エステル基の加水分解の触媒として作用する。
(Use of acid emitter)
The acid releasing body according to the present embodiment can release a carboxylic acid by contacting with water and hydrolyzing an ester group. At this time, the acid or base contained in the acid releaser acts as a catalyst for hydrolysis of the ester group.

本実施形態に係る酸放出体は、酸放出体の温度、接触させる水分の温度のうち、少なくとも一つを変えることによって、酸放出の速度を制御することができる。すなわち、より低い温度では酸放出の速度が減少し、高い温度では酸放出の速度が増加する。温度が低いほど長時間の酸放出効果が期待でき、温度が高いほど一定時間における高い酸放出効果が期待できる。   In the acid releasing body according to the present embodiment, the rate of acid release can be controlled by changing at least one of the temperature of the acid releasing body and the temperature of moisture to be brought into contact. That is, at lower temperatures the rate of acid release decreases, and at higher temperatures the rate of acid release increases. As the temperature is lower, a longer acid releasing effect can be expected, and as the temperature is higher, a higher acid releasing effect can be expected in a certain time.

本実施形態に係る酸放出体は、放出される酸により、殺菌効果、防臭効果、消臭効果等を発揮することから、殺菌剤、防腐剤、消臭剤等に利用できる。この場合、エステル化されたタンパク質は、殺菌効果の観点から、ギ酸エステル、酢酸エステル、及びプロピオン酸エステルからなる群から選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。また、本実施形態に係る酸放出体は、酸の放出速度を増加させることで、防ダニ効果、害虫忌避効果等を発揮することから、防虫剤等にも利用できる。   The acid-releasing body according to the present embodiment exhibits a bactericidal effect, a deodorant effect, a deodorant effect, and the like by the released acid, and thus can be used as a bactericide, a preservative, a deodorant, and the like. In this case, the esterified protein preferably contains at least one selected from the group consisting of formate, acetate and propionate from the viewpoint of the bactericidal effect. In addition, the acid-releasing body according to the present embodiment exhibits an anti-mite effect, a vermin-repelling effect, and the like by increasing the acid release rate, and thus can be used as an insect repellent.

以下、実施例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。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

〔(1)目的とするタンパク質発現株(組換え細胞)の作製〕
配列番号15で示されるアミノ酸配列を有する改変クモ糸フィブロイン(PRT799)をコードする核酸を合成した。当該核酸には、5’末端にNdeIサイト及び終止コドン下流にEcoRIサイトを付加した。
[(1) Preparation of target protein-expressing strain (recombinant cell)]
A nucleic acid encoding a modified spider silk fibroin (PRT799) having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 15 was synthesized. The nucleic acid was added with an NdeI site at the 5 ′ end and an EcoRI site downstream of the stop codon.

上記核酸をそれぞれ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。当該核酸をそれぞれ組換えたpET−22b(+)発現ベクターで、大腸菌BLR(DE3)を形質転換して、目的とするタンパク質を発現する形質転換大腸菌(組換え細胞)を得た。   Each of the above nucleic acids was cloned into a cloning vector (pUC118). Then, the nucleic acid was treated with NdeI and EcoRI with restriction enzymes, cut out, and then recombined into a protein expression vector pET-22b (+) to obtain an expression vector. Escherichia coli BLR (DE3) was transformed with the pET-22b (+) expression vector obtained by recombining the nucleic acid to obtain a transformed Escherichia coli (recombinant cell) expressing the target protein.

〔(2)目的とするタンパク質の発現〕
上記形質転換大腸菌を、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4)にOD600が0.005となるように添加した。培養液温度を30℃に保ち、OD600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。

Figure 2020054487
[(2) Expression of target protein]
The transformed E. coli was cultured in 2 mL of LB medium containing ampicillin for 15 hours. The culture solution was added to 100 mL of a seed culture medium containing ampicillin (Table 4) so that the OD 600 became 0.005. The temperature of the culture was maintained at 30 ° C., and the flask was cultured until the OD 600 reached 5 (about 15 hours) to obtain a seed culture.
Figure 2020054487

500mLの生産培地(表5)を添加したジャーファーメンターにOD600が0.05となるように当該シード培養液を添加した。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。

Figure 2020054487
The seed culture solution was added to a jar fermenter to which 500 mL of the production medium (Table 5) had been added so that the OD 600 was 0.05. The temperature of the culture was maintained at 37 ° C., and the culture was performed at a constant pH of 6.9. The concentration of dissolved oxygen in the culture was maintained at 20% of the saturated concentration of dissolved oxygen.
Figure 2020054487

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、酵母エキス 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。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、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、目的のタンパク質を発現誘導させた。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タンパク質サイズのバンドの出現により、目的とするタンパク質が不溶体として発現されていることを確認した。   Immediately after glucose in the production medium was completely consumed, a feed solution (455 g / 1 L of glucose, 120 g / 1 L of yeast extract) was added at a rate of 1 mL / min. The temperature of the culture was maintained at 37 ° C., and the culture was performed at a constant pH of 6.9. The culture was performed for 20 hours while maintaining the dissolved oxygen concentration in the culture solution at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration. Thereafter, 1M isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to the culture solution to a final concentration of 1 mM to induce the expression of the target protein. Twenty hours after the addition of IPTG, the culture was centrifuged to collect the cells. SDS-PAGE was performed using the cells prepared from the culture solution before and after the addition of IPTG, and the target protein was expressed as an insoluble substance due to the appearance of a band of the target protein size dependent on the addition of IPTG. Confirmed that.

〔(3)タンパク質の精製〕
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20mMTris−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20mMTris−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、20mMNaCl、1mMTris−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、凍結乾燥機で水分を除き、凍結乾燥した粉末状のタンパク質(PRT799)を回収した。
[(3) Purification of protein]
Two hours after the addition of IPTG, the recovered cells were washed with 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4). The washed cells were suspended in a 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) containing about 1 mM PMSF, and the cells were disrupted with a high-pressure homogenizer (GEA Niro Soavi). The disrupted cells were centrifuged to obtain a precipitate. The obtained precipitate was washed with a 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) until it became highly pure. The precipitate after washing is suspended in an 8 M guanidine buffer (8 M guanidine hydrochloride, 10 mM sodium dihydrogen phosphate, 20 mM NaCl, 1 mM Tris-HCl, pH 7.0) so as to have a concentration of 100 mg / mL. Stirred for minutes to dissolve. After dissolution, dialysis was performed with water using a dialysis tube (cellulose tube 36/32 manufactured by Sanko Junyaku Co., Ltd.). The white aggregated protein obtained after the dialysis was collected by centrifugation, the water was removed with a freeze dryer, and the freeze-dried protein powder (PRT799) was collected.

〔(4)タンパク質繊維の成形〕
改変クモ糸フィブロイン(PRT799)の乾燥粉末をギ酸に溶解させてドープ液を得た(ドープ液中のタンパク質濃度:25質量%)。公知の紡糸装置を使用し、ギアポンプでドープ液を、凝固液(メタノール)へ吐出させた。紡糸条件は下記に示すとおりとした。これにより、タンパク質成形体として、タンパク質繊維(フィブロイン繊維)を得た。なお、得られたタンパク質繊維には、ドープ液の溶媒であるギ酸が少量残存している。
(紡糸条件)
ドープ液温度:25℃
ホットローラー温度:60℃
[(4) Molding of protein fiber]
A dry powder of the modified spider silk fibroin (PRT799) was dissolved in formic acid to obtain a dope solution (protein concentration in the dope solution: 25% by mass). Using a known spinning device, the dope solution was discharged into a coagulating solution (methanol) by a gear pump. The spinning conditions were as shown below. Thus, a protein fiber (fibroin fiber) was obtained as a protein molded body. In the obtained protein fiber, a small amount of formic acid, which is a solvent of the dope solution, remains.
(Spinning conditions)
Dope temperature: 25 ° C
Hot roller temperature: 60 ° C

〔(5)水蒸気による加水分解〕
湿度80%、60℃の条件下、タンパク質繊維を静置し、FT−IR(NICOLET社製、FT−IR iS50)を用いて、1日ごとの吸光度比P1/P2を測定した。
[(5) Hydrolysis by steam]
The protein fibers were allowed to stand still under the conditions of a humidity of 80% and 60 ° C., and the absorbance ratio P1 / P2 was measured every day using FT-IR (FT-IR iS50, manufactured by NICOLET).

〔(6)FT−IRによるギ酸エステル基の減少挙動の確認〕
加水分解処理し、乾燥させた繊維をFT−IR顕微透過法で測定し、ギ酸エステル基の減少挙動を確認した。各pH条件で処理したそれぞれの試料について、ピークの高さの比P1/P2を求め記録した。結果を表6に示す。なお、P1、P2は次の波数に相当するピーク高さであり、吸光度比P1/P2の値が小さいほど、構造上のエステル基の数が少ないことを意味する。
P1:1725cm-(エステルのC=Oに基づくピーク)のピーク高さ
P2:1445cm-(タンパク質のアミドIIIに基づくピーク)のピーク高さ
[(6) Confirmation of formate group reduction behavior by FT-IR]
The fiber subjected to the hydrolysis treatment and dried was measured by the FT-IR microscopic transmission method to confirm the behavior of reducing the formate group. For each sample treated under each pH condition, the peak height ratio P1 / P2 was determined and recorded. Table 6 shows the results. P1 and P2 are peak heights corresponding to the following wave numbers, and a smaller value of the absorbance ratio P1 / P2 means that the number of structural ester groups is smaller.
P1: 1725cm- 1 peak height (peak based on C = O of ester) P2: 1445cm- 1 peak height (peak based on the amide III protein)

Figure 2020054487
Figure 2020054487

図6は、表6のデータを、吸光度比P1/P2を縦軸、処理時間(単位は日)を横軸としてプロットした図である。   FIG. 6 is a diagram plotting the data of Table 6 with the absorbance ratio P1 / P2 on the vertical axis and the processing time (unit: days) on the horizontal axis.

表6及び図6に示すとおり、タンパク質繊維を水分に接触させると、吸光度比が減少した。この結果から、水分との接触により、残存するギ酸を触媒としてエステル加水分解反応が進み、タンパク質繊維に付加されたエステル基が減少することが示された。また、水分との接触から7日が経過しても、吸光度比は検出限界以上の値であった。この結果から、タンパク質繊維に付加されたエステル基が、長期にわたって残存し、酸放出能が維持されることが示された。   As shown in Table 6 and FIG. 6, when the protein fibers were brought into contact with moisture, the absorbance ratio decreased. The results indicate that the ester hydrolysis reaction proceeds with the contact of moisture with the remaining formic acid as a catalyst, and the ester groups added to the protein fibers decrease. Further, even after 7 days from the contact with water, the absorbance ratio was a value equal to or higher than the detection limit. This result indicated that the ester group added to the protein fiber remained for a long period of time and the acid releasing ability was maintained.

Claims (6)

エステル化されたタンパク質を含むタンパク質組成物と、酸又は塩基と、を含有する、酸放出体。   An acid emitter comprising a protein composition comprising an esterified protein and an acid or base. 前記タンパク質が構造タンパク質である、請求項1に記載の酸放出体。   The acid emitter according to claim 1, wherein the protein is a structural protein. 前記構造タンパク質が改変フィブロインである、請求項2に記載の酸放出体。   3. The acid emitter of claim 2, wherein said structural protein is a modified fibroin. 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3に記載の酸放出体。   The acid emitter according to claim 3, wherein the modified fibroin is a modified spider silk fibroin. 前記タンパク質組成物が、繊維、フィルム、ゲル、多孔質体、及びモールド成形体からなる群から選ばれる少なくとも一種である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の酸放出体。   The acid releaser according to any one of claims 1 to 4, wherein the protein composition is at least one selected from the group consisting of a fiber, a film, a gel, a porous body, and a molded article. 前記エステル化されたタンパク質が、ギ酸エステル、酢酸エステル、及びプロピオン酸エステルからなる群から選択される少なくとも一種を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の酸放出体。   The acid releaser according to any one of claims 1 to 5, wherein the esterified protein contains at least one selected from the group consisting of formate, acetate, and propionate.
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