JP2020105231A - Molded article and method for producing molded article - Google Patents

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Abstract

To provide a molded article having stable physical properties against environmental changes, and to provide a method for producing the same.SOLUTION: There is provided a molded article of a composition comprising a polypeptide, wherein the flexural strength of the molded article at room temperature measured after alternately exposing to a temperature environment of greater than 0°C and a temperature environment of 0°C or less. within a temperature range of -100 to 120°C is less than or equal to ± 20% of the flexural strength at room temperature measured prior to the aforementioned exposure.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、モールド成形体及びモールド成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a molded body and a method for manufacturing the molded body.

近年、環境保全意識の高まりから非石油材料であるバイオプラスチックが注目されている。例えば、ポリ乳酸比率が99.5%である「テラマック」(登録商標)及びシルク粉末を樹脂化したシルク成形体が知られている。それらのバイオプラスチックのうち、「テラマック」(登録商標)は曲げ弾性率が4.3GPaであり、シルク成形体は曲げ弾性率が4.5GPaであり、何れも十分な強度を有していることも知られている(例えば、非特許文献1参照)。 In recent years, bioplastics, which are non-petroleum materials, have been attracting attention due to increasing awareness of environmental protection. For example, "TERRAMAC" (registered trademark) having a polylactic acid ratio of 99.5% and a silk molded product obtained by resinizing silk powder are known. Among these bioplastics, "Terramac" (registered trademark) has a flexural modulus of 4.3 GPa, and the silk molding has a flexural modulus of 4.5 GPa, and each has sufficient strength. Is also known (for example, see Non-Patent Document 1).

特開平6−156071号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-156071

平井伸治、月刊機能材料誌、2014年6月、「廃棄物由来動物タンパク質を用いた環境調和型シルクおよび羊毛樹脂」Shinji Hirai, Monthly Journal of Functional Materials, June 2014, "Environmentally friendly silk and wool resin using waste-derived animal protein"

しかし、バイオプラスチックの環境温度変化に対する物性の安定性については、未だ明らかになっていない。そこで、本発明の目的は、環境温度変化に対して安定した物性を有する成形体及びその製造方法を提供することにある。 However, the stability of physical properties of bioplastics against environmental temperature changes has not yet been clarified. Therefore, an object of the present invention is to provide a molded product having stable physical properties against environmental temperature changes and a method for producing the molded product.

本発明は、ポリペプチドを含む組成物のモールド成形体であって、−100〜120℃の温度範囲内で、0℃を超える温度環境と0℃以下の温度環境に交互に暴露させた後に測定した室温での曲げ強度が、暴露前に測定した室温での曲げ強度の±20%以下の値である、モールド成形体を提供する。 The present invention relates to a molded article of a composition containing a polypeptide, which is measured within a temperature range of −100 to 120° C. after being alternately exposed to a temperature environment of higher than 0° C. and a temperature environment of 0° C. or lower. Provided is a molded article, which has a bending strength at room temperature of ±20% or less of the bending strength at room temperature measured before exposure.

上記成形体は、−100〜120℃の温度範囲内で、0℃を超える温度環境と0℃以下の温度環境に交互に暴露させた後に測定した室温でのヤング率が、暴露前に測定した室温でのヤング率の±15%以下の値である、モールド成形体であってもよい。 The Young's modulus at room temperature, which was measured after the molded body was alternately exposed to a temperature environment exceeding 0° C. and a temperature environment below 0° C. within a temperature range of −100 to 120° C., was measured before the exposure. It may be a molded body having a Young's modulus of ±15% or less at room temperature.

上記成形体は、透明性を有することが好ましい。上記成形体が透明性を有すると、例えば、ウィンドウ用途にも問題なく適用できる。 The molded body preferably has transparency. When the above-mentioned molded product has transparency, it can be applied to, for example, window applications without any problem.

上記成形体は、4.5GPaを超える曲げ弾性率を有することが好ましい。また、上記成形体は4.5GPaを超える高い曲げ弾性率を発揮するため、パネル状に成形する場合において、より薄い厚さで従来の合成樹脂と同等又はそれ以上の強度を得ることができるため、軽量化に大きく寄与する。比重についても、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の合成樹脂と同等であり、無機ガラスよりも圧倒的に低い。したがって、自動車用途をはじめ多くの用途において、軽量化を通じた環境負荷の低減を図ることができる。なお、曲げ弾性率は5.0GPa以上、更には5.2GPa以上が好ましい。曲げ弾性率の上限については制限はないが、例えば、曲げ弾性率は15.0GPa以下、更には10.0GPa以下又は7.0GPa以下とすることができる。 The molded body preferably has a bending elastic modulus of more than 4.5 GPa. Further, since the above-mentioned molded product exhibits a high flexural modulus of more than 4.5 GPa, when it is molded into a panel shape, it is possible to obtain a strength equal to or higher than that of a conventional synthetic resin with a thinner thickness. Greatly contributes to weight reduction. The specific gravity is also equivalent to that of synthetic resins such as acrylic resin and polycarbonate resin, and is much lower than that of inorganic glass. Therefore, in many applications including automobile applications, it is possible to reduce the environmental load through weight reduction. The flexural modulus is preferably 5.0 GPa or more, more preferably 5.2 GPa or more. Although the upper limit of the bending elastic modulus is not limited, for example, the bending elastic modulus can be set to 15.0 GPa or less, further 10.0 GPa or less, or 7.0 GPa or less.

ポリペプチドは、天然クモ糸タンパク質及び天然クモ糸タンパク質に由来するポリペプチド(人造ポリペプチド)からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。天然クモ糸タンパク質や天然クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドは、曲げ弾性率及び曲げ強度のいずれもが大変優れており、ポリペプチドとして含有させることで更なる軽量化及び高機能化が可能になる。 The polypeptide preferably contains at least one selected from the group consisting of natural spider silk proteins and polypeptides derived from natural spider silk proteins (artificial polypeptides). Natural spider silk proteins and polypeptides derived from natural spider silk proteins have very good flexural modulus and flexural strength, and their inclusion as polypeptides enables further weight reduction and higher functionality. ..

ポリペプチドは、遺伝子組換え微生物により生産されたものが好ましい。遺伝子組換え微生物により生産されたポリペプチドは、天然由来のポリペプチドに比べてより安価に入手でき、品質の安定した供給が可能である。 The polypeptide is preferably produced by a genetically modified microorganism. A polypeptide produced by a genetically modified microorganism can be obtained at a lower cost than a naturally-occurring polypeptide and can be stably supplied in quality.

ポリペプチドは、絹フィブロイン、大豆タンパク質、カゼイン、ケラチン、コラーゲン、乳清タンパク質を更に含有していてもよい。これらを天然クモ糸タンパク質や天然クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドと併用することで、モールド成形体の性能を使用目的に応じて設計することが容易になる。 The polypeptide may further contain silk fibroin, soy protein, casein, keratin, collagen, whey protein. By using these in combination with a natural spider silk protein or a polypeptide derived from a natural spider silk protein, it becomes easy to design the performance of the molded article according to the purpose of use.

モールド成形体は、加熱加圧成形体として提供されてもよい。モールド成形体は、鋳型(モールド)で成形されたもの等を意味するが、加熱及び加圧を行うことにより、更に曲げ弾性率の優れた成形体となる。 The molded body may be provided as a heat and pressure molded body. The term "molded product" refers to a product molded by a mold (mold) or the like. By heating and pressurizing, a molded product having a further excellent flexural modulus can be obtained.

モールド成形体は、上述したポリペプチドを含む組成物を加熱及び加圧する工程を備える方法により製造可能である。 The molded body can be produced by a method including a step of heating and pressing the composition containing the above-mentioned polypeptide.

本発明によれば、環境温度変化に対して安定した物性を有する成形体、及びその製造方法が提供される。 According to the present invention, a molded product having stable physical properties against environmental temperature changes, and a method for manufacturing the molded product are provided.

加圧成形機の模式断面図である。It is a schematic cross section of a pressure molding machine. (a)は組成物導入前、(b)は組成物導入直後、(c)は組成物を加熱及び加圧している状態、の加圧成形機の模式断面図である。FIG. 4A is a schematic cross-sectional view of a pressure molding machine in which (a) is before introducing the composition, (b) is immediately after introducing the composition, and (c) is a state in which the composition is heated and pressurized. 実施例1のモールド成形体の写真である。3 is a photograph of the molded body of Example 1. 実施例25のモールド成形体の曲げ強度及びヤング率の変化率を示すグラフである。20 is a graph showing the flexural strength and Young's modulus change rate of the molded body of Example 25.

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。ただし、本発明は下記実施形態に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the embodiments described below.

実施形態に係るモールド成形体は、ポリペプチドを含む組成物からなるものであり、このポリペプチドとしては、天然クモ糸タンパク質及び/又は天然クモ糸タンパク質に由来するポリペプチド(以下、これらを併せて「クモ糸ポリペプチド」と総称する場合がある。)を含むことが好ましい。ポリペプチドとしては、クモ糸ポリペプチド以外のポリペプチドを含むことができ、そのようなポリペプチドとしては、絹フィブロイン、大豆タンパク質、カゼイン、ケラチン、コラーゲン、乳清タンパク質が挙げられる。 The molded article according to the embodiment is composed of a composition containing a polypeptide, and as the polypeptide, a natural spider silk protein and/or a polypeptide derived from the natural spider silk protein (hereinafter, these are combined together It may be collectively referred to as “spider silk polypeptide”.). Polypeptides can include polypeptides other than spider silk polypeptides, and such polypeptides include silk fibroin, soy protein, casein, keratin, collagen, whey protein.

モールド成形体は、鋳型(モールド)に上記組成物を導入し成形加工する等して得ることができ、成形加工の工程において、加熱及び/又は加圧することが可能である。組成物は、典型的には粉末状(凍結乾燥粉末等)又は繊維状(紡糸して得られる繊維等)の形状を有しており、モールド成形体は、そのような形状のポリペプチドを含む組成物の融着体であり得る。 The molded article can be obtained by introducing the above composition into a mold and performing a molding process, and can be heated and/or pressurized in the molding process. The composition is typically in the form of powder (freeze-dried powder, etc.) or fibrous (fibers obtained by spinning, etc.), and the molded body contains the polypeptide of such a shape. It may be a fusion product of the composition.

モールド成形体を構成するポリペプチドとして用いられる、天然クモ糸タンパク質としては、例えば、大吐糸管しおり糸タンパク質、横糸タンパク質が挙げられる。 Examples of the natural spider silk protein used as the polypeptide constituting the molded body include large spittoon guideline thread protein and weft thread protein.

大吐糸管しおり糸タンパク質はクモの大瓶状線で産生されるものであり、強靭性に優れるという特徴を有する。大吐糸管しおり糸タンパク質としては、アメリカジョロウグモ(Nephilaclavipes)に由来する大瓶状線スピドロインMaSp1やMaSp2、ニワオニグモ(Araneusdiadematus)に由来するADF3やADF4などが挙げられる。 The large votive tube dragline protein is produced in the large bottle-shaped line of a spider, and has a characteristic of excellent toughness. Examples of the large vesicle guideline protein include large bottle-shaped line spidroins MaSp1 and MaSp2 derived from Nephila clavipes, and ADF3 and ADF4 derived from Araneus diadematus.

横糸タンパク質としては、クモの鞭毛状線(flagelliform gland)で産生されるものであり、横糸タンパク質としては、例えばアメリカジョロウグモ(Nephilaclavipes)に由来する鞭毛状絹タンパク質(flagelliformsilk protein)が含まれる。 The weft thread protein is one produced in the flagella form of the spider, and the weft thread protein includes, for example, a flagelliform silk silk protein derived from the Nephila clavipes.

天然クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドとしては、組換えクモ糸タンパク質、例えば、天然型クモ糸タンパク質の変異体、類似体又は誘導体等が挙げられる。このようなポリペプチドとしては、大吐糸管しおり糸タンパク質の組換えクモ糸タンパク質が特に好適である。 Examples of the polypeptide derived from a natural spider silk protein include a recombinant spider silk protein, for example, a mutant, analog or derivative of a natural spider silk protein. As such a polypeptide, a recombinant spider silk protein which is a large vesicular dragline silk protein is particularly preferable.

ポリペプチドとしては、上述したクモ糸ポリペプチドの他、絹フィブロイン、大豆タンパク質、カゼイン、ケラチン、コラーゲン、乳清タンパク質を併用することができる。併用する場合の絹フィブロイン等の量は、例えば、クモ糸ポリペプチド100質量部に対して、20質量部以下が好ましく、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。絹フィブロイン等の量が上記範囲であると、モールド成形体の透明性がより優れる。 As the polypeptide, silk fibroin, soybean protein, casein, keratin, collagen, and whey protein can be used in combination with the above-mentioned spider silk polypeptide. When used in combination, the amount of silk fibroin or the like is, for example, preferably 20 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, and even more preferably 5 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the spider silk polypeptide. When the amount of silk fibroin or the like is in the above range, the transparency of the molded body is more excellent.

絹フィブロインとしては、セリシン除去絹フィブロイン及び/又はセリシン未除去絹フィブロインを用いることができる。絹は、カイコガ(Bombyx mori)の幼虫である蚕の作る繭から得られる繊維であり、繭糸は2本のフィブロインが外側のニカワ質(セリシン)で覆われる形で1本になっている。フィブロインは多数のフィブリルで構成され、フィブロインの外側は4層のセリシンで覆われ、1本の繭糸が構成されている。実用的には精錬により外側のセリシンを溶解して取り除き、絹フィラメントとして衣料用途に使用されている。絹の比重は1.33であり、繊度は平均3.3decitex、繊維長は1300〜1500m程度が一般的である。 As the silk fibroin, sericin-removed silk fibroin and/or sericin-unremoved silk fibroin can be used. Silk is a fiber obtained from cocoons produced by silkworms, which are larvae of Bombyx mori, and the cocoon thread is composed of two fibroins covered with an outer glue (sericin). Fibroin is composed of many fibrils, and the outside of fibroin is covered with four layers of sericin to form one cocoon thread. Practically, sericin on the outside is dissolved and removed by refining and used as a silk filament for clothing. The specific gravity of silk is 1.33, the average fineness is 3.3 decitex, and the fiber length is generally about 1300 to 1500 m.

絹フィブロインは、天然もしくは家蚕の繭または中古や廃棄のシルク生地を原料とし、絹フィブロインを覆うセリシンや、その他の脂肪分などを除去した絹フィブロインを精製し、絹フィブロイン凍結乾燥粉末としたもの(セリシン除去絹フィブロインの凍結乾燥粉末)が好ましい。なお、絹フィブロインとしては、セリシンなどを除去しないもの(セリシン未除去絹フィブロイン)であっても利用可能である。 Silk fibroin is a lyophilized powder of silk fibroin obtained by purifying silk fibroin from natural or silkworm cocoons or used or discarded silk fabric as raw material, removing sericin covering silk fibroin and other fats. Freeze-dried powder of sericin-removed silk fibroin) is preferred. As the silk fibroin, silk fibroin that does not remove sericin (sericin-unremoved silk fibroin) can be used.

モールド成形体は、ポリペプチドのみのモールド成形体であってもよいが、ポリペプチドに添加成分(例えば、可塑剤、結晶核剤、酸化防止剤、着色剤、フィラー、水分、合成樹脂等)を添加したもののモールド成形体であってもよい。可塑剤等の添加成分を用いる場合は、ポリペプチドの合計量の50質量%以下にすることが好ましい。また、ポリペプチドを得る過程で生じる夾雑物が含まれていてもよい。 The molded body may be a molded body of only the polypeptide, but an additive component (for example, a plasticizer, a crystal nucleating agent, an antioxidant, a colorant, a filler, water, a synthetic resin, etc.) is added to the polypeptide. It may be a molded product of the added one. When an additive component such as a plasticizer is used, it is preferably 50% by mass or less of the total amount of the polypeptide. In addition, a contaminant generated in the process of obtaining the polypeptide may be included.

好ましいモールド成形体は、透明性を有するものである。透明性は目視で判断可能であるが、光学透過率測定器を用い、例えば220〜800nmの波長範囲で0.1秒間の積算時間とした場合に、透過率が50%以上であるものが好適である。 A preferable molded article has transparency. Although the transparency can be visually determined, it is preferable that the transmittance is 50% or more when an integrated time of 0.1 seconds is used in a wavelength range of 220 to 800 nm using an optical transmittance measuring device. Is.

モールド成形体は、加圧成形機を用いて作成可能である。図1は、モールド成形体を製造するために用いることのできる加圧成形機の模式断面図である。図1に示す加圧成形機10は、貫通孔が形成され加温可能な金型2と、金型2の貫通孔内で上下動が可能な上側ピン4及び下側ピン6とを備えるものであり、金型2に、上側ピン4又は下側ピン6を挿入して生じる空隙に、クモ糸ポリペプチドを含む組成物を導入して、金型2を加温しつつ、上側ピン4及び下側ピン6で組成物を圧縮することで、モールド成形体を得ることができる。 The molded body can be produced using a pressure molding machine. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a pressure molding machine that can be used to manufacture a molded body. The pressure molding machine 10 shown in FIG. 1 includes a mold 2 having a through hole formed therein and capable of heating, and an upper pin 4 and a lower pin 6 capable of vertically moving in the through hole of the mold 2. The composition containing the spider silk polypeptide is introduced into the cavity formed by inserting the upper pin 4 or the lower pin 6 into the mold 2, and the mold 2 is heated while the upper pin 4 and A molded product can be obtained by compressing the composition with the lower pin 6.

図2は、モールド成形体を得る工程図を示すものであり、(a)は組成物導入前、(b)は組成物導入直後、(c)は組成物を加熱及び加圧している状態の加圧成形機の模式断面図である。図2(a)に示すように、金型2の貫通孔に下側ピン6のみを挿入した状態で貫通孔内に組成物を導入し、図2(b)に示すように、金型2の貫通孔に上側ピン4を挿入して下降させ、金型2の加熱を開始して、加熱加圧前の組成物8aを貫通孔内で加熱加圧する。あらかじめ定めた加圧力に至るまで上側ピン4を下降させ、図2(c)に示す状態で組成物が所定の温度に達するまで、加熱及び加圧を継続して、加熱加圧後の組成物8bを得る。その後、冷却器(例えばスポットクーラー)を用いて金型2の温度を下降させ、組成物8bが所定の温度になったところで、上側ピン4又は下側ピン6を金型2から抜き取り、内容物を取り出して、モールド成形体を得る。加圧に関しては、下側ピン6を固定した状態で上側ピン4を下降させて実施してもよいが、上側ピン4の下降と下側ピン6の上昇の両方を実施してもよい。 2A and 2B are process diagrams for obtaining a molded article, where FIG. 2A is a state before the composition is introduced, FIG. 2B is a state immediately after the composition is introduced, and FIG. 2C is a state in which the composition is heated and pressurized. It is a schematic cross section of a pressure molding machine. As shown in FIG. 2( a ), the composition is introduced into the through hole of the mold 2 with only the lower pin 6 inserted into the through hole, and as shown in FIG. The upper pin 4 is inserted into the through hole and lowered, the heating of the mold 2 is started, and the composition 8a before heating and pressing is heated and pressed in the through hole. The upper pin 4 is lowered until reaching a predetermined pressing force, and heating and pressurization are continued until the composition reaches a predetermined temperature in the state shown in FIG. 2C, and the composition after heating and pressurizing. 8b is obtained. Then, the temperature of the mold 2 is lowered by using a cooler (for example, a spot cooler), and when the composition 8b reaches a predetermined temperature, the upper pin 4 or the lower pin 6 is extracted from the mold 2 and the contents Is taken out to obtain a molded body. Regarding the pressurization, the upper pin 4 may be lowered while the lower pin 6 is fixed, but both the lowering of the upper pin 4 and the lowering of the lower pin 6 may be performed.

加熱は、80〜300℃で行うことが好ましく、100〜180℃がより好ましく、100〜130℃が更に好ましい。加圧は、5kN以上で行うことが好ましく、10kN以上がより好ましく、20kN以上が更に好ましい。また、所定の加熱加圧条件に達した後、その条件での処理を続ける時間(保温条件)は、0〜100分が好ましく、1〜50分がより好ましく5〜30分が更に好ましい。 The heating is preferably performed at 80 to 300°C, more preferably 100 to 180°C, further preferably 100 to 130°C. The pressurization is preferably performed at 5 kN or more, more preferably 10 kN or more, still more preferably 20 kN or more. In addition, after reaching the predetermined heating and pressurizing condition, the time for continuing the treatment under that condition (heat retention condition) is preferably 0 to 100 minutes, more preferably 1 to 50 minutes, and further preferably 5 to 30 minutes.

ポリペプチドを含む組成物のモールド成形体は、天然クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドを用いて作成することが好ましいことから、この製造方法について、以下詳述する。 Since the molded product of the composition containing the polypeptide is preferably prepared using the polypeptide derived from the natural spider silk protein, this production method will be described in detail below.

モールド成形体の原料となる、大吐糸管しおり糸タンパク質に由来するポリペプチドとしては、式1:REP1−REP2(1)で示されるアミノ酸配列の単位を2以上、好ましくは5以上、より好ましくは10以上含むポリペプチドが挙げられる。或いは、大吐糸管しおり糸タンパク質に由来するポリペプチドは、式1:REP1−REP2(1)で示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。なお、大吐糸管しおり糸タンパク質に由来するポリペプチドにおいて、式1:REP1−REP2(1)で示されるアミノ酸配列の単位は、同一であってもよく、異なっていてもよい。上記大吐糸管しおり糸タンパク質に由来するポリペプチドは、大腸菌等の微生物を宿主とした組み換えタンパク質生産を行う場合、生産性の観点から、分子量が500kDa以下であることが好ましく、より好ましくは300kDa以下であり、さらに好ましくは200kDa以下である。 As the polypeptide derived from the large vesicle guideline protein, which is a raw material of the molded article, the unit of the amino acid sequence represented by the formula 1: REP1-REP2(1) is 2 or more, preferably 5 or more, and more preferably Include polypeptides containing 10 or more. Alternatively, the polypeptide derived from the large vesicle guideline protein comprises a unit of the amino acid sequence represented by formula 1: REP1-REP2(1), and the C-terminal sequence is shown in any one of SEQ ID NOS: 1 to 3. Polypeptide having an amino acid sequence having 90% or more homology with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1-3 or the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOs: 1 to 3. In addition, in the polypeptide derived from the large vesicle guideline protein, the units of the amino acid sequence represented by Formula 1: REP1-REP2(1) may be the same or different. In the case of carrying out recombinant protein production using a microorganism such as Escherichia coli as a host, the polypeptide derived from the large vesicle guideline protein preferably has a molecular weight of 500 kDa or less, more preferably 300 kDa, from the viewpoint of productivity. Or less, more preferably 200 kDa or less.

式1において、REP1は、ポリアラニンを意味している。REP1において、連続して並んでいるアラニンは、2残基以上であることが好ましく、より好ましくは3残基以上であり、さらに好ましくは4残基以上であり、特に好ましくは5残基以上である。また、REP1において、連続して並んでいるアラニンは、20残基以下であることが好ましく、より好ましくは16残基以下であり、さらに好ましくは12残基以下であり、特に好ましくは10残基以下である。式1において、REP2は、10〜200残基のアミノ酸からなるアミノ酸配列であり、アミノ酸配列中に含まれるグリシン、セリン、グルタミン及びアラニンの合計残基数がアミノ酸残基数全体に対して40%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上である。 In Formula 1, REP1 means polyalanine. In REP1, it is preferable that the number of alanines arranged consecutively is 2 or more residues, more preferably 3 or more residues, further preferably 4 or more residues, particularly preferably 5 or more residues. is there. Further, in REP1, the number of consecutive alanines arranged is preferably 20 residues or less, more preferably 16 residues or less, further preferably 12 residues or less, and particularly preferably 10 residues. It is as follows. In Formula 1, REP2 is an amino acid sequence consisting of amino acids of 10 to 200 residues, and the total number of residues of glycine, serine, glutamine, and alanine contained in the amino acid sequence is 40% with respect to the total number of amino acid residues. Or more, preferably 60% or more, more preferably 70% or more.

大吐糸管しおり糸において、REP1は、繊維内で結晶βシートを形成する結晶領域に該当し、REP2は、繊維内でより柔軟性があり大部分が規則正しい構造を欠いている無定型領域に該当する。そして、[REP1−REP2]は、結晶領域と無定型領域からなる繰り返し領域(反復配列)に該当し、しおり糸タンパク質の特徴的配列である。 In the large yarn ejection guide thread, REP1 corresponds to a crystalline region that forms a crystalline β sheet in the fiber, and REP2 corresponds to an amorphous region that is more flexible and largely lacks a regular structure in the fiber. Applicable [REP1-REP2] corresponds to a repetitive region (repetitive sequence) composed of a crystal region and an atypical region, and is a characteristic sequence of a bookmark thread protein.

配列番号1に示されるアミノ酸配列は、ADF3のアミノ酸配列(NCBIアクセッション番号:AAC47010、GI:1263287)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 of the amino acid sequence of ADF3 (NCBI accession number: AAC47010, GI: 1263287) consisting of the amino acids of the 50 residues at the C-terminus, and is shown in SEQ ID NO: 2. The amino acid sequence is the same as the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 with 20 residues removed from the C-terminal, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 is from the C-terminal of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. It is identical to the amino acid sequence with 29 residues removed.

式1:REP1−REP2(1)で示されるアミノ酸配列の単位を2以上含むポリペプチドとしては、例えば、配列番号7に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドを用いることができる。配列番号7に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドは、N末端に開始コドン、His10タグ及びHRV3Cプロテアーゼ(Humanrhinovirus3C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4)を付加したADF3のアミノ酸配列(NCBIアクセッション番号:AAC47010、GI:1263287)において、翻訳が第543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。 As the polypeptide containing two or more units of the amino acid sequence represented by Formula 1: REP1-REP2(1), for example, a polypeptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 can be used. The polypeptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 has the amino acid sequence (NCBI act) of ADF3 in which an amino acid sequence (SEQ ID NO: 4) consisting of a start codon, a His10 tag, and a HRV3C protease (Humanrhinovirus 3C protease) recognition site is added to the N-terminus. Session number: AAC47010, GI:1263287), which was mutated so that the translation terminates at the 543rd amino acid residue.

また、式1:REP1−REP2(1)で示されるアミノ酸配列の単位を2以上含むポリペプチドとしては、配列番号7に示されるアミノ酸配列において1又は複数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、結晶領域と無定型領域からなる繰り返し領域を有するタンパク質を用いることができる。本発明において、「1又は複数個」とは、例えば、1〜40個、1〜35個、1〜30個、1〜25個、1〜20個、1〜15個、1〜10個、或は1又は数個を意味する。また、本発明において、「1又は数個」は、1〜9個、1〜8個、1〜7個、1〜6個、1〜5個、1〜4個、1〜3個、1〜2個、又は1個を意味する。 Further, as a polypeptide containing two or more units of the amino acid sequence represented by formula 1: REP1-REP2(1), one or more amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 are substituted, deleted, inserted and A protein having a repeating region consisting of a crystal region and an amorphous region, which consists of an added amino acid sequence and/or can be used. In the present invention, "1 or more" means, for example, 1 to 40, 1 to 35, 1 to 30, 1 to 25, 1 to 20, 1 to 15, 1 to 10, Or, it means one or several. In the present invention, "1 or several" means 1 to 9, 1 to 8, 1 to 7, 1 to 6, 1 to 5, 1 to 4, 1 to 3, 1 Means two or one.

また、式1:REP1−REP2(1)で示されるアミノ酸配列の単位を2以上含むポリペプチドとしては、例えば、配列番号8に示されているアミノ酸配列を有する、ADF4由来の組換えタンパク質が挙げられる。配列番号8に示されているアミノ酸配列は、NCBIデータベースから入手したADF4の部分的なアミノ酸配列(NCBIアクセッション番号:AAC47011、GI:1263289)のN末端に開始コドン、His10タグ及びHRV3Cプロテアーゼ(Humanrhinovirus3C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4)を付加したものである。また、式1:REP1−REP2(1)で示されるアミノ酸配列の単位を2以上含むポリペプチドとしては、配列番号8に示されるアミノ酸配列において1又は複数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、結晶領域と無定型領域からなる繰り返し領域を有するポリペプチドを用いてもよい。また、式1:REP1−REP2(1)で示されるアミノ酸配列の単位を2以上含むポリペプチドとしては、例えば、配列番号9に示されているアミノ酸配列を有する、MaSp2由来の組換えタンパク質が挙げられる。配列番号9に示されているアミノ酸配列は、NCBIデータベースから入手したMaSp2の部分的な配列(NCBIアクセッション番号:AAT75313、GI:50363147)のN末端に開始コドン、His10タグ及びHRV3Cプロテアーゼ(Humanrhinovirus3Cプロテアーゼ)認識サイトからなるアミノ酸配列を付加したものである。また、式1:REP1−REP2(1)で示されるアミノ酸配列の単位を2以上含むポリペプチドとしては、配列番号9に示されるアミノ酸配列において1又は複数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、結晶領域と無定型領域からなる繰り返し領域を有するポリペプチドを用いてもよい。 Examples of the polypeptide containing two or more units of the amino acid sequence represented by formula 1: REP1-REP2(1) include recombinant protein derived from ADF4 having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO:8. To be The amino acid sequence shown in SEQ ID NO:8 is a partial codon amino acid sequence of ADF4 (NCBI accession number: AAC47011, GI:1263289) obtained from the NCBI database at the N-terminus with a start codon, a His10 tag, and an HRV3C protease (Humanrhinovirus3C). An amino acid sequence (SEQ ID NO: 4) consisting of a protease recognition site is added. Further, as a polypeptide containing two or more units of the amino acid sequence represented by the formula 1: REP1-REP2(1), one or more amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 are substituted, deleted, inserted and A polypeptide having a repeating region consisting of a crystalline region and an atypical region, which consists of an added amino acid sequence, may be used. Examples of the polypeptide containing two or more units of the amino acid sequence represented by formula 1: REP1-REP2(1) include MaSp2-derived recombinant protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO:9. To be The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 is the initiation codon at the N-terminal of the partial sequence of MaSp2 (NCBI accession number: AAT75313, GI: 503633147) obtained from the NCBI database, His10 tag and HRV3C protease (Humanrhinovirus 3C protease. ) An amino acid sequence consisting of a recognition site is added. Further, as a polypeptide containing two or more units of the amino acid sequence represented by formula 1: REP1-REP2(1), one or more amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 are substituted, deleted, inserted and A polypeptide having a repeating region consisting of a crystalline region and an atypical region, which consists of an added amino acid sequence, may be used.

横糸タンパク質に由来するポリペプチドとしては、式2:REP3(2)で示されるアミノ酸配列の単位を10以上、好ましくは20以上、より好ましくは30以上含むポリペプチドが挙げられる。横糸タンパク質に由来するポリペプチドは、大腸菌等の微生物を宿主とした組み換えタンパク質生産を行う場合、生産性の観点から、分子量が500kDa以下であることが好ましく、より好ましくは300kDa以下であり、さらに好ましくは200kDa以下である。 Examples of the polypeptide derived from the weft thread protein include a polypeptide containing 10 or more, preferably 20 or more, and more preferably 30 or more units of the amino acid sequence represented by the formula 2: REP3(2). In the case of carrying out recombinant protein production using a microorganism such as Escherichia coli as a host, the polypeptide derived from the weft thread protein preferably has a molecular weight of 500 kDa or less, more preferably 300 kDa or less, and further preferably from the viewpoint of productivity. Is less than 200 kDa.

式(2)において、REP3はGly−Pro−Gly−Gly−Xから構成されるアミノ酸配列を意味し、XはAla、Ser、Tyr及びValからなる群から選ばれる一つのアミノ酸を意味する。 In the formula (2), REP3 means an amino acid sequence composed of Gly-Pro-Gly-Gly-X, and X means one amino acid selected from the group consisting of Ala, Ser, Tyr and Val.

クモ糸において、横糸は結晶領域を持たず、無定形領域からなる繰り返し領域を持つことが大きな特徴である。大吐糸管しおり糸などにおいては結晶領域と無定形領域からなる繰り返し領域を持つため、高い応力と伸縮性を併せ持つと推測される。一方、横糸については、大吐糸管しおり糸に比べると応力は劣るが、高い伸縮性を持つ。これは横糸の大部分が無定形領域によって構成されているためだと考えられている。 In the spider silk, the weft thread has a major feature that it does not have a crystalline region but has a repeating region composed of an amorphous region. It is presumed that the large spitting tube guide thread has high stress and elasticity because it has a repeating region consisting of a crystalline region and an amorphous region. On the other hand, the weft thread has a higher stretchability, although the stress is inferior to that of the large discharge tube guide thread. It is believed that this is because most of the weft threads are composed of amorphous regions.

式2:REP3(2)で示されるアミノ酸配列の単位を10以上含むポリペプチドとしては、例えば、配列番号10に示されるアミノ酸配列を有する鞭毛状絹タンパク質由来の組換えタンパク質が挙げられる。配列番号10に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末端に開始コドン、His10タグ及びHRV3C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4)を付加したアミノ酸配列である。また、式2:REP3(2)で示されるアミノ酸配列の単位を10以上含むポリペプチドとしては、配列番号10に示されるアミノ酸配列において1又は複数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列からなり、無定形領域からなる繰り返し領域を有するポリペプチドを用いてもよい。 Formula 2: Examples of the polypeptide containing 10 or more units of the amino acid sequence represented by REP3(2) include a recombinant protein derived from a flagellated silk protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 is 1220 residues from the N terminus corresponding to the repeat part and motif of the partial sequence (NCBI accession number: AAF36090, GI: 7106224) of the flagellar silk protein of the American Nephila spp. obtained from the NCBI database. The amino acid sequence from the base to the 1659th residue (referred to as PR1 sequence) and the C-terminus of the partial sequence (NCBI accession number: AAC38847, GI:28333649) of the flagellated silk protein of the American Nephila spider obtained from the NCBI database. To the amino acid sequence (SEQ ID NO: 4) consisting of a start codon, a His10 tag, and an HRV3C protease recognition site at the N-terminus of the combined sequence. It is an array. Further, as a polypeptide containing 10 or more units of the amino acid sequence represented by formula 2: REP3(2), one or more amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 are substituted, deleted, inserted and/or You may use the polypeptide which has the repeating region which consists of an added amino acid sequence and an amorphous region.

ポリペプチドは、ポリペプチドをコードする遺伝子を含有する発現ベクターで形質転換した宿主を用いて製造することができる。遺伝子の製造方法は特に制限されず、天然型クモ糸タンパク質をコードする遺伝子をクモ由来の細胞から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か、若しくは化学的に合成する。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天然型クモ糸タンパク質のアミノ酸配列情報をもとに、AKTAoligopilotplus 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などで連結して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 polypeptide can be produced using a host transformed with an expression vector containing a gene encoding the polypeptide. The method for producing the gene is not particularly limited, and the gene encoding the natural spider silk protein is amplified from a spider-derived cell by polymerase chain reaction (PCR) or the like and cloned, or chemically synthesized. The method for chemically synthesizing the gene is not particularly limited, and for example, based on the amino acid sequence information of the natural spider silk protein obtained from the NCBI web database or the like, AKTA oligopilotplus 10/100 (GE Healthcare Japan KK) It is possible to synthesize by ligating oligonucleotides automatically synthesized by, for example, PCR. At this time, in order to facilitate purification and confirmation of the protein, a gene encoding a protein having an amino acid sequence obtained by adding an amino acid sequence consisting of a start codon and a His10 tag to the N-terminal of the above amino acid sequence may be synthesized. ..

発現ベクターとしては、DNA配列からタンパク質を発現し得るプラスミド、ファージ、ウイルスなどを用いることができる。プラスミド型発現ベクターとしては、宿主細胞内で目的の遺伝子が発現し、かつそれ自体が増幅することのできるものであればよく、特に限定されない。例えば宿主として大腸菌Rosetta(DE3)を用いる場合は、pET22b(+)プラスミドベクター、pColdプラスミドベクターなどを用いることができる。中でも、タンパク質の生産性の観点から、pET22b(+)プラスミドベクターを用いることが好ましい。宿主としては、例えば動物細胞、植物細胞、微生物などを用いることができる。 As the expression vector, a plasmid, phage, virus or the like that can express a protein from a DNA sequence can be used. The plasmid-type expression vector is not particularly limited as long as it can express the target gene in the host cell and can amplify itself. For example, when Escherichia coli Rosetta (DE3) is used as a host, pET22b(+) plasmid vector, pCold plasmid vector or the like can be used. Among them, it is preferable to use the pET22b(+) plasmid vector from the viewpoint of protein productivity. As the host, for example, animal cells, plant cells, microorganisms, etc. can be used.

本発明で使用するポリペプチドは、ニワオニグモ(Araneus diadematus)の2つの主要なしおり糸タンパク質の一つであるADF3由来のポリペプチドであることが好ましい。このポリペプチドは強伸度及びタフネスが基本的に高く、合成し易いことも利点として挙げられる。 The polypeptide used in the present invention is preferably a polypeptide derived from ADF3, which is one of the two major dragline proteins of the Japanese spider, Araneus diadematus. This polypeptide basically has high elongation and toughness, and can be easily synthesized.

本発明の一実施形態に係るモールド成形体は、当該モールド成形体を、−100℃以上0℃以下の温度環境と、0℃超かつ120℃以下の温度環境とに所定の時間、交互に暴露した後に測定した室温での曲げ強度が、当該暴露前に測定した室温での曲げ強度の±20%以下の値、好ましくは±17%以下の値である。このようなモールド成形体であると、使用環境の温度変化によって、曲げ強度が大きく変化せず、成形体の物性に対する信頼性がより高くなる。 A molded body according to an embodiment of the present invention is alternately exposed to a temperature environment of -100°C or higher and 0°C or lower and a temperature environment of higher than 0°C and 120°C or lower for a predetermined time. The bending strength at room temperature measured after the heating is ±20% or less, preferably ±17% or less of the bending strength measured at room temperature before the exposure. With such a molded body, the bending strength does not change significantly due to the temperature change of the use environment, and the reliability of the physical properties of the molded body becomes higher.

本発明の一実施形態に係るモールド成形体は、当該モールド成形体を、−100℃以上0℃以下の温度環境と、0℃超かつ120℃以下の温度環境とに所定の時間、交互に暴露した後に測定した室温でのヤング率が、当該暴露前に測定した室温でのヤング率の±15%以下の値、好ましくは±12%以下の値である。このようなモールド成形体であると、使用環境の温度変化によって、ヤング率が大きく変化せず、成形体の物性に対する信頼性がより高くなる。 A molded body according to an embodiment of the present invention is alternately exposed to a temperature environment of -100°C or higher and 0°C or lower and a temperature environment of higher than 0°C and 120°C or lower for a predetermined time. The Young's modulus at room temperature measured after that is ±15% or less, preferably ±12% or less of the Young's modulus measured at room temperature before the exposure. With such a molded product, the Young's modulus does not change significantly due to temperature changes in the use environment, and the reliability of the physical properties of the molded product is further improved.

以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明の技術思想を逸脱しない限り、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples without departing from the technical idea of the present invention.

<遺伝子合成>
(1)ADF3Kaiの遺伝子の合成
ニワオニグモの2つの主要なしおり糸タンパク質の一つであるADF3の部分的なアミノ酸配列(NCBIアクセッション番号:AAC47010、GI:1263287)をNCBIのウェブデータベースより取得し、同配列のN末端に開始コドン及びHis10タグおよびHRV3Cプロテアーゼ(Humanrhinovirus3Cプロテアーゼ)認識サイトからなる(配列番号4)を付加したアミノ酸配列(配列番号5)、をコードする遺伝子を、GenScript社に合成受託した。その結果、配列番号6で示す塩基配列からなるADF3Kaiの遺伝子が導入されたpUC57ベクター(遺伝子の5’末端直上流にNdeIサイト、及び5’末端直下流にXbaIサイト有り)を取得した。その後、同遺伝子をNde I及びEcoR Iで制限酵素処理し、pET22b(+)発現ベクターに組み換えた。
<Gene synthesis>
(1) Synthesis of ADF3Kai gene A partial amino acid sequence of ADF3 (NCBI accession number: AAC47010, GI:1263287), which is one of the two major dragline proteins of the Japanese spider, is acquired from the NCBI web database. A gene encoding an amino acid sequence (SEQ ID NO: 5) in which a start codon, a His10 tag, and a HRV3C protease (Humanrhinovirus 3C protease) recognition site (SEQ ID NO: 4) were added to the N-terminus of the same sequence was synthesized and commissioned to GenScript. .. As a result, a pUC57 vector (NdeI site immediately upstream of the 5'end and XbaI site immediately downstream of the 5'end of the gene) into which the ADF3Kai gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 6 was introduced was obtained. Then, the same gene was treated with Nde I and EcoR I by restriction enzymes and recombined into a pET22b(+) expression vector.

(2)ADF3Kai−noNRの遺伝子の合成
上記で得られたADF3Kaiの遺伝子が導入されたpET22b(+)ベクターを鋳型に、PrimeStarMutagenesisBasal Kit(タカラバイオ株式会社製)を用いた部位特異的変異導入により、ADF3Kaiのアミノ酸配列(配列番号5)における第543番目のアミノ酸残基バリン(Val)に対応するコドンGTGを終止コドンTAAに変異させ、配列番号11に示すADF3Kai−noNRの遺伝子をpET22b(+)上に構築した。変異の導入の正確性については、3130xlGeneticAnalyzer(Applied Biosystems)を用いたシーケンス反応により確認した。なお、ADF3Kai−noNRのアミノ酸配列は配列番号7で示すとおりである。
(2) Synthesis of ADF3Kai-noNR Gene By site-directed mutagenesis using PrimeStar Mutagenesis Basal Kit (manufactured by Takara Bio Inc.) using the pDF22b(+) vector into which the ADF3Kai gene obtained above was introduced as a template, The codon GTG corresponding to the 543rd amino acid residue valine (Val) in the amino acid sequence of ADF3Kai (SEQ ID NO: 5) was mutated to the stop codon TAA, and the gene of ADF3Kai-noNR shown in SEQ ID NO: 11 was obtained on pET22b(+). Built on. The accuracy of introducing the mutation was confirmed by a sequence reaction using a 3130xl Genetic Analyzer (Applied Biosystems). The amino acid sequence of ADF3Kai-noNR is as shown in SEQ ID NO:7.

<タンパク質の発現>
上記で得られたADF3Kai−noNRの遺伝子配列を含むpET22b(+)発現ベクターを、大腸菌Rosetta(DE3)に形質転換した。得られたシングルコロニーを、アンピシリンを含む2mLのLB培地で15時間培養後、同培養液1.4mLを、アンピシリンを含む140mLのLB培地に添加し、37℃、200rpmの条件下で、培養液のOD600が3.5になるまで培養した。次に、OD600が3.5の培養液を、アンピシリンを含む7Lの2×YT培地に50%グルコース140mLと共に加え、OD600が4.0になるまでさらに培養した。その後、得られたOD600が4.0の培養液に、終濃度が0.5mMになるようにイソプロピル−β−チオガラクトピラノシド(IPTG)を添加してタンパク質発現を誘導した。IPTG添加後2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タンパク質溶液をポリアクリルアミドゲルに泳動させたところ、IPTG添加に依存して目的サイズのバンドが観察され、目的とするタンパク質が発現していることを確認した。ADF3Kai−noNRのタンパク質を発現している大腸菌を冷凍庫(−20℃)で保存した。
<Expression of protein>
The pET22b(+) expression vector containing the gene sequence of ADF3Kai-noNR obtained above was transformed into E. coli Rosetta (DE3). After culturing the obtained single colony in 2 mL of LB medium containing ampicillin for 15 hours, 1.4 mL of the same culture solution was added to 140 mL of LB medium containing ampicillin, and the culture solution was added at 37° C. and 200 rpm. The cells were cultured until their OD600 was 3.5. Next, the culture solution having an OD600 of 3.5 was added to 7 L of 2×YT medium containing ampicillin together with 140 mL of 50% glucose, and further cultured until the OD600 reached 4.0. Then, isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to the obtained culture solution having an OD600 of 4.0 to a final concentration of 0.5 mM to induce protein expression. Two hours after the addition of IPTG, the culture solution was centrifuged to collect the bacterial cells. When a protein solution prepared from a culture solution before and after the addition of IPTG was electrophoresed on a polyacrylamide gel, a band of a target size was observed depending on the addition of IPTG, and it was confirmed that the target protein was expressed. confirmed. Escherichia coli expressing the ADF3Kai-noNR protein was stored in a freezer (-20°C).

<ポリペプチド調製例>
(I)遠沈管(50mL)に、ADF3Kai−noNRのタンパク質を発現している大腸菌の菌体約4.5gと、緩衝液AI(20mMTris−HCl、pH7.4)30mLを添加し、ミキサー(GE社製、SI−0286、レベル10)で菌体を分散させた後、遠心分離機(トミー精工製、MX−305)で遠心分離(10,000rpm、10分、室温)し、上清を捨てた。
(II)遠心分離で得られた沈殿物(菌体)に緩衝液AIを30mLと、0.1MのPMSF(イソプロパノールで溶解)を0.3mL添加し、上記GE社製のミキサー(レベル10)で3分間分散させた。その後、超音波破砕機(SONIC&MATERIALSINC製、VCX500)を用いて菌体を破砕し、遠心分離(10,000rpm、10分、室温)した。
(III)遠心分離で得られた沈殿物に緩衝液AIを30mL加え、ミキサー(IKA社製、T18ベーシックウルトラタラックス、レベル2)で3分間分散させた後、上記トミー精工製の遠心分離機で遠心分離(10,000rpm、10分、室温)し、上清を除去した。
(IV)上清を捨てた遠沈管に7.5Mの尿素緩衝液I(7.5M尿素、10mMリン酸二水素ナトリウム、20mM NaCl、1mM Tris−HCl、pH7.0)を加え、上記SMT社製の超音波破砕機(レベル7)で沈殿を良く分散させた。その後、上記タイテック社製のシェイカー(200rpm、60℃)で120分間溶解させた。溶解後のタンパク質溶液を上記トミー精工製の遠心分離機で遠心分離(11,000×g、10分、室温)し、上清を透析チューブ(三光純薬株式会社、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のぞき、凍結乾燥粉末を回収した。得られた凍結乾燥粉末における目的タンパク質ADF3Kai−noNRの精製度は、粉末のポリアクリルアミドゲル電気泳動(CBB染色)の結果をTotallab(nonlineardynamicsltd.)を用いて画像解析することにより確認した。その結果、ADF3Kai−noNRの精製度は約85%であった。
<Polypeptide preparation example>
(I) About 4.5 g of E. coli cells expressing ADF3Kai-noNR protein and 30 mL of buffer AI (20 mM Tris-HCl, pH 7.4) were added to a centrifuge tube (50 mL), and a mixer (GE) was used. After dispersing the bacterial cells with SI-0286 (level 10) manufactured by the same company, centrifuge (10,000 rpm, 10 minutes, room temperature) with a centrifuge (MX-305 manufactured by Tommy Seiko), and discard the supernatant. It was
(II) To the precipitate (bacteria) obtained by centrifugation, 30 mL of the buffer solution AI and 0.3 mL of 0.1 M PMSF (dissolved in isopropanol) were added, and the above mixer (level 10) manufactured by GE was added. And dispersed for 3 minutes. Then, the cells were disrupted using an ultrasonic disrupter (VCX500, manufactured by SONIC & MATERIALS INC) and centrifuged (10,000 rpm, 10 minutes, room temperature).
(III) 30 mL of the buffer solution AI was added to the precipitate obtained by centrifugation, and the mixture was dispersed for 3 minutes with a mixer (T18 Basic Ultra Turrax, level 2 manufactured by IKA), and then the centrifugal separator manufactured by Tommy Seiko. After centrifugation (10,000 rpm, 10 minutes, room temperature), the supernatant was removed.
(IV) 7.5 M urea buffer I (7.5 M urea, 10 mM sodium dihydrogen phosphate, 20 mM NaCl, 1 mM Tris-HCl, pH 7.0) was added to the centrifuge tube in which the supernatant was discarded, and the above SMT company was used. The precipitate was well dispersed with an ultrasonic crusher (level 7) manufactured by K.K. Then, it was made to dissolve for 120 minutes with the shaker (200 rpm, 60 degreeC) by the above-mentioned Titec company. The protein solution after dissolution was centrifuged (11,000×g, 10 minutes, room temperature) with the above-described Tomy Seiko centrifuge, and the supernatant was passed through a dialysis tube (Sanko Junyaku Co., Ltd., cellulose tube 36/32). Dialysis was carried out with water. The white aggregated protein obtained after dialysis was recovered by centrifugation, water was removed with a freeze dryer, and freeze-dried powder was recovered. The degree of purification of the target protein ADF3Kai-noNR in the obtained lyophilized powder was confirmed by image analysis of the results of polyacrylamide gel electrophoresis (CBB staining) of the powder using Totallab (nonlinear dynamics lt.). As a result, the degree of purification of ADF3Kai-noNR was about 85%.

(実施例1)
<モールド成形体の作成方法>
上記「ポリペプチド調製例」で得られた凍結乾燥粉末(以下「サンプル」という。)を1.35g量り取り、このサンプルを図1に示す加圧成形機10の金型2(円柱形状の金型であり、断面が35mm×15mmの長方形状の貫通孔を有している。)の貫通孔内に導入した。この際、厚みが均等になるようにサンプルを加えていった。全てのサンプルを導入した後、金型2の加熱を開始するとともに、ハンドプレス機(NPaシステム株式会社製、NT−100H−V09)を用いて、上側ピン4と下側ピン6を貫通孔内に挿入することでサンプルの加圧を行った。この際、サンプルの加圧条件が40kNとなるように制御した。サンプルの温度が200℃になったところで加熱を中止し、スポットクーラー(トラスコ中山株式会社製、TS−25EP−1)で冷却して、サンプルの温度が50℃になったところで取り出し、バリ取りを行った後、35mm×15mm×2mmの直方体形状のモールド成形体を得た。
(Example 1)
<Method of creating molded body>
1.35 g of the freeze-dried powder (hereinafter referred to as "sample") obtained in the above "polypeptide preparation example" was weighed and this sample was used for the mold 2 of the pressure molding machine 10 shown in Fig. 1 (cylindrical metal mold). It is a mold, and has a rectangular through hole having a cross section of 35 mm×15 mm). At this time, samples were added so that the thickness was uniform. After introducing all the samples, the heating of the mold 2 is started, and the upper pin 4 and the lower pin 6 are placed in the through holes by using a hand press machine (NT-100H-V09 manufactured by NPa System Co., Ltd.). The sample was pressurized by inserting it into the. At this time, the pressurization condition of the sample was controlled to be 40 kN. When the temperature of the sample reached 200°C, the heating was stopped, the sample was cooled with a spot cooler (TS-25EP-1 manufactured by Trusco Nakayama Co., Ltd.), and when the temperature of the sample reached 50°C, it was taken out and deburred After that, a rectangular parallelepiped shaped molded body of 35 mm×15 mm×2 mm was obtained.

<曲げ弾性率及び曲げ強度測定方法>
得られたモールド成形体については、恒温恒湿槽(espec社製、LHL−113)で20℃/65%RHの条件下で1日静置した後、以下の測定を行った。
すなわち、オートグラフ(島津製作所株式会社製、AG−X plus)にて籠治具を用いて、三点曲げ試験を行った。使用したロードセルは50kNであった。この際、三点曲げの支点間距離を27mmに固定し、測定速度を1mm/分とした。また、モールド成形体のサイズをマイクロノギスで測定し、治具に設置し測定を行った。曲げ弾性率は0.05〜0.25%までの変位(ひずみ)から求めた。
<Bending elastic modulus and bending strength measuring method>
The obtained molded product was allowed to stand for 1 day in a constant temperature and humidity chamber (LHL-113, manufactured by Espec) under the condition of 20° C./65% RH, and then the following measurements were performed.
That is, a three-point bending test was conducted using an autograph (AG-X plus manufactured by Shimadzu Corporation) using a basket jig. The load cell used was 50 kN. At this time, the distance between fulcrums for three-point bending was fixed at 27 mm, and the measurement speed was 1 mm/min. In addition, the size of the molded body was measured with a micro caliper and placed on a jig for measurement. The flexural modulus was determined from the displacement (strain) from 0.05 to 0.25%.

<透明性測定方法1>
得られたモールド成形体について、厚さ方向(2mm厚)の透明性を目視で測定し、成形体全体の透明性が高い場合を◎、透明ではあるが半透明又は不透明な部分が僅かに存在する場合を○、透明性を有しない場合を×とした。すなわち、モールド成形体をSpiber社のロゴが印刷された紙の上に載せ、ロゴが見えるかどうかで透明性を確認した。
<Transparency measuring method 1>
The transparency of the obtained molded product in the thickness direction (2 mm thickness) was visually measured, and when the transparency of the entire molded product was high, it was ⊚, and there were a few transparent but translucent or opaque parts. The case was marked with ◯, and the case without transparency was marked with x. That is, the molded product was placed on a paper on which the logo of Siber Co. was printed, and the transparency was confirmed by whether the logo was visible.

(比較例1〜2)
ポリカーボネート(PC)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)を用いて、実施例1と同様にして35mm×15mm×2mmの直方体形状の成形体を得た。これらの成形体について、恒温恒湿槽(espec社製、LHL−113)で20℃/65%RHの条件下で1日静置した後、実施例1と同様に、曲げ弾性率、曲げ強度及び透明性を測定した。
(Comparative Examples 1-2)
Using polycarbonate (PC) and polymethylmethacrylate (PMMA), a rectangular parallelepiped shaped body of 35 mm×15 mm×2 mm was obtained in the same manner as in Example 1. About these molded bodies, after leaving still for 1 day in a constant temperature and humidity chamber (LHL-113, manufactured by Espec Co., Ltd.) under the condition of 20° C./65% RH, bending elastic modulus and bending strength were the same as in Example 1. And the transparency was measured.

実施例と比較例の結果をまとめて、以下の表1に示す。実施例1の透明性を評価したときのモールド成形体の写真を図3に示す。
The results of Examples and Comparative Examples are summarized in Table 1 below. FIG. 3 shows a photograph of the molded product when the transparency of Example 1 was evaluated.

(実施例2〜18)
実施例1では、サンプルの温度が200℃になったところで加熱を中止し、スポットクーラーで冷却して、サンプルの温度が50℃になったところで取り出した。すなわち加熱温度(X)は200℃であり、加熱温度に到達した直後に急冷を開始したためアニール時間(Y)は0分であった。加熱温度(X)及びアニール時間(Y)を以下の表2の通り変化させ、加圧条件を30kNにした他は、実施例1と同様にしてモールド成形体を得た。得られたモールド成形体について実施例1と同様に透明性を評価し、表2にまとめた。
(Examples 2 to 18)
In Example 1, heating was stopped when the temperature of the sample reached 200° C., the sample was cooled by a spot cooler, and taken out when the temperature of the sample reached 50° C. That is, the heating temperature (X) was 200° C. and the annealing time (Y) was 0 minutes because the rapid cooling was started immediately after the heating temperature was reached. A molded body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating temperature (X) and the annealing time (Y) were changed as shown in Table 2 below and the pressurizing condition was 30 kN. The obtained molded product was evaluated for transparency in the same manner as in Example 1 and summarized in Table 2.

(実施例19〜24)
加熱温度(X)、アニール時間(Y)及び加圧条件を以下の表3の通りにした他は、実施例1と同様にしてモールド成形体を得た。得られたモールド成形体について実施例1と同様に透明性を評価し、表3にまとめた。
(Examples 19 to 24)
A molded body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating temperature (X), the annealing time (Y) and the pressurizing conditions were as shown in Table 3 below. The obtained molded product was evaluated for transparency in the same manner as in Example 1 and summarized in Table 3.

実施例16〜18、5〜7について実施例1と同様にして曲げ弾性率及び曲げ強度を測定し、以下の透明性測定方法2に基づいて透過率を測定した。その結果を表4に示す。
<透明性測定方法2>
紫外可視近赤外分光光度計(島津製作所製、UV−2600)を用い、220〜800nmの波数範囲で0.1秒間の積算時間で透過率を求めた。
The flexural modulus and the flexural strength of Examples 16 to 18 and 5 to 7 were measured in the same manner as in Example 1, and the transmittance was measured based on the following transparency measuring method 2. The results are shown in Table 4.
<Transparency measuring method 2>
Using a UV-visible near-infrared spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, UV-2600), the transmittance was obtained in the wave number range of 220 to 800 nm with an integration time of 0.1 seconds.

<環境温度変化に対する安定性>
サンプルを30kNで加圧し、サンプルの温度が130℃になったところで加熱を中止し、スポットクーラー(トラスコ中山株式会社製、TS−25EP−1)でサンプルの温度が40℃にまで冷却する以外は実施例1と同様にして作製したモールド成形体(実施例25)の曲げ強度及びヤング率を測定した。測定後、当該モールド成形体を、室内温度を−80℃に設定した収容室1内に10分間静置した後、室内温度を100℃に設定した収容室2内に30秒以内に移送し、収容室2内で10分間静置した。この操作を30サイクル繰り返した。10サイクル後の時点、20サイクル後の時点、及び30サイクル後の時点において、モールド成形体を室温に戻し、室温での曲げ強度及びヤング率を測定した。
得られた測定値から下記式に基づき、曲げ強度及びヤング率の変化率(単位:%)をそれぞれ算出した。
曲げ強度の変化率=(暴露後の曲げ強度−暴露前の曲げ強度)/(暴露前の曲げ強度)×100
ヤング率の変化率=(暴露後のヤング率−暴露前のヤング率)/(暴露前のヤング率)×100
<Stability against environmental temperature changes>
The sample was pressurized at 30 kN, heating was stopped when the temperature of the sample reached 130° C., and the temperature of the sample was cooled to 40° C. with a spot cooler (TS-25EP-1 manufactured by Trusco Nakayama Co., Ltd.). The flexural strength and Young's modulus of the molded article (Example 25) produced in the same manner as in Example 1 were measured. After the measurement, the mold-molded body was allowed to stand in the storage chamber 1 in which the room temperature was set to −80° C. for 10 minutes, and then transferred into the storage chamber 2 in which the room temperature was set to 100° C. within 30 seconds, It was allowed to stand in the storage chamber 2 for 10 minutes. This operation was repeated 30 cycles. After 10 cycles, 20 cycles, and 30 cycles, the molded body was returned to room temperature, and the bending strength and Young's modulus at room temperature were measured.
Bending strength and Young's modulus change rate (unit: %) were calculated from the obtained measured values based on the following equations.
Bending strength change rate=(Bending strength after exposure−Bending strength before exposure)/(Bending strength before exposure)×100
Change rate of Young's modulus=(Young's modulus after exposure−Young's modulus before exposure)/(Young's modulus before exposure)×100

結果を表5及び図4に示す。実施例25のモールド成形体は、環境温度変化を30回繰り返した後であっても、曲げ強度の変化率は±20%以下であり、ヤング率の変化率は±15%以下であった。
The results are shown in Table 5 and FIG. In the molded product of Example 25, the rate of change in bending strength was ±20% or less and the rate of change in Young's modulus was ±15% or less even after the environmental temperature change was repeated 30 times.

2…金型、4…上側ピン、6…下側ピン、8a…加熱加圧前の組成物、8b…加熱加圧後の組成物、10…加圧成形機。 2... Mold, 4... Upper pin, 6... Lower pin, 8a... Composition before heating and pressing, 8b... Composition after heating and pressing, 10... Press molding machine.

Claims (7)

ポリペプチドを含む組成物のモールド成形体であって、
−100〜120℃の温度範囲内で、0℃を超える温度環境と0℃以下の温度環境に交互に暴露させた後に測定した室温での曲げ強度が、前記暴露前に測定した前記室温での曲げ強度の±20%以下の値である、モールド成形体。
A molded article of a composition containing a polypeptide,
In the temperature range of −100 to 120° C., the bending strength at room temperature measured after alternately exposing to a temperature environment above 0° C. and a temperature environment below 0° C. A molded product having a bending strength of ±20% or less.
ポリペプチドを含む組成物のモールド成形体であって、
−100〜120℃の温度範囲内で、0℃を超える温度環境と0℃以下の温度環境に交互に暴露させた後に測定した室温でのヤング率が、前記暴露前に測定した前記室温でのヤング率の±15%以下の値である、モールド成形体。
A molded article of a composition containing a polypeptide,
Within the temperature range of −100 to 120° C., Young's modulus at room temperature measured after alternately exposing to a temperature environment exceeding 0° C. and a temperature environment below 0° C. A molded product having a Young's modulus of ±15% or less.
前記モールド成形体が透明性を有する、請求項1又は2に記載のモールド成形体。 The molded body according to claim 1, wherein the molded body has transparency. 前記モールド成形体が4.5GPaを超える曲げ弾性率を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のモールド成形体。 The molded body according to claim 1, wherein the molded body has a flexural modulus of more than 4.5 GPa. 前記ポリペプチドが、天然クモ糸タンパク質及び天然クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドからなる群より選ばれる少なくとも1種を含有する、請求項1〜4の何れか一項に記載のモールド成形体。 The molded product according to any one of claims 1 to 4, wherein the polypeptide contains at least one selected from the group consisting of natural spider silk proteins and polypeptides derived from natural spider silk proteins. 前記モールド成形体は、加熱加圧成形体である、請求項1〜5の何れか一項に記載のモールド成形体。 The molded body according to any one of claims 1 to 5, wherein the molded body is a heat and pressure molded body. 前記ポリペプチドを含む組成物を加熱及び加圧する工程を備える、請求項1〜6の何れか一項に記載のモールド成形体を製造する方法。
The method for producing the molded article according to claim 1, comprising a step of heating and pressing a composition containing the polypeptide.
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