JP2020121958A - Protein molding manufacturing method - Google Patents

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オリバー セイエッド シャファート
Syed Shafaat Oliver
オリバー セイエッド シャファート
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Abstract

To provide a method allowing simple manufacture of a protein molding.SOLUTION: A protein molding manufacturing method comprises obtaining a protein molding by contacting a molding precursor with water. The molding precursor is a reaction mixture of a dope solution, which contains a modified fibroin and a solvent, and a reactant having a reactive group which can react with a protein to form a bond. The modified fibroin comprises a domain sequence represented by formula 1, [(A)motif-REP], or formula 2, [(A)motif-REP]-(A)motif. The domain sequence has an amino acid sequence such that a lysine residue is inserted in REP compared to a naturally occurring fibroin. [In formulas 1 and 2, (A)motif represents an amino acid sequence comprising 4-27 amino acid residues, where the number of alanine residues is 80% or more of the total number of amino acid residues in (A)motif; REP represents an amino acid sequence comprising 10-200 amino acid residues; m represents an integer from 10 to 300; the multiple occurrences of (A)motif may be amino acid sequences identical to or different from each other; and the multiple occurrences of REP may be amino acid sequences identical to or different from each other.]SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、タンパク質成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a protein molded body.

近年、生分解性を有するタンパク質の素材化が、環境保全意識の高まり応じて盛んに研究されるようになってきている。例えば、非特許文献1には、シルク粉末又は羊毛粉末を加熱圧縮し樹脂化することでバイオプラスチックを得る方法が報告されており、特許文献1には、粉末状の人工クモ糸タンパク質を加熱圧縮することで、人工クモ糸タンパク質からなる樹脂成形体を得ることが記載されている。それら、所謂人工タンパク質成形体は、合成繊維、合成樹脂等の石油系材料からなる成形体とは異なって、生産及び加工に際して必要なエネルギーが小さいこと等から益々の需要が見込まれている。このような状況下、人工タンパク質成形体を、より簡便に得る方法の実現が期待されている。 In recent years, the materialization of biodegradable proteins has been actively researched in response to increasing awareness of environmental conservation. For example, Non-Patent Document 1 reports a method of obtaining a bioplastic by heating and compressing silk powder or wool powder to make it a resin. In Patent Document 1, a powdered artificial spider silk protein is heated and compressed. By doing so, it is described that a resin molded body made of an artificial spider silk protein is obtained. These so-called artificial protein molded bodies are expected to be more and more demanded because, unlike molded bodies made of petroleum-based materials such as synthetic fibers and synthetic resins, the energy required for production and processing is small. Under such circumstances, realization of a method for more easily obtaining an artificial protein molded body is expected.

国際公開第2017/047504号International Publication No. 2017/047504

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 Resins Using Waste-Derived Animal Proteins"

本発明は、タンパク質成形体を簡便に製造できる方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method capable of easily producing a protein molded body.

本発明は、例えば、以下の各発明に関する。
[1]
成形体前駆体と水とを接触させて、タンパク質成形体を得る工程を備え、
成形体前駆体が、改変フィブロイン及び溶媒を含むドープ液と、タンパク質と反応して結合を形成可能な反応性基を有する反応剤との反応混合物であり、
改変フィブロインが、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み、
ドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中にリシン残基が挿入されたことに相当するアミノ酸配列を有する、タンパク質成形体の製造方法。
[式1及び式2中、(A)モチーフは4〜27アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示し、かつ(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が80%以上である。REPは10〜200アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示す。mは10〜300の整数を示す。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。]
[2]
ドメイン配列が、REP中にGPGXX(但し、Xはグリシン残基以外のアミノ酸残基を示す。)モチーフを含み、GPGXXモチーフ含有率が10%以上である、[1]に記載のタンパク質成形体の製造方法。
[3]
ドメイン配列が、REP中にグリシン残基、セリン残基、又はアラニン残基を含み、かつ、REP中のグリシン残基、セリン残基、又はアラニン残基と隣り合う位置に、リシン残基が挿入されたことに相当するアミノ酸配列を有する、[1]又は[2]に記載のタンパク質成形体の製造方法。
[4]
ドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中のアミノ酸配列の中央又は中央近傍に、リシン残基が挿入されたことに相当するアミノ酸配列を有する、[1]〜[3]のいずれかに記載のタンパク質成形体の製造方法。
[5]
ドメイン配列が、REP中に疎水性アミノ酸残基を含み、かつ、REP中の疎水性アミノ酸残基と隣り合う位置に、リシン残基が挿入されたことに相当するアミノ酸配列を有する、[1]〜[4]のいずれかに記載のタンパク質成形体の製造方法。
[6]
天然由来のフィブロインが、昆虫又はクモ類由来のフィブロインである、[1]〜[5]のいずれかに記載のタンパク質成形体の製造方法。
[7]
天然由来のフィブロインが、クモ類の大瓶状スパイダータンパク質(MaSp)又は小瓶状スパイダータンパク質(MiSp)である、請求項1〜6のいずれかに記載のタンパク質成形体の製造方法。
The present invention relates to the following inventions, for example.
[1]
A step of contacting a molded body precursor with water to obtain a protein molded body,
The molded body precursor is a reaction mixture of a dope solution containing modified fibroin and a solvent, and a reactive agent having a reactive group capable of reacting with a protein to form a bond,
The modified fibroin comprises a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , or the formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif,
A method for producing a molded protein, wherein the domain sequence has an amino acid sequence corresponding to insertion of a lysine residue in REP as compared with naturally-occurring fibroin.
[In Formula 1 and Formula 2, the (A) n motif represents an amino acid sequence composed of 4 to 27 amino acid residues, and the number of alanine residues is 80% of the total number of amino acid residues in the (A) n motif. That is all. REP indicates an amino acid sequence composed of 10 to 200 amino acid residues. m shows the integer of 10-300. The plurality of (A) n motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. The plurality of REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. ]
[2]
The domain sequence contains a GPGXX (where X represents an amino acid residue other than a glycine residue) motif in REP, and the content rate of the GPGXX motif is 10% or more. Production method.
[3]
The domain sequence contains a glycine residue, a serine residue, or an alanine residue in REP, and a lysine residue is inserted at a position adjacent to the glycine residue, the serine residue, or the alanine residue in REP. The method for producing a protein molded product according to [1] or [2], which has an amino acid sequence corresponding to the above.
[4]
Any of [1] to [3], wherein the domain sequence has an amino acid sequence corresponding to insertion of a lysine residue at or near the center of the amino acid sequence in REP, as compared with naturally-occurring fibroin. A method for producing a protein molded body according to item 1.
[5]
The domain sequence has a hydrophobic amino acid residue in REP, and has an amino acid sequence corresponding to insertion of a lysine residue at a position adjacent to the hydrophobic amino acid residue in REP, [1] ~ The method for producing a protein molded product according to any one of [4].
[6]
The method for producing a protein molded product according to any of [1] to [5], wherein the naturally-derived fibroin is fibroin derived from insects or arachnids.
[7]
The method for producing a protein molded product according to claim 1, wherein the naturally-derived fibroin is a large bottle-shaped spider protein (MaSp) or a small bottle-shaped spider protein (MiSp) of arachnids.

本発明によれば、タンパク質成形体を簡便に製造できる方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it becomes possible to provide a method capable of easily producing a protein molded body.

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 fibroin. 実施例1における成形体前駆体を製造する際の粘度測定結果を示すグラフである。3 is a graph showing the results of viscosity measurement when producing a molded body precursor in Example 1. 実施例1における成形体前駆体及びタンパク質成形体を示す写真である。1 is a photograph showing a molded body precursor and a protein molded body in Example 1. 実施例2における成形体前駆体の粘度測定結果を示すグラフである。5 is a graph showing the results of measuring the viscosity of the molded body precursor in Example 2. 実施例2におけるタンパク質成形体を示す写真である。5 is a photograph showing a protein molded body in Example 2.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

〔タンパク質成形体の製造方法〕
本実施形態に係るタンパク質成形体の製造方法は、成形体前駆体と水とを接触させて、タンパク質成形体を得る工程(接触工程)を備える。成形体前駆体は、改変フィブロイン(詳細は後述する。)及び溶媒を含むドープ液と、タンパク質と反応して結合を形成可能な反応性基を有する反応剤との反応混合物である。
[Method for producing molded protein]
The method for producing a protein molded body according to the present embodiment includes a step (contact step) of bringing a molded body precursor into contact with water to obtain a protein molded body. The molded body precursor is a reaction mixture of a dope solution containing modified fibroin (details will be described later) and a solvent, and a reactive agent having a reactive group capable of reacting with a protein to form a bond.

(改変フィブロイン)
本実施形態に係る改変フィブロインは、式1:[(A)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。改変フィブロインは、ドメイン配列のN末端側及びC末端側のいずれか一方又は両方に更にアミノ酸配列(N末端配列及びC末端配列)が付加されていてもよい。N末端配列及びC末端配列は、これに限定されるものではないが、典型的には、フィブロインに特徴的なアミノ酸モチーフの反復を有さない領域であり、100残基程度のアミノ酸からなる。
(Modified fibroin)
The modified fibroin according to the present embodiment has a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif. It is a protein containing. The modified fibroin may have an amino acid sequence (N-terminal sequence and C-terminal sequence) added to either 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 typically, but not limited to, regions having no repeat of the amino acid motif characteristic of fibroin, and consist of about 100 amino acids.

本明細書において「改変フィブロイン」とは、そのアミノ酸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を意味する。本明細書でいう「天然由来のフィブロイン」は、そのアミノ酸配列が自然に存在する昆虫又はクモ類等が産生するフィブロインと同一であるフィブロインを意味する。天然由来の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。 As used herein, the term "modified fibroin" means fibroin whose amino acid sequence differs from that of naturally-occurring fibroin. As used herein, the term "naturally-derived fibroin" means fibroin whose amino acid sequence is the same as fibroin produced by naturally occurring insects, arachnids and the like. Naturally-derived fibroin is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif. Is.

天然由来のフィブロインとしては、例えば、昆虫又はクモ類が産生するフィブロインが挙げられる。 Examples of naturally occurring fibroin include fibroin produced by insects or arachnids.

昆虫が産生するフィブロインとしては、例えば、ボンビックス・モリ(Bombyx mori)、クワコ(Bombyx mandarina)、天蚕(Antheraea yamamai)、柞蚕(Anteraea pernyi)、楓蚕(Eriogyna pyretorum)、蓖蚕(Pilosamia Cynthia ricini)、樗蚕(Samia cynthia)、栗虫(Caligura japonica)、チュッサー蚕(Antheraea mylitta)、ムガ蚕(Antheraea assama)等のカイコが産生する絹タンパク質、スズメバチ(Vespa simillima xanthoptera)の幼虫が吐出するホーネットシルクタンパク質が挙げられる。 Examples of fibroin produced by insects include Bombyx mori, Bombyx mandarina, Antheraea yamai cya cya pyramid, Anteraea pyramyi, Ori a pu rye, Pomegranate (Anteraea periyi), Pomegranate (Anteraea periyi), Anteraea peryany (Etera peri ny) ), silkworm (Samia cynthia), chrysanthemum (Caligura japonica), chusser silkworm (Antheraea mylitta), silk proteins produced by silkworms such as Anthera ea limata (Antheraea assama). Silk protein is mentioned.

昆虫が産生するフィブロインのより具体的な例としては、例えば、カイコ・フィブロインL鎖(GenBankアクセッション番号M76430(塩基配列)、AAA27840.1(アミノ酸配列))が挙げられる。 Specific examples of fibroin produced by insects include silkworm fibroin L chain (GenBank Accession No. M76430 (base sequence), AAA278840.1 (amino acid sequence)).

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

クモ類が産生するフィブロインのより具体的な例としては、例えば、fibroin−3(adf−3)[Araneus diadematus由来](GenBankアクセッション番号AAC47010(アミノ酸配列)、U47855(塩基配列))、fibroin−4(adf−4)[Araneus diadematus由来](GenBankアクセッション番号AAC47011(アミノ酸配列)、U47856(塩基配列))、dragline silk protein spidroin 1[Nephila clavipes由来](GenBankアクセッション番号AAC04504(アミノ酸配列)、U37520(塩基配列))、major angu11ate spidroin 1[Latrodectus hesperus由来](GenBankアクセッション番号ABR68856(アミノ酸配列)、EF595246(塩基配列))、dragline silk protein spidroin 2[Nephila clavata由来](GenBankアクセッション番号AAL32472(アミノ酸配列)、AF441245(塩基配列))、major anpullate spidroin 1[Euprosthenops australis由来](GenBankアクセッション番号CAJ00428(アミノ酸配列)、AJ973155(塩基配列))、及びmajor ampullate spidroin 2[Euprosthenops australis](GenBankアクセッション番号CAM32249.1(アミノ酸配列)、AM490169(塩基配列))、minor ampullate silk protein 1[Nephila clavipes](GenBankアクセッション番号AAC14589.1(アミノ酸配列))、minor ampullate silk protein 2[Nephila clavipes](GenBankアクセッション番号AAC14591.1(アミノ酸配列))、minor ampullate spidroin−like protein[Nephilengys cruentata](GenBankアクセッション番号ABR37278.1(アミノ酸配列)等が挙げられる。 More specific examples of fibroin produced by spiders include, for example, fibroin-3 (adf-3) [from Araneus diadematus] (GenBank Accession No. AAC47010 (amino acid sequence), U47855 (base sequence)), fibroin-. 4 (adf-4) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession number AAC47011 (amino acid sequence), U47856 (base sequence)), dragline silk protein spidroin 1 [derived from Nephila clavipes] (GenACank4 accession number Amino acid sequence ANC50). U37520 (base sequence)), major angu11ate spidroin 1 [derived from Latrodectus hesperus] (GenBank accession number ABR68856 (amino acid sequence), EF595246 (base sequence)), dragline silk protein spirabel2a2A2c [Negative]. (Amino acid sequence), AF441245 (base sequence), major ampulate spidroin 1 [derived from Euprothenops australis] (GenBank accession number CAJ00428 (amino acid sequence), AJ973155 (base sequence)), and major ampulthrates epiroin 2 [Europrosperus entropus]. Accession number CAM32249.1 (amino acid sequence), AM490169 (base sequence)), minor ampullate silk protein 1 [Nephila clavipes] (GenBank accession number AAC14589.1 (amino acid sequence)), minor ampulate silk NP 2[N] (GenBank Accession No. AAC14591.1 (amino acid sequence)), minor ampullate spidroin-like protein [Nephilengys cruenta] (GenBank Accession No. ABR 37278.1 (amino acid sequence) and the like.

天然由来のフィブロインのより具体的な例としては、更に、NCBI GenBankに配列情報が登録されているフィブロインを挙げることができる。例えば、NCBI GenBankに登録されている配列情報のうちDIVISIONとしてINVを含む配列の中から、DEFINITIONにspidroin、ampullate、fibroin、「silk及びpolypeptide」、又は「silk及びprotein」がキーワードとして記載されている配列、CDSから特定のproductの文字列、SOURCEからTISSUE TYPEに特定の文字列の記載された配列を抽出することにより確認することができる。 More specific examples of naturally-derived fibroin include fibroin whose sequence information is registered in NCBI GenBank. For example, among sequences containing INV as DIVISION among the sequence information registered in NCBI GenBank, spidroin, complete, fibroin, “silk and polypeptide”, or “silk and protein” is described as a keyword in DEFINITION. It can be confirmed by extracting a sequence, a character string of a specific product from CDS, and a sequence in which a specific character string is described from SOURCE to TISSUE TYPE.

「改変フィブロイン」は、本発明で特定されるアミノ酸配列を有するものであれば、天然由来のフィブロイン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アミノ酸配列を設計したもの(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。なお、改変フィブロインのアミノ酸配列を改変したものも、そのアミノ酸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ものであれば、改変フィブロインに含まれる。 “Modified fibroin” refers to a naturally-occurring fibroin that has an amino acid sequence specified in the present invention and has its amino acid sequence modified (for example, a gene sequence of a cloned naturally-derived fibroin is modified). By modifying the amino acid sequence), or by artificially designing the amino acid sequence independently of naturally-occurring fibroin (for example, by chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence). (Having a desired amino acid sequence). A modified fibroin having a modified amino acid sequence is also included in the modified fibroin as long as the amino acid sequence is different from the amino acid sequence of naturally-derived fibroin.

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−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(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4〜27アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示し、かつ(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が80%以上である。REPは10〜200アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示す。mは10〜300の整数を示す。mは、20〜300の整数であることが好ましく、30〜300の整数であることがより好ましい。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 (typically corresponding to the (A) n motif of an amino acid sequence) unique to fibroin and an amorphous region (typically, to a REP of an amino acid sequence). The amino acid sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m or formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif. Means an array. Here, the (A) n motif represents an amino acid sequence composed of 4 to 27 amino acid residues, and the number of alanine residues is 80% or more based on the total number of amino acid residues in the (A) n motif. REP indicates an amino acid sequence composed of 10 to 200 amino acid residues. m shows the integer of 10-300. m is preferably an integer of 20 to 300, more preferably an integer of 30 to 300. The plurality of (A) n motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. The plurality of REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.

(A)モチーフは、(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が80%以上であればよいが、85%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。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ることが好ましい。アラニン残基のみで構成されるとは、(A)モチーフが、(Ala)(Alaはアラニン残基を示し、kは4〜27の整数、好ましくは4〜20の整数、より好ましくは4〜16の整数を示す。)で表されるアミノ酸配列を有することを意味する。 In the (A) n motif, the number of alanine residues to the total number of amino acid residues in the (A) n motif may be 80% or more, preferably 85% or more, and preferably 90% or more. It is more preferably 95% or more, still more preferably 100% (meaning that it is composed of only alanine residues). It is preferable that at least seven of the (A) n motifs present in the domain sequence are composed of only alanine residues. It is composed of only alanine residues, and the (A) n motif is (Ala) k (Ala represents an alanine residue, k is an integer of 4 to 27, preferably an integer of 4 to 20, and more preferably It shows that it has an amino acid sequence represented by 4).

REPは、10〜200アミノ酸残基から構成される。REPを構成するアミノ酸残基の1以上が、グリシン残基、セリン残基、及びアラニン残基からなる群より選択されるアミノ酸残基であってよい。すなわち、REPは、グリシン残基、セリン残基、及びアラニン残基からなる群より選択されるアミノ酸残基を含んでいてよい。 REP is composed of 10 to 200 amino acid residues. One or more of the amino acid residues constituting REP may be an amino acid residue selected from the group consisting of a glycine residue, a serine residue, and an alanine residue. That is, the REP may include an amino acid residue selected from the group consisting of a glycine residue, a serine residue, and an alanine residue.

REPを構成するアミノ酸残基の1以上が、疎水性アミノ酸残基であってよい。すなわち、REPは、疎水性アミノ酸残基を含んでいることが好ましい。疎水性アミノ酸残基とは、疎水性指標がプラスであるアミノ酸残基を意味する。アミノ酸残基の疎水性指標(ハイドロパシー・インデックス、以下「HI」とも記す。)については、公知の指標公知の指標(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。疎水性アミノ酸残基としては、例えば、イソロイシン(HI:4.5)、バリン(HI:4.2)、ロイシン(HI:3.8)、フェニルアラニン(HI:2.8)、メチオニン(HI:1.9)、アラニン(HI:1.8)が挙げられる。 One or more of the amino acid residues that make up REP may be hydrophobic amino acid residues. That is, the REP preferably contains a hydrophobic amino acid residue. The hydrophobic amino acid residue means an amino acid residue having a positive hydrophobicity index. Regarding the hydrophobic index of amino acid residues (hydropathic index, hereinafter also referred to as “HI”), a known index (Hydropathy index: Kyte J, & Doolittle R (1982) “A simple method for dispensing thehydrophering”). character of a protein", J. Mol. Biol., 157, pp. 105-132). Examples of the hydrophobic amino acid residue include isoleucine (HI:4.5), valine (HI:4.2), leucine (HI:3.8), phenylalanine (HI:2.8), methionine (HI: 1.9) and alanine (HI: 1.8).

本実施形態に係る改変フィブロインにおいて、ドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、REP中にリシン残基が挿入されたことに相当するアミノ酸配列を有する。 In the modified fibroin according to the present embodiment, the domain sequence has an amino acid sequence corresponding to insertion of a lysine residue in REP, as compared with naturally occurring fibroin.

ドメイン配列は、REP中のグリシン残基、セリン残基、又はアラニン残基と隣り合う位置に、リシン残基が挿入されたことに相当するアミノ酸配列を有していることが好ましく、REP中のグリシン残基と隣り合う位置に、リシン残基が挿入されたことに相当するアミノ酸配列を有していることがより好ましい。リシン残基が、グリシン残基、セリン残基、又はアラニン残基と隣り合う位置に存在する場合、リシン残基の側鎖の可動範囲が広いため、リシン残基の側鎖に存在するアミノ基を介した反応の効率がより向上することとなる。これにより所望の物性を有するタンパク質成形体をより有利に製造することができる。REP中のリシン残基は、グリシン残基、セリン残基、又はアラニン残基と、グリシン残基、セリン残基、又はアラニン残基との間に位置していてよく、セリン残基と、グリシン残基との間に位置していてよい。 The domain sequence preferably has an amino acid sequence corresponding to the insertion of a lysine residue at a position adjacent to a glycine residue, a serine residue, or an alanine residue in REP. It is more preferable to have an amino acid sequence corresponding to the insertion of a lysine residue at a position adjacent to the glycine residue. When a lysine residue exists at a position adjacent to a glycine residue, a serine residue, or an alanine residue, the side chain of the lysine residue has a wide range of motion, and therefore the amino group present in the side chain of the lysine residue Thus, the efficiency of the reaction via the is further improved. Thereby, a protein molded product having desired physical properties can be produced more advantageously. The lysine residue in REP may be located between a glycine residue, a serine residue, or an alanine residue, and a glycine residue, a serine residue, or an alanine residue. It may be located between the residues.

ドメイン配列は、REP中の疎水性アミノ酸残基と隣り合う位置に、リシン残基が挿入されたことに相当するアミノ酸配列を有していることが好ましい。この場合、分子間で疎水性アミノ酸残基同士が疎水的相互作用により固定されることで、リシン残基の側鎖に存在するアミノ基を介した反応の効率がより一層向上する。REP中のリシン残基は、疎水性アミノ酸残基の隣に位置していてよく、疎水性アミノ酸残基と、疎水性アミノ酸残基以外のアミノ酸残基との間に、位置していてもよく、疎水性アミノ酸残基と、グリシン残基、セリン残基、又はアラニン残基との間に位置していてよく、疎水性アミノ酸残基と、グリシン残基との間に位置していてよい。疎水性アミノ酸残基は、イソロイシン残基、バリン残基、ロイシン残基、フェニルアラニン残基、メチオニン残基、及びアラニン残基からなる群より選択される1種であってよい。 The domain sequence preferably has an amino acid sequence corresponding to insertion of a lysine residue at a position adjacent to a hydrophobic amino acid residue in REP. In this case, the hydrophobic amino acid residues are immobilized between the molecules by hydrophobic interaction, so that the efficiency of the reaction via the amino group present in the side chain of the lysine residue is further improved. The lysine residue in REP may be located next to the hydrophobic amino acid residue, or may be located between the hydrophobic amino acid residue and an amino acid residue other than the hydrophobic amino acid residue. , May be located between a hydrophobic amino acid residue and a glycine residue, a serine residue, or an alanine residue, and may be located between a hydrophobic amino acid residue and a glycine residue. The hydrophobic amino acid residue may be one selected from the group consisting of isoleucine residue, valine residue, leucine residue, phenylalanine residue, methionine residue, and alanine residue.

ドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、ドメイン配列のN末端及び/又はC末端の近傍に位置するREP中に、リシン残基が挿入されたことに相当するアミノ酸配列を有していてよい。この場合、反応後の分子鎖が長くなるため、物性向上が期待できる。本明細書において、ドメイン配列のN末端の近傍に位置するREPとは、ドメイン配列のN末端から1〜3番目に位置するREPを意味する。例えば、リシン残基は、ドメイン配列のN末端から1〜2番目に位置するREP中に位置していてよい。本明細書において、ドメイン配列のC末端の近傍に位置するREPとは、ドメイン配列のC末端から1〜3番目に位置するREPを意味する。例えば、リシン残基は、ドメイン配列のC末端から1〜2番目に位置するREP中に位置していてよい。リシン残基は、ドメイン配列の最もN末端側及び/又は最もC末端側に位置するREP中に位置していることが好ましい。 The domain sequence has an amino acid sequence corresponding to insertion of a lysine residue in REP located near the N-terminal and/or C-terminal of the domain sequence, as compared with naturally-occurring fibroin. Good. In this case, since the molecular chain after the reaction becomes long, the physical properties can be expected to be improved. In the present specification, the REP located near the N-terminal of the domain sequence means the REP located at the 1st to 3rd positions from the N-terminal of the domain sequence. For example, the lysine residue may be located in the REP located 1-2 from the N-terminus of the domain sequence. In the present specification, the REP located near the C-terminal of the domain sequence means the REP located at the 1st to 3rd positions from the C-terminal of the domain sequence. For example, the lysine residue may be located in the REP located 1-2 from the C-terminus of the domain sequence. The lysine residue is preferably located in the REP located most N-terminally and/or most C-terminally in the domain sequence.

ドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、REP中の中央又は中央近傍にリシン残基が挿入されたことに相当するアミノ酸配列を有していてよい。本明細書において、REP中のアミノ酸配列の中央近傍とは、REPの中央に位置するアミノ酸残基(中央に位置するアミノ酸残基が2つ存在する場合はN末端側のアミノ酸残基)からN末端側に向かって1〜5番目の位置、又はREPの中央に位置するアミノ酸残基(中央に位置するアミノ酸残基が2つ存在する場合はC末端側のアミノ酸残基)から1〜5番目の位置を示す。例えば、リシン残基は、REPの中央に位置していてもよく、REPの中央に位置するアミノ酸残基からN末端側、又はC末端側に向かって1〜3番目又は1〜2番目に位置していてもよい。 The domain sequence may have an amino acid sequence corresponding to insertion of a lysine residue at or near the center in REP, as compared to naturally occurring fibroin. In the present specification, the vicinity of the center of the amino acid sequence in REP refers to an amino acid residue located in the center of REP (N-terminal amino acid residue when two amino acid residues located in the center are present). Positions 1 to 5 from the 1st to 5th positions toward the terminal side, or the amino acid residue located in the center of the REP (C-terminal side amino acid residue when two amino acid residues located in the center exist) Indicates the position of. For example, the lysine residue may be located at the center of the REP, and is located at the 1st to 3rd positions or the 1st to 2nd positions from the amino acid residue located at the center of the REP toward the N-terminal side or the C-terminal side. You may have.

改変フィブロインは、REPのアミノ酸配列中に、GPGXXモチーフ(Gはグリシン残基、Pはプロリン残基、Xはグリシン残基以外のアミノ酸残基を示す。)を含むことが好ましい。REP中にこのモチーフが含まれることにより、タンパク質成形体のタフネスをより一層向上させることができる。 The modified fibroin preferably contains a GPGXX motif (G represents a glycine residue, P represents a proline residue, and X represents an amino acid residue other than the glycine residue) in the amino acid sequence of REP. By including this motif in REP, the toughness of the protein molded product can be further improved.

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。これにより、改変フィブロインの伸度をより向上させることができる。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 modified fibroin contains the GPGXX motif in the REP, the GPGXX motif content is usually 1% or more, may be 5% or more, and is preferably 10% or more. Thereby, the elongation of the modified fibroin can be further improved. 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A:[(A)モチーフ−REP]、又は式B:[(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c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dとしたときに、GPGXXモチーフ含有率はc/dとして算出される。 In the present specification, the “GPGXX motif content rate” is a value calculated by the following method. Formula A: [(A) n Motif-REP] m , or Formula B: [(A) n Motif-REP] m- (A) In the fibroin containing the domain sequence represented by the n motif, the most C-terminal side In all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the located (A) n motif to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence, the total number of GPGXX motifs contained in the region is tripled (ie, (Corresponding to the total number of G and P in the GPGXX motif) is c, 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, and further (A) n motif is added. When the total number of amino acid residues of all REPs removed is d, the GPGXX motif content rate is calculated as c/d.

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 GPGXX motif content, "the sequence in which the sequence from the (A) n motif located at the most C-terminal to the C-terminal of the domain sequence is removed from the domain sequence" is "the most C-terminal side". The sequence (A) from the n- motif to the C-terminal of the domain sequence" (sequence corresponding to REP) may include a sequence having low correlation with the characteristic sequence of fibroin, and m is small. In this case (that is, when the domain sequence is short), it affects the calculation result of the GPGXX motif content rate, and is for eliminating this effect. When the “GPGXX motif” is located at the C-terminal of REP, it is treated as a “GPGXX motif” even if “XX” is “AA”.

図1は、フィブロインのドメイン配列を示す模式図である。図1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1に示した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1中、「領域A」で示した配列。)に含まれているため、cを算出するためのGPGXXモチーフの個数は7であり、c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1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dは50+40+10+20+30=150である。次に、cをdで除すことによって、c/d(%)を算出することができ、図1のフィブロインの場合21/150=14.0%となる。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a domain sequence of fibroin. A method of calculating the GPGXX motif content rate will be specifically described with reference to FIG. First, in the fibroin domain sequence shown in FIG. 1 ("[(A) n motif-REP] m- (A) n motif"type."), all REPs are "most located at the C-terminal side ( A) GPGXX for calculating c because it is included in the “sequence obtained by removing the sequence from the n motif to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence” (the sequence shown as “region A” in FIG. 1). The number of motifs is 7, and c is 7×3=21. Similarly, all REPs are "sequences obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence" (the sequence shown as "region A" in FIG. 1). .), the total number d of amino acid residues of all REPs from which the (A) n motif is further removed from the sequence is 50+40+10+20+30=150. Then, c/d (%) can be calculated by dividing c by d, which is 21/150=14.0% in the case of fibroin in FIG.

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 modified fibroin, the hydrophobicity of REP is preferably −0.8 or more, more preferably −0.7 or more, further preferably 0 or more, and 0.3 or more. Is even more preferable, and 0.4 or more is particularly preferable. The upper limit of the hydrophobicity of REP is not particularly limited and may be 1.0 or less, or 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A:[(A)モチーフ−REP]、又は式B:[(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1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e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fとしたときに、REPの疎水性度はe/f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, “hydrophobicity of REP” is a value calculated by the following method. Formula A: [(A) n Motif-REP] m , or Formula B: [(A) n Motif-REP] m- (A) In the fibroin containing the domain sequence represented by the n motif, the most C-terminal side In all REPs contained in the sequence (the sequence corresponding to “region A” in FIG. 1) in which the sequence from the located (A) n motif to the C terminus of the domain sequence is excluded from the domain sequence, each amino acid in that region The total hydrophobicity index of residues is designated as e, and the sequence from the (A) n motif located closest to the C terminus to the C terminus of the domain sequence is removed from the domain sequence, and the entire REP except the (A) n motif is removed. The hydrophobicity of REP is calculated as e/f, where f is the total number of amino acid residues. In the calculation of the hydrophobicity of REP, the reason why "the sequence in which the sequence from the (A) n motif located at the most C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is removed from the domain sequence" is the target is the same as the above-mentioned reason. It is the same.

ドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、REP中に1以上30未満のリシン残基が挿入されたことに相当するアミノ酸配列を有していてよい。つまり、REPに挿入したことに相当するリシン残基の総数は、1以上、2以上、4以上、6以上、8以上、10以上、12以上、14以上、16以上、18以上、20以上、又は22以上であってよく、24以下、22以下、又は18以下であってもよい。ドメイン配列中のREP一つあたりのリシン残基数は、例えば、1〜10であってよく、1〜6であってよく、1〜3であってよく、1であってよい。 The domain sequence may have an amino acid sequence corresponding to the insertion of 1 or more and less than 30 lysine residues in REP, as compared to naturally occurring fibroin. That is, the total number of lysine residues corresponding to insertion into REP is 1 or more, 2 or more, 4 or more, 6 or more, 8 or more, 10 or more, 12 or more, 14 or more, 16 or more, 18 or more, 20 or more, Alternatively, it may be 22 or more, and 24 or less, 22 or less, or 18 or less. The number of lysine residues per REP in the domain sequence may be, for example, 1 to 10, may be 1 to 6, may be 1 to 3, and may be 1.

本実施形態に係る改変フィブロインのリシン残基の総数は、1以上30未満、1以上24以下、又は1以上18以下、又は2以上18以下であってもよい。 The total number of lysine residues in the modified fibroin according to this embodiment may be 1 or more and less than 30, 1 or more and 24 or less, or 1 or more and 18 or less, or 2 or more and 18 or less.

本実施形態に係る改変フィブロインは、上述したREP中のリシン残基に関する改変に加え、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更にあってもよい。 The modified fibroin according to the present embodiment has one or more amino acid residues substituted, deleted, inserted and/or added as compared with the naturally occurring fibroin, in addition to the modification relating to the lysine residue in REP described above. There may be further modifications of the corresponding amino acid sequence.

本実施形態に係る改変フィブロインの分子量は、特に限定されないが、例えば、10kDa以上700kDa以下であってよい。本実施形態に係る改変フィブロインの分子量は、例えば、20kDa以上、30kDa以上、40kDa以上、50kDa以上、60kDa以上、70kDa以上、80kDa以上、90kDa以上、又は100kDa以上であってよく、600kDa以下、500kDa以下、400kDa以下、300kDa以下、又は200kDa以下であってよい。 Although the molecular weight of the modified fibroin according to the present embodiment is not particularly limited, it may be, for example, 10 kDa or more and 700 kDa or less. The molecular weight of the modified fibroin according to the present embodiment may be, for example, 20 kDa or higher, 30 kDa or higher, 40 kDa or higher, 50 kDa or higher, 60 kDa or higher, 70 kDa or higher, 80 kDa or higher, 90 kDa or higher, or 100 kDa or higher, 600 kDa or lower, 500 kDa or lower, 500 kDa or lower. , 400 kDa or less, 300 kDa or less, or 200 kDa or less.

本実施形態に係る改変フィブロインのより具体的な例として、(i)配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、又は配列番号5で表されるアミノ酸配列を含む、改変フィブロイン、又は(ii)配列番号6、又は配列番号7で表されるアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げるこができる。 As a more specific example of the modified fibroin according to the present embodiment, (i) a modified fibroin containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 5, Or (ii) modified fibroin containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 7 can be mentioned.

配列番号1で示されるアミノ酸配列(PRT1)は、配列番号8で示されるアミノ酸配列(PRT8)に対し、ドメイン配列の最もN末端側及びC末端側に位置するREPそれぞれに、リシン残基を1カ所挿入したものである。 The amino acid sequence (PRT1) shown in SEQ ID NO: 1 has one lysine residue at each REP located at the most N-terminal side and C-terminal side of the domain sequence with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 (PRT8). It was inserted at some places.

配列番号2で示されるアミノ酸配列(PRT2)は、配列番号8で示されるアミノ酸配列(PRT8)に対し、ドメイン配列のN末端側及びC末端側それぞれから1番目及び2番目に位置するREP中に、1カ所ずつリシン残基が挿入されたものである。 The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 (PRT2) is different from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 (PRT8) in the REPs located at the 1st and 2nd positions from the N-terminal side and the C-terminal side of the domain sequence, respectively. A lysine residue is inserted at each position.

配列番号3で示されるアミノ酸配列(PRT3)は、配列番号8で示されるアミノ酸配列(PRT8)に対し、ドメイン配列のN末端側及びC末端側それぞれから1番目〜4番目に位置するREP中に、1カ所ずつリシン残基が挿入されたものである。 The amino acid sequence (PRT3) shown in SEQ ID NO: 3 is in the REP located at the 1st to 4th positions from the N-terminal side and the C-terminal side of the domain sequence, respectively, with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 (PRT8). A lysine residue is inserted at each position.

配列番号4で示されるアミノ酸配列(PRT4)は、配列番号8で示されるアミノ酸配列(PRT8)に対し、ドメイン配列のN末端側及びC末端側それぞれから1番目〜8番目に位置するREP中に、1カ所ずつリシン残基が挿入されたものである。 The amino acid sequence (PRT4) shown in SEQ ID NO: 4 is in the REP located at the 1st to 8th positions from the N-terminal side and the C-terminal side of the domain sequence, respectively, with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 (PRT8). A lysine residue is inserted at each position.

配列番号5で示されるアミノ酸配列(PRT5)は、配列番号8で示されるアミノ酸配列(PRT8)に対し、ドメイン配列のN末端側から、1〜12番目に位置するREP中に、それぞれ1カ所ずつリシン残基を挿入し、C末端側から、1〜7及び9〜10番目に位置するREP中に、それぞれ1カ所ずつリシン残基を挿入し、C末端側から、8番目に位置するREP中に、2カ所リシン残基が挿入されたものである。 The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5 (PRT5) has one position each in the REPs located at positions 1 to 12 from the N-terminal side of the domain sequence with respect to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 (PRT8). A lysine residue is inserted, and one lysine residue is inserted into each of the REPs located at positions 1 to 7 and 9 to 10 from the C-terminal side, and the REP located at the 8th position from the C-terminal side. In which two lysine residues were inserted.

配列番号6で示されるアミノ酸配列(PRT6)は、配列番号9で示されるアミノ酸配列(PRT9)に対し、ドメイン配列のN末端側及びC末端側それぞれから1番目に位置するREP中に、6カ所ずつリシン残基を挿入し、ドメイン配列のN末端側及びC末端側それぞれから2番目に位置するREP中に、3カ所ずつリシン残基が挿入されたものである。 The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 (PRT6) has 6 positions in the REP located at the first position from the N-terminal side and the C-terminal side of the domain sequence with respect to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 (PRT9). A lysine residue is inserted into each of the REPs, and three lysine residues are inserted into the REP located at the second position from each of the N-terminal side and the C-terminal side of the domain sequence.

配列番号7で示されるアミノ酸配列(PRT7)は、配列番号9で示されるアミノ酸配列(PRT9)に対し、ドメイン配列のN末端側及びC末端側それぞれから1番目〜9番目に位置するREP中に、1カ所ずつリシン残基が挿入されたものである。 The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 (PRT7) is in the REP located at positions 1 to 9 from the N-terminal side and the C-terminal side of the domain sequence, respectively, with respect to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 (PRT9). A lysine residue is inserted at each position.

配列番号21で示されるアミノ酸配列(PRT21)は、配列番号9で示されるアミノ酸配列に対し、ドメイン配列の最もC末端側に位置するREP中に、3カ所リシン残基が挿入されたものである。 The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 21 (PRT21) is an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 with three lysine residues inserted in REP located at the most C-terminal side of the domain sequence. ..

(i)の改変フィブロインは、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、又は配列番号5で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。(ii)の改変フィブロインは、配列番号6、又は配列番号7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 (i) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 5. The modified fibroin of (ii) may consist of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 7.

上述の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、改変フィブロインの単離、固定化、検出及び可視化等が可能となる。 The modified fibroin described above may include a tag sequence at either or both of the N-terminus and the C-terminus. This enables isolation, immobilization, detection and visualization of the modified fibroin.

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17又は配列番号18で示されるアミノ酸配列(Hisタグを含むアミノ酸配列)が挙げられる。タグ配列は、リシン残基を含んでいてよい。リシン残基を含むタグ配列の具体例としては、例えば、配列番号19で示されるアミノ酸配列が挙げられる。タグ配列に含まれるリシン残基数は、1〜5であってよく、2〜4であってよく、3であってよい。 As the tag sequence, for example, an affinity tag utilizing specific affinity (binding property, affinity) with another molecule can be mentioned. 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 lined up and has a property of specifically binding to a metal ion such as nickel. Therefore, isolation of modified fibroin by chelating metal chromatography is performed. Can be used for. Specific examples of the tag sequence include, for example, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17 or SEQ ID NO: 18 (amino acid sequence containing His tag). The tag sequence may include lysine residues. Specific examples of the tag sequence containing a lysine residue include the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19. The number of lysine residues contained in the tag sequence may be 1-5, 2-4, or 3.

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。 Further, tag sequences such as glutathione-S-transferase (GST) that specifically binds to glutathione and maltose binding protein (MBP) that 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。 Furthermore, an "epitope tag" utilizing an antigen-antibody reaction can also 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 HA (peptide sequence of hemagglutinin of influenza virus) tag, myc tag, FLAG tag and the like. By utilizing 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。 Further, a tag sequence that can be cleaved with a specific protease can also be used. By treating the protein adsorbed via the tag sequence with a protease, the modified fibroin from which the tag sequence is cleaved can 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、(iii)配列番号10(PRT10)、配列番号11(PRT11)、配列番号12(PRT12)、配列番号13(PRT13)、若しくは配列番号14(PRT14)で示されるアミノ酸配列を含む、改変フィブロイン、又は(iv)配列番号15(PRT15)、配列番号16(PRT16)若しくは配列番号20で示され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 modified fibroin containing a tag sequence, (iii) SEQ ID NO: 10 (PRT10), SEQ ID NO: 11 (PRT11), SEQ ID NO: 12 (PRT12), SEQ ID NO: 13 (PRT13), or SEQ ID NO: 14 ( The modified fibroin containing the amino acid sequence shown by PRT14), or the modified fibroin containing the amino acid sequence shown by (iv) sequence number 15 (PRT15), sequence number 16 (PRT16), or sequence number 20 can be mentioned.

(iii)の改変フィブロインは、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、又は配列番号14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 (iii) may consist of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, or SEQ ID NO: 14.

配列番号10(PRT10)、配列番号11(PRT11)、配列番号12(PRT12)、配列番号13(PRT13)、又は配列番号14(PRT14)で示されるアミノ酸配列を含む、改変フィブロインのGPGXXモチーフ含有率は、いずれも40%程度であり、いずれも10%以上である。 GPGXX motif content rate of modified fibroin containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 (PRT10), SEQ ID NO: 11 (PRT11), SEQ ID NO: 12 (PRT12), SEQ ID NO: 13 (PRT13), or SEQ ID NO: 14 (PRT14) Is about 40%, and each is 10% or more.

(iv)の改変フィブロインは、配列番号15、配列番号16、又は配列番号19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 (iv) may consist of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, or SEQ ID NO: 19.

配列番号15(PRT15)、配列番号16(PRT16)、又は配列番号20で示されるアミノ酸配列を含む、改変フィブロインのGPGXXモチーフ含有率は、いずれも10%以上である。 The modified fibroin containing the amino acid sequence of SEQ ID NO: 15 (PRT15), SEQ ID NO: 16 (PRT16), or SEQ ID NO: 20 each has a GPGXX motif content of 10% or more.

上述の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The modified fibroin described above may include a secretory signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretory signal can be appropriately set depending on the type of host.

(核酸)
一実施形態に係る核酸は、上記改変フィブロインをコードする。核酸の具体例として、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、又は配列番号7で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロイン、又はこれらのアミノ酸配列のN末端及びC末端のいずれか一方若しくは両方に配列番号17又は配列番号18で示されるアミノ酸配列(タグ配列)を結合させた改変フィブロイン等をコードする核酸が挙げられる。
(Nucleic acid)
The nucleic acid according to one embodiment encodes the modified fibroin. Specific examples of the nucleic acid include modified fibroin containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, or SEQ ID NO: 7, or an amino acid sequence thereof. A nucleic acid encoding a modified fibroin or the like in which the amino acid sequence (tag sequence) represented by SEQ ID NO: 17 or SEQ ID NO: 18 is bound to either or both of the N-terminus and C-terminus is included.

一実施形態に係る核酸は、上記改変フィブロインをコードする核酸の相補鎖とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ式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改変フィブロインをコードする核酸である。当該核酸によりコードされる改変フィブロインの上記ドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、REP中にリシン残基が挿入されたことに相当するアミノ酸配列を有する。 The nucleic acid according to one embodiment hybridizes with a complementary strand of the nucleic acid encoding the modified fibroin under stringent conditions, and has the formula 1:[(A) n motif-REP] m or the formula 2:[( A) n motif-REP] m- (A) A nucleic acid encoding a modified fibroin containing a domain sequence represented by the n motif. The domain sequence of the modified fibroin encoded by the nucleic acid has an amino acid sequence corresponding to insertion of a lysine residue in REP, as compared to naturally-occurring fibroin.

「ストリンジェントな条件」とは、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。「ストリンジェントな条件」は、低ストリンジェントな条件、中ストリンジェントな条件及び高ストリンジェントな条件のいずれでもよい。低ストリンジェントな条件とは、少なくとも85%以上の同一性が配列間に存在する時のみハイブリダイゼーションが起こることを意味し、例えば、0.5%SDSを含む5×SSCを用い、42℃でハイブリダイズする条件が挙げられる。中ストリンジェントな条件とは、少なくとも90%以上の同一性が配列間に存在する時のみハイブリダイゼーションが起こることを意味し、例えば、0.5%SDSを含む5×SSCを用い、50℃でハイブリダイズする条件が挙げられる。高ストリンジェントな条件とは、少なくとも95%以上の同一性が配列間に存在する時のみハイブリダイゼーションが起こることを意味し、例えば、0.5%SDSを含む5×SSCを用い、60℃でハイブリダイズする条件が挙げられる。 The "stringent conditions" refer to conditions under which so-called specific hybrid is formed and non-specific hybrid is not formed. The "stringent conditions" may be low stringent conditions, medium stringent conditions, or high stringent conditions. Low stringency conditions mean that hybridization will occur only if there is at least 85% identity between the sequences, eg, 5×SSC containing 0.5% SDS at 42° C. The conditions for hybridizing are mentioned. The moderately stringent condition means that the hybridization occurs only when at least 90% identity exists between the sequences. For example, 5×SSC containing 0.5% SDS is used at 50° C. The conditions for hybridizing are mentioned. Highly stringent conditions mean that hybridization occurs only when at least 95% identity exists between the sequences, for example, using 5×SSC containing 0.5% SDS at 60° C. The conditions for hybridizing are mentioned.

(宿主及び発現ベクター)
一実施形態に係る発現ベクターは、上記核酸配列と、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。調節配列は、宿主における組換え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。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。
(Host and expression vector)
An expression vector according to one embodiment has the nucleic acid sequence and one or more regulatory sequences operably linked to the nucleic acid sequence. The regulatory sequence is a sequence that controls the expression of the recombinant protein in the host (for example, a promoter, an enhancer, a ribosome binding sequence, a transcription termination sequence, etc.), and can be appropriately selected depending on the type of host. The type of expression vector can be appropriately selected according to the type of host, such as a plasmid vector, a virus vector, a cosmid vector, a fosmid vector, or an artificial chromosome vector.

一実施形態に係る宿主は、上記発現ベクターで形質転換されたものである。宿主として、原核生物、並びに酵母、糸状真菌、昆虫細胞、動物細胞及び植物細胞等の真核生物のいずれも好適に用いることができる。 The host according to one embodiment is transformed with the above expression vector. As the host, any of prokaryote and eukaryote such as yeast, filamentous fungus, insect cell, animal cell and plant cell can be preferably used.

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、一実施形態に係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。 As the expression vector, one that can autonomously replicate in a host cell or can be integrated into the host chromosome and contains a promoter at a position where the nucleic acid according to one embodiment can be transcribed is preferably used.

細菌等の原核生物を宿主として用いる場合は、一実施形態に係る発現ベクターは、原核生物中で自立複製が可能であると同時に、プロモーター、リボソーム結合配列、一実施形態に係る核酸及び転写終結配列を含むベクターであることが好ましい。プロモーターを制御する遺伝子が含まれていてもよい。 When a prokaryote such as a bacterium is used as a host, the expression vector according to one embodiment is capable of autonomous replication in a prokaryote, and at the same time, a promoter, a ribosome binding sequence, a nucleic acid and a transcription termination sequence according to one embodiment. It is preferable that the vector contains A gene that controls the promoter may be included.

原核生物としては、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微生物を挙げることができる。 Examples of prokaryotes include microorganisms belonging to the genus Escherichia, the genus Brevibacillus, the genus Serratia, the genus Bacillus, the genus Microbacterium, the genus Brevibacterium, the genus Corynebacterium and the genus Pseudomonas.

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 BL21(ノバジェン社)、エシェリヒア・コリ BL21(DE3)(ライフテクノロジーズ社)、エシェリヒア・コリ BLR(DE3)(メルクミリポア社)、エシェリヒア・コリ DH1、エシェリヒア・コリ GI698、エシェリヒア・コリ HB101、エシェリヒア・コリ JM109、エシェリヒア・コリ K5(ATCC 23506)、エシェリヒア・コリ KY3276、エシェリヒア・コリ MC1000、エシェリヒア・コリ MG1655(ATCC 47076)、エシェリヒア・コリ No.49、エシェリヒア・コリ Rosetta(DE3)(ノバジェン社)、エシェリヒア・コリ TB1、エシェリヒア・コリ Tuner(ノバジェン社)、エシェリヒア・コリ Tuner(DE3) (ノバジェン社)、エシェリヒア・コリ W1485、エシェリヒア・コリ W3110(ATCC 27325)、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli) XL1−Blue、エシェリヒア・コリ XL2−Blue等を挙げることができる。 Examples of microorganisms belonging to the genus Escherichia include Escherichia coli BL21 (Novagen), Escherichia coli BL21 (DE3) (Life Technologies), Escherichia coli BLR (DE3) (Merck Millipore), Escherichia coli DH1, Escherichia.・Coli GI698, Escherichia coli HB101, Escherichia coli JM109, Escherichia coli K5 (ATCC 23506), Escherichia coli KY3276, Escherichia coli MC1000, Escherichia coli MG1655 (ATCC No. 47076), Escherichia coli. 49, Escherichia coli Rosetta (DE3) (Novagen), Escherichia coli TB1, Escherichia coli Tuner (Novagen), Escherichia coli Tuner (DE3) (Novagen), Escherichia coli W1485, Escherichia W1103, Escherichia W3 ATCC 27325), Escherichia coli XL1-Blue, Escherichia coli XL2-Blue and the like.

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、ブレビバチルス・ボルステレンシス、ブレビバチルス・セントロポラスブレビバチルス・フォルモサス、ブレビバチルス・インボカツス、ブレビバチルス・ラチロスポラス、ブレビバチルス・リムノフィルス、ブレビバチルス・パラブレビス、ブレビバチルス・レウスゼリ、ブレビバチルス・サーモルバー、ブレビバチルス・ブレビス47(FERM BP−1223)、ブレビバチルス・ブレビス47K(FERM BP−2308)、ブレビバチルス・ブレビス47−5(FERM BP−1664)、ブレビバチルス・ブレビス47−5Q(JCM8975)、ブレビバチルス・チョウシネンシスHPD31(FERM BP−1087)、ブレビバチルス・チョウシネンシスHPD31−S(FERM BP−6623)、ブレビバチルス・チョウシネンシスHPD31−OK(FERM BP−4573)、ブレビバチルス・チョウシネンシスSP3株(Takara社製)等を挙げることができる。 Examples of the microorganism belonging to the genus Brevibacillus include Brevibacillus agri, Brevibacillus bolsterensis, Brevibacillus centroporus Brevibacillus formosas, Brevibacillus invocatuus, Brevibacillus latyrosporus, Brevibacillus rimnofilus, Brevibacillus parabrevis. Brevibacillus reuszeli, Brevibacillus thermolver, Brevibacillus Brevis 47 (FERM BP-1223), Brevibacillus Brevis 47K (FERM BP-2308), Brevibacillus Brevis 47-5 (FERM BP-1664), Brevi Bacillus brevis 47-5Q (JCM8975), Brevibacillus choshinensis HPD31 (FERM BP-1087), Brevibacillus choshinensis HPD31-S (FERM BP-6623), Brevibacillus choshinensis HPD31-OK (FERM BP- 4573), Brevibacillus choshinensis SP3 strain (manufactured by Takara) and the like.

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(Serratia liquefacience)ATCC14460、セラチア・エントモフィラ(Serratia entomophila)、セラチア・フィカリア(Serratia ficaria)、セラチア・フォンティコーラ(Serratia fonticola)、セラチア・グリメシ(Serratia grimesii)、セラチア・プロテアマキュランス(Serratia proteamaculans)、セラチア・オドリフェラ(Serratia odorifera)、セラチア・プリムシカ(Serratia plymuthica)、セラチア・ルビダエ(Serratia rubidaea)等を挙げることができる。 Examples of the microorganism belonging to the genus Serratia include Serratia liquefaciens ATCC14460, Serratia entomophila, Serratia ficaria, Serratia firatia, and Serratia foncola. (Serratia grimesii), Serratia proteamaculans, Serratia odorifera, Serratia primicaa, etc., Serratia primuciab, Serratia primuciab, and Serratia primata.

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(Bacillus subtilis)、バチルス・アミロリケファシエンス(Bacillus amyloliquefaciens)等を挙げることができる。 Examples of the microorganism belonging to the genus Bacillus include Bacillus subtilis and Bacillus amyloliquefaciens.

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 ATCC15354等を挙げることができる。 Examples of the microorganisms belonging to the genus Microbacterium include Microbacterium ammoniaphilum ATCC15354 and the like.

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(コリネバクテリウム・グルタミカム)ATCC14020、ブレビバクテリウム・フラバム(コリネバクテリウム・グルタミカムATCC14067)ATCC13826,ATCC14067、ブレビバクテリウム・インマリオフィラム(Brevibacterium immariophilum)ATCC14068、ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム(コリネバクテリウム・グルタミカムATCC13869)ATCC13665,ATCC13869、ブレビバクテリウム・ロゼウムATCC13825、ブレビバクテリウム・サッカロリティカム(Brevibacterium saccharolyticum)ATCC14066、ブレビバクテリウム・チオゲニタリスATCC19240、ブレビバクテリウム・アルバムATCC15111、ブレビバクテリウム・セリヌムATCC15112等を挙げることができる。 Examples of microorganisms belonging to the genus Brevibacterium include Brevibacterium divaricatum (Corynebacterium glutamicum) ATCC14020, Brevibacterium flavum (Corynebacterium glutamicum ATCC14067) ATCC13826, ATCC14067, Brevibacterium inmariophyllum. (Brevibacterium immariophilum) ATCC14068, Brevibacterium lactofermentum (Corynebacterium glutamicum ATCC13869) ATCC13665, ATCC13869, Brevibacterium roseum ATCC13825, Brevibacterium saccharolyticum (Brevibacterium bacterium ATCC13825) Thiogenitalis ATCC19240, Brevibacterium album ATCC15111, Brevibacterium cerinum ATCC15112 and the like.

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(Corynebacterium ammoniagenes)ATCC6871,ATCC6872、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)ATCC13032、コリネバクテリウム・グルタミカム ATCC14067、コリネバクテリウム・アセトアシドフィラム(Corynebacterium acetoacidophilum)ATCC13870、コリネバクテリウム・アセトグルタミカムATCC15806、コリネバクテリウム・アルカノリティカムATCC21511、コリネバクテリウム・カルナエATCC15991、コリネバクテリウム・グルタミカムATCC13020,ATCC13032,ATCC13060、コリネバクテリウム・リリウムATCC15990、コリネバクテリウム・メラセコーラATCC17965、コリネバクテリウム・サーモアミノゲネスAJ12340(FERMBP−1539)、コリネバクテリウム・ハーキュリスATCC13868等を挙げることができる。 Examples of microorganisms belonging to the genus Corynebacterium include Corynebacterium ammoniagenes ATCC 6871, ATCC 6872, Corynebacterium glutamicum ATCC 13032, Corynebacterium glutamicum bacterium 140, Corynebacterium glutamicum bacterium, CCCC 140CC. Corynebacterium acetoacidophilum ATCC13870, Corynebacterium acetoglutamicum ATCC15806, Corynebacterium alkanolyticum ATCC21511, Corynebacterium carnae ATCC15991, Corynebacterium glutamicum ATCC13020, ATCC13032, ATCC13032, ATCC13032, ATCC13032, ATCC13090, ATCC13032, ATCC13090 Corynebacterium meracecola ATCC17965, Corynebacterium thermoaminogenes AJ12340 (FERMBP-1539), Corynebacterium herculis ATCC13868, etc. can be mentioned.

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(Pseudomonas putida)、シュードモナス・フルオレッセンス(Pseudomonas fluorescens)、シュードモナス・ブラシカセラム(Pseudomonas brassicacearum)、シュードモナス・フルバ(Pseudomonas fulva)、及びシュードモナス・エスピー(Pseudomonas sp.)D−0110等を挙げることができる。 As microorganisms belonging to the genus Pseudomonas, for example, Pseudomonas putida, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas fluoresceum, Pseudomonas fluorsceum, Pseudomonas fluorsceum (Pseudomonas sp.) D-0110 and the like.

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)〕、プロトプラスト法(特開昭63−248394号公報)、又はGene,17,107(1982)やMolecular & General Genetics,168,111(1979)に記載の方法等を挙げることができる。 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)], the protoplast method (JP-A-63-248394), or the method described in Gene, 17, 107 (1982) or Molecular & General Genetics, 168, 111 (1979). Can be mentioned.

ブレビバチルス属に属する微生物の形質転換は、例えば、Takahashiらの方法(J.Bacteriol.,1983,156:1130−1134)や、Takagiらの方法(Agric.Biol.Chem.,1989,53:3099−3100)、又はOkamotoらの方法(Biosci.Biotechnol.Biochem.,1997,61:202−203)により実施することができる。 Transformation of a microorganism belonging to the genus Brevibacillus can be performed, for example, by the method of Takahashi et al. (J. Bacteriol., 1983, 156:1130-1134) or the method of Takagi et al. (Agric. Biol. Chem., 1989, 53:3099). -3100), or the method of Okamoto et al. (Biosci. Biotechnol. Biochem., 1997, 61:202-203).

一実施形態に係る核酸を導入するベクター(以下、単に「ベクター」という。)としては、例えば、pBTrp2、pBTac1、pBTac2(いずれもベーリンガーマンハイム社より市販)、pKK233−2(Pharmacia社製)、pSE280(Invitrogen社製)、pGEMEX−1(Promega社製)、pQE−8(QIAGEN社製)、pKYP10(特開昭58−110600号公報)、pKYP200〔Agric.Biol.Chem.,48,669(1984)〕、pLSA1〔Agric.Biol.Chem.,53,277(1989)〕、pGEL1〔Proc.Natl.Acad.Sci.USA,82,4306(1985)〕、pBluescript II SK(−)(Stratagene社製)、pTrs30〔Escherichiacoli JM109/pTrS30(FERM BP−5407)より調製〕、pTrs32〔Escherichia coli JM109/pTrS32(FERM BP−5408)より調製〕、pGHA2〔Escherichia coli IGHA2(FERM B−400)より調製、特開昭60−221091号公報〕、pGKA2〔Escherichia coli IGKA2(FERM BP−6798)より調製、特開昭60−221091号公報〕、pTerm2(US4686191、US4939094、US5160735)、pSupex、pUB110、pTP5、pC194、pEG400〔J.Bacteriol.,172,2392(1990)〕、pGEX(Pharmacia社製)、pETシステム(Novagen社製)等を挙げることができる。 Examples of the vector (hereinafter, simply referred to as “vector”) into which the nucleic acid according to one embodiment is introduced include pBTrp2, pBTac1, pBTac2 (all are commercially available from Boehringer Mannheim), pKK233-2 (Pharmacia), and pSE280. (Manufactured by Invitrogen), pGEMEX-1 (manufactured by Promega), pQE-8 (manufactured by QIAGEN), pKYP10 (JP 58-110600 A), pKYP200 [Agric. Biol. Chem. , 48, 669 (1984)], pLSA1 [Agric. Biol. Chem. , 53, 277 (1989)], pGEL1 [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 4306 (1985)], pBluescript II SK (-) (manufactured by Stratagene), pTrs30 [prepared from Escherichia coli JM109/pTrS30 (FERM BP-5407)], pTrs32 [EscherrJSpRJSpRJS]. )), pGHA2 [prepared from Escherichia coli IGHA2 (FERM B-400), JP-A-60-221091], pGKA2 [prepared from Escherichia coli IGKA2 (FERM BP-6798), JP-A-60-221091. Gazette], pTerm2 (US4686191, US4939094, US5160735), pSupex, pUB110, pTP5, pC194, pEG400 [J. Bacteriol. , 172, 2392 (1990)], pGEX (manufactured by Pharmacia), pET system (manufactured by Novagen), and the like.

宿主としてEscherichia coliを用いる場合は、pUC18、pBluescriptII、pSupex、pET22b、pCold等を好適なベクターとして挙げることができる。 When Escherichia coli is used as a host, pUC18, pBluescriptII, pSupex, pET22b, pCold and the like can be mentioned as suitable vectors.

ブレビバチルス属に属する微生物に好適なベクターの具体例として、枯草菌ベクターとして公知であるpUB110、又はpHY500(特開平2−31682号公報)、pNY700(特開平4−278091号公報)、pHY4831(J.Bacteriol.,1987,1239−1245)、pNU200(鵜高重三、日本農芸化学会誌1987,61:669−676)、pNU100(Appl.Microbiol.Biotechnol.,1989,30:75−80)、pNU211(J.Biochem.,1992,112:488−491)、pNU211R2L5(特開平7−170984号公報)、pNH301(Appl.Environ.Microbiol.,1992,58:525−531)、pNH326、pNH400(J.Bacteriol.,1995,177:745−749)、pHT210(特開平6−133782号公報)、pHT110R2L5(Appl.Microbiol.Biotechnol.,1994,42:358−363)、又は大腸菌とブレビバチルス属に属する微生物とのシャトルベクターであるpNCO2(特開2002−238569号公報)等を挙げることができる。 As a specific example of a vector suitable for a microorganism belonging to the genus Brevibacillus, pUB110 known as Bacillus subtilis vector, or pHY500 (JP-A-2-31682), pNY700 (JP-A-4-27891), pHY4831 (J Bacteriol., 1987, 1239-1245), pNU200 (Shigezo Utaka, Journal of Japan Society of Agricultural Chemistry 1987, 61: 669-676), pNU100 (Appl. Microbiol. Biotechnol., 1989, 30: 75-80), pNU211. (J. Biochem., 1992, 112:488-491), pNU211R2L5 (JP-A-7-170984), pNH301 (Appl. Environ. Microbiol., 1992, 58:525-531), pNH326, pNH400 (J. Bacteriol., 1995, 177: 745-749), pHT210 (JP-A-6-133782), pHT110R2L5 (Appl. Microbiol. Biotechnol., 1994, 42: 358-363), or a microorganism belonging to the genus Escherichia coli and Brevibacillus. And pNCO2 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-238569), which is a shuttle vector with the above.

プロモーターとしては、宿主細胞中で機能するものであれば制限されない。例えば、trpプロモーター(Ptrp)、lacプロモーター、PLプロモーター、PRプロモーター、T7プロモーター等の大腸菌又はファージ等に由来するプロモーターを挙げることができる。またPtrpを2つ直列させたプロモーター(Ptrp×2)、tacプロモーター、lacT7プロモーター、let Iプロモーターのように人為的に設計改変されたプロモーター等も用いることができる。 The promoter is not limited as long as it functions in the host cell. Examples thereof include promoters derived from Escherichia coli or phages such as trp promoter (Ptrp), lac promoter, PL promoter, PR promoter, and T7 promoter. In addition, artificially designed and modified promoters such as a promoter in which two Ptrp are connected in series (Ptrp×2), tac promoter, lacT7 promoter, let I promoter, and the like can also be used.

リボソーム結合配列であるシャイン−ダルガノ(Shine−Dalgarno)配列と開始コドンとの間を適当な距離(例えば6〜18塩基)に調節したプラスミドを用いることが好ましい。発現ベクターにおいて、上記核酸の発現には転写終結配列は必ずしも必要ではないが、構造遺伝子の直下に転写終結配列を配置することが好ましい。 It is preferable to use a plasmid in which the distance between the Shine-Dalgarno sequence which is a ribosome binding sequence and the initiation codon is adjusted to an appropriate distance (for example, 6 to 18 bases). In the expression vector, a transcription termination sequence is not necessarily required for expression of the nucleic acid, but it is preferable to arrange the transcription termination sequence immediately below the structural gene.

真核生物の宿主としては、例えば、酵母、糸状真菌(カビ等)及び昆虫細胞を挙げることができる。 Examples of eukaryotic hosts include yeast, filamentous fungi (mold etc.) and insect cells.

酵母としては、例えば、サッカロマイセス(Saccharomyces)属、シゾサッカロマイセス(Schizosaccharomyces)属、クリベロマイセス(Kluyveromyces)属、トリコスポロン(Trichosporon)属、シワニオミセス(Schwanniomyces)属、ピキア(Pichia)属、キャンディダ(Candida)属、ヤロウィア属及びハンゼヌラ属等に属する酵母を挙げることができる。より具体的には、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、シゾサッカロマイセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)、クリベロマイセス・ラクチス(Kluyveromyces lactis)、クリベロマイセス・マルキシアヌス(Kluyveromyces marxianus)、トリコスポロン・プルランス(Trichosporon pullulans)、シワニオマイセス・アルビウス(Schwanniomyces alluvius)、シワニオマイセス・オシデンタリス(Schwanniomyces occidentalis)、キャンディダ・ユーティリス(Candida utilis)、ピキア・パストリス(Pichia pastoris)ピキア・アングスタ(Pichia angusta)、ピキア・メタノリカ(Pichia methanolica)、ピキア・ポリモルファ(Pichia polymorpha)、ピキア・スチピチス(Pichia stipitis)、ヤロウィア・リポリティカ(Yarrowia lipolytica)、ハンゼヌラ・ポリモルファ(Hansenula polymorpha)等を挙げることができる。 As yeast, for example, Saccharomyces genus, Schizosaccharomyces genus, Kluyveromyces genus, Trichospora genus (Trichospida), Schwanniomyces (Schyciano, Schywanes), , Yarrowia genus, Hansenula genus and the like. More specifically, Saccharomyces cerevisiae (Saccharomyces cerevisiae), Schizosaccharomyces pombe (Schizosaccharomyces pombe), Kluyveromyces lactis (Kluyveromyces lactis), Kluyveromyces marxianus (Kluyveromyces marxianus), Trichosporon pullulans (Trichosporon pullulans), Shiwaniomaisesu - Albius (Schwanniomyces alluvius), Schwanniomyces occidentalis, Candida utilis metachia, Pichia pastoris Pichia pastoris (Pichia pastoris) (Pichia polymorpha), Pichia stititis (Pichia stititis), Yarrowia lipolytica (Yarrowia lipolytica), Hansenula polymorpha (Hansenula polymorpha) etc. can be mentioned.

酵母を宿主細胞として用いる場合の発現ベクターは通常、複製起点(宿主における増幅が必要である場合)及び大腸菌中でのベクターの増殖のための選抜マーカー、酵母における組換えタンパク質発現のためのプロモーター及びターミネーター、並びに酵母のための選抜マーカーを含むことが好ましい。 When yeast is used as a host cell, the expression vector is usually an origin of replication (if amplification in the host is required) and a selectable marker for growth of the vector in E. coli, a promoter for recombinant protein expression in yeast and It is preferred to include a terminator, as well as a selectable marker for yeast.

発現ベクターが非組込みベクターの場合、さらに自己複製配列(ARS)を含むことが好ましい。これにより細胞内における発現ベクターの安定性を向上させることができる(Myers、A.M.、et al.(1986)Gene 45:299−310)。 When the expression vector is a non-integrated vector, it is preferable that the expression vector further contains an autonomously replicating sequence (ARS). This can improve the stability of the expression vector in cells (Myers, AM, et al. (1986) Gene 45:299-310).

酵母を宿主として用いる場合のベクターとしては、例えば、YEP13(ATCC37115)、YEp24(ATCC37051)、YCp50(ATCC37419)、YIp、pHS19、pHS15、pA0804、pHIL3Ol、pHIL−S1、pPIC9K、pPICZα、pGAPZα、pPICZ B等を挙げることができる。 Examples of the vector when yeast is used as a host include YEP13 (ATCC37115), YEp24 (ATCC37051), YCp50 (ATCC37419), YIp, pHS19, pHS15, pA0804, pHIL3Ol, pHIL-S1, pPIC9K, pPICZα, pGAPZB, and PGAPZB, pGAPZB, pGAPZB. Etc. can be mentioned.

プロモーターとしては、酵母中で発現できるものであれば制限されない。例えば、ヘキソースキナーゼ等の解糖系の遺伝子のプロモーター、PHO5プロモーター、PGKプロモーター、GAPプロモーター、ADHプロモーター、gal 1プロモーター、gal 10プロモーター、ヒートショックポリペプチドプロモーター、MFα1 プロモーター、CUP 1プロモーター、pGAPプロモーター、pGCW14プロモーター、AOX1プロモーター、MOXプロモーター等を挙げることができる。 The promoter is not limited as long as it can be expressed in yeast. For example, promoters of glycolytic genes such as hexose kinase, PHO5 promoter, PGK promoter, GAP promoter, ADH promoter, gal 1 promoter, gal 10 promoter, heat shock polypeptide promoter, MFα1 promoter, CUP 1 promoter, pGAP promoter, Examples thereof include pGCW14 promoter, AOX1 promoter, MOX promoter and the like.

酵母への発現ベクターの導入方法としては、酵母にDNAを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、エレクトロポレーション法(Methods Enzymol.,194,182(1990))、スフェロプラスト法(Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,81,4889(1984))、酢酸リチウム法(J.Bacteriol.,153,163(1983))、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,75,1929(1978)記載の方法等を挙げることができる。 As a method for introducing an expression vector into yeast, any method can be used as long as it is a method for introducing DNA into yeast. For example, electroporation method (Methods Enzymol., 194, 182 (1990)), spheroplast Method (Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 81, 4889 (1984)), lithium acetate method (J. Bacteriol., 153, 163 (1983)), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 1929 (1978) and the like.

糸状真菌としては、例えば、アクレモニウム(Acremonium)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、ウスチラーゴ(Ustilago)属、トリコデルマ(Trichoderma)属、ノイロスポラ(Neurospora)属、フザリウム(Fusarium)属、フミコーラ(Humicola)属、ペニシリウム(Penicillium)属、マイセリオフトラ(Myceliophtora)属、ボトリティス(Botryts)属、マグナポルサ(Magnaporthe)属、ムコア(Mucor)属、メタリチウム(Metarhizium)属、モナスカス(Monascus)属、リゾプス(Rhizopus)属、及びリゾムコア属に属する菌等を挙げることができる。 Examples of filamentous fungi include genus Acremonium, genus Aspergillus, genus Ustilago, genus Trichoderma, genus Neurospora, genus Fusarium, Fusarium. The genus Penicillium, the genus Myceliophtora, the genus Botryts, the genus Magnaporthe, the genus Mucor, the genus Metarhizus, the genus Metarhizus, the genus Monathus , And bacteria belonging to the genus Rhizomucor.

糸状真菌の具体例として、アクレモニウム・アラバメンゼ(Acremonium alabamense)、アクレモニウム・セルロリティカス(Acremonium cellulolyticus)、アスペルギルス・アクレアツス(アキュレータス)(Aspergillus aculeatus)、アスペルギルス・アワモリ(Aspergillus awamori)、アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)、アスペルギルス・サケ(Aspergillus sake)、アスペルギルス・ゾジエ(ソーヤ)(Aspergillus sojae)、アスペルギルス・テュビゲンシス(Aspergillus tubigensis)、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)、アスペルギルス・ニデュランス(Aspergillus nidulans)、アスペルギルス・パラシチクス(Aspergillus parasiticus)、アスペルギルス・フィクム(フィキュウム)(Aspergillus ficuum)、アスペルギルス・フェニクス(Aspergillus phoeicus)、アスペルギルス・フォエチズス(フェチダス)(Aspergillus foetidus)、アスペルギルス・フラーブス(Aspergillus flavus)、アスペルギルス・フミガタス(Aspergillus fumigatus)、アスペルギルス・ヤポニクス(ジャポニカス)(Aspergillus japonicus)、トリコデルマ・ビリデ(Trichoderma viride)、トリコデルマ・ハージアヌム(Trichoderma harzianum)、トリコデルマ・リーゼイ(Trichoderma reseei)、クリソスポリウム・ルクノエンス(Chrysosporium lucknowense)、サーモアスクス(Thermoascus)、スポロトリクム(Sporotrichum)、スポロトリクム・セルロフィルム(Sporotrichum cellulophilum)、タラロマイセス(Talaromyces)、チエラビア・テレストリス(Thielavia terrestris)、チラビア(Thielavia)、ノイロスポラ・クラザ(Neurospora crassa)、フザリウム・オキシスポーラス(Fusarium oxysporus)、フザリウム・グラミネルム(Fusarium graminearum)、フザリウム・ベネナツム(Fusarium venenatum)、フミコーラ・インソレンス(Humicola insolens)、ペニシリウム・クリゾゲナム(Penicillium chrysogenum)、ペニシリウム・カマンベルティ(Penicillium camemberti)、ペニシリウム・カネセンス(Penicillium canescens)、ペニシリウム・エメルソニ(Penicillium emersonii)、ペニシリウム・フニクロスム(Penicillium funiculosum)、ペニシリウム・グリゼオロゼウム(Penicillium griseoroseum)、ペニシリウム・パープロゲナム(Penicillium purpurogenum)、ペニシリウム・ロケフォルチ(Penicillium roqueforti)、マイセリオフトラ・サーモフィルム(Myceliophtaora thermophilum)、ムコア・アンビグス(Mucor ambiguus)、ムコア・シイルシネロイデェス(Mucor circinelloides)、ムコア・フラギリス(Mucor fragilis)、ムコア・ヘマリス(Mucor hiemalis)、ムコア・イナエクイスポラス(Mucor inaequisporus)、ムコア・オブロンジエリプティカス(Mucor oblongiellipticus)、ムコア・ラセモサス(Mucor racemosus)、ムコア・レクルバス(Mucor recurvus)、ムコア・サトゥルニナス(Mocor saturninus)、ムコア・サブティリススミウス(Mocor subtilissmus)、オガタエア・ポリモルファ(Ogataea polymorpha)、ファネロケーテ・クリソスポリウム(Phanerochaete chrysosporium)、リゾムコア・ミーヘイ(Rhizomucor miehei)、リゾムコア・プシルス(Rhizomucor pusillus)、リゾプス・アルヒザス(Rhizopus arrhizus)等を挙げることができる。 Specific examples of filamentous fungi include Acremonium alabamense, Acremonium cellulolyticus, Aspergillus aculaeus alusulaus sp. Aspergillus oryzae, Aspergillus salke, Aspergillus sojaje, Aspergillus twiggensir Aspergillus nigers, Aspergillus twiggens Parashichikusu (Aspergillus parasiticus), Aspergillus Fikumu (Fikyuumu) (Aspergillus ficuum), Aspergillus Fenikusu (Aspergillus phoeicus), Aspergillus Foechizusu (Fechidasu) (Aspergillus foetidus), Aspergillus Furabusu (Aspergillus flavus), Aspergillus fumigatus (Aspergillus fumigatus ), Aspergillus japonicus, Trichoderma viride, Trichoderma sperum, Trichoderma sperium, trichomes, Aspergillus japonicus, Aspergillus japonicus. Thermoascus, Sporotrichum, Sporotrichum cellulofilm, Talaromyces, Thielavia terrerosi, Thielavia terrestria, Thielavia terrestria, Thielavia terrestria, Chielavia terrestria, Thielavia terrestria, Thielavia terellatis ora crassa), Fusarium oxysporus, Fusarium graminearum, Fusarium venicerum nigiumensis numerus (Husicolium venicenum). (Penicillium camemberti), Penicillium Kanesensu (Penicillium canescens), Penicillium Emerusoni (Penicillium emersonii), Penicillium funiculosum (Penicillium funiculosum), Penicillium Gurizeorozeumu (Penicillium griseoroseum), Penicillium Papurogenamu (Penicillium purpurogenum), Penicillium Rokeforuchi (Penicillium roqueforti), Myceliophtaora thermophilum, Mucor ambiguus, Mucoa sillcine Royedes is Mucor corinelloides, Mucor cuirguis, Mucoa frugiris・Mucor inaequisporus, Mucor oblongiellipticus, Mucor racemusus, Mucor recurnusus, Mucor recurnusus, mucoa Mous (Mocor subtilismus), Ogataea polymorpha (Phanerochaete chrysosporium), Rhizomucor humorum (Rhizomucor humorum), Ogataea polymorpha (Phanerochaete chrysosporium) arrhizus) and the like.

宿主が糸状真菌である場合のプロモーターとしては、解糖系に関する遺伝子、構成的発現に関する遺伝子、加水分解に関する酵素遺伝子等いずれであってもよく、具体的にはamyB、glaA、agdA、glaB、TEF1、xynF1tannasegene、No.8AN、gpdA、pgkA、enoA、melO、sodM、catA、catB等を挙げることができる。 When the host is a filamentous fungus, the promoter may be any of a gene related to glycolysis, a gene related to constitutive expression, an enzyme gene related to hydrolysis, etc. Specifically, amyB, glaA, agdA, glaB, TEF1 , XynF1 tannasegene, No. 8AN, gpdA, pgkA, enoA, melO, sodM, catA, catB, etc. can be mentioned.

糸状真菌への発現ベクターの導入は、従来公知の方法を用いて行うことができる。例えば、Cohenらの方法(塩化カルシウム法)[Proc.Natl.Acad.Sci.USA,69:2110(1972)]、プロトプラスト法[Mol.Gen.Genet.,168:111(1979)]、コンピテント法[J.Mol.Biol.,56:209(1971)]、エレクトロポレーション法等が挙げられる。 The expression vector can be introduced into the filamentous fungus using a conventionally known method. For example, the method of Cohen et al. (calcium chloride method) [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69:2110 (1972)], protoplast method [Mol. Gen. Genet. , 168:111 (1979)], the competent method [J. Mol. Biol. 56:209 (1971)], electroporation method and the like.

昆虫細胞として、例えば、鱗翅類の昆虫細胞が挙げられ、より具体的には、Sf9、及びSf21等のスポドプテラ・フルギペルダ(Spodoptera frugiperda)由来の昆虫細胞、並びに、High 5等のイラクサギンウワバ(Trichoplusia ni)由来の昆虫細胞等が挙げられる。 Examples of insect cells include lepidopteran insect cells, and more specifically, insect cells derived from Spodoptera frugiperda such as Sf9 and Sf21, and nettle alba (Trichoplusia) such as High 5. ) Derived insect cells and the like.

昆虫細胞を宿主として用いる場合のベクターとしては、例えば、夜盗蛾科昆虫に感染するウイルスであるアウトグラファ・カリフォルニカ・ヌクレアー・ポリヘドロシス・ウイルス(Autographa californica nuclear polyhedrosis virus)等のバキュロウイルス(Baculovirus Expression Vectors, A Laboratory Manual,W.H.Freeman and Company,New York(1992))を挙げることができる。 Examples of the vector when insect cells are used as a host include baculovirus baculovirus such as Autographa californica nuclear polyhedrosis virus, which is a virus that infects night-thief moth insects. , A Laboratory Manual, WH Freeman and Company, New York (1992)).

昆虫細胞を宿主として用いる場合には、例えばカレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー、Baculovirus Expression Vectors, A Laboratory Manual,W.H.Freeman and Company, New York(1992)、Bio/Technology,6,47(1988)等に記載された方法によって、ポリペプチドを発現することができる。すなわち、組換え遺伝子導入ベクター及びバキュロウイルスを昆虫細胞に共導入して昆虫細胞培養上清中に組換えウイルス(発現ベクター)を得た後、さらに組換えウイルスを昆虫細胞に感染させ、ポリペプチドを発現させることができる。該方法において用いられる遺伝子導入ベクターとしては、例えば、pVL1392、pVL1393、pBlueBacIII(ともにInvitorogen社製)等を挙げることができる。 When insect cells are used as a host, for example, Current Protocols in Molecular Biology, Baculovirus Expression Vectors, A Laboratory Manual, W. H. The polypeptide can be expressed by the method described in Freeman and Company, New York (1992), Bio/Technology, 6, 47 (1988) and the like. That is, a recombinant gene transfer vector and a baculovirus are co-introduced into an insect cell to obtain a recombinant virus (expression vector) in the culture supernatant of the insect cell, and then the insect cell is further infected with the recombinant virus to obtain the polypeptide. Can be expressed. Examples of the gene transfer vector used in the method include pVL1392, pVL1393, pBlueBacIII (both manufactured by Invitrogen) and the like.

組換えウイルスを調製するための、昆虫細胞への組換え遺伝子導入ベクターとバキュロウイルスの共導入方法としては、例えば、リン酸カルシウム法(特開平2−227075号公報)、リポフェクション法(Proc.Natl.Acad.Sci.USA,84,7413(1987))等を挙げることができる。 Examples of the method for co-introducing a recombinant gene transfer vector and baculovirus into insect cells for preparing a recombinant virus include, for example, the calcium phosphate method (JP-A-2-227075) and the lipofection method (Proc. Natl. Acad). Sci. USA, 84, 7413 (1987)) and the like.

一実施形態に係る組換えベクターは、形質転換体選択のための選択マーカー遺伝子をさらに含有していることが好ましい。例えば、大腸菌においては、選択マーカー遺伝子としては、テトラサイクリン、アンピシリン、カナマイシン等の各種薬剤に対する耐性遺伝子を用いることができる。栄養要求性に関与する遺伝子変異を相補できる劣性の選択マーカーも使用できる。酵母においては、選択マーカー遺伝子として、ジェネティシンに対する耐性遺伝子を用いることができ、栄養要求性に関与する遺伝子変異を相補する遺伝子、LEU2、URA3、TRP1、HIS3等の選択マーカーも使用できる。糸状真菌においては、選択マーカー遺伝子として、niaD(Biosci.Biotechnol.Biochem.,59,1795−1797(1995))、argB(Enzyme Microbiol Technol,6,386−389,(1984)),sC(Gene,84,329−334,(1989))、ptrA(BiosciBiotechnol Biochem,64,1416−1421,(2000))、pyrG(BiochemBiophys Res Commun,112,284−289,(1983)),amdS(Gene,26,205−221,(1983))、オーレオバシジン耐性遺伝子(Mol Gen Genet,261,290−296,(1999))、ベノミル耐性遺伝子(Proc Natl Acad Sci USA,83,4869−4873,(1986))及びハイグロマイシン耐性遺伝子(Gene,57,21−26,(1987))からなる群より選ばれるマーカー遺伝子、ロイシン要求性相補遺伝子等が挙げられる。また、宿主が栄養要求性変異株の場合には、選択マーカー遺伝子として当該栄養要求性を相補する野生型遺伝子を用いることもできる。 The recombinant vector according to one embodiment preferably further contains a selectable marker gene for selecting transformants. For example, in Escherichia coli, as a selectable marker gene, resistance genes for various drugs such as tetracycline, ampicillin, kanamycin and the like can be used. A recessive selectable marker that can complement a gene mutation involved in auxotrophy can also be used. In yeast, a geneticin resistance gene can be used as a selectable marker gene, and a gene that complements a gene mutation involved in auxotrophy, LEU2, URA3, TRP1, HIS3, or another selectable marker can also be used. In filamentous fungi, niaD (Biosci. Biotechnol. Biochem., 59, 1795-1797 (1995)), argB (Enzyme Microbiol Technol, 6, 386-389, (1984)), sC (Gene,) as selectable marker genes. 84,329-334, (1989)), ptrA (BiosciBiotechnol Biochem, 64, 1416-1421, (2000)), pyrG (BiochemBiophys Res Commun, 112, 284-289, (1983)), amdS(Gene). 205-221, (1983)), aureobasidin resistance gene (Mol Gen Genet, 261,290-296, (1999)), benomyl resistance gene (Proc Natl Acad Sci USA, 83, 4869-4873, (1986)). And a marker gene selected from the group consisting of the hygromycin resistance gene (Gene, 57, 21-26 (1987)), a leucine-requiring complementary gene, and the like. When the host is an auxotrophic mutant, a wild-type gene that complements the auxotrophy can be used as a selectable marker gene.

一実施形態に係る発現ベクターで形質転換された宿主の選択は、上記核酸に選択的に結合するプローブを用いたプラークハイブリダイゼーション及びコロニーハイブリダイゼーション等で行うことができる。当該プローブとしては、上記核酸の配列情報に基づき、PCR法によって増幅した部分DNA断片をラジオアイソトープ又はジゴキシゲニンで修飾したものを用いることができる。 Selection of a host transformed with the expression vector according to one embodiment can be performed by plaque hybridization, colony hybridization, or the like using a probe that selectively binds to the nucleic acid. As the probe, a partial DNA fragment amplified by the PCR method based on the sequence information of the nucleic acid and modified with a radioisotope or digoxigenin can be used.

(改変フィブロインの製造方法)
本実施形態に係る改変フィブロインは、上記発現ベクターで形質転換された宿主により、上記核酸を発現させる工程を含む方法により、製造することができる。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。酵母、動物細胞、昆虫細胞により発現させた場合には、糖又は糖鎖が付加されたポリペプチドとして改変フィブロインを得ることができる。
(Method for producing modified fibroin)
The modified fibroin according to the present embodiment can be produced by a method including a step of expressing the nucleic acid in a host transformed with the expression vector. As the expression method, 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. When expressed in yeast, animal cells, or insect cells, modified fibroin can be obtained as a sugar- or sugar-chain-added polypeptide.

本実施形態に係る改変フィブロインは、例えば、上記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、培養培地中に本実施形態に係る改変フィブロインを生成蓄積させ、該培養培地から採取することにより製造することができる。上記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。 Modified fibroin according to the present embodiment, for example, by culturing a host transformed with the expression vector in a culture medium, to produce and accumulate the modified fibroin according to the present embodiment in the culture medium, collected from the culture medium It can be manufactured. The method for culturing the above-mentioned host in the culture medium can be performed according to the method usually used for culturing the host.

上記宿主が、大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物である場合、上記宿主の培養培地として、該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、該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, the culture medium for the host contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts and the like that can be assimilated by the host, and culture of the host. Either a natural medium or a synthetic medium may be used as long as the medium can efficiently perform the above.

炭素源としては、該宿主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。 The carbon source may be any one that can be assimilated by the host, and examples thereof include glucose, fructose, sucrose, and molasses containing these, carbohydrates such as starch and starch hydrolysates, and organic acids such as acetic acid and propionic acid. , And alcohols such as ethanol and propanol can be used.

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。 As the nitrogen source, for example, ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium salts of inorganic acids 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 bacterial cells and digested products thereof can be used.

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。 As the inorganic salt, for example, potassium primary phosphate, potassium secondary 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 prokaryotic organisms such as Escherichia coli or eukaryotic organisms such as yeast can be carried out under aerobic conditions such as shaking culture or deep aeration agitation culture. The culture temperature is, for example, 15 to 40°C. Cultivation time is usually 16 hours to 7 days. The pH of the culture medium during culturing is preferably maintained at 3.0 to 9.0. The pH of the culture medium can be adjusted using inorganic acids, organic acids, alkaline solutions, urea, calcium carbonate, ammonia and 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 culturing. When culturing a microorganism transformed with an expression vector using an inducible promoter as a promoter, an inducer may be added to the medium, if 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, and when culturing a microorganism transformed with the expression vector using the trp promoter, indole acrylic is used. You may add an acid etc. to a culture medium.

昆虫細胞の培養培地としては、一般に使用されているTNM−FH培地(Pharmingen社製)、Sf−900 II SFM培地(Life Technologies社製)、ExCell400、ExCell405(いずれもJRH Biosciences社製)、Grace’s Insect Medium(Nature,195,788(1962))等を用いることができる。 As a culture medium for insect cells, a commonly used TNM-FH medium (Pharmingen), Sf-900 II SFM medium (Life Technologies), ExCell400, ExCell405 (both manufactured by JRH Biosciences), Grace'. s Insect Medium (Nature, 195, 788 (1962)) and the like can be used.

昆虫細胞の培養は、例えば、培養培地のpH6〜7、培養温度25〜30℃等の条件下で、培養時間1〜5日間とすることができる。また、培養中必要に応じて、ゲンタマイシン等の抗生物質を培養培地に添加してもよい。 Cultivation of insect cells can be carried out, for example, under conditions of a culture medium pH of 6 to 7 and a culture temperature of 25 to 30° C. for a culture time of 1 to 5 days. If necessary, an antibiotic such as gentamicin may be added to the culture medium during the culture.

宿主が植物細胞の場合、形質転換された植物細胞をそのまま培養してもよく、また植物の器官に分化させて培養することができる。該植物細胞を培養する培地としては、一般に使用されているムラシゲ・アンド・スクーグ(MS)培地、ホワイト(White)培地、又はこれらの培地にオーキシン、サイトカイニン等、植物ホルモンを添加した培地等を用いることができる。 When the host is a plant cell, the transformed plant cell may be cultured as it is, or may be differentiated into a plant organ and cultured. As a medium for culturing the plant cells, a commonly used Murashige and Skoog (MS) medium, White (White) medium, or a medium in which a plant hormone such as auxin, cytokinin, etc. is added to these mediums is used. be able to.

動物細胞の培養は、例えば、培養培地のpH5〜9、培養温度20〜40℃等の条件下で、培養時間3〜60日間とすることができる。また、培養中必要に応じて、カナマイシン、ハイグロマイシン等の抗生物質を培地に添加してもよい。 Culturing of animal cells can be carried out for 3 to 60 days under the conditions of pH of culture medium of 5 to 9 and culture temperature of 20 to 40° C., for example. If necessary, an antibiotic such as kanamycin or hygromycin may be added to the medium during the culture.

上記発現ベクターで形質転換された宿主を用いて改変フィブロインを生産する方法としては、該改変フィブロインを宿主細胞内に生産させる方法、宿主細胞外に分泌させる方法、及び宿主細胞外膜上に生産させる方法がある。使用する宿主細胞、及び生産させる改変フィブロインの構造を変えることにより、これらの各方法を選択することができる。 As a method for producing a modified fibroin using a host transformed with the expression vector, a method for producing the modified fibroin in a host cell, a method for secreting it outside the host cell, and a method for producing it on the outer membrane of the host cell are provided. There is a way. Each of these methods can be selected by changing the host cell used and the structure of the modified fibroin to be produced.

例えば、改変フィブロインが宿主細胞内又は宿主細胞外膜上に生産される場合、ポールソンらの方法(J.Biol.Chem.,264,17619(1989))、ロウらの方法(Proc.Natl.Acad.Sci.USA,86,8227(1989)、Genes Develop.,4,1288(1990))、又は特開平5−336963号公報、国際公開第94/23021号等に記載の方法を準用することにより、改変フィブロインを宿主細胞外に積極的に分泌させるように変更させることができる。すなわち、遺伝子組換えの手法を用いて、改変フィブロインの活性部位を含むポリペプチドにシグナルペプチドを付加した形で発現させることにより、改変フィブロインを宿主細胞外に積極的に分泌させることができる。 For example, when the modified fibroin is produced in the host cell or on the outer membrane of the host cell, the method of Paulson et al. (J. Biol. Chem., 264, 17619 (1989)), the method of Lowe et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, 8227 (1989), Genes Development., 4, 1288 (1990)), or by applying the methods described in JP-A-5-336963, International Publication No. 94/23021, and the like. The modified fibroin can be modified so as to be actively secreted outside the host cell. That is, the modified fibroin can be positively secreted outside the host cell by using a gene recombination technique to express the modified fibroin in a form in which a signal peptide is added to the polypeptide containing the active site.

上記発現ベクターで形質転換された宿主により生産された改変フィブロインは、タンパク質の単離精製に通常用いられている方法で単離及び精製することができる。例えば、改変フィブロインが、細胞内に溶解状態で発現した場合には、培養終了後、宿主細胞を遠心分離により回収し、水系緩衝液にけん濁した後、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 modified fibroin produced by the host transformed with the above expression vector can be isolated and purified by a method commonly used for protein isolation and purification. For example, when the modified fibroin is expressed in a lysed state in the cells, after the culture is completed, the host cells are recovered by centrifugation, suspended in an aqueous buffer solution, and then ultrasonically disrupted, French press, Mantongaurin. The host cells are crushed with a homogenizer, Dynomill or the like to obtain a cell-free extract. From the supernatant obtained by centrifuging the cell-free extract, a method usually used for isolation and purification of proteins, that is, a solvent extraction method, a salting-out method using ammonium sulfate, a desalting method, an organic solvent is used. Precipitation method, anion-exchange chromatography method using a resin such as diethylaminoethyl (DEAE)-Sepharose, DIAION HPA-75 (manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.), and cation using a resin such as S-Sepharose FF (manufactured by Pharmacia). Ion exchange chromatography, hydrophobic chromatography using butyl sepharose, phenyl sepharose, etc. resins, gel filtration using molecular sieves, affinity chromatography, chromatofocusing, electrophoretic methods such as isoelectric focusing The above method can be used alone or in combination to obtain a purified preparation.

上記クロマトグラフィーとしては、フェニル−トヨパール(東ソー)、DEAE−トヨパール(東ソー)、セファデックスG−150(ファルマシアバイオテク)を用いたカラムクロマトグラフィーが好ましく用いられる。 As the above-mentioned chromatography, column chromatography using Phenyl-Toyopearl (Tosoh), DEAE-Toyopearl (Tosoh), and Sephadex G-150 (Pharmacia Biotech) is preferably used.

また、改変フィブロインが細胞内に不溶体を形成して発現した場合は、同様に宿主細胞を回収後、破砕し、遠心分離を行うことにより、沈殿画分として改変フィブロインの不溶体を回収する。回収した改変フィブロインの不溶体は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改変フィブロインの精製標品を得ることができる。 When the modified fibroin is expressed by forming an insoluble substance in the cell, the host cell is similarly collected, crushed, and centrifuged to recover the insoluble substance of the modified fibroin as a precipitate fraction. The recovered insoluble body of modified fibroin can be solubilized with a protein denaturing agent. After the operation, a purified fibroin preparation can be obtained by the same isolation and purification method as described above.

改変フィブロイン、又は改変フィブロインに糖鎖の付加された誘導体が細胞外に分泌された場合には、培養上清から改変フィブロイン又はその誘導体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 modified fibroin or the derivative to which the sugar chain is added to the modified fibroin is secreted extracellularly, the modified fibroin or the derivative thereof can be recovered from the culture supernatant. That is, a purified sample can be obtained by treating the culture with a technique such as centrifugation to obtain a culture supernatant, and using the same isolation and purification method as described above from the culture supernatant.

(接触工程)
接触工程では、成形体前駆体と水とを接触させて、タンパク質成形体を得る。成形体前駆体は、改変フィブロイン及び溶媒を含むドープ液と、タンパク質と反応して結合を形成可能な反応性基を有する反応剤との反応混合物である。
(Contact process)
In the contacting step, the molded body precursor is brought into contact with water to obtain a protein molded body. The molded body precursor is a reaction mixture of a dope solution containing modified fibroin and a solvent, and a reactive agent having a reactive group capable of reacting with a protein to form a bond.

成形体前駆体は、水と接触させることにより硬化する。成形体前駆体の硬化体として、タンパク質成形体を得ることができる。 The molded body precursor is cured by being brought into contact with water. A protein molded product can be obtained as a cured product of the molded product precursor.

成形体前駆体と接触させる水の温度は、例えば、10℃以上であってよく、20℃以上であってよく、90℃以下であってよく、70℃以下であってよい。 The temperature of the water to be brought into contact with the molded body precursor may be, for example, 10° C. or higher, 20° C. or higher, 90° C. or lower, and 70° C. or lower.

接触工程において、成形体前駆体と、水とを接触させる方法としては、例えば、成形体前駆体に対し、常温の水を添加する方法、成形体前駆体を水中に浸漬する方法、成形体前駆体に対して、水を常温又は加温したスチーム等の状態で噴霧する方法、及び成形体前駆体を水蒸気が充満した高湿度環境下に暴露する方法等が挙げられる。これらの方法の中でも、成形体前駆体に対し、常温の水を添加する方法が好ましい。 In the contact step, as a method of contacting the molded body precursor with water, for example, a method of adding water at room temperature to the molded body precursor, a method of immersing the molded body precursor in water, a molded body precursor Examples thereof include a method in which water is sprayed on the body in a state of normal temperature or heated steam or the like, and a method in which the molded body precursor is exposed to a high humidity environment filled with water vapor. Among these methods, a method of adding water at room temperature to the molded body precursor is preferable.

接触工程は、例えば、水と接触させた後の成形体前駆体を乾燥することを含んでいてもよい。乾燥は、例えば、自然乾燥でもよく、乾燥設備を使用して強制的に乾燥させてもよい。乾燥設備としては、接触型又は非接触型の公知の乾燥設備がいずれも使用可能である。また、乾燥温度も、例えば、成形体前駆体に含まれる改変フィブロインが分解したり、成形体前駆体が熱的損傷を受けたりする温度よりも低い温度であれが何ら限定されるものではないが、一般には、20〜150℃の範囲内の温度であり、50〜100℃の範囲内の温度であることが好ましい。温度がこの範囲にあることにより、成形体の熱的損傷、又は成形体に含まれる改変フィブロインの分解が生ずることなく、成形体が、より迅速且つ効率的に乾燥される。乾燥時間は、乾燥温度等に応じて適宜に設定され、例えば、過乾燥による成形体の品質及び物性等への影響が可及的に排除され得る時間等が採用される。 The contacting step may include, for example, drying the shaped body precursor after contacting with water. Drying may be, for example, natural drying or forced drying using a drying facility. As the drying equipment, any known contact equipment or non-contact equipment can be used. Further, the drying temperature is not limited to any temperature, for example, a temperature lower than the temperature at which the modified fibroin contained in the molded body precursor is decomposed or the molded body precursor is thermally damaged. Generally, the temperature is in the range of 20 to 150°C, and preferably the temperature is in the range of 50 to 100°C. When the temperature is in this range, the molded body is dried more quickly and efficiently without causing thermal damage to the molded body or decomposition of the modified fibroin contained in the molded body. The drying time is appropriately set according to the drying temperature and the like, and, for example, a time such that the influence of overdrying on the quality and physical properties of the molded body can be eliminated as much as possible is adopted.

タンパク質成形体の形状は、例えば、板状、フィルム、シート、すい状、柱状、球状、塊状等の形状であってよい。 The shape of the protein molded body may be, for example, a plate shape, a film, a sheet, a cone shape, a column shape, a spherical shape, a lump shape, or the like.

本実施形態に係る製造方法は、成形体前駆体を準備する工程を備えていてよい。すなわち、本実施形態に係る製造方法は、成形体前駆体を準備する工程として、例えば、改変フィブロイン及び溶媒を含むドープ液を準備する工程と、ドープ液及び反応剤を反応させる工程とを備えていてもよい。 The manufacturing method according to the present embodiment may include a step of preparing a molded body precursor. That is, the manufacturing method according to the present embodiment includes, as a step of preparing the molded body precursor, for example, a step of preparing a dope solution containing modified fibroin and a solvent, and a step of reacting the dope solution and the reactant. May be.

ドープ液における溶媒としては、例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)、ヘキサフルオロアセトン(HFA)、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、並びに尿素、グアニジン、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、臭化リチウム、塩化カルシウム及びチオシアン酸リチウム等を含む水溶液等を挙げることができる。これらの溶媒は、1種単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。 Examples of the solvent in the dope solution include hexafluoroisopropanol (HFIP), hexafluoroacetone (HFA), dimethylsulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), formic acid, and urea, guanidine, sodium dodecyl sulfate ( SDS), lithium bromide, calcium chloride, an aqueous solution containing lithium thiocyanate, and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

ドープ液における改変フィブロインの含有量は、ドープ液の全質量を基準として、15質量%以上、30質量%以上、40質量%以上又は50質量%以上であってよい。改変フィブロインの含有量は、ドープ液の製造効率の観点から、ドープ液の全質量を基準として、70質量%以下、65質量%以下、又は60質量%以下であってよい。 The content of the modified fibroin in the dope solution may be 15% by mass or more, 30% by mass or more, 40% by mass or more, or 50% by mass or more, based on the total mass of the dope solution. The content of the modified fibroin may be 70% by mass or less, 65% by mass or less, or 60% by mass or less based on the total mass of the dope solution from the viewpoint of the production efficiency of the dope solution.

溶解促進剤としては、例えば、以下に示すルイス酸とルイス塩基とからなる無機塩が挙げられる。ルイス塩基としては、例えば、オキソ酸イオン(硝酸イオン、過塩素酸イオン等)、金属オキソ酸イオン(過マンガン酸イオン等)、ハロゲン化物イオン、チオシアン酸イオン、シアン酸イオン等が挙げられる。ルイス酸としては、例えば、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン等の金属イオン、アンモニウムイオン等の多原子イオン、錯イオン等が挙げられる。ルイス酸とルイス塩基とからなる無機塩の具体例としては、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、硝酸リチウム、過塩素酸リチウム、及びチオシアン酸リチウム等のリチウム塩、塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、硝酸カルシウム、過塩素酸カルシウム、及びチオシアン酸カルシウム等のカルシウム塩、塩化鉄、臭化鉄、ヨウ化鉄、硝酸鉄、過塩素酸鉄、及びチオシアン酸鉄等の鉄塩、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、硝酸アルミニウム、過塩素酸アルミニウム、及びチオシアン酸アルミニウム等のアルミニウム塩、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、硝酸カリウム、過塩素酸カリウム、及びチオシアン酸カリウム等のカリウム塩、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、硝酸ナトリウム、過塩素酸ナトリウム、及びチオシアン酸ナトリウム等のナトリウム塩、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、硝酸亜鉛、過塩素酸亜鉛、及びチオシアン酸亜鉛等の亜鉛塩、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、硝酸マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、及びチオシアン酸マグネシウム等のマグネシウム塩、塩化バリウム、臭化バリウム、ヨウ化バリウム、硝酸バリウム、過塩素酸バリウム、及びチオシアン酸バリウム等のバリウム塩、並びに塩化ストロンチウム、臭化ストロンチウム、ヨウ化ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、過塩素酸ストロンチウム、及びチオシアン酸ストロンチウム等のストロンチウム塩が挙げられる。 Examples of the dissolution accelerator include inorganic salts composed of the following Lewis acids and Lewis bases. Examples of the Lewis base include oxo acid ion (nitrate ion, perchlorate ion, etc.), metal oxo acid ion (permanganate ion, etc.), halide ion, thiocyanate ion, cyanate ion and the like. Examples of the Lewis acid include metal ions such as alkali metal ions and alkaline earth metal ions, polyatomic ions such as ammonium ions, and complex ions. Specific examples of the inorganic salt composed of a Lewis acid and a Lewis base include lithium salts such as lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, lithium nitrate, lithium perchlorate, and lithium thiocyanate, calcium chloride, calcium bromide. Calcium salts such as calcium iodide, calcium nitrate, calcium perchlorate, and calcium thiocyanate, iron salts such as iron chloride, iron bromide, iron iodide, iron nitrate, iron perchlorate, and iron thiocyanate, Aluminum salts such as aluminum chloride, aluminum bromide, aluminum iodide, aluminum nitrate, aluminum perchlorate, and aluminum thiocyanate, potassium chloride, potassium bromide, potassium iodide, potassium nitrate, potassium perchlorate, and potassium thiocyanate. Sodium salts such as sodium chloride, sodium bromide, sodium iodide, sodium nitrate, sodium perchlorate, and sodium thiocyanate, zinc chloride, zinc bromide, zinc iodide, zinc nitrate, perchloric acid Zinc, zinc salts such as zinc thiocyanate, magnesium chloride, magnesium bromide, magnesium iodide, magnesium nitrate, magnesium perchlorate, magnesium salts such as magnesium thiocyanate, barium chloride, barium bromide, barium iodide, Examples thereof include barium salts such as barium nitrate, barium perchlorate, and barium thiocyanate, and strontium salts such as strontium chloride, strontium bromide, strontium iodide, strontium nitrate, strontium perchlorate, and strontium thiocyanate.

溶解促進剤の含有量は、改変フィブロインの全量100質量部に対して、1.0質量部以上、5.0質量部以上、9.0質量部以上、15質量部以上又は20.0質量部以上であってよい。溶解促進剤の含有量は、改変フィブロインの全量100質量部に対して、40質量部以下、35質量部以下又は30質量部以下であってよい。 The content of the dissolution accelerator is 1.0 part by mass or more, 5.0 parts by mass or more, 9.0 parts by mass or more, 15 parts by mass or more or 20.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the modified fibroin. It may be the above. The content of the dissolution accelerator may be 40 parts by mass or less, 35 parts by mass or less, or 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of the modified fibroin.

本実施形態に係るドープ液の製造時に、30〜90℃に加温してもよい。使用する溶媒、改変フィブロインの種類等に応じて溶解可能な温度を適時設定すればよい。溶解を促進するために振盪、撹拌してもよい。 You may heat at 30-90 degreeC at the time of manufacture of the dope liquid which concerns on this embodiment. The temperature at which it can be dissolved may be appropriately set depending on the solvent used, the type of modified fibroin, and the like. Shaking and stirring may be performed to promote dissolution.

ドープ液の粘度は、例えば、25℃又は35℃において100〜15,000cP(センチポイズ)、40℃において100〜30,000cP(センチポイズ)等に設定すればよい。紡糸原液の粘度は、例えば京都電子工業社製の商品名“EMS粘度計”を使用して測定することができる。 The viscosity of the dope solution may be set to 100 to 15,000 cP (centipoise) at 25° C. or 35° C., 100 to 30,000 cP (centipoise) at 40° C., and the like. The viscosity of the spinning dope can be measured using, for example, a product name "EMS viscometer" manufactured by Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd.

成形体前駆体は、ドープ液と、反応剤とを反応させることにより得られる反応混合物である。成形体前駆体は、少なくとも一部が反応剤で架橋された改変フィブロインと、溶媒とを含むものであってよい。 The molded body precursor is a reaction mixture obtained by reacting a dope liquid with a reactant. The molded body precursor may contain a modified fibroin at least a part of which is crosslinked with a reaction agent, and a solvent.

改変フィブロインは、反応性官能基を有している。反応性官能基としては、例えば、アミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基等が挙げられる。反応剤が有する反応性基は、改変フィブロインが有する上記反応性官能基と反応して結合を形成可能な基であってよい。 Modified fibroin has a reactive functional group. Examples of the reactive functional group include an amino group, a hydroxyl group and a carboxyl group. The reactive group contained in the reactive agent may be a group capable of reacting with the reactive functional group contained in the modified fibroin to form a bond.

反応性基としては、下記式(A−1)、(A−2)、(A−3)、(A−4)、(A−5)、(A−6)、(A−7)、(A−8)、(A−9)又は(A−10)で表される基であってよい。各式中の波線は、各基の結合手を示す。 As the reactive group, the following formulas (A-1), (A-2), (A-3), (A-4), (A-5), (A-6), (A-7), It may be a group represented by (A-8), (A-9) or (A-10). The wavy line in each formula represents a bond of each group.

式(A−2)中、Xは酸素原子(O)又は硫黄原子(S)を示す。式(A−4)中、Xは、ハロゲン原子を示し、例えば、塩素原子であってよい。Xは、脱離基を示す。Xは、例えば、−N、−OR、又は−OArで示される基であってよい。XにおけるRは、例えば、スクシンイミド基であってよい。XにおけるArは、置換又は無置換のアリール基を示す。置換又は無置換のアリール基は、ハロゲン化アリール基であることが好ましい。ハロゲン化アリール基は、例えば、ペンタフルオロフェニル基であることが好ましい。Xは、アルキル基を示す。Xにおけるアルキル基の炭素数は、例えば、1〜6であってよく、1〜3であってよい。Xは、例えば、メチル基であってよい。 In formula (A-2), X 1 represents an oxygen atom (O) or a sulfur atom (S). In formula (A-4), X 2 represents a halogen atom, and may be, for example, a chlorine atom. X 3 represents a leaving group. X 3 may be, for example, a group represented by —N 3 , —OR 1 , or —OAr 1 . R 1 in X 3 may be, for example, a succinimide group. Ar 1 in X 3 represents a substituted or unsubstituted aryl group. The substituted or unsubstituted aryl group is preferably a halogenated aryl group. The halogenated aryl group is preferably, for example, a pentafluorophenyl group. X 4 represents an alkyl group. The carbon number of the alkyl group in X 4 may be, for example, 1 to 6, or 1 to 3. X 4 may be, for example, a methyl group.

反応剤が有する反応性基の数は、例えば、1〜10であってよく、2〜5であってよく、2であってよい。反応剤は、1種の反応性基を含むものであってもよく、2種以上の反応性基を含むものであってもよい。 The number of reactive groups contained in the reactant may be, for example, 1 to 10, 2 to 5, or 2. The reactant may contain one kind of reactive group or may contain two or more kinds of reactive groups.

反応剤は、改変フィブロインと反応して結合を形成可能な第1の反応性基、改変フィブロインと反応して結合を形成可能な第2の反応性基、及び、第1の反応性基と第2の反応性基とを連結する基(連結基)とを有する化合物であってよい。第1の反応性基及び第2の反応性基は、異種の反応性基であってもよく、同種の反応性基であってもよい。 The reactive agent is a first reactive group capable of reacting with modified fibroin to form a bond, a second reactive group capable of reacting with modified fibroin to form a bond, and a first reactive group and a second reactive group. It may be a compound having a group (linking group) that links the reactive group of 2. The first reactive group and the second reactive group may be different reactive groups or the same reactive group.

すなわち、反応剤は、式(B):A−Z−Aで表される化合物であってよい。式(B)中、Aは、第1の反応性基を示し、Aは、第2の反応性基を示し、Zは、連結基を示す。A及びAは、同種の反応性基であってもよく、異種の反応性基であってもよい。A及びAは、同種の反応性基であることが好ましい。A及びAは、それぞれ独立して、(A−1)、(A−2)、(A−4)、(A−5)、(A−6)、(A−7)、(A−8)、(A−9)又は(A−10)で表される基であってよく、アルデヒド基(式(A−1)で表される基)であることが好ましい。Zは、2価の炭化水素基であってよい。Zとしては、例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基が挙げられる。Zの炭素数は、例えば、1〜20であってよく、1〜10であってよく、2〜6であってよい。 That is, the reactant may be a compound represented by the formula (B): A 1 -Z-A 2 . In formula (B), A 1 represents a first reactive group, A 2 represents a second reactive group, and Z represents a linking group. A 1 and A 2 may be the same reactive group or different reactive groups. A 1 and A 2 are preferably reactive groups of the same kind. A 1 and A 2 are each independently (A-1), (A-2), (A-4), (A-5), (A-6), (A-7), (A -8), a group represented by (A-9) or (A-10), and an aldehyde group (a group represented by formula (A-1)) is preferable. Z may be a divalent hydrocarbon group. Examples of Z include an alkylene group, a cycloalkylene group, and an arylene group. The carbon number of Z may be, for example, 1 to 20, 1 to 10, or 2 to 6.

反応剤としては、例えば、イソシアネート、スルホニルクロリド、アルデヒド、カルボジイミド、アシルアジド、酸無水物、フルオロベンゼン、カーボネート、N-ヒドロキシエステル、イミドエステル、エポキシド、フルオロフェニルエステル等のアミン反応性化学基及び/又はアルコール反応性化学基のうちの少なくとも1つを有する化合物が挙げられる。つまり、反応剤は、アミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基等の反応性基と反応して結合を形成可能な反応性基を有するものである。反応剤は、アルデヒド化合物であることが好ましく、グルタルアルデヒドであることがより好ましい。 Examples of the reactant include amine reactive chemical groups such as isocyanate, sulfonyl chloride, aldehyde, carbodiimide, acyl azide, acid anhydride, fluorobenzene, carbonate, N-hydroxy ester, imide ester, epoxide, fluorophenyl ester and/or the like. Included are compounds having at least one of the alcohol-reactive chemical groups. That is, the reactive agent has a reactive group capable of reacting with a reactive group such as an amino group, a hydroxyl group and a carboxyl group to form a bond. The reactant is preferably an aldehyde compound, more preferably glutaraldehyde.

反応温度は、例えば、20〜80℃、又は25〜60℃であってよい。反応温度は、一定であってもよく、又は段階的に昇温するように調整されてもよい。反応時間(上記反応温度に保持する時間)は、例えば、1〜10時間、2〜8時間、又は3〜6時間であってよい。 The reaction temperature may be, for example, 20 to 80°C, or 25 to 60°C. The reaction temperature may be constant or may be adjusted so as to increase in steps. The reaction time (time kept at the reaction temperature) may be, for example, 1 to 10 hours, 2 to 8 hours, or 3 to 6 hours.

成形体前駆体は、例えば、ドープ液、及び反応剤をキャビティ内に導入し、キャビティ内でドープ液と、反応剤とを反応させて得ることができる。ドープ液及び反応剤は、別々に導入してもよく、略同時に導入してもよい。例えば、ドープ液を予め導入し、その後、反応剤を導入してもよく、反応剤を予め導入し、その後、反応剤を導入してもよい。反応剤の導入は、反応剤を含む水溶液を導入することにより実施してもよい。反応剤を含む水溶液は、例えば、濃度30〜70質量%又は40〜60質量%の反応剤を含む水溶液であってよい。 The molded body precursor can be obtained, for example, by introducing a dope liquid and a reactive agent into the cavity and reacting the dope liquid with the reactive agent in the cavity. The dope solution and the reaction agent may be introduced separately or substantially at the same time. For example, the dope solution may be introduced in advance and then the reaction agent may be introduced, or the reaction agent may be introduced in advance and then the reaction agent may be introduced. The introduction of the reactant may be carried out by introducing an aqueous solution containing the reactant. The aqueous solution containing the reactant may be, for example, an aqueous solution containing the reactant in a concentration of 30 to 70% by mass or 40 to 60% by mass.

キャビティの形状は、タンパク質成形体の目的とする形状に応じて、適宜設定することができる。キャビティは、閉鎖空間であってもよく、開放空間であってもよい。開放空間は、例えば、容器の内側の空間であってもよい。例えば、ドープ液及び反応剤は、収容容器(例えば、丸底試験管)内で反応させることができる。 The shape of the cavity can be appropriately set according to the target shape of the protein molded body. The cavity may be a closed space or an open space. The open space may be, for example, the space inside the container. For example, the dope solution and the reaction agent can be reacted in a container (for example, a round bottom test tube).

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.

〔改変フィブロインの製造〕
(1)発現ベクターの作製
配列番号13で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン(PRT13)と配列番号20で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン(PRT20)とを設計した。
[Production of modified fibroin]
(1) Preparation of Expression Vector Modified fibroin (PRT13) having the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 13 and modified fibroin (PRT20) having the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 20 were designed.

配列番号13で示されるアミノ酸配列(PRT13)は、配列番号22で示されるアミノ酸配列(PRT22)に対し、ドメイン配列のN末端側及びC末端側それぞれから1番目〜8番目に位置するREP中に、1カ所ずつリシン残基が挿入されたものである。 The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 13 (PRT13) is in the REP located at the 1st to 8th positions from the N-terminal side and the C-terminal side of the domain sequence, respectively, with respect to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22 (PRT22). A lysine residue is inserted at each position.

配列番号20で示されるアミノ酸配列(PRT20)は、配列番号23で示されるアミノ酸配列(PRT23)に対し、N末端側及びC末端側それぞれに3カ所リシン残基が挿入されたものである。 The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 20 (PRT20) is an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 23 (PRT23) with three lysine residues inserted at each of the N-terminal side and the C-terminal side.

設計したアミノ酸配列を有する改変フィブロイン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、終止コドン下流にEcoRIサイトを付加した。この核酸をクローニングベクター(pUC118)にクローニングした。その後、同核酸をNdeI及びEcoRIで制限酵素処理して切り出した後、タンパク質発現ベクターpET−22b(+)に組換えて発現ベクターを得た。 A nucleic acid encoding the modified fibroin having the designed amino acid sequence was synthesized. An NdeI site was added to the 5'end and an EcoRI site was added downstream of the stop codon to the nucleic acid. This nucleic acid was cloned into a cloning vector (pUC118). Then, the same nucleic acid was digested with restriction enzymes NdeI and EcoRI and cut out, and then recombined into a protein expression vector pET-22b(+) to obtain an expression vector.

(2)タンパク質の製造
得られた発現ベクターで、大腸菌BLR(DE3)を形質転換した。当該形質転換大腸菌を、アンピシリンを含む2mLのLB培地で15時間培養した。当該培養液を、アンピシリンを含む100mLのシード培養用培地(表1)に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。
(2) Production of protein Escherichia coli BLR(DE3) was transformed with the obtained expression vector. 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 (Table 1) containing ampicillin so that the OD 600 was 0.005. The temperature of the culture solution was maintained at 30° C., and flask culture was performed until the OD 600 reached 5 (about 15 hours) to obtain a seed culture solution.

当該シード培養液を500mLの生産培地(表2)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%に維持するようにした。 The seed culture solution was added to a jar fermenter to which 500 mL of the production medium (Table 2) was added so that the OD 600 was 0.05. The temperature of the culture solution was maintained at 37° C., and the culture was performed at a constant pH of 6.9. The dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration.

生産培地中のグルコースが完全に消費された直後に、フィード液(グルコース455g/1L、Yeast Extract 120g/1L)を1mL/分の速度で添加した。培養液温度を37℃に保ち、pH6.9で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の20%に維持するようにし、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、改変フィブロインを発現誘導させた。IPTG添加後20時間経過した時点で、培養液を遠心分離し、菌体を回収した。IPTG添加前とIPTG添加後の培養液から調製した菌体を用いてSDS−PAGEを行い、IPTG添加に依存した目的とする改変フィブロインサイズのバンドの出現により、目的とする改変フィブロインの発現を確認した。 Immediately after the glucose in the production medium was completely consumed, the feed solution (glucose 455 g/1 L, Yeast Extract 120 g/1 L) was added at a rate of 1 mL/min. The temperature of the culture solution was maintained at 37° C., and the culture was performed at a constant pH of 6.9. Further, the dissolved oxygen concentration in the culture medium was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturated concentration, and the culture was carried out for 20 hours. Then, 1M isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to the culture medium to a final concentration of 1 mM to induce the expression of modified fibroin. At 20 hours after the addition of IPTG, the culture solution was centrifuged to collect the bacterial cells. SDS-PAGE is performed using cells prepared from the culture solution before addition of IPTG and after addition of IPTG, and the expression of the target modified fibroin is confirmed by the appearance of the target modified fibroin size band depending on the addition of IPTG. did.

(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20mM Tris−HCl緩衝液(pH7.4)に懸濁させ、高圧ホモジナイザー(GEA Niro Soavi社製)で細胞を破砕した。破砕した細胞を遠心分離し、沈殿物を得た。得られた沈殿物を、高純度になるまで20mM Tris−HCl緩衝液(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の沈殿物を100mg/mLの濃度になるように8M グアニジン緩衝液(8M グアニジン塩酸塩、10mM リン酸二水素ナトリウム、20mM NaCl、1mM Tris−HCl、pH7.0)で懸濁し、60℃で30分間、スターラーで撹拌し、溶解させた。溶解後、透析チューブ(三光純薬株式会社製のセルロースチューブ36/32)を用いて水で透析を行った。透析後に得られた白色の凝集タンパク質を遠心分離により回収し、凍結乾燥機で水分を除き、凍結乾燥粉末を回収することにより、粉末状の2種類の改変フィブロイン(PRT13及びPRT20)を得た。
(3) Purification of protein Two hours after the addition of IPTG, the collected bacterial cells were washed with 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4). The washed cells were suspended in 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 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) until it became highly pure. The washed precipitate was suspended in 8M guanidine buffer (8M guanidine hydrochloride, 10 mM sodium dihydrogen phosphate, 20 mM NaCl, 1 mM Tris-HCl, pH 7.0) at a concentration of 100 mg/mL, and the suspension was adjusted to 60°C. The mixture was stirred for 30 minutes with a stirrer and dissolved. After the 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 dialysis was collected by centrifugation, the water was removed by a freeze dryer, and the freeze-dried powder was collected to obtain two types of powdered modified fibroin (PRT13 and PRT20).

<実施例1>
(ドープ液の調製)
PRT13をギ酸に溶解して、PRT13を含むドープ液を得た。これをドープ液1とした。ドープ液1では、改変フィブロインの添加量(含有量)をドープ液全量に対して24質量%とした。
<Example 1>
(Preparation of dope solution)
PRT13 was dissolved in formic acid to obtain a dope containing PRT13. This was designated as Dope Liquid 1. In the dope liquid 1, the addition amount (content) of the modified fibroin was set to 24% by mass with respect to the total amount of the dope liquid.

(成形体前駆体の製造)
所定量のドープ液1を、丸底試験管内に入れた。次いで、丸底試験管内に、50質量%の濃度でグルタルアルデヒド(GA)を含む水溶液(GA水溶液)を添加し、ドープ液と、GA水溶液とを反応させた。GA水溶液は、ドープ液の温度が25℃の条件で、添加した。GA水溶液を添加してから、反応温度を25℃に保持し、その後、40℃に昇温させ、40℃で7500秒保持した。その後、反応温度を25℃まで降温させた後、60℃まで昇温させた。図2は、反応時間と、粘度及び反応温度との関係を示すグラフである。図2における横軸は、反応時間を示し、縦軸は、粘度又は反応温度を示す。反応後に、弾性ゲルとして、成形体前駆体が得られた。図3に示すように、成形体前駆体は、可逆的な変形が可能であった(図3(a)、(b)及び(c))。
(Production of molded body precursor)
A predetermined amount of dope solution 1 was placed in a round bottom test tube. Next, an aqueous solution (GA aqueous solution) containing glutaraldehyde (GA) at a concentration of 50% by mass was added into the round-bottom test tube to react the dope solution with the GA aqueous solution. The GA aqueous solution was added under the condition that the temperature of the dope solution was 25°C. After the GA aqueous solution was added, the reaction temperature was maintained at 25°C, then the temperature was raised to 40°C, and the temperature was maintained at 40°C for 7500 seconds. Then, the reaction temperature was lowered to 25° C. and then raised to 60° C. FIG. 2 is a graph showing the relationship between reaction time, viscosity, and reaction temperature. The horizontal axis in FIG. 2 represents reaction time, and the vertical axis represents viscosity or reaction temperature. After the reaction, a molded body precursor was obtained as an elastic gel. As shown in FIG. 3, the molded body precursor was capable of reversible deformation (FIGS. 3(a), (b) and (c)).

(成形体の製造)
室温(20〜30℃)で、成形体前駆体が入った丸底試験管内に、水10mLを添加することにより、成形体前駆体と、常温の水とを接触させた。成形体前駆体は、水と接触させて、硬化させることにより、タンパク質成形体を得た。図3(d)は、得られたタンパク質成形体を示す写真である。
(Production of molded body)
At room temperature (20 to 30° C.), 10 mL of water was added into the round-bottom test tube containing the molded body precursor to bring the molded body precursor into contact with water at room temperature. The molded body precursor was brought into contact with water and cured to obtain a protein molded body. FIG. 3D is a photograph showing the obtained protein molded body.

<実施例2>
(ドープ液の調製)
PRT20を1gギ酸2.57gに添加して、室温で1時間以上撹拌して、溶解させた。これにより、PRT20を含むドープ液2を得た。ドープ液2では、改変フィブロインの添加量(含有量)をドープ液全量に対して28質量%とした。
<Example 2>
(Preparation of dope solution)
PRT20 was added to 1 g of formic acid (2.57 g) and dissolved by stirring at room temperature for 1 hour or more. As a result, a dope liquid 2 containing PRT20 was obtained. In the dope liquid 2, the addition amount (content) of the modified fibroin was set to 28% by mass with respect to the total amount of the dope liquid.

(成形体前駆体の製造)
ドープ液2を試験管に入れ、粘度測定を実施した。ドープ液2に、改変フィブロインに対して、10モル当量のグルタルアルデヒド(GA)を添加した。ドープ液に、GAを添加した反応混合物の粘度を測定した(1分間測定)。粘度測定は、4.7mmプローブボールを使用した。粘度測定は、25℃において、5回実施した。温度を60℃に昇温させ、5分間保持した。60℃において、粘度測定を5回実施した(1分間測定)。この操作を4回実施した。ドープ液及びGAの反応混合物のゲル化は、プローブを用いて確認した。ドープ液2(GA非添加)の粘度は、25℃において、3500cPであり、60℃において、1000cPであった。反応混合物の粘度の測定結果を図4に示す。図4の矢印に示す時点でゲル化が起こった。
(Production of molded body precursor)
The dope liquid 2 was put into a test tube and the viscosity was measured. To the dope solution 2, 10 molar equivalents of glutaraldehyde (GA) were added to the modified fibroin. The viscosity of the reaction mixture in which GA was added to the dope solution was measured (1 minute measurement). For the viscosity measurement, a 4.7 mm probe ball was used. The viscosity measurement was performed 5 times at 25°C. The temperature was raised to 60° C. and held for 5 minutes. At 60° C., the viscosity measurement was performed 5 times (1 minute measurement). This operation was performed 4 times. Gelation of the reaction mixture of dope and GA was confirmed using a probe. The viscosity of the dope solution 2 (without GA added) was 3500 cP at 25° C. and 1000 cP at 60° C. The measurement result of the viscosity of the reaction mixture is shown in FIG. Gelation occurred at the time indicated by the arrow in FIG.

(成形体の製造)
ゲル化させた反応混合物に、水を添加して、24時間保持し、水を除去した後、再度水を添加した。1週間後に水を除去し、得られた反応混合物を乾燥させ、実施例2の成形体を得た。実施例2の成形体の写真を図5に示す。
(Production of molded body)
Water was added to the gelled reaction mixture, which was kept for 24 hours, the water was removed, and then water was added again. After 1 week, water was removed and the obtained reaction mixture was dried to obtain a molded product of Example 2. A photograph of the molded body of Example 2 is shown in FIG.

Claims (7)

成形体前駆体と水とを接触させて、タンパク質成形体を得る工程を備え、
前記成形体前駆体が、改変フィブロイン及び溶媒を含むドープ液と、タンパク質と反応して結合を形成可能な反応性基を有する反応剤との反応混合物であり、
前記改変フィブロインが、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み、
前記ドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中にリシン残基が挿入されたことに相当するアミノ酸配列を有する、タンパク質成形体の製造方法。
[式1及び式2中、(A)モチーフは4〜27アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示し、かつ(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が80%以上である。REPは10〜200アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示す。mは10〜300の整数を示す。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。]
A step of contacting a molded body precursor with water to obtain a protein molded body,
The molded body precursor is a reaction mixture of a dope solution containing modified fibroin and a solvent, and a reactive agent having a reactive group capable of reacting with a protein to form a bond,
The modified fibroin contains a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , or the formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif,
The method for producing a protein molded product, wherein the domain sequence has an amino acid sequence corresponding to insertion of a lysine residue in REP, as compared with naturally-occurring fibroin.
[In Formula 1 and Formula 2, the (A) n motif represents an amino acid sequence composed of 4 to 27 amino acid residues, and the number of alanine residues is 80% of the total number of amino acid residues in the (A) n motif. That is all. REP indicates an amino acid sequence composed of 10 to 200 amino acid residues. m shows the integer of 10-300. The plurality of (A) n motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. The plurality of REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. ]
前記ドメイン配列が、REP中にGPGXX(但し、Xはグリシン残基以外のアミノ酸残基を示す。)モチーフを含み、GPGXXモチーフ含有率が10%以上である、請求項1に記載のタンパク質成形体の製造方法。 The molded protein according to claim 1, wherein the domain sequence contains a GPGXX (where X represents an amino acid residue other than a glycine residue) motif in REP, and the GPGXX motif content is 10% or more. Manufacturing method. 前記ドメイン配列が、REP中にグリシン残基、セリン残基、又はアラニン残基を含み、かつ、REP中の前記グリシン残基、前記セリン残基、又は前記アラニン残基と隣り合う位置に、前記リシン残基が挿入されたことに相当するアミノ酸配列を有する、請求項1又は2に記載のタンパク質成形体の製造方法。 The domain sequence contains a glycine residue, a serine residue, or an alanine residue in REP, and at a position adjacent to the glycine residue, the serine residue, or the alanine residue in REP, The method for producing a protein molded product according to claim 1 or 2, which has an amino acid sequence corresponding to the insertion of a lysine residue. 前記ドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、前記REP中のアミノ酸配列の中央又は中央近傍に、前記リシン残基が挿入されたことに相当するアミノ酸配列を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のタンパク質成形体の製造方法。 4. The domain sequence according to claim 1, wherein the domain sequence has an amino acid sequence corresponding to insertion of the lysine residue at or near the center of the amino acid sequence in the REP, as compared with naturally-occurring fibroin. The method for producing a protein molded body according to any one of claims. 前記ドメイン配列が、REP中に疎水性アミノ酸残基を含み、かつ、REP中の前記疎水性アミノ酸残基と隣り合う位置に、前記リシン残基が挿入されたことに相当するアミノ酸配列を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のタンパク質成形体の製造方法。 The domain sequence contains a hydrophobic amino acid residue in REP, and has an amino acid sequence corresponding to the insertion of the lysine residue at a position adjacent to the hydrophobic amino acid residue in REP, The method for producing the protein molded product according to any one of claims 1 to 4. 前記天然由来のフィブロインが、昆虫又はクモ類由来のフィブロインである、請求項1〜5のいずれか一項に記載のタンパク質成形体の製造方法。 The method for producing a protein molded product according to any one of claims 1 to 5, wherein the naturally-derived fibroin is fibroin derived from insects or arachnids. 前記天然由来のフィブロインが、クモ類の大瓶状スパイダータンパク質(MaSp)又は小瓶状スパイダータンパク質(MiSp)である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のタンパク質成形体の製造方法。 The method for producing a protein molded product according to any one of claims 1 to 6, wherein the naturally-derived fibroin is a large bottle-shaped spider protein (MaSp) or a small bottle-shaped spider protein (MiSp) of spiders.
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