JP2020122249A - Method for producing fibroin fiber and fibroin solution - Google Patents

Method for producing fibroin fiber and fibroin solution Download PDF

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Abstract

To obtain a fibroin fiber having excellent tensile strength.SOLUTION: A method for producing a fibroin fiber includes the steps of spinning, by dry spinning, a dope liquid that contains fibroin, and a solvent containing a first solvent as the main component and containing a second solvent having a higher boiling point than that of the first solvent as an additional component.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、フィブロイン繊維の製造方法及びフィブロイン溶液に関する。 The present invention relates to a method for producing fibroin fiber and a fibroin solution.

各種産業分野において、利用価値の高い新素材としてフィブロイン繊維に関心が寄せられている。フィブロイン繊維として、従来から再生絹フィブロイン繊維及びクモ糸フィブロイン繊維が知られている。これらのフィブロイン繊維の製造方法として、湿式紡糸法及び乾湿式紡糸法が多数報告されている。しかしながら、それらの製造方法においては、凝固浴及び水洗浴において液体を多量に用いる必要があり、生産性の向上には限度がある。 In various industrial fields, fibroin fiber is drawing attention as a new material with high utility value. Regenerated silk fibroin fibers and spider silk fibroin fibers have been conventionally known as fibroin fibers. As a method for producing these fibroin fibers, a large number of wet spinning methods and dry wet spinning methods have been reported. However, in those manufacturing methods, it is necessary to use a large amount of liquid in the coagulation bath and the washing bath, and there is a limit to the improvement in productivity.

乾式紡糸法としては、例えば、精錬後の蚕絹フィブロインを塩化カルシウムとギ酸の混合有機溶媒に溶解させたドープをシリンジから気中に吐出させて繊維を形成させる方法(非特許文献1)や、精錬後の蚕絹フィブロインをヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)に溶解させたドープをシリンジから気中に吐出させて繊維を形成させる方法(非特許文献2)が報告されている。 As the dry spinning method, for example, a method in which a dope prepared by dissolving silkworm silk fibroin after refining in a mixed organic solvent of calcium chloride and formic acid is discharged into the air from a syringe to form fibers (Non-Patent Document 1), A method (non-patent document 2) of forming fibers by discharging a dope prepared by dissolving silkworm silk fibroin after refining in hexafluoroisopropanol (HFIP) into the air from a syringe has been reported.

Xiaoxiao Yue et al, MaterialsLetters, 128, 2014, pp.175-178Xiaoxiao Yue et al, Materials Letters, 128, 2014, pp.175-178 Andreas Koeppel et al, ACSBiomaterials Science & Engineering, 2017, 3, 226-237Andreas Koeppel et al, ACSBiomaterials Science & Engineering, 2017, 3, 226-237

しかしながら、従来の乾式紡糸法で得られるフィブロイン繊維では、十分な引張強度を得ることが困難である。 However, it is difficult to obtain sufficient tensile strength with the fibroin fiber obtained by the conventional dry spinning method.

そこで、本発明は、引張強度に優れるフィブロイン繊維を得ることを目的とする。 Then, this invention aims at obtaining the fibroin fiber excellent in tensile strength.

本発明は、例えば、以下の各発明に関する。
(1) フィブロインと、第1の溶媒を主成分として含み、かつ第1の溶媒の沸点より高い沸点を有する第2の溶媒を添加成分として含む溶媒とを含有するドープ液を、乾式紡糸により紡糸する工程を備える、フィブロイン繊維の製造方法。
(2) 第2の溶媒の含有量に対する第1の溶媒の含有量の質量比が95/5以上である、(1)に記載のフィブロイン繊維の製造方法。
(3) 上記工程により得られた繊維を水中で延伸する工程を更に備える、(1)又は(2)に記載のフィブロイン繊維の製造方法。
(4) 第1の溶媒の沸点が40℃以上120℃以下であり、第2の溶媒の沸点が80℃以上280℃以下である、(1)〜(3)のいずれかに記載のフィブロイン繊維の製造方法。
(5) 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)〜(4)のいずれかに記載のフィブロイン繊維の製造方法。
(6) フィブロインが改変フィブロインである、(1)〜(5)のいずれかに記載のフィブロイン繊維の製造方法。
(7) フィブロインと、第1の溶媒を主成分として含み、かつ第1の溶媒の沸点より高い沸点を有する第2の溶媒を添加成分として含む溶媒と、を含有する、フィブロイン溶液。
(8) 第2の溶媒の含有量に対する第1の溶媒の含有量の質量比が95/5以上である、(7)に記載のフィブロイン溶液。
(9) 第1の溶媒の沸点が40℃以上120℃以下であり、第2の溶媒の沸点が80℃以上280℃以下である、(7)又は(8)に記載のフィブロイン溶液。
(10) 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、(7)〜(9)のいずれかに記載のフィブロイン溶液。
(11) フィブロインが改変フィブロインである、(7)〜(10)のいずれかに記載のフィブロイン溶液。
(12) 乾式紡糸に用いられる、(7)〜(11)のいずれかに記載のフィブロイン溶液。
The present invention relates to the following inventions, for example.
(1) A dope solution containing fibroin and a solvent containing a first solvent as a main component and a second solvent having a boiling point higher than that of the first solvent as an additional component is spun by dry spinning. A method for producing fibroin fiber, comprising the step of:
(2) The method for producing fibroin fiber according to (1), wherein the mass ratio of the content of the first solvent to the content of the second solvent is 95/5 or more.
(3) The method for producing fibroin fiber according to (1) or (2), further including the step of drawing the fiber obtained by the above step in water.
(4) The fibroin fiber according to any one of (1) to (3), wherein the boiling point of the first solvent is 40° C. or higher and 120° C. or lower, and the boiling point of the second solvent is 80° C. or higher and 280° C. or lower. Manufacturing method.
(5) The method for producing fibroin fiber according to any of (1) to (4), wherein the fibroin is fibroin derived from insects or arachnids.
(6) The method for producing fibroin fiber according to any one of (1) to (5), wherein the fibroin is a modified fibroin.
(7) A fibroin solution containing fibroin and a solvent containing a first solvent as a main component and a second solvent having a boiling point higher than that of the first solvent as an additional component.
(8) The fibroin solution according to (7), wherein the mass ratio of the content of the first solvent to the content of the second solvent is 95/5 or more.
(9) The fibroin solution according to (7) or (8), wherein the boiling point of the first solvent is 40° C. or higher and 120° C. or lower, and the boiling point of the second solvent is 80° C. or higher and 280° C. or lower.
(10) The fibroin solution according to any one of (7) to (9), wherein the fibroin is derived from insects or arachnids.
(11) The fibroin solution according to any one of (7) to (10), wherein the fibroin is a modified fibroin.
(12) The fibroin solution according to any one of (7) to (11), which is used for dry spinning.

本発明によれば、引張強度に優れるフィブロイン繊維を得ることができる。 According to the present invention, a fibroin fiber having excellent tensile strength can be obtained.

改変フィブロインのドメイン配列の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the domain sequence of a modified fibroin. 天然由来のフィブロインのz/w(%)の値の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the value of z/w (%) of fibroin derived from nature. 天然由来のフィブロインのx/y(%)の値の分布を示す図である。It is a figure which shows the distribution of the value of x/y (%) of fibroin derived from nature. 改変フィブロインのドメイン配列の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the domain sequence of a modified fibroin. 改変フィブロインのドメイン配列の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the domain sequence of a modified fibroin.

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.

〔フィブロイン溶液〕
本実施形態のフィブロイン溶液(ドープ液とも呼ばれる)は、フィブロインと、溶媒とを含有する。溶媒は、第1の溶媒を主成分として含み、第2の溶媒を添加成分として含む。
[Fibroin solution]
The fibroin solution (also referred to as a dope solution) of the present embodiment contains fibroin and a solvent. The solvent contains the first solvent as a main component and the second solvent as an additional component.

第1の溶媒は、フィブロインを溶解し得る溶媒であり、好ましくは、フィブロインに対して大きな溶解度を有している。第1の溶媒は、好ましくは、25℃において6質量%以上のフィブロインを溶解し得る溶媒である。 The first solvent is a solvent capable of dissolving fibroin, and preferably has a large solubility in fibroin. The first solvent is preferably a solvent capable of dissolving 6% by mass or more of fibroin at 25°C.

第1の溶媒の沸点BP1は、例えば、40℃以上、45℃以上、50℃以上、又は55℃以上であってよく、120℃以下、110℃以下、100℃以下、90℃以下、80℃以下、70℃以下、又は60℃以下であってよい。本明細書中、沸点は、大気圧下における沸点を意味する。第1の溶媒としては、ヘキサフルオロイソプロパノール、パーフルオロ−t−ブタノール、トリフルオロエタノール、トリフルオロ酢酸等が挙げられる。 The boiling point BP1 of the first solvent may be, for example, 40°C or higher, 45°C or higher, 50°C or higher, or 55°C or higher, and 120°C or lower, 110°C or lower, 100°C or lower, 90°C or lower, 80°C. Hereafter, it may be 70° C. or lower, or 60° C. or lower. In the present specification, the boiling point means the boiling point under atmospheric pressure. Examples of the first solvent include hexafluoroisopropanol, perfluoro-t-butanol, trifluoroethanol, trifluoroacetic acid and the like.

第2の溶媒は、第1の溶媒の沸点BP1より高い沸点BP2を有する溶媒である。第2の溶媒のフィブロインに対する溶解度は、特に制限されない。 The second solvent is a solvent having a boiling point BP2 higher than the boiling point BP1 of the first solvent. The solubility of the second solvent in fibroin is not particularly limited.

第1の溶媒の沸点BP1と第2の溶媒の沸点BP2との差(BP2−BP1)は、例えば、30℃以上、40℃以上、50℃以上、60℃以上、70℃以上、80℃以上、90℃以上、100℃以上、110℃以上、120℃以上、又は130℃以上であってよく、例えば200℃以下であってよい。 The difference (BP2-BP1) between the boiling point BP1 of the first solvent and the boiling point BP2 of the second solvent is, for example, 30°C or higher, 40°C or higher, 50°C or higher, 60°C or higher, 70°C or higher, 80°C or higher. , 90°C or higher, 100°C or higher, 110°C or higher, 120°C or higher, or 130°C or higher, for example, 200°C or lower.

第2の溶媒の沸点BP2は、例えば、80℃以上、100℃以上、120℃以上、140℃以上、160℃以上、又は180℃以上であってよく、280℃以下、260℃以下、240℃以下、230℃以下、220℃以下、210℃以下、又は200℃以下であってよい。第2の溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、ギ酸、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルアセトアミド、炭酸プロピレン、イミダゾール、1−メチルイミダゾール、イオン液体(1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムクロリドや1−エチル−3−メチルイミダゾリウムジエチルホスフェート等)等が挙げられる。 The boiling point BP2 of the second solvent may be, for example, 80° C. or higher, 100° C. or higher, 120° C. or higher, 140° C. or higher, 160° C. or higher, or 180° C. or higher, 280° C. or lower, 260° C. or lower, 240° C. Hereinafter, it may be 230°C or lower, 220°C or lower, 210°C or lower, or 200°C or lower. As the second solvent, N,N-dimethylformamide, formic acid, dimethylsulfoxide, N,N-dimethylacetamide, propylene carbonate, imidazole, 1-methylimidazole, ionic liquid (1-butyl-3-methylimidazolium chloride or 1-ethyl-3-methylimidazolium diethyl phosphate etc.) and the like.

第1の溶媒と第2の溶媒との合計含有量は、フィブロイン溶液全量に対して、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、又は80質量%以上であってよい。第2の溶媒の含有量に対する第1の溶媒の含有量の質量比(第1の溶媒の含有量/第2の溶媒の含有量)は、フィブロインを溶媒に好適に溶解させて、引張強度に優れるフィブロイン繊維を得る観点から、例えば、95/5以上であってよく、96/4以上であってもよく、97/3以上であってもよく、98/2以上であってもよい。当該質量比は、99/1以下であってもよい。 The total content of the first solvent and the second solvent may be 50% by mass or more, 60% by mass or more, 70% by mass or more, or 80% by mass or more based on the total amount of the fibroin solution. The mass ratio of the content of the first solvent to the content of the second solvent (content of the first solvent/content of the second solvent) is such that the fibroin is preferably dissolved in the solvent to obtain tensile strength. From the viewpoint of obtaining an excellent fibroin fiber, for example, it may be 95/5 or more, 96/4 or more, 97/3 or more, and 98/2 or more. The mass ratio may be 99/1 or less.

本実施形態におけるフィブロイン溶液は、沸点の低い第1の溶媒と沸点の高い第2の溶媒とを含有しているため、このフィブロイン溶液を用いて乾式紡糸を行うことにより、引張強度に優れる繊維(原料繊維)が得られる。また、この原料繊維は、水中で延伸することが可能であるため、その強度を更に向上させることができる。その理由は定かではないが、本発明者らは、以下のように推察している。
すなわち、二次延伸による引張強度向上には、フィブロイン分子を塑性変形させて繊維軸内での分子鎖の再配列(配向)を大きくする必要がある。水はフィブロインの可塑剤となるので、延伸時に分子配向を進める一方、結晶化を過度に促進しない効果を期待できる。水中延伸する際、再生フィブロイン繊維の結晶性が低い場合には、可塑剤となる水の浸透量が多すぎて膨潤に伴う破断(溶断)しやすくなり、逆に結晶性が高すぎる場合には、フィブロインの強い凝集力のため塑性変形が妨げられ分子鎖の再配列が困難となる。第1の溶媒のみを用いた場合の乾式紡糸では、結晶性の低い再生繊維しか得られないため水中で溶断する。これに対して、第1の溶媒より沸点の高い第2の溶媒を含むと、繊維中に残留する第2の溶媒が可塑剤となってフィブロイン分子の運動性をもたらし、結晶性を進行させ、水中でも溶断せずに二次延伸可能となる。したがって、第1の溶媒に加えて第2の溶媒を用いることで、適度な結晶性を有し、かつ引張強度に優れるフィブロイン繊維を作製でき、また、水中延伸が可能となり、強度のより高いフィブロイン繊維を得ることができる。
Since the fibroin solution in the present embodiment contains the first solvent having a low boiling point and the second solvent having a high boiling point, the fiber having excellent tensile strength can be obtained by performing dry spinning using this fibroin solution. Raw material fiber) is obtained. Moreover, since this raw material fiber can be drawn in water, the strength thereof can be further improved. The reason for this is not clear, but the present inventors presume as follows.
That is, in order to improve the tensile strength by the secondary stretching, it is necessary to plastically deform the fibroin molecule to increase the rearrangement (orientation) of the molecular chain in the fiber axis. Since water serves as a plasticizer for fibroin, it can be expected to have the effect of promoting molecular orientation during stretching but not excessively promoting crystallization. When the regenerated fibroin fiber has a low crystallinity during drawing in water, the amount of water that serves as a plasticizer is too large and is easily broken (fused) due to swelling. Conversely, when the crystallinity is too high, Due to the strong cohesive force of fibroin, plastic deformation is hindered and rearrangement of molecular chains becomes difficult. In dry spinning using only the first solvent, only regenerated fibers having low crystallinity can be obtained, so that the fibers are melt-fused in water. On the other hand, when the second solvent having a boiling point higher than that of the first solvent is contained, the second solvent remaining in the fiber serves as a plasticizer to bring the mobility of the fibroin molecule, thereby promoting the crystallinity, Secondary stretching is possible without melting even in water. Therefore, by using the second solvent in addition to the first solvent, a fibroin fiber having appropriate crystallinity and excellent tensile strength can be produced, and in-water drawing becomes possible, and fibroin having higher strength can be produced. Fibers can be obtained.

フィブロインは、例えば、絹フィブロイン、クモ糸フィブロイン、及びホーネットシルクフィブロインからなる群より選択される1種以上であってよい。特に、フィブロインは、絹フィブロイン、クモ糸フィブロイン又はこれらの組み合わせであってもよい。絹フィブロインとクモ糸フィブロインとを併用する場合、絹フィブロインの割合は、例えば、クモ糸フィブロイン100質量部に対して、40質量部以下、30質量部以下、又は10質量部以下であってよい。 The fibroin may be, for example, one or more selected from the group consisting of silk fibroin, spider silk fibroin, and hornet silk fibroin. In particular, the fibroin may be silk fibroin, spider silk fibroin or a combination thereof. When the silk fibroin and the spider silk fibroin are used in combination, the ratio of the silk fibroin may be, for example, 40 parts by mass or less, 30 parts by mass or less, or 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the spider silk fibroin.

絹糸は、カイコガ(Bombyx mori)の幼虫である蚕の作る繭から得られる繊維(繭糸)である。一般に、1本の繭糸は、2本の絹フィブロインと、これらを外側から覆うニカワ質(セリシン)とから構成される。絹フィブロインは、多数のフィブリルで構成される。絹フィブロインは、4層のセリシンで覆われる。実用的には、精錬により外側のセリシンを溶解して取り除いて得られる絹フィラメントが、衣料用途に使用されている。一般的な絹糸は、1.33の比重、平均3.3decitexの繊度、及び1300〜1500m程度の繊維長を有する。絹フィブロインは、天然若しくは家蚕の繭、又は中古若しくは廃棄のシルク生地を原料として得られる。 Silk thread is a fiber (cocoon thread) obtained from a cocoon made by a silkworm, Bombyx mori larva. Generally, one cocoon thread is composed of two silk fibroins and a glue (sericin) that covers them from the outside. Silk fibroin is composed of numerous fibrils. Silk fibroin is covered with four layers of sericin. Practically, a silk filament obtained by dissolving and removing the outer sericin by refining is used for clothing. A general silk thread has a specific gravity of 1.33, a fineness of 3.3 decitex on average, and a fiber length of about 1300 to 1500 m. Silk fibroin can be obtained by using natural or silkworm cocoons or used or discarded silk cloth as a raw material.

絹フィブロインとしては、セリシン除去絹フィブロイン、セリシン未除去絹フィブロイン、又はこれらの組み合わせであってもよい。セリシン除去絹フィブロインは、絹フィブロインを覆うセリシン、及びその他の脂肪分などを除去して精製したものである。このようにして精製した絹フィブロインは、好ましくは、凍結乾燥粉末として用いられる。セリシン未除去絹フィブロインは、セリシンなどが除去されていない未精製の絹フィブロインである。 The silk fibroin may be sericin-removed silk fibroin, sericin-unremoved silk fibroin, or a combination thereof. The sericin-removed silk fibroin is purified by removing sericin covering silk fibroin and other fats. The silk fibroin purified in this way is preferably used as a lyophilized powder. The sericin-unremoved silk fibroin is unpurified silk fibroin in which sericin and the like have not been removed.

クモ糸フィブロインは、天然クモ糸タンパク質、及び天然クモ糸タンパク質に由来するポリペプチド(人造クモ糸タンパク質)からなる群より選ばれるクモ糸ポリペプチドを含有していてもよい。 The spider silk fibroin may contain a spider silk polypeptide selected from the group consisting of natural spider silk proteins and polypeptides derived from natural spider silk proteins (artificial spider silk proteins).

天然クモ糸タンパク質としては、例えば、大吐糸管しおり糸タンパク質、横糸タンパク質、及び小瓶状腺タンパク質が挙げられる。大吐糸管しおり糸は、結晶領域と非晶領域(無定形領域とも言う。)からなる繰り返し領域を持つため、高い応力と伸縮性を併せ持つ。クモ糸の横糸は、結晶領域を持たず、非晶領域からなる繰り返し領域を持つという特徴を有する。横糸は、大吐糸管しおり糸に比べると応力は劣るが、高い伸縮性を持つ。 Natural spider silk proteins include, for example, large vesicular guideline thread protein, weft thread protein, and vesicular gland protein. Since the large yarn ejection guide thread has a repeating region including a crystalline region and an amorphous region (also referred to as an amorphous region), it has high stress and elasticity. The weft thread of the spider thread is characterized by not having a crystalline region but having a repeating region composed of an amorphous region. The weft thread is less in stress than the large spit tube bookmark thread, but has high elasticity.

大吐糸管しおり糸タンパク質は、クモの大瓶状線で産生され、強靭性に優れるという特徴を有する。大吐糸管しおり糸タンパク質としては、例えば、アメリカジョロウグモ(Nephila clavipes)に由来する大瓶状腺スピドロインMaSp1及びMaSp2、並びに二ワオニグモ(Araneus diadematus)に由来するADF3及びADF4が挙げられる。ADF3は、ニワオニグモの2つの主要なしおり糸タンパク質の一つである。天然クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドは、これらのしおり糸タンパク質に由来するポリペプチドであってもよい。ADF3に由来するポリペプチドは、比較的合成し易く、また、強伸度及びタフネスの点で優れた特性を有する。 The large vesicle dragline protein is produced in the large bottle-shaped line of a spider, and has a characteristic of excellent toughness. Examples of the large vesicle dragline silk proteins include large ampullate spidroins MaSp1 and MaSp2 derived from Nephila clavipes, and ADF3 and ADF4 derived from Aranius diadematus. ADF3 is one of the two major bookmark thread proteins of the Japanese spider. The polypeptides derived from natural spider silk proteins may be polypeptides derived from these bookmark silk proteins. The polypeptide derived from ADF3 is relatively easy to synthesize and has excellent properties in terms of strength and elongation and toughness.

横糸タンパク質は、クモの鞭毛状腺(flagelliform gland)で産生される。横糸タンパク質としては、例えばアメリカジョロウグモ(Nephila clavipes)に由来する鞭毛状絹タンパク質(flagelliform silk protein)が挙げられる。 Weft thread proteins are produced in the flagelliform gland of the spider. Examples of the weft thread protein include flagelliform silk protein derived from Nephila clavipes.

フィブロインは、改変フィブロイン(組換えフィブロイン)であってもよい。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。 The fibroin may be modified fibroin (recombinant fibroin). The modified fibroin is a protein containing 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 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、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列とは異なるフィブロインであってもよく、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列と同一であるフィブロインであってもよい。本明細書でいう「天然由来のフィブロイン」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。 In the present specification, the “modified fibroin” may be a fibroin whose domain sequence is different from the amino acid sequence of naturally-occurring fibroin or may be the same fibroin as the amino acid sequence of naturally-occurring fibroin. .. The “naturally-derived fibroin” as used herein is also represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. It is a protein containing a domain sequence.

「改変フィブロイン」は、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列をそのまま利用したものであってもよく、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列に依拠してそのアミノ酸配列を改変したもの(例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列を改変することによりアミノ酸配列を改変したもの)であってもよく、また天然由来のフィブロインに依らず人工的に設計及び合成したもの(例えば、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより所望のアミノ酸配列を有するもの)であってもよい。 The “modified fibroin” may be one that uses the amino acid sequence of naturally-derived fibroin as it is, or one that has its amino acid sequence modified depending on the amino acid sequence of naturally-derived fibroin (for example, a cloned naturally-derived fibroin). The amino acid sequence may be modified by modifying the gene sequence of fibroin), or artificially designed and synthesized regardless of naturally-occurring fibroin (for example, a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence It may have a desired amino acid sequence by chemical synthesis).

本明細書において「ドメイン配列」とは、フィブロイン特有の結晶領域(典型的には、アミノ酸配列の(A)モチーフに相当する。)と非晶領域(典型的には、アミノ酸配列のREPに相当する。)を生じるアミノ酸配列であり、式1:[(A)モチーフ−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、アラニン残基を主とするアミノ酸配列を示し、アミノ酸残基数は2〜27である。(A)モチーフのアミノ酸残基数は、2〜20、4〜27、4〜20、8〜20、10〜20、4〜16、8〜16、又は10〜16の整数であってよい。また、(A)モチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数の割合は40%以上であればよく、60%以上、70%以上、80%以上、83%以上、85%以上、86%以上、90%以上、95%以上、又は100%(アラニン残基のみで構成されることを意味する。)であってもよい。ドメイン配列中に複数存在する(A)モチーフは、少なくとも7つがアラニン残基のみで構成されてもよい。REPは2〜200アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示す。REPは、10〜200アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列であってもよい。mは2〜300の整数を示し、10〜300の整数であってもよい。複数存在する(A)モチーフは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。複数存在するREPは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。 As used herein, the term “domain sequence” refers to a crystalline region (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 mainly composed of alanine residues, and the number of amino acid residues is 2 to 27. (A) The number of amino acid residues of the n motif may be an integer of 2 to 20, 4 to 27, 4 to 20, 8 to 20, 10 to 20, 4 to 16, 8 to 16, or 10 to 16. .. The ratio of the number of alanine residues to the total number of amino acid residues in the (A) n motif may be 40% or more, and is 60% or more, 70% or more, 80% or more, 83% or more, 85% or more, It may be 86% or more, 90% or more, 95% or more, or 100% (meaning that it is composed of only alanine residues). At least seven of the (A) n motifs present in the domain sequence may be composed of only alanine residues. REP indicates an amino acid sequence composed of 2 to 200 amino acid residues. REP may be an amino acid sequence composed of 10 to 200 amino acid residues. m represents an integer of 2 to 300, and may be an integer of 10 to 300. The plurality of (A) n motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. The plurality of REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.

改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列に対し、例えば、1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行うことで得ることができる。アミノ酸残基の置換、欠失、挿入及び/又は付加は、部分特異的突然変異誘発法等の当業者に周知の方法により行うことができる。具体的には、Nucleic Acid Res.10,6487(1982)、Methods in Enzymology,100,448(1983)等の文献に記載されている方法に準じて行うことができる。 Modified fibroin is, for example, a modification of the amino acid sequence corresponding to the substitution, deletion, insertion and/or addition of one or more amino acid residues with respect to the cloned gene sequence of naturally-occurring fibroin. Can be obtained at Amino acid residue substitutions, deletions, insertions and/or additions can be performed by methods well known to those skilled in the art such as partial directed mutagenesis. Specifically, Nucleic Acid Res. 10, 6487 (1982), Methods in Enzymology, 100, 448 (1983) and the like.

天然由来のフィブロインは、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り、具体的には、例えば、昆虫又はクモ類が産生するフィブロインが挙げられる。 Naturally-derived fibroin is 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. Yes, specifically, for example, fibroin produced by insects or arachnids can be mentioned.

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、及びスズメバチ(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) ), a silk protein produced by silkworms such as Anthera ea limata (Antheraea assama), and a silk protein produced by silkworms such as Anthera ea limata (Antheraea assama). Hornet 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)、及びAAA27840.1(アミノ酸配列))が挙げられる。 More specific examples of fibroin produced by insects include, for example, silkworm fibroin L chain (GenBank Accession No. M76430 (base sequence) and 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.

クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質のより具体的な例としては、例えば、fibroin−3(adf−3)[Araneus diadematus由来](GenBankアクセッション番号AAC47010(アミノ酸配列)、U47855(塩基配列))、fibroin−4(adf−4)[Araneus diadematus由来](GenBankアクセッション番号AAC47011(アミノ酸配列)、U47856(塩基配列))、dragline silk protein spidroin 1[Nephila clavipes由来](GenBankアクセッション番号AAC04504(アミノ酸配列)、U37520(塩基配列))、major ampullate spidroin 1[Latrodectus hesperus由来](GenBankアクセッション番号ABR68856(アミノ酸配列)、EF595246(塩基配列))、dragline silk protein spidroin 2[Nephila clavata由来](GenBankアクセッション番号AAL32472(アミノ酸配列)、AF441245(塩基配列))、major ampullate spidroin 1[Euprosthenops australis由来](GenBankアクセッション番号CAJ00428(アミノ酸配列)、AJ973155(塩基配列))、及びmajor ampullate spidroin 2[Euprosthenops australis](GenBankアクセッション番号CAM32249.1(アミノ酸配列)、AM490169(塩基配列))、minor ampullate silk protein 1[Nephila clavipes](GenBankアクセッション番号AAC14589.1(アミノ酸配列))、minor ampullate silk protein 2[Nephila clavipes](GenBankアクセッション番号AAC14591.1(アミノ酸配列))、minor ampullate spidroin−like protein[Nephilengys cruentata](GenBankアクセッション番号ABR37278.1(アミノ酸配列)等が挙げられる。 As a more specific example of the spider silk protein produced by spiders, for example, fibroin-3 (adf-3) [from Araneus diadematus] (GenBank accession number 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 50 (session amino acid sequence No. AGen04)] ), U37520 (base sequence)), major ampullate spidroin 1 [derived from Latrodectus hesperus] (GenBank accession number ABR68856 (amino acid sequence), EF595246 (base sequence)), dragline silk protein Nevalina spirain spiroline 2 (base sequence). No. AAL32472 (amino acid sequence), AF441245 (base sequence)), major ampullate spidroin 1 [from Euprosthenops australis] (GenBank Accession No. CAJ00428 (amino acid sequence), AJ9733155 (base sequence)), and major 2 amperoid ampullate ampulate. (GenBank Accession No. CAM32249.1 (amino acid sequence), AM490169 (base sequence)), minor ampullate silk protein 1 [Nephila clavipes] (GenBank accession No. AAC14589. 1 (amino acid sequence)), minor ampulate NPurolate. clavipes] (GenBank Accession No. AAC14591.1 (amino acid sequence)), minor amplify spidroin-like protein [Nephilengys cruentata] (GenBank Accession). No. ABR37278.1 (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、改変絹(シルク)フィブロイン(カイコが産生する絹タンパク質のアミノ酸配列を改変したもの)であってもよく、改変クモ糸フィブロイン(クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質のアミノ酸配列を改変したもの)であってもよい。改変フィブロインとしては、改変クモ糸フィブロインが好ましい。 The modified fibroin may be modified silk (silk) fibroin (a modified silkworm-produced silk protein amino acid sequence), modified spider silk fibroin (spider-produced spider silk protein amino acid sequence is modified) Thing). As the modified fibroin, modified spider silk fibroin is preferable.

改変フィブロインの具体的な例として、クモの大瓶状腺で産生される大吐糸管しおり糸タンパク質に由来する改変フィブロイン(第1の改変フィブロイン)、グリシン残基の含有量が低減されたドメイン配列を有する改変フィブロイン(第2の改変フィブロイン)、(A)モチーフの含有量が低減されたドメイン配列を有する改変フィブロイン(第3の改変フィブロイン)、グリシン残基の含有量、及び(A)モチーフの含有量が低減された改変フィブロイン(第4の改変フィブロイン)、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むドメイン配列を有する改変フィブロイン(第5の改変フィブロイン)、並びにグルタミン残基の含有量が低減されたドメイン配列を有する改変フィブロイン(第6の改変フィブロイン)が挙げられる。 Specific examples of the modified fibroin include a modified fibroin (first modified fibroin) derived from a large vesicular guideline protein produced in the large ampullate gland of a spider, a domain sequence having a reduced content of glycine residues. Modified fibroin (second modified fibroin), (A) n modified fibroin having a reduced motif sequence (third modified fibroin), glycine residue content, and (A) n Modified fibroin having a reduced content of motif (fourth modified fibroin), modified fibroin having a domain sequence containing a region having a large hydrophobicity index locally (fifth modified fibroin), and content of glutamine residue Modified fibroin having a reduced domain sequence (sixth modified fibroin).

第1の改変フィブロインとしては、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質が挙げられる。第1の改変フィブロインにおいて、(A)モチーフのアミノ酸残基数は、3〜20の整数が好ましく、4〜20の整数がより好ましく、8〜20の整数が更に好ましく、10〜20の整数が更により好ましく、4〜16の整数が更によりまた好ましく、8〜16の整数が特に好ましく、10〜16の整数が最も好ましい。第1の改変フィブロインは、式1中、REPを構成するアミノ酸残基の数は、10〜200残基であることが好ましく、10〜150残基であることがより好ましく、20〜100残基であることが更に好ましく、20〜75残基であることが更により好ましい。第1の改変フィブロインは、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるアミノ酸配列中に含まれるグリシン残基、セリン残基及びアラニン残基の合計残基数がアミノ酸残基数全体に対して、40%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましく、70%以上であることが更に好ましい。 Examples of the first modified fibroin include a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m . In the first modified fibroin, the number of amino acid residues of (A) n motif is preferably an integer of 3 to 20, more preferably an integer of 4 to 20, even more preferably an integer of 8 to 20, and an integer of 10 to 20. Is even more preferable, an integer of 4 to 16 is even more preferable, an integer of 8 to 16 is particularly preferable, and an integer of 10 to 16 is most preferable. In the first modified fibroin, in Formula 1, the number of amino acid residues constituting REP is preferably 10 to 200 residues, more preferably 10 to 150 residues, and more preferably 20 to 100 residues. Is more preferable, and 20 to 75 residues are even more preferable. The first modified fibroin has a total number of amino acid residues of glycine residues, serine residues, and alanine residues contained in the amino acid sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m. The total number is preferably 40% or more, more preferably 60% or more, still more preferably 70% or more.

第1の改変フィブロインは、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるアミノ酸配列の単位を含み、かつC末端配列が配列番号1〜3のいずれかに示されるアミノ酸配列又は配列番号1〜3のいずれかに示されるアミノ酸配列と90%以上の相同性を有するアミノ酸配列であるポリペプチドであってもよい。 The first modified fibroin comprises a unit of the amino acid sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , and the C-terminal sequence is the amino acid sequence represented by any of SEQ ID NOs: 1 to 3, or It may be a polypeptide which is an amino acid sequence having 90% or more homology with the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOs: 1 to 3.

配列番号1に示されるアミノ酸配列は、ADF3(GI:1263287、NCBI)のアミノ酸配列のC末端の50残基のアミノ酸からなるアミノ酸配列と同一であり、配列番号2に示されるアミノ酸配列は、配列番号1に示されるアミノ酸配列のC末端から20残基取り除いたアミノ酸配列と同一であり、配列番号3に示されるアミノ酸配列は、配列番号1に示されるアミノ酸配列のC末端から29残基取り除いたアミノ酸配列と同一である。 The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is the same as the amino acid sequence consisting of the amino acids of the C-terminal 50 residues of the amino acid sequence of ADF3 (GI: 1263287, NCBI), and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is the same as the amino acid sequence with 20 residues removed from the C-terminus, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 has 29 residues removed from the C-terminus with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. It is identical to the amino acid sequence.

第1の改変フィブロインのより具体的な例として、(1−i)配列番号4(recombinant spider silk protein ADF3KaiLargeNRSH1)で示されるアミノ酸配列、又は(1−ii)配列番号4で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 As a more specific example of the first modified fibroin, (1-i) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 (recombinant spider silk protein ADF3KaiLargeNRSH1), or (1-ii) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 and 90 Mention may be made of modified fibroin which comprises an amino acid sequence having a sequence identity of greater than or equal to %. The sequence identity is preferably 95% or more.

配列番号4で示されるアミノ酸配列は、N末端に開始コドン、His10タグ及びHRV3Cプロテアーゼ(Human rhinovirus 3Cプロテアーゼ)認識サイトからなるアミノ酸配列(配列番号5)を付加したADF3のアミノ酸配列において、第1〜13番目の反復領域をおよそ2倍になるように増やすとともに、翻訳が第1154番目アミノ酸残基で終止するように変異させたものである。配列番号4で示されるアミノ酸配列のC末端のアミノ酸配列は、配列番号3で示されるアミノ酸配列と同一である。 The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is the amino acid sequence of ADF3 in which an amino acid sequence (SEQ ID NO: 5) consisting of a start codon, a His10 tag, and a HRV3C protease (Human rhinovirus 3C protease) recognition site is added to the N-terminal, The 13th repeat region was increased to approximately double, and the translation was mutated so that it terminated at the 1154th amino acid residue. The C-terminal amino acid sequence of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3.

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

第2の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。第2の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともREP中の1又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。 The second modified fibroin has an amino acid sequence whose domain sequence has a reduced content of glycine residues as compared to naturally occurring fibroin. It can be said that the second modified fibroin has an amino acid sequence corresponding to at least one or more glycine residues in REP being replaced with another amino acid residue, as compared with naturally-occurring fibroin. ..

第2の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中のGGX及びGPGXX(但し、Gはグリシン残基、Pはプロリン残基、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)から選ばれる少なくとも一つのモチーフ配列において、少なくとも1又は複数の当該モチーフ配列中の1つのグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The second modified fibroin has a domain sequence that is different from naturally-occurring fibroin in that GGX and GPGXX in REP (where G is a glycine residue, P is a proline residue, and X is an amino acid residue other than glycine). At least one motif sequence selected from the group consisting of (1) and (2) has an amino acid sequence corresponding to the substitution of one glycine residue in at least one or more of the motif sequences with another amino acid residue. May be.

第2の改変フィブロインは、上述のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたモチーフ配列の割合が、全モチーフ配列に対して、10%以上であってもよい。 In the second modified fibroin, the proportion of the motif sequence in which the above-mentioned glycine residue is replaced with another amino acid residue may be 10% or more based on the entire motif sequence.

第2の改変フィブロインは、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含み、上記ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)モチーフから上記ドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列中の全REPに含まれるXGX(但し、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をzとし、上記ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)モチーフから上記ドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列中の総アミノ酸残基数をwとしたときに、z/wが30%以上、40%以上、50%以上又は50.9%以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよい。(A)モチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数は83%以上であってよいが、86%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることが更に好ましく、100%であること(アラニン残基のみで構成されることを意味する)が更により好ましい。 The second modified fibroin contains a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , and the (A) n motif located closest to the C-terminal side from the above domain sequence is the above domain sequence. Of the above-mentioned domain sequence, where z is the total number of amino acid residues of an amino acid sequence consisting of XGX (where X represents an amino acid residue other than glycine) contained in all REPs in the sequence excluding the sequence up to the C-terminus of Therefore, when the total number of amino acid residues in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located closest to the C terminus to the C terminus of the above domain sequence is w, z/w is 30% or more, It may have an amino acid sequence of 40% or more, 50% or more, or 50.9% or more. (A) The number of alanine residues to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, preferably 86% or more, more preferably 90% or more, and more preferably 95% or more. It is more preferable that it is 100%, and it is even more preferable that it is 100% (meaning that it is composed of only alanine residues).

第2の改変フィブロインは、GGXモチーフの1つのグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換することにより、XGXからなるアミノ酸配列の含有割合を高めたものであることが好ましい。第2の改変フィブロインは、ドメイン配列中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合が30%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましく、10%以下であることが更に好ましく、6%以下であることが更により好ましく、4%以下であることが更によりまた好ましく、2%以下であることが特に好ましい。ドメイン配列中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合は、下記XGXからなるアミノ酸配列の含有割合(z/w)の算出方法と同様の方法で算出することができる。 The second modified fibroin is preferably one in which the content ratio of the amino acid sequence consisting of XGX is increased by substituting one glycine residue of the GGX motif with another amino acid residue. In the second modified fibroin, the content ratio of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, further preferably 10% or less, 6 % Or less is more preferable, 4% or less is still more preferable, and 2% or less is particularly preferable. The content ratio of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence can be calculated by the same method as the method of calculating the content ratio (z/w) of the amino acid sequence consisting of XGX below.

z/wの算出方法を更に詳細に説明する。まず、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン)において、ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列に含まれる全てのREPから、XGXからなるアミノ酸配列を抽出する。XGXを構成するアミノ酸残基の総数がzである。例えば、XGXからなるアミノ酸配列が50個抽出された場合(重複はなし)、zは50×3=150である。また、例えば、XGXGXからなるアミノ酸配列の場合のように2つのXGXに含まれるX(中央のX)が存在する場合は、重複分を控除して計算する(XGXGXの場合は5アミノ酸残基である)。wは、ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列に含まれる総アミノ酸残基数である。例えば、図1に示したドメイン配列の場合、wは4+50+4+100+4+10+4+20+4+30=230である(最もC末端側に位置する(A)モチーフは除いている。)。次に、zをwで除すことによって、z/w(%)を算出することができる。 The method of calculating z/w will be described in more detail. First, in the fibroin (modified fibroin or naturally-derived fibroin) containing the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , (A) n located closest to the C-terminal side from the domain sequence. An amino acid sequence consisting of XGX is extracted from all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminal of the domain sequence. The total number of amino acid residues constituting XGX is z. For example, when 50 amino acid sequences consisting of XGX are extracted (no duplication), z is 50×3=150. Further, for example, when there is an X (center X) contained in two XGXs, as in the case of an amino acid sequence consisting of XGXGX, calculation is performed by deducting the overlap (in the case of XGXGX, 5 amino acid residues are used. is there). w is the total number of amino acid residues contained in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located closest to the C terminus to the C terminus of the domain sequence from the domain sequence. For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 1, w is 4+50+4+100+4+10+4+20+4+30=230 (excluding the (A) n motif located at the most C-terminal side). Then, z/w (%) can be calculated by dividing z by w.

ここで、天然由来のフィブロインにおけるz/wについて説明する。まず、上述のように、NCBI GenBankにアミノ酸配列情報が登録されているフィブロインを例示した方法により確認したところ、663種類のフィブロイン(このうち、クモ類由来のフィブロインは415種類)が抽出された。抽出された全てのフィブロインのうち、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含み、フィブロイン中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合が6%以下である天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、上述の算出方法により、z/wを算出した。その結果を図2に示す。図2の横軸はz/w(%)を示し、縦軸は頻度を示す。図2から明らかなとおり、天然由来のフィブロインにおけるz/wは、いずれも50.9%未満である(最も高いもので、50.86%)。 Here, z/w in naturally occurring fibroin will be described. First, as described above, when confirmed by a method exemplifying fibroin having amino acid sequence information registered in NCBI GenBank, 663 kinds of fibroins (of which 415 kinds of fibroins derived from arachnids) were extracted. Of all the extracted fibroins, naturally-occurring origin, which contains the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , and the content of the amino acid sequence consisting of GGX in the fibroin is 6% or less. Z/w was calculated from the amino acid sequence of fibroin of No. 1 by the above-mentioned calculation method. The result is shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 2 represents z/w (%), and the vertical axis represents frequency. As is clear from FIG. 2, the z/w of naturally-derived fibroin is less than 50.9% (50.86% at the highest).

第2の改変フィブロインにおいて、z/wは、50.9%以上であることが好ましく、56.1%以上であることがより好ましく、58.7%以上であることが更に好ましく、70%以上であることが更により好ましく、80%以上であることが更によりまた好ましい。z/wの上限に特に制限はないが、例えば、95%以下であってもよい。 In the second modified fibroin, z/w is preferably 50.9% or more, more preferably 56.1% or more, further preferably 58.7% or more, and 70% or more. Is even more preferable, and even more preferably 80% or more. The upper limit of z/w is not particularly limited, but may be 95% or less, for example.

第2の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列から、グリシン残基をコードする塩基配列の少なくとも一部を置換して別のアミノ酸残基をコードするように改変することにより得ることができる。このとき、改変するグリシン残基として、GGXモチーフ及びGPGXXモチーフにおける1つのグリシン残基を選択してもよいし、またz/wが50.9%以上になるように置換してもよい。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から上記態様を満たすアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からREP中のグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 The second modified fibroin is obtained by, for example, modifying at least a part of the nucleotide sequence encoding a glycine residue from the cloned gene sequence of naturally-occurring fibroin so as to encode another amino acid residue. Obtainable. At this time, one glycine residue in the GGX motif and the GPGXX motif may be selected as the glycine residue to be modified, or the glycine residue may be substituted so that z/w is 50.9% or more. Alternatively, for example, it can be obtained by designing an amino acid sequence satisfying the above-mentioned aspect from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In any case, in addition to the modification corresponding to the substitution of the glycine residue in REP with another amino acid residue from the amino acid sequence of naturally-occurring fibroin, one or more amino acid residues are further substituted or deleted. The amino acid sequence corresponding to the insertion, and/or addition may be modified.

上記の別のアミノ酸残基としては、グリシン残基以外のアミノ酸残基であれば特に制限はないが、バリン(V)残基、ロイシン(L)残基、イソロイシン(I)残基、メチオニン(M)残基、プロリン(P)残基、フェニルアラニン(F)残基及びトリプトファン(W)残基等の疎水性アミノ酸残基、グルタミン(Q)残基、アスパラギン(N)残基、セリン(S)残基、リシン(K)残基及びグルタミン酸(E)残基等の親水性アミノ酸残基が好ましく、バリン(V)残基、ロイシン(L)残基、イソロイシン(I)残基、フェニルアラニン(F)残基及びグルタミン(Q)残基がより好ましく、グルタミン(Q)残基が更に好ましい。 The above-mentioned other amino acid residue is not particularly limited as long as it is an amino acid residue other than a glycine residue, but is a valine (V) residue, a leucine (L) residue, an isoleucine (I) residue, a methionine ( M) residue, proline (P) residue, hydrophobic amino acid residue such as phenylalanine (F) residue and tryptophan (W) residue, glutamine (Q) residue, asparagine (N) residue, serine (S) ) Residue, lysine (K) residue, and glutamic acid (E) residue are preferred hydrophilic amino acid residues such as valine (V) residue, leucine (L) residue, isoleucine (I) residue, phenylalanine ( F) residue and glutamine (Q) residue are more preferred, and glutamine (Q) residue is even more preferred.

第2の改変フィブロインのより具体的な例として、(2−i)配列番号6(Met−PRT380)、配列番号7(Met−PRT410)、配列番号8(Met−PRT525)若しくは配列番号9(Met−PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(2−ii)配列番号6、配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the second modified fibroin, (2-i) SEQ ID NO: 6 (Met-PRT380), SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525) or SEQ ID NO: 9 (Met). -PRT799) or (2-ii) an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, Mention may be made of modified fibroin.

(2−i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号6で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインに相当する配列番号10(Met−PRT313)で示されるアミノ酸配列のREP中の全てのGGXをGQXに置換したものである。配列番号7で示されるアミノ酸配列は、配列番号6で示されるアミノ酸配列から、N末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)モチーフを欠失させ、更にC末端配列の手前に[(A)モチーフ−REP]を1つ挿入したものである。配列番号8で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列の各(A)モチーフのC末端側に2つのアラニン残基を挿入し、更に一部のグルタミン(Q)残基をセリン(S)残基に置換し、配列番号7の分子量とほぼ同じとなるようにC末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号9で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中に存在する20個のドメイン配列の領域(但し、当該領域のC末端側の数アミノ酸残基が置換されている。)を4回繰り返した配列のC末端に所定のヒンジ配列とHisタグ配列が付加されたものである。 The modified fibroin of (2-i) will be described. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 is obtained by replacing all GGX in the REP of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 (Met-PRT313) corresponding to naturally-occurring fibroin with GQX. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 in which every two (A) n motifs are deleted from the N-terminal side toward the C-terminal side, and further before the C-terminal sequence. One [(A) n motif-REP] was inserted into. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 has two alanine residues inserted at the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, and further has a part of glutamine (Q) residue. The amino acid was substituted with a serine (S) residue and a part of amino acids on the C-terminal side was deleted so that the molecular weight was almost the same as that of SEQ ID NO:7. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 is a region of 20 domain sequences existing in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). Is a sequence in which a predetermined hinge sequence and a His tag sequence are added to the C-terminal of the sequence repeated 4 times.

配列番号10で示されるアミノ酸配列(天然由来のフィブロインに相当)におけるz/wの値は、46.8%である。配列番号6で示されるアミノ酸配列、配列番号7で示されるアミノ酸配列、配列番号8で示されるアミノ酸配列、及び配列番号9で示されるアミノ酸配列におけるz/wの値は、それぞれ58.7%、70.1%、66.1%及び70.0%である。また、配列番号10、配列番号6、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列のギザ比率(後述する)1:1.8〜11.3におけるx/yの値は、それぞれ15.0%、15.0%、93.4%、92.7%及び89.8%である。 The value of z/w in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally occurring fibroin) is 46.8%. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8, and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 each have a z/w value of 58.7%, 70.1%, 66.1% and 70.0%. In addition, the values of x/y in the serrated ratios (described later) 1:1.8 to 11.3 of the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 are: They are 15.0%, 15.0%, 93.4%, 92.7% and 89.8%, respectively.

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

(2−ii)の改変フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(2−ii)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (2-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9. The modified fibroin of (2-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.

(2−ii)の改変フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつREP中に含まれるXGX(但し、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をzとし、上記ドメイン配列中のREPの総アミノ酸残基数をwとしたときに、z/wが50.9%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (2-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9 and is contained in REP. Where X is an amino acid residue other than glycine), and z is the total number of amino acid residues of the amino acid sequence consisting of), and w is the total number of amino acid residues of REP in the domain sequence. Is preferably 50.9% or more.

第2の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、改変フィブロインの単離、固定化、検出及び可視化等が可能となる。 The second modified fibroin may include a tag sequence at either or both of the N-terminus and 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11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含むアミノ酸配列)が挙げられる。 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 represented by SEQ ID NO: 11 (amino acid sequence including His tag sequence and hinge sequence).

また、グルタチオンに特異的に結合するグルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)、マルトースに特異的に結合するマルトース結合タンパク質(MBP)等のタグ配列を利用することもできる。 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、(2−iii)配列番号12(PRT380)、配列番号13(PRT410)、配列番号14(PRT525)若しくは配列番号15(PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(2−iv)配列番号12、配列番号13、配列番号14若しくは配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the modified fibroin containing a tag sequence, (2-iii) the amino acid shown in SEQ ID NO: 12 (PRT380), SEQ ID NO: 13 (PRT410), SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799). A modified fibroin containing a sequence or (2-iv) an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 can be mentioned. ..

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

(2−iii)の改変フィブロインは、配列番号12、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (2-iii) may consist of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.

(2−iv)の改変フィブロインは、配列番号12、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(2−iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (2-iv) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. The modified fibroin of (2-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.

(2−iv)の改変フィブロインは、配列番号12、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつREP中に含まれるXGX(但し、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をzとし、上記ドメイン配列中のREPの総アミノ酸残基数をwとしたときに、z/wが50.9%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (2-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15, and is contained in REP (XGX( Where X is an amino acid residue other than glycine), and z is the total number of amino acid residues of the amino acid sequence consisting of), and w is the total number of amino acid residues of REP in the domain sequence. Is preferably 50.9% or more.

第2の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The second modified fibroin may contain 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.

第3の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、(A)モチーフの含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。第3の改変フィブロインのドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、少なくとも1又は複数の(A)モチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。 The third modified fibroin has an amino acid sequence whose domain sequence has a reduced content of the (A) n motif as compared to naturally occurring fibroin. It can be said that the domain sequence of the third modified fibroin has an amino acid sequence corresponding to the deletion of at least one or a plurality of (A) n motifs as compared with the naturally occurring fibroin.

第3の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインから(A)モチーフを10〜40%欠失させたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The third modified fibroin may have an amino acid sequence corresponding to the (A) n motif deleted from naturally occurring fibroin by 10 to 40%.

第3の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともN末端側からC末端側に向かって1〜3つの(A)モチーフ毎に1つの(A)モチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The third modified fibroin has a domain sequence of 1 to 3 (A) n motifs at least from the N-terminal side to the C-terminal side as compared with naturally-occurring fibroin (A) n motifs. May have an amino acid sequence corresponding to the deletion.

第3の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともN末端側からC末端側に向かって2つ連続した(A)モチーフの欠失、及び1つの(A)モチーフの欠失がこの順に繰り返されたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The third modified fibroin has at least two consecutive (A) n motif deletions from the N-terminal side toward the C-terminal side in its domain sequence, and one (A) ) It may have an amino acid sequence corresponding to the deletion of the n motif repeated in this order.

第3の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、少なくともN末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)モチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The third modified fibroin may have a domain sequence having an amino acid sequence corresponding to at least every two (A) n motifs deleted from the N-terminal side toward the C-terminal side. ..

第3の改変フィブロインは、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含み、N末端側からC末端側に向かって、隣合う2つの[(A)モチーフ−REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としたとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が1.8〜11.3となる隣合う2つの[(A)モチーフ−REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をxとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をyとしたときに、x/yが20%以上、30%以上、40%以上又は50%以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよい。(A)モチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数は83%以上であってよいが、86%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることが更に好ましく、100%であること(アラニン残基のみで構成されることを意味する)が更により好ましい。 The third modified fibroin contains a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , and has two adjacent [(A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side. -REP] units are sequentially compared in number of amino acid residues, and when the number of amino acid residues in REP having a small number of amino acid residues is 1, the ratio of the number of amino acid residues in the other REP is 1.8 to When the maximum value of the sum total of the number of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units that are 11.3 is x and the total number of amino acid residues of the domain sequence is y In addition, x/y may have an amino acid sequence of 20% or more, 30% or more, 40% or more, or 50% or more. (A) The number of alanine residues to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, preferably 86% or more, more preferably 90% or more, and more preferably 95% or more. It is more preferable that it is 100%, and it is even more preferable that it is 100% (meaning that it is composed of only alanine residues).

x/yの算出方法を、図1を参照しながら更に詳細に説明する。図1には、改変フィブロインからN末端配列及びC末端配列を除いたドメイン配列を示す。当該ドメイン配列は、N末端側(左側)から(A)モチーフ−第1のREP(50アミノ酸残基)−(A)モチーフ−第2のREP(100アミノ酸残基)−(A)モチーフ−第3のREP(10アミノ酸残基)−(A)モチーフ−第4のREP(20アミノ酸残基)−(A)モチーフ−第5のREP(30アミノ酸残基)−(A)モチーフという配列を有する。 The method of calculating x/y will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 1 shows a domain sequence obtained by removing the N-terminal sequence and the C-terminal sequence from modified fibroin. The domain sequence is (A) n motif-first REP (50 amino acid residues)-(A) n motif-second REP (100 amino acid residues)-(A) n from the N-terminal side (left side). Motif-third REP (10 amino acid residues)-(A) n motif-fourth REP (20 amino acid residues)-(A) n motif-fifth REP (30 amino acid residues)-(A) It has an n motif sequence.

隣合う2つの[(A)モチーフ−REP]ユニットは、重複がないように、N末端側からC末端側に向かって、順次選択する。このとき、選択されない[(A)モチーフ−REP]ユニットが存在してもよい。図1には、パターン1(第1のREPと第2のREPの比較、及び第3のREPと第4のREPの比較)、パターン2(第1のREPと第2のREPの比較、及び第4のREPと第5のREPの比較)、パターン3(第2のREPと第3のREPの比較、及び第4のREPと第5のREPの比較)、パターン4(第1のREPと第2のREPの比較)を示した。なお、これ以外にも選択方法は存在する。 Two adjacent [(A) n motif-REP] units are selected sequentially from the N-terminal side to the C-terminal side so that there is no overlap. At this time, an unselected [(A) n motif-REP] unit may be present. In FIG. 1, pattern 1 (comparison of first REP and second REP, and comparison of third REP and fourth REP), pattern 2 (comparison of first REP and second REP, and 4th REP and 5th REP), pattern 3 (2nd REP and 3rd REP, and 4th REP and 5th REP), pattern 4 (1st REP) (Comparison of the second REP). There are other selection methods besides this.

次に各パターンについて、選択した隣合う2つの[(A)モチーフ−REP]ユニット中の各REPのアミノ酸残基数を比較する。比較は、よりアミノ酸残基数の少ない方を1としたときの、他方のアミノ酸残基数の比を求めることによって行う。例えば、第1のREP(50アミノ酸残基)と第2のREP(100アミノ酸残基)の比較の場合、よりアミノ酸残基数の少ない第1のREPを1としたとき、第2のREPのアミノ酸残基数の比は、100/50=2である。同様に、第4のREP(20アミノ酸残基)と第5のREP(30アミノ酸残基)の比較の場合、よりアミノ酸残基数の少ない第4のREPを1としたとき、第5のREPのアミノ酸残基数の比は、30/20=1.5である。 Next, for each pattern, the number of amino acid residues of each REP in two adjacent [(A) n motif-REP] units selected is compared. The comparison is performed by determining the ratio of the number of other amino acid residues when the number of amino acid residues having a smaller number is 1. For example, in the case of comparing the first REP (50 amino acid residues) and the second REP (100 amino acid residues), when the first REP having a smaller number of amino acid residues is 1, the second REP The ratio of the number of amino acid residues is 100/50=2. Similarly, in the case of comparing the fourth REP (20 amino acid residues) and the fifth REP (30 amino acid residues), when the fourth REP having a smaller number of amino acid residues is 1, the fifth REP The ratio of the number of amino acid residues is 30/20=1.5.

図1中、よりアミノ酸残基数の少ない方を1としたときに、他方のアミノ酸残基数の比が1.8〜11.3となる[(A)モチーフ−REP]ユニットの組を実線で示した。本明細書中、この比をギザ比率と呼ぶ。よりアミノ酸残基数の少ない方を1としたときに、他方のアミノ酸残基数の比が1.8未満又は11.3超となる[(A)モチーフ−REP]ユニットの組は破線で示した。 In FIG. 1, when the one having the smaller number of amino acid residues is set to 1, the pair of [(A) n motif-REP] units in which the ratio of the number of other amino acid residues is 1.8 to 11.3. It is shown by a solid line. In the present specification, this ratio is called a serrated ratio. When the smaller number of amino acid residues is set to 1, the ratio of the number of other amino acid residues is less than 1.8 or more than 11.3, the set of [(A) n motif-REP] units is indicated by a broken line. Indicated.

各パターンにおいて、実線で示した隣合う2つの[(A)モチーフ−REP]ユニットの全てのアミノ酸残基数を足し合わせる(REPのみではなく、(A)モチーフのアミノ酸残基数もである。)。そして、足し合わせた合計値を比較して、当該合計値が最大となるパターンの合計値(合計値の最大値)をxとする。図1に示した例では、パターン1の合計値が最大である。 In each pattern, the total number of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units shown by solid lines is added (not only REP but also the number of amino acid residues of (A) n motif is is there.). Then, the added total values are compared, and the total value of the patterns having the maximum total value (maximum total value) is set as x. In the example shown in FIG. 1, the total value of pattern 1 is the maximum.

次に、xをドメイン配列の総アミノ酸残基数yで除すことによって、x/y(%)を算出することができる。 Then, x/y (%) can be calculated by dividing x by the total number of amino acid residues y in the domain sequence.

第3の改変フィブロインにおいて、x/yは、50%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましく、65%以上であることが更に好ましく、70%以上であることが更により好ましく、75%以上であることが更によりまた好ましく、80%以上であることが特に好ましい。x/yの上限に特に制限はなく、例えば、100%以下であってよい。ギザ比率が1:1.9〜11.3の場合には、x/yは89.6%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.8〜3.4の場合には、x/yは77.1%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.9〜8.4の場合には、x/yは75.9%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.9〜4.1の場合には、x/yは64.2%以上であることが好ましい。 In the third modified fibroin, x/y is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, even more preferably 65% or more, even more preferably 70% or more. It is even more preferably 75% or more, still more preferably 80% or more. The upper limit of x/y is not particularly limited, and may be 100% or less, for example. When the notch ratio is 1:1.9 to 11.3, x/y is preferably 89.6% or more, and when the notch ratio is 1:1.8 to 3.4, x/y is x. /Y is preferably 77.1% or more, and when the notch ratio is 1:1.9 to 8.4, x/y is preferably not less than 75.9% and the notch ratio is 1 In the case of 1.9 to 4.1, x/y is preferably 64.2% or more.

第3の改変フィブロインが、ドメイン配列中に複数存在する(A)モチーフの少なくとも7つがアラニン残基のみで構成される改変フィブロインである場合、x/yは、46.4%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、55%以上であることが更に好ましく、60%以上であることが更により好ましく、70%以上であることが更によりまた好ましく、80%以上であることが特に好ましい。x/yの上限に特に制限はなく、100%以下であればよい。 When the third modified fibroin is a modified fibroin in which at least seven of the (A) n motifs present in a plurality in the domain sequence are composed of only alanine residues, x/y is 46.4% or more. Is more preferable, 50% or more is more preferable, 55% or more is still more preferable, 60% or more is still more preferable, 70% or more is still more preferable, 80% or more is more preferable. It is particularly preferable that The upper limit of x/y is not particularly limited and may be 100% or less.

ここで、天然由来のフィブロインにおけるx/yについて説明する。まず、上述のように、NCBI GenBankにアミノ酸配列情報が登録されているフィブロインを例示した方法により確認したところ、663種類のフィブロイン(このうち、クモ類由来のフィブロインは415種類)が抽出された。抽出された全てのフィブロインのうち、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列で構成される天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、上述の算出方法により、x/yを算出した。ギザ比率が1:1.9〜4.1の場合の結果を図3に示す。 Here, x/y in naturally occurring fibroin will be described. First, as described above, when confirmed by a method exemplifying fibroin having amino acid sequence information registered in NCBI GenBank, 663 kinds of fibroins (of which 415 kinds of spider-derived fibroins) were extracted. Among all the extracted fibroins, x/y was calculated from the amino acid sequence of naturally-derived fibroin composed of the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m by the above-mentioned calculation method. Was calculated. The results when the serrated ratio is 1:1.9 to 4.1 are shown in FIG.

図3の横軸はx/y(%)を示し、縦軸は頻度を示す。図3から明らかなとおり、天然由来のフィブロインにおけるx/yは、いずれも64.2%未満である(最も高いもので、64.14%)。 The horizontal axis of FIG. 3 represents x/y (%), and the vertical axis represents frequency. As is clear from FIG. 3, x/y in naturally-derived fibroin is less than 64.2% (the highest value is 64.14%).

第3の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列から、x/yが64.2%以上になるように(A)モチーフをコードする配列の1又は複数を欠失させることにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、x/yが64.2%以上になるように1又は複数の(A)モチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から(A)モチーフが欠失したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 The third modified fibroin has, for example, one or more of the sequences encoding the (A) n motif deleted from the cloned gene sequence of naturally-derived fibroin so that x/y is 64.2% or more. It can be obtained. In addition, for example, an amino acid sequence corresponding to the deletion of one or more (A) n motifs is designed and designed from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin so that x/y is 64.2% or more. It can also be obtained by chemically synthesizing a nucleic acid encoding the above amino acid sequence. In any case, in addition to the modification corresponding to the deletion of the (A) n motif from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, one or more amino acid residues are further substituted, deleted, inserted and/or added. The amino acid sequence corresponding to the above may be modified.

第3の改変フィブロインのより具体的な例として、(3−i)配列番号17(Met−PRT399)、配列番号7(Met−PRT410)、配列番号8(Met−PRT525)若しくは配列番号9(Met−PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(3−ii)配列番号17、配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the third modified fibroin, (3-i) SEQ ID NO: 17 (Met-PRT399), SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525) or SEQ ID NO: 9 (Met). -PRT799) or (3-ii) an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, Mention may be made of modified fibroin.

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

配列番号10で示されるアミノ酸配列(天然由来のフィブロインに相当)のギザ比率1:1.8〜11.3におけるx/yの値は15.0%である。配列番号17で示されるアミノ酸配列、及び配列番号7で示されるアミノ酸配列におけるx/yの値は、いずれも93.4%である。配列番号8で示されるアミノ酸配列におけるx/yの値は、92.7%である。配列番号9で示されるアミノ酸配列におけるx/yの値は、89.8%である。配列番号10、配列番号17、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列におけるz/wの値は、それぞれ46.8%、56.2%、70.1%、66.1%及び70.0%である。 The x/y value of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally-derived fibroin) at the Giza ratio of 1:1.8 to 11.3 is 15.0%. The values of x/y in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 17 and the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 are both 93.4%. The value of x/y in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 is 92.7%. The value of x/y in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 is 89.8%. The values of z/w in the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 are 46.8%, 56.2%, 70.1%, 66. 1% and 70.0%.

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

(3−ii)の改変フィブロインは、配列番号17、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(3−ii)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (3-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9. The modified fibroin of (3-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.

(3−ii)の改変フィブロインは、配列番号17、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつN末端側からC末端側に向かって、隣合う2つの[(A)モチーフ−REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としたとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が1.8〜11.3(ギザ比率が1:1.8〜11.3)となる隣合う2つの[(A)モチーフ−REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をxとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をyとしたときに、x/yが64.2%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (3-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and from the N-terminal side to the C-terminal side. Toward the direction, the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared, and when the number of amino acid residues of REP having a small number of amino acid residues is 1, Amino acid residue of two adjacent [(A) n motif-REP] units in which the ratio of the number of amino acid residues of REP is 1.8 to 11.3 (giza ratio is 1:1.8 to 11.3) It is preferable that x/y is 64.2% or more, where x is the maximum value of the total sum of the base numbers and y is the total number of amino acid residues in the domain sequence.

第3の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方に上述したタグ配列を含んでいてもよい。 The third modified fibroin may include the above-described tag sequence at either or both of the N-terminus and the C-terminus.

タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、(3−iii)配列番号18(PRT399)、配列番号13(PRT410)、配列番号14(PRT525)若しくは配列番号15(PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(3−iv)配列番号18、配列番号13、配列番号14若しくは配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the modified fibroin containing a tag sequence, (3-iii) the amino acid shown in SEQ ID NO: 18 (PRT399), SEQ ID NO: 13 (PRT410), SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799). A modified fibroin containing a sequence or (3-iv) an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 can be mentioned. ..

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

(3−iii)の改変フィブロインは、配列番号18、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (3-iii) may consist of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.

(3−iv)の改変フィブロインは、配列番号18、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(3−iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (3-iv) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. The modified fibroin of (3-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.

(3−iv)の改変フィブロインは、配列番号18、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつN末端側からC末端側に向かって、隣合う2つの[(A)モチーフ−REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としたとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が1.8〜11.3となる隣合う2つの[(A)モチーフ−REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をxとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をyとしたときに、x/yが64.2%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (3-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15, and from the N-terminal side to the C-terminal side. Toward the direction, the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared, and when the number of amino acid residues of REP having a small number of amino acid residues is 1, The maximum value of the sum total of the number of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units whose ratio of the number of amino acid residues of REP is 1.8 to 11.3 is x. When the total number of amino acid residues in the domain sequence is y, x/y is preferably 64.2% or more.

第3の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The third modified fibroin may contain 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.

第4の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、(A)モチーフの含有量が低減されたことに加え、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有するものである。第4の改変フィブロインのドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、少なくとも1又は複数の(A)モチーフが欠失したことに加え、更に少なくともREP中の1又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。すなわち、第4の改変フィブロインは、上述した第2の改変フィブロインと、第3の改変フィブロインの特徴を併せ持つ改変フィブロインである。具体的な態様等は、第2の改変フィブロイン、及び第3の改変フィブロインで説明したとおりである。 The fourth modified fibroin has an amino acid sequence whose domain sequence has a reduced content of (A) n motif and a reduced content of glycine residues as compared with naturally-occurring fibroin. I have. The domain sequence of the fourth modified fibroin has at least one or more (A) n motifs deleted in addition to at least one or more glycine residues in REP, as compared to naturally-occurring fibroin. It can be said that it has an amino acid sequence corresponding to the substitution with another amino acid residue. That is, the fourth modified fibroin is a modified fibroin having the characteristics of the above-described second modified fibroin and third modified fibroin. Specific aspects and the like are as described for the second modified fibroin and the third modified fibroin.

第4の改変フィブロインのより具体的な例として、(4−i)配列番号7(Met−PRT410)、配列番号8(Met−PRT525)、配列番号9(Met−PRT799)、配列番号13(PRT410)、配列番号14(PRT525)若しくは配列番号15(PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(4−ii)配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号13、配列番号14若しくは配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロインの具体的な態様は上述のとおりである。 As a more specific example of the fourth modified fibroin, (4-i) SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525), SEQ ID NO: 9 (Met-PRT799), SEQ ID NO: 13 (PRT410). ), SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799), or (4-ii) SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. A modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by Specific embodiments of the modified fibroin containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 are as described above.

第5の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中の1又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むアミノ酸配列を有するものであってよい。 The fifth modified fibroin has a domain sequence in which one or more amino acid residues in REP are replaced with amino acid residues having a large hydrophobicity index, and/or REP as compared with naturally-derived fibroin. It may have an amino acid sequence locally containing a region with a large hydrophobicity index, which corresponds to the insertion of one or more amino acid residues with a large hydrophobicity index.

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

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

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

第5の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列からREP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がマイナスであるアミノ酸残基)を疎水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がプラスであるアミノ酸残基)に置換すること、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からREP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からREP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 The fifth modified fibroin has, for example, one or more hydrophilic amino acid residues (for example, an amino acid residue having a negative hydrophobicity index) in REP from the gene sequence of the cloned naturally-derived fibroin, and a hydrophobic amino acid residue. It can be obtained by substituting a group (for example, an amino acid residue having a positive hydrophobicity index) and/or inserting one or more hydrophobic amino acid residues in REP. Further, for example, one or more hydrophilic amino acid residues in REP are substituted with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and/or one or more hydrophobic amino acid residues in REP. It can also be obtained by designing an amino acid sequence corresponding to the insertion of the nucleotide sequence and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In any case, one or more hydrophilic amino acid residues in REP were replaced with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally-derived fibroin, and/or one or more hydrophobic amino acids in REP. In addition to the modification corresponding to the insertion of a residue, the modification of the amino acid sequence corresponding to the replacement, deletion, insertion and/or addition of one or more amino acid residues may be performed.

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

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

Figure 2020122249
Figure 2020122249

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

例えば、「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が20カ所抽出された場合(重複はなし)、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域には、連続する4アミノ酸残基(重複はなし)が20含まれることになり、pは20×4=80である。また、例えば、2つの「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が1アミノ酸残基だけ重複して存在する場合、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域には、7アミノ酸残基含まれることになる(p=2×4−1=7。「−1」は重複分の控除である。)。例えば、図4に示したドメイン配列の場合、「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が重複せずに7つ存在するため、pは7×4=28となる。また、例えば、図4に示したドメイン配列の場合、qは4+50+4+40+4+10+4+20+4+30=170である(C末端側の最後に存在する(A)モチーフは含めない)。次に、pをqで除すことによって、p/q(%)を算出することができる。図4の場合28/170=16.47%となる。 For example, when 20 consecutive “4 consecutive amino acid residues having an average hydrophobicity index of 2.6 or more” are extracted (no overlap), the average hydrophobicity index of 4 consecutive amino acid residues is 2 A region of 0.6 or more includes 20 consecutive 4 amino acid residues (no duplication), and p is 20×4=80. Further, for example, when two “4 consecutive amino acid residues having an average value of the hydrophobicity index of 2.6 or more” overlap by 1 amino acid residue, the hydrophobicity index of the consecutive 4 amino acid residues The region having an average value of 2.6 or more contains 7 amino acid residues (p=2×4-1=7. “−1” is a deduction for the overlap). For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 4, since seven “4 consecutive amino acid residues having an average value of the hydrophobicity index of 2.6 or more” do not overlap, p is 7×4= 28. Further, for example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 4, q is 4+50+4+40+4+10+4+20+4+30=170 ((A) n motif present at the end on the C-terminal side is not included). Next, p/q(%) can be calculated by dividing p by q. In the case of FIG. 4, 28/170=16.47%.

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

第5の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインのアミノ酸配列を、上記のp/qの条件を満たすように、REP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がマイナスであるアミノ酸残基)を疎水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がプラスであるアミノ酸残基)に置換すること、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入することにより、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むアミノ酸配列に改変することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から上記のp/qの条件を満たすアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインと比較して、REP中の1又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当する改変を行ってもよい。 The fifth modified fibroin includes, for example, one or more hydrophilic amino acid residues (for example, a hydrophobicity index) in REP such that the amino acid sequence of cloned naturally-occurring fibroin satisfies the above p/q condition. Is replaced with a hydrophobic amino acid residue (for example, an amino acid residue with a positive hydrophobicity index), and/or one or more hydrophobic amino acid residues are inserted into REP. By doing so, it can be obtained by locally modifying the amino acid sequence to include a region having a large hydrophobicity index. Alternatively, for example, it can be obtained by designing an amino acid sequence satisfying the above p/q condition from the amino acid sequence of naturally-derived fibroin and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In any case, one or more amino acid residues in REP were replaced with amino acid residues having a large hydrophobicity index, and/or one or more amino acid residues in REP were compared to naturally-occurring fibroin. In addition to the modification corresponding to the insertion of an amino acid residue having a large hydrophobicity index, a modification corresponding to the substitution, deletion, insertion and/or addition of one or more amino acid residues may be carried out. ..

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

第5の改変フィブロインのより具体的な例として、(5−i)配列番号19(Met−PRT720)、配列番号20(Met−PRT665)若しくは配列番号21(Met−PRT666)で示されるアミノ酸配列、又は(5−ii)配列番号19、配列番号20若しくは配列番号21で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the fifth modified fibroin, (5-i) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 (Met-PRT720), SEQ ID NO: 20 (Met-PRT665) or SEQ ID NO: 21 (Met-PRT666), Alternatively, (5-ii) a modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21 can be mentioned.

(5−i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号19で示されるアミノ酸配列は、配列番号7(Met−PRT410)で示されるアミノ酸配列に対し、C末端側の端末のドメイン配列を除いて、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を2カ所挿入し、更に一部のグルタミン(Q)残基をセリン(S)残基に置換し、かつC末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号20で示されるアミノ酸配列は、配列番号8(Met−PRT525)で示されるアミノ酸配列に対し、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を1カ所挿入したものである。配列番号21で示されるアミノ酸配列は、配列番号8で示されるアミノ酸配列に対し、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を2カ所挿入したものである。 The modified fibroin of (5-i) will be described. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 is composed of 3 amino acid residues in every other REP except for the C-terminal terminal domain sequence with respect to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410). An amino acid sequence (VLI) was inserted at two positions, a part of glutamine (Q) residue was replaced with a serine (S) residue, and a part of C-terminal side amino acid was deleted. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 20 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525) with an amino acid sequence (VLI) consisting of 3 amino acid residues at every other REP inserted at one position. is there. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 21 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 with two amino acid sequences (VLI) each consisting of three amino acid residues inserted every other REP.

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

(5−ii)の改変フィブロインは、配列番号19、配列番号20又は配列番号21で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(5−ii)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (5-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21. The modified fibroin of (5-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.

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

第5の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。 The fifth modified fibroin may include a tag sequence at either or both of the N-terminus and C-terminus.

タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、(5−iii)配列番号22(PRT720)、配列番号23(PRT665)若しくは配列番号24(PRT666)で示されるアミノ酸配列、又は(5−iv)配列番号22、配列番号23若しくは配列番号24で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the modified fibroin containing a tag sequence, (5-iii) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22 (PRT720), SEQ ID NO: 23 (PRT665) or SEQ ID NO: 24 (PRT666), or (5-iv ) A modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24 can be mentioned.

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

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

(5−iv)の改変フィブロインは、配列番号22、配列番号23又は配列番号24で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(5−iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (5-iv) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24. The modified fibroin of (5-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.

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

第5の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The fifth modified fibroin may contain 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.

第6の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインと比較して、グルタミン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。 The sixth modified fibroin has an amino acid sequence with a reduced content of glutamine residues as compared to naturally occurring fibroin.

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

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

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

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

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

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

第6の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、又は他のアミノ酸残基に置換したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってよい。 The sixth modified fibroin corresponds to the domain sequence in which one or more glutamine residues in REP are deleted or substituted with other amino acid residues, as compared with naturally-occurring fibroin. It may have an amino acid sequence.

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

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

第6の改変フィブロインは、REPの疎水性度が、−0.8以上であることが好ましく、−0.7以上であることがより好ましく、0以上であることが更に好ましく、0.3以上であることが更により好ましく、0.4以上であることが特に好ましい。REPの疎水性度の上限に特に制限はなく、1.0以下であってよく、0.7以下であってもよい。 In the sixth modified fibroin, the hydrophobicity of REP is preferably −0.8 or more, more preferably −0.7 or more, further preferably 0 or more, and 0.3 or more. Is 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1:[(A)モチーフ−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン)において、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列(図5の「領域A」に相当する配列。)に含まれる全てのREPにおいて、その領域の各アミノ酸残基の疎水性指標の総和をvとし、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除き、更に(A)モチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数をtとしたときに、REPの疎水性度はv/tとして算出される。REPの疎水性度の算出において、「最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としている理由は、上述した理由と同様である。
In the present specification, “hydrophobicity of REP” is a value calculated by the following method.
Formula 1: [(A) n motif -rep] m, or Formula 2: [(A) n motif -REP] m - (A) fibroin comprising a domain sequence represented by n motifs (modified fibroin or natural origin In (fibroin), all contained in the sequence (sequence corresponding to “region A” in FIG. 5) in which the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is excluded from the domain sequence. In the REP of, the sum of the hydrophobicity indices of each amino acid residue in that region is v, and the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal to the C-terminal of the domain sequence is removed from the domain sequence, and further ( A) The hydrophobicity of REP is calculated as v/t, where t is the total number of amino acid residues of all REPs excluding n motifs. In the calculation of the 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.

第6の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、及び/又はREP中の1又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変があってもよい。 The sixth modified fibroin has a domain sequence in which one or more glutamine residues in REP are deleted, and/or one or more glutamine residues in REP, as compared to naturally-occurring fibroin. In addition to the modification corresponding to substituting with another amino acid residue, there may be modification of the amino acid sequence corresponding to substituting, deleting, inserting and/or adding one or more amino acid residues. ..

第6の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列からREP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失させること、及び/又はREP中の1又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からREP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、及び/又はREP中の1又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。 The sixth modified fibroin includes, for example, deleting one or more glutamine residues in REP from the cloned gene sequence of naturally-derived fibroin, and/or deleting one or more glutamine residues in REP from each other. It can be obtained by substituting the amino acid residue of Further, for example, one or more glutamine residues in REP have been deleted from the amino acid sequence of naturally-occurring fibroin, and/or one or more glutamine residues in REP have been replaced with other amino acid residues. It can also be obtained by designing the corresponding amino acid sequence and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence.

第6の改変フィブロインのより具体的な例として、(6−i)配列番号25(Met−PRT888)、配列番号26(Met−PRT965)、配列番号27(Met−PRT889)、配列番号28(Met−PRT916)、配列番号29(Met−PRT918)、配列番号30(Met−PRT699)、配列番号31(Met−PRT698)若しくは配列番号32(Met−PRT966)で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロイン、又は(6−ii)配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31若しくは配列番号32で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the sixth modified fibroin, (6-i) SEQ ID NO: 25 (Met-PRT888), SEQ ID NO: 26 (Met-PRT965), SEQ ID NO: 27 (Met-PRT889), SEQ ID NO: 28 (Met). -PRT916), SEQ ID NO: 29 (Met-PRT918), SEQ ID NO: 30 (Met-PRT699), SEQ ID NO: 31 (Met-PRT698) or SEQ ID NO: 32 (Met-PRT966), or a modified fibroin. (6-ii) 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31 or SEQ ID NO: 32. The modified fibroin containing the amino acid sequence which it has can be mentioned.

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

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

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

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

Figure 2020122249
Figure 2020122249

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

(6−ii)の改変フィブロインは、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31又は配列番号32で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(6−ii)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (6-ii) has 90% or more amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31 or SEQ ID NO: 32. It includes an amino acid sequence having the sequence identity of. The modified fibroin of (6-ii) also has a domain represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif. A protein that contains a sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.

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

第6の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、改変フィブロインの単離、固定化、検出及び可視化等が可能となる。 The sixth modified fibroin may contain 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.

タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、(6−iii)配列番号33(PRT888)、配列番号34(PRT965)、配列番号35(PRT889)、配列番号36(PRT916)、配列番号37(PRT918)、配列番号38(PRT699)、配列番号39(PRT698)若しくは配列番号40(PRT966)で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロイン、又は(6−iv)配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39若しくは配列番号40で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the modified fibroin containing the tag sequence, (6-iii) SEQ ID NO: 33 (PRT888), SEQ ID NO: 34 (PRT965), SEQ ID NO: 35 (PRT889), SEQ ID NO: 36 (PRT916), SEQ ID NO: 37 (PRT918), SEQ ID NO: 38 (PRT699), SEQ ID NO: 39 (PRT698) or modified fibroin comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 40 (PRT966), or (6-iv) SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, or modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 40.

配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39及び配列番号40で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31及び配列番号32で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。N末端にタグ配列を付加しただけであるため、グルタミン残基含有率に変化はなく、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39及び配列番号40で示されるアミノ酸配列は、いずれもグルタミン残基含有率が9%以下である(表3)。 The amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39 and SEQ ID NO: 40 are SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, respectively. , SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 (including His tag sequence and hinge sequence) represented by SEQ ID NO: 11 was added to the N-terminal of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 32. It is a thing. Since only the tag sequence was added to the N-terminal, the glutamine residue content did not change, and SEQ ID NO:33, SEQ ID NO:34, SEQ ID NO:35, SEQ ID NO:36, SEQ ID NO:37, SEQ ID NO:38, SEQ ID NO:39. And the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 40 all have a glutamine residue content of 9% or less (Table 3).

Figure 2020122249
Figure 2020122249

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

(6−iv)の改変フィブロインは、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39又は配列番号40で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(6−iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (6-iv) has 90% or more amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39 or SEQ ID NO: 40. It includes an amino acid sequence having the sequence identity of. The modified fibroin of (6-iv) also has a domain represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif. A protein that contains a sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.

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

第6の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The sixth modified fibroin may contain 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.

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

<改変フィブロインの製造方法>
上記いずれの実施形態に係る改変フィブロインも、例えば、当該改変フィブロインをコードする核酸配列と、当該核酸配列に作動可能に連結された1又は複数の調節配列とを有する発現ベクターで形質転換された宿主により、当該核酸を発現させることにより生産することができる。
<Method for producing modified fibroin>
The modified fibroin according to any of the above embodiments, for example, a host transformed with an expression vector having a nucleic acid sequence encoding the modified fibroin and one or more regulatory sequences operably linked to the nucleic acid sequence. Can be produced by expressing the nucleic acid.

改変フィブロインをコードする核酸の製造方法は、特に制限されない。例えば、天然のフィブロインをコードする遺伝子を利用して、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)などで増幅しクローニングし、遺伝子工学的手法により改変する方法、又は、化学的に合成する方法によって、当該核酸を製造することができる。核酸の化学的な合成方法も特に制限されず、例えば、NCBIのウェブデータベースなどより入手したフィブロインのアミノ酸配列情報をもとに、AKTA oligopilot plus 10/100(GEヘルスケア・ジャパン株式会社)などで自動合成したオリゴヌクレオチドをPCRなどで連結する方法によって遺伝子を化学的に合成することができる。この際に、改変フィブロインの精製及び/又は確認を容易にするため、上記のアミノ酸配列のN末端に開始コドン及びHis10タグからなるアミノ酸配列を付加したアミノ酸配列からなる改変フィブロインをコードする核酸を合成してもよい。 The method for producing the nucleic acid encoding the modified fibroin is not particularly limited. For example, the nucleic acid is produced by utilizing a gene encoding natural fibroin, amplifying it by polymerase chain reaction (PCR) or the like, cloning it, and modifying it by a genetic engineering method, or chemically synthesizing it. can do. The method of chemically synthesizing nucleic acid is not particularly limited, and for example, based on the amino acid sequence information of fibroin obtained from the NCBI web database or the like, AKTA oligopilot plus 10/100 (GE Healthcare Japan Co., Ltd.) or the like can be used. A gene can be chemically synthesized by a method of ligating automatically synthesized oligonucleotides by PCR or the like. At this time, in order to facilitate purification and/or confirmation of the modified fibroin, a nucleic acid encoding a modified fibroin consisting of an amino acid sequence obtained by adding an amino acid sequence consisting of a start codon and a His10 tag to the N-terminal of the above amino acid sequence is synthesized. You may.

調節配列は、宿主における改変フィブロインの発現を制御する配列(例えば、プロモーター、エンハンサー、リボソーム結合配列、転写終結配列等)であり、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。プロモーターとして、宿主細胞中で機能し、改変フィブロインを発現誘導可能な誘導性プロモーターを用いてもよい。誘導性プロモーターは、誘導物質(発現誘導剤)の存在、リプレッサー分子の非存在、又は温度、浸透圧若しくはpH値の上昇若しくは低下等の物理的要因により、転写を制御できるプロモーターである。 The regulatory sequence is a sequence that controls the expression of modified fibroin in the host (eg, promoter, enhancer, ribosome binding sequence, transcription termination sequence, etc.), and can be appropriately selected depending on the type of host. As a promoter, an inducible promoter that functions in a host cell and is capable of inducing expression of modified fibroin may be used. The inducible promoter is a promoter that can control transcription by the presence of an inducer (expression inducer), the absence of a repressor molecule, or physical factors such as an increase or decrease in temperature, osmotic pressure, or pH value.

発現ベクターの種類は、プラスミドベクター、ウイルスベクター、コスミドベクター、フォスミドベクター、人工染色体ベクター等、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。発現ベクターとしては、宿主細胞において自立複製が可能、又は宿主の染色体中への組込みが可能で、改変フィブロインをコードする核酸を転写できる位置にプロモーターを含有しているものが好適に用いられる。 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. As the expression vector, one that can autonomously replicate in the host cell or can be integrated into the host chromosome and contains a promoter at a position where the nucleic acid encoding the modified fibroin can be transcribed is preferably used.

宿主として、原核生物、並びに酵母、糸状真菌、昆虫細胞、動物細胞及び植物細胞等の真核生物のいずれも好適に用いることができる。 As the host, any of prokaryote and eukaryote such as yeast, filamentous fungus, insect cell, animal cell and plant cell can be preferably used.

原核生物の宿主の好ましい例として、エシェリヒア属、ブレビバチルス属、セラチア属、バチルス属、ミクロバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属及びシュードモナス属等に属する細菌を挙げることができる。エシェリヒア属に属する微生物として、例えば、エシェリヒア・コリ等を挙げることができる。ブレビバチルス属に属する微生物として、例えば、ブレビバチルス・アグリ等を挙げることができる。セラチア属に属する微生物として、例えば、セラチア・リクエファシエンス等を挙げることができる。バチルス属に属する微生物として、例えば、バチルス・サチラス等を挙げることができる。ミクロバクテリウム属に属する微生物として、例えば、ミクロバクテリウム・アンモニアフィラム等を挙げることができる。ブレビバクテリウム属に属する微生物として、例えば、ブレビバクテリウム・ディバリカタム等を挙げることができる。コリネバクテリウム属に属する微生物として、例えば、コリネバクテリウム・アンモニアゲネス等を挙げることができる。シュードモナス(Pseudomonas)属に属する微生物として、例えば、シュードモナス・プチダ等を挙げることができる。 Preferred examples of prokaryotic hosts include bacteria belonging to the genera Escherichia, Brevibacillus, Serratia, Bacillus, Microbacterium, Brevibacterium, Corynebacterium and Pseudomonas. Examples of the microorganism belonging to the genus Escherichia include Escherichia coli. Examples of the microorganism belonging to the genus Brevibacillus include Brevibacillus agri. Examples of microorganisms belonging to the genus Serratia include Serratia liquefaciens. Examples of microorganisms belonging to the genus Bacillus include Bacillus subtilis. Examples of microorganisms belonging to the genus Microbacterium include Microbacterium ammoniaphilum and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Brevibacterium include Brevibacterium divaricatum. Examples of microorganisms belonging to the genus Corynebacterium include Corynebacterium ammoniagenes and the like. Examples of the microorganism belonging to the genus Pseudomonas include Pseudomonas putida and the like.

原核生物を宿主とする場合、改変フィブロインをコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、pBTrp2(ベーリンガーマンハイム社製)、pGEX(Pharmacia社製)、pUC18、pBluescriptII、pSupex、pET22b、pCold、pUB110、pNCO2(特開2002−238569号公報)等を挙げることができる。 When a prokaryote is used as a host, examples of a vector for introducing a nucleic acid encoding modified fibroin include pBTrp2 (manufactured by Boehringer Mannheim), pGEX (manufactured by Pharmacia), pUC18, pBluescriptII, pSupex, pET22b, pCold, pUB110, pNCO2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-238569) and the like can be mentioned.

真核生物の宿主としては、例えば、酵母及び糸状真菌(カビ等)を挙げることができる。酵母としては、例えば、サッカロマイセス属、ピキア属、シゾサッカロマイセス属等に属する酵母を挙げることができる。糸状真菌としては、例えば、アスペルギルス属、ペニシリウム属、トリコデルマ(Trichoderma)属等に属する糸状真菌を挙げることができる。 Examples of eukaryotic hosts include yeast and filamentous fungi (mold and the like). Examples of yeasts include yeasts belonging to the genera Saccharomyces, Pichia, Schizosaccharomyces, and the like. Examples of the filamentous fungus include filamentous fungi belonging to the genus Aspergillus, the genus Penicillium, the genus Trichoderma, and the like.

真核生物を宿主とする場合、改変フィブロインをコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、YEP13(ATCC37115)、YEp24(ATCC37051)等を挙げることができる。上記宿主細胞への発現ベクターの導入方法としては、上記宿主細胞へDNAを導入する方法であればいずれも用いることができる。例えば、カルシウムイオンを用いる方法〔Proc. Natl. Acad. Sci. USA,69,2110(1972)〕、エレクトロポレーション法、スフェロプラスト法、プロトプラスト法、酢酸リチウム法、コンピテント法等を挙げることができる。 When a eukaryote is used as a host, examples of the vector into which the nucleic acid encoding the modified fibroin is introduced include YEP13 (ATCC37115) and YEp24 (ATCC37051). As a method for introducing the expression vector into the host cell, any method can be used as long as it is a method for introducing DNA into the host cell. For example, a method using calcium ions [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972)], electroporation method, spheroplast method, protoplast method, lithium acetate method, competent method and the like.

発現ベクターで形質転換された宿主による核酸の発現方法としては、直接発現のほか、モレキュラー・クローニング第2版に記載されている方法等に準じて、分泌生産、融合タンパク質発現等を行うことができる。 As a method for expressing a nucleic acid by a host transformed with an expression vector, in addition to direct expression, secretory production, fusion protein expression, etc. can be performed according to the method described in Molecular Cloning 2nd Edition. ..

改変フィブロインは、例えば、発現ベクターで形質転換された宿主を培養培地中で培養し、培養培地中に当該改変フィブロインを生成及び蓄積させ、該培養培地から採取することにより製造することができる。宿主を培養培地中で培養する方法は、宿主の培養に通常用いられる方法に従って行うことができる。 The modified fibroin can be produced, for example, by culturing a host transformed with the expression vector in a culture medium, producing and accumulating the modified fibroin in the culture medium, and collecting from the culture medium. The method for culturing the host in the culture medium can be performed according to the method usually used for culturing the host.

宿主が、大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物である場合、培養培地として、宿主が資化し得る炭素源、窒素源及び無機塩類等を含有し、宿主の培養を効率的に行える培地であれば天然培地及び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 contains a carbon source, a nitrogen source and inorganic salts that can be assimilated by the host and can efficiently culture the host. If so, either a natural medium or a synthetic medium may be used.

炭素源としては、上記形質転換微生物が資化し得るものであればよく、例えば、グルコース、フラクトース、スクロース、及びこれらを含有する糖蜜、デンプン及びデンプン加水分解物等の炭水化物、酢酸及びプロピオン酸等の有機酸、並びにエタノール及びプロパノール等のアルコール類を用いることができる。窒素源としては、例えば、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム及びリン酸アンモニウム等の無機酸又は有機酸のアンモニウム塩、その他の含窒素化合物、並びにペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕及び大豆粕加水分解物、各種発酵菌体及びその消化物を用いることができる。無機塩類としては、例えば、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅及び炭酸カルシウムを用いることができる。 The carbon source may be any one that can be assimilated by the above-mentioned transformed microorganisms, and examples thereof include glucose, fructose, sucrose, and molasses containing these, starch and starch hydrolysates, etc., acetic acid, propionic acid, etc. Organic acids and alcohols such as ethanol and propanol can be used. As the nitrogen source, for example, ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium salts of inorganic 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. As the inorganic salts, for example, potassium dihydrogenphosphate, dipotassium hydrogenphosphate, 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。 In addition, antibiotics such as ampicillin and tetracycline may be added to the culture medium during the culturing, if necessary. 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.

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

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

フィブロインの含有量は、フィブロイン溶液全量に対して、3質量%以上、5質量%以上、10質量%以上、15質量%以上、又は20質量%以上であってよく、40質量%以下、35質量%以下、30質量%以下、又は25質量%以下であってよい。 The content of fibroin may be 3% by mass or more, 5% by mass or more, 10% by mass or more, 15% by mass or more, or 20% by mass or more, and 40% by mass or less, 35% by mass with respect to the total amount of the fibroin solution. % Or less, 30% by mass or less, or 25% by mass or less.

フィブロイン溶液の粘度は、使用用途等に応じて適宜設定してよい。フィブロイン溶液を紡糸液として用いる場合には、乾式紡糸が可能な粘度であればよく、特に限定されないが、生産性の観点から、フィブロイン溶液の粘度は、25℃において、例えば、10,000mPa・sec以上であってよく、200,000mPa・sec以下、150,000mPa・sec以下、100,000mPa・sec以下、80,000mPa・sec以下、50,000mPa・sec以下、30,000mPa・sec以下、20,000mPa・sec以下、又は15,000mPa・sec以下であってよい。フィブロイン溶液の粘度は、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 fibroin solution may be appropriately set depending on the intended use. When the fibroin solution is used as the spinning solution, the viscosity is not particularly limited as long as the viscosity allows dry spinning, but from the viewpoint of productivity, the viscosity of the fibroin solution at 25° C. is, for example, 10,000 mPa·sec. Or more, 200,000 mPa·sec or less, 150,000 mPa·sec or less, 100,000 mPa·sec or less, 80,000 mPa·sec or less, 50,000 mPa·sec or less, 30,000 mPa·sec or less, 20, It may be 000 mPa·sec or less, or 15,000 mPa·sec or less. The viscosity of the fibroin solution can be measured using, for example, a product name “EMS viscometer” manufactured by Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd.

フィブロイン溶液は、必要に応じて、各種の添加剤を更に含有していてよい。添加剤としては、例えば、可塑剤、レベリング剤、架橋剤、結晶核剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、フィラー、合成樹脂が挙げられる。添加剤の含有量は、フィブロイン溶液全量に対して、50質量%以下であってよい。 The fibroin solution may further contain various additives, if necessary. Examples of the additive include a plasticizer, a leveling agent, a cross-linking agent, a crystal nucleating agent, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a colorant, a filler, and a synthetic resin. The content of the additive may be 50% by mass or less based on the total amount of the fibroin solution.

以上説明したフィブロイン溶液は、フィブロインを含む繊維(フィブロイン繊維)の製造に用いられる溶液(ドープ液)として好適であり、フィブロインを含む繊維(フィブロイン繊維)の紡糸(特に好ましくは乾式紡糸)に用いられる溶液(ドープ液又は紡糸液)として特に好適である。 The fibroin solution described above is suitable as a solution (dope solution) used for producing fibroin-containing fibers (fibroin fibers), and is used for spinning (particularly preferably dry spinning) fibers containing fibroin (fibroin fibers). It is particularly suitable as a solution (dope solution or spinning solution).

〔フィブロイン繊維の製造方法〕
本実施形態に係るフィブロイン繊維の製造方法は、上述したフィブロイン溶液(ドープ液又は紡糸液)を乾式紡糸により紡糸する工程(紡糸工程)を備えている。
[Method for producing fibroin fiber]
The method for producing fibroin fiber according to the present embodiment includes a step (spinning step) of spinning the above-mentioned fibroin solution (dope solution or spinning solution) by dry spinning.

紡糸工程では、紡糸液を紡糸口金から空気中に吐出した後、加熱して溶媒を気化させてフィブロイン繊維(凝固糸)を得る。紡糸工程は、例えば、紡糸液として上述したフィブロイン溶液を使用する他は、公知の乾式紡糸法により実施することができる。紡糸工程は、エレクトロスピニング法(静電紡糸法)により実施することもできるが、製造工程の簡易化及び製造コスト低減という観点から、エレクトロスピニング法以外の方法で実施することが好ましい。 In the spinning step, the spinning solution is discharged from the spinneret into the air and then heated to vaporize the solvent to obtain fibroin fibers (coagulated yarn). The spinning step can be carried out by a known dry spinning method except that, for example, the above-mentioned fibroin solution is used as the spinning solution. The spinning step can be carried out by an electrospinning method (electrospinning method), but from the viewpoint of simplifying the manufacturing process and reducing the manufacturing cost, it is preferable to carry out by a method other than the electrospinning method.

紡糸口金からフィブロイン溶液(紡糸液)を吐出する方法に特に制限はないが、例えば、フィブロイン溶液(紡糸液)の送液手段として定量ポンプを用いる方法を使用することができる。吐出量は生産速度に応じて適宜調整することができる。 The method for discharging the fibroin solution (spinning solution) from the spinneret is not particularly limited, but, for example, a method using a metering pump can be used as a means for sending the fibroin solution (spinning solution). The discharge amount can be appropriately adjusted according to the production speed.

紡糸口金を通過する際のフィブロイン溶液(紡糸液)の温度、及び紡糸口金の温度は、特に限定されるものではなく、用いるフィブロイン溶液の濃度及び粘度、溶媒の種類等により適宜調整すればよい。当該温度は、フィブロインの劣化等を防止するという観点から、好ましくは30℃〜100℃である。当該温度は、溶媒の揮発による圧力上昇、フィブロイン溶液の固形化による配管内の閉塞が発生する可能性を低減するという観点から、フィブロイン溶液中の溶媒の沸点未満の温度を上限とし、溶媒の融点以上の温度を下限とすることが好ましい。これにより工程安定性が向上する。 The temperature of the fibroin solution (spinning solution) when passing through the spinneret and the temperature of the spinneret are not particularly limited, and may be appropriately adjusted depending on the concentration and viscosity of the fibroin solution used, the type of solvent, and the like. The temperature is preferably 30°C to 100°C from the viewpoint of preventing deterioration of fibroin and the like. The temperature is higher than the boiling point of the solvent in the fibroin solution from the viewpoint of reducing the pressure increase due to volatilization of the solvent and the possibility of clogging in the pipe due to solidification of the fibroin solution, and the melting point of the solvent. It is preferable to set the above temperature to the lower limit. This improves the process stability.

紡糸口金の口金形状、ホール形状、ホール数などは特に限定されるものではなく、所望の繊維径及び単糸本数等に応じて適宜選択できる。例えば、紡糸口金のホール形状が円形である場合は、0.01mm以上0.6mm以下の孔径を例示できる。孔径が0.01mm以上であると、圧力損失を低減することができ設備費用を抑えることができる。孔径が0.6mm以下であると、繊維径を細くするための延伸操作の必要性を低減することができ、吐出から引き取りまでの間で延伸切れを起こす可能性を低減することができる。 The spinneret shape, hole shape, number of holes, etc. are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the desired fiber diameter, the number of single yarns, and the like. For example, when the hole shape of the spinneret is circular, a hole diameter of 0.01 mm or more and 0.6 mm or less can be exemplified. When the hole diameter is 0.01 mm or more, pressure loss can be reduced and equipment cost can be suppressed. When the pore diameter is 0.6 mm or less, it is possible to reduce the need for a stretching operation for thinning the fiber diameter, and reduce the possibility of stretching breakage between the discharge and the take-up.

本実施形態に係る製造方法は、フィブロイン溶液の吐出前に紡糸液を濾過する工程(濾過工程)及び/又は吐出前に紡糸液を脱泡する工程(脱泡工程)を更に備えていてもよい。 The manufacturing method according to the present embodiment may further include a step of filtering the spinning solution before the fibroin solution is discharged (filtering step) and/or a step of defoaming the spinning solution before discharging (the defoaming step). ..

紡糸工程により得られたフィブロイン繊維は、そのまま任意の用途に用いられてよい。あるいは、フィブロイン繊維を延伸する工程(延伸工程)を更に行い、任意の延伸倍率に延伸したフィブロイン繊維を得て、得られたフィブロイン繊維を任意の用途に用いてもよい。 The fibroin fiber obtained by the spinning step may be used as it is for any purpose. Alternatively, a step of drawing the fibroin fiber (drawing step) may be further performed to obtain a fibroin fiber drawn at an arbitrary draw ratio, and the obtained fibroin fiber may be used for any purpose.

すなわち、フィブロイン繊維の製造方法は、紡糸工程の後に、紡糸されたフィブロイン繊維を延伸する工程(延伸工程)を更に含んでよい。延伸方法としては、湿熱延伸、乾熱延伸等を挙げることができる。 That is, the method for producing fibroin fiber may further include a step (drawing step) of drawing the spun fibroin fiber after the spinning step. Examples of the stretching method include wet heat stretching and dry heat stretching.

延伸方法は、強度の点で更に優れたフィブロイン繊維が得られる観点から、好ましくは湿熱延伸であり、より好ましくは、水中でフィブロイン繊維を延伸する水中延伸である。水中延伸時の水の温度は、20℃以上、30℃以上、40℃以上、50℃以上、又は60℃以上であってよく、90℃以下、85℃以下、又は80℃以下であってよい。 The drawing method is preferably wet heat drawing, and more preferably underwater drawing in which the fibroin fiber is drawn in water, from the viewpoint that a fibroin fiber more excellent in strength can be obtained. The temperature of water during underwater stretching may be 20°C or higher, 30°C or higher, 40°C or higher, 50°C or higher, or 60°C or higher, and may be 90°C or lower, 85°C or lower, or 80°C or lower. ..

乾熱延伸は、接触型の熱板、及び非接触型の炉などの装置を用いて行うことができるが、特に限定されるものではなく、繊維を所定の温度まで昇温させ、かつ所定の倍率で延伸が可能な装置であればよい。温度としては、例えば、100℃〜270℃であってよく、140℃〜230℃であってよく、140℃〜200℃であってよく、160℃〜200℃であってよく、160℃〜180℃であってよい。 The dry heat drawing can be performed by using a device such as a contact type hot plate and a non-contact type furnace, but is not particularly limited, and the fiber is heated to a predetermined temperature and a predetermined temperature is set. Any device capable of stretching at a magnification may be used. The temperature may be, for example, 100°C to 270°C, 140°C to 230°C, 140°C to 200°C, 160°C to 200°C, 160°C to 180°C. It may be in °C.

延伸工程における延伸倍率は、原料繊維(未延伸糸又は前延伸糸)に対して、例えば、1〜30倍であってよく、1〜25倍であってよく、1〜20倍であってよく、1〜15倍であってよく、1〜10倍であってよく、2〜10倍であってよく、2〜8倍であってよく、2〜6倍であってよく、2〜4倍であってよく、2〜3倍であってよい。 The draw ratio in the drawing step may be, for example, 1 to 30 times, 1 to 25 times, or 1 to 20 times that of the raw material fibers (undrawn yarn or predrawn yarn). , 1 to 15 times, 1 to 10 times, 2 to 10 times, 2 to 8 times, 2 to 6 times, 2 to 4 times And may be 2-3 times.

延伸工程は、湿熱延伸(水中延伸)及び乾熱延伸を、それぞれ単独で行うものであってもよく、またこれらを多段で、又は組み合わせて行うものであってもよい。すなわち、延伸工程として、一段目延伸を湿熱延伸で行い、二段目延伸を乾熱延伸で行う、又は一段目延伸を湿熱延伸で行い、二段目延伸を湿熱延伸で行い、更に三段目延伸を乾熱延伸で行う等、湿熱延伸及び乾熱延伸を適宜組み合わせて行うことができる。 In the stretching step, wet heat stretching (underwater stretching) and dry heat stretching may be performed individually, or may be performed in multiple stages or in combination. That is, as a stretching step, the first stage stretching is performed by wet heat stretching, the second stage stretching is performed by dry heat stretching, or the first stage stretching is performed by wet heat stretching, the second stage stretching is performed by wet heat stretching, and the third stage is further performed. The wet heat stretching and the dry heat stretching can be appropriately combined such that the stretching is performed by the dry heat stretching.

延伸工程を経たフィブロイン繊維の最終的な延伸倍率の下限値は、原料繊維(未延伸糸又は前延伸糸)に対して、例えば、1倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、又は9倍のうちの何れかであってよい。延伸工程を経たクモ糸フィブロイン繊維の最終的な延伸倍率の上限値は、例えば、40倍、30倍、20倍、15倍、14倍、13倍、12倍、11倍、又は10倍のうちの何れかであってよい。また、例えば、最終的な延伸倍率は3〜40倍であってよく、3〜30倍であってよく、5〜30倍であってよく、5〜20倍であってよく、5〜15倍であってよく、5〜13倍であってよい。ただし、延伸倍率は、所望する繊維の太さ、機械物性などの特性が得られる範囲であれば限定されるものではない。 The lower limit value of the final draw ratio of the fibroin fiber that has undergone the drawing process is, for example, 1 time, 2 times, 3 times, 4 times, 5 times, 6 times that of the raw material fiber (undrawn yarn or pre-drawn yarn). It may be any of double, 7×, 8×, or 9×. The upper limit of the final draw ratio of the spider silk fibroin fiber that has undergone the drawing process is, for example, 40 times, 30 times, 20 times, 15 times, 14 times, 13 times, 12 times, 11 times, or 10 times. It may be either. Further, for example, the final draw ratio may be 3 to 40 times, 3 to 30 times, 5 to 30 times, 5 to 20 times, 5 to 15 times. And may be 5 to 13 times. However, the draw ratio is not limited as long as the desired fiber thickness, mechanical properties and other characteristics can be obtained.

延伸工程の前又は後に、必要に応じて、繊維に対して、帯電抑制性、収束性及び潤滑性等を付与する目的で油剤を付与してもよい。付与する油剤の種類及び付与する量等は、特に限定されるものではなく、繊維を使用する用途、繊維の取扱い性等を考慮し適宜調整することができる。 Before or after the stretching step, an oil agent may be added to the fiber for the purpose of imparting antistatic property, sizing property, lubricity and the like, if necessary. The type and amount of the oil agent to be applied are not particularly limited, and can be appropriately adjusted in consideration of the use of the fiber, handleability of the fiber, and the like.

〔製品〕
本実施形態に係る製品は、上述したフィブロイン繊維を含む各種の製品であってよい。製品としては、例えば、繊維、糸、布帛、編み物、組み物、不織布、紙、及び綿を挙げることができる。繊維としては、例えば、長繊維、短繊維、モノフィラメント、又はマルチフィラメント等を挙げることができ、糸としては、紡績糸、撚糸、仮撚糸、加工糸、混繊糸、又は混紡糸等を挙げることができる。さらに、これらの繊維や糸から、織物等の布帛、編物、組み物、若しくは不織布等、紙及び綿等を製造することができる。これらの製品は、公知の方法により製造することができる。
[Product]
The product according to the present embodiment may be various products containing the above-mentioned fibroin fiber. Products can include, for example, fibers, threads, fabrics, knits, braids, nonwovens, paper, and cotton. Examples of the fiber include long fiber, short fiber, monofilament, multifilament, and the like. Examples of the yarn include spun yarn, twisted yarn, false twisted yarn, processed yarn, mixed yarn, mixed yarn, and the like. You can Further, from these fibers and yarns, it is possible to manufacture fabrics such as woven fabrics, knitted fabrics, braids, non-woven fabrics, paper, cotton and the like. These products can be manufactured by a known method.

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
ネフィラ・クラビペス(Nephila clavipes)由来のフィブロイン(GenBankアクセッション番号:P46804.1、GI:1174415)の塩基配列及びアミノ酸配列に基づき、配列番号40を有する改変クモ糸フィブロイン(以下、「PRT966」ともいう。)を設計した。なお、配列番号40で示されるアミノ酸配列は、ネフィラ・クラビペス由来のアミノ酸配列に対して、なお、配列番号40で示されるアミノ酸配列は、疎水度の向上を目的として、配列番号7で示されるアミノ酸配列中に存在する20個のドメイン配列の領域を2回繰り返した配列中のQQを全てVFに置換し、かつ残りのQをIに置換した配列を有し、さらにN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列) が付加されている。
[Production of modified fibroin]
(1) Preparation of expression vector Based on the base sequence and amino acid sequence of fibroin (GenBank Accession Nos.: P46804.1, GI:1174415) derived from Nephila clavipes, a modified spider silk fibroin (SEQ ID NO: 40) Hereinafter, also referred to as "PRT966") was designed. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 40 is different from the amino acid sequence derived from Nephila clavipes, while the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 40 is the amino acid represented by SEQ ID NO: 7 for the purpose of improving hydrophobicity. In the sequence, the region of 20 domain sequences existing in the sequence is repeated twice, and the sequence has a sequence in which QQ is all replaced with VF and the remaining Q is replaced with I. The amino acid sequences shown (tag sequence and hinge sequence) are added.

次に、設計した配列番号40でアミノ酸配列を有する改変クモ糸フィブロインPRT966をコードする核酸を合成した。当該核酸には、5’末端にNdeIサイト及び終止コドン下流にEcoRIサイトを付加した。当該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、それぞれ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。 Next, a nucleic acid encoding the modified spider silk fibroin PRT966 having the designed amino acid sequence of SEQ ID NO: 40 was synthesized. An NdeI site at the 5'end and an EcoRI site downstream of the stop codon were added to the nucleic acid. The nucleic acid was cloned into a cloning vector (pUC118). Then, the nucleic acid was digested with restriction enzymes NdeI and EcoRI to be excised, and then each was recombined into the protein expression vector pET-22b(+) to obtain an expression vector.

(2)改変フィブロインの発現
(1)で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4)にOD600が0.005となるように添加した。培養液温度を30℃に保ち、OD600が5になるまでフラスコ培養を行い(約15時間)、シード培養液を得た。
(2) Expression of modified fibroin Escherichia coli BLR(DE3) was transformed with the expression vector obtained in (1). 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 seed culture medium (Table 4) 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.

Figure 2020122249
Figure 2020122249

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

Figure 2020122249
Figure 2020122249

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、目的とする人造構造タンパク質の発現を確認した。 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 the cells prepared from the culture medium before and after the addition of IPTG, and the appearance of the target artificial structural protein due to the appearance of the modified fibroin-sized band of interest depending on the addition of IPTG. confirmed.

(3)改変フィブロインの精製
IPTGを添加してから2時間後に回収した菌体を20mM Tris−HCl buffer(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の菌体を約1mMのPMSFを含む20mM Tris−HCl緩衝液(pH7.4)に懸濁させ、高圧ホモジナイザー(GEA Niro Soavi社製)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、改変フィブロイン(PRT966)を得た。
(3) Purification of modified fibroin 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 recovered by centrifugation, the water was removed with a freeze dryer, and the freeze-dried powder was recovered to obtain modified fibroin (PRT966).

[フィブロイン溶液(ドープ液)の調製]
<実施例1−1〜1−3>
得られた改変フィブロインを溶媒中に20質量%となるように溶解させ、フィブロイン溶液(ドープ液)を調製した。溶媒としては、ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP、沸点:58℃)に、第2成分としてギ酸(沸点:101℃)を表6に示す質量比で混合した溶媒を用いた。
[Preparation of fibroin solution (dope solution)]
<Examples 1-1 to 1-3>
The modified fibroin obtained was dissolved in a solvent so as to be 20% by mass to prepare a fibroin solution (dope solution). As the solvent, a solvent was used in which hexafluoroisopropanol (HFIP, boiling point: 58° C.) was mixed with formic acid (boiling point: 101° C.) as the second component in a mass ratio shown in Table 6.

<参考例1−1〜1−3>
第2成分としてアセトン(沸点:57℃)を表6に示す質量比で混合した以外は、実施例1−1〜1−3と同様にしてフィブロイン溶液(ドープ液)を調製した。
<Reference Examples 1-1 to 1-3>
A fibroin solution (dope solution) was prepared in the same manner as in Examples 1-1 to 1-3, except that acetone (boiling point: 57° C.) was mixed in the mass ratio shown in Table 6 as the second component.

<比較例1>
溶媒としてHFIPのみを用いた以外は、実施例1−1〜1−3と同様にしてフィブロイン溶液(ドープ液)を調製した。
<Comparative Example 1>
A fibroin solution (dope solution) was prepared in the same manner as in Examples 1-1 to 1-3 except that only HFIP was used as the solvent.

[フィブロイン繊維の作製]
実施例1−1〜1−3、参考例1−1〜1−3及び比較例1の各フィブロイン溶液を、当該溶液を充填した紡糸用シリンジ先端部に取りつけたΦ0.25mm,長さ12.7mm又は25.4mmのノズルを通して吐出した。形成された糸は、ノズル直下50cmに配置した第1ローラーにて、1.0m/分又は2.5m/分の速度で巻取り、同じ速度で第2ローラーを介して、巻取り機で巻き取った。このようにして作製したフィブロイン繊維は、恒温恒湿環境(温度20±2℃,相対湿度65±2%)にて保管した。
[Production of fibroin fiber]
12. The fibroin solutions of Examples 1-1 to 1-3, Reference Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Example 1 were attached to the tip of the spinning syringe filled with the solutions, Φ0.25 mm, length: 12. It was discharged through a 7 mm or 25.4 mm nozzle. The formed yarn is wound at a speed of 1.0 m/min or 2.5 m/min on a first roller arranged 50 cm below the nozzle, and wound on a winder at the same speed via a second roller. I took it. The fibroin fiber thus produced was stored in a constant temperature and constant humidity environment (temperature 20±2° C., relative humidity 65±2%).

[フィブロイン繊維の評価]
相対湿度65%の条件で引張り試験機(INSTRON3342)を用いて、得られたフィブロイン繊維の引張強度を測定した。引張強度は、溶媒としてHFIPのみを用いた場合(比較例1)の引張強度を100としたときの相対値により評価した。当該相対値を表6に示す。
[Evaluation of fibroin fiber]
The tensile strength of the obtained fibroin fiber was measured using a tensile tester (INSTRON 3342) under the condition of relative humidity of 65%. The tensile strength was evaluated by a relative value when the tensile strength when only HFIP was used as the solvent (Comparative Example 1) was 100. The relative values are shown in Table 6.

また、得られた繊維について、同日又は20℃、65%RHの環境下に1日置いた後、水中延伸を試みた。水中延伸では、送り出しローラー及び巻取ローラーを具備する連続延伸機を用い、延伸時の水の温度を20℃、繊維が水中に浸漬している長さを30cmとし、延伸倍率1倍から3倍の条件とした。延伸直後に60℃のホットローラーに巻き付け乾燥を行ってから、巻取り機で巻き取った。水中延伸の適性について、以下の基準で評価した。結果を表6に示す。
A:水中延伸は可能であり、延伸後の繊維を5分間以上にわたって収集できた。
B:水中延伸は可能であり、延伸後の繊維を5分間未満だけ収集できた。
C:水中延伸は可能であったが、延伸後の繊維を収集できなかった。
D:水中延伸は不可能であった。
Further, the obtained fiber was placed on the same day or in an environment of 20° C. and 65% RH for 1 day, and then stretched in water. In the underwater drawing, a continuous drawing machine equipped with a feed roller and a take-up roller is used, the temperature of water during drawing is 20° C., the length of the fiber immersed in water is 30 cm, and the draw ratio is 1 to 3 times. And the conditions. Immediately after stretching, the film was wound on a hot roller at 60° C. and dried, and then wound by a winder. The suitability for underwater stretching was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 6.
A: Underwater drawing was possible and the drawn fiber could be collected for 5 minutes or longer.
B: Underwater drawing was possible and the drawn fiber could be collected for less than 5 minutes.
C: Underwater drawing was possible, but fibers after drawing could not be collected.
D: Stretching in water was impossible.

Figure 2020122249
Figure 2020122249

表6から分かるように、HFIPにHFIPより沸点の高い溶媒を混合した溶媒を用いた実施例では、HFIPのみを用いた比較例や、HFIPにHFIPより沸点の低い溶媒を混合した溶媒を用いた参考例に比べて、引張強度が大幅に向上している。また、実施例は、水中延伸の適性の点でも優れている。 As can be seen from Table 6, in Examples using a solvent in which HFIP is mixed with a solvent having a higher boiling point than HFIP, a comparative example using only HFIP or a solvent in which HFIP is mixed with a solvent having a lower boiling point than HFIP was used. The tensile strength is significantly improved compared to the reference example. The examples are also excellent in suitability for underwater stretching.

Claims (12)

フィブロインと、第1の溶媒を主成分として含み、かつ前記第1の溶媒の沸点より高い沸点を有する第2の溶媒を添加成分として含む溶媒とを含有するドープ液を、乾式紡糸により紡糸する工程を備える、フィブロイン繊維の製造方法。 A step of spinning a dope solution containing fibroin as a main component and a solvent containing a second solvent having a boiling point higher than the boiling point of the first solvent as an additional component by dry spinning A method for producing fibroin fiber, comprising: 前記第2の溶媒の含有量に対する前記第1の溶媒の含有量の質量比が95/5以上である、請求項1に記載のフィブロイン繊維の製造方法。 The method for producing fibroin fiber according to claim 1, wherein a mass ratio of the content of the first solvent to the content of the second solvent is 95/5 or more. 前記工程により得られた繊維を水中で延伸する工程を更に備える、請求項1又は2に記載のフィブロイン繊維の製造方法。 The method for producing fibroin fiber according to claim 1 or 2, further comprising a step of drawing the fiber obtained by the step in water. 前記第1の溶媒の沸点が40℃以上120℃以下であり、前記第2の溶媒の沸点が80℃以上280℃以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のフィブロイン繊維の製造方法。 4. The fibroin fiber according to claim 1, wherein the boiling point of the first solvent is 40° C. or higher and 120° C. or lower, and the boiling point of the second solvent is 80° C. or higher and 280° C. or lower. Production method. 前記フィブロインが、昆虫又はクモ類由来のフィブロインである、請求項1〜4のいずれか一項に記載のフィブロイン繊維の製造方法。 The method for producing fibroin fiber according to any one of claims 1 to 4, wherein the fibroin is fibroin derived from insects or arachnids. 前記フィブロインが改変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フィブロイン繊維の製造方法。 The method for producing fibroin fiber according to any one of claims 1 to 5, wherein the fibroin is a modified fibroin. フィブロインと、
第1の溶媒を主成分として含み、かつ前記第1の溶媒の沸点より高い沸点を有する第2の溶媒を添加成分として含む溶媒と、を含有する、フィブロイン溶液。
Fibroin,
A fibroin solution containing a solvent containing a first solvent as a main component and a second solvent having a boiling point higher than that of the first solvent as an additional component.
前記第2の溶媒の含有量に対する前記第1の溶媒の含有量の質量比が95/5以上である、請求項7に記載のフィブロイン溶液。 The fibroin solution according to claim 7, wherein the mass ratio of the content of the first solvent to the content of the second solvent is 95/5 or more. 前記第1の溶媒の沸点が40℃以上120℃以下であり、前記第2の溶媒の沸点が80℃以上280℃以下である、請求項7又は8に記載のフィブロイン溶液。 The fibroin solution according to claim 7 or 8, wherein the boiling point of the first solvent is 40°C or higher and 120°C or lower, and the boiling point of the second solvent is 80°C or higher and 280°C or lower. 前記フィブロインが、昆虫又はクモ類由来のフィブロインである、請求項7〜9のいずれか一項に記載のフィブロイン溶液。 The fibroin solution according to any one of claims 7 to 9, wherein the fibroin is derived from insects or arachnids. 前記フィブロインが改変フィブロインである、請求項7〜10のいずれか一項に記載のフィブロイン溶液。 The fibroin solution according to any one of claims 7 to 10, wherein the fibroin is a modified fibroin. 乾式紡糸に用いられる、請求項7〜11のいずれか一項に記載のフィブロイン溶液。 The fibroin solution according to any one of claims 7 to 11, which is used for dry spinning.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023038154A1 (en) * 2021-09-13 2023-03-16 Spiber株式会社 Large-diameter artificial polypeptide fiber, method for manufacturing same, and adhesive

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06346314A (en) * 1993-06-02 1994-12-20 Toyobo Co Ltd Regenerated silk fibroin yarn and its production
JP2007515391A (en) * 2003-04-10 2007-06-14 タフツ ユニバーシティー Concentrated aqueous silk fibroin solutions and their use
JP2009221401A (en) * 2008-03-18 2009-10-01 Tokyo Univ Of Agriculture & Technology Reclaimed silk material and method of producing the same
JP2010270426A (en) * 2009-05-25 2010-12-02 Shinshu Univ Production method of silk protein nanofiber
JP2017061756A (en) * 2015-09-24 2017-03-30 日立化成株式会社 Method for producing nanofiber and electrospinning dope
WO2018164234A1 (en) * 2017-03-10 2018-09-13 カジナイロン株式会社 Method for producing protein fiber, and method for shrinking protein fiber

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008245623A (en) 2007-03-30 2008-10-16 Hiroshima Industrial Promotion Organization Gene-modified silkworm producing modified fibroin
GB201113856D0 (en) 2011-08-11 2011-09-28 Oxford Biomaterials Ltd Medical device
JPWO2017094722A1 (en) 2015-12-01 2018-10-11 Spiber株式会社 Method for producing a protein solution
SG11201808804TA (en) 2016-04-08 2018-11-29 Univ Cornell A method to enhance wound healing using silk-derived protein
JP2020141558A (en) 2017-05-24 2020-09-10 Spiber株式会社 Polypeptide solution, method for producing the same, and method for producing polypeptide product

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06346314A (en) * 1993-06-02 1994-12-20 Toyobo Co Ltd Regenerated silk fibroin yarn and its production
JP2007515391A (en) * 2003-04-10 2007-06-14 タフツ ユニバーシティー Concentrated aqueous silk fibroin solutions and their use
JP2009221401A (en) * 2008-03-18 2009-10-01 Tokyo Univ Of Agriculture & Technology Reclaimed silk material and method of producing the same
JP2010270426A (en) * 2009-05-25 2010-12-02 Shinshu Univ Production method of silk protein nanofiber
JP2017061756A (en) * 2015-09-24 2017-03-30 日立化成株式会社 Method for producing nanofiber and electrospinning dope
WO2018164234A1 (en) * 2017-03-10 2018-09-13 カジナイロン株式会社 Method for producing protein fiber, and method for shrinking protein fiber

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023038154A1 (en) * 2021-09-13 2023-03-16 Spiber株式会社 Large-diameter artificial polypeptide fiber, method for manufacturing same, and adhesive

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