JP2021054989A - Heat compression molding body and production method therefor - Google Patents

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ヴィジャーヤ ラクシミ マンチナセティ ナガ
Vijaya Lakshmi Manchinasetty Naga
ヴィジャーヤ ラクシミ マンチナセティ ナガ
真衣子 佐藤
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真衣子 佐藤
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Abstract

To provide a heat compression molding body that does not lose translucency even when a non-translucent substance is added and a production method therefor.SOLUTION: A method for producing a heat compression molding body has a first step of dispersing a non-translucent substance in a solution with protein dissolved in a solvent to obtain a dispersion, a second step of removing the solvent from the obtained dispersion to obtain a protein mixture, and a third step of heating and compressing the obtained protein mixture.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、タンパク質成形体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a protein molded product and a method for producing the same.

成形加工用の材料として利用された金属材料は、軽量化、コストダウン、成形加工の容易化等を目的として、有機材料(例えば、フェノール樹脂)で代替されることがある。また、曲げ弾性率や曲げ強度の更なる向上のため、フェノール樹脂を含有するマトリックス樹脂にフェノール樹脂繊維等の強化繊維を添加する手法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 The metal material used as a material for molding processing may be replaced with an organic material (for example, phenol resin) for the purpose of weight reduction, cost reduction, facilitation of molding processing, and the like. Further, in order to further improve the flexural modulus and bending strength, a method of adding reinforcing fibers such as phenol resin fibers to a matrix resin containing a phenol resin is known (see, for example, Patent Document 1).

近年、環境負荷の軽減を目的として、非石油系材料であるバイオプラスチックが注目されている。例えば、シルク粉末を樹脂化して得られる成形体は、4.5GPaの曲げ弾性率を有することが知られている(例えば、非特許文献1参照)。また、本発明者らは、特許文献1に示す特定のポリペプチドを含む組成物を加熱加圧処理して得られる成形体が、優れた曲げ強度及び透光性を示すことを見出した。 In recent years, bioplastics, which are non-petroleum materials, have been attracting attention for the purpose of reducing the environmental load. For example, a molded product obtained by resinifying silk powder is known to have a flexural modulus of 4.5 GPa (see, for example, Non-Patent Document 1). Further, the present inventors have found that a molded product obtained by heat-pressing a composition containing a specific polypeptide shown in Patent Document 1 exhibits excellent bending strength and translucency.

国際公開第2017/047503号International Publication No. 2017/047503 国際公開第2016/067898International Publication No. 2016/067898

平井伸治、月刊機能材料誌、2014年6月、「廃棄物由来動物タンパク質を用いた環境調和型シルクおよび羊毛樹脂」Shinji Hirai, Monthly Functional Materials Magazine, June 2014, "Environmentally Friendly Silk and Wool Resin Using Waste-Derived Animal Proteins"

このような成形体に更なる性質を付与するため、種々の添加剤を加えることがある。しかしながら、添加剤が透光性を有していない場合には、成形加工用の材料自体の透光性を維持できないという問題がある。 Various additives may be added to impart additional properties to such molded articles. However, when the additive does not have translucency, there is a problem that the translucency of the material itself for molding processing cannot be maintained.

例えば、特許文献2では、リン酸塩ガラス粉体に抗菌性を付与するために、銀含有粉体を添加する際、それらの質量比および銀含有粉体のBET比表面積を特定の範囲とすることが検討されている。 For example, in Patent Document 2, when silver-containing powder is added in order to impart antibacterial properties to phosphate glass powder, the mass ratio thereof and the BET specific surface area of the silver-containing powder are set in a specific range. Is being considered.

そこで、本発明は、透光性を有しない物質(不透光性物質)を添加したとしても透光性を失わない加熱加圧成形体およびその製造方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a heat-press molded article which does not lose its translucency even when a substance having no translucency (non-transmissive substance) is added, and a method for producing the same.

本発明は、以下の[1]〜[13]を提供する。
[1] タンパク質を溶媒に溶解させた溶液に不透光性物質を分散させて、分散液を得る第一工程と、
得られた分散液から溶媒を除去してタンパク質混合物を得る第二工程と、
得られたタンパク質混合物を加熱および加圧する第三工程と、を含む、加熱加圧成形体の製造方法。
[2] 第一工程における溶液がさらに可溶化剤を含む、[1]に記載の加熱加圧成形体の製造方法。
[3] 可溶化剤が、ジメチルスルホキシド、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、尿素、塩酸グアニジン、チオシアン酸グアニジン、ヨウ化ナトリウムおよび過塩素酸塩からなる群より選択される少なくとも一種を含む、[2]に記載の加熱加圧成形体の製造方法。
[4] 可溶化剤が、尿素、塩酸グアニジンおよびチオシアン酸グアニジンからなる群より選択される少なくとも一種を含む水溶液である、[2]に記載の加熱加圧成形体の製造方法。
[5] タンパク質がフィブロインである、[1]〜[4]のいずれかに記載の加熱加圧成形体の製造方法。
[6] フィブロインが改変クモ糸フィブロインである、[5]に記載の加熱加圧成形体の製造方法。
[7] 不透光性物質が、抗菌剤、強化剤、難燃剤および核剤からなる群より選択される少なくとも一種を含む、[1]〜[6]のいずれかに記載の加熱加圧成形体の製造方法。
[8] 不透光性物質が、抗菌性金属化合物を含む、[1]〜[6]のいずれかに記載の加熱加圧成形体の製造方法。
[9] 抗菌性金属化合物が銀ナノ粒子である、[8]に記載の加熱加圧成形体の製造方法。
[10] タンパク質および不透光性物質を含み、光の透過率が40%以上である、加熱加圧成形体。
[11] タンパク質がフィブロインである、[10]に記載の加熱加圧成形体。
[12] フィブロインが改変クモ糸フィブロインである、[11]に記載の加熱加圧成形体。
[13] タンパク質、溶媒、不透光性物質を含み、タンパク質が溶媒中に溶媒しており、不透光性物質が溶媒中に分散している、組成物。
[14] タンパク質が改変クモ糸フィブロインである、[13]に記載の組成物。
The present invention provides the following [1] to [13].
[1] The first step of obtaining a dispersion liquid by dispersing a translucent substance in a solution in which a protein is dissolved in a solvent.
The second step of removing the solvent from the obtained dispersion to obtain a protein mixture, and
A method for producing a heat-pressed molded article, which comprises a third step of heating and pressurizing the obtained protein mixture.
[2] The method for producing a heat-press molded product according to [1], wherein the solution in the first step further contains a solubilizer.
[3] A group in which the solubilizer comprises dimethyl sulfoxide, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol, urea, guanidine hydrochloride, guanidine thiocyanate, sodium iodide and perchlorate. The method for producing a heat-press molded product according to [2], which comprises at least one selected from the above.
[4] The method for producing a heat-pressurized molded product according to [2], wherein the solubilizer is an aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of urea, guanidine hydrochloride and guanidine thiocyanate.
[5] The method for producing a heat-press molded product according to any one of [1] to [4], wherein the protein is fibroin.
[6] The method for producing a heat-press molded product according to [5], wherein the fibroin is a modified spider silk fibroin.
[7] The heat and pressure molding according to any one of [1] to [6], wherein the translucent substance contains at least one selected from the group consisting of an antibacterial agent, a strengthening agent, a flame retardant and a nucleating agent. How to make a body.
[8] The method for producing a heat-press molded product according to any one of [1] to [6], wherein the translucent substance contains an antibacterial metal compound.
[9] The method for producing a heat-press molded product according to [8], wherein the antibacterial metal compound is silver nanoparticles.
[10] A heat-press molded product containing a protein and a translucent substance and having a light transmittance of 40% or more.
[11] The heat-press molded product according to [10], wherein the protein is fibroin.
[12] The heat-press molded product according to [11], wherein the fibroin is a modified spider silk fibroin.
[13] A composition containing a protein, a solvent, and a translucent substance, wherein the protein is a solvent in the solvent and the translucent substance is dispersed in the solvent.
[14] The composition according to [13], wherein the protein is modified spider silk fibroin.

本発明によれば、不透光性物質を添加したとしても透光性を失わない新たな加熱加圧成形体(成形加工用材料)およびその製造方法を提供することができる。本発明により製造された加熱加圧成形体は、透光性を保持し、かつ所望の性質(例えば、抗菌性、難燃性)を付与しており、例えば、自動車の内装材、家具等の多様な用途に利用することができる。また、当該材料は、製造時における金型の選択及びトリミングによって、所望の形状の成形体として得ることもできる。 According to the present invention, it is possible to provide a new heat-pressurized molded article (material for molding process) and a method for producing the same, which does not lose the translucency even if a translucent substance is added. The heat-press molded body produced by the present invention retains translucency and imparts desired properties (for example, antibacterial property and flame retardancy), and for example, automobile interior materials, furniture, etc. It can be used for various purposes. In addition, the material can also be obtained as a molded product having a desired shape by selecting and trimming a mold at the time of manufacturing.

本明細書中、「透光性」とは、その物体にある方向から光(例えば、可視光)を照射した場合に、その反対側面に光を透過する性質を意味し、必ずしもその外観が透明であるか不透明であるかを問わない。「透光性を有する」との用語は、例えば、加熱加圧成形体の片面側から観察した場合に、その反対側にある物体の存在を認識することができることを意味する。透過率が極めて高く、その反対側にある物体の形状等を明確に視認できること(すなわち、透明)がより好ましいが、磨りガラスのようにその物体の輪郭がぼやけて明確に認識できないもの(すなわち、半透明)でもよい。また、「透光性を有する」という用語は、屈折率の違い等により反対側にある物体の形状が歪んで見える場合も包含する。透光性は目視で判断可能であるが、光学透過率測定器を用い、例えば220〜800nmの波長範囲で0.1秒間の積算時間とした場合に、透過率が40%以上であるものが好適である。これに対し、「不透光性」とは、光(例えば、可視光)を透過しない性質を意味する。透過率は、例えば、本発明に係る材料に白色光を照射し、分光測色計を用いて測定した白色光の明度の値に基づいて算出することができる。 In the present specification, "translucency" means the property of transmitting light to the opposite side surface when light (for example, visible light) is irradiated from a certain direction to the object, and the appearance is not necessarily transparent. It does not matter whether it is opaque or opaque. The term "translucent" means that, for example, when observed from one side of a heat-pressed molded product, the presence of an object on the opposite side can be recognized. It is more preferable that the transmittance is extremely high and the shape of the object on the opposite side can be clearly seen (that is, transparent), but the outline of the object is blurred and cannot be clearly recognized like frosted glass (that is, transparent). It may be translucent). Further, the term "having translucency" also includes a case where the shape of an object on the opposite side looks distorted due to a difference in refractive index or the like. The translucency can be visually determined, but when an optical transmittance measuring device is used and the integration time is 0.1 seconds in the wavelength range of 220 to 800 nm, the transmittance is 40% or more. Suitable. On the other hand, "impermeable" means a property that does not transmit light (for example, visible light). The transmittance can be calculated, for example, based on the value of the brightness of the white light measured by irradiating the material according to the present invention with white light and using a spectrophotometer.

加圧成形機の模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view of a pressure molding machine. (a)は組成物導入前、(b)は組成物導入直後、(c)は組成物を加熱および加圧している状態、の加圧成形機の模式断面図である。(A) is a schematic cross-sectional view of a pressure molding machine before the introduction of the composition, (b) immediately after the introduction of the composition, and (c) a state in which the composition is heated and pressed. クモ糸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 spider silk fibroin. クモ糸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 spider silk fibroin. クモ糸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 spider silk fibroin. (a)は比較例1の加熱加圧成形体を撮影した写真であり、(b)が実施例1の加熱加圧成形体を撮影した写真であり、(c)は比較例2の加熱加圧成形体を撮影した写真である。(A) is a photograph of the heat-pressed molded product of Comparative Example 1, (b) is a photograph of the heat-pressed molded product of Example 1, and (c) is a photograph of the heated and pressurized molded product of Comparative Example 2. It is a photograph of a pressure compact.

以下、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

本発明の一実施形態は、タンパク質および溶媒を含む溶液に不透光性物質を分散させて、分散液を得る第一工程と、得られた分散液から溶媒を除去してタンパク質組成物を得る第二工程と、得られたタンパク質組成物を加熱および加圧する第三工程と、を含む、加熱加圧成形体の製造方法である。本発明の成形体は、成形加工用材料に適している。 One embodiment of the present invention comprises the first step of dispersing a translucent substance in a solution containing a protein and a solvent to obtain a dispersion, and removing the solvent from the obtained dispersion to obtain a protein composition. A method for producing a heat-pressurized molded product, which comprises a second step and a third step of heating and pressurizing the obtained protein composition. The molded product of the present invention is suitable as a material for molding processing.

(第一工程)
第一工程は、タンパク質および溶媒を含む溶液に不透光性物質を分散させて、分散液を得る工程である。
(First step)
The first step is a step of dispersing a translucent substance in a solution containing a protein and a solvent to obtain a dispersion liquid.

本実施形態で使用されるタンパク質については、後述する。使用されるタンパク質は、1種類のタンパク質であってもよく、複数種類のタンパク質の組み合わせであってもよい。タンパク質は、典型的には粉末状(凍結乾燥粉末等)の形状を有している。 The proteins used in this embodiment will be described later. The protein used may be one type of protein or a combination of a plurality of types of proteins. Proteins typically have a powdery form (lyophilized powder, etc.).

溶媒は、タンパク質を溶解できるか、可溶化剤の存在下でタンパク質を溶解できるものであれば制限されない。溶媒としては、例えば、水、ジメチルスルホキシド、ギ酸、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール(HFIP)が挙げられる。 The solvent is not limited as long as it can dissolve the protein or can dissolve the protein in the presence of a solubilizer. Examples of the solvent include water, dimethyl sulfoxide, formic acid, and 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol (HFIP).

第一工程では、タンパク質を溶媒に溶解させる。タンパク質が溶媒に溶解しにくい場合、溶媒を適宜加熱してもよい。加熱する温度は、タンパク質が変性する温度または溶媒の沸点を超える温度でなければよい。 In the first step, the protein is dissolved in a solvent. If the protein is difficult to dissolve in the solvent, the solvent may be heated as appropriate. The heating temperature may not exceed the temperature at which the protein is denatured or the boiling point of the solvent.

第一工程において、タンパク質が溶媒に溶解しにくい場合には、更に可溶化剤を添加してもよい。可溶化剤を添加することにより、室温でタンパク質を溶媒に溶解させやすくなる。可溶化剤は、タンパク質を溶媒に溶解させるのを補助する成分である。可溶化剤としては、例えば、尿素、塩酸グアニジン(GuHCl)、チオシアン酸グアニジン、ヨウ化ナトリウム、過塩素酸塩が挙げられる。可溶化剤は、これらをそのまま使用してもよく、水溶液の形態で使用してもよい。可溶化剤が水溶液であるとき、可溶化剤の濃度は、1〜10mol/L、3〜9mol/Lまたは5〜7mol/Lであってもよい。可溶化剤の量は、使用する溶媒に対するタンパク質の溶解性を考慮して、適宜調整できる。タンパク質が溶媒に溶解することにより、その後添加する不透光性物質が分散しやすくなる。好ましい可溶化剤は、尿素、塩酸グアニジンおよびチオシアン酸グアニジンのいずれかの水溶液である。これらの可溶化剤は、タンパク質を変性させ、溶媒に溶解しやすくする。可溶化剤がこれらの水溶液であると、使用後に回収し、再利用することができる。 In the first step, if the protein is difficult to dissolve in the solvent, a solubilizer may be further added. The addition of the solubilizer facilitates the dissolution of the protein in the solvent at room temperature. A solubilizer is a component that assists in dissolving a protein in a solvent. Examples of the solubilizer include urea, guanidine hydrochloride (GuHCl), guanidine thiocyanate, sodium iodide, and perchlorate. As the solubilizer, these may be used as they are, or may be used in the form of an aqueous solution. When the solubilizer is an aqueous solution, the concentration of the solubilizer may be 1-10 mol / L, 3-9 mol / L or 5-7 mol / L. The amount of the solubilizer can be appropriately adjusted in consideration of the solubility of the protein in the solvent used. The dissolution of the protein in the solvent facilitates the dispersion of the translucent substances to be added thereafter. Preferred solubilizers are aqueous solutions of urea, guanidine hydrochloride and guanidine thiocyanate. These solubilizers denature proteins and make them more soluble in solvents. If the solubilizer is an aqueous solution of these, it can be recovered and reused after use.

タンパク質が溶媒に溶解している溶液に、不透光性物質を添加することで、不透光性物質の分散性の高いタンパク質溶液が得られる。これを得た後に、本発明における第二工程および第三工程を経ることで、不透光性物質が良く分散した状態の加熱加圧成形体が得られる。 By adding the impermeable substance to the solution in which the protein is dissolved in the solvent, a highly dispersible protein solution of the impermeable substance can be obtained. After obtaining this, by going through the second step and the third step in the present invention, a heat-pressurized molded product in a state in which the impermeable substance is well dispersed can be obtained.

本発明における不透光性物質は、透光性を有しない物質であり、通常、加熱加圧成形体に更なる性質を付与できるものであれば、制限されない。不透光性物質としては、例えば、抗菌剤(例えば、銀ナノ粒子)、強化剤(例えば、カーボンブラック)、難燃剤(例えば、ポリリン酸の塩、ポリヌクレオチドの塩)、核剤(例えば、金属酸化物、粘土鉱物)が挙げられる。不透光性物質の量の上限値は、例えば、タンパク質100質量部に対して50質量部以下、40質量部以下、30質量部以下、20質量部以下、10質量部以下、9質量部以下、8質量部以下、7質量部以下、6質量部以下、5質量部以下、4質量部以下、3質量部以下、2質量部以下、1質量部以下または0.5質量部以下であり得る。不透光性物質の量の下限値は、所望の性質を付与できる量であればよく、例えば、タンパク質100質量部に対して0.1質量部以上である。また、分散液には、タンパク質を得る過程で生じる夾雑物が含まれていてもよい。 The translucent substance in the present invention is a substance that does not have translucency, and is usually not limited as long as it can impart further properties to the heat-pressed molded article. Examples of the translucent substance include antibacterial agents (for example, silver nanoparticles), fortifiers (for example, carbon black), flame retardant agents (for example, polyphosphoric acid salts, polynucleotide salts), and nucleating agents (for example, for example. Metal oxides, clay minerals). The upper limit of the amount of the translucent substance is, for example, 50 parts by mass or less, 40 parts by mass or less, 30 parts by mass or less, 20 parts by mass or less, 10 parts by mass or less, and 9 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the protein. , 8 parts by mass or less, 7 parts by mass or less, 6 parts by mass or less, 5 parts by mass or less, 4 parts by mass or less, 3 parts by mass or less, 2 parts by mass or less, 1 part by mass or less, or 0.5 parts by mass or less. .. The lower limit of the amount of the translucent substance may be an amount that can impart desired properties, for example, 0.1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the protein. In addition, the dispersion liquid may contain impurities generated in the process of obtaining the protein.

不透光性物質の凝集を抑えつつ混合させることが望ましい。乾燥状態でタンパク質と不透光性物質を混合すると、不透光性物質分子が凝集し、その混合体から作製される成形体の透明性が失われてしまうことがある。溶液中に分散させることで、凝集状態が緩和され、平均の粒子径を小さい状態を維持しつつ混合することができる。 It is desirable to mix the impermeable substances while suppressing their aggregation. When a protein and a translucent substance are mixed in a dry state, the translucent substance molecules may aggregate and the transparency of the molded product produced from the mixture may be lost. By dispersing in the solution, the agglutinated state is alleviated, and the average particle size can be mixed while maintaining a small state.

抗菌剤は、抗菌作用、抗真菌作用、抗ウイルス作用等の殺生物作用を有するものであればよく、任意の金属粒子であってよい。抗菌作用を有する金属としては、例えば、銀(Ag)、コバルト(Co)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、金(Au)、パラジウム(Pd)が知られている。抗菌剤としては、例えば、Yasuyuki M、Kunihiro K、Kurissery S等、Biofouling 2010 Oct; 26(7): 851-8)を参照することができる。抗菌剤が銀粒子であると、汎用性、抗菌性に優れる点で好ましい。更に抗菌剤が銀ナノ粒子であると、更に優れた透光性を示す。銀ナノ粒子の平均粒径d2は例えば1nm以上であってよく、好ましくは10nm以上である。また、銀ナノ粒子の平均粒径d2は、例えば1000nm以下であってよく、好ましくは500nm以下、さらに好ましくは300nm以下、150nm以下または50nmである。 The antibacterial agent may be any metal particle as long as it has a biological action such as an antibacterial action, an antifungal action, and an antiviral action. As the metal having an antibacterial action, for example, silver (Ag), cobalt (Co), copper (Cu), nickel (Ni), gold (Au), and palladium (Pd) are known. As the antibacterial agent, for example, Yasuyuki M, Kunihiro K, Kurissery S, etc., Biofouling 2010 Oct; 26 (7): 851-8) can be referred to. When the antibacterial agent is silver particles, it is preferable because it is excellent in versatility and antibacterial property. Furthermore, when the antibacterial agent is silver nanoparticles, it exhibits even better translucency. The average particle size d2 of the silver nanoparticles may be, for example, 1 nm or more, preferably 10 nm or more. The average particle size d2 of the silver nanoparticles may be, for example, 1000 nm or less, preferably 500 nm or less, more preferably 300 nm or less, 150 nm or less, or 50 nm.

カーボンブラックとしては、例えば、親水性カーボンブラック、表面改質カーボンブラック等が挙げられる。また、塗料用又はインク用のカーボンブラックを用いることもできる。カーボンブラックは粉末状(カーボンブラック粉末)であってよい。カーボンブラック粉末の平均粒径d2は、例えば1nm以上であってよく、好ましくは10nm以上である。また、カーボンブラック粉末の平均粒径d2は、例えば1000nm以下であってよく、好ましくは500nm以下である。本明細書中、カーボンブラック粉末の平均粒径d2は、電子顕微鏡で観察して求めた算術平均径を示す。 Examples of carbon black include hydrophilic carbon black and surface-modified carbon black. Further, carbon black for paint or ink can also be used. The carbon black may be in powder form (carbon black powder). The average particle size d2 of the carbon black powder may be, for example, 1 nm or more, preferably 10 nm or more. The average particle size d2 of the carbon black powder may be, for example, 1000 nm or less, preferably 500 nm or less. In the present specification, the average particle size d2 of the carbon black powder indicates the arithmetic mean diameter obtained by observing with an electron microscope.

カーボンブラックの量は、タンパク質100質量部に対して、例えば0.05質量部以上であってよく、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1.0質量部以上である。また、組成物に配合されるカーボンブラックの量は、タンパク質100質量部に対して、例えば20質量部以下であってよく、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下である。不透光性物質がカーボンブラックであると、加熱加圧成形体の紫外線劣化に起因する強度低下(特に、曲げ強度の低下)が顕著に抑制される。 The amount of carbon black may be, for example, 0.05 parts by mass or more, preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 1.0 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the protein. The amount of carbon black blended in the composition may be, for example, 20 parts by mass or less, preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the protein. When the translucent substance is carbon black, the decrease in strength (particularly, the decrease in bending strength) caused by the deterioration of ultraviolet rays in the heat-pressed molded product is remarkably suppressed.

ポリリン酸の塩及びポリヌクレオチドの塩は、ポリリン酸又はポリヌクレオチドと陽イオンからなる塩である。ポリヌクレオチドとは、核塩基、糖及びリン酸から構成されるヌクレオチドをモノマー単位とするポリマーであり、その主鎖は糖及びリン酸が交互に結合している。ヌクレオチドを構成する核塩基は、プリン骨格又はピリミジン骨格等のヘテロ芳香環構造を有する基であり、具体的には、アデニン、グアニン、シトシン、チミン及びウラシルが挙げられる。ポリヌクレオチドは、ヌクレオチド単位ごとに互いに同一又は異なる核塩基を有しており、各核塩基はアデニン、グアニン、シトシン、チミン及びウラシルのいずれであってもよい。陽イオンは、オニウムイオン等の有機陽イオンであってもよく、金属イオンであってもよい。オニウムイオンとしては、例えば、アンモニウムイオンが挙げられる。金属イオンとしては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等のアルカリ金属イオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン等のアルカリ土類金属イオンが挙げられる。好ましいカチオンは、アンモニウムイオン又はアルカリ金属イオンである。好ましいポリリン酸の塩は、ポリリン酸アンモニウムであり、好ましいポリヌクレオチドの塩は、デオキシリボ核酸ナトリウムである。これらの含有量は、組成物の全質量を基準として、1〜50質量%、5〜40質量%、又は、10〜30質量%であってもよい。不透光性物質がポリリン酸の塩またはポリヌクレオチドの塩であると、より難燃性に優れた加熱加圧成形体が得られる。 The salt of polyphosphoric acid and the salt of a polynucleotide are a salt consisting of polyphosphoric acid or a polynucleotide and a cation. A polynucleotide is a polymer having a nucleotide composed of a nucleobase, sugar and phosphoric acid as a monomer unit, and sugar and phosphoric acid are alternately bonded to the main chain thereof. The nucleobase constituting the nucleotide is a group having a heteroaromatic ring structure such as a purine skeleton or a pyrimidine skeleton, and specific examples thereof include adenine, guanine, cytosine, thymine and uracil. The polynucleotides have the same or different nucleobases for each nucleotide unit, and each nucleobase may be any of adenine, guanine, cytosine, thymine and uracil. The cation may be an organic cation such as an onium ion or a metal ion. Examples of onium ions include ammonium ions. Examples of the metal ion include alkali metal ions such as lithium ion, sodium ion and potassium ion, and alkaline earth metal ions such as magnesium ion and calcium ion. Preferred cations are ammonium ions or alkali metal ions. The preferred salt of polyphosphoric acid is ammonium polyphosphate, and the preferred salt of polynucleotide is sodium deoxyribonucleic acid. These contents may be 1 to 50% by mass, 5 to 40% by mass, or 10 to 30% by mass based on the total mass of the composition. When the translucent substance is a salt of polyphosphoric acid or a salt of a polynucleotide, a heat-press molded product having more excellent flame retardancy can be obtained.

金属酸化物としては、安定に存在し得る金属の酸化物であれば制限されない。好ましい金属酸化物は、遷移金属の酸化物である。遷移金属の酸化物としては、例えば、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化テクネチウム、酸化レニウム、酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化コバルト、酸化ロジウム、酸化イリジウム、酸化ニッケル、酸化パラジウム、酸化白金、酸化銅、酸化銀が挙げられる。好ましい金属酸化物は、酸化チタンである。 The metal oxide is not limited as long as it is a metal oxide that can exist stably. Preferred metal oxides are transition metal oxides. Examples of transition metal oxides include scandium oxide, yttrium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, manganese oxide, technetium oxide, and oxidation. Examples thereof include renium, iron oxide, ruthenium oxide, cobalt oxide, rhodium oxide, iridium oxide, nickel oxide, palladium oxide, platinum oxide, copper oxide and silver oxide. A preferred metal oxide is titanium oxide.

金属酸化物の結晶型は、特に限定されない。好ましい金属酸化物は、ルチル結晶である。金属酸化物がルチル型結晶であると、物理的及び化学的安定性により優れる。また、金属酸化物は、表面処理を施したものが好ましい。例えば、表面処理により、水酸化アルミニウム、ステアリン酸等により親水性又は撥水性を付加する。このような金属酸化物としては、具体的にはTTO−51A、TTO−51C、TTO−55A、TTO−55B、TTO−55C、TTO−55D(いずれも商品名、石原産業株式会社製)が挙げられる。 The crystal form of the metal oxide is not particularly limited. A preferred metal oxide is a rutile crystal. When the metal oxide is a rutile-type crystal, it is superior in physical and chemical stability. The metal oxide is preferably surface-treated. For example, surface treatment adds hydrophilicity or water repellency with aluminum hydroxide, stearic acid, or the like. Specific examples of such metal oxides include TTO-51A, TTO-51C, TTO-55A, TTO-55B, TTO-55C, and TTO-55D (trade names, all manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.). Be done.

また、粘土鉱物は、フィロケイ酸塩鉱物を主成分とする鉱物である。また、方解石(カルサイト)、苦灰石(ドロマイト)、長石類(フェルドスパー)、石英(クオーツ)、沸石(ゼオライト)も粘土鉱物に包含される。好ましい粘土鉱物はスメクタイトであり、より好ましい粘土鉱物はモンモリロナイト又はベントナイトである。スメクタイトは、膨潤性の粘土鉱物であり、具体的にはモンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチーブンサイト等が挙げられる。また、ベントナイトは、主要鉱物であるモンモリロナイトに加えて、クオーツ、クリストバライト、ゼオライト、長石、方解石等の随伴鉱物を含む粘土である。金属酸化物又は粘土鉱物は、数平均粒子径が30nm以下であることが好ましい。 Clay minerals are minerals whose main component is phyllosilicate minerals. In addition, calcite, dolomite, feldspar, quartz, and zeolite are also included in clay minerals. The preferred clay mineral is smectite, and the more preferred clay mineral is montmorillonite or bentonite. Smectite is a swelling clay mineral, and specific examples thereof include montmorillonite, biderite, nontronite, saponite, hectorite, saponite, and stevensite. Bentonite is a clay containing associated minerals such as quartz, cristobalite, zeolite, feldspar, and calcite in addition to the main mineral montmorillonite. The metal oxide or clay mineral preferably has a number average particle size of 30 nm or less.

金属酸化物又は粘土鉱物を添加する場合、この操作を行うことにより、無機物がタンパク質中により均一に分散されるため、加熱加圧成形体の曲げ強度及び曲げ弾性率がより向上する。 When a metal oxide or clay mineral is added, this operation causes the inorganic substances to be more evenly dispersed in the protein, so that the bending strength and flexural modulus of the heat-pressed molded product are further improved.

第一工程における溶液は、不透光性物質の他に透光性の添加成分(例えば、可塑剤、着色剤、フィラー、合成樹脂等)を含んでいてもよい。 The solution in the first step may contain a translucent additive component (for example, a plasticizer, a colorant, a filler, a synthetic resin, etc.) in addition to the translucent substance.

(第二工程)
第二工程は、第一工程で得られた分散液から溶媒を除去してタンパク質組成物を得る工程である。
(Second step)
The second step is a step of removing the solvent from the dispersion obtained in the first step to obtain a protein composition.

溶媒を除去する方法は、溶媒を蒸発させる方法、溶媒に対して貧溶媒を加えて、タンパク質と不透光物質を含有する組成物(タンパク質組成物)を沈殿させる方法がある。 Methods for removing the solvent include a method of evaporating the solvent and a method of adding a poor solvent to the solvent to precipitate a composition (protein composition) containing a protein and a translucent substance.

混合組成物を沈殿させる場合、沈殿を形成させた後に、遠心分離によって溶媒を取り除き、タンパク質と不透光物質を含有する組成物を水で洗うとよい。この場合、遠心分離または水洗によって、可溶化剤も除去され得る。 When the mixed composition is precipitated, it is advisable to remove the solvent by centrifugation after forming the precipitate and wash the composition containing the protein and the translucent substance with water. In this case, the solubilizer can also be removed by centrifugation or washing with water.

タンパク質組成物の水分率(水分含有率)は、第三工程の開始時において、タンパク質組成物の全質量に対して、5〜15%であってもよく、5〜9%であることが好ましい。 The water content (moisture content) of the protein composition may be 5 to 15%, preferably 5 to 9%, based on the total mass of the protein composition at the start of the third step. ..

水分率は、例えば、近赤外線法、電気抵抗法、電気容量法、乾燥重量法、またはカールフィッシャー法を含む化学測定法等の公知の方法で測定することができる。具体的には、タンパク質組成物を十分に撹拌して均一化した後に、その一部分を取り出して、その部分の水分率を計測してもよい。水分率を調整するために、タンパク質組成物を所定の条件下に置いて乾燥または加湿してもよい。 The water content can be measured by a known method such as a near infrared method, an electric resistance method, an electric capacity method, a dry gravimetric method, or a chemical measurement method including a Karl Fischer method. Specifically, after the protein composition is sufficiently stirred and homogenized, a part thereof may be taken out and the water content of the part may be measured. To adjust the moisture content, the protein composition may be dried or humidified under predetermined conditions.

第一工程及び第二工程により得られたタンパク質混合物を、加熱加圧成形することにより、透光性を失わない成形材料を得ることができる。 By heat-press molding the protein mixture obtained in the first step and the second step, a molding material that does not lose its translucency can be obtained.

(第三工程)
第三工程は、得られたタンパク質組成物を加熱および加圧する工程である。例えば、第三工程は、タンパク質組成物を金型(モールド)に導入し、加熱加圧することにより成形してもよい。第三工程の後、加熱加圧成形体(成形加工用材料)が得られる。
(Third step)
The third step is a step of heating and pressurizing the obtained protein composition. For example, in the third step, the protein composition may be introduced into a mold and molded by heating and pressurizing. After the third step, a heat-press molded body (material for molding) is obtained.

加熱加圧成形体は、例えば、加圧成形機を用いて成形することができる。図1は、加熱加圧成形体を製造するために用いることのできる加圧成形機の模式断面図である。図1に示す加圧成形機10は、貫通孔が形成され加温可能な金型2と、金型2の貫通孔内で上下動が可能な上側ピン4及び下側ピン6とを備えるものである。加圧成形機10では、金型2の貫通孔に上側ピン4又は下側ピン6を挿入して生じる空隙に、タンパク質組成物を導入して、金型2を加温しつつ、上側ピン4及び下側ピン6でタンパク質組成物を圧縮することで、加熱加圧成形体を得ることができる。 The heat-press molded body can be molded using, for example, a pressure molding machine. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a pressure molding machine that can be used to manufacture a heat-press molded body. The pressure molding machine 10 shown in FIG. 1 includes a mold 2 having a through hole formed and capable of heating, and an upper pin 4 and a lower pin 6 capable of moving up and down in the through hole of the mold 2. Is. In the pressure molding machine 10, the protein composition is introduced into the gap formed by inserting the upper pin 4 or the lower pin 6 into the through hole of the mold 2, and the upper pin 4 is heated while heating the mold 2. By compressing the protein composition with the lower pin 6 and the lower pin 6, a heat-press molded product can be obtained.

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

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

使用する金型の形状を変更することにより、所望の形状の加熱加圧成形体(成形加工用材料)を得ることができる。例えば、特殊な形状の金型を用いて、将棋又はチェスの駒、サイコロ等の凹凸のある形状に成形してもよい。 By changing the shape of the mold used, a heat-press molded body (material for molding) having a desired shape can be obtained. For example, a mold having a special shape may be used to form a shogi or chess piece, a dice, or the like into an uneven shape.

第二工程の前に、タンパク質組成物に水を加える工程を行ってもよい。当該工程における水の添加量は、タンパク質の質量に対して10〜40wt%であることが好ましく、20〜30wt%であることがより好ましい。 Prior to the second step, a step of adding water to the protein composition may be performed. The amount of water added in the step is preferably 10 to 40 wt%, more preferably 20 to 30 wt% with respect to the mass of the protein.

その場合、図2(a)に示すように、金型2の貫通孔に下側ピン6のみを挿入した状態で貫通孔内に含水組成物を導入するが、導入前または導入後に水分を加えた上で撹拌する。続いて図2(b)に示すように、金型2の貫通孔に上側ピン4を挿入して下降させ、金型2の加熱を開始して、加熱加圧前の含水組成物8aを貫通孔内で加熱加圧する。 In that case, as shown in FIG. 2A, the water-containing composition is introduced into the through hole with only the lower pin 6 inserted into the through hole of the mold 2, but water is added before or after the introduction. Stir on top. Subsequently, as shown in FIG. 2B, the upper pin 4 is inserted into the through hole of the mold 2 and lowered, the heating of the mold 2 is started, and the water-containing composition 8a before heating and pressurizing is penetrated. Heat and pressurize in the hole.

必要に応じて、得られた加熱加圧成形体を乾燥するとよい。その場合、乾燥は、真空中及び/又は100℃の環境下に30分から3日間静置することが好ましい。第二工程の前に水を加えた場合、乾燥は、真空中及び/又は100℃の環境下に1分から10日間静置することが好ましい。 If necessary, the obtained heat-press molded product may be dried. In that case, the drying is preferably allowed to stand in a vacuum and / or in an environment of 100 ° C. for 30 minutes to 3 days. If water is added prior to the second step, the drying is preferably allowed to stand in vacuum and / or in an environment of 100 ° C. for 1 minute to 10 days.

〔タンパク質〕
以下に本実施形態に使用するタンパク質について説明する。タンパク質は、構造タンパク質又はこれから誘導される組換えポリペプチドである。構造タンパク質は、生体構造を構築する役割を有するタンパク質であり、酵素、ホルモン、抗体等の機能タンパク質とは異なる。具体的には、フィブロイン(例えば、クモ糸フィブロイン、絹糸フィブロイン等)、コラーゲン、レシリン、エラスチン及びケラチン、並びにこれらに由来するタンパク質等を挙げることができる。タンパク質は、天然由来のものでもよく、人為的に製造された人造タンパク質であってもよい。また、人造タンパク質のアミノ酸配列は、天然由来のタンパク質のアミノ酸配列と同一でも異なっていてもよい。
〔protein〕
The protein used in this embodiment will be described below. The protein is a structural protein or a recombinant polypeptide derived from it. Structural proteins are proteins that have a role in constructing biological structures, and are different from functional proteins such as enzymes, hormones, and antibodies. Specific examples thereof include fibroin (for example, spider silk fibroin, silk fibroin, etc.), collagen, resilin, elastin and keratin, and proteins derived from these. The protein may be of natural origin or may be an artificially produced artificial protein. In addition, the amino acid sequence of the artificial protein may be the same as or different from the amino acid sequence of the naturally occurring protein.

タンパク質は、好ましくはフィブロインである。タンパク質は、より好ましくは、クモ糸フィブロインである。 The protein is preferably fibroin. The protein is more preferably spider silk fibroin.

天然由来のクモ糸フィブロインとしては、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等のクモ類が産生するクモ糸フィブロインが挙げられる。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。 Examples of naturally occurring arachnid fibroin include arachnid fibroin produced by spiders such as large spider tube bookmark thread protein, weft protein, and vial-shaped gland protein. Since the large spit tube bookmark thread has a repeating region consisting of a crystalline region and an amorphous region (also referred to as an amorphous region), it has both high stress and elasticity. The weft of the spider silk has a characteristic that it does not have a crystalline region but has a repeating region consisting of an amorphous region. The weft thread has a lower stress than the large discharge tube bookmark thread, but has high elasticity.

大吐糸管しおり糸タンパク質は、クモの大瓶状腺で産生され、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、並びにニワオニグモ(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。ADF3に由来するクモ糸タンパク質は、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 spider canal bookmark thread protein is produced in the large bottle-shaped gland of a spider and has a characteristic of being excellent in toughness. Examples of the large spider thread protein include large bottle-shaped gland spiders MaSp1 and MaSp2 derived from Nephila clavipes, and ADF3 and ADF4 derived from the European garden spider (Araneus diadematus). ADF3 is one of the two major bookmark thread proteins of the European garden spider. The spider silk protein 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。 The weft protein is produced in the flagelliform gland of the spider. Examples of the weft protein include flagellar silk protein derived from Nephila clavipes in the United States.

クモ類が産生するクモ糸フィブロインの更なる例として、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。 Further examples of spider silk fibroins produced by spiders include spiders belonging to the genus Araneus, such as spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders. Spiders belonging to the genus (Neoscona), spiders belonging to the genus Koonigumomodoki (Pronus genus) such as Koonigumomodoki, spiders belonging to the genus Torinofundamashi (genus Cyrtarachne) such as Torinofundamashi and Otorinofundamashi Spiders belonging to the genus Spider (Gasteracantha genus) such as Chibusatoge spider, spiders belonging to the genus Isekigumo (genus Ordgarius) such as Mameitaisekigumo and Mutsutogeisekigumo, spiders belonging to the genus Ordgarius, spiders belonging to the genus Ordgarius, spiders belonging to the genus Ar Spiders belonging to the genus Arachunura such as spiders and spiders belonging to the spider, spiders belonging to the genus Acusilas such as spiders, spiders belonging to the genus Acusilas, spiders belonging to the genus Cytophora, spiders belonging to the genus Cytophora Spider silk produced by spiders belonging to the genus Poltys, spiders belonging to the genus Cyclosa such as spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, and spiders belonging to the genus Cholizopes. Proteins, spiders belonging to the genus Tetragnatha, such as spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders Spiders belonging to the genus Nephila such as Joro spiders, spiders belonging to the genus Azumi spiders such as Kinyou spiders (genus Menosira), spiders belonging to the genus Dyschiriognata and spiders belonging to the genus Dyschiriognatha, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders Spiders belonging to the genus Latrodictus, such as the spider, and spiders belonging to the genus Euprostenops, which belong to the family Tetragnathidae. Examples include spider silk proteins produced by mo.

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。 More specific examples of spider silk proteins produced by spiders include, for example, fibroin-3 (aff-3) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession numbers AAC47010 (amino acid sequence), U47855 (base sequence)). fibroin-4 (aff-4) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession numbers AAC47011 (amino acid sequence), U47856 (base sequence)), dragline silk protein spidroin 1 [derived from Nephila clavipes] (GenBank sequence No. AAC47011 (amino acid sequence), U47856 (base sequence)) ), U37520 (base sequence)), major amplifier spidroin 1 [derived from Latrodictus hesperus] (GenBank accession number ABR68856 (amino acid sequence), EF595246 (base sequence)), dragline silk protein (derived from radinic protein) Numbers AAL32472 (amino acid sequence), AF441245 (base sequence)), major amplifier protein 1 [derived from Europe protein australis] (GenBank accession numbers CAJ00428 (amino acid sequence), AJ973155 (base sequence)), and major protein (GenBank accession number CAM32249.1 (amino acid sequence), AM490169 (base sequence)), minor amplify silk protein 1 [Nephila proteins] (GenBank accession number AAC1458.91 (amino acid sequence)), minor amplifier clavipes] (GenBank accession number AAC14591.1 (amino acid sequence)), minor amplify spidroin-like protein [Nefilengys cruisetata] (GenBank access) The number ABR3778.1 (amino acid sequence) and the like can be mentioned.

フィブロインが、改変フィブロインであってもよい。改変フィブロインは、例えば、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 fibroin may be modified fibroin. The modified fibroin is, for example, one in which the amino acid sequence of naturally-derived fibroin is modified based on the amino acid sequence of naturally-derived fibroin (for example, the amino acid sequence is modified by modifying the gene sequence of cloned naturally-derived fibroin). It may be artificially designed and synthesized regardless of naturally occurring fibroin (for example, one having a desired amino acid sequence by chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence). ..

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。 The modified fibroin is, for example, modifying the amino acid sequence corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues to the cloned naturally occurring fibroin gene sequence. Can be obtained at. Substitution, deletion, insertion and / or addition of amino acid residues can be carried out by methods well known to those skilled in the art such as partial mutagenesis. Specifically, Nucleic Acid Res. It can be carried out according to the method described in the literature such as 10, 6487 (1982), Methods in Energy, 100, 448 (1983).

改変フィブロインは、例えば、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であってもよい。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 modified fibroin is, for example, a fibroin 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. There may be. The modified fibroin may further 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 not limited to this, but are typically regions that do not have the repetition of the amino acid motif characteristic of fibroin, and consist of about 100 residues of amino acids.

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であってもよい。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 fibroin-specific crystalline region (typically corresponding to the (A) n motif of an amino acid sequence) and an amorphous region (typically to the REP of an amino acid sequence). It is an amino acid sequence that produces (corresponding to.), And is represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. Means an array. Here, the (A) n motif shows an amino acid sequence mainly composed of alanine residues, and the number of amino acid residues is 2-27. (A) The number of amino acid residues of the n motif may be 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. Further, (A) the ratio of the number of alanine residues to the total number of amino acid residues in the n motif may be 40% or more, 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 only of alanine residues). A plurality of (A) n motifs present in the domain sequence may be composed of at least seven alanine residues only. REP shows an amino acid sequence consisting 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)、及び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 modified fibroin include modified fibroin (first modified fibroin) derived from the large spitting tube bookmarker thread protein produced in the large bottle-shaped gland of spider, and modified fibroin with a reduced content of glycine residues. (Second modified fibroin), (A) reduced content of n motifs Modified fibroin (third modified fibroin), content of glycine residues, and (A) reduced content of n motifs It has a modified fibroin (fourth modified fibroin), a modified fibroin having a domain sequence containing a region having a locally high hydrophobicity index (fifth modified fibroin), and a domain sequence having a reduced content of glutamine residues. Modified fibroin (sixth modified fibroin) can be mentioned.

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)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は、式1中、nは3〜20の整数が好ましく、4〜20の整数がより好ましく、8〜20の整数が更に好ましく、10〜20の整数が更により好ましく、4〜16の整数が更によりまた好ましく、8〜16の整数が特に好ましく、10〜16の整数が最も好ましい。mは2〜300の整数を示し、10〜300の整数であってもよい。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。具体的には配列番号45で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質をあげることができる。 The modified fibroin (first modified fibroin) derived from the large spider canal bookmark thread protein produced in the large bottle-shaped gland of the spider is a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m. Examples include proteins containing. In the first modified fibroin, n is preferably an integer of 3 to 20, more preferably an integer of 4 to 20, further preferably an integer of 8 to 20, and even more preferably an integer of 10 to 20 in Equation 1. An integer of ~ 16 is even more preferred, an integer of 8-16 is particularly preferred, and an integer of 10-16 is most preferred. m represents an integer of 2 to 300 and may be an integer of 10 to 300. In the first modified fibroin, the number of amino acid residues constituting REP in the formula 1 is preferably 10 to 200 residues, more preferably 10 to 150 residues, and 20 to 100 residues. Is even more preferable, and 20 to 75 residues are even more preferable. In the first modified fibroin, the total number of residues of glycine residue, serine residue and alanine residue contained in the amino acid sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m is the amino acid residue. It is preferably 40% or more, more preferably 60% or more, and further preferably 70% or more with respect to the total number. Specifically, a protein containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 45 can be mentioned.

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、タンパク質であってもよい。 The first modified fibroin contains the 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 shown in any of SEQ ID NOs: 1 to 3. Alternatively, it may be a protein 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 50 residues at the C-terminal of the amino acid sequence of ADF3 (GI: 1263287, NCBI), and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is a sequence. It is the same as the amino acid sequence in which 20 residues were removed from the C-terminal of the amino acid sequence shown in No. 1, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 was obtained by removing 29 residues from the C-terminal of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. It has the same 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, 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in (1-i) SEQ ID NO: 4 or the amino acid sequence shown in (1-ii) SEQ ID NO: 4 Examples thereof include modified fibroin containing an amino acid sequence having. 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 shown by SEQ ID NO: 4 is the amino acid sequence of ADF3 in which the amino acid sequence (SEQ ID NO: 5) consisting of the start codon, the His10 tag and the HRV3C protease (Human rhinovirus 3C protease) recognition site is added to the N-terminal. The 13th repeat region is increased approximately twice and mutated so that the translation terminates at the 1154th amino acid residue. The amino acid sequence at the C-terminal of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 is the same as the amino acid sequence shown in 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 in SEQ ID NO: 4.

グリシン残基の含有量が低減された改変フィブロイン(第2の改変フィブロイン)は、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸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、天然由来のクモ糸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。 Modified fibroin with a reduced content of glycine residues (second modified fibroin) has an amino acid sequence whose domain sequence has a reduced content of glycine residues as compared to naturally occurring spider fibroin. Have. The second modified fibroin has an amino acid sequence corresponding to at least one or more glycine residues in the REP being replaced with another amino acid residue as compared with the naturally occurring spider silk fibroin. Can be done.

第2の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、REP中のGGX及びGPGXX(但し、Gはグリシン残基、Pはプロリン残基、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)から選ばれる少なくとも一つのモチーフ配列において、少なくとも1又は複数の当該モチーフ配列中の1つのグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The second modified fibroin has a domain sequence of GGX and GPGXX in REP as compared with naturally occurring spider fibroin (where G is a glycine residue, P is a proline residue, and X is an amino acid other than glycine. Residues are shown.) In at least one motif sequence selected from), those having an amino acid sequence corresponding to at least one or a plurality of glycine residues in the motif sequence being replaced with another amino acid residue. It 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 ratio of the motif sequence in which the above-mentioned glycine residue is replaced with another amino acid residue may be 10% or more of the total 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 the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , and the domain sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side from the above domain sequence. The total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of XGX (where X indicates amino acid residues other than glycine) contained in all REPs in the sequence excluding the sequence up to the C-terminal of is z, and the above domain sequence. When the total number of amino acid residues in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal 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 with respect 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 95% or more. It is even more preferably 100% (meaning that it is composed only of 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 even more preferable, 4% or less is even 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 for 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クモ糸フィブロイン(改変フィブロイン)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2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 spider silk fibroin (modified fibroin) containing the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , the domain from the (A) n motif located closest to the C-terminal side from the domain sequence. The amino acid sequence consisting of XGX is extracted from all REPs contained in the sequence except the sequence up to the C-terminal of the 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 X (center X) contained in two XGX exists as in the case of an amino acid sequence consisting of XGXGX, the 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-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence. For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 2, w is 4 + 50 + 4 + 100 + 4 + 10 + 4 + 20 + 4 + 30 = 230 ( excluding the (A) n motif located most on the C-terminal side). Next, z / w (%) can be calculated by dividing z by w.

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 80% or more is even more preferable. The upper limit of z / w is not particularly limited, but may be, for example, 95% or less.

第2の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のクモ糸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、天然由来のクモ糸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、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列からREP中のグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 The second modified fibroin is modified, for example, from the cloned naturally occurring spider silk fibroin gene sequence by substituting at least part of the nucleotide sequence encoding the glycine residue to encode another amino acid residue. Can be obtained by 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 may be replaced so that z / w is 50.9% or more. It can also be obtained, for example, by designing an amino acid sequence satisfying the above aspects from the amino acid sequence of naturally occurring spider fibroin and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In each case, in addition to the modification corresponding to the substitution of the glycine residue in the REP with another amino acid residue from the amino acid sequence of the naturally occurring spider fibroin, one or more amino acid residues were further substituted. The amino acid sequence corresponding to the deletion, 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)残基及びグルタミン(Q)残基がより好ましく、グルタミン(Q)残基が更に好ましい。 The other amino acid residue described above is not particularly limited as long as it is an amino acid residue other than the glycine residue, but is a valine (V) residue, a leucine (L) residue, an isoleucine (I) residue, and methionine ( Hydrophobic amino acid residues such as M) residue, proline (P) residue, phenylalanine (F) residue and tryptophan (W) residue, glutamine (Q) residue, asparagine (N) residue, serine (S) ) Residues, hydrophilic amino acid residues such as lysine (K) residues and glutamate (E) residues are preferred, with valine (V) residues, leucine (L) residues, isoleucine (I) residues and glutamine ( The Q) residue is more preferred, and the 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、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、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) the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, or (2-ii) SEQ ID NO: 6, sequence. Examples thereof include modified fibroins containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in No. 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.

(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、天然由来のクモ糸フィブロインに相当する配列番号10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N末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号9で示されるアミノ酸配列は、配列番号11で示されるアミノ酸配列中に存在する20個のドメイン配列の領域(但し、当該領域のC末端側の数アミノ酸残基が置換されている。)を4回繰り返した配列のC末端にHisタグが付加されたものである。 The modified fibroin of (2-i) will be described. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 is obtained by substituting GQX for all GGX in the REP of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10, which corresponds to naturally occurring spider silk fibroin. In the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7, every two (A) n motifs are deleted from the N-terminal side to the C-terminal side from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, and the amino acid sequence is further before the C-terminal sequence. One [(A) n motif-REP] is inserted in. In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8, two alanine residues are inserted on the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, and some glutamine (Q) residues are further added. It is substituted with a serine (S) residue and a part of the amino acid on the N-terminal side is deleted so as to have substantially the same molecular weight as that of SEQ ID NO: 7. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 is a region of 20 domain sequences existing in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). This is a sequence in which the His tag is added to the C-terminal of the sequence obtained by repeating the above 4 times.

配列番号10で示されるアミノ酸配列(天然由来のクモ糸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89.3%である。 The value of z / w in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally occurring spider silk fibroin) is 46.8%. The z / w values in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 are 58.7%, respectively. It is 70.1%, 66.1% and 70.0%. Further, the value of x / y in the jagged ratio (described later) of 1: 1.8 to 11.3 of the amino acid sequences shown by SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 is They are 15.0%, 15.0%, 93.4%, 92.7% and 89.3%, 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 represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.

(2−ii)の改変フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(2−ii)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (2-ii) comprises an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in 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 set forth in SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and is contained in REP. However, X indicates an amino acid residue other than glycine.) When the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of () is z and the total number of amino acid residues in REP in the above domain sequence is w, z / w 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 contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and the C-terminus. This enables isolation, immobilization, detection, visualization and the like of 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12で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含むアミノ酸配列)が挙げられる。 Examples of the tag sequence include affinity tags that utilize specific affinity (binding, affinity) with other molecules. As a specific example of the affinity tag, a histidine tag (His tag) can be mentioned. The His tag is a short peptide in which about 4 to 10 histidine residues are lined up, and has the property of specifically binding to metal ions such as nickel. Therefore, isolation of modified fibroin by metal chelating chromatography (chelating metal chromatography). Can be used for. Specific examples of the tag sequence include the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12 (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。 In addition, 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) exhibiting 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 in which the tag sequence can be separated by 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 has been separated can also be recovered.

タグ配列を含む第2の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13、配列番号11、配列番号14若しく配列番号15で示されるアミノ酸配列、又は(2−iv)配列番号13、配列番号11、配列番号14若しく配列番号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 second modified fibroin comprising the tag sequence, (2-iii) SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 15 or (2-iv). SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 can be mentioned as a modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 15, or SEQ ID NO: 15.

配列番号16、配列番号17、配列番号13、配列番号11、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18、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12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, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14, and SEQ ID NO: 15, are SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, and SEQ ID NO: 8, respectively. And the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12 (including His tag sequence and hinge sequence) is added to the N-terminal of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9.

(2−iii)の改変フィブロインは、配列番号13、配列番号11、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 set forth in SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, 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13、配列番号11、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) comprises an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. The modified fibroin of (2-iv) is also a protein containing the 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13、配列番号11、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 (2-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 and is contained in REP. However, X indicates an amino acid residue other than glycine.) When the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of () is z and the total number of amino acid residues in REP in the above domain sequence is w, z / w 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 according to the type of host.

(A)モチーフの含有量が低減された改変フィブロイン(第3の改変フィブロイン)は、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸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、天然由来のクモ糸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。 (A) The modified fibroin (third modified fibroin) having a reduced content of n motifs has a reduced domain sequence of (A) n motifs as compared with naturally occurring spider silk fibroin. Has an amino acid sequence. 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 more (A) n motifs as compared with the naturally occurring spider silk fibroin.

第3の改変フィブロインは、天然由来のクモ糸フィブロインから(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 a 10-40% deletion of the (A) n motif from naturally occurring spider silk fibroin.

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

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

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

x/yの算出方法を、図3を参照しながら更に詳細に説明する。図3には、クモ糸フィブロインから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. 3 shows a domain sequence obtained by removing the N-terminal sequence and the C-terminal sequence from spider silk fibroin. From the N-terminal side (left side), the domain sequence consists of (A) n motif-first REP (50 amino acid residues)-(A) n motif-second REP (100 amino acid residues)-(A) n. Motif-Third REP (10 amino acid residues)-(A) n Motif-Fourth REP (20 amino acid residues)-(A) n Motif-Fifth REP (30 amino acid residues)-(A) It has an arrangement called n motifs.

隣り合う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3には、パターン1(第1のREPと第2のREPの比較、及び第3のREPと第4のREPの比較)、パターン2(第1のREPと第2のREPの比較、及び第4のREPと第5のREPの比較)、パターン3(第2のREPと第3のREPの比較、及び第4のREPと第5のREPの比較)、パターン4(第1のREPと第2のREPの比較)を示した。なお、これ以外にも選択方法は存在する。 Two adjacent [(A) n motif-REP] units are sequentially selected from the N-terminal side toward the C-terminal side so as not to overlap. At this time, there may be a [(A) n motif-REP] unit that is not selected. In FIG. 3, pattern 1 (comparison between the first REP and the second REP and comparison between the third REP and the fourth REP), pattern 2 (comparison between the first REP and the second REP, and a comparison). 4th REP and 5th REP comparison), Pattern 3 (2nd REP and 3rd REP comparison, and 4th REP and 5th REP comparison), Pattern 4 (1st REP and (Comparison of the second REP) is shown. There are other selection methods.

次に各パターンについて、選択した隣り合う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 obtaining the ratio of the number of amino acid residues of the other when the one with the smaller number of amino acid residues is set to 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 with a smaller number of amino acid residues is set to 1, the fifth REP The ratio of the number of amino acid residues in is 30/20 = 1.5.

図3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。以下このような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. 3, a set of [(A) n motif-REP] units in which the ratio of the number of amino acid residues to the other is 1.8 to 11.3 when the one having the smaller number of amino acid residues is 1. Shown by solid line. Hereinafter, such a ratio is referred to as a jagged ratio. When the one with the smaller number of amino acid residues is 1, the ratio of the number of amino acid residues of the other 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、実線で示した隣り合う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3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, add up the total number of amino acid residues of the two adjacent [(A) n motif-REP] units shown by the solid line (not only REP, but also the number of amino acid residues of (A) n motif. is there.). Then, the total values added are compared, and the total value (maximum value of the total value) of the pattern in which the total value is maximized is defined as x. In the example shown in FIG. 3, the total value of pattern 1 is the maximum.

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

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

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

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クモ糸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、天然由来のクモ糸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、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列から(A)モチーフが欠失したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 The third modified fibroin, for example, lacks one or more of the sequences encoding the (A) n motif so that x / y is 64.2% or more from the cloned naturally occurring spider silk fibroin gene sequence. It can be obtained by losing it. Further, for example, from the amino acid sequence of naturally-derived spider silk fibroin, an amino acid sequence corresponding to the deletion of one or more (A) n motifs so that x / y is 64.2% or more is designed. It can also be obtained by chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In each case, in addition to the modification corresponding to the deletion of (A) n motif from the amino acid sequence of naturally occurring spider fibroin, one or more amino acid residues were further substituted, deleted, inserted and /. Alternatively, the amino acid sequence corresponding to the addition 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18、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、又は(3−ii)配列番号18、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) the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, or (3-ii) SEQ ID NO: 18, sequence. Examples thereof include modified fibroins containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in No. 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.

(3−i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号18で示されるアミノ酸配列は、天然由来のクモ糸フィブロインに相当する配列番号10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で示されるアミノ酸配列は、配列番号18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N末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号9で示されるアミノ酸配列は、配列番号11で示されるアミノ酸配列中に存在する20個のドメイン配列の領域(但し、当該領域のC末端側の数アミノ酸残基が置換されている。)を4回繰り返した配列のC末端にHisタグが付加されたものである。 The modified fibroin of (3-i) will be described. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 18 lacks the (A) n motif every other two from the N-terminal side to the C-terminal side from the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 10, which corresponds to the naturally occurring spider silk fibroin. It was lost, and one [(A) n motif-REP] was inserted in front of the C-terminal sequence. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 is obtained by substituting GQX for all GGX in the REP of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18. In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8, two alanine residues are inserted on the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, and some glutamine (Q) residues are further added. It is substituted with a serine (S) residue and a part of the amino acid on the N-terminal side is deleted so as to have substantially the same molecular weight as that of SEQ ID NO: 7. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 is a region of 20 domain sequences existing in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). This is a sequence in which the His tag is added to the C-terminal of the sequence obtained by repeating the above 4 times.

配列番号10で示されるアミノ酸配列(天然由来のクモ糸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18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、89.3%である。配列番号10、配列番号18、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 value of x / y in the jagged ratio of 1: 1.8 to 11.3 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally occurring spider silk fibroin) is 15.0%. The value of x / y in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18 and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 is 93.4%. The value of x / y in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 is 92.7%. The value of x / y in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 is 89.3%. The values of z / w in the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 are 46.8%, 56.2%, 70.1% and 66. 1% and 70.0%.

(3−i)の改変フィブロインは、配列番号18、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 represented by SEQ ID NO: 18, 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18、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 set forth in SEQ ID NO: 18, 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18、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、隣り合う2つの[(A)モチーフ−REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としたとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が1.8〜11.3(ギザ比率が1:1.8〜11.3)となる隣合う2つの[(A)モチーフ−REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をxとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をyとしたときに、x/yが64.2%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (3-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and is N-terminal to C-terminal. When the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared and the number of amino acid residues of REP having a small number of amino acid residues is 1, the other The amino acid residue of two adjacent [(A) n motif-REP] units having a ratio of the number of amino acid residues of REP of 1.8 to 11.3 (giza ratio of 1: 1.8 to 11.3) When the maximum value of the total value obtained by adding the radix is x and 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、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 contain the tag sequence described above at either or both of the N-terminus and the C-terminus.

タグ配列を含む第3の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17、配列番号11、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、又は(3−iv)配列番号17、配列番号11、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 third modified fibroin containing the tag sequence, the amino acid sequence set forth in (3-iii) SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 or the (3-iv) sequence. Examples thereof include modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by No. 17, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.

配列番号16、配列番号17、配列番号13、配列番号11、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18、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12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, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14, and SEQ ID NO: 15, are SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, and SEQ ID NO: 8, respectively. And the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12 (including His tag sequence and hinge sequence) is added to the N-terminal of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9.

(3−iii)の改変フィブロインは、配列番号17、配列番号11、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 set forth in SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 11, 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17、配列番号11、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) comprises an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. The modified fibroin of (3-iv) is also a protein containing the 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17、配列番号11、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: 17, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15, and is N-terminal to C-terminal. When the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared and the number of amino acid residues of REP having a small number of amino acid residues is 1, the other Let x be the maximum value of the total value of the sum of the number of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units in which the ratio of the number of amino acid residues in REP is 1.8 to 11.3. , 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 according to the type of host.

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)は、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸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、天然由来のクモ糸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、上述したグリシン残基の含有量が低減された改変フィブロイン(第2の改変フィブロイン)と、(A)モチーフの含有量が低減された改変フィブロイン(第3の改変フィブロイン)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。 Modified fibroin (fourth modified fibroin) with reduced glycine residue content and (A) n motif content has a domain sequence of (A) compared to naturally occurring spider fibroin. In addition to having a reduced content of n motifs, it has an amino acid sequence with a reduced content of glycine residues. The domain sequence of the fourth modified fibroin lacked at least one or more (A) n motifs as compared to naturally occurring spider fibroin, plus at least one or more glycine residues in the REP. It can be said that it has an amino acid sequence corresponding to the group being replaced with another amino acid residue. That is, the fourth modified fibroin includes the above-mentioned modified fibroin having a reduced content of glycine residue (second modified fibroin) and (A) modified fibroin having a reduced content of n motif (third). It is a modified fibroin that also has the characteristics of modified fibroin). Specific aspects and the like are as described in 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、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、(4−ii)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。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) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, (4-ii) SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: Examples thereof include modified fibroins containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in 9. Specific embodiments of the modified fibroin containing the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9 are as described above.

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)は、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸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。 A modified fibroin (fifth modified fibroin) having a domain sequence containing a region having a locally high hydrophobicity index has one or more amino acids in the REP whose domain sequence is compared with that of naturally occurring spider fibroin. Local hydrophobicity index, corresponding to the fact that the residue was replaced with an amino acid residue with a high hydrophobicity index and / or one or more amino acid residues with a large hydrophobicity index were inserted in the REP. It may have an amino acid sequence containing a large region of.

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。 The region having a locally large hydrophobicity index is preferably 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 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). It is more preferably a residue.

第5の改変フィブロインは、天然由来のクモ糸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、天然由来のクモ糸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。 In the fifth modified fibroin, one or more amino acid residues in REP were replaced with amino acid residues having a high hydrophobicity index as compared with naturally occurring spider fibroin, and / or 1 in REP. Or, in addition to the modification corresponding to the insertion of a plurality of amino acid residues having a large hydrophobicity index, further, one or more amino acid residues are substituted, deleted, or inserted as compared with the naturally occurring spider fibroin. And / or there may be a modification of the amino acid sequence corresponding to the addition.

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クモ糸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、天然由来のクモ糸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、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列からREP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 The fifth modified fibroin is hydrophobic, for example, from the gene sequence of cloned naturally occurring spider silk fibroin to one or more hydrophilic amino acid residues in REP (eg, amino acid residues having a negative hydrophobicity index). It can be obtained by substituting an amino acid residue (eg, an amino acid residue having a positive hydrophobicity index) and / or inserting one or more hydrophobic amino acid residues in the REP. Also, for example, one or more hydrophilic amino acid residues in REP were replaced with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring spider silk fibroin, and / or one or more hydrophobic amino acids in REP. It can also be obtained by designing an amino acid sequence corresponding to the insertion of a residue and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In either case, one or more hydrophilic amino acid residues in the REP were replaced with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring spider silk fibroin, and / or one or more hydrophobic in the REP. In addition to the modification corresponding to the insertion of the sex amino acid residue, the amino acid sequence corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues may be further modified.

第5の改変フィブロインは、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含み、最もC末端側に位置する(A)モチーフから上記ドメイン配列のC末端までの配列を上記ドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのREPにおいて、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域に含まれるアミノ酸残基の総数をpとし、最もC末端側に位置する(A)モチーフから上記ドメイン配列のC末端までの配列を上記ドメイン配列から除いた配列に含まれるアミノ酸残基の総数をqとしたときに、p/qが6.2%以上であるアミノ酸配列を有してもよい。 The fifth modified fibroin contains a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the above domain sequence. In all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the above domain sequence, the total number of amino acid residues contained in the region where the average value of the hydrophobicity index of consecutive 4 amino acid residues is 2.6 or more is defined as p. When the total number of amino acid residues contained in the sequence 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 is q, 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。 For the hydrophobicity index of amino acid residues, a known index (Hydropathic index: Kyte J, & Doolittle R (1982) "A single method for dispensing the hydropathic protein, B. 105-132) is used. Specifically, the hydrophobicity index (hydropathy index, hereinafter also referred to as “HI”) of each amino acid is as shown in Table 1 below.

Figure 2021054989
Figure 2021054989

p/qの算出方法を更に詳細に説明する。算出には、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列(以下、「配列A」とする)を用いる。まず、配列Aに含まれる全てのREPにおいて、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値を算出する。疎水性指標の平均値は、連続する4アミノ酸残基に含まれる各アミノ酸残基のHIの総和を4(アミノ酸残基数)で除して求める。疎水性指標の平均値は、全ての連続する4アミノ酸残基について求める(各アミノ酸残基は、1〜4回平均値の算出に用いられる。)。次いで、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域を特定する。あるアミノ酸残基が、複数の「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」に該当する場合であっても、領域中には1アミノ酸残基として含まれることになる。そして、当該領域に含まれるアミノ酸残基の総数がpである。また、配列Aに含まれるアミノ酸残基の総数がqである。 The method of calculating p / q will be described in more detail. For the calculation, the sequence obtained by removing the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m. (Hereinafter referred to as "sequence A") is used. First, the average value of the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues is calculated for all REPs contained in the sequence A. 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 consecutive 4 amino acid residues (each amino acid residue is used to calculate the average value 1 to 4 times). Next, a region in which the average value of the hydrophobicity index of consecutive four amino acid residues is 2.6 or more is specified. Even if a certain amino acid residue corresponds to a plurality of "consecutive four amino acid residues having an average value of 2.6 or more of the hydrophobicity index", it should be included as one 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 the 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3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 value of the hydrophobicity index of 2.6 or more" are extracted (no duplication), the average value of the hydrophobicity index of 4 consecutive amino acid residues is 2. The region of .6 or more contains 20 consecutive 4 amino acid residues (no duplication), and p is 20 × 4 = 80. Further, for example, when two "consecutive four amino acid residues having an average value of 2.6 or more of the hydrophobicity index" are duplicated by one amino acid residue, the hydrophobicity index of the consecutive four amino acid residues A region having an average value of 2.6 or more contains 7 amino acid residues (p = 2 × 4-1 = 7. “-1” is a deduction for duplicates). For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 3, p is 7 × 4 = because there are seven “consecutive 4 amino acid residues having an average value of the hydrophobicity index of 2.6 or more” without duplication. It becomes 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 (excluding the (A) n motif existing at the end of the C-terminal side). Next, p / q (%) can be calculated by dividing p by q. In the case of FIG. 4, 28/170 = 16.47%.

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

第5の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のクモ糸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、天然由来のクモ糸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、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、REP中の1又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当する改変を行ってもよい。 The fifth modified fibroin is, for example, one or more hydrophilic amino acid residues (eg, hydrophobic) in the REP so that the amino acid sequence of the cloned naturally occurring spider silk fibroin satisfies the above p / q condition. Replacing an amino acid residue with a negative sex index) with a hydrophobic amino acid residue (eg, an amino acid residue with a positive hydrophobicity index) and / or one or more hydrophobic amino acid residues in the REP. Can be obtained by locally modifying the amino acid sequence to include a region having a large hydrophobicity index. Further, 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 spider silk fibroin and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In either case, one or more amino acid residues in the REP were replaced with amino acid residues with a higher hydrophobicity index compared to naturally occurring spider fibroin, and / or one or more in the REP. In addition to the modification corresponding to the insertion of a plurality of amino acid residues having a large hydrophobicity index, the modification corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues is further performed. May be good.

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具体的な例として、(5−i)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、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 specific example of the fifth modified fibroin, (5-i) the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21, or (5-ii) SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: A modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in 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22で示されるアミノ酸配列は、天然由来のクモ糸フィブロインの(A)モチーフ中のアラニン残基が連続するアミノ酸配列をアラニン残基が連続する数を5つになるよう欠失したものである。配列番号19で示されるアミノ酸配列は、配列番号22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、かつ配列番号22で示されるアミノ酸配列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23で示されるアミノ酸配列は、配列番号22で示されるアミノ酸配列に対し、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、かつ配列番号22で示されるアミノ酸配列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20で示されるアミノ酸配列は、配列番号23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23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 shown in SEQ ID NO: 22 is an amino acid sequence in which alanine residues in the (A) n motif of naturally occurring spider fibroin are contiguous and deleted so that the number of contiguous alanine residues is five. Is. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19 is the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 22, in which two amino acid sequences (VLI) consisting of 3 amino acid residues are inserted every other REP, and the amino acid sequence is shown by SEQ ID NO: 22. A part of the amino acid on the C-terminal side is deleted so that the molecular weight of the amino acid sequence is almost the same as that of the amino acid sequence. In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 23, two alanine residues are inserted on the C-terminal side of each (A) n motif with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 22, and a part of glutamine (Q) remains. The group was replaced with a serine (S) residue, and some amino acids on the C-terminal side were deleted so as to have substantially the same molecular weight as the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 22. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 20 is obtained by inserting one amino acid sequence (VLI) consisting of three amino acid residues every other REP into the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 23. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 21 is the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 23, in which two amino acid sequences (VLI) consisting of 3 amino acid residues are 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 set forth in 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) comprises an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in 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 most on the C-terminal side (A) n. Amino acids contained in the region where the average value of the hydrophobicity 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-terminal 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 closest to the C-terminal 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 contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and the C-terminus.

タグ配列を含む第5の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24、配列番号25若しくは配列番号26で示されるアミノ酸配列、又は(5−iv)配列番号24、配列番号25若しくは配列番号26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 comprising a tag sequence, the amino acid sequence set forth in (5-iii) SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25 or SEQ ID NO: 26, or (5-iv) SEQ ID NO: 24, sequence. Examples thereof include modified fibroins containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by No. 25 or SEQ ID NO: 26.

配列番号24、配列番号25及び配列番号26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12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 shown in SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25 and SEQ ID NO: 26 are the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 12 (His tag) at the N-terminal of the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 and SEQ ID NO: 21, respectively. (Including array and hinge array) is added.

(5−iii)の改変フィブロインは、配列番号24、配列番号25若しくは配列番号26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 set forth in SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25 or SEQ ID NO: 26.

(5−iv)の改変フィブロインは、配列番号24、配列番号25若しくは配列番号26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) comprises an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25 or SEQ ID NO: 26. The modified fibroin of (5-iv) is also a protein containing the 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24、配列番号25若しくは配列番号26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: 24, SEQ ID NO: 25 or SEQ ID NO: 26, and is located most on the C-terminal side (A) n. Amino acids contained in the region where the average value of the hydrophobicity 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-terminal 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 closest to the C-terminal 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 according to the type of host.

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)は、天然由来のクモ糸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。 Modified fibroin having a domain sequence with a reduced content of glutamine residues (sixth modified fibroin) has an amino acid sequence with a reduced content of glutamine residues as compared to naturally occurring spider silk 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 GPGXX motif in the amino acid sequence of REP.

第6の改変フィブロインが、REP中にGPGXXモチーフを含む場合、GPGXXモチーフ含有率は、通常1%以上であり、5%以上であってもよく、10%以上であるのが好ましい。GPGXXモチーフ含有率の上限に特に制限はなく、50%以下であってよく、30%以下であってもよい。 When the sixth modified fibroin contains the GPGXXX motif in the REP, the content of the GPGXXX motif 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。 In the present specification, the "GPGXX motif content" is a value calculated by the following method.

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クモ糸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。 Formula 1: [(A) n motif-REP] m , or formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) Most C-terminal in spider silk fibroin containing a domain sequence represented by n motif. In all REPs included in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located on the side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence, the total number of GPGXX motifs contained in the region is tripled (3). That is, (corresponding to the total number of G and P in the GPGXX motif) is s, and the sequence from the (A) n motif located most on the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is removed from the domain sequence, and (A) n. The GPGXX motif content is calculated as s / t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs excluding the motif.

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、クモ糸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 obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence" is targeted at "the most C-terminal side". The sequence from (A) n motif to the C-terminal of the domain sequence located in (A) (sequence corresponding to REP) may include a sequence having a low correlation with the sequence characteristic of spider silk fibroin, and m When is small (that is, when the domain sequence is short), it affects the calculation result of the GPGXX motif content, and this effect is eliminated. When the "GPGXX motif" is located at the C-terminal of the REP, even if "XX" is, for example, "AA", it is treated as a "GPGXX motif".

図5は、クモ糸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に示したクモ糸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のフィブロインの場合21/150=14.0%となる。 FIG. 5 is a schematic diagram showing the domain sequence of spider silk fibroin. The calculation method of the GPGXX motif content rate will be specifically described with reference to FIG. First, in the domain sequence of spider silk fibroin shown in FIG. 5 (“[(A) n motif-REP] m- (A) n motif” type), all REPs are “positioned on the most C-terminal side”. (A) Since the sequence from the n motif to the C end of the domain sequence is excluded from the domain sequence ”(the sequence shown by“ region A ”in FIG. 5), s is calculated. The number of GPGXX motifs is 7, and s is 7 × 3 = 21. Similarly, all REPs are "sequences obtained by removing the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence" (the sequence shown in "Region A" in FIG. 5). Since it is contained in (.), The total number t of amino acid residues in all REPs excluding the (A) n motif from the sequence is 50 + 40 + 10 + 20 + 30 = 150. Next, s / t (%) can be calculated by dividing s by t, which is 21/150 = 14.0% in the case of fibroin in 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 has a glutamine residue content of preferably 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。 In the present specification, the "glutamine residue content" is a value calculated by the following method.

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クモ糸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。 Formula 1: [(A) n motif-REP] m , or formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) Most C-terminal in spider fibroin containing a domain sequence represented by n motif. In all REPs included in the sequence (the sequence corresponding to "region A" in FIG. 5) excluding the sequence from the (A) n motif located on the side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence, the region is included. Let u be the total number of glutamine residues contained, and remove the sequence from the (A) n motif located most on the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence, and further (A) of all REPs excluding the n motif. The glutamine residue content is calculated as u / t, where t is the total number of amino acid residues. In the calculation of the glutamine residue content, the reason why "the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is excluded from the domain sequence" is the above-mentioned reason. The same is true.

第6の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸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 had its domain sequence deleted or replaced with one or more glutamine residues in the REP as compared to naturally occurring spider fibroin. It may have a corresponding 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 an 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 as shown in Table 1.

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

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。 The sixth modified fibroin has a REP hydrophobicity of -0.8 or more, more preferably -0.7 or more, further preferably 0 or more, and 0.3 or more. Is even more preferable, and 0.4 or more is particularly preferable. The upper limit of the hydrophobicity of REP is not particularly limited and may be 1.0 or less, or 0.7 or less.

本明細書において、「REPの疎水性度」は、以下の方法により算出される値である。 In the present specification, the "hydrophobicity of REP" is a value calculated by the following method.

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クモ糸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。 Formula 1: [(A) n motif-REP] m , or formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) Most C-terminal in spider fibroin containing a domain sequence represented by n motif. In all REPs included in the sequence obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence (the sequence corresponding to "region A" in FIG. 5), the region Let v be the sum of the hydrophobicity indexes of each amino acid residue, and the sequence from the (A) n motif located most on the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence was removed from the domain sequence, and (A) n motif was further removed. The hydrophobicity of REP is calculated as v / t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs. In the calculation of the hydrophobicity of REP, the reason for targeting "the sequence 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" is the above-mentioned reason. The same is true.

第6の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸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 had its domain sequence deleted of one or more glutamine residues in REP as compared to naturally occurring spider fibroin, and / or one or more glutamines in REP. In addition to the modification corresponding to the substitution of the residue with another amino acid residue, there is a modification of the amino acid sequence corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues. May be good.

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クモ糸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、天然由来のクモ糸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, for example, deletes one or more glutamine residues in REP from the cloned naturally occurring spider silk fibroin gene sequence and / or one or more glutamine residues in REP. Can be obtained by substituting with another amino acid residue. Also, for example, one or more glutamine residues in REP have been deleted from the amino acid sequence of naturally occurring spider 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 an amino acid sequence corresponding to the substitution 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27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33若しくは配列番号43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27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33若しくは配列番号43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: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 33 or SEQ ID NO: 43. A modified fibroin containing the indicated amino acid sequence, or (6-ii) represented by SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 33 or SEQ ID NO: 43. Examples thereof include modified fibroins containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence.

(6−i)の改変フィブロインについて説明する。 The modified fibroin of (6-i) will be described.

配列番号7で示されるアミノ酸配列(Met−PRT410)は、天然由来のフィブロインであるNephila clavipes(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、(A)モチーフ中のアラニン残基が連続するアミノ酸配列をアラニン残基が連続する数を5つにする等の生産性を向上させるためのアミノ酸の改変を行ったものである。一方、Met−PRT410は、グルタミン残基(Q)の改変は行っていないため、グルタミン残基含有率は、天然由来のフィブロインのグルタミン残基含有率と同程度である。 Amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410) is a fibroin naturally occurring Nephila clavipes (GenBank accession number: P46804.1, GI: 1174415) based on the nucleotide sequence and amino acid sequence of, (A) n Amino acids have been modified to improve productivity, such as increasing the number of consecutive alanine residues to 5 in the amino acid sequence in which the alanine residues are continuous in the motif. On the other hand, since Met-PRT410 did not modify the glutamine residue (Q), the glutamine residue content was about the same as the glutamine residue content of naturally occurring fibroin.

配列番号27で示されるアミノ酸配列(M_PRT888)は、Met−PRT410(配列番号7)中のQQを全てVLに置換したものである。 The amino acid sequence (M_PRT888) shown in SEQ ID NO: 27 is obtained by substituting all QQs in Met-PRT410 (SEQ ID NO: 7) with VL.

配列番号28で示されるアミノ酸配列(M_PRT965)は、Met−PRT410(配列番号7)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。 In the amino acid sequence (M_PRT965) shown in SEQ ID NO: 28, all QQs in Met-PRT410 (SEQ ID NO: 7) are replaced with TS, and the remaining Qs are replaced with A.

配列番号29で示されるアミノ酸配列(M_PRT889)は、Met−PRT410(配列番号7)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 (M_PRT889) shown in SEQ ID NO: 29 is obtained by substituting all QQs in Met-PRT410 (SEQ ID NO: 7) with VL and substituting the remaining Qs with I.

配列番号30で示されるアミノ酸配列(M_PRT916)は、Met−PRT410(配列番号7)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。 In the amino acid sequence (M_PRT916) shown in SEQ ID NO: 30, all QQs in Met-PRT410 (SEQ ID NO: 7) are replaced with VI, and the remaining Qs are replaced with L.

配列番号31で示されるアミノ酸配列(M_PRT918)は、Met−PRT410(配列番号7)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 (M_PRT918) shown in SEQ ID NO: 31 is obtained by substituting all QQs in Met-PRT410 (SEQ ID NO: 7) with VF and substituting the remaining Qs with I.

配列番号34で示されるアミノ酸配列(M_PRT525)は、Met−PRT410(配列番号7)に対し、アラニン残基が連続する領域(A)に2つのアラニン残基を挿入し、Met−PRT410の分子量とほぼ同じになるよう、C末端側のドメイン配列2つを欠失させ、かつグルタミン残基(Q)13箇所をセリン残基(S)又はプロリン残基(P)に置換したものである。 The amino acid sequence (M_PRT525) shown in SEQ ID NO: 34 has two alanine residues inserted in a region (A 5 ) where alanine residues are continuous with respect to Met-PRT410 (SEQ ID NO: 7), and the molecular weight of Met-PRT410 Two domain sequences on the C-terminal side were deleted, and 13 glutamine residues (Q) were replaced with serine residues (S) or proline residues (P) so as to be substantially the same as.

配列番号32で示されるアミノ酸配列(M_PRT699)は、M_PRT525(配列番号34)中のQQを全てVLに置換したものである。 The amino acid sequence (M_PRT699) shown in SEQ ID NO: 32 is obtained by substituting all QQs in M_PRT525 (SEQ ID NO: 34) with VL.

配列番号33で示されるアミノ酸配列(M_PRT698)は、M_PRT525(配列番号34)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 (M_PRT698) shown in SEQ ID NO: 33 is obtained by substituting all QQs in M_PRT525 (SEQ ID NO: 34) with VL and substituting the remaining Qs with I.

配列番号43で示されるアミノ酸配列(Met−PRT966)は、配列番号9で示されるアミノ酸配列(C末端に配列番号42で示されるアミノ酸配列が付加される前のアミノ酸配列)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 amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 43 (Met-PRT966) contains all the QQs in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9 (the amino acid sequence before the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 42 is added to the C-terminal) VF. And the remaining Q is replaced with I.

配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33及び配列番号43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: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 33 and SEQ ID NO: 43 all have a glutamine residue content of 9% or less. Yes (Table 2).

Figure 2021054989
Figure 2021054989

(6−i)の改変フィブロインは、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33又は配列番号43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) comprises the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 33 or SEQ ID NO: 43. There may be.

(6−ii)の改変フィブロインは、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33又は配列番号43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) is 90% or more of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 33 or SEQ ID NO: 43. It contains an amino acid sequence having the sequence identity of. The modified fibroin of (6-ii) is also a domain 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 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, visualization and the like of modified fibroin.

タグ配列を含む第6の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35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号41若しくは配列番号44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35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号41若しくは配列番号44で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the sixth modified fibroin containing the tagged sequence, (6-iii) SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 41 or Modified fibroin containing the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 44, or (6-iv) SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: A modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in 44 can be mentioned.

配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号41及び配列番号44で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33及び配列番号43で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号12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35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号41及び配列番号44で示されるアミノ酸配列は、いずれもグルタミン残基含有率が9%以下である(表3)。 The amino acid sequences shown by SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 41 and SEQ ID NO: 44 are SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28 and SEQ ID NO: 29, respectively. , SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 33 and SEQ ID NO: 43 added to the N-terminal of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 12 (including His tag sequence and hinge sequence). It is a thing. Since only the tag sequence was added to the N-terminal, there was no change in the glutamine residue content, and SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 41. And the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 44 all have a glutamine residue content of 9% or less (Table 3).

Figure 2021054989
Figure 2021054989

(6−iii)の改変フィブロインは、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号41又は配列番号44で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin (6-iii) comprises the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: 44. There may be.

(6−iv)の改変フィブロインは、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号41又は配列番号44で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(6−iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (6-iv) is 90% or more of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: 44. It contains an amino acid sequence having the sequence identity of. The modified fibroin of (6-iv) is also a domain represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m or formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. It is a protein containing a sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.

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

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

改変フィブロインは、親水性改変フィブロインであってもよく、疎水性改変フィブロインであってもよい。疎水性改変フィブロインとは、改変フィブロインを構成する全てのアミノ酸残基の疎水性指標(HI)の総和を求め、次にその総和を全アミノ酸残基数で除した値(平均HI)が0以上である改変フィブロインである。疎水性指標は表1に示したとおりである。また、親水性改変フィブロインとは、上記の平均HIが0未満である改変フィブロインである。 The modified fibroin may be a hydrophilic modified fibroin or a hydrophobic modified fibroin. Hydrophobic modified fibroin is the sum of the hydrophobicity index (HI) of all amino acid residues constituting the modified fibroin, and then the sum divided by the total number of amino acid residues (mean HI) is 0 or more. Is a modified fibroin. The hydrophobicity index is as shown in Table 1. Further, the hydrophilic modified fibroin is a modified fibroin having the above-mentioned average HI of less than 0.

疎水性改変フィブロインとしては、例えば、上述した第6の改変フィブロインを挙げることができる。疎水性改変フィブロインのより具体的な例としては、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33又は配列番号43で示されるアミノ酸配列、配列番号35、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号41又は配列番号44で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロインが挙げられる。 Examples of the hydrophobic modified fibroin include the above-mentioned sixth modified fibroin. More specific examples of the hydrophobically modified fibroin include the amino acid sequences set forth in SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 33 or SEQ ID NO: 43. Examples thereof include modified fibroins containing the amino acid sequences set forth in SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: 44.

親水性改変フィブロインとしては、例えば、上述した第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、及び第5の改変フィブロインを挙げることができる。親水性クモ糸タンパク質のより具体的な例としては、配列番号4で示されるアミノ酸配列、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、配列番号13、配列番号11、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列、配列番号18、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、配列番号17、配列番号11、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列、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を含む改変フィブロインが挙げられる。 Examples of the hydrophilic modified fibroin include the above-mentioned first modified fibroin, second modified fibroin, third modified fibroin, fourth modified fibroin, and fifth modified fibroin. More specific examples of the hydrophilic spider silk protein include the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 9. 11, amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15, amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: Examples thereof include the amino acid sequence shown by 15, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or modified fibroin containing the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 21.

上述した改変フィブロインは、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 The above-mentioned modified fibroin can be used alone or in combination of two or more.

改変フィブロインは、例えば、当該改変フィブロインをコードする核酸配列と、当該核酸配列に作動可能に連結された1又は複数の調節配列とを有する発現ベクターで形質転換された宿主により、当該核酸を発現させることにより生産することができる。 The modified fibroin expresses the nucleic acid, for example, by 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. It can be produced by.

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、改変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)等で増幅しクローニングする方法、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クモ糸タンパク質のアミノ酸配列情報をもとに、AKTA oligopilot plus 10/100(GEヘルスケア・ジャパン株式会社)等で自動合成したオリゴヌクレオチドをPCR等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、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 can be produced by a method of amplifying and cloning by a polymerase chain reaction (PCR) or the like using a gene encoding modified fibroin, or a method of chemically synthesizing the nucleic acid. The chemical synthesis method of nucleic acid is not particularly limited. For example, based on the amino acid sequence information of spider silk protein obtained from NCBI's web database, etc., AKTA oligonucleotide plus 10/100 (GE Healthcare Japan Co., Ltd.) The gene can be chemically synthesized by a method of linking oligonucleotides automatically synthesized by the above method by PCR or the like. At this time, in order to facilitate purification and / or confirmation of the modified fibroin, a nucleic acid encoding the modified fibroin consisting of an amino acid sequence in which an amino acid sequence consisting of a start codon and a His10 tag is added to the N-terminal may be synthesized.

調節配列は、宿主における組換えタンパク質の発現を制御する配列(例えば、プロモーター、エンハンサー、リボソーム結合配列、転写終結配列等)であり、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。プロモーターとして、宿主細胞中で機能し、目的とする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 the recombinant protein in the host (for example, a promoter, an enhancer, a ribosome binding sequence, a transcription termination sequence, etc.), and can be appropriately selected depending on the type of host. As the promoter, an inducible promoter that functions in the host cell and can induce the expression of the desired modified fibroin may be used. An inducible promoter is a promoter that can control transcription by the presence of an inducing substance (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 depending on the type of host, such as a plasmid vector, a viral vector, a cosmid vector, a phosmid vector, and an artificial chromosome vector. As the expression vector, a vector containing a promoter at a position capable of autonomous replication in a host cell, integration into a host chromosome, and transcription of a nucleic acid encoding modified fibroin 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 prokaryotes and eukaryotes such as yeast, filamentous fungi, insect cells, animal cells and plant cells can be preferably used.

細菌等の原核生物を宿主として用いる場合は、発現ベクターは、原核生物中で自立複製が可能であると同時に、プロモーター、リボソーム結合配列、改変フィブロインをコードする核酸、及び転写終結配列を含むベクターであることが好ましい。プロモーターを制御する遺伝子が含まれていてもよい。 When a prokaryote such as a bacterium is used as a host, the expression vector is a vector that can replicate autonomously in the prokaryote and at the same time contains a promoter, a ribosome binding sequence, a nucleic acid encoding a modified fibroin, and a transcription termination sequence. It is preferable to have. It may contain genes that control promoters.

原核生物としては、エシェリヒア属、ブレビバチルス属、セラチア属、バチルス属、ミクロバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属及びシュードモナス属等に属する微生物を挙げることができる。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。 Examples of prokaryotes include microorganisms belonging to the genus Escherichia, Brevibacillus, Serratia, Bacillus, Microbacterium, Brevibacterium, Corynebacterium, Pseudomonas and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Escherichia include Escherichia coli and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Brevibacillus include Brevibacillus agri and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Serratia include Serratia marcescens and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Bacillus include Bacillus satirus and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Microbacterium include Microbacterium, Ammonia Philum and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Brevibacterium include Brevibacterium divaricatum and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Corynebacterium include Corynebacterium and Ammonia Genes. Examples of microorganisms 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, as a vector into which a nucleic acid encoding modified fibroin is introduced, for example, pBTrp2 (manufactured by Boehringer Mannheim), pGEX (manufactured by Pharmacia), pUC18, pBluescriptII, pSupex, pET22b, pCold, pUB110, Examples thereof include pNCO2 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-238569).

真核生物の宿主としては、例えば、酵母及び糸状真菌(カビ等)を挙げることができる。酵母としては、例えば、サッカロマイセス属、ピキア属、シゾサッカロマイセス属等に属する酵母を挙げることができる。糸状真菌としては、例えば、アスペルギルス属、ペニシリウム属、トリコデルマ(Trichoderma)属等に属する糸状真菌を挙げることができる。 Eukaryotic hosts include, for example, yeast and filamentous fungi (molds, etc.). Examples of the yeast include yeasts belonging to the genus Saccharomyces, Pichia, Schizosaccharomyces and the like. Examples of filamentous fungi 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 an expression vector into the host cell, any method for introducing DNA into the host cell can be used. 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 can be mentioned.

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 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、形質転換された宿主を培養培地中で培養し、培養培地中に改変フィブロインを生成蓄積させ、該培養培地から採取することにより製造することができる。形質転換された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 transformed host in a culture medium, producing and accumulating the modified fibroin in the culture medium, and collecting the modified fibroin from the culture medium. The method of culturing the transformed host in the culture medium can be carried out 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、該宿主が資化し得る炭素源、窒素源及び無機塩類等を含有し、該宿主の培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。 When the host is a prokaryotic organism such as Escherichia coli or a eukaryotic organism such as yeast, the culture medium contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, etc. that can be assimilated by the host, and the host can be efficiently cultured. Either a natural medium or a synthetic medium may be used as long as it can be used.

炭素源としては、該宿主が資化し得るものであればよく、例えば、グルコース、フラクトース、スクロース、及びこれらを含有する糖蜜、デンプン及びデンプン加水分解物等の炭水化物、酢酸及びプロピオン酸等の有機酸、並びにエタノール及びプロパノール等のアルコール類を用いることができる。 The carbon source may be any assimilated by the host, for example, glucose, fructose, sucrose, carbohydrates containing them such as molasses, starch and starch hydrolyzate, and organic acids such as acetic acid and propionic acid. , And alcohols such as ethanol and propanol can be used.

窒素源としては、例えば、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム及びリン酸アンモニウム等の無機酸又は有機酸のアンモニウム塩、その他の含窒素化合物、並びにペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕及び大豆粕加水分解物、各種発酵菌体及びその消化物を用いることができる。 Examples of the nitrogen source include ammonium salts of inorganic or organic acids such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate and ammonium phosphate, other nitrogen-containing compounds, and peptone, meat extract, yeast extract and corn steep liquor. Casein hydrolyzate, soybean meal and soybean meal hydrolyzate, various fermented bacterial cells and digested products thereof can be used.

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。 As the inorganic salts, for example, primary potassium phosphate, secondary potassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate and calcium carbonate can be used.

大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物の培養は、例えば、振盪培養又は深部通気攪拌培養等の好気的条件下で行うことができる。培養温度は、例えば、15〜40℃である。培養時間は、通常16時間〜7日間である。培養中の培養培地のpHは3.0〜9.0に保持することが好ましい。培養培地のpHの調整は、無機酸、有機酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム及びアンモニア等を用いて行うことができる。 Culturing of prokaryotes such as Escherichia coli or eukaryotes such as yeast can be carried out under aerobic conditions such as shaking culture or deep aeration stirring culture. The culture temperature is, for example, 15-40 ° C. The culture 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 an inorganic acid, an organic acid, an alkaline solution, urea, calcium carbonate, ammonia or the like.

また、培養中必要に応じて、アンピシリン及びテトラサイクリン等の抗生物質を培養培地に添加してもよい。プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときには、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、lacプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド等を、trpプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはインドールアクリル酸等を培地に添加してもよい。 In addition, antibiotics such as ampicillin and tetracycline may be added to the culture medium as needed during the culture. When culturing a microorganism transformed with an expression vector using an inducible promoter as a promoter, an inducer may be added to the medium as needed. For example, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside or the like is used when culturing a microorganism transformed with an expression vector using the lac promoter, and indol acrylic is used when culturing a microorganism transformed with an expression vector using the trp promoter. Acids and the like may be added to the medium.

形質転換された宿主により生産された改変フィブロインは、タンパク質の単離精製に通常用いられている方法で単離及び精製することができる。例えば、改変フィブロインが、細胞内に溶解状態で発現した場合には、培養終了後、宿主細胞を遠心分離により回収し、水系緩衝液にけん濁した後、超音波破砕機、フレンチプレス、マントンガウリンホモゲナイザー及びダイノミル等により宿主細胞を破砕し、無細胞抽出液を得る。該無細胞抽出液を遠心分離することにより得られる上清から、タンパク質の単離精製に通常用いられている方法、すなわち、溶媒抽出法、硫安等による塩析法、脱塩法、有機溶媒による沈殿法、ジエチルアミノエチル(DEAE)−セファロース、DIAION HPA−75(三菱化成社製)等のレジンを用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、S−Sepharose FF(Pharmacia社製)等のレジンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィー法、ブチルセファロース、フェニルセファロース等のレジンを用いた疎水性クロマトグラフィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフィー法、クロマトフォーカシング法、等電点電気泳動等の電気泳動法等の方法を単独又は組み合わせて使用し、精製標品を得ることができる。 Modified fibroin produced by a transformed host can be isolated and purified by methods commonly used for protein isolation and purification. For example, when the modified fibroin is expressed in a lysed state in the cells, after the culture is completed, the host cells are collected by centrifugation, turbid in an aqueous buffer solution, and then an ultrasonic crusher, a French press, or manton gaulin. Crush the host cells with a homogenizer, dynomil, or the like to obtain a cell-free extract. From the supernatant obtained by centrifuging the cell-free extract, a method usually used for isolating and purifying a protein, that is, a solvent extraction method, a salting-out method using sulfuric acid, a desalting method, or an organic solvent Precipitation method, anion exchange chromatography method using a resin such as diethylaminoethyl (DEAE) -Sepharose, DIAION HPA-75 (manufactured by Mitsubishi Kasei), positive using a resin such as S-Sepharose FF (manufactured by Pharmacia). Ion exchange chromatography method, hydrophobic chromatography method using resins such as butyl Sepharose and phenyl Sepharose, gel filtration method using molecular sieve, affinity chromatography method, chromatofocusing method, electrophoresis method such as isoelectric point electrophoresis Purified preparations can be obtained by using the above methods alone or in combination.

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

また、改変フィブロインが細胞内に不溶体を形成して発現した場合は、同様に宿主細胞を回収後、破砕し、遠心分離を行うことにより、沈殿画分として改変フィブロインの不溶体を回収する。回収した改変フィブロインの不溶体は蛋白質変性剤で可溶化することができる。該操作の後、上記と同様の単離精製法により改変フィブロインの精製標品を得ることができる。 When the modified fibroin is expressed by forming an insoluble matter in the cells, the insoluble matter of the modified fibroin is recovered as a precipitate fraction by similarly collecting the host cell, crushing it, and centrifuging it. The insoluble form of the recovered modified fibroin can be solubilized with a protein denaturing agent. After the operation, a purified preparation of modified fibroin can be obtained by the same isolation and purification method as described above.

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、該培養上清から、上記と同様の単離精製法を用いることにより、精製標品を得ることができる。 When the modified fibroin is secreted extracellularly, the modified fibroin can be recovered from the culture supernatant. That is, a purified sample can be obtained by treating the culture by a method such as centrifugation to obtain a culture supernatant, and using the same isolation and purification method as described above from the culture supernatant.

[タンパク質を発現する組換え細胞]
改変フィブロインの製造方法について、以下に詳述する。目的とする改変フィブロインは、例えば、構造タンパク質をコードする遺伝子配列と、当該遺伝子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、当該遺伝子を発現させることにより生産することができる。
[Recombinant cells expressing proteins]
The method for producing modified fibroin will be described in detail below. The modified fibroin of interest comprises, for example, a gene transformed by a host transformed with an expression vector having a gene sequence encoding a structural protein and one or more regulatory sequences operably linked to the gene sequence. It can be produced by expressing it.

目的とする改変フィブロインをコードする遺伝子の製造方法は特に制限されない。例えば、天然の構造タンパク質をコードする遺伝子を利用して、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)などで増幅しクローニングする方法、又は、化学的な合成によって、遺伝子を製造することができる。遺伝子の化学的な合成方法も特に制限されず、例えば、NCBIのウェブデータベースなどより入手した構造タンパク質のアミノ酸配列情報をもとに、AKTA oligopilot plus 10/100(GEヘルスケア・ジャパン株式会社)などで自動合成したオリゴヌクレオチドをPCRなどで連結する方法によって遺伝子を化学的に合成することができる。この際に、タンパク質の精製や確認を容易にするため、上記のアミノ酸配列のN末端に開始コドン及びHis10タグからなるアミノ酸配列を付加したポリペプチドをコードする遺伝子を合成してもよい。 The method for producing the gene encoding the desired modified fibroin is not particularly limited. For example, a gene encoding a naturally occurring structural protein can be utilized to produce the gene by amplification and cloning by a polymerase chain reaction (PCR) or the like, or by chemical synthesis. The chemical synthesis method of the gene is also not particularly limited. For example, based on the amino acid sequence information of the structural protein obtained from the NCBI web database, etc., AKTA oligonucleotide plus 10/100 (GE Healthcare Japan Co., Ltd.), etc. The gene can be chemically synthesized by a method of linking the oligonucleotides automatically synthesized in (1) by PCR or the like. At this time, in order to facilitate purification and confirmation of the protein, a gene encoding a polypeptide having an amino acid sequence consisting of a start codon and a His10 tag added to the N-terminal of the above amino acid sequence may be synthesized.

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、目的とするタンパク質を発現誘導可能な誘導性プロモーターを用いてもよい。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 the modified fibroin in the host (for example, promoter, enhancer, ribosome binding sequence, transcription termination sequence, etc.), and can be appropriately selected depending on the type of host. As the promoter, an inducible promoter that functions in the host cell and can induce the expression of the protein of interest may be used. An inducible promoter is a promoter that can control transcription by the presence of an inducing substance (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、目的とする組換えポリペプチドをコードする遺伝子を転写できる位置にプロモーターを含有しているものが好適に用いられる。 The type of expression vector can be appropriately selected depending on the type of host, such as a plasmid vector, a viral vector, a cosmid vector, a phosmid vector, and an artificial chromosome vector. The expression vector preferably contains a promoter at a position capable of autonomous replication in the host cell, integration into the host chromosome, and transcription of the gene encoding the recombinant polypeptide of interest. Used for.

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

原核生物の好ましい例として、エシェリヒア属、ブレビバチルス属、セラチア属、バチルス属、ミクロバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属及びシュードモナス属等に属する細菌を挙げることができる。 Preferred examples of prokaryotes include bacteria belonging to the genus Escherichia, Brevibacillus, Serratia, Bacillus, Microbacterium, Brevibacterium, Corynebacterium, Pseudomonas and the like.

目的とする改変フィブロインをコードする遺伝子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。 Examples of the vector into which the gene encoding the desired modified fibroin is introduced include pBTrp2 (manufactured by Boehringer Mannheim), pGEX (manufactured by Pharmacia), pUC18, pBluescriptII, pSupex, pET22b, pCold, pUB110, pNCO2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002). -238569A) 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。 Eukaryotic hosts include, for example, yeast and filamentous fungi (molds, etc.).

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 the yeast include yeasts belonging to the genus Saccharomyces, Pichia, Schizosaccharomyces and the like. Examples of filamentous fungi include filamentous fungi belonging to the genus Aspergillus, the genus Penicillium, the genus Trichoderma, and the like.

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。 Examples of the vector include YEp13 (ATCC37115) and YEp24 (ATCC37051).

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。 As a method for introducing an expression vector into the host cell, any method for introducing DNA into the host cell can be used. 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 can be mentioned.

発現ベクターで形質転換された宿主による遺伝子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 gene 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. ..

目的とする改変フィブロインは、例えば、本発明に係る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、培養培地中に当該タンパク質を生成蓄積させ、該培養培地から採取することにより製造することができる。本発明に係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 desired modified fibroin is produced, for example, by culturing a host transformed with the expression vector according to the present invention in a culture medium, producing and accumulating the protein in the culture medium, and collecting the protein from the culture medium. be able to. The method for culturing the host according to the present invention in a culture medium can be carried out according to the method usually used for culturing the host.

本発明に係る宿主が、大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物である場合、本発明に係る宿主の培養培地として、該宿主が資化し得る炭素源、窒素源及び無機塩類等を含有し、該宿主の培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。 When the host according to the present invention is a prokaryotic organism such as Escherichia coli or a eukaryotic organism such as yeast, the culture medium of the host according to the present invention contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts and the like that can be assimilated by the host. However, either a natural medium or a synthetic medium may be used as long as the medium can efficiently culture the host.

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。 The carbon source may be any assimilated by the transforming microorganisms, for example, glucose, fructose, sucrose, carbohydrates such as molasses, starch and starch hydrolysate containing them, acetic acid, propionic acid and the like. Organic acids and alcohols such as ethanol and propanol can be used.

窒素源としては、例えば、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム及びリン酸アンモニウム等の無機酸又は有機酸のアンモニウム塩、その他の含窒素化合物、並びにペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕及び大豆粕加水分解物、各種発酵菌体及びその消化物を用いることができる。 Examples of the nitrogen source include ammonium salts of inorganic or organic acids such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate and ammonium phosphate, other nitrogen-containing compounds, and peptone, meat extract, yeast extract and corn steep liquor. Casein hydrolyzate, soybean meal and soybean meal hydrolyzate, various fermented bacterial cells and digested products thereof can be used.

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。 As the inorganic salts, for example, primary potassium phosphate, secondary potassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate and calcium carbonate can be used.

大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物の培養は、例えば、振盪培養又は深部通気攪拌培養等の好気的条件下で行うことができる。培養温度は、例えば、15〜40℃である。培養時間は、通常16時間〜7日間である。培養中の培養培地のpHは3.0〜9.0に保持することが好ましい。培養培地のpHの調整は、無機酸、有機酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム及びアンモニア等を用いて行うことができる。 Culturing of prokaryotes such as Escherichia coli or eukaryotes such as yeast can be carried out under aerobic conditions such as shaking culture or deep aeration stirring culture. The culture temperature is, for example, 15-40 ° C. The culture 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 an inorganic acid, an organic acid, an alkaline solution, urea, calcium carbonate, ammonia or the like.

また、培養中必要に応じて、アンピシリン及びテトラサイクリン等の抗生物質を培養培地に添加してもよい。プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときには、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、lacプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド等を、trpプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはインドールアクリル酸等を培地に添加してもよい。 In addition, antibiotics such as ampicillin and tetracycline may be added to the culture medium as needed during the culture. When culturing a microorganism transformed with an expression vector using an inducible promoter as a promoter, an inducer may be added to the medium as needed. For example, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside or the like is used when culturing a microorganism transformed with an expression vector using the lac promoter, and indol acrylic is used when culturing a microorganism transformed with an expression vector using the trp promoter. Acids and the like may be added to the medium.

本発明に係る改変フィブロインは、タンパク質の単離精製に通常用いられている方法で単離及び精製することができる。例えば、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、硫酸アンモニウム等による塩析法、脱塩法、有機溶媒による沈殿法、ジエチルアミノエチル(DEAE)−セファロース、DIAION HPA−75(三菱化成社製)等のレジンを用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、S−Sepharose FF(Pharmacia社製)等のレジンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィー法、ブチルセファロース、フェニルセファロース等のレジンを用いた疎水性クロマトグラフィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフィー法、クロマトフォーカシング法、等電点電気泳動等の電気泳動法等の方法を単独又は組み合わせて使用し、精製標品を得ることができる。 The modified fibroin according to the present invention can be isolated and purified by a method usually used for protein isolation and purification. For example, when the modified fibroin is expressed in a lysed state in cells, after the culture is completed, the host cells are collected by centrifugation, suspended in an aqueous buffer solution, and then an ultrasonic crusher, a French press, or a manton. Crush the host cells with a gaulin homogenizer, dynomil, or the like to obtain a cell-free extract. From the supernatant obtained by centrifugation of the cell-free extract, a method usually used for isolating and purifying a protein, that is, a solvent extraction method, a salting out method using ammonium sulfate or the like, a desalting method, or 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), positive using a resin such as S-Sepharose FF (manufactured by Pharmacia). Ion exchange chromatography method, hydrophobic chromatography method using resins such as butyl Sepharose and phenyl Sepharose, gel filtration method using molecular sieve, affinity chromatography method, chromatofocusing method, electrophoresis method such as isoelectric point electrophoresis Purified preparations can be obtained by using the above methods alone or in combination.

また、改変フィブロインが細胞内に不溶体を形成して発現した場合は、同様に宿主細胞を回収後、破砕し、遠心分離を行うことにより、沈殿画分として改変フィブロインの不溶体を回収する。回収した改変フィブロインの不溶体は蛋白質変性剤で可溶化することができる。該操作の後、上記と同様の単離精製法により改変フィブロインの精製標品を得ることができる。 When the modified fibroin is expressed by forming an insoluble matter in the cells, the insoluble matter of the modified fibroin is recovered as a precipitate fraction by similarly collecting the host cell, crushing it, and centrifuging it. The insoluble form of the recovered modified fibroin can be solubilized with a protein denaturing agent. After the operation, a purified preparation of modified fibroin can be obtained by the same isolation and purification method as described above.

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、該培養上清から、上記と同様の単離精製法を用いることにより、精製標品を得ることができる。 When the modified fibroin is secreted extracellularly, the modified fibroin can be recovered from the culture supernatant. That is, a purified sample can be obtained by treating the culture by a method such as centrifugation to obtain a culture supernatant, and using the same isolation and purification method as described above from the culture supernatant.

[抗菌性]
不透光性物質が抗菌剤(例えば、抗菌性金属化合物)である場合、加熱加圧成形体に抗菌性を付与できる。抗菌性は、例えばISO 22196に記載の手法を用いて評価することができる。抗菌活性値は、抗菌加工した製品と抗菌加工していない製品において細菌を接種培養した後の生菌数の対数値の差を示す値を意味し、次式によって算出することができる。生菌数が0.40未満の場合は、0.40として対数値の平均値を計算する。
[Antibacterial]
When the translucent substance is an antibacterial agent (for example, an antibacterial metal compound), antibacterial properties can be imparted to the heat-pressed molded product. Antibacterial properties can be evaluated using, for example, the method described in ISO 22196. The antibacterial activity value means a value indicating the difference in logarithmic number of viable bacteria after inoculation and culture of bacteria between the antibacterial processed product and the non-antibacterial processed product, and can be calculated by the following formula. If the viable cell count is less than 0.40, the logarithmic average value is calculated as 0.40.

R=(Ut−Uo)−(At−Uo)=At−Uo
式中、Rは抗菌活性値を示し、Uoは無加工試験片の接種直後の生菌数の対数値の平均値を示し、Utは無加工試験片の24時間後の生菌数の対数値の平均値を示し、Atは抗菌加工試験片の24時間後の生菌数の対数値の平均値を示す。
R = (Ut-Uo)-(At-Uo) = At-Uo
In the formula, R indicates the antibacterial activity value, Uo indicates the average logarithmic value of the viable cell count immediately after inoculation of the unprocessed test piece, and Ut indicates the logarithmic value of the viable cell count 24 hours after the unprocessed test piece. At shows the mean value of the logarithmic value of the viable cell count after 24 hours of the antibacterial processed test piece.

以下に本発明について、実施例及び比較例を用いて、より詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.

(人工クモ糸粉末の調製)
(1)構造タンパク質発現株の作製
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をGenBankのウェブデータベースより取得した後、生産性の向上を目的としてアミノ酸残基の置換、挿入及び欠失を施し、さらにN末端に配列番号12で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)を付加して、配列番号39で示されるアミノ酸配列を有する組換えフィブロイン(以下、「PRT918」ともいう。)を設計した。
(Preparation of artificial spider silk powder)
(1) Preparation of structural protein expression strain The base sequence and amino acid sequence of fibroin (GenBank accession number: P4684.1, GI: 11744415) derived from Nephila clavipes are obtained from the GenBank web database and then produced. Amino acids shown in SEQ ID NO: 39 are substituted, inserted and deleted for the purpose of improving sex, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12 (tag sequence and hinge sequence) is added to the N-terminal. A recombinant fibroin having a sequence (hereinafter, also referred to as “PRT918”) was designed.

次に、PRT918をコードする遺伝子を合成委託した。その結果、遺伝子の5’末端直上流にNdeIサイト、及び3’末端直下流にEcoRIサイトを付加した遺伝子を得た。当該遺伝子をクローニングベクター(pUC118)にクローニングした後、NdeI及びEcoRIで制限酵素処理し、タンパク質発現ベクターpET−22b(+)に組み換えた。 Next, the gene encoding PRT918 was outsourced for synthesis. As a result, a gene having an NdeI site immediately upstream of the 5'end and an EcoRI site immediately downstream of the 3'end was obtained. The gene was cloned into a cloning vector (pUC118), treated with restriction enzymes NdeI and EcoRI, and recombined into a protein expression vector pET-22b (+).

(2)タンパク質の発現
上記で得られたPRT918をコードする遺伝子を含むpET22b(+)発現ベクターで、大腸菌BLR(DE3)を形質転換した。形質転換された大腸菌を、アンピシリンを含む2mLのLB培地で15時間培養後、同培養液を、表4に示すシード培養用培地100mLに、OD600が0.005となるように添加した。培養液の温度を30℃に保ち、OD600が5になるまでフラスコにて、さらに約15時間培養を行い、シード培養液を得た。

Figure 2021054989
(2) Expression of protein Escherichia coli BLR (DE3) was transformed with the pET22b (+) expression vector containing the gene encoding PRT918 obtained above. The transformed Escherichia coli was cultured in 2 mL of LB medium containing ampicillin for 15 hours, and then the same culture solution was added to 100 mL of the seed culture medium shown in Table 4 so that the OD 600 was 0.005. The temperature of the culture solution was kept at 30 ° C., and the cells were further cultured in a flask for about 15 hours until the OD 600 reached 5, to obtain a seed culture solution.
Figure 2021054989

得られたシード培養液を、表5に示す生産培地500mL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。培養液の温度を37℃に保ち、pH6.9で一定になるように制御し、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て培養した。なお、消泡剤として、アデカノールLG−295S((株)ADEKA製)を使用した。 The obtained seed culture solution was added to a jar fermenter to which 500 mL of the production medium shown in Table 5 was added so that the OD 600 was 0.05. The temperature of the culture solution was maintained at 37 ° C., controlled to be constant at pH 6.9, and the culture was carried out so that the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration. As the antifoaming agent, ADEKANOLG-295S (manufactured by ADEKA Corporation) was used.

Figure 2021054989
Figure 2021054989

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/L、Yeast Extract 120g/L)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)水溶液を培養液に対して終濃度1mMになるよう添加し、目的のタンパク質を発現誘導させた。IPTG添加後20時間経過した時点で、培養液を遠心分離し、菌体を回収した。IPTG添加前とIPTG添加後の培養液から調製した菌体を用いてSDS−PAGEを行い、IPTG添加に依存した目的とするタンパク質サイズのバンドの出現により、目的とするタンパク質の発現を確認した。 Immediately after the glucose in the production medium was completely consumed, the feed solution (glucose 455 g / L, Yeast Extract 120 g / L) was added at a rate of 1 mL / min. The temperature of the culture solution was maintained at 37 ° C., and the cells were cultured at a constant pH of 6.9. Further, the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration, and the culture was carried out for 20 hours. Then, a 1 M aqueous solution of isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to the culture solution to a final concentration of 1 mM to induce the expression of the target protein. Twenty hours after the addition of IPTG, the culture solution was centrifuged and the cells were collected. SDS-PAGE was performed using cells prepared from the culture broth before and after the addition of IPTG, and the expression of the target protein was confirmed by the appearance of a band of the target protein size depending on the addition of IPTG.

(3)構造タンパク質の精製
IPTGを添加してから2時間後に回収した菌体を20mM Tris−HCl緩衝液(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の菌体を約1mMのフェニルメチルスルホニルフルオリド(PMSF)を含む20mM Tris−HCl緩衝液(pH7.4)に懸濁させ、高圧ホモジナイザー(GEA Niro Soavi社)で細胞を破砕した。破砕した細胞を遠心分離し、沈殿物を得た。得られた沈殿物を、高純度になるまで20mM Tris−HCl緩衝液(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の沈殿物を100mg/mLの濃度になるように8M グアニジン緩衝液(8Mグアニジン塩酸塩、10mMリン酸二水素ナトリウム、20mM NaCl、1mM Tris−HCl緩衝液、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した。
(3) Purification of Structural Protein The cells collected 2 hours after the addition of IPTG 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 phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF), and the cells were disrupted with a high-pressure homogenizer (GEA Niro Soavi). The crushed cells were centrifuged to obtain a precipitate. The resulting precipitate was washed with 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) until high purity. The washed precipitate was suspended in 8M guanidine buffer (8M guanidine hydrochloride, 10 mM sodium dihydrogen phosphate, 20 mM NaCl, 1 mM Tris-HCl buffer, pH 7.0) to a concentration of 100 mg / mL. Stirred with a stirrer at 60 ° C. for 30 minutes to dissolve. After dissolution, dialysis was performed with water using a dialysis tube (cellulose tube 36/32 manufactured by Sanko Junyaku Co., Ltd.). The white agglutinated protein obtained after dialysis was recovered by centrifugation, water was removed by a lyophilizer, and the lyophilized powder was recovered.

(実施例1)
6Mチオシアン酸グアニジン水溶液に1重量%の銀ナノ粒子(メルク社,Silver nanopowder、<150nm particle size)とタンパク質粉末(PRT918)を加え、室温にて18時間撹拌した。その後、アセトンを加え1時間静置した。9000rpm、10分の条件で遠心分離し、溶媒を取り除き、タンパク質及び銀ナノ粒子を含有する組成物を得た。
(Example 1)
1% by weight of silver nanoparticles (Merck, Silver nanopowder, <150 nm particle size) and protein powder (PRT918) were added to a 6 M aqueous guanidine thiocyanate solution, and the mixture was stirred at room temperature for 18 hours. Then, acetone was added and it was allowed to stand for 1 hour. Centrifugation was carried out at 9000 rpm for 10 minutes to remove the solvent, and a composition containing protein and silver nanoparticles was obtained.

得られた組成物(粉末)をステンレス製治具に充填し、ホットプレス機を用いて温度150℃、圧力30MPaで5分間、加熱および加圧を行い、加熱加圧成形体(成形加工用材料)を得た。得られた加熱加圧成形体の形状は、25mm×35mm×0.7mmの直方体であった。 The obtained composition (powder) is filled in a stainless steel jig and heated and pressurized at a temperature of 150 ° C. and a pressure of 30 MPa for 5 minutes using a hot press machine. ) Was obtained. The shape of the obtained heat-press molded body was a rectangular parallelepiped of 25 mm × 35 mm × 0.7 mm.

(比較例1)
銀ナノ粒子を加えず、タンパク質粉末(PRT918)をステンレス製治具に充填し、ホットプレス機を用いて温度150℃、圧力30MPaで5分間、加熱および加圧を行い、加熱加圧成形体を得た。加熱加圧成形体の形状は、25mm×35mm×0.7mmの直方体であった。
(Comparative Example 1)
Protein powder (PRT918) was filled in a stainless steel jig without adding silver nanoparticles, and heated and pressurized at a temperature of 150 ° C. and a pressure of 30 MPa for 5 minutes using a hot press machine to prepare a heat-pressed molded product. Obtained. The shape of the heat-press molded body was a rectangular parallelepiped of 25 mm × 35 mm × 0.7 mm.

(比較例2)
0.3重量%の銀ナノ粒子とタンパク質粉末(PRT918)を、アトライタミルを用いて乾式混合した。得られた組成物(粉末)をステンレス製治具に充填し、ホットプレス機を用いて温度150℃、圧力30MPaで5分間、加熱および加圧を行い、加熱加圧成形体を得た。加熱加圧成形体の形状は、25mm×35mm×0.7mmの直方体であった。
(Comparative Example 2)
0.3% by weight of silver nanoparticles and protein powder (PRT918) were dry-mixed using an attritamill. The obtained composition (powder) was filled in a stainless steel jig and heated and pressurized at a temperature of 150 ° C. and a pressure of 30 MPa for 5 minutes using a hot press machine to obtain a heat-pressurized molded product. The shape of the heat-press molded body was a rectangular parallelepiped of 25 mm × 35 mm × 0.7 mm.

[透光性の評価]
実施例1、比較例1〜2の材料に白色光を照射し、分光測色計(コニカミノルタ社製、型番:CM−5)を用いて、白色光の明度を測定した。
[Evaluation of translucency]
The materials of Examples 1 and Comparative Examples 1 and 2 were irradiated with white light, and the brightness of the white light was measured using a spectrophotometer (manufactured by Konica Minolta, model number: CM-5).

結果を表6に示す。乾式混合法で得た比較例2の材料の光透過率は0.94%であるところ、実施例1の材料の光透過率は45.6%であった。なお、銀ナノ粒子を含まない比較例1の材料の光透過性は82.2%であった。

Figure 2021054989
The results are shown in Table 6. The light transmittance of the material of Comparative Example 2 obtained by the dry mixing method was 0.94%, whereas the light transmittance of the material of Example 1 was 45.6%. The light transmittance of the material of Comparative Example 1 containing no silver nanoparticles was 82.2%.
Figure 2021054989

また、各材料を方眼紙の上に置き、目視にて観察し、材料の下にある方眼紙の直線が透けて見えるかどうか評価した。図6は、方眼紙の上に各材料を置いた状態を上面から撮影した写真である。銀ナノ粒子を含まない比較例1は黄色であり、直線がはっきりと見えた。一方、比較例2は褐色であり、直線は全く見えなかった。実施例1では、比較例2よりも多くの銀ナノ粒子を含有しているにもかかわらず、直線を視認することができた。 In addition, each material was placed on the graph paper and visually observed to evaluate whether the straight line of the graph paper under the material could be seen through. FIG. 6 is a photograph of each material placed on graph paper taken from above. Comparative Example 1 containing no silver nanoparticles was yellow, and a straight line was clearly visible. On the other hand, Comparative Example 2 was brown, and no straight line was visible. In Example 1, a straight line could be visually recognized even though it contained more silver nanoparticles than in Comparative Example 2.

[抗菌性の評価]
ISO22196に記載の方法に準拠し、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus NBRC 12732)および大腸菌(Escherichia coli NBRC 3972)に対する実施例1、比較例1〜2の抗菌性を評価した。また、抗菌活性値は、次式によって算出した。生菌数が0.40未満の場合は、0.40として対数値の平均値を計算した。
[Evaluation of antibacterial properties]
The antibacterial properties of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 against Staphylococcus aureus NBRC 12732 and Escherichia coli NBRC 3972 were evaluated according to the method described in ISO22196. The antibacterial activity value was calculated by the following formula. When the viable cell count was less than 0.40, the logarithmic average value was calculated as 0.40.

R=(Ut−Uo)−(At−Uo)=At−Uo
式中、Rは抗菌活性値を示し、Uoは無加工試験片の接種直後の生菌数の対数値の平均値を示し、Utは無加工試験片の24時間後の生菌数の対数値の平均値を示し、Atは抗菌加工試験片の24時間後の生菌数の対数値の平均値を示す。なお、無加工試験片としては、抗菌加工をしていないポリエチレンフィルムを用いた。
R = (Ut-Uo)-(At-Uo) = At-Uo
In the formula, R indicates the antibacterial activity value, Uo indicates the average logarithmic value of the viable cell count immediately after inoculation of the unprocessed test piece, and Ut indicates the logarithmic value of the viable cell count 24 hours after the unprocessed test piece. At shows the mean value of the logarithmic value of the viable cell count after 24 hours of the antibacterial processed test piece. As the unprocessed test piece, a polyethylene film not subjected to antibacterial processing was used.

黄色ブドウ球菌に対する結果を表7に、大腸菌に対する結果を表8に示す。比較例1の材料はほぼ抗菌性を示さなかったが、実施例1の材料は抗菌性を示した。実施例1の材料については、黄色ブドウ球菌に対する抗菌度は99.9949%であり、大腸菌に対する抗菌度は0.9997%であった。

Figure 2021054989

Figure 2021054989
The results for Staphylococcus aureus are shown in Table 7, and the results for Escherichia coli are shown in Table 8. The material of Comparative Example 1 showed almost no antibacterial property, but the material of Example 1 showed antibacterial property. For the material of Example 1, the antibacterial degree against Staphylococcus aureus was 99.99949%, and the antibacterial degree against Escherichia coli was 0.9997%.
Figure 2021054989

Figure 2021054989

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

Claims (14)

タンパク質を溶媒に溶解させた溶液に不透光性物質を分散させて、分散液を得る第一工程と、
得られた分散液から溶媒を除去してタンパク質混合物を得る第二工程と、
得られたタンパク質混合物を加熱および加圧する第三工程と、を含む、加熱加圧成形体の製造方法。
The first step of dispersing a translucent substance in a solution in which a protein is dissolved in a solvent to obtain a dispersion liquid, and
The second step of removing the solvent from the obtained dispersion to obtain a protein mixture, and
A method for producing a heat-pressed molded article, which comprises a third step of heating and pressurizing the obtained protein mixture.
第一工程における溶液がさらに可溶化剤を含む、請求項1に記載の加熱加圧成形体の製造方法。 The method for producing a heat-press molded product according to claim 1, wherein the solution in the first step further contains a solubilizer. 可溶化剤が、ジメチルスルホキシド、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、尿素、塩酸グアニジン、チオシアン酸グアニジン、ヨウ化ナトリウムおよび過塩素酸塩からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項2に記載の加熱加圧成形体の製造方法。 The solubilizer is selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol, urea, guanidine hydrochloride, guanidine thiocyanate, sodium iodide and perchlorate. The method for producing a heat-pressurized molded product according to claim 2, which comprises at least one of these. 可溶化剤が、尿素、塩酸グアニジンおよびチオシアン酸グアニジンからなる群より選択される少なくとも一種を含む水溶液である、請求項2に記載の加熱加圧成形体の製造方法。 The method for producing a heat-press molded product according to claim 2, wherein the solubilizer is an aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of urea, guanidine hydrochloride and guanidine thiocyanate. タンパク質が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加熱加圧成形体の製造方法。 The method for producing a heat-press molded product according to any one of claims 1 to 4, wherein the protein is fibroin. フィブロインが改変クモ糸フィブロインである、請求項5に記載の加熱加圧成形体の製造方法。 The method for producing a heat-press molded product according to claim 5, wherein the fibroin is a modified spider silk fibroin. 不透光性物質が、抗菌剤、強化剤、難燃剤および核剤からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の加熱加圧成形体の製造方法。 The production of the heat-press molded article according to any one of claims 1 to 6, wherein the translucent substance contains at least one selected from the group consisting of an antibacterial agent, a strengthening agent, a flame retardant and a nucleating agent. Method. 不透光性物質が、抗菌性金属化合物を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の加熱加圧成形体の製造方法。 The method for producing a heat-press molded product according to any one of claims 1 to 6, wherein the translucent substance contains an antibacterial metal compound. 抗菌性金属化合物が銀ナノ粒子である、請求項8に記載の加熱加圧成形体の製造方法。 The method for producing a heat-press molded product according to claim 8, wherein the antibacterial metal compound is silver nanoparticles. タンパク質および不透光性物質を含み、光の透過率が40%以上である、加熱加圧成形体。 A heat-press molded product containing a protein and a translucent substance and having a light transmittance of 40% or more. タンパク質がフィブロインである、請求項10に記載の加熱加圧成形体。 The heat-press molded product according to claim 10, wherein the protein is fibroin. フィブロインが改変クモ糸フィブロインである、請求項11に記載の加熱加圧成形体。 The heat-press molded product according to claim 11, wherein the fibroin is modified spider silk fibroin. タンパク質、溶媒、不透光性物質を含み、タンパク質が溶媒中に溶媒しており、不透光性物質が溶媒中に分散している、組成物。 A composition comprising a protein, a solvent, a translucent substance, the protein being solvent in the solvent, and the translucent substance dispersed in the solvent. 前記タンパク質が改変クモ糸フィブロインである、請求項13に記載の組成物。
13. The composition of claim 13, wherein the protein is modified spider silk fibroin.
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