JP7308507B2 - Method for producing and analyzing recombinant structural protein, and method for producing protein compact - Google Patents

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本発明は、所望の分子量を有する組換え構造タンパク質の製造方法及び分析方法、タンパク質成形体の製造方法、並びに、難溶性タンパク質溶液のための希釈剤及び難溶性タンパク質希釈液に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing and analyzing a recombinant structural protein having a desired molecular weight, a method for producing a protein compact, a diluent for a sparingly soluble protein solution, and a sparingly soluble protein diluent.

構造タンパク質(例えば、クモ糸タンパク質)を精製する方法としては、宿主細胞の懸濁液に対して、水酸化ナトリウム等の金属水酸化物を利用する方法(特許文献1)、及びギ酸若しくはプロピオン酸等の有機酸を利用する方法(特許文献2)、並びにジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒を宿主に添加して溶解し、不溶物を分離して溶解液を得ることを含む方法(特許文献3)等が報告されている。 Methods for purifying structural proteins (for example, spider silk proteins) include a method using a metal hydroxide such as sodium hydroxide (Patent Document 1) and formic acid or propionic acid for a suspension of host cells. (Patent Document 2), and a method including adding and dissolving an aprotic polar solvent such as dimethyl sulfoxide to the host and separating insoluble matter to obtain a solution (Patent Document 3) have been reported.

特表2013-523665号公報Japanese translation of PCT publication No. 2013-523665 特表2004一503204号公報Japanese Patent Publication No. 2004-503204 国際公開第2014/103847号WO2014/103847

特許文献1及び2に記載の方法では、目的とする構造タンパク質とともに存在する分子量が異なる構造タンパク質(例えば、タンパク質への翻訳が途中で止まったもの、宿主内で分解されたものなど)等を除去することが難しいため、単離された目的の構造タンパク質には、不純物として分子量が異なる構造タンパク質が残存してしまう問題があった。また、有機酸を使用する方法では、酸に対して耐性がない構造タンパク質は分解され易いことから、単離可能な構造タンパク質が限定されるという問題があった。 In the methods described in Patent Documents 1 and 2, structural proteins with different molecular weights that are present together with the target structural protein (for example, proteins whose translation into proteins has stopped midway, proteins that have been decomposed in the host, etc.) are removed. Therefore, there is a problem that structural proteins having different molecular weights remain as impurities in the isolated structural protein of interest. Further, in the method using an organic acid, there is a problem that the structural proteins that can be isolated are limited because structural proteins that are not resistant to acids are easily degraded.

一方、特許文献3に記載の方法では、約70%まで目的とする構造タンパク質を精製することができる。しかし、目的とする構造タンパク質が、ハイドロパシーインデックス(HI)が0以下の親水性組換えタンパク質に限定されること、また依然として分子量の異なる構造タンパク質も残存してしまうため、極めて高い純度が求められる医薬、医療用品などの分野へそのまま適用することが難しいという問題があった。 On the other hand, the method described in Patent Document 3 can purify the target structural protein to about 70%. However, the target structural proteins are limited to hydrophilic recombinant proteins with a hydropathic index (HI) of 0 or less, and structural proteins with different molecular weights still remain, so extremely high purity is required. There is a problem that it is difficult to apply it as it is to fields such as pharmaceuticals and medical supplies.

本発明は、目的とする構造タンパク質を高い純度で得ることができる、所望の分子量を有する組換え構造タンパク質の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for producing a recombinant structural protein having a desired molecular weight, by which the desired structural protein can be obtained with high purity.

本発明者らは、鋭意検討した結果、目的とする組換え構造タンパク質を溶解できる溶解用溶媒を用いて目的とする組換え構造タンパク質を溶解した組換え構造タンパク質溶液を用意し、更に水を含む混合溶媒を用いて該溶液を希釈することにより溶液のゲル化を抑制しつつ、目的とする所望の分子量を有する組換え構造タンパク質を多孔質ゲルで分子量分画し、分取することで、非常に高い純度で目的とする構造タンパク質を精製できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies, the present inventors prepared a recombinant structural protein solution in which the target recombinant structural protein was dissolved using a dissolving solvent capable of dissolving the target recombinant structural protein, and further containing water. While suppressing gelation of the solution by diluting the solution with a mixed solvent, a recombinant structural protein having a desired molecular weight is subjected to molecular weight fractionation with a porous gel and fractionated to obtain an extremely The present inventors have found that the desired structural protein can be purified with a high degree of purity, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、例えば、以下の各発明を提供する。
[1]
(A)溶解用溶媒に組換え構造タンパク質が溶解された組換え構造タンパク質溶液を用意する工程と、
(B)工程(A)で用意した組換え構造タンパク質溶液を、水を含む混合溶媒で希釈する工程と、
(C)工程(B)で希釈した組換え構造タンパク質溶液を、多孔質ゲルが充填されたカラムに通液して、分子量分画する工程と、
(D)所望の分子量を有する組換え構造タンパク質が含まれる画分を回収する工程と
を備える、所望の分子量を有する組換え構造タンパク質の製造方法。
[2]
前記溶解用溶媒が、ギ酸及び非プロトン性極性溶媒からなる群より選択される少なくとも1つの溶媒である、[1]の製造方法。
[3]
前記混合溶媒が、水と、アセトニトリル、イソプロパノール、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、及びジメチルスルホキシド(DMSO)からなる群より選択される少なくとも1つの溶媒とを含む、[1]又は[2]の製造方法。
[4]
工程(A)において、前記組換え構造タンパク質溶液を回収するともに、宿主細胞及び/又は宿主細胞由来の夾雑物を除去又は低減することを含む、[1]~[3]のいずれの製造方法。
[5]
前記混合溶媒に占める水の割合が重量比で20~80%ある、[1]~[4]のいずれの製造方法。
[6]
前記溶解用溶媒及び/又は前記混合溶媒が、塩を更に含む、[1]~[5]のいずれの製造方法。
[7]
前記多孔質ゲルが、シリカゲルである、[1]~[6]のいずれかの製造方法。
[8]
前記組換え構造タンパク質が、クモ糸タンパク質である、[1]~[7]のいずれかの製造方法。
[9]
工程(D)で回収された組換え構造タンパク質の純度が90%以上である、[1]~[8]のいずれかの製造方法。
[10]
(A)溶解用溶媒に組換え構造タンパク質が溶解された組換え構造タンパク質溶液を用意する工程と、
(B)工程(A)で用意した組換え構造タンパク質溶液を、水を含む混合溶媒で希釈する工程と、
(C)工程(B)で希釈した組換え構造タンパク質溶液を、多孔質ゲルが充填されたカラムに通液して、分子量分画する工程と、
(D)所望の分子量を有する組換え構造タンパク質が含まれる画分を回収する工程と、
(E)工程(D)で回収された組換え構造タンパク質を成形して成形体を得る工程と
を備える、タンパク質成形体の製造方法。
[11]
工程(E)において、組換え構造タンパク質がタンパク質繊維に成形される、[10]のタンパク質成形体の製造方法。
[12]
水を含む混合溶媒を含む、難溶性タンパク質溶液のための希釈剤であって、前記難溶性タンパク質溶液が溶解用溶媒に難溶性タンパク質が溶解されている溶液であり、前記希釈剤が難溶性タンパク質溶液を難溶性タンパク質が溶解されたまま希釈できる、希釈剤。
[13]
前記溶解用溶媒が、ギ酸及び非プロトン性極性溶媒からなる群より選択される少なくとも1つの溶媒である、[12]の希釈剤。
[14]
前記混合溶媒が、水と、アセトニトリル、イソプロパノール、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、及びジメチルスルホキシド(DMSO)からなる群より選択される少なくとも1つの溶媒とを含む、[12]又は[13]の希釈剤。
[15]
前記難溶性タンパク質が、クモ糸タンパク質である、[12]~[14]のいずれかの希釈剤。
[16]
難溶性タンパク質と、該難溶性タンパク質を溶解するための溶解用溶媒と、[12]~[15]のいずれかの希釈剤とを含む、難溶性タンパク質希釈液。
[17]
(A)溶解用溶媒に組換え構造タンパク質が溶解された組換え構造タンパク質溶液を用意する工程と、
(B)工程(A)で用意した組換え構造タンパク質溶液を、水を含む混合溶媒で希釈する工程と、
(C)工程(B)で希釈した組換え構造タンパク質溶液を、多孔質ゲルが充填されたカラムに通液して、分子量分画する工程と、
(D)所望の分子量を有する組換え構造タンパク質が含まれる画分を回収する工程と
(F)工程(D)で回収画分を検出器によって分析する工程と
を備える、所望の分子量を有する組換え構造タンパク質の分析方法。
[18]
前記検出器が質量分析計を備える、[17]に記載の分析方法。
[19]
前記組換え構造タンパク質が、クモ糸タンパク質である、[17]又は[18]の分析方法。
That is, the present invention provides, for example, the following inventions.
[1]
(A) preparing a recombinant structural protein solution in which the recombinant structural protein is dissolved in a solvent for dissolution;
(B) diluting the recombinant structural protein solution prepared in step (A) with a mixed solvent containing water;
(C) a step of passing the recombinant structural protein solution diluted in step (B) through a column filled with a porous gel to fractionate the molecular weight;
(D) collecting a fraction containing the recombinant structural protein having the desired molecular weight.
[2]
The production method of [1], wherein the dissolving solvent is at least one solvent selected from the group consisting of formic acid and aprotic polar solvents.
[3]
The mixed solvent contains water and at least one solvent selected from the group consisting of acetonitrile, isopropanol, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and dimethylsulfoxide (DMSO) [1] or [2 ] manufacturing method.
[4]
The production method according to any one of [1] to [3], wherein in step (A), the recombinant structural protein solution is collected and host cells and/or host cell-derived contaminants are removed or reduced.
[5]
The production method according to any one of [1] to [4], wherein the weight ratio of water in the mixed solvent is 20 to 80%.
[6]
The production method according to any one of [1] to [5], wherein the dissolution solvent and/or the mixed solvent further contain a salt.
[7]
The production method according to any one of [1] to [6], wherein the porous gel is silica gel.
[8]
The production method according to any one of [1] to [7], wherein the recombinant structural protein is a spider silk protein.
[9]
The production method according to any one of [1] to [8], wherein the recombinant structural protein recovered in step (D) has a purity of 90% or more.
[10]
(A) preparing a recombinant structural protein solution in which the recombinant structural protein is dissolved in a solvent for dissolution;
(B) diluting the recombinant structural protein solution prepared in step (A) with a mixed solvent containing water;
(C) a step of passing the recombinant structural protein solution diluted in step (B) through a column filled with a porous gel to fractionate the molecular weight;
(D) collecting the fraction containing the recombinant structural protein having the desired molecular weight;
(E) A method for producing a protein molded product, comprising the step of molding the recombinant structural protein recovered in step (D) to obtain a molded product.
[11]
The method for producing a protein molded product of [10], wherein in step (E), the recombinant structural protein is molded into a protein fiber.
[12]
A diluent for a poorly soluble protein solution containing a mixed solvent containing water, wherein the poorly soluble protein solution is a solution in which a poorly soluble protein is dissolved in a dissolution solvent, and the diluent is a poorly soluble protein A diluent that can dilute the solution while the poorly soluble protein is dissolved.
[13]
The diluent of [12], wherein the dissolving solvent is at least one solvent selected from the group consisting of formic acid and aprotic polar solvents.
[14]
[12] or [13], wherein the mixed solvent contains water and at least one solvent selected from the group consisting of acetonitrile, isopropanol, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and dimethylsulfoxide (DMSO); ] diluent.
[15]
The diluent of any one of [12]-[14], wherein the sparingly soluble protein is a spider silk protein.
[16]
A poorly soluble protein diluent comprising a poorly soluble protein, a dissolving solvent for dissolving the poorly soluble protein, and the diluent according to any one of [12] to [15].
[17]
(A) preparing a recombinant structural protein solution in which the recombinant structural protein is dissolved in a solvent for dissolution;
(B) diluting the recombinant structural protein solution prepared in step (A) with a mixed solvent containing water;
(C) a step of passing the recombinant structural protein solution diluted in step (B) through a column filled with a porous gel to fractionate the molecular weight;
(D) collecting a fraction containing a recombinant structural protein having a desired molecular weight; and (F) analyzing the collected fraction in step (D) with a detector. Methods for analysis of recombinant structural proteins.
[18]
The analytical method of [17], wherein the detector comprises a mass spectrometer.
[19]
The analytical method of [17] or [18], wherein the recombinant structural protein is a spider silk protein.

本発明によれば、目的とする組換え構造タンパク質を高い純度で得ることができる、所望の分子量を有する組換え構造タンパク質の製造方法を提供することが可能となる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a recombinant structural protein having a desired molecular weight, which enables obtaining the target recombinant structural protein with high purity.

本発明に係る所望の分子量を有する組換え構造タンパク質の製造方法は、得られる組換え構造タンパク質の純度が高く、例えば、医薬、医療用品など微量な不純物(同じ構造タンパク質であっても分子量が異なる場合も含む)であっても除去しなければならない分野でも利用することができる。また、得られた組換え構造タンパク質が例えばクモ糸タンパク質である場合、紡糸やフィルムの形成等の製造にも利用することができ、所定の分子量に設計された組換え構造タンパク質(例えば、クモ糸タンパク質)の性質を解析する場合にも有用に利用することができる。 According to the method for producing a recombinant structural protein having a desired molecular weight according to the present invention, the purity of the recombinant structural protein obtained is high, and trace impurities such as pharmaceuticals and medical supplies (same structural protein but different molecular weight It can also be used in fields that must be removed even if it is (including cases). In addition, when the obtained recombinant structural protein is, for example, a spider silk protein, it can be used for production such as spinning and film formation, and the recombinant structural protein designed to have a predetermined molecular weight (for example, spider silk It can also be usefully utilized when analyzing the properties of protein).

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。1 is a schematic diagram showing an example of a fibroin domain sequence. FIG. 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。1 is a schematic diagram showing an example of a fibroin domain sequence. FIG. 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。1 is a schematic diagram showing an example of a fibroin domain sequence. FIG. 図4は、参考例1で得られたタンパク質精製粉末のポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)による分析の結果を示す写真である。FIG. 4 is a photograph showing the results of analysis of the purified protein powder obtained in Reference Example 1 by polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE).

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments for carrying out the present invention will be described in detail below. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

〔所望の分子量を有する組換え構造タンパク質の製造方法〕
本実施形態に係る所望の分子量を有する組換え構造タンパク質の製造方法は、(A)溶解用溶媒に組換え構造タンパク質が溶解された組換え構造タンパク質溶液を用意する工程と、(B)工程(A)で用意した組換え構造タンパク質溶液を、水を含む混合溶媒で希釈する工程と、(C)工程(B)で希釈した組換え構造タンパク質溶液を、多孔質ゲルが充填されたカラムに通液して、分子量分画する工程と、(D)所望の分子量を有する組換え構造タンパク質が含まれる画分を回収する工程と、を備える。
[Method for Producing Recombinant Structural Protein Having Desired Molecular Weight]
The method for producing a recombinant structural protein having a desired molecular weight according to the present embodiment includes (A) the step of preparing a recombinant structural protein solution in which the recombinant structural protein is dissolved in a dissolution solvent; A) a step of diluting the recombinant structural protein solution prepared in step (C) with a mixed solvent containing water; and (C) passing the recombinant structural protein solution diluted in step (B) through a column filled with a porous gel. and (D) recovering the fraction containing the recombinant structural protein having the desired molecular weight.

[工程(A)]
工程(A)は、溶解用溶媒に組換え構造タンパク質が溶解された組換え構造タンパク質溶液を用意する工程である。
[Step (A)]
Step (A) is a step of preparing a recombinant structural protein solution in which a recombinant structural protein is dissolved in a solvent for dissolution.

組換え構造タンパク質溶液は、目的とする組換え構造タンパク質を含むものであればよい。組換え構造タンパク質溶液は、通常、目的とする組換え構造タンパク質と同種の組換え構造タンパク質であって、分子量が異なるタンパク質(例えば、タンパク質への翻訳が途中で止まったもの、(宿主内で)分解されたものなど)を含む。組換え構造タンパク質溶液は、その他夾雑物(例えば、宿主細胞由来の夾雑物)を含むものであってもよい。 The recombinant structural protein solution may contain the recombinant structural protein of interest. The recombinant structural protein solution is usually a recombinant structural protein of the same type as the target recombinant structural protein, but with a different molecular weight (e.g., protein whose translation into protein is interrupted, (in the host) disassembled, etc.). The recombinant structural protein solution may contain other contaminants (eg, host cell-derived contaminants).

原料となる組換え構造タンパク質としては、例えば、目的とする組換え構造タンパク質を発現する宿主細胞或いは宿主細胞の破砕物又は破砕液を用いてもよく、上記宿主細胞或いは宿主細胞の破砕物又は破砕液から得られた目的とする組換え構造タンパク質を含む可溶化画分を用いてもよく、あるいは、目的とする組換え構造タンパク質を発現する宿主細胞から後述の組換え構造タンパク質の粗精製を経て、粗精製された組換え構造タンパク質を用いてもよい。 As the recombinant structural protein to be used as a raw material, for example, host cells expressing the recombinant structural protein of interest or lysate or lysate of the host cells may be used. A solubilized fraction containing the recombinant structural protein of interest obtained from the liquid may be used, or the recombinant structural protein is purified from host cells expressing the recombinant structural protein of interest as described below. Alternatively, crudely purified recombinant structural proteins may be used.

(溶解用溶媒)
溶解用溶媒は、目的とする組換え構造タンパク質を溶解できる溶媒であれば、特に制限なく使用することができ、有機溶媒であってよい。溶解用溶媒としては、例えば、ギ酸及び非プロトン性極性溶媒からなる群より選択される少なくとも1つの溶媒が挙げられ、ギ酸であることが好ましい。溶解用溶媒は、塩を更に含むものであってもよい。
(solvent for dissolution)
The solvent for dissolution can be used without particular limitation as long as it can dissolve the target recombinant structural protein, and may be an organic solvent. Examples of the solvent for dissolution include at least one solvent selected from the group consisting of formic acid and aprotic polar solvents, and formic acid is preferred. The dissolution solvent may further contain a salt.

非プロトン性極性溶媒は、特に限定されないが、夾雑物を低減するという観点から、純度が90%以上であることが好ましく、95%以上であることがより好ましい。上記非プロトン性極性溶媒は、環状構造を有しない非プロトン性極性溶媒であることが好ましい。環状構造を有しない非プロトン性極性溶媒を用いると、組換え構造タンパク質をより高い純度で抽出できる。環状構造を有しない非プロトン性極性溶媒としては、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、及びN,N-ジメチルアセトアミド(DMA)等が挙げられる。 The aprotic polar solvent is not particularly limited, but preferably has a purity of 90% or more, more preferably 95% or more, from the viewpoint of reducing contaminants. The aprotic polar solvent is preferably an aprotic polar solvent that does not have a cyclic structure. Recombinant structural proteins can be extracted with higher purity using non-cyclic aprotic polar solvents. Aprotic polar solvents having no cyclic structure include dimethylsulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), N,N-dimethylacetamide (DMA), and the like.

また、上記非プロトン性極性溶媒は、双極子モーメントが3.0D以上であることが好ましい。双極子モーメントは、分子の極性の強さを表す指標として用いられ、双極子モーメントが大きいほど、極性の強さも大きくなる。一般的に双極子モーメントが3.0D以上の分子は極性が強いとされ、タンパク質等の極性を持った化合物を溶解する場合には極性の大きな溶媒が有効である。下記表1に、講談社サイエンティフィック社が出版している溶剤ハンドブック(2007年)に基づいた各種有機化合物(有機溶剤)の双極子モーメントを記載する。双極子モーメントが3.0D以上の非プロトン性極性溶媒としては、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMA)、1,3-ジメチル-2-イミダゾリドン(DMI)、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、アセトニトリル等が挙げられる。 Moreover, the aprotic polar solvent preferably has a dipole moment of 3.0 D or more. The dipole moment is used as an indicator of the strength of the polarity of a molecule, and the greater the dipole moment, the greater the strength of the polarity. Molecules having a dipole moment of 3.0 D or more are generally considered to have a strong polarity, and a solvent having a large polarity is effective in dissolving a polar compound such as a protein. Table 1 below lists the dipole moments of various organic compounds (organic solvents) based on Solvent Handbook (2007) published by Kodansha Scientific. Aprotic polar solvents having a dipole moment of 3.0 D or more include dimethylsulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), N,N-dimethylacetamide (DMA), 1,3-dimethyl-2 -imidazolidone (DMI), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), acetonitrile and the like.

Figure 0007308507000001
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組換え構造タンパク質の抽出純度が高い観点から、上記非プロトン性極性溶媒は、双極子モーメントが3.0D以上であり、且つ、環状構造を有しないことがより好ましく、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、及びN,N-ジメチルアセトアミド(DMA)からなる群から選ばれる一種以上の非プロトン性極性溶媒であることが更に好ましい。 From the viewpoint of high extraction purity of the recombinant structural protein, the aprotic polar solvent preferably has a dipole moment of 3.0 D or more and does not have a cyclic structure. , N-dimethylformamide (DMF), and N,N-dimethylacetamide (DMA).

溶解用溶媒は塩を含むものであってもよい。塩を含むことにより、目的とする組換え構造タンパク質がより溶解しやすくなり、後述のサイズ排除クロマトグラフィーの分離能が向上するため、より純度が高い組換え構造タンパク質を得ることができる。 The dissolution solvent may contain a salt. Containing a salt makes the target recombinant structural protein more soluble and improves the separation performance of size exclusion chromatography, which will be described later, so that a recombinant structural protein of higher purity can be obtained.

溶解用溶媒に含まれる塩としては、例えば、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属硝酸塩、チオシアン酸塩、過塩素酸塩等の無機塩、トリフルオロ酢酸ナトリウム(CFCOONa)等の有機塩、酢酸アンモニウム等の揮発性塩を挙げることができる。 Salts contained in the solvent for dissolution include, for example, alkali metal halides, alkaline earth metal halides, alkaline earth metal nitrates, thiocyanates, inorganic salts such as perchlorates, sodium trifluoroacetate ( CF3 Organic salts such as COONa) and volatile salts such as ammonium acetate can be mentioned.

アルカリ金属ハロゲン化物としては、例えば、臭化カリウム、臭化ナトリウム、臭化リチウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化リチウム等を挙げることができる。アルカリ土類金属ハロゲン化物としては、例えば塩化カルシウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、臭化カルシウム、ヨウ化マグネシウム、ヨウ化カルシウム等を挙げることができる。アルカリ土類金属硝酸塩としては、例えば、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、硝酸ストロンチウム、硝酸バリウム等を挙げることができる。チオシアン酸塩としては、例えばチオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸アンモニウム、(グアニジニウムチオシアナート)等を挙げることができる。過塩素酸塩としては、例えば過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸カルシウム、過塩素酸銀、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸マグネシウム等を挙げることができる。 Examples of alkali metal halides include potassium bromide, sodium bromide, lithium bromide, potassium chloride, sodium chloride, lithium chloride, sodium fluoride, potassium fluoride, cesium fluoride, potassium iodide, sodium iodide, Lithium iodide etc. can be mentioned. Examples of alkaline earth metal halides include calcium chloride, magnesium chloride, magnesium bromide, calcium bromide, magnesium iodide and calcium iodide. Examples of alkaline earth metal nitrates include calcium nitrate, magnesium nitrate, strontium nitrate and barium nitrate. Examples of thiocyanates include sodium thiocyanate, ammonium thiocyanate, (guanidinium thiocyanate) and the like. Examples of perchlorates include ammonium perchlorate, potassium perchlorate, calcium perchlorate, silver perchlorate, sodium perchlorate and magnesium perchlorate.

これらの塩は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 One type of these salts may be used alone, or two or more types may be used in combination.

塩としては、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、トリフルオロ酢酸ナトリウムが好ましく、塩化リチウム、塩化カルシウム、トリフルオロ酢酸ナトリウム、酢酸アンモニウムがより好ましい。 As the salt, alkali metal halides, alkaline earth metal halides and sodium trifluoroacetate are preferable, and lithium chloride, calcium chloride, sodium trifluoroacetate and ammonium acetate are more preferable.

塩を添加する場合の添加量としては、使用する溶解用溶媒の種類等に応じて最適量を決めればよいが、例えば、溶解用溶媒全量を基準として、0M超1.0M以下の塩を添加できる。塩の添加量の上限値は、例えば、0.7M以下、0.6M以下又は0.5M以下であってよく、塩の添加量の下限値は、0.05M以上、0.1M以上又は0.2M以上であってよい。 When a salt is added, the optimum amount may be determined according to the type of dissolution solvent used. can. The upper limit of the amount of salt added may be, for example, 0.7 M or less, 0.6 M or less, or 0.5 M or less, and the lower limit of the salt addition amount is 0.05 M or more, 0.1 M or more, or 0 .2M or more.

(組換え構造タンパク質)
構造タンパク質とは、生体構造を形成するタンパク質又はそれに由来するタンパク質を示す。組換え構造タンパク質とは、遺伝子組み換え技術により製造した構造タンパク質である。組換え構造タンパク質は、天然由来の構造タンパク質であってよく、天然由来の構造タンパク質のアミノ酸配列に依拠してそのアミノ酸配列の一部を改変した改変構造タンパク質であってもよい。
(recombinant structural protein)
Structural proteins refer to proteins that form biological structures or proteins derived from them. A recombinant structural protein is a structural protein produced by genetic recombination techniques. The recombinant structural protein may be a naturally-occurring structural protein, or a modified structural protein in which a part of the amino acid sequence is modified based on the amino acid sequence of the naturally-occurring structural protein.

組換え構造タンパク質としては、例えば、工業規模での製造が好ましい任意の構造タンパク質を挙げることができ、具体的には、工業用に利用できる構造タンパク質、医療用に利用できる構造タンパク質等を挙げることができる。工業用又は医療用に利用できる構造タンパク質の具体例としては、難溶性タンパク質である、フィブロイン、コラ-ゲン、レシリン、エラスチン及びケラチン、並びにこれら由来のタンパク質等を挙げることができるが、水溶性タンパク質であってもよい。フィブロインは、例えば、絹フィブロイン、クモ糸フィブロイン(クモ糸タンパク質)、及びホーネットシルクフィブロインからなる群より選択される1種以上であってよい。 Recombinant structural proteins include, for example, any structural proteins that are preferably produced on an industrial scale, and specific examples include structural proteins that can be used for industrial purposes, structural proteins that can be used for medical purposes, and the like. can be done. Specific examples of structural proteins that can be used for industrial or medical purposes include sparingly soluble proteins such as fibroin, collagen, resilin, elastin and keratin, and proteins derived from these. may be Fibroin may be, for example, one or more selected from the group consisting of silk fibroin, spider silk fibroin (spider silk protein), and hornet silk fibroin.

本実施形態に係るフィブロインは、天然由来のフィブロインと改変フィブロインとを含む。本明細書において「天然由来のフィブロイン」とは、天然由来のフィブロインと同一のアミノ酸配列を有するフィブロインを意味し、「改変フィブロイン」とは、天然由来のフィブロインとは異なるアミノ酸配列を有するフィブロインを意味する。 The fibroin according to this embodiment includes naturally occurring fibroin and modified fibroin. As used herein, "naturally occurring fibroin" means fibroin having the same amino acid sequence as naturally occurring fibroin, and "modified fibroin" means fibroin having an amino acid sequence different from that of naturally occurring fibroin. do.

本実施形態に係るフィブロインは、クモ糸フィブロイン(クモ糸タンパク質)であることが好ましい。クモ糸フィブロインには、天然クモ糸フィブロイン、及び天然クモ糸フィブロインに由来する改変フィブロインが含まれる。天然クモ糸フィブロインとしては、例えば、クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質が挙げられる。 The fibroin according to the present embodiment is preferably spider silk fibroin (spider silk protein). Spider silk fibroin includes natural spider silk fibroin and modified fibroin derived from natural spider silk fibroin. Natural spider silk fibroin includes, for example, spider silk proteins produced by spiders.

本実施形態に係るフィブロインは、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タンパク質であってもよい。本実施形態に係るフィブロインは、ドメイン配列のN末端側及びC末端側のいずれか一方又は両方に更にアミノ酸配列(N末端配列及びC末端配列)が付加されていてもよい。N末端配列及びC末端配列は、これに限定されるものではないが、典型的には、フィブロインに特徴的なアミノ酸モチーフの反復を有さない領域であり、100残基程度のアミノ酸からなる。 The fibroin according to this embodiment has, for example, a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif It may be a protein containing The fibroin according to this embodiment 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 C-terminal sequence are typically, but not limited to, regions that do not have repeated amino acid motifs characteristic of fibroin and consist of about 100 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の整数であってよい。また、(A)モチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数の割合は40%以上であればよく、60%以上、70%以上、80%以上、83%以上、85%以上、86%以上、90%以上、95%以上、又は100%(アラニン残基のみで構成されることを意味する。)であってもよい。ドメイン配列中に複数存在する(A)モチーフは、少なくとも7つがアラニン残基のみで構成されてもよい。REPは2~200アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示す。REPは、10~200アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列であってもよい。mは2~300の整数を示し、10~300の整数であってもよい。複数存在する(A)モチーフは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。複数存在するREPは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。 As used herein, the term "domain sequence" refers to a fibroin-specific crystalline region (typically corresponding to the (A) n motif of the amino acid sequence) and an amorphous region (typically corresponding to the REP of the amino acid sequence). ) and is represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif means an array. Here, (A) n motif indicates an amino acid sequence mainly composed of alanine residues, and has 2 to 27 amino acid residues. (A) The number of amino acid residues in the n motif may be an integer of 2-20, 4-27, 4-20, 8-20, 10-20, 4-16, 8-16, or 10-16 . In addition, (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). At least seven of the (A) n motifs present in the domain sequence may be composed only of alanine residues. REP indicates an amino acid sequence composed of 2-200 amino acid residues. REP may be an amino acid sequence composed of 10-200 amino acid residues. m represents an integer of 2 to 300, and may be an integer of 10 to 300. A plurality of (A) n motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. A plurality of REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.

天然由来のフィブロインとしては、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タンパク質を挙げることができる。天然由来のフィブロインの具体例としては、例えば、昆虫又はクモ類が産生するフィブロインが挙げられる。 Examples of naturally occurring fibroin include a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif. Proteins containing Specific examples of naturally occurring fibroin include fibroin produced by insects or spiders.

昆虫が産生するフィブロインとしては、例えば、ボンビックス・モリ(Bombyx mori)、クワコ(Bombyx mandarina)、天蚕(Antheraea yamamai)、柞蚕(Anteraea pernyi)、楓蚕(Eriogyna pyretorum)、蓖蚕(Pilosamia Cynthia ricini)、樗蚕(Samia cynthia)、栗虫(Caligura japonica)、チュッサー蚕(Antheraea mylitta)、ムガ蚕(Antheraea assama)等のカイコが産生する絹タンパク質、及びスズメバチ(Vespa simillima xanthoptera)の幼虫が吐出するホーネットシルクタンパク質が挙げられる。 Examples of fibroin produced by insects include, for example, Bombyx mori, Bombyx mandarina, Antheraea yamamai, Anteraea pernyi, Eriogyna pyretorum, Japanese silkworm ( Pilosamia Cynthia ricini ), silk proteins produced by silkworms such as Samia cynthia, Caligura japonica, Antheraea mylitta, and Antheraea assama, and Vespa simillima xantoptera ) larvae exhale Hornet silk protein.

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

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

クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質のより具体的な例としては、例えば、fibroin-3(adf-3)[Araneus diadematus由来](GenBankアクセッション番号AAC47010(アミノ酸配列)、U47855(塩基配列))、fibroin-4(adf-4)[Araneus diadematus由来](GenBankアクセッション番号AAC47011(アミノ酸配列)、U47856(塩基配列))、dragline silk protein spidroin 1[Nephila clavipes由来](GenBankアクセッション番号AAC04504(アミノ酸配列)、U37520(塩基配列))、major ampullate spidroin 1[Latrodectus hesperus由来](GenBankアクセッション番号ABR68856(アミノ酸配列)、EF595246(塩基配列))、dragline silk protein spidroin 2[Nephila clavata由来](GenBankアクセッション番号AAL32472(アミノ酸配列)、AF441245(塩基配列))、major ampullate spidroin 1[Euprosthenops australis由来](GenBankアクセッション番号CAJ00428(アミノ酸配列)、AJ973155(塩基配列))、及びmajor ampullate spidroin 2[Euprosthenops australis](GenBankアクセッション番号CAM32249.1(アミノ酸配列)、AM490169(塩基配列))、minor ampullate silk protein 1[Nephila clavipes](GenBankアクセッション番号AAC14589.1(アミノ酸配列))、minor ampullate silk protein 2[Nephila clavipes](GenBankアクセッション番号AAC14591.1(アミノ酸配列))、minor ampullate spidroin-like protein[Nephilengys cruentata](GenBankアクセッション番号ABR37278.1(アミノ酸配列)等が挙げられる。 More specific examples of spider silk proteins produced by spiders include fibroin-3 (adf-3) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession number AAC47010 (amino acid sequence), U47855 (nucleotide sequence)), fibroin-4 (adf-4) [derived from Araneus diadematus] (GenBank Accession No. AAC47011 (amino acid sequence), U47856 (nucleotide sequence)), dragline silk protein spidroin 1 [derived from Nephila clavipes] (GenBank Accession No. AAC04504 (amino acid sequence ), U37520 (nucleotide sequence)), major ampullate spidroin 1 [derived from Latrodectus hesperus] (GenBank accession number ABR68856 (amino acid sequence), EF595246 (nucleotide sequence)), dragline silk protein spidroin 2 [Nephila c lavata] (GenBank accession number AAL32472 (amino acid sequence), AF441245 (nucleotide sequence)), major ampullate spidroin 1 [from Euprosthenops australis] (GenBank accession number CAJ00428 (amino acid sequence), AJ973155 (nucleotide sequence)), and major ampullate spi droin 2 [Euprosthenops australis] (GenBank Accession No. CAM32249.1 (amino acid sequence), AM490169 (nucleotide sequence)), minor ampullate silk protein 1 [Nephila clavipes] (GenBank Accession No. AAC14589.1 (amino acid sequence)), minor ampullate silk protein 2 [Nephila clavipes] (GenBank Accession No. AAC14591.1 (amino acid sequence)), minor ampullate spidroin-like protein [Nephilengys cruentata] (GenBank Accession No. ABR37278.1 (amino acid sequence), and the like.

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

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。 Modified fibroin is, for example, one obtained by modifying the amino acid sequence based on the amino acid sequence of naturally occurring fibroin (for example, one obtained by modifying the amino acid sequence by modifying the cloned naturally occurring fibroin gene sequence). Alternatively, it may be one artificially designed and synthesized without relying on naturally occurring fibroin (for example, one having a desired amino acid sequence by chemically synthesizing a nucleic acid encoding a 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。 Modified fibroin is obtained by modifying the amino acid sequence by, for example, substituting, deleting, inserting and/or adding one or more amino acid residues to the cloned naturally occurring fibroin gene sequence. can be obtained with Substitution, deletion, insertion and/or addition of amino acid residues can be performed by methods well known to those skilled in the art such as partial directed mutagenesis. Specifically, Nucleic Acid Res. 10, 6487 (1982) and Methods in Enzymology, 100, 448 (1983).

改変フィブロインは、例えば、カイコが産生する絹タンパク質に由来する改変フィブロインであってもよく、クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質に由来する改変フィブロインであってもよい。 Modified fibroin may be, for example, modified fibroin derived from silk protein produced by silkworms, or modified fibroin derived from spider silk protein produced by spiders.

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 dragline silk protein produced in the major pituitary gland of spiders, and modified fibroin with reduced content of glycine residues. (second modified fibroin), (A) modified fibroin with reduced n -motif content (third modified fibroin), glycine residue content, and (A) n -motif content reduced A modified fibroin (fourth modified fibroin), a modified fibroin having a domain sequence containing a region with a locally large hydrophobicity index (fifth modified fibroin), and a domain sequence having a reduced content of glutamine residues modified fibroin (sixth modified fibroin);

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。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。 Modified fibroin (first modified fibroin) derived from the major pituitary dragline protein produced in the major pituitary gland of spiders includes a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m Proteins containing In the first modified fibroin, in Formula 1, n is preferably an integer of 3 to 20, more preferably an integer of 4 to 20, still more preferably an integer of 8 to 20, even more preferably an integer of 10 to 20, 4 Integers from ˜16 are even more preferred, integers from 8 to 16 are particularly preferred, and integers from 10 to 16 are most preferred. In the first modified fibroin, the number of amino acid residues constituting REP in formula 1 is preferably 10 to 200 residues, more preferably 10 to 150 residues, 20 to 100 residues and even more preferably 20 to 75 residues. In the first modified fibroin, the total number of glycine residues, serine residues and alanine residues contained in the amino acid sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m is amino acid residue It is preferably 40% or more, more preferably 60% or more, and even more preferably 70% or more of the total number.

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

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 identical to the amino acid sequence consisting of the C-terminal 50 amino acids of the amino acid sequence of ADF3 (GI: 1263287, NCBI), and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 has the sequence It is identical to the amino acid sequence shown in No. 1 with 20 residues removed from the C-terminus, and the amino acid sequence shown in SEQ ID No. 3 has 29 residues removed from the C-terminus of the amino acid sequence shown in SEQ ID No. 1. Identical to the amino acid sequence.

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

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 an amino acid sequence (SEQ ID NO: 5) consisting of an initiation codon, a His10 tag and an HRV3C protease (Human rhinovirus 3C protease) recognition site added to the N-terminus of ADF3. The 13th repeat region was increased to approximately double and mutated so that translation stops at the 1154th amino acid residue. The C-terminal amino acid sequence of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO:4 is identical to the amino acid sequence shown by SEQ ID NO:3.

(1-i)の改変フィブロインは、配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin (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、天然由来のフィブロインと比較して、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。第2の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともREP中の1又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。 The modified fibroin with reduced content of glycine residues (second modified fibroin) has a domain sequence with an amino acid sequence with reduced content of glycine residues compared to naturally occurring fibroin. The second modified fibroin can be said to have an amino acid sequence corresponding to at least one or more glycine residues in REP being replaced with another amino acid residue, as compared with the naturally occurring fibroin. .

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

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

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

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

z/wの算出方法を更に詳細に説明する。まず、式1:[(A)モチーフ-REP]で表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン)において、ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列に含まれる全てのREPから、XGXからなるアミノ酸配列を抽出する。XGXを構成するアミノ酸残基の総数がzである。例えば、XGXからなるアミノ酸配列が50個抽出された場合(重複はなし)、zは50×3=150である。また、例えば、XGXGXからなるアミノ酸配列の場合のように2つのXGXに含まれるX(中央のX)が存在する場合は、重複分を控除して計算する(XGXGXの場合は5アミノ酸残基である)。wは、ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列に含まれる総アミノ酸残基数である。例えば、図1に示したドメイン配列の場合、wは4+50+4+100+4+10+4+20+4+30=230である(最もC末端側に位置する(A)モチーフは除いている。)。次に、zをwで除すことによって、z/w(%)を算出することができる。 A method for calculating z/w will be described in more detail. First, in a fibroin (modified fibroin or naturally occurring fibroin) containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m , the (A) n located on the most C-terminal side from the domain sequence An amino acid sequence consisting of XGX is extracted from all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminus of the domain sequence. The total number of amino acid residues constituting XGX is z. For example, when 50 amino acid sequences consisting of XGX are extracted (no duplication), z is 50×3=150. In addition, for example, when there is an X (central X) contained in two XGX, as in the case of an amino acid sequence consisting of XGXGX, the calculation is performed by subtracting the overlap (in the case of XGXGX, 5 amino acid residues be). w is the total number of amino acid residues contained in the domain sequence, excluding the sequence from the (A) n motif positioned most on the C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence. For example, for the domain sequence shown in Figure 1, w is 4 + 50 + 4 + 100 + 4 + 10 + 4 + 20 + 4 + 30 = 230 (excluding the most C-terminal (A) n motif). Then 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, even more preferably 58.7% or more, and 70% or more. and even more preferably 80% or more. Although the upper limit of z/w is not particularly limited, it may be, for example, 95% or less.

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

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

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

(2-i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号6で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインに相当する配列番号10で示されるアミノ酸配列のREP中の全てのGGXをGQXに置換したものである。配列番号7で示されるアミノ酸配列は、配列番号6で示されるアミノ酸配列から、N末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)モチーフを欠失させ、更にC末端配列の手前に[(A)モチーフ-REP]を1つ挿入したものである。配列番号8で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列の各(A)モチーフのC末端側に2つのアラニン残基を挿入し、更に一部のグルタミン(Q)残基をセリン(S)残基に置換し、配列番号7の分子量とほぼ同じとなるようにC末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号9で示されるアミノ酸配列は、配列番号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末端に所定のヒンジ配列とHisタグ配列が付加されたものである。 The modified fibroin of (2-i) will be explained. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6 is obtained by replacing all GGX in REP of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 10 corresponding to naturally occurring fibroin with GQX. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 is obtained by deleting every two (A) n motifs from the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6 from the N-terminal side to the C-terminal side, and furthermore, in front of the C-terminal sequence. [(A) n motif-REP] is inserted into the . The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 has two alanine residues inserted on the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, and a partial glutamine (Q) residue. It is obtained by substituting serine (S) residues and deleting some amino acids on the C-terminal side so that the molecular weight is almost the same as that of SEQ ID NO:7. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9 is a region of 20 domain sequences present in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 11 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). A predetermined hinge sequence and a His tag sequence are added to the C-terminus of a sequence in which is repeated four times.

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

(2-i)の改変フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (2-i) may consist of the amino acid sequence shown in 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 (2-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown 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 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 a sequence identity of 90% or more with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and XGX contained in REP ( where X represents an amino acid residue other than glycine.), where z is the total number of amino acid residues in the amino acid sequence and w is the total number of amino acid residues of REP in the domain sequence, 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 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11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含むアミノ酸配列)が挙げられる。 Examples of tag sequences include affinity tags that utilize specific affinity with other molecules. A specific example of the affinity tag is a histidine tag (His tag). His-tag is a short peptide in which about 4 to 10 histidine residues are arranged, and has the property of specifically binding to metal ions such as nickel, so isolation of modified fibroin by metal chelating metal chromatography can be used for A specific example of the tag sequence is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 (an amino acid sequence containing a His tag sequence and a hinge sequence).

また、グルタチオンに特異的に結合するグルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)、マルトースに特異的に結合するマルトース結合タンパク質(MBP)等のタグ配列を利用することもできる。 Also, tag sequences such as glutathione-S-transferase (GST) that specifically binds to glutathione and maltose binding protein (MBP) that specifically binds to maltose can 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" using an antigen-antibody reaction can also be used. By adding an antigenic peptide (epitope) as a tag sequence, an antibody against the epitope can be bound. Examples of epitope tags include HA (peptide sequence of influenza virus hemagglutinin) tag, myc tag, FLAG tag, and the like. Modified fibroin can be easily purified with high specificity by using an epitope tag.

さらにタグ配列を特定のプロテアーゼで切り離せるようにしたものも使用することができる。当該タグ配列を介して吸着したタンパク質をプロテアーゼ処理することにより、タグ配列を切り離した改変フィブロインを回収することもできる。 Furthermore, a tag sequence that can be cleaved by a specific protease can also be used. The modified fibroin from which the tag sequence has been cut off can also be recovered by treating the protein adsorbed via the tag sequence with protease.

タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、(2-iii)配列番号12(PRT380)、配列番号13(PRT410)、配列番号14(PRT525)若しくは配列番号15(PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(2-iv)配列番号12、配列番号13、配列番号14若しくは配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As more specific examples of modified fibroin containing a tag sequence, (2-iii) the amino acid represented by SEQ ID NO: 12 (PRT380), SEQ ID NO: 13 (PRT410), SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799) sequence, or (2-iv) a modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. .

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

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

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

(2-iv)の改変フィブロインは、配列番号12、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつREP中に含まれるXGX(但し、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をzとし、上記ドメイン配列中のREPの総アミノ酸残基数をwとしたときに、z/wが50.9%以上であることが好ましい。 (2-iv) modified fibroin has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15, and is contained in REP ( where X represents an amino acid residue other than glycine.), where z is the total number of amino acid residues in the amino acid sequence and w is the total number of amino acid residues of REP in the domain sequence, 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 secretion 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、天然由来のフィブロインと比較して、(A)モチーフの含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。第3の改変フィブロインのドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、少なくとも1又は複数の(A)モチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。 (A) Modified fibroin with reduced n- motif content (third modified fibroin) has a domain sequence of (A) amino acids with reduced n -motif content compared to naturally occurring fibroin has an array. The domain sequence of the third modified fibroin can be said to have an amino acid sequence corresponding to deletion of at least one or more (A) n motifs compared to the naturally occurring fibroin.

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

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

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

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。 A third modified fibroin comprises a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , with two adjacent [(A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side. -REP] unit sequentially compares the number of amino acid residues of REP, and when the number of amino acid residues of REP with a small number of amino acid residues is set to 1, the ratio of the number of amino acid residues of the other REP is 1.8 to 11. When the maximum value of the total sum of the numbers of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units equal to 3 is x, and the total number of amino acid residues of the domain sequence is y Furthermore, it may have an amino acid sequence in which x/y is 20% or more, 30% or more, 40% or more, or 50% or more. (A) The number of alanine residues relative to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, preferably 86% or more, more preferably 90% or more, and 95% or more. 100% (meaning composed only of alanine residues) is even more preferred.

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

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

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

図1中、よりアミノ酸残基数の少ない方を1としたときに、他方のアミノ酸残基数の比が1.8~11.3となる[(A)モチーフ-REP]ユニットの組を実線で示した。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. 1, a set of [(A) n motif-REP] units having a ratio of 1.8 to 11.3 for the number of amino acid residues of the other is set to 1 with the smaller number of amino acid residues. It is indicated by a solid line. Such a ratio is hereinafter referred to as a serration ratio. A set of [(A) n motif-REP] units in which the other amino acid residue number ratio is less than 1.8 or greater than 11.3 when the number of amino acid residues is less than 1 is indicated by a dashed line. Indicated.

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

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

第3の改変フィブロインにおいて、x/yは、50%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましく、65%以上であることが更に好ましく、70%以上であることが更により好ましく、75%以上であることが更によりまた好ましく、80%以上であることが特に好ましい。x/yの上限に特に制限はなく、例えば、100%以下であってよい。ギザ比率が1:1.9~11.3の場合には、x/yは89.6%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.8~3.4の場合には、x/yは77.1%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.9~8.4の場合には、x/yは75.9%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.9~4.1の場合には、x/yは64.2%以上であることが好ましい。 In the third modified fibroin, x/y is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, even more preferably 65% or more, and even more preferably 70% or more. Preferably, 75% or more is even more preferable, and 80% or more is particularly preferable. The upper limit of x/y is not particularly limited, and may be, for example, 100% or less. When the serration ratio is 1:1.9 to 11.3, x/y is preferably 89.6% or more, and when the serration ratio is 1:1.8 to 3.4, x /y is preferably 77.1% or more, and when the serration ratio is 1:1.9 to 8.4, x/y is preferably 75.9% or more, and the serration ratio is 1 : 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, x/y is 46.4% or more. is preferably 50% or more, more preferably 55% or more, even more preferably 60% or more, even more preferably 70% or more, and 80% or more It is particularly preferred to have The upper limit of x/y is not particularly limited as long as it is 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フィブロインの遺伝子配列から、x/yが64.2%以上になるように(A)モチーフをコードする配列の1又は複数を欠失させることにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、x/yが64.2%以上になるように1又は複数の(A)モチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から(A)モチーフが欠失したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 The third modified fibroin, for example, deletes one or more of the (A) n motif-encoding sequences from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence such that x/y is 64.2% or more. can be obtained by Alternatively, for example, an amino acid sequence corresponding to deletion of one or more (A) n motifs is designed such that x/y is 64.2% or more from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin. It can also be obtained by chemically synthesizing a nucleic acid encoding the amino acid sequence described above. In any case, in addition to the modification corresponding to the deletion of the (A) n motif from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, one or more amino acid residues are substituted, deleted, inserted and/or added. Alterations in the amino acid sequence corresponding to what has been done may be made.

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

(3-i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号17で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインに相当する配列番号10(Met-PRT313)で示されるアミノ酸配列から、N末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)モチーフを欠失させ、更にC末端配列の手前に[(A)モチーフ-REP]を1つ挿入したものである。配列番号7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C末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号9で示されるアミノ酸配列は、配列番号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 explained. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17 is every two (A) n The motif was deleted and one [(A) n motif-REP] was inserted in front of the C-terminal sequence. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 is obtained by substituting all GGX in REP of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 18 with GQX. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 has two alanine residues inserted on the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, and a partial glutamine (Q) residue. It is obtained by substituting serine (S) residues and deleting some amino acids on the C-terminal side so that the molecular weight is almost the same as that of SEQ ID NO:7. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9 is a region of 20 domain sequences present in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 11 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). A His tag is added to the C-terminus of a sequence consisting of 4 repeats.

配列番号10で示されるアミノ酸配列(天然由来のフィブロインに相当)のギザ比率1:1.8~11.3におけるx/yの値は15.0%である。配列番号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、89.8%である。配列番号10、配列番号17、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列におけるz/wの値は、それぞれ46.8%、56.2%、70.1%、66.1%及び70.0%である。 The x/y value of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally-occurring fibroin) is 15.0% at the jagged ratio of 1:1.8 to 11.3. The x/y values of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 18 and the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 are both 93.4%. The value of x/y in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 8 is 92.7%. The value of x/y in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9 is 89.8%. The z/w values in the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 are 46.8%, 56.2%, 70.1%, 66.0%, respectively. 1% and 70.0%.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

第3の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The third modified fibroin may contain a secretion 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、天然由来のフィブロインと比較して、(A)モチーフの含有量が低減されたことに加え、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有するものである。第4の改変フィブロインのドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、少なくとも1又は複数の(A)モチーフが欠失したことに加え、更に少なくともREP中の1又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。すなわち、第4の改変フィブロインは、上述した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。 A modified fibroin with a reduced content of glycine residues and a reduced content of (A) n motifs (fourth modified fibroin) has a domain sequence with (A) n motif in addition to having a reduced content of glycine residues. The domain sequence of the fourth modified fibroin is that at least one or more (A) n motifs are deleted, and at least one or more glycine residues in REP are deleted compared to the naturally occurring fibroin. It can be said to have an amino acid sequence corresponding to substitution with another amino acid residue. That is, the fourth modified fibroin consists of the above-described modified fibroin with reduced glycine residue content (second modified fibroin) and (A) modified fibroin with reduced n motif content (third It is a modified fibroin that 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(Met-PRT410)、配列番号8(Met-PRT525)、配列番号9(Met-PRT799)、配列番号13(PRT410)、配列番号14(PRT525)若しくは配列番号15(PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(4-ii)配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号13、配列番号14若しくは配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロインの具体的な態様は上述のとおりである。 More specific examples of the fourth modified fibroin include (4-i) SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525), SEQ ID NO: 9 (Met-PRT799), SEQ ID NO: 13 (PRT410 ), the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799), or (4-ii) SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 Modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in . Specific embodiments of the modified fibroin comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 are as described above.

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 having a domain sequence containing a region with a locally large hydrophobicity index (a fifth modified fibroin) has one or more amino acid residues in REP compared to the naturally-occurring fibroin. is replaced with an amino acid residue with a high hydrophobicity index, and/or one or more amino acid residues with a high hydrophobicity index are inserted into REP. It may have an amino acid sequence containing the region.

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。 A region with a locally high hydrophobicity index is preferably composed of 2 to 4 consecutive 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). A residue is more preferred.

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

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

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 comprises a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m , and from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence Let p be the total number of amino acid residues contained in a region where the average value of the hydrophobic index of four consecutive amino acid residues is 2.6 or more in all REPs contained in the sequences excluding the sequences from the domain sequence, p/q is 6, where q is the total number of amino acid residues contained in the sequence obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence. It may have an amino acid sequence that is greater than or equal to .2%.

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2に示すとおりである。 Hydropathy indexes of amino acid residues are known (Hydropathy index: Kyte J, & Doolittle R (1982) "A simple method for displaying the hydropathic character of a protein", J. Mol. Biol., 157, pp. 157). 105-132). Specifically, the hydropathic index (hereinafter also referred to as “HI”) of each amino acid is as shown in Table 2 below.

Figure 0007308507000002
Figure 0007308507000002

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。 A method for calculating p/q will be described in more detail. For the calculation, the sequence from the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence (hereinafter referred to as “sequence A”) is used. First, in all REPs contained in sequence A, the average value of the hydrophobic index of 4 consecutive amino acid residues is calculated. The average value of the hydrophobicity index is obtained by dividing the sum of HI of each amino acid residue contained in four consecutive amino acid residues by 4 (the number of amino acid residues). The average value of the hydrophobicity index is obtained for all four consecutive amino acid residues (each amino acid residue is used to calculate the average value 1 to 4 times). Next, a region is identified in which the average value of the hydrophobic index of 4 consecutive amino acid residues is 2.6 or more. Even if a certain amino acid residue corresponds to multiple "4 consecutive amino acid residues with an average hydrophobicity index of 2.6 or more", it is included as one amino acid residue in the region. become. The total number of amino acid residues contained in the region is p. Also, the total number of amino acid residues contained in sequence A is q.

例えば、「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が20カ所抽出された場合(重複はなし)、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域には、連続する4アミノ酸残基(重複はなし)が20含まれることになり、pは20×4=80である。また、例えば、2つの「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が1アミノ酸残基だけ重複して存在する場合、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域には、7アミノ酸残基含まれることになる(p=2×4-1=7。「-1」は重複分の控除である。)。例えば、図2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2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2の場合28/170=16.47%となる。 For example, if 20 “continuous 4 amino acid residues with an average hydrophobic index of 2.6 or more” are extracted (no overlap), the average hydrophobic index of 4 consecutive amino acid residues is 2 A region that is 0.6 or greater will contain 20 consecutive 4-amino acid residues (no overlap), and p is 20×4=80. Further, for example, when two "consecutive 4 amino acid residues having an average hydrophobicity index of 2.6 or more" exist overlapping by one amino acid residue, the hydrophobic index of the consecutive 4 amino acid residues A region with an average of 2.6 or more contains 7 amino acid residues (p=2×4−1=7, where “−1” is duplicate subtraction). For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 2, there are seven non-overlapping “continuous 4 amino acid residues with an average hydrophobicity index of 2.6 or more”, so p is 7 × 4 = 28. For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 2, q is 4+50+4+40+4+10+4+20+4+30=170 (not including the (A) n motif present at the end of the C-terminal side). Then p/q (%) can be calculated by dividing p by q. In the case of FIG. 2, 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, even more preferably 10% or more, and 20% or more. Even more preferably, it is still more preferably 30% or more. Although the upper limit of p/q is not particularly limited, it may be, for example, 45% or less.

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

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

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

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

(5-i)の改変フィブロインは、配列番号19、配列番号20又は配列番号21で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (5-i) may consist of the amino acid sequence shown 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 (5-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown 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 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 shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21, and is located on the most C-terminal side (A) n Amino acids contained in a region where the average hydrophobicity index of 4 consecutive amino acid residues is 2.6 or more in all REPs contained in the domain sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminus of the domain sequence Let p be the total number of residues, and q be the total number of amino acid residues contained in the sequence obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence. , 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 C-terminus.

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

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

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

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

(5-iv)の改変フィブロインは、配列番号22、配列番号23若しくは配列番号24で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、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 shown in SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24, and is located on the most C-terminal side (A) n Amino acids contained in a region where the average hydrophobicity index of 4 consecutive amino acid residues is 2.6 or more in all REPs contained in the domain sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminus of the domain sequence Let p be the total number of residues, and q be the total number of amino acid residues contained in the sequence obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence. , 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 secretion 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。 A modified fibroin having a domain sequence with reduced content of glutamine residues (sixth modified fibroin) has an amino acid sequence with reduced content of glutamine residues compared to naturally occurring fibroin.

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

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

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

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

図3は、フィブロインのドメイン配列を示す模式図である。図3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3に示したフィブロインのドメイン配列(「[(A)モチーフ-REP]-(A)モチーフ」タイプである。)では、全てのREPが「最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」(図3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3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3のフィブロインの場合21/150=14.0%となる。 FIG. 3 is a schematic diagram showing the domain sequence of fibroin. A method for calculating the GPGXX motif content will be specifically described with reference to FIG. First, in the fibroin domain sequence (“[(A) n motif-REP] m -(A) n motif” type) shown in FIG. A) GPGXX for calculating s because it is included in the "sequence obtained by removing the sequence from the n motif to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" (sequence shown as "region A" in FIG. 3) The number of motifs is 7, and s is 7×3=21. Similarly, all REPs are "sequences obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" (the sequence shown as "region A" in FIG. ), the total number of amino acid residues t of all REPs further 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% for 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 preferably has a glutamine residue content of 9% or less, more preferably 7% or less, even more preferably 4% or less, and particularly preferably 0%. .

本明細書において、「グルタミン残基含有率」は、以下の方法により算出される値である。
式1:[(A)モチーフ-REP]、又は式2:[(A)モチーフ-REP]-(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン)において、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列(図3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。
As used herein, "glutamine residue content" is a value calculated by the following method.
Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif fibroin (modified fibroin or naturally occurring fibroin), all contained in the sequence obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence (sequence corresponding to “region A” in FIG. 3) REP, the total number of glutamine residues contained in the region is u, the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence is removed from the domain sequence, and (A) n The glutamine residue content is calculated as u/t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs excluding motifs. In the calculation of the glutamine residue content, the target is the "sequence obtained by removing the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" because of the reasons described above. It is the same.

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

「他のアミノ酸残基」は、グルタミン残基以外のアミノ酸残基であればよいが、グルタミン残基よりも疎水性指標の大きいアミノ酸残基であることが好ましい。アミノ酸残基の疎水性指標は表2に示すとおりである。 The "other amino acid residue" may be an amino acid residue other than a glutamine residue, but preferably an amino acid residue with a higher hydrophobicity index than that of a glutamine residue. Hydrophobicity indices of amino acid residues are shown in Table 2.

表2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 2, amino acid residues having a higher hydrophobicity index than glutamine residues include isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M ) amino acid residues selected from alanine (A), glycine (G), threonine (T), serine (S), tryptophan (W), tyrosine (Y), proline (P) and histidine (H); 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 preferred. , isoleucine (I), valine (V), leucine (L) and phenylalanine (F).

第6の改変フィブロインは、REPの疎水性度が、-0.8以上であることが好ましく、-0.7以上であることがより好ましく、0以上であることが更に好ましく、0.3以上であることが更により好ましく、0.4以上であることが特に好ましい。REPの疎水性度の上限に特に制限はなく、1.0以下であってよく、0.7以下であってもよい。 The sixth modified fibroin preferably has a REP hydrophobicity of -0.8 or more, more preferably -0.7 or more, even more preferably 0 or more, and 0.3 or more. is even more preferable, and 0.4 or more is particularly preferable. There is no particular upper limit to the hydrophobicity of REP, and it may be 1.0 or less, or 0.7 or less.

本明細書において、「REPの疎水性度」は、以下の方法により算出される値である。
式1:[(A)モチーフ-REP]、又は式2:[(A)モチーフ-REP]-(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン)において、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列(図3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。
As used herein, the "hydrophobicity of REP" is a value calculated by the following method.
Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif fibroin (modified fibroin or naturally occurring fibroin), all contained in the sequence obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence (sequence corresponding to “region A” in FIG. 3) In the REP, the sum of the hydrophobicity indices of each amino acid residue in the region is v, and the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence is removed from the domain sequence, and further ( A) The hydrophobicity of REP is calculated as v/t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs excluding n motifs. In calculating the hydrophobicity of REP, the reason for targeting "the sequence obtained by removing the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" is the reason described above. It is the same.

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

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

第6の改変フィブロインのより具体的な例として、(6-i)配列番号25(Met-PRT888)、配列番号26(Met-PRT965)、配列番号27(Met-PRT889)、配列番号28(Met-PRT916)、配列番号29(Met-PRT918)、配列番号30(Met-PRT699)、配列番号31(Met-PRT698)、配列番号32(Met-PRT966)、配列番号41(Met-PRT917)若しくは配列番号42(Met-PRT1028)で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロイン、又は(6-ii)配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41若しくは配列番号42で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of the sixth modified fibroin include (6-i) SEQ ID NO: 25 (Met-PRT888), SEQ ID NO: 26 (Met-PRT965), SEQ ID NO: 27 (Met-PRT889), SEQ ID NO: 28 (Met -PRT916), SEQ ID NO: 29 (Met-PRT918), SEQ ID NO: 30 (Met-PRT699), SEQ ID NO: 31 (Met-PRT698), SEQ ID NO: 32 (Met-PRT966), SEQ ID NO: 41 (Met-PRT917) or sequence Modified fibroin comprising the amino acid sequence represented by number 42 (Met-PRT1028), or (6-ii) SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31 , SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: 42, and a modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity.

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

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

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

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

配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41及び配列番号42で示されるアミノ酸配列は、いずれもグルタミン残基含有率は9%以下である(表3)。 SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 and SEQ ID NO: 42 are all glutamine residues The group content is below 9% (Table 3).

Figure 0007308507000003
Figure 0007308507000003

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

(6-ii)の改変フィブロインは、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41又は配列番号42で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(6-ii)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ-REP]、又は式2:[(A)モチーフ-REP]-(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (6-ii) is represented by SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: 42 Amino acid sequences having 90% or greater sequence identity with the indicated amino acid sequences are included. The modified fibroin of (6-ii) also has a domain represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif A protein containing a sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.

(6-ii)の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が9%以下であることが好ましい。また、(6-ii)の改変フィブロインは、GPGXXモチーフ含有率が10%以上であることが好ましい。 The modified fibroin (6-ii) preferably has a glutamine residue content of 9% or less. In addition, the modified fibroin (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 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33(PRT888)、配列番号34(PRT965)、配列番号35(PRT889)、配列番号36(PRT916)、配列番号37(PRT918)、配列番号38(PRT699)、配列番号39(PRT698)、配列番号40(PRT966)、配列番号43(PRT917)若しくは配列番号44(PRT1028)で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロイン、又は(6-iv)配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43若しくは配列番号44で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む改変フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of the sixth modified fibroin containing a tag sequence include (6-iii) SEQ ID NO: 33 (PRT888), SEQ ID NO: 34 (PRT965), SEQ ID NO: 35 (PRT889), SEQ ID NO: 36 (PRT916), Modified fibroin comprising an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 37 (PRT918), SEQ ID NO: 38 (PRT699), SEQ ID NO: 39 (PRT698), SEQ ID NO: 40 (PRT966), SEQ ID NO: 43 (PRT917) or SEQ ID NO: 44 (PRT1028) , or (6-iv) SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 or SEQ ID NO: 44 A modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the sequence can be mentioned.

配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43及び配列番号44で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41及び配列番号42で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。N末端にタグ配列を付加しただけであるため、グルタミン残基含有率に変化はなく、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43及び配列番号44で示されるアミノ酸配列は、いずれもグルタミン残基含有率が9%以下である(表4)。 The amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 and SEQ ID NO: 44 are SEQ ID NO: 25 , SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 and SEQ ID NO: 42 at the N-terminus of SEQ ID NO: 11 The amino acid sequence (including the His-tag sequence and hinge sequence) is added. Since the tag sequence was only added to the N-terminus, there was no change in the glutamine residue content, SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39 , SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 and SEQ ID NO: 44 all have a glutamine residue content of 9% or less (Table 4).

Figure 0007308507000004
Figure 0007308507000004

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

(6-iv)の改変フィブロインは、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43又は配列番号44で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(6-iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ-REP]、又は式2:[(A)モチーフ-REP]-(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (6-iv) is represented by SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 or SEQ ID NO: 44 Amino acid sequences having 90% or greater sequence identity with the indicated amino acid sequences are included. The modified fibroin of (6-iv) also has a domain represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif A protein containing a sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.

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

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

改変フィブロインは、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。本明細書において、「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超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、平均HIが0以下である改変フィブロインである。改変フィブロインとしては、耐燃焼性に優れるという観点から、親水性改変フィブロインが好ましい。 Modified fibroin may be hydrophilic modified fibroin or hydrophobic modified fibroin. As used herein, the term "hydrophobic modified fibroin" refers to a value obtained by obtaining the sum of the hydrophobicity index (HI) of all amino acid residues constituting the modified fibroin, and then dividing the sum by the total number of amino acid residues. (Average HI) greater than 0 is a modified fibroin. The hydrophobicity index is as shown in Table 1. Further, "modified hydrophilic fibroin" is modified fibroin having an average HI of 0 or less. Hydrophilic modified fibroin is preferable as the modified fibroin from the viewpoint of excellent combustion resistance.

疎水性改変フィブロインとしては、例えば、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 hydrophobically modified fibroin include amino acid sequences 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, SEQ ID NO: 35, A modified fibroin comprising the amino acid sequence shown in 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 is included.

親水性改変フィブロインとしては、例えば、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 modified hydrophilic fibroin include the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, or SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, and SEQ ID NO: 14. or the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 15, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, the amino acid represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 A modified fibroin comprising the amino acid sequence shown in the sequence SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21 is included.

コラーゲン由来の構造タンパク質として、例えば、式3:[REP2]で表されるドメイン配列を含むタンパク質(ここで、式3中、pは5~300の整数を示す。REP2は、Gly-X-Yから構成されるアミノ酸配列を示し、X及びYはGly以外の任意のアミノ酸残基を示す。複数存在するREP2は、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。)を挙げることができる。具体的には、配列番号39で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。配列番号39で示されるアミノ酸配列は、NCBIデータベースから入手したヒトのコラーゲンタイプ4の部分的な配列(NCBIのGenBankのアクセッション番号:CAA56335.1、GI:3702452)のリピート部分及びモチーフに該当する301残基目から540残基目までのアミノ酸配列のN末端に配列番号12で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されたものである。 As a collagen-derived structural protein, for example, a protein comprising a domain sequence represented by Formula 3: [REP2] p (here, in Formula 3, p represents an integer of 5 to 300. REP2 is Gly-X- represents an amino acid sequence composed of Y, where X and Y represent any amino acid residue other than Gly.A plurality of REP2s present may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.) can. Specifically, a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:39 can be mentioned. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 39 corresponds to the repeat portion and motif of the partial sequence of human collagen type 4 obtained from the NCBI database (NCBI GenBank accession number: CAA56335.1, GI: 3702452). The amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) shown in SEQ ID NO: 12 was added to the N-terminus of the amino acid sequence from the 301st to 540th residues.

レシリン由来の構造タンパク質として、例えば、式4:[REP3]で表されるドメイン配列を含むタンパク質(ここで、式4中、qは4~300の整数を示す。REP3はSer-J-J-Tyr-Gly-U-Proから構成されるアミノ酸配列を示す。Jは任意アミノ酸残基を示し、特にAsp、Ser及びThrからなる群から選ばれるアミノ酸残基であることが好ましい。Uは任意のアミノ酸残基を示し、特にPro、Ala、Thr及びSerからなる群から選ばれるアミノ酸残基であることが好ましい。複数存在するREP4は、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。)を挙げることができる。具体的には、配列番号40で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。配列番号40で示されるアミノ酸配列は、レシリン(NCBIのGenBankのアクセッション番号NP 611157、Gl:24654243)のアミノ酸配列において、87残基目のThrをSerに置換し、かつ95残基目のAsnをAspに置換した配列の19残基目から321残基目までのアミノ酸配列のN末端に配列番号12で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されたものである。 As a resilin-derived structural protein, for example, a protein comprising a domain sequence represented by Formula 4: [REP3] q (here, q represents an integer of 4 to 300 in Formula 4. REP3 is Ser-JJ -Tyr-Gly-U-Pro, J represents an arbitrary amino acid residue, preferably an amino acid residue selected from the group consisting of Asp, Ser and Thr, U is an arbitrary is preferably an amino acid residue selected from the group consisting of Pro, Ala, Thr, and Ser.A plurality of REP4s may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. ) can be mentioned. Specifically, a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:40 can be mentioned. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 40 is obtained by replacing Thr at the 87th residue with Ser and Asn at the 95th residue in the amino acid sequence of resilin (NCBI GenBank accession number NP 611157, Gl: 24654243). The amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) shown in SEQ ID NO: 12 is added to the N-terminus of the amino acid sequence from the 19th residue to the 321st residue of the sequence with Asp substituted.

エラスチン由来の構造タンパク質として、例えば、NCBIのGenBankのアクセッション番号AAC98395(ヒト)、I47076(ヒツジ)、NP786966(ウシ)等のアミノ酸配列を有するタンパク質を挙げることができる。具体的には、配列番号41で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。配列番号41で示されるアミノ酸配列は、NCBIのGenBankのアクセッション番号AAC98395のアミノ酸配列の121残基目から390残基目までのアミノ酸配列のN末端に配列番号12で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されたものである。 Structural proteins derived from elastin include, for example, proteins having amino acid sequences of NCBI GenBank accession numbers AAC98395 (human), I47076 (sheep), NP786966 (bovine), and the like. Specifically, a protein containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:41 can be mentioned. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 41 is the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 12 (tag sequence and hinge sequence) are added.

ケラチン由来の構造タンパク質として、例えば、カプラ・ヒルクス(Capra hircus)のタイプIケラチン等を挙げることができる。具体的には、配列番号42で示されるアミノ酸配列(NCBIのGenBankのアクセッション番号ACY30466のアミノ酸配列)を含むタンパク質を挙げることができる。
Structural proteins derived from keratin include, for example, type I keratin of Capra hircus. Specifically, a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 42 (amino acid sequence of accession number ACY30466 in GenBank of NCBI) can be mentioned.

(構造タンパク質の組換え発現)
組換え構造タンパク質は、例えば、当該構造タンパク質をコードする核酸配列と、当該核酸配列に作動可能に連結された1又は複数の調節配列とを有する発現ベクターで形質転換された宿主により、当該核酸を発現させることにより生産することができる。
(Recombinant expression of structural proteins)
A recombinant structural protein can be produced by, for example, a host transformed with an expression vector having a nucleic acid sequence encoding the structural protein and one or more regulatory sequences operably linked to the nucleic acid sequence. It can be produced by expression.

構造タンパク質をコードする核酸の製造方法は、特に制限されない。例えば、天然のフィブロイン等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し、必要に応じて遺伝子工学的手法により改変する方法、又は、化学的に合成する方法によって、当該核酸を製造することができる。核酸の化学的な合成方法も特に制限されず、例えば、NCBIのウェブデータベースなどより入手した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、組換え構造タンパク質の精製及び/又は確認を容易にするため、上記のアミノ酸配列のN末端に開始コドン及びHis10タグからなるアミノ酸配列を付加したアミノ酸配列からなる構造タンパク質をコードする核酸を合成してもよい。 A method for producing a nucleic acid encoding a structural protein is not particularly limited. For example, using a gene encoding a structural protein such as natural fibroin, a method of amplifying and cloning by polymerase chain reaction (PCR) or the like, and modifying it by genetic engineering techniques as necessary, or chemically synthesizing The nucleic acid can be produced by the method described above. The method for chemically synthesizing the nucleic acid is not particularly limited, and for example, based on the amino acid sequence information of the protein obtained from the NCBI web database, etc., with AKTA oligopilot plus 10/100 (GE Healthcare Japan Co., Ltd.). A gene can be chemically synthesized by a method of linking automatically synthesized oligonucleotides by PCR or the like. At this time, in order to facilitate purification and/or confirmation of the recombinant structural protein, a nucleic acid encoding a structural protein consisting of an amino acid sequence obtained by adding an amino acid sequence consisting of an initiation codon and a His10 tag to the N-terminus of the above amino acid sequence. may be synthesized.

調節配列は、宿主における組換え構造タンパク質の発現を制御する配列(例えば、プロモーター、エンハンサー、リボソーム結合配列、転写終結配列等)であり、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。プロモーターとして、宿主細胞中で機能し、組換え構造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。 A regulatory sequence is a sequence that controls the expression of a recombinant structural protein in a host (eg, promoter, enhancer, ribosome binding sequence, transcription termination sequence, etc.), and can be appropriately selected according to the type of host. As a promoter, an inducible promoter that functions in the host cell and can induce the expression of the recombinant structural protein may be used. An inducible promoter is a promoter whose transcription can be controlled by physical factors such as the presence of an inducer (expression inducer), the absence of a repressor molecule, or 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、組換え構造タンパク質をコードする核酸を転写できる位置にプロモーターを含有しているものが好適に用いられる。 The type of expression vector can be appropriately selected from plasmid vectors, virus vectors, cosmid vectors, fosmid vectors, artificial chromosome vectors, etc., depending on the type of host. As the expression vector, those capable of autonomous replication in host cells or capable of integration into the chromosome of the host and containing a promoter at a position at which the nucleic acid encoding the recombinant structural protein can be transcribed are 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 hosts, both prokaryotes and eukaryotes such as yeast, filamentous fungi, insect cells, animal cells and plant cells can be suitably used.

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

原核生物を宿主とする場合、構造タンパク質をコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、pBTrp2(ベーリンガーマンハイム社製)、pGEX(Pharmacia社製)、pUC18、pBluescriptII、pSupex、pET22b、pCold、pUB110、pNCO2(特開2002-238569号公報)等を挙げることができる。 When prokaryotes are used as hosts, examples of vectors for introducing nucleic acids encoding structural proteins include pBTrp2 (manufactured by Boehringer Mannheim), pGEX (manufactured by Pharmacia), pUC18, pBluescriptII, pSupex, pET22b, pCold, pUB110, pNCO2 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-238569) and the like.

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 (such as molds). Examples of yeast include yeast belonging to the genus Saccharomyces, Pichia, Schizosaccharomyces, and the like. Examples of filamentous fungi include filamentous fungi belonging to the genus Aspergillus, Penicillium, Trichoderma, and the like.

真核生物を宿主とする場合、構造タンパク質をコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、YEp13(ATCC37115)、YEp24(ATCC37051)等を挙げることができる。上記宿主細胞への発現ベクターの導入方法としては、上記宿主細胞へDNAを導入する方法であればいずれも用いることができる。例えば、カルシウムイオンを用いる方法〔Proc. Natl. Acad. Sci. USA,69,2110(1972)〕、エレクトロポレーション法、スフェロプラスト法、プロトプラスト法、酢酸リチウム法、コンピテント法等を挙げることができる。 When a eukaryotic host is used, examples of vectors for introducing nucleic acids encoding structural proteins include YEp13 (ATCC37115) and YEp24 (ATCC37051). Any method for introducing DNA into the host cell can be used as the method for introducing the expression vector into the host cell. For example, a method using calcium ions [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972)], electroporation method, spheroplast method, protoplast method, lithium acetate method, competent method and the like.

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

組換え構造タンパク質は、例えば、発現ベクターで形質転換された宿主を培養培地中で培養し、培養培地中に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。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。 A recombinant structural protein can be produced, for example, by culturing a host transformed with an expression vector in a culture medium, producing and accumulating the protein in the culture medium, and collecting the protein from the culture medium. The method of culturing the host in the culture medium can be carried out according to a method commonly used for culturing the host.

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

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

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。 Prokaryotes such as E. coli or eukaryotes such as yeast can be cultured under aerobic conditions such as shaking culture or deep aeration stir culture. The culture temperature is, for example, 15-40°C. Culture time is usually 16 hours to 7 days. The pH of the culture medium during cultivation is preferably maintained between 3.0 and 9.0. The pH of the culture medium can be adjusted using inorganic acids, organic acids, alkaline solutions, urea, calcium carbonate, ammonia, and the like.

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

(組換え構造タンパク質を含む可溶化画分の回収方法)
発現させた組換え構造タンパク質は、可溶化画分として回収することができる。可溶化画分として回収することにより、宿主細胞及び/又は宿主細胞由来の夾雑物を除去又は低減することができるため、工程(A)の前に実施することが好ましい。
(Method for Collecting Solubilized Fraction Containing Recombinant Structural Protein)
The expressed recombinant structural protein can be recovered as a solubilized fraction. Collection as a solubilized fraction enables the removal or reduction of host cells and/or host cell-derived contaminants, and is therefore preferably performed before step (A).

可溶化画分の回収方法は、例えば、当該組換え構造タンパク質が、宿主細胞内に溶解状態で発現した場合には、まず物理的処理又は化学的処理により宿主細胞を破壊して宿主細胞の破砕液を得る。物理的処理としては、超音波処理、ホモジナイザーによる破砕処理などが挙げられ、化学的処理としては主に目的とする組換え構造タンパク質は溶解するが、宿主細胞は溶解しない溶媒で処理する方法が挙げられ、溶媒としてHFIPなどが挙げられる。次いで、宿主細胞の破砕液から目的とする組換え構造タンパク質を含む可溶化画分を回収する。目的とする組換え構造タンパク質を含む可溶化画分を回収する方法としては、遠心分離、並びにドラムフィルター及びプレスフィルター等のフィルターろ過等の一般的な方法が挙げられる。フィルターろ過による場合、テフロンフィルターを用いる方法、セライト、珪藻土等のろ過助剤及びプリコート剤等を併用する方法により、目的とする組換え構造タンパク質を含む可溶性画分をより効率的に回収することができる。 The method for collecting the solubilized fraction is, for example, when the recombinant structural protein is expressed in solution in the host cell, the host cell is first disrupted by physical or chemical treatment to disrupt the host cell. get the liquid Examples of physical treatment include ultrasonic treatment and crushing treatment with a homogenizer, and examples of chemical treatment include a method of treatment with a solvent that dissolves the target recombinant structural protein but does not dissolve host cells. HFIP etc. are mentioned as a solvent. Then, a solubilized fraction containing the recombinant structural protein of interest is recovered from the host cell lysate. Methods for recovering the solubilized fraction containing the recombinant structural protein of interest include common methods such as centrifugation and filtration through filters such as drum filters and press filters. In the case of filter filtration, a method using a Teflon filter, a method using a filter aid such as celite or diatomaceous earth and a pre-coating agent, etc. can be used to more efficiently recover the soluble fraction containing the target recombinant structural protein. can.

また、組換え構造タンパク質が細胞内に不溶体を形成して発現した場合は、同様に物理的処理又は化学的処理により宿主細胞を破壊した後、遠心分離を行うことにより、沈殿画分として組換え構造タンパク質の不溶体を回収する。回収した組換え構造タンパク質の不溶体は、タンパク質変性剤で可溶化することができる。該操作の後、上記と同様の方法により組換え構造タンパク質を含む可溶化画分を得ることができる。当該組換え構造タンパク質が細胞外に分泌された場合には、培養上清から当該組換え構造タンパク質を含む可溶化画分を回収することができる。すなわち、培養物を遠心分離、ドラムフィルター及びプレスフィルター等のフィルターろ過等の手法により処理することにより組換え構造タンパク質を含む可溶化画分を取得することができる。フィルターろ過による場合、テフロンフィルターを用いる方法、セライト、珪藻土等のろ過助剤及びプリコート剤等を併用する方法により、組換え構造タンパク質を含む可溶性画分をより効率的に回収することができる。 In addition, when the recombinant structural protein forms an insoluble form in the cells and is expressed, the host cells are similarly disrupted by physical or chemical treatment, and then centrifuged to form a precipitate fraction. An insoluble form of the recombinant structural protein is recovered. The recovered insoluble form of the recombinant structural protein can be solubilized with a protein denaturant. After said manipulation, a solubilized fraction containing the recombinant structural protein can be obtained by a method similar to that described above. When the recombinant structural protein is extracellularly secreted, a solubilized fraction containing the recombinant structural protein can be recovered from the culture supernatant. That is, a solubilized fraction containing the recombinant structural protein can be obtained by treating the culture by centrifugation, filtration through a drum filter, a press filter, or the like. In the case of filter filtration, a method using a Teflon filter, a method using a filter aid such as celite or diatomaceous earth and a pre-coating agent, etc. can more efficiently collect the soluble fraction containing the recombinant structural protein.

(組換え構造タンパク質の粗精製)
組換え構造タンパク質を含む可溶性画分から、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、組換え構造タンパク質の粗精製標品を得ることができる。
(Crude purification of recombinant structural protein)
From the soluble fraction containing the recombinant structural protein, methods commonly used for protein isolation and purification, namely, solvent extraction, salting out with ammonium sulfate, desalting, precipitation with an organic solvent, diethylaminoethyl (DEAE )-Sepharose, anion exchange chromatography using resins such as DIAION HPA-75 (manufactured by Mitsubishi Kasei), cation exchange chromatography using resins such as S-Sepharose FF (manufactured by Pharmacia), butyl Hydrophobic chromatography using resins such as Sepharose and Phenyl Sepharose, gel filtration using molecular sieves, affinity chromatography, chromatofocusing, and electrophoresis such as isoelectric focusing alone or in combination can be used to obtain crude preparations of recombinant structural proteins.

(組換え構造タンパク質溶液の調製方法)
組換え構造タンパク質溶液は、溶解用溶媒に組換え構造タンパク質が溶解された溶液であれば特に限定されない。例えば、上述の組換え構造タンパク質の粗精製標品を溶解用溶媒に溶解させることで得ることもできるし、上述の組換え構造タンパク質を含む可溶性画分をそのまま、又は溶解用溶媒に溶媒置換若しくは溶媒添加することで得ることもできるし、組換え構造タンパク質を発現した宿主細胞(又は宿主細胞の破砕物若しくは破砕液等)を溶解用溶媒に溶解させることで得ることもできる。組換え構造タンパク質として使用する宿主細胞又は宿主細胞の破砕物若しくは破砕液等に、溶解用溶媒を添加して組換え構造タンパク質を溶解した後に、組換え構造タンパク質溶液を可溶化画分として回収するともに、宿主細胞及び/又は宿主細胞由来の夾雑物を除去又は低減するのが好ましい。可溶化画分の回収方法、上述の通りである。
(Method for preparing recombinant structural protein solution)
The recombinant structural protein solution is not particularly limited as long as it is a solution in which the recombinant structural protein is dissolved in a solvent for dissolution. For example, it can be obtained by dissolving a crude preparation of the recombinant structural protein described above in a solvent for dissolution, or a soluble fraction containing the recombinant structural protein described above can be obtained as it is, or by replacing the solvent with a solvent for dissolution. It can be obtained by adding a solvent, or by dissolving host cells expressing the recombinant structural protein (or host cell lysate or lysate, etc.) in a dissolution solvent. After dissolving the recombinant structural protein by adding a solvent for dissolution to the host cells used as the recombinant structural protein or the lysate or lysate of the host cells, the recombinant structural protein solution is collected as a solubilized fraction. Both preferably remove or reduce host cells and/or host cell-derived contaminants. The method for collecting the solubilized fraction is as described above.

組換え構造タンパク質を溶解用溶媒に溶解させる条件は、溶解用溶媒の種類、添加する塩の種類及び濃度、並びに組換え構造タンパク質の種類等に応じて適宜設定できる。一般的には、溶解条件を適切に設定することで、組換え構造タンパク質を溶解用溶媒に溶解させることができる。 The conditions for dissolving the recombinant structural protein in the dissolving solvent can be appropriately set according to the type of dissolving solvent, the type and concentration of salt to be added, the type of recombinant structural protein, and the like. In general, the recombinant structural protein can be dissolved in the dissolution solvent by appropriately setting the dissolution conditions.

溶解温度は、組換え構造タンパク質が溶解するが、組換え構造タンパク質を発現した宿主細胞由来の夾雑物が溶解しない温度まで加温して、所定時間維持することが好ましい。溶解させるための温度は、溶解用溶媒の種類、添加する塩の種類及び濃度、並びに組換え構造タンパク質の種類等に応じて決めればよいが、例えば30~100℃及び40~60℃の温度を挙げることができる。例えば、溶解させるための温度の上限値は、100℃、90℃、80℃又は70℃であってよく、溶解させるための温度の下限値は30℃、40℃、50℃であってよい。溶解させるための時間は、組換え構造タンパク質が充分溶解し、且つ夾雑物の溶解が少ない時間であれば、特に限定する必要はないが、工業的生産を考慮すると、10~120分が好ましく、10~60分がより好ましく、10~30分が更に好ましい。 The dissolution temperature is preferably such that the recombinant structural protein dissolves, but the contaminants derived from the host cell expressing the recombinant structural protein do not dissolve, and the temperature is maintained for a predetermined period of time. The temperature for dissolution may be determined according to the type of dissolution solvent, the type and concentration of salt to be added, and the type of recombinant structural protein. can be mentioned. For example, the upper temperature limit for dissolution may be 100°C, 90°C, 80°C, or 70°C, and the lower temperature limit for dissolution may be 30°C, 40°C, and 50°C. The time for dissolution is not particularly limited as long as the recombinant structural protein is sufficiently dissolved and contaminants are less dissolved, but considering industrial production, it is preferably 10 to 120 minutes. 10 to 60 minutes is more preferable, and 10 to 30 minutes is even more preferable.

組換え構造タンパク質が、フィブロイン、コラ-ゲン、レシリン、エラスチン及びケラチン、並びにこれら由来のタンパク質等である場合には、例えば、以下の条件を挙げることができる。上記構造タンパク質を発現した宿主に添加する溶解用溶媒の添加量は、組換え構造タンパク質重量(wt)当たり、溶媒(vol)/組換え構造タンパク質重量(wt)比として、100~300倍が好ましく、150~250倍がより好ましく、175~225倍が更に好ましい。溶解用溶媒に添加する塩としては、塩化リチウム、塩化カルシウム及びトリフルオロ酢酸ナトリウムが好ましく、トリフルオロ酢酸ナトリウムがより好ましい。また、塩を添加する場合の濃度は、溶解用溶媒全量を基準として、0M超1.0M以下が好ましく、0M超0.6M以下がより好ましく、0M超0.5M以下が更に好ましく、0M超0.01M以下であってもよい。 When the recombinant structural protein is fibroin, collagen, resilin, elastin, keratin, and proteins derived from these, for example, the following conditions can be mentioned. The amount of the dissolution solvent to be added to the host expressing the structural protein is preferably 100 to 300 times the weight (wt) of the recombinant structural protein as a ratio of solvent (vol)/recombinant structural protein weight (wt). , more preferably 150 to 250 times, and even more preferably 175 to 225 times. As the salt to be added to the solvent for dissolution, lithium chloride, calcium chloride and sodium trifluoroacetate are preferable, and sodium trifluoroacetate is more preferable. In addition, the concentration when adding a salt is preferably more than 0 M and 1.0 M or less, more preferably more than 0 M and 0.6 M or less, further preferably more than 0 M and 0.5 M or less, based on the total amount of the dissolving solvent, and more than 0 M. It may be 0.01M or less.

組換え構造タンパク質が、フィブロイン(改変フィブロインを含む)である場合には、例えば、以下の条件を挙げることができる。上記組換え構造タンパク質を発現した宿主細胞に添加する溶解用溶媒の添加量は、組換え構造タンパク質重量(wt)当たり、溶解用溶媒(vol)/組換え構造タンパク質重量(wt)比として、100~300倍が好ましく、150~250倍がより好ましく、175~225倍が更に好ましい。溶解用溶媒に添加する塩としては、塩化リチウム、塩化カルシウム及びトリフルオロ酢酸ナトリウムが好ましく、トリフルオロ酢酸ナトリウムがより好ましい。また、塩を添加する場合の濃度は、溶解用溶媒全量を基準として、0M超1.0M以下が好ましく、0M超0.6M以下がより好ましく、0M超0.5M以下が更に好ましく、0M超0.01M以下であってもよい。温度条件としては、上記の溶媒を用いて、30~100℃及び40~60℃の温度を挙げることができる。例えば、溶解させるための温度の上限値は、100℃、90℃、80℃又は70℃であってよく、溶解させるための温度の下限値は30℃、40℃、50℃であってよい。溶解するための時間としては例えば10~120分が好ましく、10~60分がより好ましく、10~30分が更に好ましい。 When the recombinant structural protein is fibroin (including modified fibroin), for example, the following conditions can be mentioned. The amount of the dissolving solvent to be added to the host cells expressing the recombinant structural protein is 100 as a dissolving solvent (vol)/recombinant structural protein weight (wt) ratio per recombinant structural protein weight (wt). ~300 times is preferred, 150 to 250 times is more preferred, and 175 to 225 times is even more preferred. As the salt to be added to the solvent for dissolution, lithium chloride, calcium chloride and sodium trifluoroacetate are preferable, and sodium trifluoroacetate is more preferable. In addition, the concentration when adding a salt is preferably more than 0 M and 1.0 M or less, more preferably more than 0 M and 0.6 M or less, further preferably more than 0 M and 0.5 M or less, based on the total amount of the dissolving solvent, and more than 0 M. It may be 0.01M or less. Temperature conditions include temperatures of 30 to 100° C. and 40 to 60° C. using the above solvents. For example, the upper temperature limit for dissolution may be 100°C, 90°C, 80°C, or 70°C, and the lower temperature limit for dissolution may be 30°C, 40°C, and 50°C. The time for dissolution is, for example, preferably 10 to 120 minutes, more preferably 10 to 60 minutes, even more preferably 10 to 30 minutes.

組換え構造タンパク質溶液は、組換え構造タンパク質を発現した宿主細胞(又は宿主細胞の破砕物若しくは破砕液等)を溶解用溶媒に溶解させることで得られた場合は、組換え構造タンパク質溶液を回収するともに、不溶物を分離し、宿主細胞及び/又は宿主細胞由来の夾雑物を除去又は低減してもよい。構造タンパク質溶液を回収及び不溶物の分離は、溶液と沈降物(凝集物)とを分離できればよく、特に限定されない。取扱いの簡便性から、濾過による分離及び/又は遠心分離により行うことが好ましい。濾過による分離は、例えば、ろ紙、ろ過膜等を用いて行うことができる。遠心分離の条件は、特に限定されない。例えば、室温(20±5℃)、8000×g~15000×gで5~20分間行うことができる。上記不溶物の分離は2回以上行ってもよい。 If the recombinant structural protein solution is obtained by dissolving the recombinant structural protein-expressing host cells (or host cell lysate or lysate, etc.) in a dissolution solvent, the recombinant structural protein solution is collected. In addition, insolubles may be separated to remove or reduce host cells and/or host cell-derived contaminants. Recovery of the structural protein solution and separation of the insoluble matter are not particularly limited as long as the solution and the sediment (aggregate) can be separated. Separation by filtration and/or centrifugation is preferred for ease of handling. Separation by filtration can be performed using, for example, filter paper, a filter membrane, or the like. Conditions for centrifugation are not particularly limited. For example, it can be carried out at room temperature (20±5° C.) at 8000×g to 15000×g for 5 to 20 minutes. The separation of the insoluble matter may be performed twice or more.

[工程(B)]
工程(B)は、工程(A)で用意した組換え構造タンパク質溶液を、水を含む混合溶媒で希釈する工程である。
[Step (B)]
Step (B) is a step of diluting the recombinant structural protein solution prepared in step (A) with a mixed solvent containing water.

混合溶媒(以下、「希釈用混合溶媒」ともいう)は、水を含む2種類以上の溶媒からなる。水としては、特に限定されないが、夾雑物を低減するという観点から、純水、蒸留水、超純水等を用いることが好ましい。また、水として、水溶性緩衝液、酸性水溶液、塩基性水溶液等が挙げられる。酸性水溶液としては、ギ酸、酢酸、希塩酸等の酸性水溶液が挙げられ、塩基性水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液などの塩基性水溶液が挙げられる。 A mixed solvent (hereinafter also referred to as a “mixed solvent for dilution”) is composed of two or more solvents containing water. Water is not particularly limited, but pure water, distilled water, ultrapure water, or the like is preferably used from the viewpoint of reducing contaminants. Examples of water include water-soluble buffer solutions, acidic aqueous solutions, basic aqueous solutions, and the like. Acidic aqueous solutions include acidic aqueous solutions such as formic acid, acetic acid and dilute hydrochloric acid, and basic aqueous solutions include basic aqueous solutions such as sodium hydroxide aqueous solution and calcium hydroxide aqueous solution.

水溶性緩衝液としては、例えば、pH3~9のリン酸系緩衝液、pH3~9のトリス系緩衝液等を用いることができる。上記リン酸系緩衝液の濃度は、例えば10~200mMである。上記トリス系緩衝液の濃度は、例えば10~100mMである。例えば、上記トリス系緩衝液としては、pH3~9の50mMのTris緩衝液を用いることができる。また、例えば、上記リン酸系緩衝液としては、pH3~9の50mMのリン酸ナトリウム緩衝液を用いることができる。 As the water-soluble buffer, for example, a phosphate buffer with a pH of 3 to 9, a Tris buffer with a pH of 3 to 9, or the like can be used. The concentration of the phosphate buffer is, for example, 10 to 200 mM. The concentration of the Tris-based buffer solution is, for example, 10 to 100 mM. For example, a 50 mM Tris buffer of pH 3-9 can be used as the Tris-based buffer. Further, for example, a 50 mM sodium phosphate buffer of pH 3 to 9 can be used as the phosphate buffer.

水以外の溶媒としては、水と混合できる有機溶媒であればよく、公知のものを用いることができる。具体的には、アセトニトリル、イソプロパノール、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、及びジメチルスルホキシド(DMSO)からなる群より選択される少なくとも1つの溶媒が挙げられる。希釈用混合溶媒は、純度が高い組換え構造タンパク質が得られるとともに、簡便という観点から、水とアセトニトリルとの混合溶媒であることが好ましい。 As the solvent other than water, any organic solvent that can be mixed with water can be used, and known solvents can be used. Specific examples include at least one solvent selected from the group consisting of acetonitrile, isopropanol, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and dimethylsulfoxide (DMSO). The mixed solvent for dilution is preferably a mixed solvent of water and acetonitrile from the viewpoint of obtaining a recombinant structural protein with high purity and convenience.

組換え構造タンパク質の純度が高いという観点から、混合溶媒に占める水の割合が重量比で90%以下であることが好ましく、85%以下であることがより好ましく、80%以下であることが更に好ましく、70%以下であることが特に好ましい。また、組換え構造タンパク質を凝集させない観点から、混合溶媒に占める水の割合が重量比で10%以上であることが好ましく、20%以上であることがより好ましく、30%以上であることが更に好ましく、40%以上であることが特に好ましい。混合溶媒に占める水の割合が重量比で、20~80%であってよく、30~70%、30~60%、40~80%若しくは40~60%であってよい。混合溶媒が水とイソプロパノールを含む場合、水の割合が重量比で30~60%であってもよい。また、混合溶媒が水とアセトニトリルを含む場合、水の割合が重量比で40~80%であってもよい。 From the viewpoint of high purity of the recombinant structural protein, the weight ratio of water in the mixed solvent is preferably 90% or less, more preferably 85% or less, and further preferably 80% or less. It is preferably 70% or less, and particularly preferably 70% or less. In addition, from the viewpoint of preventing aggregation of the recombinant structural protein, the weight ratio of water in the mixed solvent is preferably 10% or more, more preferably 20% or more, and further preferably 30% or more. It is preferably 40% or more, and particularly preferably 40% or more. The weight ratio of water in the mixed solvent may be 20 to 80%, 30 to 70%, 30 to 60%, 40 to 80%, or 40 to 60%. When the mixed solvent contains water and isopropanol, the proportion of water may be 30 to 60% by weight. Moreover, when the mixed solvent contains water and acetonitrile, the ratio of water may be 40 to 80% by weight.

上記組換え構造タンパク質溶液に希釈用混合溶媒を添加して希釈することで、組換え構造タンパク質以外の夾雑タンパク質の大部分を凝集させ、凝集した不溶物を分離除去し、組換え構造タンパク質を含むタンパク質溶液(上清)を回収する。 By adding a mixed solvent for dilution to the recombinant structural protein solution and diluting it, most of the contaminant proteins other than the recombinant structural protein are aggregated, the aggregated insoluble matter is separated and removed, and the recombinant structural protein is contained. Collect the protein solution (supernatant).

希釈用混合溶媒の添加量は、組換え構造タンパク質以外のタンパク質(以下、他のタンパク質ともいう)を凝集させることができればよく、特に限定されない。均一に希釈するという観点から、組換え構造タンパク質溶液に対して、体積比で、0.5倍以上であることが好ましく、より好ましくは0.75倍以上であり、更に好ましくは1倍以上である。また、組換え構造タンパク質を凝集させない観点から、10倍以下であることが好ましく、より好ましくは6倍以下であり、更に好ましくは4倍以下である。 The amount of the mixed solvent for dilution to be added is not particularly limited as long as proteins other than the recombinant structural protein (hereinafter also referred to as other proteins) can be aggregated. From the viewpoint of uniform dilution, the volume ratio of the recombinant structural protein solution is preferably 0.5 times or more, more preferably 0.75 times or more, and still more preferably 1 time or more. be. In addition, from the viewpoint of preventing aggregation of the recombinant structural protein, it is preferably 10-fold or less, more preferably 6-fold or less, and still more preferably 4-fold or less.

混合溶媒は、塩を更に含むものであってもよい。混合溶媒に含まれ得る塩は、溶解用溶媒に含まれ得る塩と同じであってよく、例えば、上述した、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属硝酸塩、チオシアン酸塩、過塩素酸塩等の無機塩、トリフルオロ酢酸ナトリウム(CFCOONa)等の有機塩、酢酸アンモニウム等の揮発性塩を挙げることができる。これらの塩は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。塩としては、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、トリフルオロ酢酸ナトリウム、酢酸アンモニウムが好ましく、塩化リチウム、塩化カルシウム、トリフルオロ酢酸ナトリウム、酢酸アンモニウムがより好ましい。 The mixed solvent may further contain a salt. The salt that can be contained in the mixed solvent can be the same as the salt that can be contained in the solvent for dissolution, such as the above-described alkali metal halides, alkaline earth metal halides, alkaline earth metal nitrates, thiocyanates. , inorganic salts such as perchlorate, organic salts such as sodium trifluoroacetate (CF 3 COONa), and volatile salts such as ammonium acetate. One type of these salts may be used alone, or two or more types may be used in combination. Preferred salts are alkali metal halides, alkaline earth metal halides, sodium trifluoroacetate and ammonium acetate, more preferably lithium chloride, calcium chloride, sodium trifluoroacetate and ammonium acetate.

塩を添加する場合の添加量としては、混合溶媒に含まれる水以外の溶媒の種類等に応じて最適量を決めればよいが、例えば、混合溶媒全量を基準として、0M超1.0M以下の塩を添加できる。塩の添加量の上限値は、例えば、0.7M以下、0.6M以下又は0.5M以下であってよく、塩の添加量の下限値は、0.05M以上、0.1M以上又は0.2M以上であってよい。 When the salt is added, the optimum amount may be determined according to the type of solvent other than water contained in the mixed solvent. Salt can be added. The upper limit of the amount of salt added may be, for example, 0.7 M or less, 0.6 M or less, or 0.5 M or less, and the lower limit of the salt addition amount is 0.05 M or more, 0.1 M or more, or 0 .2M or more.

不溶物の分離は、沈降物(凝集物)を分離できればよく、特に限定されない。取扱いの簡便性から、濾過による分離及び/又は遠心分離により行うことが好ましい。濾過による分離は、例えば、ろ紙、ろ過膜等を用いて行うことができる。遠心分離の条件は、特に限定されない。例えば、室温(20±5℃)、8000×g~15000×gで5~20分間行うことができる。上記不溶物の分離は2回以上行ってもよい。 Separation of insoluble matter is not particularly limited as long as sediments (aggregates) can be separated. Separation by filtration and/or centrifugation is preferred for ease of handling. Separation by filtration can be performed using, for example, filter paper, a filter membrane, or the like. Conditions for centrifugation are not particularly limited. For example, it can be carried out at room temperature (20±5° C.) at 8000×g to 15000×g for 5 to 20 minutes. The separation of the insoluble matter may be performed twice or more.

本実施形態の製造方法は、工程(A)の前又は後に、組換え構造タンパク質を発現した宿主細胞を含む培養物から、宿主細胞及び/又は宿主細胞由来の夾雑物を除去又は低減することを更に備えるものであってもよい。これにより、工程(A)及び工程(B)における操作を円滑に進めることができる。夾雑物の除去又は低減は、上述した(組換え構造タンパク質を含む可溶化画分の回収方法)方法に従って実施することができる。 In the production method of the present embodiment, before or after step (A), the host cells and/or host cell-derived contaminants are removed or reduced from the culture containing the host cells expressing the recombinant structural protein. It may be further provided. Thereby, the operations in steps (A) and (B) can proceed smoothly. Removal or reduction of contaminants can be carried out according to the method described above (Method for Collecting Solubilized Fraction Containing Recombinant Structural Protein).

[工程(C)]
工程(C)は、工程(B)で希釈した組換え構造タンパク質溶液を、多孔質ゲルが充填されたカラムに通液して、分子量分画する工程である。
[Step (C)]
Step (C) is a step of passing the recombinant structural protein solution diluted in step (B) through a column filled with porous gel to fractionate the molecular weight.

多孔質ゲルは、特に限定されず、例えば、ポリスチレン、ハイドロゲル、シリカゲル等を基材とする多孔質材料を挙げることができる。多孔質ゲルとしては、シリカゲルが好ましい。これらの多孔質ゲルをカラムに充填し、当該カラムに組換え構造タンパク質溶液を通液することで、組換え構造タンパク質溶液中に含まれる成分を分子量に応じて分画することができる。 The porous gel is not particularly limited, and examples thereof include porous materials based on polystyrene, hydrogel, silica gel, and the like. Silica gel is preferred as the porous gel. By filling a column with these porous gels and passing the recombinant structural protein solution through the column, the components contained in the recombinant structural protein solution can be fractionated according to their molecular weights.

カラムの材質及び形状は、組換え構造タンパク質溶液中に含まれる成分を分子量に応じて分画できる限りにおいて、通常用いられているものを特に制限なく用いることができる。多孔質ゲルが充填されたカラムとしては、特定の分子量を有する画分が溶出される寒天から、シリカゲルが充填されたサイズ排除クロマトグラフィー用カラムが好ましい。これにより、クロマトグラフィー装置を使用して、工程(C)の分子量分画、及び工程(D)の画分の回収を自動化することができる。クロマトグラフィー装置は、溶媒(特に有機溶媒)に耐性があり、流速などを適切に制御できる一般的なクロマトグラフィー装置であればよく、特に限定されない。 As for the material and shape of the column, those commonly used can be used without particular limitation as long as the components contained in the recombinant structural protein solution can be fractionated according to their molecular weights. As the column packed with porous gel, a size exclusion chromatography column packed with silica gel is preferred, from agar in which a fraction having a specific molecular weight is eluted. This makes it possible to automate the molecular weight fractionation in step (C) and the collection of fractions in step (D) using a chromatographic apparatus. The chromatographic device is not particularly limited as long as it is a general chromatographic device that is resistant to solvents (especially organic solvents) and capable of appropriately controlling the flow rate and the like.

組換え構造タンパク質溶液を、多孔質ゲルが充填されたカラムに導入する流速は、多孔質ゲルが充填されたカラムに問題なく導入することができる流速であれば特に限定されず、例えば、多孔質ゲルがシリカゲルであり、カラム容量がカラム内径2cm、カラム長さ40cm、目的とする組換え構造タンパク質がPRT799(分子量211.4kDa)である場合は、0.1mL/分~100mL/分、好ましくは0.1mL/分~50mL/分、よりに好ましくは0.1mL/分~6mL/分である。 The flow rate at which the recombinant structural protein solution is introduced into the column packed with the porous gel is not particularly limited as long as it can be introduced into the column packed with the porous gel without any problem. When the gel is silica gel, the column capacity is 2 cm in inner diameter, 40 cm in column length, and the target recombinant structural protein is PRT799 (molecular weight: 211.4 kDa), 0.1 mL/min to 100 mL/min, preferably 0.1 mL/min to 50 mL/min, more preferably 0.1 mL/min to 6 mL/min.

組換え構造タンパク質溶液は、多孔質ゲルが充填されたカラムの種類に応じて溶質(好ましくは、組換え構造タンパク質)の濃度を調整することが好ましい。濃度を調整する方法として、濃縮、希釈などの方法が挙げられ、濃縮する場合は、蒸留などが挙げられ、希釈する場合は、組換え構造タンパク質溶液の溶媒と同一の溶媒で希釈する方法などが挙げられる。 The recombinant structural protein solution preferably adjusts the concentration of the solute (preferably, the recombinant structural protein) according to the type of column packed with the porous gel. Methods for adjusting the concentration include methods such as concentration and dilution. Examples of methods for concentration include distillation, and examples for dilution include a method of diluting with the same solvent as the solvent for the recombinant structural protein solution. mentioned.

本実施形態の製造方法は、工程(C)の前に、工程(B)で用意した組換え構造タンパク質溶液から不溶性画分を除去する工程を更に含むものであってもよい。不溶性画分を除去する方法は、例えば、遠心分離、並びにドラムフィルター及びプレスフィルター等のフィルターろ過等の一般的な方法が挙げられる。フィルターろ過による場合、テフロンフィルターを用いる方法、セライト、珪藻土等のろ過助剤及びプリコート剤等を併用する方法により、組換え構造タンパク質を含む可溶性画分をより効率的に回収することができる。回収した組換え構造タンパク質を含む可溶性画分は、組換え構造タンパク質溶液として、工程(C)で使用することができる。 The production method of this embodiment may further include, before step (C), a step of removing an insoluble fraction from the recombinant structural protein solution prepared in step (B). Methods for removing the insoluble fraction include, for example, common methods such as centrifugation and filtration through filters such as drum filters and press filters. In the case of filter filtration, a method using a Teflon filter, a method using a filter aid such as celite or diatomaceous earth and a pre-coating agent, etc. can more efficiently collect the soluble fraction containing the recombinant structural protein. The collected soluble fraction containing the recombinant structural protein can be used in step (C) as a recombinant structural protein solution.

[工程(D)]
工程(D)は、所望の分子量を有する組換え構造タンパク質が含まれる画分を回収する工程である。
[Step (D)]
Step (D) is a step of collecting the fraction containing the recombinant structural protein having the desired molecular weight.

所望の分子量を有する組換え構造タンパク質が含まれる画分は、任意に設定してよいが、目的とする組換え構造タンパク質と同程度の分子量のタンパク質が含まれる画分とするのが好ましい。目的とする組換え構造タンパク質の分子量は、当該構造タンパク質のアミノ酸配列から推定することもできるし、予め複数の画分を回収してSDS-PAGE等の解析により当該組換え構造タンパク質が含まれる画分を特定してもよい。 The fraction containing the recombinant structural protein having the desired molecular weight may be set arbitrarily, but it is preferably a fraction containing a protein with a molecular weight similar to that of the target recombinant structural protein. The molecular weight of the target recombinant structural protein can be estimated from the amino acid sequence of the structural protein. Minutes may be specified.

また、目的とする組換え構造タンパク質と同程度の分子量のタンパク質が含まれる画分以外の画分を、「所望の分子量を有する組換え構造タンパク質が含まれる画分」に設定してもよい。これにより、例えば、目的とする組換え構造タンパク質の分解物等を回収することもできる。 In addition, a fraction other than the fraction containing a protein having a molecular weight similar to that of the target recombinant structural protein may be set as the "fraction containing a recombinant structural protein having a desired molecular weight". As a result, for example, degradation products of the target recombinant structural protein can also be recovered.

所望の分子量を有する組換え構造タンパク質が含まれる画分を回収する方法は、特に制限されず、例えば、所望の分子量を有するタンパク質が含まれる画分が、多孔質ゲルが充填されたカラムから排出される時間に別の容器に回収する方法などが挙げられる。また、クロマトグラフィー装置を使用して工程(D)を実施する場合は、例えば、クロマトグラフィー装置のフラクションコレクター等を利用して回収することもできる。 The method for collecting the fraction containing the recombinant structural protein having the desired molecular weight is not particularly limited. For example, the fraction containing the protein having the desired molecular weight is discharged from a column filled with porous gel collection in another container at the time of collection. Moreover, when step (D) is performed using a chromatography device, for example, it can be collected using a fraction collector of the chromatography device or the like.

所望の分子量を有する組換え構造タンパク質が含まれる画分が多孔質ゲルが充填されたカラムから排出される時間は、流速、カラム容量、多孔質ゲル及び目的とする組換え構造タンパク質の種類によって適宜設定することができる。 The time for the fraction containing the recombinant structural protein having the desired molecular weight to be discharged from the column packed with the porous gel is appropriately determined depending on the flow rate, column capacity, porous gel and type of the target recombinant structural protein. can be set.

具体的には、流速が0.3mL/分、カラム容量がカラム内径4.6mm、カラム長さ250mm、2本のカラムを直結し、多孔質ゲルがシリカゲル、及び目的とする組換え構造タンパク質がPRT918(分子量52.7kDa)である場合は、多孔質ゲルが充填されたカラムに組換え構造タンパク質溶液を導入後、7分~12分、8分~11分などの画分が挙げられ、より目的とする組換え構造タンパク質の純度が高い画分は9分~10分の画分である。 Specifically, the flow rate is 0.3 mL/min, the column capacity is 4.6 mm in the column inner diameter, the column length is 250 mm, the two columns are directly connected, the porous gel is silica gel, and the target recombinant structural protein is In the case of PRT918 (molecular weight 52.7 kDa), fractions such as 7 minutes to 12 minutes and 8 minutes to 11 minutes after introduction of the recombinant structural protein solution into a column filled with porous gel, and more The fraction with high purity of the recombinant structural protein of interest is the 9-10 minute fraction.

回収量を増やす場合は、カラム容量の増加、回数の増加などが考えられ、回数の増加である場合は、上記と同条件により50回行うことで60mL程度の画分を取得することができる。 When increasing the recovery amount, it is possible to increase the column capacity, increase the number of times, etc. When increasing the number of times, it is possible to obtain a fraction of about 60 mL by performing 50 times under the same conditions as above.

カラム容量がカラム内径20mm、カラム長さ250mm、多孔質ゲルがシリカゲル、及び目的とする組換え構造タンパク質がPRT918(分子量52.7kDa)である場合、流速6mL/分で処理することが挙げられる。 When the column volume is 20 mm in column inner diameter, 250 mm in column length, silica gel as the porous gel, and PRT918 (molecular weight 52.7 kDa) as the target recombinant structural protein, the treatment is performed at a flow rate of 6 mL/min.

この方法によれば、所定の分子量を有する組換え構造タンパク質を簡便な方法により高い純度で得ることできる。また、有機溶媒が主体である溶媒を用いていることにより、蒸留などの操作で簡便に回収することができ経済的である。 According to this method, a recombinant structural protein having a predetermined molecular weight can be obtained in high purity by a simple method. Moreover, by using a solvent mainly composed of an organic solvent, it can be easily recovered by an operation such as distillation, which is economical.

蒸留などの操作で回収した所定の分子量を有する組換え構造タンパク質を凍結乾燥することで組換え構造タンパク質粉末を得ることができ、その組換え構造タンパク質粉末を溶解することでタンパク質成形に加工することもできる。 A recombinant structural protein powder can be obtained by freeze-drying a recombinant structural protein having a predetermined molecular weight recovered by an operation such as distillation, and the recombinant structural protein powder is dissolved to be processed into protein molding. can also

〔組換え構造タンパク質〕
本発明に係る所望の分子量を有する組換え構造タンパク質の製造方法によれば、分子量分布の幅が狭い組換え構造タンパク質(以下、特に「単一分子量の組換え構造タンパク質」ともいう。)が得られる。
[Recombinant Structural Protein]
According to the method for producing a recombinant structural protein having a desired molecular weight according to the present invention, a recombinant structural protein with a narrow molecular weight distribution (hereinafter, particularly referred to as a "single molecular weight recombinant structural protein") can be obtained. be done.

本実施形態に係る単一分子量の組換え構造タンパク質は、分子量分布の幅が狭いものであることから、純度が高いといえる。ここで、純度とは、組換え構造タンパク質総量に占める所定の分子量(すなわち、頻度が最も高い分子量)を有する組換え構造タンパク質の割合を意味する。本実施形態に係る単一分子量の組換え構造タンパク質は、純度が90%以上であることが好ましく、95%以上であることがより好ましく、97%以上であることが更に好ましく、99%以上であることが更により好ましい。 The single-molecular-weight recombinant structural protein according to the present embodiment has a narrow molecular weight distribution, and thus can be said to have high purity. Here, purity means the ratio of recombinant structural proteins having a given molecular weight (ie, the molecular weight with the highest frequency) to the total amount of recombinant structural proteins. The single-molecular-weight recombinant structural protein according to this embodiment preferably has a purity of 90% or higher, more preferably 95% or higher, even more preferably 97% or higher, and 99% or higher. It is even more preferred to have

単一分子量の組換え構造タンパク質の分子量は、多孔質ゲルを充填したカラムで分離可能な分子量であれば特に制限されない。組換え構造タンパク質がフィブロイン、コラ-ゲン、レシリン、エラスチン及びケラチン、並びにこれら由来のタンパク質等である場合には、当該分子量として、例えば、50kDa、100kDa、150kDa、200KDa、250KDa、300KDaなどが挙げられる。 The molecular weight of the single molecular weight recombinant structural protein is not particularly limited as long as it is a molecular weight that can be separated in a column filled with porous gel. When the recombinant structural proteins are fibroin, collagen, resilin, elastin, keratin, proteins derived from these, etc., the molecular weights thereof include, for example, 50 kDa, 100 kDa, 150 kDa, 200 KDa, 250 KDa, 300 KDa, etc. .

〔タンパク質成形体及びその製造方法〕
(単一分子量の組換え構造タンパク質を含むドープ溶液)
本実施形態に係るドープ液は、本発明に係る単一分子量の組換え構造タンパク質を含む。本実施形態に係るドープ液は、例えば、本発明に係る単一分子量の組換え構造タンパク質を溶媒に溶解させることで得ることもできるし、本発明に係る組換え構造タンパク質の製造方法を実施し、工程(D)の結果物として得ることもできる。工程(D)の結果物は、更に別の精製工程を実施することで単一分子量の組換え構造タンパク質の純度をより高めることができる。更に別に行う精製工程は特に限定されず、エタノール沈殿、アフィニティークロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィーなどが挙げられる。
[Protein molded product and method for producing the same]
(Dope Solution Containing Single Molecular Weight Recombinant Structural Protein)
The dope solution according to this embodiment comprises a single molecular weight recombinant structural protein according to the invention. The dope solution according to the present embodiment can be obtained, for example, by dissolving the single-molecular-weight recombinant structural protein according to the present invention in a solvent, or by carrying out the method for producing the recombinant structural protein according to the present invention. , can also be obtained as a result of step (D). The result of step (D) can be subjected to further purification steps to further refine the purity of the single molecular weight recombinant structural protein. Further purification steps to be performed separately are not particularly limited, and include ethanol precipitation, affinity chromatography, ion exchange chromatography and the like.

本実施形態に係るドープ液中の単一分子量の組換え構造タンパク質の濃度は、ドープ液全量を基準として、1質量%以上であってよく、2質量%以上であってよく、3質量%以上であってよく、4質量%以上であってよく、5質量%以上であってよく、10質量%以上であってよく、20質量%以上であってよく、30質量%以上であってよく、40質量%以上であってよく、50質量%以上であってよく、60質量%以上であってよい。単一分子量の組換え構造タンパク質の濃度の上限は、例えば、70質量%以下であってよい。 The concentration of the recombinant structural protein with a single molecular weight in the dope solution according to the present embodiment may be 1% by mass or more, 2% by mass or more, or 3% by mass or more based on the total amount of the dope solution. may be 4% by mass or more, may be 5% by mass or more, may be 10% by mass or more, may be 20% by mass or more, may be 30% by mass or more, It may be 40% by mass or more, 50% by mass or more, or 60% by mass or more. The upper concentration limit for single molecular weight recombinant structural proteins may be, for example, 70% by weight or less.

ドープ液の溶媒としては、構造タンパク質を溶解させる溶媒として通常用いられているものを用いることができ、例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)、ヘキサフルオロアセトン(HFA)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ギ酸、並びに尿素、グアニジン、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、臭化リチウム、塩化カルシウム及びチオシアン酸リチウム等を含む水溶液等を挙げることができる。これらの溶媒は、1種単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。 As the solvent for the dope solution, those commonly used as solvents for dissolving structural proteins can be used. Examples include N-dimethylformamide (DMF), formic acid, and aqueous solutions containing urea, guanidine, sodium dodecyl sulfate (SDS), lithium bromide, calcium chloride, lithium thiocyanate, and the like. These solvents may be used singly or in combination of two or more.

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

溶解促進剤の含有量は、組換え構造タンパク質の全量100質量部に対して、1.0質量部以上、5.0質量部以上、9.0質量部以上、15質量部以上又は20.0質量部以上であってよい。溶解促進剤の含有量は、組換え構造タンパク質の全量100質量部に対して、40質量部以下、35質量部以下又は30質量部以下であってよい。 The content of the dissolution enhancer is 1.0 parts by mass or more, 5.0 parts by mass or more, 9.0 parts by mass or more, 15 parts by mass or more, or 20.0 parts by mass with respect to the total amount of 100 parts by mass of the recombinant structural protein. It may be at least parts by mass. The content of the dissolution enhancer may be 40 parts by mass or less, 35 parts by mass or less, or 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total recombinant structural protein.

本実施形態に係るドープ液の製造時に、30~90℃に加温してもよい。使用する溶媒、組換え構造タンパク質の種類等に応じて溶解可能な温度を適時設定すればよい。溶解を促進するために振盪、撹拌してもよい。 It may be heated to 30 to 90° C. during the production of the dope solution according to this embodiment. The dissolving temperature may be appropriately set according to the solvent used, the type of recombinant structural protein, and the like. Shaking and stirring may be used to facilitate dissolution.

本実施形態に係るドープ液の粘度は、ドープ液の用途等に応じて適宜設定してよい。例えば、本実施形態に係るドープ液を紡糸原液として使用する場合、その粘度は、紡糸方法に応じて適宜設定してよく、例えば、35℃において100~50000cP(センチポイズ)、40℃において100~50000cP(センチポイズ)等に設定すればよい。紡糸原液の粘度は、例えば京都電子工業社製の商品名“EMS粘度計”を使用して測定することができる。 The viscosity of the dope liquid according to this embodiment may be appropriately set according to the use of the dope liquid. For example, when the dope solution according to the present embodiment is used as a spinning stock solution, the viscosity thereof may be appropriately set according to the spinning method. (centipoise) or the like. The viscosity of the spinning stock solution can be measured, for example, using a product name "EMS viscometer" manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.

(タンパク質成形体の製造方法)
本実施形態に係るタンパク質成形体の製造方法は、所望の分子量を有する組換え構造タンパク質の製造方法の工程(A)~(D)に加えて、工程(E):工程(D)で回収された組換え構造タンパク質を成形して成形体を得る工程を更に備える。成形は当業者にとって既知の方法によって行えばよく、例えば上述のドープ液を用いて成形する。
(Method for producing protein compact)
In the method for producing a protein compact according to the present embodiment, in addition to steps (A) to (D) of the method for producing a recombinant structural protein having a desired molecular weight, step (E): A step of molding the recombinant structural protein to obtain a molded product is further provided. The molding may be performed by a method known to those skilled in the art, for example, using the dope solution described above.

得られるタンパク質成形体は、単一分子量の組換え構造タンパク質が成形されたものである。成形体の形状は特に限定されず、例えば、繊維、フィルム、多孔質体、パーティクル、モールド成形体等であってよい。 The resulting protein compact is a single-molecular-weight recombinant structural protein. The shape of the molded article is not particularly limited, and may be, for example, fibers, films, porous bodies, particles, molded articles, and the like.

フィルム状の成形体(タンパク質フィルム)は、例えば、上述したドープ液の膜を形成し、形成された膜から溶媒を除去する方法により得られる。 A film-like molded body (protein film) can be obtained, for example, by forming a film of the dope solution described above and removing the solvent from the formed film.

繊維状の成形体(タンパク質繊維)は、例えば、上述したドープ液を紡糸し、紡糸されたドープ液から溶媒を除去する方法により得られる。 A fibrous molded body (protein fiber) can be obtained, for example, by spinning the dope solution described above and removing the solvent from the spun dope solution.

多孔質状の成形体(タンパク質多孔質体)は、フィブロイン由来タンパク質より多孔質体を製造する方法が国際公開第2014/175178号に記載されており、基本的にこの方法によって得られる。 A porous molded body (porous protein body) is basically obtained by a method for producing a porous body from a fibroin-derived protein, which is described in International Publication No. 2014/175178.

パーティクル状の成形体(タンパク質パーティクル)は、例えば、上述したドープ液を用い、ドープ液中の溶媒を水溶性溶媒に置換することによりタンパク質の水溶液を得る工程と、タンパク質の水溶液を乾燥する工程とを含む方法によって得られる。水溶性溶媒は、水を含む溶媒をいい、例えば、水、水溶性緩衝液、生理食塩水等が挙げられる。水溶性溶媒に置換する工程は、ドープ液を透析膜内に入れ、水溶性溶媒中に浸漬し、水溶性溶媒を1回以上入れ替える方法により行われることが好ましい。具体的には、ドープ液を透析膜に入れ、ドープ液の100倍以上の量の水溶性溶媒の中に3時間静置し、この水溶性溶媒入れ替えを繰り返すことがより好ましい。透析膜は、タンパク質が透過させないものであればよく、例えばセルロース透析膜等であってよい。水溶性溶媒の置換を繰り返すことにより、ドープ液中に存在していた溶媒の量をゼロに近づけることができる。水溶性溶媒に置換する工程の後半では、透析膜は使用しなくてもよい。タンパク質の水溶液を乾燥する工程は、真空凍結乾燥を用いることが好ましい。真空凍結乾燥時の真空度は、好ましくは200パスカル(Pa)以下、より好ましくは150パスカル以下、更に好ましくは100パスカル以下である。凍結乾燥後のパーティクルにおける水分率は、好ましくは5.0%以下、より好ましくは3.0%以下である。 Particle-shaped compacts (protein particles) can be obtained, for example, by using the dope solution described above and replacing the solvent in the dope solution with a water-soluble solvent to obtain an aqueous protein solution, and drying the aqueous protein solution. obtained by a method comprising A water-soluble solvent refers to a solvent containing water, and includes, for example, water, a water-soluble buffer solution, physiological saline, and the like. The step of replacing with the water-soluble solvent is preferably carried out by a method of putting the dope solution into the dialysis membrane, immersing it in the water-soluble solvent, and replacing the water-soluble solvent one or more times. Specifically, it is more preferable to put the dope solution into the dialysis membrane, leave the solution in an amount of the water-soluble solvent that is 100 times or more the amount of the dope solution for 3 hours, and repeat this replacement of the water-soluble solvent. Any dialysis membrane may be used as long as it does not permeate proteins, and may be, for example, a cellulose dialysis membrane. By repeating replacement of the water-soluble solvent, the amount of solvent present in the dope can be brought close to zero. A dialysis membrane may not be used in the second half of the step of replacing with a water-soluble solvent. The step of drying the aqueous protein solution preferably uses vacuum freeze-drying. The degree of vacuum during vacuum freeze-drying is preferably 200 pascals (Pa) or less, more preferably 150 pascals or less, and even more preferably 100 pascals or less. The moisture content of the freeze-dried particles is preferably 5.0% or less, more preferably 3.0% or less.

モールド成形体は、例えば、国際公開第2017/047504号の明細書にフィブロイン由来タンパク質よりモールド成形体を製造する方法が記載されており、基本的にこの方法によって得られる。なお、フィブロイン由来タンパク質よりモールド成形体を製造する際には、例えば以下の操作が実施される。即ち、先ず、タンパク質を含む組成物(タンパク質のみ、或いは他の成分を含む)を加圧成形機の金型に導入した後、金型を加熱すると共に組成物に対して加圧する。所定の加圧下でタンパク質が所定の温度に達するまで加熱及び加圧を継続して、加熱加圧された組成物を得る。次いで、冷却器(例えばスポットクーラー)を用いて金型の温度を下降させ、組成物が所定の温度になったところで、内容物を取り出してモールド成形体を得る。加熱は、80~300℃で行うことが好ましく、100~180℃がより好ましく、100~130℃が更に好ましい。加圧は、5kN以上で行うことが好ましく、10kN以上がより好ましく、20kN以上が更に好ましい。また、所定の加熱加圧条件に達した後、その条件での処理を続ける時間(保温条件)は、0~100分が好ましく、1~50分がより好ましく、5~30分が更に好ましい。 For example, the specification of WO 2017/047504 describes a method for producing a molded article from a fibroin-derived protein, and the molded article is basically obtained by this method. When producing a molded product from a fibroin-derived protein, for example, the following operations are carried out. That is, first, a composition containing protein (only protein or containing other components) is introduced into the mold of a pressure molding machine, and then the mold is heated and pressed against the composition. Heating and pressing are continued until the protein reaches a predetermined temperature under a predetermined pressure to obtain a heat-pressed composition. Next, the temperature of the mold is lowered using a cooler (for example, a spot cooler), and when the composition reaches a predetermined temperature, the contents are taken out to obtain a molded product. Heating is preferably carried out at 80 to 300°C, more preferably 100 to 180°C, even more preferably 100 to 130°C. The pressure is preferably 5 kN or higher, more preferably 10 kN or higher, and even more preferably 20 kN or higher. In addition, after the predetermined heating and pressurizing conditions are reached, the time for which the treatment is continued under those conditions (warming conditions) is preferably 0 to 100 minutes, more preferably 1 to 50 minutes, and even more preferably 5 to 30 minutes.

〔難溶性タンパク質溶液の希釈剤及び難溶性タンパク質希釈液〕
本実施形態に係る難溶性タンパク質溶液の希釈剤は、難溶性タンパク質溶液のための希釈剤であって、水を含む混合溶媒を含む。難溶性タンパク質溶液が溶解用溶媒に難溶性タンパク質が溶解されている溶液である。溶解用溶媒及び混合溶媒は、上述のとおりである。また、難溶性タンパク質溶液の希釈剤は、上記の希釈用混合溶媒と同じであり得る。
[Diluent for poorly soluble protein solution and poorly soluble protein diluent]
The diluent for the poorly soluble protein solution according to the present embodiment is a diluent for the poorly soluble protein solution and includes a mixed solvent containing water. A poorly soluble protein solution is a solution in which a poorly soluble protein is dissolved in a dissolution solvent. The dissolution solvent and mixed solvent are as described above. Also, the diluent for the sparingly soluble protein solution may be the same as the mixed solvent for dilution described above.

難溶性タンパク質は、水に難溶性のタンパク質であれば特に限定されないが、例えば上述したフィブロイン、コラ-ゲン、レシリン、エラスチン及びケラチン、並びにこれら由来のタンパク質等を挙げることができ、特にクモ糸タンパク質であることが好ましい。難溶性タンパク質溶液を上記希釈剤で希釈すると、難溶性タンパク質の析出を抑制しつつ、難溶性タンパク質溶液のゲル化を抑制できる。 The sparingly soluble protein is not particularly limited as long as it is sparingly soluble in water, and examples thereof include fibroin, collagen, resilin, elastin and keratin, and proteins derived from these, particularly spider silk proteins. is preferably By diluting the sparingly soluble protein solution with the diluent, precipitation of the sparingly soluble protein can be suppressed while suppressing gelation of the sparingly soluble protein solution.

本実施形態に係る難溶性タンパク質希釈液は、難溶性タンパク質と、該難溶性タンパク質を溶解するための溶解用溶媒と、難溶性タンパク質溶液の希釈剤とを含む。難溶性タンパク質、難溶性タンパク質を溶解するための溶解用溶媒、及び希釈剤は上述のとおりである。難溶性タンパク質希釈液は、難溶性タンパク質を溶解用溶媒に溶解させて難溶性タンパク質溶液としてから、希釈剤を用いて、難溶性タンパク質が溶解したまま、難溶性タンパク質溶液を希釈することによって得られる。難溶性タンパク質の溶解は、難溶性タンパク質に溶解用溶媒を添加してもよく、溶解用溶媒に難溶性タンパク質を添加してもよい。及び希釈は、同時でもよく、溶解用溶媒を先に添加し、難溶性タンパク質を溶解してから、混合溶媒を添加して希釈してもよい。本実施形態に係る難溶性タンパク質希釈液は、希釈液のまま難溶性タンパク質の精製に用いることができる。例えば、希釈液を多孔質ゲルで分子量分画し、分取することで、非常に高い純度で所望の分子量を有する目的タンパク質を精製することができる。 The poorly soluble protein diluent according to this embodiment includes a poorly soluble protein, a dissolving solvent for dissolving the poorly soluble protein, and a diluent for the poorly soluble protein solution. The poorly soluble protein, the solvent for dissolving the poorly soluble protein, and the diluent are as described above. The poorly soluble protein diluted solution is obtained by dissolving the poorly soluble protein in a dissolution solvent to form a poorly soluble protein solution, and then diluting the poorly soluble protein solution with a diluent while the poorly soluble protein remains dissolved. . The poorly soluble protein may be dissolved by adding a solvent for dissolution to the poorly soluble protein, or adding the poorly soluble protein to the solvent for dissolution. and dilution may be performed at the same time, or the solvent for dissolution may be added first to dissolve the sparingly soluble protein, and then the mixed solvent may be added for dilution. The poorly soluble protein diluent according to the present embodiment can be used as it is for purifying the poorly soluble protein. For example, the diluted solution is subjected to molecular weight fractionation using a porous gel and fractionated, whereby a target protein having a very high degree of purity and a desired molecular weight can be purified.

〔所望の分子量を有する組換え構造タンパク質の分析方法〕
本実施形態に係る所望の分子量を有する組換え構造タンパク質の分析方法は、所望の分子量を有する組換え構造タンパク質の製造方法の工程(A)~(D)に加えて、(F)工程(D)で回収画分を検出器によって分析する工程を備える。
[Method for Analyzing Recombinant Structural Protein with Desired Molecular Weight]
The method for analyzing a recombinant structural protein having a desired molecular weight according to the present embodiment includes steps (A) to (D) of the method for producing a recombinant structural protein having a desired molecular weight, in addition to steps (F) and (D). ) analyzing the collected fractions with a detector.

検出器は、回収された画分の分子量などを分析できるものであればよく、例えばUV(紫外線)分光光度計等の定量検出器が挙げられる。また、検出器は質量分析計を更に備えることが好ましい。質量分析計としては、例えばMS(質量分析装置)が挙げられる。 Any detector can be used as long as it can analyze the molecular weight of the collected fraction, and examples thereof include quantitative detectors such as UV (ultraviolet) spectrophotometers. It is also preferred that the detector further comprises a mass spectrometer. Examples of mass spectrometers include MS (mass spectrometer).

上記分析方法によれば、所望の分子量を有する組換え構造タンパク質が得られるかどうか、また、その定量や純度を分析でき、それによって、所望の分子量を有する組換え構造タンパク質を製造できる最適な方法を提供することができる。 According to the above analysis method, whether or not a recombinant structural protein having a desired molecular weight can be obtained, and its quantification and purity can be analyzed, thereby providing an optimal method for producing a recombinant structural protein having a desired molecular weight. can be provided.

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will now be described more specifically based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

〔参考例1:組換え構造タンパク質の製造〕
(1)目的とする組換え構造タンパク質発現株(組換え細胞)の作製
配列番号29(Met-PRT918)、配列番号9(Met-PRT799)で示されるアミノ酸配列を有するクモ糸由来の配列を有するフィブロインを合成した。当該核酸には、5’末端にNdeIサイト及び終止コドン下流にEcoRIサイトを付加した。各タンパク質のハイドロパシーインデックス及び分子量(kDa)は表5に示した通りである。
[Reference Example 1: Production of recombinant structural protein]
(1) Preparation of target recombinant structural protein-expressing strain (recombinant cell) Having a spider silk-derived sequence having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 29 (Met-PRT918) and SEQ ID NO: 9 (Met-PRT799) synthesized fibroin. An NdeI site was added to the 5' end of the nucleic acid, and an EcoRI site was added downstream of the termination codon. The hydropathic index and molecular weight (kDa) of each protein are shown in Table 5.

Figure 0007308507000005
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目的とするタンパク質をコードする核酸をそれぞれクローニングベクター(pUC118)にクローニングした。その後、同核酸をNdeI及びEcoRIで制限酵素処理して切り出した後、タンパク質発現ベクターpET-22b(+)に組換えて発現ベクターを得た。当該4種類の核酸をそれぞれ組換えたpET-22b(+)発現ベクターで、大腸菌BLR(DE3)をそれぞれ形質転換して、目的とするタンパク質を発現する形質転換大腸菌(組換え細胞)を得た。 Each nucleic acid encoding the protein of interest was cloned into a cloning vector (pUC118). Thereafter, the same nucleic acid was digested with restriction enzymes NdeI and EcoRI, excised, and then recombined with the protein expression vector pET-22b(+) to obtain an expression vector. Escherichia coli BLR (DE3) was transformed with each of the pET-22b(+) expression vectors in which the four kinds of nucleic acids were respectively recombined to obtain transformed Escherichia coli (recombinant cells) expressing the desired protein. .

(2)目的とする組換え構造タンパク質の発現
上記形質転換大腸菌を、アンピシリンを含む2mLのLB培地で15時間培養した。当該培養液を、アンピシリンを含む100mLのシード培養用培地(表6)にOD600が0.005となるように添加した。培養液温度を30℃に保ち、OD600が5になるまでフラスコ培養を行い(約15時間)、シード培養液を得た。
(2) Expression of Recombinant Structural Protein of Interest The transformed E. coli was cultured in 2 mL of LB medium containing ampicillin for 15 hours. The culture solution was added to 100 mL of seed culture medium (Table 6) containing ampicillin to an OD 600 of 0.005. The temperature of the culture solution was kept at 30° C., and flask culture was performed until OD 600 reached 5 (about 15 hours) to obtain a seed culture solution.

Figure 0007308507000006
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500mLの生産培地(表7)を添加したジャーファーメンターにOD600が0.05となるように当該シード培養液を添加した。培養液温度を37℃に保ち、pH6.9で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の20%に維持した。 The seed culture was added to a jar fermenter containing 500 mL of production medium (Table 7) to an OD 600 of 0.05. The temperature of the culture medium was maintained at 37° C. and the pH was constantly controlled to 6.9 for culturing. Also, the dissolved oxygen concentration in the culture medium was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration.

Figure 0007308507000007
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生産培地中のグルコースが完全に消費された直後に、フィード液(グルコース455g/1L、酵母エキス 120g/1L)を1mL/分の速度で添加した。培養液温度を37℃に保ち、pH6.9で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の20%に維持し、20時間培養を行った。その後、1Mのイソプロピル-β-チオガラクトピラノシド(IPTG)を培養液に対して終濃度1mMになるよう添加し、目的のタンパク質を発現誘導させた。IPTG添加後20時間経過した時点で、培養液を遠心分離し、菌体を回収した。IPTG添加前とIPTG添加後の培養液から調製した菌体を用いてSDS-PAGEを行い、IPTG添加に依存した目的とするタンパク質サイズのバンドの出現により、目的とするタンパク質が不溶体として発現されていることを確認した。 Immediately after the glucose in the production medium was completely consumed, the feed solution (glucose 455 g/1 L, yeast extract 120 g/1 L) was added at a rate of 1 mL/min. The temperature of the culture medium was maintained at 37° C. and the pH was constantly controlled to 6.9 for culturing. In addition, the dissolved oxygen concentration in the culture medium was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration, and culture was carried out for 20 hours. After that, 1 M isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to the culture medium to a final concentration of 1 mM to induce the expression of the target protein. After 20 hours from the addition of IPTG, the culture solution was centrifuged to collect the cells. SDS-PAGE was performed using the cells prepared from the culture medium before and after the addition of IPTG, and the appearance of a band of the desired protein size depending on the addition of IPTG indicated that the desired protein was expressed as an insoluble form. I confirmed that

(3)夾雑物の除去及び目的とするタンパク質の精製
エッペンチューブに33.3mgの乾燥菌体を量り取り、これを60℃で加熱している、第1の溶媒(0.5M CaCl含有のDMSO(第1のプロトン性極性溶媒))500μL中に添加した。乾燥菌体添加後、菌体がダマになっていないことを確認してから60℃、2000rpm、30分の条件で撹拌しながら加熱溶解を行った。加熱溶解終了後、溶液温度が45℃以下になるまで放冷し、45℃まで放冷後、第2の溶媒として、アセトン(第2の非プロトン性極性溶媒)を撹拌しながら添加した。DMSOの添加量とアセトンの添加量との比(DMSOの添加量:アセトンの添加量)は、5(vol/vol):1(vol/vol)とした。添加後、5~10分程経ったら撹拌を止めて、室温で静置(60分撹拌時間も含む)した。目的の静置時間が経過したら、遠心分離を500×g、10分、20℃の条件で行った。
(3) Removal of contaminants and purification of the target protein DMSO (first protic polar solvent)) 500 μL. After adding the dry cells, after confirming that the cells were not clumped together, they were dissolved by heating under the conditions of 60° C., 2000 rpm, and 30 minutes while stirring. After completion of heating and dissolving, the solution was allowed to cool to 45° C. or lower, and after cooling to 45° C., acetone (second aprotic polar solvent) was added as a second solvent while stirring. The ratio of the amount of DMSO added to the amount of acetone added (amount of DMSO added: amount of acetone added) was 5 (vol/vol):1 (vol/vol). About 5 to 10 minutes after the addition, the stirring was stopped and the mixture was allowed to stand at room temperature (including the stirring time of 60 minutes). After the desired standing time had passed, centrifugation was performed at 500 xg for 10 minutes at 20°C.

遠心分離終了後、抽出液(可溶性画分)を等量のエタノール(目的とする組換えタンパク質の貧溶媒)に添加し、疎水性タンパク質(Met-PRT799及びMet-PRT918)を沈殿させた。2時間静置後、遠心分離(条件:20℃、500×g、30分)を行うことで沈殿したフィブロインを回収した。沈殿したフィブロインを抽出液と等量のRO水で3回洗浄した。洗浄終了後、サンプルを凍結乾燥した。凍結乾燥終了後、精製粉末を回収した。得られた粉体をSDS-PAGEで分析した。結果を図4に示す。 After centrifugation, the extract (soluble fraction) was added to an equal volume of ethanol (a poor solvent for the target recombinant protein) to precipitate hydrophobic proteins (Met-PRT799 and Met-PRT918). After standing for 2 hours, the precipitated fibroin was collected by centrifugation (conditions: 20°C, 500 xg, 30 minutes). The precipitated fibroin was washed three times with the same amount of RO water as the extract. After washing was completed, the samples were lyophilized. After freeze-drying, the purified powder was recovered. The powder obtained was analyzed by SDS-PAGE. The results are shown in FIG.

図4中、レーン1及び3にはそれぞれMet-PRT799を、レーン2及び4にはMet-PRT918を、レーンMには分子量マーカータンパク質をそれぞれアプライした。レーン1及び2は、泳動後、全てのタンパク質を染色可能なOriole(商標)蛍光ゲルステイン(Bio-Rad社製)で染色したもの、レーン3及び4は、泳動後、Met-PRT799及びMet-PRT918のHisタグ領域に反応するInVision(商標)Hisタグ付きゲル内染色試薬(Thermo Fisher Scientific社製)で染色したものである。理論分子量が211.4kDaのPRT799は250kDaの分子量マーカーと150kDaの分子量マーカーとの間にバンドとして検出され、理論分子量が52.7kDaのPRT918は50kDaの分子量マーカーに近い位置にバンドとして検出された。 In FIG. 4, Met-PRT799 was applied to lanes 1 and 3, Met-PRT918 was applied to lanes 2 and 4, and molecular weight marker protein was applied to lane M, respectively. Lanes 1 and 2 are stained with Oriole (trademark) fluorescent gel stain (manufactured by Bio-Rad) capable of staining all proteins after electrophoresis, lanes 3 and 4 are Met-PRT799 and Met- It was stained with an InVision™ His-tagged in-gel staining reagent (manufactured by Thermo Fisher Scientific) that reacts with the His-tagged region of PRT918. PRT799 with a theoretical molecular weight of 211.4 kDa was detected as a band between the 250 kDa and 150 kDa molecular weight markers, and PRT918 with a theoretical molecular weight of 52.7 kDa was detected as a band near the 50 kDa molecular weight marker.

[実施例1 所定の分子量を有する目的とする組換え構造タンパク質の精製-精製粉末]
精製粉末10mgをギ酸82μLで溶解し、溶解液を0.1w/v%(タンパク質1mgにつき1mLのアセトニトリル及び水(HO)の混合溶媒で)まで希釈し、0.5μm孔径のテフロンフィルターで吸引ろ過を行う。
Example 1 Purification of Recombinant Structural Proteins of Interest of Defined Molecular Weight - Purified Powder
10 mg of the purified powder was dissolved in 82 μL of formic acid, the solution was diluted to 0.1 w/v% (with a mixed solvent of 1 mL of acetonitrile and water (H 2 O) per 1 mg of protein), and passed through a Teflon filter with a 0.5 μm pore size. Perform suction filtration.

カラム担体がシリカゲルであるシリカゲルカラム(カラム長:250mm、カラム内径:4.6mm(Imtakt社製))を2本用い、分取HPLCによりサイズ排除クロマトグラフィーを用いて分子量分画を行う(流速0.3mL/分)。保持時間9~10分で流下するタンパク質成分を回収した。 Using two silica gel columns (column length: 250 mm, column inner diameter: 4.6 mm (manufactured by Imtakt)) in which the column carrier is silica gel, molecular weight fractionation is performed using size exclusion chromatography by preparative HPLC (flow rate: 0 .3 mL/min). Protein components running down were collected with a retention time of 9-10 minutes.

[実施例2 混合溶媒におけるHOの割合の検討]
実施例1で得られた精製粉末10mgをギ酸82μLで溶解し、溶解液をHOを含む混合溶媒で、0.1mgタンパク質/mL混合溶媒(0.1wt%)に希釈した。HOは、各混合溶媒に以下の表8における割合で溶媒X(メタノール、2-プロパノール、アセトニトリル、DMSO、又はNMP)と混合し、溶解液の分散性を、遠心分離後の沈殿物の有無によって評価した。具体的には、溶解液を11000g、5分、20℃で遠心分離し、沈殿物があるかどうか目視で確認した。結果は以下の表8に示す。
[Example 2 Examination of the ratio of H 2 O in the mixed solvent]
10 mg of the purified powder obtained in Example 1 was dissolved in 82 μL of formic acid, and the solution was diluted with a mixed solvent containing H 2 O to a 0.1 mg protein/mL mixed solvent (0.1 wt %). H 2 O is mixed with solvent X (methanol, 2-propanol, acetonitrile, DMSO, or NMP) in the proportions shown in Table 8 below for each mixed solvent, and the dispersibility of the solution is measured by the precipitate after centrifugation. Evaluated by presence or absence. Specifically, the solution was centrifuged at 11000 g for 5 minutes at 20° C., and the presence of precipitate was visually confirmed. The results are shown in Table 8 below.

Figure 0007308507000008
Figure 0007308507000008

Claims (14)

(A)溶解用溶媒に組換え構造タンパク質が溶解された組換え構造タンパク質溶液を用意する工程と、
(B)工程(A)で用意した組換え構造タンパク質溶液を、水を含む混合溶媒で希釈する工程と、
(C)工程(B)で希釈した組換え構造タンパク質溶液を、多孔質ゲルが充填されたカラムに通液して、分子量分画する工程と、
(D)所望の分子量を有する組換え構造タンパク質が含まれる画分を回収する工程と
を備える、所望の分子量を有する組換え構造タンパク質の製造方法であって、
前記溶解用溶媒がギ酸であり、
前記混合溶媒が、アセトニトリル:水の重量比が2:8~6:4の水とアセトニトリルとの混合溶媒、イソプロパノール:水の重量比が4:6~7:3の水とイソプロパノールとの混合溶媒、N-メチル-2-ピロリドン(NMP):水の重量比が3:7~9:1の水とNMPとの混合溶媒、又は、ジメチルスルホキシド(DMSO):水の重量比が5:5~10:0の水とDMSOとの混合溶媒からなる群より選択される、
製造方法
(A) preparing a recombinant structural protein solution in which the recombinant structural protein is dissolved in a solvent for dissolution;
(B) diluting the recombinant structural protein solution prepared in step (A) with a mixed solvent containing water;
(C) a step of passing the recombinant structural protein solution diluted in step (B) through a column filled with a porous gel to fractionate the molecular weight;
(D) recovering a fraction containing the recombinant structural protein having the desired molecular weight, comprising:
The dissolution solvent is formic acid,
The mixed solvent is a mixed solvent of water and acetonitrile with an acetonitrile:water weight ratio of 2:8 to 6:4, and a mixed solvent of water and isopropanol with an isopropanol:water weight ratio of 4:6 to 7:3. , N-methyl-2-pyrrolidone (NMP):water in a mixed solvent of water and NMP in a weight ratio of 3:7 to 9:1, or dimethylsulfoxide (DMSO):water in a weight ratio of 5:5 to selected from the group consisting of a 10:0 mixed solvent of water and DMSO;
manufacturing method .
工程(A)において、前記組換え構造タンパク質溶液を回収するともに、宿主細胞及び/又は宿主細胞由来の夾雑物を除去又は低減することを含む、請求項1に記載の製造方法。 2. The production method according to claim 1 , wherein step (A) includes collecting the recombinant structural protein solution and removing or reducing host cells and/or host cell-derived contaminants. 前記溶解用溶媒及び/又は前記混合溶媒が、塩を更に含む、請求項1又は2に記載の製造方法。 3. The production method according to claim 1 , wherein the dissolution solvent and/or the mixed solvent further contain a salt. 前記多孔質ゲルが、シリカゲルである、請求項1~のいずれか一項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the porous gel is silica gel. 前記組換え構造タンパク質が、クモ糸タンパク質である、請求項1~のいずれか一項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 4 , wherein the recombinant structural protein is a spider silk protein. 工程(D)で回収された組換え構造タンパク質の純度が90%以上である、請求項1~のいずれか一項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 5 , wherein the recombinant structural protein recovered in step (D) has a purity of 90% or higher. (A)溶解用溶媒に組換え構造タンパク質が溶解された組換え構造タンパク質溶液を用意する工程と、
(B)工程(A)で用意した組換え構造タンパク質溶液を、水を含む混合溶媒で希釈する工程と、
(C)工程(B)で希釈した組換え構造タンパク質溶液を、多孔質ゲルが充填されたカラムに通液して、分子量分画する工程と、
(D)所望の分子量を有する組換え構造タンパク質が含まれる画分を回収する工程と、
(E)工程(D)で回収された組換え構造タンパク質を成形して成形体を得る工程と
を備える、タンパク質成形体の製造方法であって、
前記溶解用溶媒がギ酸であり、
前記混合溶媒が、アセトニトリル:水の重量比が2:8~6:4の水とアセトニトリルとの混合溶媒、イソプロパノール:水の重量比が4:6~7:3の水とイソプロパノールとの混合溶媒、N-メチル-2-ピロリドン(NMP):水の重量比が3:7~9:1の水とNMPとの混合溶媒、又は、ジメチルスルホキシド(DMSO):水の重量比が5:5~10:0の水とDMSOとの混合溶媒からなる群より選択される、
製造方法
(A) preparing a recombinant structural protein solution in which the recombinant structural protein is dissolved in a solvent for dissolution;
(B) diluting the recombinant structural protein solution prepared in step (A) with a mixed solvent containing water;
(C) a step of passing the recombinant structural protein solution diluted in step (B) through a column filled with a porous gel to fractionate the molecular weight;
(D) collecting the fraction containing the recombinant structural protein having the desired molecular weight;
(E) A method for producing a protein molded product, comprising the step of molding the recombinant structural protein recovered in step (D) to obtain a molded product,
The dissolution solvent is formic acid,
The mixed solvent is a mixed solvent of water and acetonitrile with an acetonitrile:water weight ratio of 2:8 to 6:4, and a mixed solvent of water and isopropanol with an isopropanol:water weight ratio of 4:6 to 7:3. , N-methyl-2-pyrrolidone (NMP):water in a mixed solvent of water and NMP in a weight ratio of 3:7 to 9:1, or dimethylsulfoxide (DMSO):water in a weight ratio of 5:5 to selected from the group consisting of a 10:0 mixed solvent of water and DMSO;
manufacturing method .
工程(E)において、組換え構造タンパク質がタンパク質繊維に成形される、請求項に記載のタンパク質成形体の製造方法。 8. The method for producing a protein molded product according to claim 7 , wherein in step (E), the recombinant structural protein is molded into protein fibers. 水を含む混合溶媒を含む、難溶性タンパク質溶液のための希釈剤であって、前記難溶性タンパク質溶液が溶解用溶媒に難溶性タンパク質が溶解されている溶液であり、前記希釈剤が難溶性タンパク質溶液を難溶性タンパク質が溶解されたまま希釈できる、希釈剤であって、
前記溶解用溶媒がギ酸であり、
前記混合溶媒が、アセトニトリル:水の重量比が2:8~6:4の水とアセトニトリルとの混合溶媒、イソプロパノール:水の重量比が4:6~7:3の水とイソプロパノールとの混合溶媒、N-メチル-2-ピロリドン(NMP):水の重量比が3:7~9:1の水とNMPとの混合溶媒、又は、ジメチルスルホキシド(DMSO):水の重量比が5:5~10:0の水とDMSOとの混合溶媒からなる群より選択される、
希釈剤
A diluent for a poorly soluble protein solution containing a mixed solvent containing water, wherein the poorly soluble protein solution is a solution in which a poorly soluble protein is dissolved in a dissolution solvent, and the diluent is a poorly soluble protein A diluent that can dilute the solution while the poorly soluble protein is dissolved ,
The dissolution solvent is formic acid,
The mixed solvent is a mixed solvent of water and acetonitrile with an acetonitrile:water weight ratio of 2:8 to 6:4, and a mixed solvent of water and isopropanol with an isopropanol:water weight ratio of 4:6 to 7:3. , N-methyl-2-pyrrolidone (NMP):water in a mixed solvent of water and NMP in a weight ratio of 3:7 to 9:1, or dimethylsulfoxide (DMSO):water in a weight ratio of 5:5 to selected from the group consisting of a 10:0 mixed solvent of water and DMSO;
Diluent .
前記難溶性タンパク質が、クモ糸タンパク質である、請求項に記載の希釈剤。 10. The diluent of claim 9 , wherein said sparingly soluble protein is spider silk protein. 難溶性タンパク質と、該難溶性タンパク質を溶解するための溶解用溶媒と、請求項9又は10に記載の希釈剤とを含む、難溶性タンパク質希釈液。 A poorly soluble protein diluent, comprising a poorly soluble protein, a dissolving solvent for dissolving the poorly soluble protein, and the diluent according to claim 9 or 10 . (A)溶解用溶媒に組換え構造タンパク質が溶解された組換え構造タンパク質溶液を用意する工程と、
(B)工程(A)で用意した組換え構造タンパク質溶液を、水を含む混合溶媒で希釈する工程と、
(C)工程(B)で希釈した組換え構造タンパク質溶液を、多孔質ゲルが充填されたカラムに通液して、分子量分画する工程と、
(D)所望の分子量を有する組換え構造タンパク質が含まれる画分を回収する工程と、
(F)工程(D)で回収画分を検出器によって分析する工程と
を備える、所望の分子量を有する組換え構造タンパク質の分析方法であって、
前記溶解用溶媒がギ酸であり、
前記混合溶媒が、アセトニトリル:水の重量比が2:8~6:4の水とアセトニトリルとの混合溶媒、イソプロパノール:水の重量比が4:6~7:3の水とイソプロパノールとの混合溶媒、N-メチル-2-ピロリドン(NMP):水の重量比が3:7~9:1の水とNMPとの混合溶媒、又は、ジメチルスルホキシド(DMSO):水の重量比が5:5~10:0の水とDMSOとの混合溶媒からなる群より選択される、分析方法
(A) preparing a recombinant structural protein solution in which the recombinant structural protein is dissolved in a solvent for dissolution;
(B) diluting the recombinant structural protein solution prepared in step (A) with a mixed solvent containing water;
(C) a step of passing the recombinant structural protein solution diluted in step (B) through a column filled with a porous gel to fractionate the molecular weight;
(D) collecting the fraction containing the recombinant structural protein having the desired molecular weight;
(F) analyzing the fraction collected in step (D) with a detector, the method for analyzing a recombinant structural protein having a desired molecular weight ,
The dissolution solvent is formic acid,
The mixed solvent is a mixed solvent of water and acetonitrile with an acetonitrile:water weight ratio of 2:8 to 6:4, and a mixed solvent of water and isopropanol with an isopropanol:water weight ratio of 4:6 to 7:3. , N-methyl-2-pyrrolidone (NMP):water in a mixed solvent of water and NMP in a weight ratio of 3:7 to 9:1, or dimethylsulfoxide (DMSO):water in a weight ratio of 5:5 to An analytical method selected from the group consisting of a 10:0 mixed solvent of water and DMSO .
前記検出器が質量分析計を備える、請求項1に記載の分析方法。 13. The method of analysis according to claim 12 , wherein said detector comprises a mass spectrometer. 前記組換え構造タンパク質が、クモ糸タンパク質である、請求項1又は1に記載の分析方法。 14. The analytical method according to claim 12 or 13 , wherein said recombinant structural protein is a spider silk protein.
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