JP7458619B2 - Fibroin fiber manufacturing method and fibroin solution - Google Patents

Fibroin fiber manufacturing method and fibroin solution Download PDF

Info

Publication number
JP7458619B2
JP7458619B2 JP2019016225A JP2019016225A JP7458619B2 JP 7458619 B2 JP7458619 B2 JP 7458619B2 JP 2019016225 A JP2019016225 A JP 2019016225A JP 2019016225 A JP2019016225 A JP 2019016225A JP 7458619 B2 JP7458619 B2 JP 7458619B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amino acid
fibroin
seq
acid sequence
sequence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019016225A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020122249A (en
Inventor
康夫 後藤
オリバー セイエッド シャファート
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Spiber Inc
Original Assignee
Spiber Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Spiber Inc filed Critical Spiber Inc
Priority to JP2019016225A priority Critical patent/JP7458619B2/en
Publication of JP2020122249A publication Critical patent/JP2020122249A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7458619B2 publication Critical patent/JP7458619B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Artificial Filaments (AREA)

Description

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

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

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

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

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

そこで、本発明は、引張強度に優れるフィブロイン繊維を得ることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to obtain fibroin fibers having excellent tensile strength.

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

本発明によれば、引張強度に優れるフィブロイン繊維を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain fibroin fibers with excellent tensile strength.

改変フィブロインのドメイン配列の一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a domain sequence of modified fibroin. 天然由来のフィブロインのz/w(%)の値の分布を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the distribution of z/w (%) values of naturally-derived fibroin. 天然由来のフィブロインのx/y(%)の値の分布を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the distribution of x/y (%) values of naturally-derived fibroin. 改変フィブロインのドメイン配列の一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a domain sequence of a modified fibroin. 改変フィブロインのドメイン配列の一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a domain sequence of modified fibroin.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

天然クモ糸タンパク質としては、例えば、大吐糸管しおり糸タンパク質、横糸タンパク質、及び小瓶状腺タンパク質が挙げられる。大吐糸管しおり糸は、結晶領域と非晶領域(無定形領域とも言う。)からなる繰り返し領域を持つため、高い応力と伸縮性を併せ持つ。クモ糸の横糸は、結晶領域を持たず、非晶領域からなる繰り返し領域を持つという特徴を有する。横糸は、大吐糸管しおり糸に比べると応力は劣るが、高い伸縮性を持つ。 Natural spider silk proteins include, for example, large retractor dragline protein, weft protein, and phial gland protein. The large spinning tube bookmark thread has a repeating region consisting of a crystalline region and an amorphous region (also referred to as an amorphous region), so it has both high stress and elasticity. The weft of spider silk is characterized by having no crystalline regions but repeating regions consisting of amorphous regions. The weft threads have lower stress than the large spinning pipe drag threads, but have high elasticity.

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

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

フィブロインは、改変フィブロイン(組換えフィブロイン)であってもよい。改変フィブロインは、式1:[(A)モチーフ-REP]、又は式2:[(A)モチーフ-REP]-(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。改変フィブロインは、ドメイン配列のN末端側及びC末端側のいずれか一方又は両方に更にアミノ酸配列(N末端配列及びC末端配列)が付加されていてもよい。N末端配列及びC末端配列は、これに限定されるものではないが、典型的には、フィブロインに特徴的なアミノ酸モチーフの反復を有さない領域であり、100残基程度のアミノ酸からなる。 The fibroin may be a modified fibroin (recombinant fibroin). The modified fibroin is a protein containing a domain sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m , or formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. The modified fibroin may further have amino acid sequences (N-terminal sequence and C-terminal sequence) added to either or both of the N-terminal side and C-terminal side of the domain sequence. The N-terminal sequence and the C-terminal sequence are typically, but are not limited to, regions that do not have repetitions of amino acid motifs characteristic of fibroin and consist of about 100 amino acid residues.

本明細書において「改変フィブロイン」とは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列とは異なるフィブロインであってもよく、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列と同一であるフィブロインであってもよい。本明細書でいう「天然由来のフィブロイン」もまた、式1:[(A)モチーフ-REP]、又は式2:[(A)モチーフ-REP]-(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。 As used herein, "modified fibroin" may be fibroin whose domain sequence is different from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, or may be fibroin whose domain sequence is the same as the amino acid sequence of naturally occurring fibroin. . "Naturally derived fibroin" as used herein is also represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m or formula 2: [(A) n motif-REP] m - (A) n motif. It is a protein that contains a domain sequence that is

「改変フィブロイン」は、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列をそのまま利用したものであってもよく、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列に依拠してそのアミノ酸配列を改変したもの(例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列を改変することによりアミノ酸配列を改変したもの)であってもよく、また天然由来のフィブロインに依らず人工的に設計及び合成したもの(例えば、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより所望のアミノ酸配列を有するもの)であってもよい。 A "modified fibroin" may be one that uses the amino acid sequence of naturally occurring fibroin as is, one that has had its amino acid sequence modified based on the amino acid sequence of naturally occurring fibroin (for example, one that has had its amino acid sequence modified by modifying the gene sequence of a cloned naturally occurring fibroin), or one that has been artificially designed and synthesized without relying on naturally occurring fibroin (for example, one that has a desired amino acid sequence obtained by chemically synthesizing a nucleic acid that codes for a designed amino acid sequence).

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。 In this specification, the term "domain sequence" refers to the crystalline region (typically, corresponding to the (A) n motif of the amino acid sequence) unique to fibroin and the amorphous region (typically, corresponding to the REP of the amino acid sequence). ), and is an amino acid sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m or formula 2: [(A) n motif-REP] m - (A) n motif. means an array. Here, the (A) n motif indicates an amino acid sequence consisting mainly of alanine residues, and the number of amino acid residues is 2 to 27. (A) The number of amino acid residues in the n motif may be an integer of 2 to 20, 4 to 27, 4 to 20, 8 to 20, 10 to 20, 4 to 16, 8 to 16, or 10 to 16. . In addition, the ratio of the number of alanine residues to the total number of amino acid residues in the (A) n motif may be 40% or more, 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 a plurality in the domain sequence may be composed of only alanine residues. REP indicates an amino acid sequence composed of 2 to 200 amino acid residues. REP may be an amino acid sequence composed of 10-200 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 may have different amino acid sequences. A plurality of REPs may have the same or different amino acid sequences.

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

天然由来のフィブロインは、式1:[(A)モチーフ-REP]、又は式2:[(A)モチーフ-REP]-(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質であり、具体的には、例えば、昆虫又はクモ類が産生するフィブロインが挙げられる。 Naturally derived fibroin is a protein containing a domain sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m or formula 2: [(A) n motif-REP] m - (A) n motif. Specific examples include fibroin produced by insects or arachnids.

昆虫が産生するフィブロインとしては、例えば、ボンビックス・モリ(Bombyx mori)、クワコ(Bombyx mandarina)、天蚕(Antheraea yamamai)、柞蚕(Anteraea pernyi)、楓蚕(Eriogyna pyretorum)、蓖蚕(Pilosamia Cynthia ricini)、樗蚕(Samia cynthia)、栗虫(Caligura japonica)、チュッサー蚕(Antheraea mylitta)、ムガ蚕(Antheraea assama)等のカイコが産生する絹タンパク質、及びスズメバチ(Vespa simillima xanthoptera)の幼虫が吐出するホーネットシルクタンパク質が挙げられる。 Examples of fibroin produced by insects include Bombyx mori, Bombyx mandarina, Antheraea yamamai, Anteraea pernyi, and Eriogyna pyretor. um), Pilosamia Cynthia ricini ), Samia cynthia, Caligura japonica, Chussar silkworm (Antheraea mylitta), Muga silkworm (Antheraea assama), and silk proteins produced by silkworms such as Vespa si millima xanthoptera) larvae expel Examples include 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 numbers 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。 Fibroin produced by spiders includes, for example, spiders belonging to the Araneus genus (Araneus genus) such as Araneus spider, Japanese Araneus spider, Red Araneus spider, Blue Araneus spider, and Bean Araneus spider, and Araneus genus Araneus (Araneus genus) such as Araneus Araneus, Araneus Araneus, Araneus Araneus, Brown Araneus spider, and Satsuma flea spider. spiders that belong to the genus Cyrtarachne, such as spiders belonging to the genus Cyrtarachne, such as spiders belonging to the genus Pronus, such as the genus Pronus, spiders that belong to the genus Cyrtarachne, such as the genus Cyrtachne, and genus spiny spiders such as the spiny spider and the staghorn spider. Spiders belonging to the genus Ordgarius (genus Gasteracantha), spiders belonging to the genus Ordgarius (genus Ordgarius) such as the Japanese red-winged spider and spider spider, spiders belonging to the genus Argiope (genus Argiope) such as the Argiope spider, Argiope spider, etc. spiders belonging to the genus Arachnura (genus Arachnura); spiders belonging to the genus Acusilas (genus Acusilas), such as the spider spider; Spider silk protein produced by spiders belonging to the genus Cyclosa (genus Cyclosa), such as spiders belonging to the genus Chorizopes, such as spiders belonging to the genus Cyclosa, such as spiders belonging to the genus Chorizopes, and spiders belonging to the genus Chorizopes, such as the spider spider Spiders that belong to the genus Tetragnatha, such as the white-legged spider, the black-legged spider, and the scaly spider; spiders that belong to the genus Leucauge, such as the giant white-backed spider, the white-faced spider, and the white-faced spider; Spiders belonging to the genus Nephila (genus Nephila), spiders belonging to the genus Menosira (genus Menosira) such as the golden spider, spiders belonging to the genus Dyschiriognatha (genus Dyschiriognatha) such as the brown recluse spider, black widow spiders, redback spiders, brown widow spiders, brown widow spiders, etc. Examples include spider silk proteins produced by spiders belonging to the Tetragnathidae family, such as spiders belonging to the genus Latrodectus and spiders belonging to the genus Euprosthenops. Examples of spider silk proteins include drag thread proteins such as MaSp (MaSp1 and MaSp2) and ADF (ADF3 and ADF4), MiSp (MiSp1 and MiSp2), and the like.

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

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

改変フィブロインは、改変絹(シルク)フィブロイン(カイコが産生する絹タンパク質のアミノ酸配列を改変したもの)であってもよく、改変クモ糸フィブロイン(クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質のアミノ酸配列を改変したもの)であってもよい。改変フィブロインとしては、改変クモ糸フィブロインが好ましい。 The modified fibroin may be modified silk fibroin (the amino acid sequence of silk protein produced by silkworms has been modified), or modified spider silk fibroin (the amino acid sequence of spider silk protein produced by arachnids has been modified). It may be a thing). As the modified fibroin, modified spider silk fibroin is preferred.

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

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

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 contains an amino acid sequence unit represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m , and has an amino acid sequence whose C-terminal sequence is shown in any of SEQ ID NOs: 1 to 3, or It may be a polypeptide having an amino acid sequence having 90% or more homology with the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOs: 1 to 3.

配列番号1に示されるアミノ酸配列は、ADF3(GI:1263287、NCBI)のアミノ酸配列のC末端の50残基のアミノ酸からなるアミノ酸配列と同一であり、配列番号2に示されるアミノ酸配列は、配列番号1に示されるアミノ酸配列のC末端から20残基取り除いたアミノ酸配列と同一であり、配列番号3に示されるアミノ酸配列は、配列番号1に示されるアミノ酸配列のC末端から29残基取り除いたアミノ酸配列と同一である。 The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is the same as the amino acid sequence consisting of the C-terminal 50 amino acid residues of the amino acid sequence of ADF3 (GI: 1263287, NCBI), and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is the same as that of ADF3 (GI: 1263287, NCBI). The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 is the same as that obtained by removing 20 residues from the C-terminus of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is obtained by removing 29 residues 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 a more specific example of the first modified fibroin, (1-i) the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 4 (recombinant spider silk protein ADF3KaiLargeNRSH1), or (1-ii) the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 4 and 90 Mention may be made of modified fibroin comprising amino acid sequences having % or more sequence identity. Preferably, the sequence identity is 95% or more.

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

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

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

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

第2の改変フィブロインは、GGXモチーフの1つのグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換することにより、XGXからなるアミノ酸配列の含有割合を高めたものであることが好ましい。第2の改変フィブロインは、ドメイン配列中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合が30%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましく、10%以下であることが更に好ましく、6%以下であることが更により好ましく、4%以下であることが更によりまた好ましく、2%以下であることが特に好ましい。ドメイン配列中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合は、下記XGXからなるアミノ酸配列の含有割合(z/w)の算出方法と同様の方法で算出することができる。 The second modified fibroin preferably has an increased content of an amino acid sequence consisting of XGX by replacing one glycine residue of the GGX motif with another amino acid residue. The content of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence of the second modified fibroin is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, even more preferably 10% or less, and 6 % 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。 The method for calculating z/w will be explained in more detail. First, in fibroin (modified fibroin or naturally-derived fibroin) containing a domain sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m , (A) n is located closest to the C-terminus from the domain sequence. Amino acid sequences consisting of XGX are extracted from all REPs included 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, if 50 amino acid sequences consisting of XGX are extracted (no overlap), z is 50×3=150. In addition, for example, in the case of an amino acid sequence consisting of XGXGX, if there is an X included in two XGX (center be). w is the total number of amino acid residues contained in the domain sequence excluding the sequence from the (A) n motif located on the C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence. For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 1, w is 4+50+4+100+4+10+4+20+4+30=230 (excluding the (A) n motif located on the most C-terminal side). Next, by dividing z by w, z/w (%) can be calculated.

ここで、天然由来のフィブロインにおけるz/wについて説明する。まず、上述のように、NCBI GenBankにアミノ酸配列情報が登録されているフィブロインを例示した方法により確認したところ、663種類のフィブロイン(このうち、クモ類由来のフィブロインは415種類)が抽出された。抽出された全てのフィブロインのうち、式1:[(A)モチーフ-REP]で表されるドメイン配列を含み、フィブロイン中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合が6%以下である天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、上述の算出方法により、z/wを算出した。その結果を図2に示す。図2の横軸はz/w(%)を示し、縦軸は頻度を示す。図2から明らかなとおり、天然由来のフィブロインにおけるz/wは、いずれも50.9%未満である(最も高いもので、50.86%)。 Here, z/w in naturally derived fibroin will be described. First, as described above, fibroins whose amino acid sequence information is registered in NCBI GenBank were confirmed by the method exemplified, and 663 types of fibroin (of which, 415 types of fibroin derived from spiders) were extracted. Among all the extracted fibroins, z/w was calculated from the amino acid sequence of naturally derived fibroin containing a domain sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m , in which the content ratio of the amino acid sequence consisting of GGX in the fibroin is 6% or less, by the above-mentioned calculation method. The results are shown in FIG. 2. The horizontal axis of FIG. 2 indicates z/w (%), and the vertical axis indicates frequency. As is clear from FIG. 2, z/w in all naturally derived fibroins is less than 50.9% (the highest is 50.86%).

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

第2の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来の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 can be produced, for example, by modifying the cloned naturally occurring fibroin gene sequence so that it encodes another amino acid residue by replacing at least a portion of the base sequence encoding a glycine residue. Obtainable. At this time, one glycine residue in the GGX motif and 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. It can also be obtained, for example, by designing an amino acid sequence that satisfies the above aspects from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In either case, in addition to the modification equivalent to replacing the glycine residue in REP with another amino acid residue from the amino acid sequence of naturally-derived fibroin, one or more amino acid residues are further substituted or deleted. , insertion and/or addition 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 is not particularly limited as long as it is an amino acid residue other than a glycine residue, but is preferably a hydrophobic amino acid residue such as a valine (V) residue, a leucine (L) residue, an isoleucine (I) residue, a methionine (M) residue, a proline (P) residue, a phenylalanine (F) residue, or a tryptophan (W) residue, or a hydrophilic amino acid residue such as a glutamine (Q) residue, an asparagine (N) residue, a serine (S) residue, a lysine (K) residue, or a glutamic acid (E) residue, more preferably a valine (V) residue, a leucine (L) residue, an isoleucine (I) residue, a phenylalanine (F) residue, or a glutamine (Q) residue, and even more preferably a glutamine (Q) residue.

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) modified fibroins containing an amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 (Met-PRT380), SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525) or SEQ ID NO: 9 (Met-PRT799), or (2-ii) an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.

(2-i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号6で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインに相当する配列番号10(Met-PRT313)で示されるアミノ酸配列のREP中の全てのGGXをGQXに置換したものである。配列番号7で示されるアミノ酸配列は、配列番号6で示されるアミノ酸配列から、N末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)モチーフを欠失させ、更にC末端配列の手前に[(A)モチーフ-REP]を1つ挿入したものである。配列番号8で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列の各(A)モチーフのC末端側に2つのアラニン残基を挿入し、更に一部のグルタミン(Q)残基をセリン(S)残基に置換し、配列番号7の分子量とほぼ同じとなるようにC末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号9で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中に存在する20個のドメイン配列の領域(但し、当該領域のC末端側の数アミノ酸残基が置換されている。)を4回繰り返した配列のC末端に所定のヒンジ配列とHisタグ配列が付加されたものである。 The modified fibroin (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 (Met-PRT313), which corresponds 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 further before the C-terminal sequence. One [(A) n-motif-REP] is inserted into the [(A) n- motif-REP]. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 8 is obtained by inserting two alanine residues at the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7, and further adding some glutamine (Q) residues. It is substituted with a serine (S) residue and some amino acids on the C-terminal side are deleted 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: 7 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). A predetermined hinge sequence and His tag sequence are added to the C-terminus of a sequence that 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 value of z/w in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally occurring fibroin) is 46.8%. The value of z/w in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6, the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7, the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 8, and the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9 is 58.7%, respectively. They are 70.1%, 66.1% and 70.0%. In addition, the values of x/y at the jagged ratio (described later) of 1:1.8 to 11.3 of the amino acid sequences shown by SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, and SEQ ID NO: 9 are: They are 15.0%, 15.0%, 93.4%, 92.7% and 89.8%, respectively.

(2-i)の改変フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin (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 by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9. The modified fibroin (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 (2-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and has XGX ( However, when z is the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of 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 makes it possible to isolate, immobilize, detect, visualize, etc. the modified fibroin.

タグ配列として、例えば、他の分子との特異的親和性(結合性、アフィニティ)を利用したアフィニティタグを挙げることができる。アフィニティタグの具体例として、ヒスチジンタグ(Hisタグ)を挙げることができる。Hisタグは、ヒスチジン残基が4から10個程度並んだ短いペプチドで、ニッケル等の金属イオンと特異的に結合する性質があるため、金属キレートクロマトグラフィー(chelating metal chromatography)による改変フィブロインの単離に利用することができる。タグ配列の具体例として、例えば、配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含むアミノ酸配列)が挙げられる。 Examples of tag sequences include affinity tags that utilize specific affinity (binding properties, affinity) with other molecules. A specific example of the affinity tag is a histidine tag (His tag). His tag is a short peptide with about 4 to 10 histidine residues arranged in a row, and has the property of specifically binding to metal ions such as nickel, making it possible to isolate modified fibroin by chelating metal chromatography. It can be used for. A specific example of the tag sequence is, for example, the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 11 (an amino acid sequence including 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。 Tag sequences such as glutathione-S-transferase (GST), which specifically binds to glutathione, and maltose-binding protein (MBP), which specifically binds to maltose, can also be used.

さらに、抗原抗体反応を利用した「エピトープタグ」を利用することもできる。抗原性を示すペプチド(エピトープ)をタグ配列として付加することにより、当該エピトープに対する抗体を結合させることができる。エピトープタグとして、HA(インフルエンザウイルスのヘマグルチニンのペプチド配列)タグ、mycタグ、FLAGタグ等を挙げることができる。エピトープタグを利用することにより、高い特異性で容易に改変フィブロインを精製することができる。 Furthermore, "epitope tags" that utilize antigen-antibody reactions can also be used. By adding a peptide (epitope) exhibiting antigenicity as a tag sequence, an antibody against the epitope can be bound. Examples of epitope tags include HA (peptide sequence of influenza virus hemagglutinin) tag, myc tag, FLAG tag, and the like. By using epitope tags, modified fibroin can be easily purified with high specificity.

さらにタグ配列を特定のプロテアーゼで切り離せるようにしたものも使用することができる。当該タグ配列を介して吸着したタンパク質をプロテアーゼ処理することにより、タグ配列を切り離した改変フィブロインを回収することもできる。 Furthermore, it is also possible to use tag sequences whose tag sequences can be cleaved with a specific protease. Modified fibroin from which the tag sequence has been removed can also be recovered by treating the protein adsorbed via the tag sequence with a 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。 More specific examples of modified fibroin containing a tag sequence include (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); 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 by 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 the His tag sequence and hinge sequence) is added to the N-terminus of the shown amino acid sequence.

(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 (2-iii) may consist of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15.

(2-iv)の改変フィブロインは、配列番号12、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(2-iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ-REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin (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 (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。 The modified fibroin (2-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15, and has XGX ( However, when z is the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of 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 secretion signal can be appropriately set depending on the type of host.

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

第3の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインから(A)モチーフを10~40%欠失させたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The third modified fibroin may have an amino acid sequence corresponding to a 10 to 40% deletion of the (A) n motif from 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。 The third modified fibroin has a domain sequence that is at least one (A) n motif for every one to three (A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side, compared to naturally-derived fibroin. may have an amino acid sequence corresponding to the deletion.

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

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 whose domain sequence corresponds to deletion of (A) n motif from every second domain sequence from the N-terminal side to the C-terminal side. .

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

x/yの算出方法を、図1を参照しながら更に詳細に説明する。図1には、改変フィブロインからN末端配列及びC末端配列を除いたドメイン配列を示す。当該ドメイン配列は、N末端側(左側)から(A)モチーフ-第1のREP(50アミノ酸残基)-(A)モチーフ-第2のREP(100アミノ酸残基)-(A)モチーフ-第3のREP(10アミノ酸残基)-(A)モチーフ-第4のREP(20アミノ酸残基)-(A)モチーフ-第5のREP(30アミノ酸残基)-(A)モチーフという配列を有する。 The method for calculating x/y will be explained in more detail with reference to FIG. FIG. 1 shows the domain sequence of modified fibroin with the N-terminal sequence and C-terminal sequence removed. The domain sequence is from the N-terminal side (left side): (A) n motif - 1st REP (50 amino acid residues) - (A) n motif - 2nd REP (100 amino acid residues) - (A) n Motif - 3rd REP (10 amino acid residues) - (A) n motif - 4th REP (20 amino acid residues) - (A) n motif - 5th 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-terminus to the C-terminus so that there is no overlap. At this time, there may be an unselected [(A) n motif-REP] unit. FIG. 1 shows pattern 1 (comparison of first REP and second REP, and comparison of third REP and fourth REP), pattern 2 (comparison of first REP and second REP, and Pattern 3 (Comparison of the 2nd REP and the 3rd REP, and Comparison of the 4th REP and the 5th REP), Pattern 4 (Comparison of the 1st REP and the 5th REP) A comparison of the second REP) was shown. Note that there are other selection methods besides this.

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

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

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。 For each pattern, add all the numbers of amino acid residues in the two adjacent [(A) n motif - REP] units shown by solid lines (not only the number of amino acid residues in REP but also the number of amino acid residues in the (A) n motif). be.). Then, the added total values are compared, and the total value of the pattern in which the total value is the maximum (the maximum value of the total values) is set 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。 Next, x/y (%) can be calculated by dividing x by the total number of amino acid residues in the domain sequence, y.

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. It is preferably at least 75%, even more preferably at least 80%, particularly preferably at least 80%. 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 89.6% or more. /y is preferably 77.1% or more, and when the jagged ratio is 1:1.9 to 8.4, x/y is preferably 75.9% or more, and the jagged ratio is 1:1.9 to 8.4. : 1.9 to 4.1, x/y is preferably 64.2% or more.

第3の改変フィブロインが、ドメイン配列中に複数存在する(A)モチーフの少なくとも7つがアラニン残基のみで構成される改変フィブロインである場合、x/yは、46.4%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、55%以上であることが更に好ましく、60%以上であることが更により好ましく、70%以上であることが更によりまた好ましく、80%以上であることが特に好ましい。x/yの上限に特に制限はなく、100%以下であればよい。 When the third modified fibroin is a modified fibroin in which at least seven of the (A) n motifs present in the domain sequence are composed of only alanine residues, x/y is preferably 46.4% or more, more preferably 50% or more, even more preferably 55% or more, even more preferably 60% or more, even more preferably 70% or more, and particularly preferably 80% or more. There is no particular upper limit to x/y, and it is sufficient that it is 100% or less.

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

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

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

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

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

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

(3-i)の改変フィブロインは、配列番号17、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin (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 (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 by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and has a sequence identity of 90% or more from the N-terminal side to the C-terminal side. The number of amino acid residues in the REPs of two adjacent [(A) n motif-REP] units are compared sequentially, and when the number of amino acid residues in the REP with the smallest number of amino acid residues is set as 1, The amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units in which the ratio of the number of amino acid residues of REP is 1.8 to 11.3 (ratio of 1:1.8 to 11.3) When the maximum value of the sum of the base numbers is x and the total number of amino acid residues in the domain sequence is y, it is preferable that x/y is 64.2% or more.

第3の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方に上述したタグ配列を含んでいてもよい。 The third modified fibroin may contain the above-described 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、(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。 More specific examples of modified fibroin containing a tag sequence include (3-iii) the amino acids shown by SEQ ID NO: 18 (PRT399), SEQ ID NO: 13 (PRT410), SEQ ID NO: 14 (PRT525), or SEQ ID NO: 15 (PRT799); 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 shown by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 are the amino acid sequences shown 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 (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。 The modified fibroin (3-iv) 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 (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。 The modified fibroin of (3-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15, and has a sequence identity from the N-terminus to the C-terminus. The number of amino acid residues in the REPs of two adjacent [(A) n motif-REP] units are compared sequentially, and when the number of amino acid residues in the REP with the smallest number of amino acid residues is set as 1, Let x be the maximum value of the sum of the numbers of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units where the ratio of the number of amino acid residues of REP is 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 secretion signal can be appropriately set depending on the type of host.

第4の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、(A)モチーフの含有量が低減されたことに加え、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有するものである。第4の改変フィブロインのドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、少なくとも1又は複数の(A)モチーフが欠失したことに加え、更に少なくともREP中の1又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。すなわち、第4の改変フィブロインは、上述した第2の改変フィブロインと、第3の改変フィブロインの特徴を併せ持つ改変フィブロインである。具体的な態様等は、第2の改変フィブロイン、及び第3の改変フィブロインで説明したとおりである。 The fourth modified fibroin has a domain sequence that has a reduced content of (A) n motifs as well as an amino acid sequence that has a reduced content of glycine residues compared to naturally-derived fibroin. It is something that you have. The fourth modified fibroin has a domain sequence in which at least one or more (A) n motifs are deleted compared to naturally occurring fibroin, and in addition, at least one or more glycine residues in REP are deleted. It can be said to have an amino acid sequence corresponding to substitution with another amino acid residue. That is, the fourth modified fibroin is a modified fibroin that has both the characteristics of the above-described second modified fibroin and the third modified fibroin. Specific aspects are as explained 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), and SEQ ID NO: 13 (PRT410). ), the amino acid sequence shown by 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 Examples of modified fibroin include 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 by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15 are as described above.

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

局所的に疎水性指標の大きい領域は、連続する2~4アミノ酸残基で構成されていることが好ましい。 Preferably, a region with a locally large hydrophobicity index is 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 above-mentioned amino acid residues having a large hydrophobicity index are amino acids selected from isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M), and alanine (A). More preferably, it is a residue.

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

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 example, the fifth modified fibroin can be obtained by replacing one or more hydrophilic amino acid residues (for example, amino acid residues with a negative hydrophobicity index) in REP with hydrophobic amino acid residues from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence. It can be obtained by substituting a group (for example, an amino acid residue with a positive hydrophobic index) and/or by inserting one or more hydrophobic amino acid residues into REP. In addition, for example, one or more hydrophilic amino acid residues in REP are substituted with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally-derived 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 either case, one or more hydrophilic amino acid residues in REP are substituted with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and/or one or more hydrophobic amino acids in REP In addition to the modification corresponding to the insertion of a residue, the amino acid sequence may be further modified corresponding to the substitution, deletion, insertion, and/or addition of one or more amino acid residues.

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

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

Figure 0007458619000001
Figure 0007458619000001

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

例えば、「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が20カ所抽出された場合(重複はなし)、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域には、連続する4アミノ酸残基(重複はなし)が20含まれることになり、pは20×4=80である。また、例えば、2つの「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が1アミノ酸残基だけ重複して存在する場合、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域には、7アミノ酸残基含まれることになる(p=2×4-1=7。「-1」は重複分の控除である。)。例えば、図4に示したドメイン配列の場合、「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が重複せずに7つ存在するため、pは7×4=28となる。また、例えば、図4に示したドメイン配列の場合、qは4+50+4+40+4+10+4+20+4+30=170である(C末端側の最後に存在する(A)モチーフは含めない)。次に、pをqで除すことによって、p/q(%)を算出することができる。図4の場合28/170=16.47%となる。 For example, if 20 "4 consecutive amino acid residues with an average hydrophobicity index of 2.6 or more" are extracted (no overlap), the average value of the hydrophobicity index of the 4 consecutive amino acid residues is 2. The region with a value of .6 or more includes 20 consecutive 4 amino acid residues (no overlap), and p is 20×4=80. Also, for example, if two "four consecutive amino acid residues with an average value of hydrophobicity index of 2.6 or more" overlap by one amino acid residue, the hydrophobicity index of the four consecutive amino acid residues The region where the average value of is 2.6 or more will contain 7 amino acid residues (p=2×4−1=7. “−1” is the deduction of overlap.). For example, in the case of the domain sequence shown in Figure 4, there are 7 non-overlapping "4 consecutive amino acid residues with an average hydrophobicity index of 2.6 or more", so p is 7 x 4 = It becomes 28. Further, for example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 4, q is 4+50+4+40+4+10+4+20+4+30=170 (not including the (A) n motif present at the end of the C-terminal side). Next, p/q (%) can be calculated by dividing p by q. In the case of FIG. 4, it is 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 even more preferably 20% or more. It is even more preferable, and even more preferable that it is 30% or more. The upper limit of p/q is not particularly limited, but may be, for example, 45% or less.

第5の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインのアミノ酸配列を、上記のp/qの条件を満たすように、REP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がマイナスであるアミノ酸残基)を疎水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がプラスであるアミノ酸残基)に置換すること、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入することにより、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むアミノ酸配列に改変することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から上記のp/qの条件を満たすアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインと比較して、REP中の1又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当する改変を行ってもよい。 The fifth modified fibroin is, for example, one or more hydrophilic amino acid residues in REP (e.g., hydrophobic index substituting 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 into the REP. By doing so, it can be obtained by locally modifying the amino acid sequence to include 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 condition from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In either case, one or more amino acid residues in REP have been substituted with amino acid residues with a higher hydrophobic index compared to naturally occurring fibroin, and/or one or more amino acid residues in REP In addition to the modification that corresponds to the insertion of an amino acid residue with a large hydrophobicity index, modifications that correspond to the substitution, deletion, insertion, and/or addition of one or more amino acid residues may also 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 hydrophobic index are not particularly limited, but include isoleucine (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 a more specific example of the fifth modified fibroin, (5-i) the amino acid sequence shown 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 containing 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 (5-i) will be explained. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19 is different from the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), except for the terminal domain sequence on the C-terminal side, consisting of 3 amino acid residues in every other REP. The amino acid sequence (VLI) is inserted at two positions, some glutamine (Q) residues are replaced with serine (S) residues, and some amino acids on the C-terminal side are deleted. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 20 is obtained by inserting an amino acid sequence (VLI) consisting of 3 amino acid residues at every other REP in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525). be. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 21 is obtained by inserting an amino acid sequence (VLI) consisting of 3 amino acid residues at two positions in every other REP with respect to 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 (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 (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 by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, or SEQ ID NO: 21, and is located closest to the C-terminus (A) n Amino acids included in a region where the average value of the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues is 2.6 or more in all REPs included in the domain sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminus of the domain sequence. When the total number of residues is p, and the total number of amino acid residues contained in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence located on the most C-terminal side is q. , p/q is preferably 6.2% or more.

第5の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。 The fifth modified fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and 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 shown by SEQ ID NO: 22 (PRT720), SEQ ID NO: 23 (PRT665), or SEQ ID NO: 24 (PRT666); or (5-iv) ) Modified fibroin containing 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 can be mentioned.

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

(5-iii)の改変フィブロインは、配列番号22、配列番号23又は配列番号24で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin (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又は配列番号24で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(5-iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ-REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin (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 (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又は配列番号24で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつ最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのREPにおいて、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域に含まれるアミノ酸残基の総数をpとし、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれるアミノ酸残基の総数をqとしたときに、p/qが6.2%以上であることが好ましい。 The modified fibroin (5-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24, and is located at the most C-terminal side (A) n Amino acids included in a region where the average value of the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues is 2.6 or more in all REPs included in the domain sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminus of the domain sequence. When the total number of residues is p, and the total number of amino acid residues contained in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence located on the most C-terminal side is q. , p/q is preferably 6.2% or more.

第5の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The fifth modified fibroin may contain a secretion signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretion signal can be appropriately set depending on the type of host.

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

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

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

GPGXXモチーフ含有率の算出において、「最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としているのは、「最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列」(REPに相当する配列)には、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 calculating the GPGXX motif content rate, the target is the "sequence obtained by removing from the domain sequence the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence". (A) The sequence from the n motif to the C-terminus of the domain sequence (corresponding to REP) may include sequences that have low correlation with sequences characteristic of fibroin, and m is small. (that is, when the domain sequence is short), this will affect the calculation result of the GPGXX motif content, so this is to eliminate this influence. Note that 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5は、改変フィブロインのドメイン配列を示す模式図である。図5を参照しながらGPGXXモチーフ含有率の算出方法を具体的に説明する。まず、図5に示した改変フィブロインのドメイン配列(「[(A)モチーフ-REP]-(A)モチーフ」タイプである。)では、全てのREPが「最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」(図5中、「領域A」で示した配列。)に含まれているため、sを算出するためのGPGXXモチーフの個数は7であり、sは7×3=21となる。同様に、全てのREPが「最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」(図5中、「領域A」で示した配列。)に含まれているため、当該配列から更に(A)モチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数tは50+40+10+20+30=150である。次に、sをtで除すことによって、s/t(%)を算出することができ、図5の改変フィブロインの場合21/150=14.0%となる。 FIG. 5 is a schematic diagram showing the domain sequence of modified fibroin. A method for calculating the GPGXX motif content will be specifically described with reference to FIG. 5. First, in the domain sequence of the modified fibroin shown in Figure 5 (which is of the "[(A) n motif-REP] m - (A) n motif" type), all REPs are "located at the most C-terminal side. (A) A sequence obtained by excluding the sequence from the n motif to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" (sequence shown as "region A" in Figure 5), so it is necessary to calculate s. The number of GPGXX motifs is 7, and s is 7×3=21. Similarly, all REPs are defined as "a sequence obtained by removing from the domain sequence the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence" (the sequence indicated by "Region A" in Figure 5). ), the total number t of amino acid residues in all REPs, excluding the (A) n motif, 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 the modified 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5の「領域A」に相当する配列。)に含まれる全てのREPにおいて、その領域に含まれるグルタミン残基の総数をuとし、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除き、更に(A)モチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数をtとしたときに、グルタミン残基含有率はu/tとして算出される。グルタミン残基含有率の算出において、「最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としている理由は、上述した理由と同様である。
In this specification, "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 ) fibroin (modified fibroin or naturally In fibroin), everything contained in the sequence (corresponding to "region A" in Figure 5) obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence (sequence corresponding to "region A" in Figure 5). In REP, the total number of glutamine residues included in that region is u, 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 then (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 calculating the glutamine residue content, we target "sequences obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" due to the above-mentioned reasons and The same is true.

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

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

表1に示すとおり、グルタミン残基よりも疎水性指標の大きいアミノ酸残基としては、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)アラニン(A)、グリシン(G)、スレオニン(T)、セリン(S)、トリプトファン(W)、チロシン(Y)、プロリン(P)及びヒスチジン(H)から選ばれるアミノ酸残基を挙げることができる。これらの中でも、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)及びアラニン(A)から選ばれるアミノ酸残基であることがより好ましく、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)及びフェニルアラニン(F)から選ばれるアミノ酸残基であることが更に好ましい。 As shown in Table 1, amino acid residues with a higher hydrophobic index than glutamine residues include isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), and methionine (M ) Amino acid residues selected from alanine (A), glycine (G), threonine (T), serine (S), tryptophan (W), tyrosine (Y), proline (P) and histidine (H) may be mentioned. 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。 In the sixth modified fibroin, the hydrophobicity of REP is preferably -0.8 or more, more preferably -0.7 or more, still more preferably 0 or more, and 0.3 or more. It is even more preferable that it is, and it is particularly preferable that it is 0.4 or more. The upper limit of the degree of hydrophobicity of REP is not particularly limited and may be 1.0 or less, or may be 0.7 or less.

本明細書において、「REPの疎水性度」は、以下の方法により算出される値である。
式1:[(A)モチーフ-REP]、又は式2:[(A)モチーフ-REP]-(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン)において、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列(図5の「領域A」に相当する配列。)に含まれる全てのREPにおいて、その領域の各アミノ酸残基の疎水性指標の総和をvとし、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除き、更に(A)モチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数をtとしたときに、REPの疎水性度はv/tとして算出される。REPの疎水性度の算出において、「最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としている理由は、上述した理由と同様である。
In this specification, "hydrophobicity of REP" is a value calculated by the following method.
Formula 1: [(A) n motif-REP] m or formula 2: [(A) n motif-REP] m - ( A ) fibroin (modified fibroin or naturally In fibroin), everything contained in the sequence (corresponding to "region A" in Figure 5) obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence (sequence corresponding to "region A" in Figure 5). In REP, the sum of the hydrophobicity indices of each amino acid residue in that region is v, and the sequence from the (A) n motif located 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 the n motif. In calculating the degree of hydrophobicity of REP, we target "sequences obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" due to the above-mentioned reasons and The same is true.

第6の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、及び/又はREP中の1又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変があってもよい。 The sixth modified fibroin has a domain sequence in which one or more glutamine residues in REP are deleted compared to naturally occurring fibroin, and/or one or more glutamine residues in REP In addition to modifications corresponding to the substitution of other amino acid residues, there may also be modifications of the amino acid sequence corresponding to substitutions, deletions, insertions, and/or additions 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。 The sixth modified fibroin can be produced by, for example, deleting one or more glutamine residues in REP from the cloned naturally-derived fibroin gene sequence, and/or replacing one or more glutamine residues in REP with another one. can be obtained by substituting the amino acid residue of In addition, for example, one or more glutamine residues in REP have been deleted from the amino acid sequence of naturally-derived fibroin, and/or one or more glutamine residues in REP have been replaced with other amino acid residues. It can also be obtained by designing a corresponding amino acid sequence and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence.

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

(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 (6-i) will be described. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO:25 is obtained by replacing all QQ in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:7 (Met-PRT410) with VL. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO:26 is obtained by replacing all QQ in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:7 with TS and the remaining Q with A. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO:27 is obtained by replacing all QQ in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:7 with VL and the remaining Q with I. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO:28 is obtained by replacing all QQ in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:7 with VI and the remaining Q with L. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO:29 is obtained by replacing all QQ in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:7 with VF and 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 in SEQ ID NO:30 is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:8 (Met-PRT525) in which all QQs have been replaced with VL. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO:31 is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:8 in which all QQs have been replaced with VL and the remaining Qs have been replaced 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 shown by SEQ ID NO: 32 is obtained by replacing all QQ with VF in the sequence in which the 20 domain sequence regions present in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410) are repeated twice, And the remaining Q is replaced with I.

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

Figure 0007458619000002
Figure 0007458619000002

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

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

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

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

配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39及び配列番号40で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31及び配列番号32で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。N末端にタグ配列を付加しただけであるため、グルタミン残基含有率に変化はなく、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39及び配列番号40で示されるアミノ酸配列は、いずれもグルタミン残基含有率が9%以下である(表3)。 The amino acid sequences shown 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, and SEQ ID NO: 40 are SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, and SEQ ID NO: 27, respectively. , SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, and SEQ ID NO: 32, and the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 11 (including the His tag sequence and hinge sequence) was added to the N-terminus of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 31 and SEQ ID NO: 32. It is something. Since the tag sequence was only added to the N-terminus, there was no change in the glutamine residue content, and SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39 Both of the amino acid sequences shown by SEQ ID NO: 40 have a glutamine residue content of 9% or less (Table 3).

Figure 0007458619000003
Figure 0007458619000003

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

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

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

第6の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The sixth modified fibroin may contain a secretion signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretion signal can be appropriately set depending on the type of host.

改変フィブロインは、第1の改変フィブロイン、第2の改変フィブロイン、第3の改変フィブロイン、第4の改変フィブロイン、第5の改変フィブロイン、及び第6の改変フィブロインが有する特徴のうち、少なくとも2つ以上の特徴を併せ持つ改変フィブロインであってもよい。 The modified fibroin has at least two or more of the characteristics possessed by 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 also be a modified fibroin that has the following characteristics.

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

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

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

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

宿主として、原核生物、並びに酵母、糸状真菌、昆虫細胞、動物細胞及び植物細胞等の真核生物のいずれも好適に用いることができる。 As the host, any of 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 genus 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 ammoniaphyllum. Examples of microorganisms belonging to the genus Brevibacterium include 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、改変フィブロインをコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、pBTrp2(ベーリンガーマンハイム社製)、pGEX(Pharmacia社製)、pUC18、pBluescriptII、pSupex、pET22b、pCold、pUB110、pNCO2(特開2002-238569号公報)等を挙げることができる。 When a prokaryote is used as a host, vectors for introducing a nucleic acid encoding modified fibroin include, for example, pBTrp2 (manufactured by Boehringer Mannheim), pGEX (manufactured by Pharmacia), pUC18, pBluescriptII, pSupex, pET22b, pCold, pUB110, Examples include pNCO2 (Japanese Patent Application Laid-open No. 2002-238569).

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

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

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。 In addition to direct expression, methods for expressing nucleic acids by hosts transformed with expression vectors include secretory production, fusion protein expression, etc. according to the methods described in Molecular Cloning, 2nd edition. .

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

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

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

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

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。 Furthermore, during culture, antibiotics such as ampicillin and tetracycline may be added to the culture medium as 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 is used when culturing a microorganism transformed with an expression vector using the lac promoter, and indole acrylate is used when culturing a microorganism transformed with an expression vector using the trp promoter. An acid or the like may be added to the medium.

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

また、改変フィブロインが細胞内に不溶体を形成して発現した場合は、同様に宿主細胞を回収後、破砕し、遠心分離を行うことにより、沈殿画分として改変フィブロインの不溶体を回収する。回収した改変フィブロインの不溶体はタンパク質変性剤で可溶化することができる。該操作の後、上記と同様の単離精製法により改変フィブロインの精製標品を得ることができる。当該改変フィブロインが細胞外に分泌された場合には、培養上清から当該改変フィブロインを回収することができる。すなわち、培養物を遠心分離等の手法により処理することにより培養上清を取得し、その培養上清から、上記と同様の単離精製法を用いることにより、精製標品を得ることができる。 In addition, when the modified fibroin is expressed by forming an insoluble body within the cells, the host cells are similarly collected, disrupted, and centrifuged to recover the insoluble body of the modified fibroin as a precipitate fraction. The recovered insoluble modified fibroin can be solubilized with a protein denaturing agent. After this operation, a purified sample of modified fibroin can be obtained by the same isolation and purification method as above. When the modified fibroin is secreted extracellularly, the modified fibroin can be recovered from the culture supernatant. That is, a culture supernatant is obtained by processing a culture using techniques such as centrifugation, and a purified sample can be obtained from the culture supernatant by using the same isolation and purification method as described above.

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

フィブロイン溶液の粘度は、使用用途等に応じて適宜設定してよい。フィブロイン溶液を紡糸液として用いる場合には、乾式紡糸が可能な粘度であればよく、特に限定されないが、生産性の観点から、フィブロイン溶液の粘度は、25℃において、例えば、10,000mPa・sec以上であってよく、200,000mPa・sec以下、150,000mPa・sec以下、100,000mPa・sec以下、80,000mPa・sec以下、50,000mPa・sec以下、30,000mPa・sec以下、20,000mPa・sec以下、又は15,000mPa・sec以下であってよい。フィブロイン溶液の粘度は、例えば、京都電子工業社製の商品名「EMS粘度計」を使用して測定することができる。 The viscosity of the fibroin solution may be appropriately set depending on the intended use. When using a fibroin solution as a spinning solution, it is not particularly limited as long as it has a viscosity that allows dry spinning, but from the viewpoint of productivity, the viscosity of the fibroin solution is, for example, 10,000 mPa·sec at 25°C. or more, 200,000 mPa・sec or less, 150,000 mPa・sec or less, 100,000 mPa・sec or less, 80,000 mPa・sec or less, 50,000 mPa・sec or less, 30,000 mPa・sec or less, 20, 000 mPa·sec or less, or 15,000 mPa·sec or less. The viscosity of the fibroin solution can be measured using, for example, "EMS Viscometer" (trade name, manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.).

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

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

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

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

紡糸口金からフィブロイン溶液(紡糸液)を吐出する方法に特に制限はないが、例えば、フィブロイン溶液(紡糸液)の送液手段として定量ポンプを用いる方法を使用することができる。吐出量は生産速度に応じて適宜調整することができる。 Although there are no particular limitations on the method for discharging the fibroin solution (spinning solution) from the spinneret, for example, a method using a metering pump as a means for feeding the fibroin solution (spinning solution) can be used. The discharge amount can be adjusted as appropriate depending on the production speed.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

次に、設計した配列番号40でアミノ酸配列を有する改変クモ糸フィブロインPRT966をコードする核酸を合成した。当該核酸には、5’末端にNdeIサイト及び終止コドン下流にEcoRIサイトを付加した。当該核酸をクローニングベクター(pUC118)にクローニングした。その後、同核酸をNdeI及びEcoRIで制限酵素処理して切り出した後、それぞれタンパク質発現ベクターpET-22b(+)に組換えて発現ベクターを得た。 Next, a nucleic acid encoding modified spider silk fibroin PRT966 having the designed amino acid sequence SEQ ID NO: 40 was synthesized. An NdeI site and an EcoRI site downstream of the stop codon were added to the nucleic acid at the 5' end. The nucleic acid was cloned into a cloning vector (pUC118). Thereafter, the same nucleic acid was excised by restriction enzyme treatment with NdeI and EcoRI, and then recombined with the protein expression vector pET-22b(+) to obtain an expression vector.

(2)改変フィブロインの発現
(1)で得られた発現ベクターで、大腸菌BLR(DE3)を形質転換した。当該形質転換大腸菌を、アンピシリンを含む2mLのLB培地で15時間培養した。当該培養液を、アンピシリンを含む100mLのシード培養用培地(表4)にOD600が0.005となるように添加した。培養液温度を30℃に保ち、OD600が5になるまでフラスコ培養を行い(約15時間)、シード培養液を得た。
(2) Expression of modified fibroin Escherichia coli BLR (DE3) was transformed with the expression vector obtained in (1). The transformed Escherichia 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 containing ampicillin (Table 4) so that the OD 600 was 0.005. The culture solution temperature was kept at 30°C, and flask culture was performed until the OD 600 reached 5 (about 15 hours) to obtain a seed culture solution.

Figure 0007458619000004
Figure 0007458619000004

当該シード培養液を500mLの生産培地(表5)を添加したジャーファーメンターにOD600が0.05となるように添加した。培養液温度を37℃に保ち、pH6.9で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の20%に維持するようにした。 The seed culture was added to a jar fermenter containing 500 mL of production medium (Table 5) so that the OD 600 was 0.05. The culture temperature was kept at 37° C., and the pH was controlled to be constant at 6.9. The dissolved oxygen concentration in the culture was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration.

Figure 0007458619000005
Figure 0007458619000005

生産培地中のグルコースが完全に消費された直後に、フィード液(グルコース455g/1L、Yeast Extract 120g/1L)を1mL/分の速度で添加した。培養液温度を37℃に保ち、pH6.9で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の20%に維持するようにし、20時間培養を行った。その後、1Mのイソプロピル-β-チオガラクトピラノシド(IPTG)を培養液に対して終濃度1mMになるよう添加し、改変フィブロインを発現誘導させた。IPTG添加後20時間経過した時点で、培養液を遠心分離し、菌体を回収した。IPTG添加前とIPTG添加後の培養液から調製した菌体を用いてSDS-PAGEを行い、IPTG添加に依存した目的とする改変フィブロインサイズのバンドの出現により、目的とする人造構造タンパク質の発現を確認した。 Immediately after the glucose in the production medium was completely consumed, feed solution (glucose 455 g/1 L, Yeast Extract 120 g/1 L) was added at a rate of 1 mL/min. Culture was carried out by keeping the culture solution temperature at 37° C. and controlling the pH to be constant at 6.9. Further, the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration, and culture was performed for 20 hours. Thereafter, 1M isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to the culture solution to a final concentration of 1mM to induce expression of the modified fibroin. After 20 hours had passed after the addition of IPTG, the culture solution was centrifuged and the bacterial cells were collected. SDS-PAGE was performed using the bacterial cells prepared from the culture medium before and after the addition of IPTG, and the appearance of a band of the desired modified fibroin size that depended on the addition of IPTG indicated the expression of the desired artificial structural protein. confirmed.

(3)改変フィブロインの精製
IPTGを添加してから2時間後に回収した菌体を20mM Tris-HCl buffer(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の菌体を約1mMのPMSFを含む20mM Tris-HCl緩衝液(pH7.4)に懸濁させ、高圧ホモジナイザー(GEA Niro Soavi社製)で細胞を破砕した。破砕した細胞を遠心分離し、沈殿物を得た。得られた沈殿物を、高純度になるまで20mM Tris-HCl緩衝液(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の沈殿物を100mg/mLの濃度になるように8M グアニジン緩衝液(8M グアニジン塩酸塩、10mM リン酸二水素ナトリウム、20mM NaCl、1mM Tris-HCl、pH7.0)で懸濁し、60℃で30分間、スターラーで撹拌し、溶解させた。溶解後、透析チューブ(三光純薬株式会社製のセルロースチューブ36/32)を用いて水で透析を行った。透析後に得られた白色の凝集タンパク質を遠心分離により回収し、凍結乾燥機で水分を除き、凍結乾燥粉末を回収することにより、改変フィブロイン(PRT966)を得た。
(3) Purification of modified fibroin The bacterial cells collected 2 hours after adding IPTG were washed with 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4). The washed cells were suspended in 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) containing about 1 mM PMSF, and the cells were disrupted using a high-pressure homogenizer (manufactured by GEA Niro Soavi). The crushed cells were centrifuged to obtain a precipitate. The resulting precipitate was washed with 20mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) until high purity. The washed precipitate was suspended in 8M guanidine buffer (8M guanidine hydrochloride, 10mM sodium dihydrogen phosphate, 20mM NaCl, 1mM Tris-HCl, pH 7.0) to a concentration of 100mg/mL and incubated at 60°C. The mixture was stirred with a stirrer for 30 minutes to dissolve the mixture. After dissolution, dialysis was performed against water using a dialysis tube (cellulose tube 36/32 manufactured by Sanko Junyaku Co., Ltd.). The white aggregated protein obtained after dialysis was collected by centrifugation, water was removed using a freeze dryer, and a freeze-dried powder was collected to obtain modified fibroin (PRT966).

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

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

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

[フィブロイン繊維の作製]
実施例1-1~1-3、参考例1-1~1-3及び比較例1の各フィブロイン溶液を、当該溶液を充填した紡糸用シリンジ先端部に取りつけたΦ0.25mm,長さ12.7mm又は25.4mmのノズルを通して吐出した。形成された糸は、ノズル直下50cmに配置した第1ローラーにて、1.0m/分又は2.5m/分の速度で巻取り、同じ速度で第2ローラーを介して、巻取り機で巻き取った。このようにして作製したフィブロイン繊維は、恒温恒湿環境(温度20±2℃,相対湿度65±2%)にて保管した。
[Preparation of fibroin fiber]
Each of the fibroin solutions of Examples 1-1 to 1-3, Reference Examples 1-1 to 1-3, and Comparative Example 1 was attached to the tip of a spinning syringe filled with the solution, with a diameter of 0.25 mm and a length of 12 mm. It was discharged through a 7 mm or 25.4 mm nozzle. The formed thread is wound at a speed of 1.0 m/min or 2.5 m/min by a first roller placed 50 cm directly below the nozzle, and then wound by a winding machine at the same speed via a second roller. I took it. The fibroin fibers thus produced were stored in a constant temperature and humidity environment (temperature 20±2° C., relative humidity 65±2%).

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

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

Figure 0007458619000006
Figure 0007458619000006

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

Claims (9)

フィブロインと、第1の溶媒を主成分として含み、かつ前記第1の溶媒の沸点より高い沸点を有する第2の溶媒を添加成分として含む溶媒とを含有するドープ液を、乾式紡糸により紡糸する工程を備える、フィブロイン繊維の製造方法(ただし、前記乾式紡糸がエレクトロスピニングである場合を除く)。 Dry spinning a dope solution containing fibroin and a solvent containing a first solvent as a main component and a second solvent having a boiling point higher than the boiling point of the first solvent as an additive component. A method for producing fibroin fibers, comprising: (except when the dry spinning is electrospinning). 前記第2の溶媒の含有量に対する前記第1の溶媒の含有量の質量比が95/5以上である、請求項1に記載のフィブロイン繊維の製造方法。 The method for producing fibroin fibers according to claim 1, wherein the mass ratio of the content of the first solvent to the content of the second solvent is 95/5 or more. 前記工程により得られた繊維を水中で延伸する工程を更に備える、請求項1又は2に記載のフィブロイン繊維の製造方法。 The method for producing fibroin fibers according to claim 1 or 2, further comprising a step of stretching the fibers obtained by the above step in water. 前記第1の溶媒の沸点が40℃以上120℃以下であり、前記第2の溶媒の沸点が80℃以上280℃以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載のフィブロイン繊維の製造方法。 The fibroin fiber according to any one of claims 1 to 3, wherein the first solvent has a boiling point of 40°C or more and 120°C or less, and the second solvent has a boiling point of 80°C or more and 280°C or less. Production method. 前記フィブロインが、昆虫又はクモ類由来のフィブロインである、請求項1~4のいずれか一項に記載のフィブロイン繊維の製造方法。 The method for producing fibroin fibers according to any one of claims 1 to 4, wherein the fibroin is derived from an insect or arachnid. 前記フィブロインが改変フィブロインである、請求項1~5のいずれか一項に記載のフィブロイン繊維の製造方法。 The method for producing fibroin fibers according to any one of claims 1 to 5, wherein the fibroin is a modified fibroin. 改変フィブロインと、
第1の溶媒を主成分として含み、かつ前記第1の溶媒の沸点より高い沸点を有する第2の溶媒を添加成分として含む溶媒と、を含有し、
前記第1の溶媒の沸点が40℃以上120℃以下であり、前記第2の溶媒の沸点が80℃以上280℃以下であり、
前記第2の溶媒の含有量に対する前記第1の溶媒の含有量の質量比が95/5以上である、フィブロイン溶液。
modified fibroin,
A solvent containing a first solvent as a main component and a second solvent having a boiling point higher than the boiling point of the first solvent as an additive component,
The boiling point of the first solvent is 40°C or more and 120°C or less, and the boiling point of the second solvent is 80°C or more and 280°C or less,
A fibroin solution , wherein the mass ratio of the content of the first solvent to the content of the second solvent is 95/5 or more .
前記改変フィブロインが、昆虫又はクモ類由来の改変フィブロインである、請求項に記載のフィブロイン溶液。 The fibroin solution according to claim 7 , wherein the modified fibroin is a modified fibroin derived from an insect or arachnid. 乾式紡糸に用いられる、請求項7又は8に記載のフィブロイン溶液。 The fibroin solution according to claim 7 or 8 , which is used for dry spinning.
JP2019016225A 2019-01-31 2019-01-31 Fibroin fiber manufacturing method and fibroin solution Active JP7458619B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019016225A JP7458619B2 (en) 2019-01-31 2019-01-31 Fibroin fiber manufacturing method and fibroin solution

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019016225A JP7458619B2 (en) 2019-01-31 2019-01-31 Fibroin fiber manufacturing method and fibroin solution

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020122249A JP2020122249A (en) 2020-08-13
JP7458619B2 true JP7458619B2 (en) 2024-04-01

Family

ID=71992376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019016225A Active JP7458619B2 (en) 2019-01-31 2019-01-31 Fibroin fiber manufacturing method and fibroin solution

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7458619B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2023038154A1 (en) * 2021-09-13 2023-03-16

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007515391A (en) 2003-04-10 2007-06-14 タフツ ユニバーシティー Concentrated aqueous silk fibroin solutions and their use
JP2008245623A (en) 2007-03-30 2008-10-16 Hiroshima Industrial Promotion Organization Gene-modified silkworm producing modified fibroin
JP2009221401A (en) 2008-03-18 2009-10-01 Tokyo Univ Of Agriculture & Technology Reclaimed silk material and method of producing the same
JP2010270426A (en) 2009-05-25 2010-12-02 Shinshu Univ Production method of silk protein nanofiber
US20140288638A1 (en) 2011-08-11 2014-09-25 OXFORD BIOMATERIALS LIMITED Magdalen Centre Medical device
JP2017061756A (en) 2015-09-24 2017-03-30 日立化成株式会社 Method for producing nanofiber and electrospinning dope
WO2017094722A1 (en) 2015-12-01 2017-06-08 Spiber株式会社 Method for producing protein solution
WO2018164234A1 (en) 2017-03-10 2018-09-13 カジナイロン株式会社 Method for producing protein fiber, and method for shrinking protein fiber
WO2018216779A1 (en) 2017-05-24 2018-11-29 Spiber株式会社 Polypeptide solution and method for producing same, and method for producing polypeptide molded article
JP2019519596A (en) 2016-04-08 2019-07-11 コーネル・ユニバーシティーCornell University Methods of promoting wound healing using silk derived proteins

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06346314A (en) * 1993-06-02 1994-12-20 Toyobo Co Ltd Regenerated silk fibroin yarn and its production
EP2712955A1 (en) * 2012-09-27 2014-04-02 Ludwig Boltzmann Gesellschaft GmbH Product made of silk

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007515391A (en) 2003-04-10 2007-06-14 タフツ ユニバーシティー Concentrated aqueous silk fibroin solutions and their use
JP2008245623A (en) 2007-03-30 2008-10-16 Hiroshima Industrial Promotion Organization Gene-modified silkworm producing modified fibroin
JP2009221401A (en) 2008-03-18 2009-10-01 Tokyo Univ Of Agriculture & Technology Reclaimed silk material and method of producing the same
JP2010270426A (en) 2009-05-25 2010-12-02 Shinshu Univ Production method of silk protein nanofiber
US20140288638A1 (en) 2011-08-11 2014-09-25 OXFORD BIOMATERIALS LIMITED Magdalen Centre Medical device
JP2017061756A (en) 2015-09-24 2017-03-30 日立化成株式会社 Method for producing nanofiber and electrospinning dope
WO2017094722A1 (en) 2015-12-01 2017-06-08 Spiber株式会社 Method for producing protein solution
JP2019519596A (en) 2016-04-08 2019-07-11 コーネル・ユニバーシティーCornell University Methods of promoting wound healing using silk derived proteins
WO2018164234A1 (en) 2017-03-10 2018-09-13 カジナイロン株式会社 Method for producing protein fiber, and method for shrinking protein fiber
WO2018216779A1 (en) 2017-05-24 2018-11-29 Spiber株式会社 Polypeptide solution and method for producing same, and method for producing polypeptide molded article

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020122249A (en) 2020-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7454853B2 (en) Method for producing protein fiber
US20220127755A1 (en) Method for Manufacturing Artificially-Structured Protein Fiber
JP7340262B2 (en) High-shrinkage artificial fibroin spun yarn and its manufacturing method, and artificial fibroin spun yarn and its shrinkage method
JP7104960B2 (en) Method for producing fibroin fiber
WO2019194224A1 (en) Method for recovering dimensions of plastic deformation body of modified fibroin molded body
JPWO2019044982A1 (en) High-density knitted fabric and manufacturing method of high-density knitted fabric
CN111655913A (en) Method for producing protein fiber
JP7458619B2 (en) Fibroin fiber manufacturing method and fibroin solution
US20220095728A1 (en) Fiber for artificial hairs, artificial hair, method for producing fiber for artificial hairs, and method for producing artificial hair
WO2019151437A1 (en) Manufacturing method for protein spun yarn
JP2020055904A (en) Hygroscopic exothermicity imparting agent, and method for imparting hygroscopic exothermicity
JPWO2019066053A1 (en) Protein fiber manufacturing method, protein fiber manufacturing equipment, and protein fiber processing method
JP7340263B2 (en) High-shrinkage artificial fibroin twisted yarn and its manufacturing method, and artificial fibroin twisted yarn and its shrinkage method
JP7367977B2 (en) Method for producing protein crimped staples
JP7466872B2 (en) Method for producing protein spun yarn
JP7174983B2 (en) Spinning stock solution, fibroin fiber and method for producing the same
JP7446578B2 (en) man-made fiber cotton
JP2020122248A (en) Method for producing fibroin fiber and fibroin solution
JP7287621B2 (en) Modified fibroin fiber and method for producing same
WO2019194230A1 (en) High-density non-woven cloth, and method for manufacturing high-density non-woven cloth
JP7345155B2 (en) Heat retention agent and method for imparting heat retention to articles
WO2019151432A1 (en) Method for preparing oil adhesion protein crimped fiber
WO2019066006A1 (en) Twisted thread manufacturing method, false-twisted thread manufacturing method, and thread twisting method
JPWO2020067547A1 (en) Modified fibroin fiber
JP7452861B2 (en) High-density fabric and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220131

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20220221

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20220221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230207

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20230407

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230606

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230822

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20231004

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231219

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240213

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240312

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7458619

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S303 Written request for registration of pledge or change of pledge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316303

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350