JPWO2018164189A1 - Protein molded article, method for producing the same, and protein solution - Google Patents

Protein molded article, method for producing the same, and protein solution Download PDF

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Abstract

タンパク質及び反応性化合物とこれらが溶解している溶媒とを含有するタンパク質溶液であって、反応性化合物が第1の官能基及び第2の官能基を有する化合物であり、第1の官能基がタンパク質との反応によってタンパク質と反応性化合物とを結合させ得る基で、第2の官能基が2以上の第2の官能基の反応によって2以上の反応性化合物を互いに結合させ得る基である、タンパク質溶液を準備する工程と、タンパク質溶液を成形用原液として用いた成形によって、タンパク質を含有する成形体を得る工程と、成形体を2以上の反応性化合物を互いに結合させるための後処理に供する工程と、を備える、タンパク質成形体を製造する方法が開示される。A protein solution containing a protein, a reactive compound, and a solvent in which these are dissolved, wherein the reactive compound is a compound having a first functional group and a second functional group, and the first functional group is A group capable of binding a protein and a reactive compound by reaction with a protein, wherein the second functional group is a group capable of binding two or more reactive compounds to each other by a reaction of two or more second functional groups; A step of preparing a protein solution, a step of obtaining a protein-containing molded body by molding using the protein solution as a stock solution, and a step of subjecting the molded body to post-treatment for bonding two or more reactive compounds to each other And a method for producing a protein molded article, comprising the steps of:

Description

本発明は、タンパク質成形体及びこれを製造する方法、並びにタンパク質溶液に関する。   The present invention relates to a protein molded product, a method for producing the same, and a protein solution.

繊維及びフィルム等のタンパク質成形体は、収縮し易い特性を有することがある。タンパク質成形体の収縮が、その製造工程又は使用時に様々な問題を発生させ得る。タンパク質成形体の収縮を抑える方法として、成形によって得られた成形体に架橋剤を付与し、成形体中でタンパク質を架橋する方法がいくつか提案されている(特許文献1〜3)。   Protein molded products such as fibers and films sometimes have characteristics of easily shrinking. Shrinkage of a protein compact can cause various problems during its manufacturing or use. As a method for suppressing the shrinkage of a protein molded article, there have been proposed several methods of imparting a crosslinking agent to a molded article obtained by molding to crosslink proteins in the molded article (Patent Documents 1 to 3).

特開平10−310977号公報JP-A-10-310977 特許第5540154号公報Japanese Patent No. 5540154 特開2009−221616号公報JP 2009-221616 A

タンパク質成形体の収縮は、出来るだけ小さく抑制されることが望ましい。特に、タンパク質成形体は、製造後の最初の水分との接触によって比較的大きく収縮し、その後の乾燥によって更に収縮する性質を有することが多く、これらの収縮を抑制することが望まれる。   It is desirable that the shrinkage of the protein molded body be suppressed as small as possible. In particular, the protein molded article often has a property of relatively shrinking largely due to the initial contact with water after production, and further shrinking by subsequent drying, and it is desired to suppress such shrinkage.

そこで、本発明の一側面の目的は、タンパク質成形体に関して、製造直後の水分との接触による収縮、及びその後の乾燥にともなう収縮を抑制することにある。   Accordingly, an object of one aspect of the present invention is to suppress shrinkage due to contact with moisture immediately after production and shrinkage due to drying of a protein molded article.

本発明の一側面は、タンパク質成形体を製造する方法を提供する。この方法は、
タンパク質及び反応性化合物とこれらが溶解している溶媒とを含有するタンパク質溶液であって、反応性化合物が第1の官能基及び該第1の官能基とは異なる第2の官能基を有する化合物であり、第1の官能基がタンパク質との反応によってタンパク質と反応性化合物とを結合させ得る基で、第2の官能基が2以上の第2の官能基の反応によって2以上の反応性化合物を互いに結合させ得る基である、タンパク質溶液を準備する工程と、
タンパク質溶液を成形用原液として用いた成形によって、タンパク質を含有する成形体を得る工程と、
成形体を、2以上の前記第2の官能基の反応によって2以上の反応性化合物を互いに結合させるための後処理に供する工程と、を備える。
One aspect of the present invention provides a method for producing a protein molded body. This method
A protein solution containing a protein and a reactive compound and a solvent in which the protein and the reactive compound are dissolved, wherein the reactive compound has a first functional group and a second functional group different from the first functional group. Wherein the first functional group is a group capable of binding the protein to the reactive compound by reaction with the protein, and the second functional group is a group capable of binding two or more reactive compounds by the reaction of two or more second functional groups. Preparing a protein solution, which is a group capable of binding to each other,
A step of obtaining a protein-containing molded body by molding using a protein solution as a stock solution for molding,
Subjecting the molded article to a post-treatment for bonding two or more reactive compounds to each other by a reaction of two or more second functional groups.

この方法によれば、成形直後の水分との接触による成形体の収縮、及びその後の乾燥にともなう成形体の収縮を抑制することができる。   According to this method, it is possible to suppress shrinkage of the molded body due to contact with moisture immediately after molding and shrinkage of the molded body due to subsequent drying.

本発明の別の側面は、反応性化合物によって架橋されたタンパク質を含有するタンパク質成形体を提供する。反応性化合物は第1の官能基及び該第1の官能基とは異なる第2の官能基を有する化合物である。第1の官能基とタンパク質との反応によりタンパク質と反応性化合物とが結合し、2以上の第2の官能基の反応により2以上の反応性化合物が互いに結合し、それによってタンパク質が架橋されている。   Another aspect of the present invention provides a protein molded article containing a protein cross-linked by a reactive compound. The reactive compound is a compound having a first functional group and a second functional group different from the first functional group. The reaction between the first functional group and the protein causes the protein and the reactive compound to bind, and the reaction between the two or more second functional groups causes the two or more reactive compounds to bind to each other, whereby the protein is cross-linked. I have.

このタンパク質成形体は、製造直後の水分との接触による収縮、及びその後の乾燥にともなう収縮を生じ難い。   This protein molded product is unlikely to cause shrinkage due to contact with water immediately after production and shrinkage due to subsequent drying.

本発明の更に別の側面は、タンパク質及び反応性化合物とこれらが溶解している溶媒とを含有する、タンパク質溶液を提供する。反応性化合物は、第1の官能基及び該第1の官能基とは異なる第2の官能基を有する化合物である。第1の官能基はタンパク質との反応によってタンパク質と反応性化合物とを結合させ得る基で、第2の官能基は2以上の第2の官能基の反応によって2以上の反応性化合物を互いに結合させ得る基である。   Yet another aspect of the present invention provides a protein solution comprising a protein and a reactive compound and a solvent in which they are dissolved. The reactive compound is a compound having a first functional group and a second functional group different from the first functional group. The first functional group is a group capable of binding a protein and a reactive compound by a reaction with a protein, and the second functional group is a group capable of binding two or more reactive compounds to each other by a reaction of two or more second functional groups. It is a group that can be used.

このタンパク質溶液を成形用原液として用いることにより、製造直後の水分との接触による成形体の収縮、及びその後の乾燥にともなう成形体の収縮を抑制することができる。   By using this protein solution as a stock solution for molding, it is possible to suppress shrinkage of the molded body due to contact with moisture immediately after production and shrinkage of the molded body due to subsequent drying.

本発明の一側面に係る方法によれば、製造直後の水分との接触によるタンパク質成形体の収縮、及びその後の乾燥にともなうタンパク質成形体の収縮を抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the method concerning one aspect of this invention, shrinkage | contraction of a protein molded object by contact with water | moisture content immediately after manufacture, and subsequent shrinkage of the protein molded object accompanying drying can be suppressed.

改変フィブロインのドメイン配列の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the domain sequence of a modified fibroin. 改変フィブロインのドメイン配列の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the domain sequence of a modified fibroin. タンパク質繊維を製造するための紡糸装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the spinning apparatus for producing a protein fiber. タンパク質繊維を加熱処理に供するための加熱装置の一例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing an example of a heating device for subjecting protein fiber to a heat treatment. 反応性化合物の溶液によって処理されたクモ糸フィブロインのH NMRスペクトルである。 1 is a 1 H NMR spectrum of spider silk fibroin treated with a solution of a reactive compound. 反応性化合物の溶液によって処理されたクモ糸フィブロインのDOSY法によるH NMRスペクトルである。It is a 1 H NMR spectrum by the DOSY method of the spider silk fibroin processed by the solution of the reactive compound. 図6の領域Bを示す拡大図である。FIG. 7 is an enlarged view showing a region B in FIG. 6.

以下、場合により図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

タンパク質成形体を製造する方法の一実施形態は、タンパク質及び反応性化合物とこれらが溶解している溶媒とを含有するタンパク質溶液を準備する工程と、タンパク質溶液を成形用原液として用いた成形によって、タンパク質を含有する成形体を得る工程と、成形体を加熱処理等の後処理に供する工程とを含み得る。   One embodiment of a method for producing a protein molded article, a step of preparing a protein solution containing a protein and a reactive compound and a solvent in which these are dissolved, and molding using the protein solution as a stock solution for molding, The method may include a step of obtaining a molded article containing a protein and a step of subjecting the molded article to post-treatment such as heat treatment.

反応性化合物は、反応性化合物とタンパク質とを結合させ得る第1の官能基、及び、反応性化合物同士を結合させ得る第2の官能基を有する化合物であってもよい。この場合、後処理は、2以上の第2の官能基の反応によって2以上の反応性化合物を互いに結合させるための処理であることができる。   The reactive compound may be a compound having a first functional group capable of binding the reactive compound and the protein and a second functional group capable of binding the reactive compounds. In this case, the post-treatment can be a treatment for bonding two or more reactive compounds to each other by a reaction of two or more second functional groups.

<タンパク質>
タンパク質成形体を構成するタンパク質は、特に限定されるものではなく、遺伝子組換え技術により微生物等で製造したものであってもよいし、合成により製造されたものであってもよい。あるいは、タンパク質は、天然由来のタンパク質を精製したものであってもよい。
<Protein>
The protein constituting the protein molded body is not particularly limited, and may be a protein produced by a microorganism or the like by a genetic recombination technique or a protein produced by synthesis. Alternatively, the protein may be a protein obtained by purifying a naturally occurring protein.

タンパク質は、例えば、構造タンパク質を含んでいてもよい。構造タンパク質とは、生体内で構造及び形態等を形成又は保持するタンパク質を意味する。構造タンパク質は、天然の構造タンパク質に由来する人造構造タンパク質であってもよい。構造タンパク質としては、例えば、フィブロイン、ケラチン、コラ−ゲン、エラスチン及びレシリンを挙げることができる。   The protein may include, for example, a structural protein. The term “structural protein” means a protein that forms or maintains a structure, form, or the like in a living body. The structural protein may be an artificial structural protein derived from a natural structural protein. Structural proteins include, for example, fibroin, keratin, collagen, elastin and resilin.

構造タンパク質は、フィブロインであってもよい。フィブロインは、例えば、絹フィブロイン、クモ糸フィブロイン、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、構造タンパク質は、絹フィブロイン、クモ糸フィブロイン又はこれらの組み合わせであってもよい。絹フィブロインとクモ糸フィブロインとを併用する場合、絹フィブロインの割合は、例えば、クモ糸フィブロイン100質量部に対して、40質量部以下、30質量部以下、又は10質量部以下であってよい。   The structural protein may be fibroin. The fibroin may be, for example, one or more selected from the group consisting of silk fibroin, spider silk fibroin, and hornet silk fibroin. In particular, the structural protein may be silk fibroin, spider silk fibroin or a combination thereof. When silk fibroin and spider silk fibroin are used in combination, the proportion of silk fibroin may be, for example, 40 parts by weight or less, 30 parts by weight or less, or 10 parts by weight or less based on 100 parts by weight 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これを取り除くことにより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。   A silk thread is a fiber (cocoon thread) obtained from a cocoon made by a silkworm, a larva of Bombyx mori. Generally, one cocoon thread is composed of two silk fibroins and glue (sericin) covering them from the outside. Silk fibroin is composed of a number of fibrils. Silk fibroin is covered with four layers of sericin. Practically, silk filaments obtained by dissolving and removing outer sericin by refining are used for clothing. A general silk thread has a specific gravity of 1.33, a fineness of 3.3 decitex on average, and a fiber length of about 1300 to 1500 m. Silk fibroin is obtained using natural or silkworm cocoons or used or discarded silk fabric as a raw material.

絹フィブロインは、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、凍結乾燥粉末であってもよい。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-depleted silk fibroin, non-sericin-depleted silk fibroin, or a combination thereof. The sericin-removed silk fibroin is purified by removing sericin covering the silk fibroin and other fats. The silk fibroin thus purified may be a lyophilized powder. Silk fibroin without sericin is unpurified silk fibroin from which sericin or the like has 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1種以上のクモ糸ポリペプチドを含有していてもよい。   The spider silk fibroin may contain one or more spider silk polypeptides 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(無定形領域ともいう。)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 spinal canal thread proteins, weft proteins, and small bottle gland proteins. Since the large spinneret thread has a repetitive region including a crystalline region and an amorphous region (also referred to as an amorphous region), it has both high stress and elasticity. The weft of spider silk has a feature that it has no repetitive region consisting of an amorphous region without having a crystalline region. The weft has a lower stress but a higher elasticity as compared with the large spinneret.

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 spinal canal thread protein is produced in a spider's large bottle-shaped line, and is characterized by excellent toughness. Examples of the large spinal cord bookmarker thread protein include large ampullate spidroins MaSp1 and MaSp2 derived from Nephila clavipes, and ADF3 and ADF4 derived from Araneus diadematus. ADF3 is one of the two major bookmarker thread proteins of the Japanese spider. Polypeptides derived from natural spider silk proteins may be polypeptides derived from these bookmarked silk proteins. ADF3-derived polypeptides 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 flagellar gland of spiders. As the weft protein, for example, flagellaform silk protein derived from Nephila clavipes is mentioned.

天然クモ糸タンパク質に由来するポリペプチドは、組換えクモ糸タンパク質であってよい。組換えクモ糸タンパク質としては、天然型クモ糸タンパク質の変異体、類似体又は誘導体等が挙げられる。このようなポリペプチドの一例は、大吐糸管しおり糸タンパク質の組換えクモ糸タンパク質(「大吐糸管しおり糸タンパク質に由来するポリペプチド」ともいう。)である。   A polypeptide derived from a natural spider silk protein may be a recombinant spider silk protein. Examples of the recombinant spider silk protein include a mutant, analog or derivative of a natural spider silk protein. One example of such a polypeptide is a recombinant spider silk protein of a large spinal canal thread protein (also referred to as a "polypeptide derived from a large spinal canal thread protein").

フィブロイン様タンパク質である大吐糸管しおり糸由来のタンパク質あるいはカイコシルク由来のタンパク質としては、例えば、式1:[(A)nモチーフ−REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ−REP]m−(A)nモチーフ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。ここで、(A)nモチーフは、主としてアラニン残基を含むアミノ酸配列であり、nは2〜27の整数である。n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。(A)n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、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%((A)nモチーフが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。式1又は2で表されるドメイン配列中に複数存在する(A)nモチーフのうち少なくとも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。式1又は2で表されるドメイン配列中に複数存在する(A)n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。式1又は2で表されるドメイン配列中に複数存在する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。大吐糸管しおり糸由来のタンパク質の具体例としては、配列番号1で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。   Examples of the fibroin-like protein derived from a major spinal cord marker thread or a silkworm silk-derived protein include, for example, Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif- REP] m- (A) n. Here, (A) n motif is an amino acid sequence mainly containing an alanine residue, and n is an integer of 2 to 27. n may be an integer from 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. (A) The ratio of the number of alanine residues to the total number of amino acid residues in the n motif is 40% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, 83% or more, 85% or more, 86% or more, 90% or more. % Or more, 95% or more, or 100% (meaning that the (A) n motif is composed of only alanine residues). At least seven of the multiple (A) n motifs present in the domain sequence represented by Formula 1 or 2 may be composed of only alanine residues. REP indicates an amino acid sequence composed of 2 to 200 amino acid residues. REP may be an amino acid sequence composed of 10 to 200 amino acid residues. m represents an integer of 2 to 300, and may be an integer of 10 to 300. A plurality of (A) n motifs present in the domain sequence represented by Formula 1 or 2 may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. A plurality of REPs present in the domain sequence represented by Formula 1 or 2 may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. As a specific example of the protein derived from the large spinal cord marker thread, a protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 can be mentioned.

クモの大瓶状腺で産生される大吐糸管しおり糸タンパク質に由来する改変フィブロインは、式1:[(A)nモチーフ−REP]mで表されるアミノ酸配列(ドメイン配列)の単位を含み、C末端配列として、配列番号14、15若しくは16のいずれかで示されるアミノ酸配列、又は配列番号14、15若しくは16のいずれかで示されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を有する、ポリペプチドであってもよい。   The modified fibroin derived from the major spinal cord marker thread protein produced in the spider large ampullate contains a unit of the amino acid sequence (domain sequence) represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m. , As the C-terminal sequence, an amino acid sequence represented by any of SEQ ID NOs: 14, 15 or 16, or an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by any of SEQ ID NOs: 14, 15 or 16. A polypeptide.

配列番号14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る。配列番号15で示されるアミノ酸配列は、配列番号14で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る。配列番号16で示されるアミノ酸配列は、配列番号14で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: 14 is the same as the amino acid sequence consisting of 50 amino acids at the C-terminal of the amino acid sequence of ADF3 (GI: 1263287, NCBI). The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 15 is the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 14 by removing 20 residues from the C-terminal. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 16 is the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 14 by removing 29 residues from the C-terminal.

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のより具体的な例として、(1−i)配列番号17で示されるアミノ酸配列、又は(1−ii)配列番号17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。ここでの配列同一性は、95%以上であってもよい。   As a more specific example of the modified fibroin derived from the major spinal cord marker thread protein produced in the large ampullate of the spider, the amino acid sequence represented by (1-i) SEQ ID NO: 17 or the (1-ii) sequence Modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by No. 17 can be mentioned. The sequence identity here may be 95% or more.

配列番号17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18)を付加したADF3のアミノ酸配列を、第1〜13番目の反復領域をおよそ2倍まで増やすとともに、翻訳が第1154番目のアミノ酸残基で終止するように変異させた配列に相当する。配列番号17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16で示されるアミノ酸配列と同一である。   The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17 is obtained by adding an amino acid sequence (SEQ ID NO: 18) comprising an initiation codon, a His10 tag, and an HRV3C protease (Human rhinovirus 3C protease) recognition site to the N-terminus; This corresponds to a sequence mutated so that the number of the 13th repetitive region is increased about 2-fold and the translation is terminated at the 1154th amino acid residue. The C-terminal amino acid sequence of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17 is the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 16.

(1−i)の改変フィブロインは、配列番号17で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。   The modified fibroin of (1-i) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17.

グリシン残基の含有量が低減された改変フィブロインは、そのドメイン配列において、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。当該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ものに相当するアミノ酸配列を有することができる。   A modified fibroin having a reduced content of glycine residues has an amino acid sequence in its domain sequence in which the content of glycine residues is reduced as compared to naturally occurring fibroin. The modified fibroin can have an amino acid sequence corresponding to one in which at least one or more glycine residues in the REP have been replaced with another amino acid residue, as compared to naturally occurring fibroin.

グリシン残基の含有量が低減された改変フィブロインのドメイン配列が、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ものに相当するアミノ酸配列であってもよい。   The domain sequence of the modified fibroin in which the content of the glycine residue is reduced is GGX and GPGXX in REP (where G is a glycine residue, P is a proline residue, and X is glycine An amino acid residue selected from at least one motif sequence selected from the group consisting of at least one glycine residue and another amino acid residue in the motif sequence. It may be.

グリシン残基の含有量が低減された改変フィブロインにおいて、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 modified fibroin in which the content of the glycine residue is reduced, the ratio of the motif sequence in which the glycine residue is replaced with another amino acid residue may be 10% or more of the entire motif sequence. .

グリシン残基の含有量が低減された改変フィブロインが、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含み、式1で表されるドメイン配列のうち、最もC末端側に位置する(A)モチーフから当該ドメイン配列のC末端までの部分以外の配列において、全REPに含まれるXGX(但し、Gはグリシン残基、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がzで、総アミノ酸残基数がwであるときに、wに対するzの割合(z/w、%)が30%以上、40%以上、50%以上又は50.9%以上であってもよい。(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の割合は83%以上、86%以上、90%以上、又は95%以上であってもよい。該割合が100%((A)モチーフが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。The modified fibroin in which the content of the glycine residue is reduced contains the domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m , and is the most C-terminal of the domain sequences represented by Formula 1. In the sequence other than the portion from the (A) n motif to the C-terminus of the relevant domain sequence, XGX (G is a glycine residue, X is an amino acid residue other than glycine) contained in all REPs. ), When the total number of amino acid residues is z and the total number of amino acid residues is w, the ratio of z to w (z / w,%) is 30% or more, 40% or more, 50% Or more than 50.9%. (A) The ratio of the number of alanine residues to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, 86% or more, 90% or more, or 95% or more. The ratio may be 100% (meaning that the (A) n motif is composed of only alanine residues).

グリシン残基の含有量が低減された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ってもよい。グリシン残基の含有量が低減された改変フィブロインにおいて、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、20%以下、10%以下、6%以下、4%以下、又は2%以下であってもよい。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、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。   Modified fibroin with reduced glycine residue content is obtained by replacing one glycine residue of the GGX motif with another amino acid residue. The content of the amino acid sequence consisting of XGX may be increased. In the modified fibroin in which the content of glycine residues is reduced, the content of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence is 30% or less, 20% or less, 10% or less, 6% or less, 4% or less, or 2%. The following may be used. 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.

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、ドメイン配列のうち、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末端までの部分以外の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。抽出された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重複なく50個抽出された場合、zは50×3=150と算出される。例えば、XGXGXからなるアミノ酸配列における中央のXのように、2つのXGXに含まれるXが存在する場合、重複しているXの数が控除される。すなわち、XGXGXは、XGXを構成するアミノ酸残基を5つ含む配列とみなされる。wは、ドメイン配列のうち、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末端までの部分以外の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と計算される。この計算において、最もC末端側に位置する(A)モチーフにおけるアミノ酸残基数の4は除かれている。z及びwから、wに対するzの割合(z/w、%)が算出される。The method of calculating z / w will be described in more detail. First, in a fibroin containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m (modified fibroin or naturally-derived fibroin), the domain sequence located at the most C-terminal side (A) An amino acid sequence consisting of XGX is extracted from all REPs contained in the sequence other than the portion from the n motif to the C-terminus of the domain sequence. The total number of amino acid residues constituting the extracted XGX is z. For example, when 50 amino acid sequences consisting of XGX are extracted without duplication, z is calculated as 50 × 3 = 150. For example, when there is an X included in two XGXs, such as a central X in an amino acid sequence consisting of XGXGX, the number of overlapping Xs is subtracted. That is, XGXGX is regarded as a sequence containing five amino acid residues constituting XGX. w is the total number of amino acid residues contained in the sequence other than the portion from the (A) n motif located closest to the C-terminus to the C-terminus of the domain sequence in the domain sequence. For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 1, w is calculated as 4 + 50 + 4 + 100 + 4 + 10 + 4 + 20 + 4 + 30 = 230. In this calculation, four amino acid residues in the (A) n motif located closest to the C-terminal are excluded. From z and w, the ratio of z to w (z / w,%) is calculated.

グリシン残基の含有量が低減された改変フィブロインにおいて、z/wは、50.9%以上、56.1%以上、58.7%以上、70%以上、又は80%以上であってもよい。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 modified fibroin having a reduced content of glycine residues, z / w may be 50.9% or more, 56.1% or more, 58.7% or more, 70% or more, or 80% or more. . The upper limit of z / w is not particularly limited, but may be, for example, 95% or less.

グリシン残基の含有量が低減された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、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、z/wが50.9%以上になるように、グリシン残基をコードする塩基配列を置換してもよい。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、グリシン残基の含有量が低減された改変フィブロインを得ることもできる。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。   Modified fibroin having a reduced content of glycine residues may be obtained by, for example, encoding at least a part of a nucleotide sequence encoding a glycine residue from a cloned natural fibroin gene sequence to encode another amino acid residue. It can be obtained by modifying At this time, as the glycine residue to be modified, a GGX motif and one glycine residue in the GPGXX motif may be selected, or a base encoding the glycine residue may be selected so that z / w is 50.9% or more. The sequence may be replaced. For example, by designing an amino acid sequence that satisfies the above aspect from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence, obtaining a modified fibroin with a reduced content of glycine residues You can also. In each case, in addition to the modification corresponding to the substitution of another amino acid residue for the glycine residue in the REP from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, one or more amino acid residues are further substituted or deleted. The amino acid sequence corresponding to the addition, insertion and / or addition may be modified.

上記の別のアミノ酸残基は、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、又は、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であってもよく、バリン(V)残基、ロイシン(L)残基、イソロイシン(I)残基又はグルタミン(Q)残基であってもよく、グルタミン(Q)残基であってもよい。   The other amino acid residue is not particularly limited as long as it is an amino acid residue other than a glycine residue, but includes a valine (V) residue, a leucine (L) residue, an isoleucine (I) residue, and a methionine (M ) Residues, proline (P) residues, hydrophobic amino acid residues such as phenylalanine (F) residues and tryptophan (W) residues, or glutamine (Q) residues, asparagine (N) residues, serine ( It may be a hydrophilic amino acid residue such as S) residue, lysine (K) residue and glutamic acid (E) residue, and valine (V) residue, leucine (L) residue and isoleucine (I) residue. It may be a group or a glutamine (Q) residue or a glutamine (Q) residue.

グリシン残基の含有量が低減された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3、配列番号4、配列番号10若しくは配列番号12で示されるアミノ酸配列、又は(2−ii)配列番号3、配列番号4、配列番号10若しくは配列番号12で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。   As more specific examples of the modified fibroin having a reduced content of glycine residues, (2-i) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 12, or (2-i) ii) Modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 12 can be mentioned.

(2−i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号3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1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4で示されるアミノ酸配列は、配列番号3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10で示されるアミノ酸配列は、配列番号4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4の分子量とほぼ同じとなるようにN末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号12で示されるアミノ酸配列は、配列番号9で示されるアミノ酸配列中に存在する20個のドメイン配列の領域(但し、当該領域のC末端側の数アミノ酸残基が置換されている。)を4回繰り返した配列のC末端にHisタグが付加されたものである。The modified fibroin (2-i) will be described. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 is obtained by substituting all GGXs in the REP of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 corresponding to naturally occurring fibroin with GQX. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is obtained by deleting every two (A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side from the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3, and further before the C-terminal sequence. In which one [(A) n motif-REP] was inserted. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 has two alanine residues inserted at the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, and further has a partial glutamine (Q) residue. It has been replaced with a serine (S) residue, and some N-terminal amino acids have been deleted so that the molecular weight becomes almost the same as that of SEQ ID NO: 4. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12 is a region of 20 domain sequences existing in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). Is a sequence obtained by adding a His tag to the C-terminus of a sequence obtained by repeating the above four times.

配列番号1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3で示されるアミノ酸配列、配列番号4で示されるアミノ酸配列、配列番号10で示されるアミノ酸配列、及び配列番号12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。配列番号1、3、4、10及び12でそれぞれ示されるアミノ酸配列のギザ比率1:1.8〜11.3におけるx/yの値は、それぞれ15.0%、15.0%、93.4%、92.7%及び89.3%である。ギザ比率及びx/yの詳細については後述される。   The value of z / w in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 (corresponding to naturally occurring fibroin) is 46.8%. The values of z / w in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10, and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12 are 58.7%, respectively. 70.1%, 66.1% and 70.0%. The values of x / y of the amino acid sequences represented by SEQ ID NOs: 1, 3, 4, 10, and 12 at the indentation ratio of 1: 1.8 to 11.3 are 15.0%, 15.0%, and 93. 4%, 92.7% and 89.3%. The details of the jaw ratio and x / y will be described later.

(2−i)の改変フィブロインは、配列番号3、配列番号4、配列番号10又は配列番号12で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。   The modified fibroin of (2-i) may be composed of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 12.

(2−ii)の改変フィブロインは、配列番号3、配列番号4、配列番号10又は配列番号12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、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%以上であってもよい。The modified fibroin of (2-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 10, or SEQ ID NO: 12. The modified fibroin of (2-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity may be 95% or more.

(2−ii)の改変フィブロインは、配列番号3、配列番号4、配列番号10又は配列番号12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、Gはグリシン残基、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がzで、式1で表されるドメイン配列中のREPの総アミノ酸残基数がwであるときに、wに対するzの割合(z/w、%)が50.9%以上であってもよい。   The modified fibroin of (2-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 12, and contains XGX ( Wherein G is a glycine residue and X is an amino acid residue other than glycine.) The total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of z is z, and the total number of REP amino acids in the domain sequence represented by Formula 1 is z. When the number is w, the ratio of z to w (z / w,%) may be 50.9% or more.

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

タグ配列として、例えば、他の分子との特異的親和性(結合性、アフィニティ)を利用したアフィニティタグを挙げることができる。アフィニティタグの具体例として、ヒスチジンタグ(Hisタグ)を挙げることができる。Hisタグは、ヒスチジン残基が4から10個程度並んだ短いペプチドで、ニッケル等の金属イオンと特異的に結合する性質があるため、金属キレートクロマトグラフィー(chelating metal chromatography)による改変フィブロインの単離に利用することができる。タグ配列の具体例として、例えば、配列番号5で示されるアミノ酸配列(Hisタグを含むアミノ酸配列)が挙げられる。   Examples of the tag sequence include an affinity tag utilizing specific affinity (binding property, affinity) with another molecule. A specific example of the affinity tag is a histidine tag (His tag). The His tag is a short peptide in which about 4 to 10 histidine residues are arranged, and has a property of specifically binding to a metal ion such as nickel. Therefore, isolation of a modified fibroin by metal chelating chromatography (chelating metal chromatography). Can be used for Specific examples of the tag sequence include, for example, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5 (amino acid sequence including a His tag).

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.

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。エピトープタグの例として、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、及びFLAGタグ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。   An “epitope tag” utilizing an antigen-antibody reaction can also be used. By adding a peptide (epitope) showing antigenicity as a tag sequence, an antibody against the epitope can be bound. Examples of the epitope tag include an HA (peptide sequence of influenza virus hemagglutinin) tag, myc tag, and FLAG tag. By using the epitope tag, the modified fibroin can be easily purified with high specificity.

タグ配列を特定のプロテアーゼで切り離せる配列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。   A sequence that can cleave the tag sequence with a specific protease can also be used. By subjecting the protein adsorbed via the tag sequence to protease treatment, the modified fibroin from which the tag sequence has been separated can also be recovered.

タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、(2−iii)配列番号8、配列番号9、配列番号11若しく配列番号13で示されるアミノ酸配列、又は(2−iv)配列番号8、配列番号9、配列番号11若しく配列番号13で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。   As more specific examples of the modified fibroin including the tag sequence, (2-iii) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 11 or SEQ ID NO: 13, or (2-iv) SEQ ID NO: 8 , SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 11 or SEQ ID NO: 13. Modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 or SEQ ID NO: 13.

配列番号6、7、8、9、11及び13で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号1、2、3、4、10及び12でそれぞれ示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号5で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。   The amino acid sequences represented by SEQ ID NOs: 6, 7, 8, 9, 11, and 13 are represented by SEQ ID NO: 5 at the N-terminal of the amino acid sequences represented by SEQ ID NOs: 1, 2, 3, 4, 10, and 12, respectively. An amino acid sequence (including a His tag sequence and a hinge sequence) is added.

(2−iii)の改変フィブロインは、配列番号8、配列番号9、配列番号11又は配列番号13で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。   The modified fibroin of (2-iii) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 11, or SEQ ID NO: 13.

(2−iv)の改変フィブロインは、配列番号8、配列番号9、配列番号11又は配列番号13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、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%以上であってもよい。The modified fibroin of (2-iv) includes an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 11, or SEQ ID NO: 13. The modified fibroin of (2-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity may be 95% or more.

(2−iv)の改変フィブロインは、配列番号8、配列番号9、配列番号11又は配列番号13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、Gはグリシン残基、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がzで、上記ドメイン配列中のREPの総アミノ酸残基数がwであるときに、wに対するzの割合(z/w、%)が50.9%以上であってもよい。   The modified fibroin of (2-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 11, or SEQ ID NO: 13, and contains XGX ( Here, G represents a glycine residue and X represents an amino acid residue other than glycine.) The total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of z is z, and the total number of amino acid residues of REP in the domain sequence is w. Sometimes, the ratio of z to w (z / w,%) may be 50.9% or more.

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

(A)モチーフの含有量が低減された改変フィブロインは、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。当該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ことができる。(A) modified fibroin content of n motifs has been reduced, the domain sequence is compared to the naturally occurring fibroin, having an amino acid sequence reduced the content of (A) n motif. The domain sequence of the modified fibroin can have an amino acid sequence corresponding to the deletion of at least one or more (A) n motifs, as compared to a naturally occurring fibroin.

(A)モチーフの含有量が低減された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 modified fibroin in which the content of the (A) n motif is reduced may have an amino acid sequence equivalent to 10 to 40% of the deletion of the (A) n motif from a naturally occurring fibroin.

(A)モチーフの含有量が低減された改変フィブロインのドメイン配列が、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であってもよい。(A) The domain sequence of the modified fibroin in which the content of the n motif is reduced is at least every 1 to 3 (A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side, as compared with the naturally-derived fibroin. The amino acid sequence may correspond to the deletion of one (A) n motif.

(A)モチーフの含有量が低減された改変フィブロインのドメイン配列が、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であってもよい。(A) n motif content domain sequence of reduced modified fibroin, as compared to the naturally occurring fibroin, two successive toward at least the N-terminal side to the C-terminal side of the (A) n motif deleted It may be an amino acid sequence corresponding to the deletion and deletion of one (A) n motif repeated in this order.

(A)モチーフの含有量が低減された改変フィブロインのドメイン配列が、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であってもよい。(A) The domain sequence of the modified fibroin in which the content of the n motif has been reduced is an amino acid sequence corresponding to the deletion of the (A) n motif at least every third sequence from the N-terminal side to the C-terminal side. There may be.

(A)モチーフの含有量が低減された改変フィブロインが、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含んでいてもよい。その場合に、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となるような隣合う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がxで、式1で表されるドメイン配列の総アミノ酸残基数がyであるときに、yに対するxの割合(x/y、%)が20%以上、30%以上、40%以上又は50%以上であってもよい。(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、86%以上、90%以上、又は95%以上であってもよく、100%((A)モチーフが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。(A) The modified fibroin in which the content of the n motif is reduced may include a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . In this case, the number of amino acid residues of the REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared from the N-terminal side to the C-terminal side. Assuming that the number of amino acid residues is 1, the amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units such that the ratio of the number of amino acid residues of the other REP is 1.8 to 11.3. When the maximum value of the sum of the numbers is x and the total number of amino acid residues in the domain sequence represented by Formula 1 is y, the ratio of x to y (x / y,%) is 20%. The above may be 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, 86% or more, 90% or more, or 95% or more, and 100% ((A) n motif is alanine (Meaning that it is composed of only residues).

x/yの算出方法を図1を参照しながら更に詳細に説明する。図1には、改変フィブロインからN末端配列及びC末端配列を除いたドメイン配列を示す。当該ドメイン配列は、N末端側(左側)から(A)モチーフ−第1のREP(50アミノ酸残基)−(A)モチーフ−第2のREP(100アミノ酸残基)−(A)モチーフ−第3のREP(10アミノ酸残基)−(A)モチーフ−第4のREP(20アミノ酸残基)−(A)モチーフ−第5のREP(30アミノ酸残基)−(A)モチーフという配列を有する。The method of calculating x / y will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 1 shows a domain sequence obtained by removing the N-terminal sequence and the C-terminal sequence from the modified fibroin. From the N-terminal side (left side), the domain sequence is (A) n motif-first REP (50 amino acid residues)-(A) n motif-second REP (100 amino acid residues)-(A) n Motif-third REP (10 amino acid residues)-(A) n motif-fourth REP (20 amino acid residues)-(A) n motif-fifth REP (30 amino acid residues)-(A) It has a sequence called an 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。選択方法はこれらに限られない。Two adjacent [(A) n motif-REP] units are sequentially selected from the N-terminal side to the C-terminal side so that there is no overlap. At this time, an unselected [(A) n motif-REP] unit may be present. FIG. 1 shows pattern 1 (comparison of the first REP and the second REP, and comparison of the third REP with the fourth REP), pattern 2 (comparison of the first REP and the second REP, and Pattern 4 (comparison of the fourth REP and the fifth REP), pattern 3 (comparison of the second REP and the third REP, and comparison of the fourth REP with the fifth REP), and pattern 4 (the first REP and the fifth REP). Second REP comparison). The selection method is not limited to these.

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し、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。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と算出される。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と算出される。Next, for each pattern, the number of amino acid residues of each REP in the selected two [(A) n motif-REP] units adjacent to each other is compared. The ratio of the number of the other amino acid residues is determined. For example, when comparing the first REP (50 amino acid residues) and the second REP (100 amino acid residues), when the first REP having a smaller number of amino acid residues is set to 1, the second REP The ratio of the number of amino acid residues is calculated as 100/50 = 2. Similarly, when comparing the fourth REP (20 amino acid residues) with the fifth REP (30 amino acid residues), when the fourth REP having a smaller number of amino acid residues is set to 1, the fifth REP Is calculated as 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(以下、「ギザ比率」ということがある。)が、1.8〜11.3となるような[(A)モチーフ−REP]ユニットの組を実線で示した。ギザ比率が1.8未満又は11.3超となる[(A)モチーフ−REP]ユニットの組は破線で示した。In FIG. 1, when the smaller number of amino acid residues is set to 1, the ratio of the other amino acid residues (hereinafter, sometimes referred to as “giza ratio”) is 1.8 to 11.3. A set of such [(A) n motif-REP] units is shown by a solid line. A set of [(A) n motif-REP] units whose giza ratio is less than 1.8 or more than 11.3 is indicated by a broken 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((A)モチーフのアミノ酸残基数も含む)を足し合わせる。各パターンにおいて足し合わせたアミノ酸残基数の合計値を比較して、当該合計値が最大となるパターンにおける足し合わせたアミノ酸残基数の合計値(合計値の最大値)をxとする。図1に示した例では、パターン1の合計値が最大である。In each pattern, summing up all the amino acid residues of the two [(A) n motif -rep] units adjacent indicated by the solid line ((A) amino acid residues of n motifs included). The total value of the total number of amino acid residues in each pattern is compared, and the total value of the total number of amino acid residues in the pattern having the maximum total value (the maximum value of the total value) is x. In the example shown in FIG. 1, the total value of pattern 1 is the maximum.

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、yに対するxの割合(x/y、%)を算出することができる。   By dividing x by the total number of amino acid residues y in the domain sequence, the ratio of x to y (x / y,%) can be calculated.

(A)モチーフの含有量が低減された改変フィブロインにおいて、x/yは、50%以上、60%以上、65%以上、70%以上、75%以上、又は80%以上であってもよい。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で、x/yが89.6%以上であってもよく、ギザ比率が1:1.8〜3.4で、x/yが77.1%以上であってもよく、ギザ比率が1:1.9〜8.4で、x/yが75.9%以上であってもよく、ギザ比率が1:1.9〜4.1で、x/yが64.2%以上であってもよい。(A) In the modified fibroin in which the content of the n motif is reduced, x / y may be 50% or more, 60% or more, 65% or more, 70% or more, 75% or more, or 80% or more. . The upper limit of x / y is not particularly limited, and may be, for example, 100% or less. The knurl ratio may be 1: 1.9 to 11.3, x / y may be 89.6% or more, and the knurl ratio is 1: 1.8 to 3.4, and x / y is 77.1. % Or more, the knurl ratio may be 1: 1.9 to 8.4, x / y may be 75.9% or more, and the knurl ratio is 1: 1.9 to 4.1. , X / y may be 64.2% or more.

(A)モチーフの含有量が低減された改変フィブロインにおいて、ドメイン配列中に存在する少なくとも7つの(A)モチーフがアラニン残基のみで構成される場合、x/yは、46.4%以上、50%以上、55%以上、60%以上、70%以上、又は80%以上であってもよい。x/yの上限に特に制限はなく、100%以下であってもよい。In the modified fibroin in which the content of the (A) n motif is reduced, when at least seven (A) n motifs present in the domain sequence are composed of only alanine residues, x / y is 46.4%. The above may be 50% or more, 55% or more, 60% or more, 70% or more, or 80% or more. The upper limit of x / y is not particularly limited, and may be 100% or less.

(A)モチーフの含有量が低減された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。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、(A)モチーフの含有量が低減された改変フィブロインを得ることもできる。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。(A) The modified fibroin in which the content of the n motif is reduced, for example, encodes the (A) n motif so that x / y is 64.2% or more based on the gene sequence of the cloned natural fibroin. It can be obtained by deleting one or more of the sequences. For example, based on the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, an amino acid sequence corresponding to deletion of one or more (A) n motifs is designed so that x / y is 64.2% or more, and the designed amino acid By chemically synthesizing a nucleic acid encoding the sequence, it is also possible to obtain a modified fibroin having a reduced content of the (A) n motif. In each case, in addition to the modification corresponding to the deletion of the (A) n motif from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, one or more amino acid residues are further substituted, deleted, inserted and / or added. The amino acid sequence corresponding to the modification may be modified.

(A)モチーフの含有量が低減された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2、配列番号4、配列番号10若しくは配列番号12で示されるアミノ酸配列、又は(3−ii)配列番号2、配列番号4、配列番号10若しくは配列番号12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。(A) As more specific examples of the modified fibroin in which the content of the n motif is reduced, (3-i) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 12, or 3-ii) Modified fibroin including an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 10, or SEQ ID NO: 12 can be mentioned.

(3−i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号2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1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4で示されるアミノ酸配列は、配列番号2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10で示されるアミノ酸配列は、配列番号4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4の分子量とほぼ同じとなるようにN末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号12で示されるアミノ酸配列は、配列番号で示されるアミノ酸配列中に存在する20個のドメイン配列の領域(但し、当該領域のC末端側の数アミノ酸残基が置換されている。)を4回繰り返した配列のC末端にHisタグが付加されたものである。The modified fibroin (3-i) will be described. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is obtained by deleting every two (A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side from the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 corresponding to naturally occurring fibroin. , And one [(A) n motif-REP] inserted before the C-terminal sequence. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is obtained by substituting all GGXs in the REP of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 with GQX. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 has two alanine residues inserted at the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, and further has a partial glutamine (Q) residue. It has been replaced with a serine (S) residue, and some N-terminal amino acids have been deleted so that the molecular weight becomes almost the same as that of SEQ ID NO: 4. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12 corresponds to a region of 20 domain sequences existing in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). This is a sequence obtained by adding a His tag to the C-terminal of a sequence repeated four times.

配列番号1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2で示されるアミノ酸配列、及び配列番号4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10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12で示されるアミノ酸配列におけるx/yの値は、89.3%である。配列番号1、2、4、10及び12で示されるアミノ酸配列におけるz/wの値は、それぞれ46.8%、56.2%、70.1%、66.1%及び70.0%である。   The x / y value of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 (corresponding to naturally-occurring fibroin) at a giza ratio of 1: 1.8 to 11.3 is 15.0%. The value of x / y in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is 93.4%. The value of x / y in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 is 92.7%. The value of x / y in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12 is 89.3%. The values of z / w in the amino acid sequences represented by SEQ ID NOs: 1, 2, 4, 10, and 12 were 46.8%, 56.2%, 70.1%, 66.1%, and 70.0%, respectively. is there.

(3−i)の改変フィブロインは、配列番号2、配列番号4、配列番号10又は配列番号12で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。   The modified fibroin of (3-i) may be composed of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 12.

(3−ii)の改変フィブロインは、配列番号2、配列番号4、配列番号10又は配列番号12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、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%以上であってもよい。The modified fibroin of (3-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 12. The modified fibroin of (3-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity may be 95% or more.

(3−ii)の改変フィブロインは、配列番号2、配列番号4、配列番号10又は配列番号12で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、ギザ比率が1:1.8〜11.3となるような隣合う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がxで、ドメイン配列の総アミノ酸残基数がyであるときに、yに対するxの割合(x/y、%)が64.2%以上であってもよい。The modified fibroin of (3-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 12, and has a Giza ratio of 1: 1.8. The maximum value of the sum of the number of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units such that 11.3 is x, and the total number of amino acid residues in the domain sequence is y , The ratio of x to y (x / y,%) may be 64.2% or more.

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

タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、(3−iii)配列番号7、配列番号9、配列番号11若しく配列番号13で示されるアミノ酸配列、又は(2−iv)配列番号7、配列番号9、配列番号11若しく配列番号13で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。   As more specific examples of the modified fibroin containing a tag sequence, (3-iii) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 11 or SEQ ID NO: 13, or (2-iv) SEQ ID NO: 7 , SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 11 or SEQ ID NO: 13. Modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 or SEQ ID NO: 13.

配列番号6、7、8、9、11及び13で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号1、2、3、4、10及び12で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号5で示されるアミノ酸配列(Hisタグを含む)を付加したものである。   The amino acid sequences represented by SEQ ID NOs: 6, 7, 8, 9, 11, and 13 are the amino acids represented by SEQ ID NO: 5 at the N-terminal of the amino acid sequences represented by SEQ ID NOs: 1, 2, 3, 4, 10, and 12, respectively Sequence (including His tag) is added.

(3−iii)の改変フィブロインは、配列番号7、配列番号9、配列番号11又は配列番号13で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。   The modified fibroin of (3-iii) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 11, or SEQ ID NO: 13.

(3−iv)の改変フィブロインは、配列番号7、配列番号9、配列番号11又は配列番号13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、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%以上であってもよい。The modified fibroin of (3-iv) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 11, or SEQ ID NO: 13. The modified fibroin of (3-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity may be 95% or more.

(3−iv)の改変フィブロインは、配列番号7、配列番号9、配列番号11又は配列番号13で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、ギザ比率が1.8〜11.3となるような隣合う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がxで、ドメイン配列の総アミノ酸残基数がyであるときに、yに対するxの割合(x/y、%)が64.2%以上であってもよい。The modified fibroin of (3-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 11, or SEQ ID NO: 13, and has a Giza ratio of 1.8 to 11. The maximum value of the sum of the number of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units is x, and the total number of amino acid residues in the domain sequence is y. Sometimes, the ratio of x to y (x / y,%) may be 64.2% or more.

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

グリシン残基の含有量、及び(A)モチーフの含有量が低減された改変フィブロインは、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。当該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。この改変フィブロインは、上述したグリシン残基の含有量が低減された改変フィブロインと、(A)モチーフの含有量が低減された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、グリシン残基の含有量が低減された改変フィブロイン、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で説明したとおりである。The content of glycine residues, and (A) modified fibroin content of n motifs has been reduced, the domain sequence is compared to the naturally occurring fibroin was reduced content of (A) n motif In addition, it has an amino acid sequence in which the content of glycine residues is reduced. The domain sequence of the modified fibroin differs from that of a naturally occurring fibroin in that at least one or more (A) n motifs are deleted and at least one or more glycine residues in REP are different It has an amino acid sequence equivalent to being replaced with an amino acid residue. This modified fibroin is a modified fibroin having the characteristics of the modified fibroin having a reduced content of the glycine residue and the modified fibroin having a reduced content of the (A) n motif. Specific embodiments and the like are as described in the modified fibroin in which the content of the glycine residue is reduced and the modified fibroin in which the content of the (A) n motif is reduced.

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のより具体的な例として、(4−i)配列番号4、配列番号10若しくは配列番号12で示されるアミノ酸配列、(4−ii)配列番号4、配列番号10若しくは配列番号12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4、配列番号10若しくは配列番号12で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロインの具体的な態様は上述のとおりである。As more specific examples of the modified fibroin in which the content of the glycine residue and (A) the n motif are reduced, (4-i) an amino acid represented by SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 10, or SEQ ID NO: 12 Examples of the modified fibroin include an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by the sequence, (4-ii) SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 10, or SEQ ID NO: 12. Specific embodiments of the modified fibroin comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 10, or SEQ ID NO: 12 are as described above.

他の実施形態に係る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していてもよい。   In another embodiment, the modified fibroin has a domain sequence in which one or more amino acid residues in the REP have been replaced with amino acid residues having a large hydrophobicity index as compared to naturally occurring fibroin; and And / or may have an amino acid sequence locally including a region having a large hydrophobicity index, corresponding to the insertion of one or more amino acid residues having a large hydrophobicity index into the REP.

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てもよい。   The region having a locally large hydrophobicity index may be composed of consecutive 2 to 4 amino acid residues.

上述の疎水性指標の大きいアミノ酸残基は、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)及びアラニン(A)から選ばれるアミノ酸残基であってもよい。   The amino acid residue having a large hydrophobicity index is an amino acid selected from isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M), and alanine (A). It may be a residue.

本実施形態に係る改変フィブロインにおいて、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。   In the modified fibroin according to the present embodiment, one or more amino acid residues in REP have been replaced with amino acid residues having a large hydrophobicity index, and / or 1 Alternatively, in addition to the modification corresponding to the insertion of a plurality of amino acid residues having a large hydrophobicity index, one or more amino acid residues may be substituted, deleted, inserted and / or compared with a naturally occurring fibroin. Alternatively, there may be an amino acid sequence modification corresponding to the addition.

本実施形態に係る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。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改変フィブロインを得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からREP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。   The modified fibroin according to the present embodiment is, for example, one or more hydrophilic amino acid residues in REP (for example, amino acid residues having a negative hydrophobicity index) from the cloned gene sequence of naturally occurring fibroin. It can be obtained by substituting an amino acid residue (for example, an amino acid residue having a positive hydrophobicity index) and / or inserting one or more hydrophobic amino acid residues into REP. For example, replacing one or more hydrophilic amino acid residues in REP with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and / or inserting one or more hydrophobic amino acid residues into REP An altered fibroin can also be obtained by designing an amino acid sequence corresponding to the above and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In any case, one or more hydrophilic amino acid residues in the REP were replaced with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and / or one or more hydrophobic amino acid residues in the REP. In addition to the modification corresponding to the insertion of a residue, the amino acid sequence corresponding to substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues may be further modified.

さらに他の実施形態に係る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、該ドメイン配列のうち、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末端までの部分以外の配列において、全てのREPにおける連続する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がpで、アミノ酸残基の総数がqであるときに、qに対するpの割合(p/q)が6.2%以上であってもよい。The modified fibroin according to yet another embodiment includes a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m , and (A) n located at the most C-terminal side of the domain sequence. In sequences other than the portion from the motif to the C-terminus of the domain sequence, the total number of amino acid residues contained in a region where the average value of the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues in all REPs is 2.6 or more is p When the total number of amino acid residues is q, the ratio of p to q (p / q) may be 6.2% or more.

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

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のうち、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末端までの部分以外の配列(以下、「配列A」という。)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。配列Aに含まれるアミノ酸残基の総数がqである。The method of calculating p / q will be described in more detail. In the calculation, the sequence other than the portion from the (A) n motif located closest to the C-terminal to the C-terminal of the domain sequence in the domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m is used. (Hereinafter, referred to as “sequence A”). 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 total sum of HI of each amino acid residue contained in four consecutive amino acid residues by 4 (the number of amino acid residues). The average value of the hydrophobicity index is determined for all four consecutive amino acid residues. Each amino acid residue is used for calculating an 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 when a certain amino acid residue corresponds to a plurality of “consecutive four amino acid residues having an average value of the hydrophobicity index of 2.6 or more”, it is included as one amino acid residue in the region. become. Then, the total number of amino acid residues contained in the region is p. The total number of amino acid residues contained in sequence A is q.

例えば、「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が重複なく20カ所抽出された場合、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、連続する4アミノ酸残基(重複はなし)が20含まれることになる。pは20×4=80と算出される。例えば、2つの「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が1アミノ酸残基だけ重複して存在する場合、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域には、7アミノ酸残基含まれることになる(p=2×4−1=7。「−1」は重複分の控除である。)。例えば、図2に示したドメイン配列の場合、「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が重複せずに7つ存在するため、pは7×4=28と算出される。図2に示したドメイン配列の場合、qは4+50+4+40+4+10+4+20+4+30=170と算出される。この計算において、C末端側の最後に存在する(A)モチーフにおけるアミノ酸残基数は含まれない。pをqで除すことによって、qに対するpの割合(p/q、%)を算出することができる。図2の場合、p/qは28/170=16.47%と算出される。For example, when "consecutive 4 amino acid residues having an average value of the hydrophobicity index of 2.6 or more" are extracted at 20 locations without duplication, the average value of the hydrophobicity index of the 4 consecutive amino acid residues is 2.6. The region described above includes 20 consecutive 4 amino acid residues (without duplication). p is calculated as 20 × 4 = 80. For example, when two “consecutive four amino acid residues having an average value of the hydrophobicity index of 2.6 or more” overlap by only one amino acid residue, the average of the consecutive four amino acid residues of the hydrophobicity index is A region having a value of 2.6 or more contains 7 amino acid residues (p = 2 × 4-1 = 7. “−1” is a subtraction of duplication). For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 2, there are seven consecutive “4 consecutive amino acid residues having an average value of the hydrophobicity index of 2.6 or more” without overlapping, so p is 7 × 4 = 28 is calculated. In the case of the domain sequence shown in FIG. 2, q is calculated as 4 + 50 + 4 + 40 + 4 + 10 + 4 + 20 + 4 + 30 = 170. In this calculation, the number of amino acid residues in the last (A) n motif on the C-terminal side is not included. By dividing p by q, the ratio of p to q (p / q,%) can be calculated. In the case of FIG. 2, p / q is calculated as 28/170 = 16.47%.

本実施形態に係る改変フィブロインにおいて、p/qは、6.2%以上、7%以上、10%以上、20%以上、又は30%以上であってもよい。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 modified fibroin according to the present embodiment, p / q may be 6.2% or more, 7% or more, 10% or more, 20% or more, or 30% or more. The upper limit of p / q is not particularly limited, but may be, for example, 45% or less.

本実施形態に係る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。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改変フィブロインを得ることもできる。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 modified fibroin according to the present embodiment may be obtained, for example, by changing the amino acid sequence of a cloned natural fibroin to one or more hydrophilic amino acid residues (for example, hydrophobic Replacing amino acid residues with a negative sex index with hydrophobic amino acid residues (eg, amino acid residues with a positive hydrophobic index) and / or one or more hydrophobic amino acid residues during REP Can be obtained by locally modifying the amino acid sequence to include a region having a large hydrophobicity index. For example, a modified fibroin can be obtained by designing an amino acid sequence that satisfies the above-mentioned p / q conditions from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In each case, one or more amino acid residues in the REP were replaced by amino acid residues having a large hydrophobicity index, and / or one or more amino acid residues in the REP were compared to naturally occurring fibroin. In addition to the modification corresponding to the insertion of an amino acid residue having a large hydrophobicity index, a modification corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues may be performed. .

疎水性指標の大きいアミノ酸残基は、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)から選ばれるアミノ酸残基であってもよく、バリン(V)、ロイシン(L)及びイソロイシン(I)から選ばれるアミノ酸残基であってもよい。   The amino acid residue having a large hydrophobicity index is not particularly limited, but isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M), and alanine (A) Or an amino acid residue selected from valine (V), leucine (L) and isoleucine (I).

改変フィブロインの別の具体的な例として、(5−i)配列番号19、配列番号21若しくは配列番号22で示されるアミノ酸配列、又は(5−ii)配列番号19、配列番号21若しくは配列番号22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 another specific example of the modified fibroin, (5-i) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21 or SEQ ID NO: 22, or (5-ii) SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21 or SEQ ID NO: 22 And a modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by.

(5−i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号4で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインの(A)モチーフ中のアラニン残基が連続するアミノ酸配列をアラニン残基が連続する数を5つになるよう欠失したものである。配列番号19で示されるアミノ酸配列は、配列番号4で示されるアミノ酸配列に対し、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を2カ所挿入し、かつ配列番号4で示されるアミノ酸配列の分子量とほぼ同じとなるようにC末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号20で示されるアミノ酸配列は、配列番号19で示されるアミノ酸配列に対し、各(A)モチーフのC末端側に2つのアラニン残基を挿入し、更に一部のグルタミン(Q)残基をセリン(S)残基に置換し、かつ配列番号4で示されるアミノ酸配列の分子量とほぼ同じとなるようにC末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号21で示されるアミノ酸配列は、配列番号20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22で示されるアミノ酸配列は、配列番号20で示されるアミノ酸配列に対し、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を2カ所挿入したものである。The modified fibroin of (5-i) will be described. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is obtained by deleting an amino acid sequence in which alanine residues are consecutive in the (A) n motif of a naturally occurring fibroin so that the number of consecutive alanine residues becomes five. . The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 is obtained by inserting two amino acid sequences (VLI) each consisting of three amino acid residues at every other REP with respect to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4; A part of the amino acids on the C-terminal side are deleted so that the molecular weight of the amino acid sequence becomes almost the same as that of the amino acid sequence. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 20 is different from the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 in that two alanine residues are inserted at the C-terminal side of each (A) n motif, and a part of glutamine (Q) residue This group is obtained by substituting a group with a serine (S) residue and deleting a part of the amino acids at the C-terminal side so that the molecular weight of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 is almost the same. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 21 is obtained by inserting an amino acid sequence (VLI) consisting of three amino acid residues at every other REP into the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 20. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22 is obtained by inserting two amino acid sequences (VLI) each consisting of three amino acid residues every other REP into the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 20.

(5−i)の改変フィブロインは、配列番号19、配列番号21又は配列番号22で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。   The modified fibroin of (5-i) may be composed of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21, or SEQ ID NO: 22.

(5−ii)の改変フィブロインは、配列番号19、配列番号21又は配列番号22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、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%以上であってもよい。The modified fibroin of (5-ii) includes an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21, or SEQ ID NO: 22. The modified fibroin of (5-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity may be 95% or more.

(5−ii)の改変フィブロインは、配列番号19、配列番号21又は配列番号22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、ドメイン配列のうち、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末端までの部分以外の配列に関して、全て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がpで、アミノ酸残基の総数がqであるときに、qに対するpの割合(p/q、%)が6.2%以上であってもよい。The modified fibroin of (5-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 21 or SEQ ID NO: 22, and is the most C-terminal of the domain sequences. (A) Regarding the sequence other than the portion from the n motif to the C-terminus of the domain sequence, the amino acid residue included in the region where the average value of the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues in all REPs is 2.6 or more. When the total number of groups is p and the total number of amino acid residues is q, the ratio of p to q (p / q,%) may be 6.2% or more.

上述の改変フィブロインは、N末端又は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 modified fibroin described above may include a tag sequence at one or both of the N-terminus and the C-terminus.

タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、(5−iii)配列番号23、配列番号24若しくは配列番号25で示されるアミノ酸配列、又は(5−iv)配列番号23、配列番号24若しくは配列番号25で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。   As more specific examples of the modified fibroin containing the tag sequence, (5-iii) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 23, SEQ ID NO: 24 or SEQ ID NO: 25, or (5-iv) SEQ ID NO: 23, SEQ ID NO: 24 or Modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 25 can be mentioned.

配列番号23、24及び25で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号19、21及び22で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号5で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。   The amino acid sequences represented by SEQ ID NOS: 23, 24 and 25 are obtained by adding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5 (including the His tag sequence and the hinge sequence) to the N-terminal of the amino acid sequences represented by SEQ ID NOs: 19, 21 and 22, respectively. It has been added.

(5−iii)の改変フィブロインは、配列番号23、配列番号24若しくは配列番号25で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。   The modified fibroin of (5-iii) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 23, SEQ ID NO: 24 or SEQ ID NO: 25.

(5−iv)の改変フィブロインは、配列番号23、配列番号24若しくは配列番号25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、式1:[(A)モチーフ−REP]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%以上であってもよい。The modified fibroin of (5-iv) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 23, SEQ ID NO: 24 or SEQ ID NO: 25. The modified fibroin of (5-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity may be 95% or more.

(5−iv)の改変フィブロインは、配列番号23、配列番号24若しくは配列番号25で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、ドメイン配列のうち、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末端までの部分以外の配列において、全てのREPにおける連続する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がpで、アミノ酸残基の総数がqであるときに、qに対するpの割合(p/q、%)が6.2%以上であってもよい。The modified fibroin of (5-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 23, SEQ ID NO: 24 or SEQ ID NO: 25, and is located closest to the C-terminal side of the domain sequence. (A) In sequences other than the portion from the n motif to the C-terminus of the domain sequence, amino acid residues contained in a region where the average value of the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues in all REPs is 2.6 or more Is p and the total number of amino acid residues is q, the ratio of p to q (p / q,%) may be 6.2% or more.

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

横糸タンパク質に由来するタンパク質としては、例えば、式3:[REP2]で表されるドメイン配列を含むタンパク質(式3中、REP2はGly−Pro−Gly−Gly−Xから構成されるアミノ酸配列を示し、Xはアラニン(Ala)、セリン(Ser)、チロシン(Tyr)及びバリン(Val)からなる群から選ばれる一つのアミノ酸を示す。oは8〜300の整数を示す。)を挙げることができる。横糸タンパク質に由来するタンパク質の具体例としては、配列番号26で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。配列番号26で示されるアミノ酸配列は、NCBIデータベースから入手したアメリカジョロウグモの鞭毛状絹タンパク質の部分的な配列(NCBIアクセッション番号:AAF36090、GI:7106224)のリピート部分及びモチーフに該当するN末端から1220残基目から1659残基目までのアミノ酸配列(PR1配列と記す。)と、NCBIデータベースから入手したアメリカジョロウグモの鞭毛状絹タンパク質の部分配列(NCBIアクセッション番号:AAC38847、GI:2833649)のC末端から816残基目から907残基目までのC末端アミノ酸配列を結合し、結合した配列のN末端に配列番号5で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されたものである。Examples of the protein derived from the weft protein include, for example, a protein containing a domain sequence represented by Formula 3: [REP2] o (wherein REP2 is an amino acid sequence composed of Gly-Pro-Gly-Gly-X X represents one amino acid selected from the group consisting of alanine (Ala), serine (Ser), tyrosine (Tyr) and valine (Val), and o represents an integer of 8 to 300. it can. Specific examples of the protein derived from the weft protein include a protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 26. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 26 was obtained from the N-terminus corresponding to the repeat portion and the motif of the partial sequence of the flagellar silk protein of the American spider spider obtained from the NCBI database (NCBI accession numbers: AAF36090, GI: 7106224). The amino acid sequence from residues 1220 to 1659 (referred to as PR1 sequence) and the partial sequence of the flagellar silk protein of the American spider spider obtained from the NCBI database (NCBI accession number: AAC38847, GI: 2833649) A C-terminal amino acid sequence from the 816th residue to the 907th residue from the C-terminus is joined, and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5 (tag sequence and hinge sequence) is added to the N-terminus of the joined sequence; is there.

コラーゲン由来のタンパク質として、例えば、式4:[REP3]で表されるドメイン配列を含むタンパク質(式4中、pは5〜300の整数を示す。REP3は、Gly一X一Yから構成されるアミノ酸配列を示し、X及びYはGly以外の任意のアミノ酸残基を示す。複数存在するREP3は、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。)を挙げることができる。コラーゲン由来のタンパク質の具体例としては、配列番号27で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。配列番号27で示されるアミノ酸配列は、NCBIデータベースから入手したヒトのコラーゲンタイプ4の部分的な配列(NCBIのGenBankのアクセッション番号:CAA56335.1、GI:3702452)のリピート部分及びモチーフに該当する301残基目から540残基目までのアミノ酸配列のN末端に配列番号5で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されたものである。As a collagen-derived protein, for example, a protein containing a domain sequence represented by Formula 4: [REP3] p (in Formula 4, p represents an integer of 5 to 300. REP3 is composed of Gly-X-Y. X and Y each represent an amino acid residue other than Gly. A plurality of REP3s may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.) As a specific example of the protein derived from collagen, a protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 27 can be mentioned. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 27 corresponds to the repeat portion and the motif of the partial sequence of human collagen type 4 obtained from the NCBI database (Accession number of GenBank of NCBI: CAA56335.1, GI: 3702452). The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5 (tag sequence and hinge sequence) is added to the N-terminal of the amino acid sequence from residues 301 to 540.

レシリン由来のタンパク質として、例えば、式5:[REP4]で表されるドメイン配列を含むタンパク質(式5中、qは4〜300の整数を示す。REP4はSer一J一J一Tyr一Gly一U−Proから構成されるアミノ酸配列を示す。Jは任意のアミノ酸残基を示し、特にAsp、Ser及びThrからなる群から選ばれるアミノ酸残基であってもよい。Uは任意のアミノ酸残基を示し、特にPro、Ala、Thr及びSerからなる群から選ばれるアミノ酸残基であってもよい。複数存在するREP4は、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。)を挙げることができる。レシリン由来のタンパク質の具体例としては、配列番号28で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。配列番号28で示されるアミノ酸配列は、レシリン(NCBIのGenBankのアクセッション番号NP 611157、Gl:24654243)のアミノ酸配列において、87残基目のThrをSerに置換し、かつ95残基目のAsnをAspに置換した配列の19残基目から321残基目までのアミノ酸配列のN末端に配列番号5で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されたものである。As a protein derived from resilin, for example, a protein containing a domain sequence represented by Formula 5: [REP4] q (in Formula 5, q represents an integer of 4 to 300. REP4 is Ser-J-J-Tyr-Gly 1 shows an amino acid sequence composed of one U-Pro, J represents an arbitrary amino acid residue, and in particular, may be an amino acid residue selected from the group consisting of Asp, Ser, and Thr. A REP4, which may be an amino acid residue selected from the group consisting of Pro, Ala, Thr and Ser. A plurality of REP4s may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. be able to. As a specific example of the protein derived from resilin, a protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 28 can be mentioned. In the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 28, in the amino acid sequence of resilin (GenBank accession number of NCBI, Accession No. NP 611157, Gl: 246654243), Thr at residue 87 is replaced with Ser, and Asn at residue 95 is replaced with Ser. In which the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5 (tag sequence and hinge sequence) is added to the N-terminal of the amino acid sequence from the 19th residue to the 321st residue of the sequence in which is replaced by Asp.

エラスチン由来のタンパク質として、例えば、NCBIのGenBankのアクセッション番号AAC98395(ヒト)、I47076(ヒツジ)、NP786966(ウシ)等のアミノ酸配列を有するタンパク質を挙げることができる。エラスチン由来のタンパク質の具体例としては、配列番号29で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。配列番号5で示されるアミノ酸配列は、NCBIのGenBankのアクセッション番号AAC98395のアミノ酸配列の121残基目から390残基目までのアミノ酸配列のN末端に配列番号5で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されたものである。   Examples of elastin-derived proteins include proteins having an amino acid sequence such as NCBI GenBank accession numbers AAC98395 (human), I47076 (sheep), NP786966 (bovine), and the like. Specific examples of the elastin-derived protein include a protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 29. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5 corresponds to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5 (tag sequence) at the N-terminus of the amino acid sequence from residue 121 to residue 390 in the amino acid sequence of GenBank Accession No. AAC98395 of NCBI. And a hinge sequence).

以上説明した構造タンパク質及び当該構造タンパク質に由来するタンパク質は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。   One of the structural proteins described above and proteins derived from the structural proteins can be used alone or in combination of two or more.

タンパク質溶液及びタンパク質成形体に含まれるタンパク質は、例えば、当該タンパク質をコードする核酸配列と、当該核酸配列に作動可能に連結された1又は複数の調節配列とを有する発現ベクターで形質転換された宿主により、当該核酸を発現させることにより生産することができる。   The protein contained in the protein solution and the protein molded product is, for example, a host transformed with an expression vector having a nucleic acid sequence encoding the protein and one or more regulatory sequences operably linked to the nucleic acid sequence. Can be produced by expressing the nucleic acid.

タンパク質をコードする核酸の製造方法は、特に制限されない。例えば、天然の構造タンパク質をコードする遺伝子を利用して、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)などで増幅しクローニングする方法、又は、化学的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構造タンパク質のアミノ酸配列情報をもとに、AKTA oligopilot plus 10/100(GEヘルスケア・ジャパン株式会社)などで自動合成したオリゴヌクレオチドをPCRなどで連結する方法によって遺伝子を化学的に合成することができる。この際に、タンパク質の精製及び/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タンパク質をコードする核酸を合成してもよい。   The method for producing the nucleic acid encoding the protein is not particularly limited. For example, the nucleic acid can be produced by a method of amplifying and cloning by the polymerase chain reaction (PCR) using a gene encoding a natural structural protein, or a method of chemically synthesizing. The method for chemically synthesizing nucleic acids is not particularly limited. For example, AKTA oligopilot plus 10/100 (GE Healthcare Japan) based on amino acid sequence information of structural proteins obtained from the NCBI web database or the like. The gene can be chemically synthesized by a method of linking oligonucleotides automatically synthesized by the method such as PCR. At this time, in order to facilitate purification and / or confirmation of the protein, a nucleic acid encoding a protein consisting of an amino acid sequence obtained by adding an amino acid sequence consisting of an initiation codon and a His10 tag to the N-terminus of the above amino acid sequence was synthesized. Is also good.

調節配列は、宿主における組換えタンパク質の発現を制御する配列(例えば、プロモーター、エンハンサー、リボソーム結合配列、転写終結配列等)であり、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。プロモーターとして、宿主細胞中で機能し、目的とするタンパク質を発現誘導可能な誘導性プロモーターを用いてもよい。誘導性プロモーターは、誘導物質(発現誘導剤)の存在、リプレッサー分子の非存在、又は温度、浸透圧若しくはpH値の上昇若しくは低下等の物理的要因により、転写を制御できるプロモーターである。   The regulatory sequence is a sequence that controls the expression of the recombinant protein in the host (for example, a promoter, an enhancer, a ribosome binding sequence, a transcription termination sequence, and the like), and can be appropriately selected depending on the type of the host. An inducible promoter that functions in a host cell and is capable of inducing the expression of a target protein may be used as the promoter. An inducible promoter is a promoter that can control transcription 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。発現ベクターは、宿主細胞において自立複製が可能、又は宿主の染色体中への組込みが可能で、目的とするタンパク質をコードする核酸を転写できる位置にプロモーターを含有していてもよい。   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, an artificial chromosome vector, and the like. The expression vector may be capable of autonomous replication in a host cell or may be integrated into a host chromosome, and may contain a promoter at a position where a nucleic acid encoding a protein of interest can be transcribed.

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 used.

原核生物の宿主の例として、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又はシュードモナス属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・プチダを挙げることができる。   Examples of prokaryotic hosts include bacteria belonging to the genus Escherichia, Brevibacillus, Serratia, Bacillus, Microbacterium, Brevibacterium, Corynebacterium or Pseudomonas. Examples of the microorganism belonging to the genus Escherichia include, for example, Escherichia coli. Examples of microorganisms belonging to the genus Brevibacillus include Brevibacillus agri. Microorganisms belonging to the genus Serratia include, for example, Serratia requestifaciens. Examples of the microorganism belonging to the genus Bacillus include Bacillus subtilis. Examples of the microorganism belonging to the genus Microbacterium include Microbacterium ammonia phyllum. Examples of microorganisms belonging to the genus Brevibacterium include Brevibacterium divaricatum. Examples of the microorganism 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、目的タンパク質をコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、pBTrp2(ベーリンガーマンハイム社製)、pGEX(Pharmacia社製)、pUC18、pBluescriptII、pSupex、pET22b、pCold、pUB110、pNCO2(特開2002−238569号公報)を挙げることができる。   When a prokaryote is used as a host, examples of a vector for introducing a nucleic acid encoding a target protein include pBTrp2 (manufactured by Boehringer Mannheim), pGEX (manufactured by Pharmacia), pUC18, pBluescriptII, pSuex, pET22b, pCold, pUB110, pNCO2 (JP-A-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, yeasts and filamentous fungi (such as mold). Examples of the yeast include yeast belonging to the genera Saccharomyces, Pichia, Schizosaccharomyces, and the like. Examples of the filamentous fungi include filamentous fungi belonging to the genus Aspergillus, the genus Penicillium, the genus Trichoderma, and the like.

真核生物を宿主とする場合、目的タンパク質をコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、YEP13(ATCC37115)、YEp24(ATCC37051)等を挙げることができる。宿主細胞への発現ベクターの導入方法としては、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、コンピテント法を挙げることができる。   When a eukaryote is used as a host, examples of a vector into which a nucleic acid encoding a target protein is introduced include YEP13 (ATCC37115) and YEp24 (ATCC37051). As a method for introducing an expression vector into a host cell, any method can be used as long as it is a method for introducing DNA into a host cell. For example, a method using calcium ions [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972)], an electroporation method, a spheroplast method, a protoplast method, a lithium acetate method, and a 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。   As a method for expressing a nucleic acid by a host transformed with an expression vector, in addition to direct expression, secretory production, fusion protein expression, and the like can be performed according to the method described in Molecular Cloning, 2nd edition, and the like. .

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

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

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

大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物の培養は、例えば、振盪培養又は深部通気攪拌培養等の好気的条件下で行うことができる。培養温度は、例えば、15〜40℃である。培養時間は、通常16時間〜7日間である。培養中の培養培地のpHは3.0〜9.0に保持されてもよい。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 performed under aerobic conditions such as shaking culture or deep aeration stirring 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 the culture may be kept at 3.0 to 9.0. The pH of the culture medium can be adjusted using an inorganic acid, an organic acid, an alkaline solution, urea, calcium carbonate, ammonia, or the like.

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。   During the culture, antibiotics such as ampicillin and tetracycline may be added to the culture medium as needed. 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, when culturing a microorganism transformed with an expression vector using the lac promoter, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside or the like is used. When culturing a microorganism transformed with an expression vector using the trp promoter, indole acryl is used. An acid or the like may be added to the medium.

発現させたタンパク質の単離、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、当該タンパク質が、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 protein can be isolated and purified by a commonly used method. For example, when the protein is expressed in a dissolved state in the cells, after culturing, the host cells are collected by centrifugation, suspended in an aqueous buffer, and then sonicated with a sonicator, French press, and Manton Gaulin. The host cells are crushed with a homogenizer and a dynomill to obtain a cell-free extract. From the supernatant obtained by centrifuging the cell-free extract, a method usually used for isolating and purifying proteins, that is, a solvent extraction method, a salting-out method with ammonium sulfate, a desalting method, a method using an organic solvent Precipitation method, anion exchange chromatography using a resin such as diethylaminoethyl (DEAE) -Sepharose, DIAION HPA-75 (manufactured by Mitsubishi Kasei), and cation using a resin such as S-Sepharose FF (manufactured by Pharmacia). Electrophoresis methods such as ion exchange chromatography, hydrophobic chromatography using resins such as butyl sepharose and phenyl sepharose, gel filtration using molecular sieves, affinity chromatography, chromatofocusing, isoelectric focusing, etc. Etc. are used alone or in combination. Goods can be obtained.

タンパク質が細胞内に不溶体を形成して発現した場合は、同様に宿主細胞を回収後、破砕し、遠心分離を行うことにより、沈殿画分としてタンパク質の不溶体を回収する。回収したタンパク質の不溶体はタンパク質変性剤で可溶化することができる。該操作の後、上記と同様の単離精製法によりタンパク質の精製標品を得ることができる。当該タンパク質が細胞外に分泌された場合には、培養上清から当該タンパク質を回収することができる。すなわち、培養物を遠心分離等の手法により処理することにより培養上清を取得し、その培養上清から、上記と同様の単離精製法を用いることにより、精製標品を得ることができる。   When the protein is expressed by forming an insoluble form in the cell, the host cell is similarly recovered, crushed, and centrifuged to collect the protein insoluble form as a precipitate fraction. The insoluble form of the recovered protein can be solubilized with a protein denaturant. After this operation, a purified sample of the protein can be obtained by the same isolation and purification method as described above. When the protein is secreted extracellularly, the protein can be recovered from the culture supernatant. That is, a culture supernatant is obtained by treating the culture by a method 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.

<反応性化合物>
一実施形態に係る反応性化合物は、反応性化合物とタンパク質とを結合させ得る第1の官能基、及び、反応性化合物同士を結合させ得る第2の官能基を有する化合物であってもよい。この反応性化合物は、第1の官能基及び第2の官能基の反応によって、タンパク質の分子鎖を架橋する架橋剤として機能し得る。
<Reactive compound>
The reactive compound according to one embodiment may be a compound having a first functional group capable of binding the reactive compound and the protein, and a second functional group capable of binding the reactive compounds. The reactive compound can function as a cross-linking agent that cross-links the protein molecular chain by the reaction between the first functional group and the second functional group.

反応性化合物が有する第1の官能基は、タンパク質が有する、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、チオール基等の官能基と反応して結合を生じ得る官能基であればよい。第1の官能基は、例えば、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、チオール基、アルデヒド基、エステル基、エポキシ基、アジリジン基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基、カルボン酸無水物基、クロロホルミル基、N−ヒドロキシフタルイミド基、N−ヒドロキシコハク酸イミド基、マレイミド基、及び塩化シアヌル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基であってもよい。反応性化合物が有する第1の官能基の数は、1個であっても、2個以上であってもよい。   The first functional group of the reactive compound may be any functional group capable of reacting with a functional group of the protein, such as a carboxy group, amino group, hydroxy group, or thiol group, to form a bond. The first functional group is, for example, an isocyanate group, a blocked isocyanate group, a thiol group, an aldehyde group, an ester group, an epoxy group, an aziridine group, a chloro group, a bromo group, an iodo group, a carboxylic anhydride group, a chloroformyl group, It may be at least one group selected from the group consisting of an N-hydroxyphthalimide group, an N-hydroxysuccinimide group, a maleimide group, and a cyanuric chloride group. The number of the first functional groups included in the reactive compound may be one, or may be two or more.

反応性化合物が有する第2の官能基は、第2の官能基同士の反応によって結合を生じ得る官能基であればよく、通常、第1の官能基とは異なる。第2の官能基は、ビニル基(例えばアクリロイル基、メタクリロイル基)、及びアルキニル基(例えばエチニル基)等のラジカル重合性不飽和基であってもよい。反応性化合物が有する第1の官能基の数は、1個であっても、2個以上であってもよい。   The second functional group of the reactive compound may be any functional group capable of forming a bond by a reaction between the second functional groups, and is usually different from the first functional group. The second functional group may be a radically polymerizable unsaturated group such as a vinyl group (for example, acryloyl group, methacryloyl group), and an alkynyl group (for example, ethynyl group). The number of the first functional groups included in the reactive compound may be one, or may be two or more.

反応性化合物の具体例としては、1,1−(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート(BEI)、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(MOI)、及び2−アクリロイルオキシエチルイソシアナート(AOI)が挙げられる。BEIは、第1の官能基としての1個のイソシアネート基と、第2の官能基としての2個のアクリロイル基とを有する。MOI及びAOIは、第1の官能基としての1個のイソシアネート基と、第2の官能基としての1個の(メタ)アクリロイル基とを有する。   Specific examples of the reactive compound include 1,1- (bisacryloyloxymethyl) ethyl isocyanate (BEI), 2-methacryloyloxyethyl isocyanate (MOI), and 2-acryloyloxyethyl isocyanate (AOI). BEI has one isocyanate group as a first functional group and two acryloyl groups as a second functional group. MOI and AOI have one isocyanate group as a first functional group and one (meth) acryloyl group as a second functional group.

第1段階として、タンパク質及び反応性化合物を含有するタンパク質溶液中で、少なくとも一部の反応性化合物が、第1の官能基とタンパク質中の官能基との反応により、タンパク質と結合してもよい。例えば、第1の官能基としてのイソシアネート基とタンパク質中のヒドロキシ基との反応によりウレタン結合が生成し、それによって反応性化合物がタンパク質と結合してもよい。その後、第2段階として、タンパク質溶液を成形用原液として用いた成形により得られた成形体を後処理(架橋処理)に供したときに、タンパク質に結合した反応性化合物のうち少なくとも一部が、第2の官能基同士の反応によって互いに結合すると考えられる。例えば、第2の官能基としてのラジカル重合性不飽和基の重合反応によって、反応性化合物同士が結合し得る。その結果、タンパク質の分子鎖が反応性化合物によって架橋すると考えられる。ただし、成形に供される前のタンパク質溶液中等、後処理の工程の前の段階で第2の官能基の一部が反応していることもあり得る。また、後処理の工程の段階で、第2の官能基同士が反応するとともに、第1の官能基がタンパク質と反応することもあり得る。   As a first step, in a protein solution containing a protein and a reactive compound, at least a part of the reactive compound may bind to the protein by reacting the first functional group with a functional group in the protein. . For example, a reaction between an isocyanate group as a first functional group and a hydroxy group in a protein may generate a urethane bond, whereby the reactive compound may bind to the protein. Thereafter, as a second step, when the molded body obtained by molding using the protein solution as a stock solution for molding is subjected to a post-treatment (crosslinking treatment), at least a part of the reactive compound bound to the protein is: It is considered that the second functional groups are bonded to each other by a reaction between them. For example, the reactive compounds can be bonded to each other by a polymerization reaction of a radically polymerizable unsaturated group as the second functional group. As a result, it is considered that the molecular chains of the protein are cross-linked by the reactive compound. However, some of the second functional groups may have reacted at a stage before the post-treatment step, such as in a protein solution before being subjected to molding. Further, at the stage of the post-treatment process, the second functional groups may react with each other and the first functional groups may react with the protein.

このように、2種以上の官能基を有する反応性化合物を用いて、タンパク質の架橋を段階的に進める方法によれば、反応性化合物が成形体内部に深く侵入できるため、例えば、成形後に成形体の表面に架橋剤を付与してタンパク質を架橋する方法と比較して、タンパク質同士の架橋が、成形体内部までより確実且つ効率的に進行すると考えられる。この段階的な架橋により、成形体内部に特異的な架橋構造が形成されると考えられるが、その構造を定量的に特定することは、多くの試行錯誤を重ねることが必要であり、実際的ではない。しかし、段階的な架橋を経て形成される架橋構造が、成形直後のタンパク質成形体の水分との接触による収縮だけでなく、その後の乾燥にともなう収縮も顕著に抑制される一因であると推察される。   As described above, according to the method of progressively cross-linking a protein using a reactive compound having two or more kinds of functional groups, the reactive compound can penetrate deeply into the inside of the molded article. It is considered that the cross-linking between proteins proceeds more reliably and efficiently to the inside of the molded article, as compared with the method of cross-linking proteins by applying a cross-linking agent to the surface of the body. This stepwise crosslinking is thought to form a specific crosslinked structure inside the molded body, but quantitatively specifying that structure requires many trial and errors, and is not. However, it is speculated that the cross-linked structure formed through stepwise cross-linking is a factor that not only suppresses the shrinkage due to moisture contact of the protein molded body immediately after molding, but also the subsequent shrinkage due to drying. Is done.

<タンパク質溶液>
一実施形態に係るタンパク質溶液は、タンパク質及び反応性化合物とこれらが溶解している溶媒とを含有する。
<Protein solution>
The protein solution according to one embodiment contains a protein, a reactive compound, and a solvent in which these are dissolved.

タンパク質溶液におけるタンパク質の濃度は、特に限定されず、例えば、タンパク質溶液の質量を基準として、10〜30質量%であってもよい。   The concentration of the protein in the protein solution is not particularly limited, and may be, for example, 10 to 30% by mass based on the mass of the protein solution.

タンパク質溶液に含まれる反応性化合物の量は、特に限定されず、反応性化合物の種類等に応じて適宜に決定される。例えば、反応性化合物の量は、タンパク質1当量に対して100当量以上、200当量以上、又は300当量以上であってもよい。これによって、より優れた防縮効果が得られる。反応性化合物の量の上限は特に制限されないが、通常、300当量以下程度で十分である。ここで、反応性化合物の当量は、タンパク質1当量(1モル)に対する反応性化合物の量(モル)の比率を意味する。   The amount of the reactive compound contained in the protein solution is not particularly limited, and is appropriately determined according to the type of the reactive compound and the like. For example, the amount of the reactive compound may be 100 equivalents or more, 200 equivalents or more, or 300 equivalents or more based on 1 equivalent of the protein. Thereby, a more excellent shrink-proof effect can be obtained. The upper limit of the amount of the reactive compound is not particularly limited, but usually about 300 equivalents or less is sufficient. Here, the equivalent of the reactive compound means the ratio of the amount (mol) of the reactive compound to 1 equivalent (1 mol) of the protein.

タンパク質溶液を構成する溶媒の種類は、特に限定されず、タンパク質の種類等によって適宜に決定される。溶媒は、例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ヘキサフルオロイソプロノール(HFIP)、ギ酸又はこれらの組み合わせであってもよい。これら溶媒は、例えばクモ糸フィブロインを溶解するために適している。   The type of the solvent constituting the protein solution is not particularly limited, and is appropriately determined depending on the type of the protein and the like. The solvent may be, for example, dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), hexafluoroisopronol (HFIP), formic acid or a combination thereof. These solvents are suitable, for example, for dissolving spider silk fibroin.

タンパク質溶液は、無機塩を更に含有してもよい。無機塩は、タンパク質の溶解促進剤として機能し得る。無機塩としては、例えば、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属硝酸塩、及びチオシアン酸塩が挙げられる。無機塩の具体例としては、リン酸アルミニウム、炭酸リチウム、炭酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、フッ化アルミニウム、酢酸第二鉄、酢酸アルミニウム、水酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、水酸化第一鉄、水酸化マンガン、水酸化クロム、水酸化第二鉄、水酸化アルミニウム、塩化ニッケル、塩化コバルト、塩化亜鉛、塩化第一鉄、塩化マンガン、塩化クロム、塩化第二鉄、塩化アルミニウム、硝酸リチウム、硝酸ストロンチウム、硝酸ニッケル、硝酸カルシウム、硝酸コバルト、硝酸亜鉛、硝酸マグネシウム、硝酸第一鉄、硝酸マンガン、硝酸クロム、硝酸第二鉄、硝酸アルミニウム、臭化リチウム、臭化バリウム、臭化ストロンチウム、臭化ニッケル、臭化カルシウム、臭化コバルト、臭化亜鉛、臭化マグネシウム、臭化第一鉄、臭化マンガン、臭化クロム、臭化第二鉄、臭化アルミニウム、塩素酸バリウム、塩素酸ストロンチウム、塩素酸ニッケル、塩素酸カルシウム、塩素酸コバルト、塩素酸亜鉛、塩素酸マグネシウム、塩素酸第一鉄、塩素酸マンガン、塩素酸クロム、塩素酸第二鉄、塩素酸アルミニウム、ヨウ化ルビジウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化銅、ヨウ化リチウム、ヨウ化バリウム、ヨウ化ストロンチウム、ヨウ化ニッケル、ヨウ化カルシウム、ヨウ化コバルト、ヨウ化亜鉛、ヨウ化マグネシウム、ヨウ化第一鉄、ヨウ化マンガン、ヨウ化クロム、ヨウ化第二鉄、ヨウ化アルミニウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸鉛、過塩素酸銅、過塩素酸リチウム、過塩素酸バリウム、過塩素酸ストロンチウム、過塩素酸ニッケル、過塩素酸カルシウム、過塩素酸コバルト、過塩素酸亜鉛、過塩素酸マグネシウム、過塩素酸第一鉄、過塩素酸マンガン、過塩素酸クロム、過塩素酸第二鉄、過塩素酸アルミニウム、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸鉛、チオシアン酸銅、チオシアン酸リチウム、チオシアン酸バリウム、チオシアン酸ストロンチウム、チオシアン酸ニッケル、チオシアン酸カルシウム、チオシアン酸コバルト、チオシアン酸亜鉛、チオシアン酸マグネシウム、チオシアン酸第一鉄、チオシアン酸マンガン、チオシアン酸クロム、チオシアン酸第二鉄、チオシアン酸アルミニウム、シアン酸アンモニウム、シアン酸セシウム、シアン酸ルビジウム、シアン酸カリウム、シアン酸ナトリウム、シアン酸鉛、シアン酸銅、シアン酸リチウム、シアン酸バリウム、シアン酸ストロンチウム、シアン酸ニッケル、シアン酸カルシウム、シアン酸コバルト、シアン酸亜鉛、シアン酸マグネシウム、シアン酸第一鉄、シアン酸マンガン、シアン酸クロム、シアン酸第二鉄、及びシアン酸アルミニウムが挙げられる。これらのうちの少なくとも1種類の無機塩を溶媒に添加してもよい。   The protein solution may further contain an inorganic salt. The inorganic salt can function as a protein dissolution promoter. Inorganic salts include, for example, alkali metal halides, alkaline earth metal halides, alkaline earth metal nitrates, and thiocyanates. Specific examples of the inorganic salt include aluminum phosphate, lithium carbonate, aluminum carbonate, aluminum sulfate, aluminum fluoride, ferric acetate, aluminum acetate, zinc hydroxide, magnesium hydroxide, ferrous hydroxide, and manganese hydroxide. , Chromium hydroxide, ferric hydroxide, aluminum hydroxide, nickel chloride, cobalt chloride, zinc chloride, ferrous chloride, manganese chloride, chromium chloride, ferric chloride, aluminum chloride, lithium nitrate, strontium nitrate, nitric acid Nickel, calcium nitrate, cobalt nitrate, zinc nitrate, magnesium nitrate, ferrous nitrate, manganese nitrate, chromium nitrate, ferric nitrate, aluminum nitrate, lithium bromide, barium bromide, strontium bromide, nickel bromide, odor Calcium bromide, cobalt bromide, zinc bromide, magnesium bromide, ferrous bromide, Manganese chromium, chromium bromide, ferric bromide, aluminum bromide, barium chlorate, strontium chlorate, nickel chlorate, calcium chlorate, cobalt chlorate, zinc chlorate, magnesium chlorate, ferrous chlorate , Manganese chlorate, chromium chlorate, ferric chlorate, aluminum chlorate, rubidium iodide, sodium iodide, copper iodide, lithium iodide, barium iodide, strontium iodide, nickel iodide, calcium iodide , Cobalt iodide, zinc iodide, magnesium iodide, ferrous iodide, manganese iodide, chromium iodide, ferric iodide, aluminum iodide, sodium perchlorate, lead perchlorate, perchloric acid Copper, lithium perchlorate, barium perchlorate, strontium perchlorate, nickel perchlorate, calcium perchlorate, coco perchlorate , Zinc perchlorate, magnesium perchlorate, ferrous perchlorate, manganese perchlorate, chromium perchlorate, ferric perchlorate, aluminum perchlorate, potassium thiocyanate, sodium thiocyanate, thiocyanate Lead acid, copper thiocyanate, lithium thiocyanate, barium thiocyanate, strontium thiocyanate, nickel thiocyanate, calcium thiocyanate, cobalt thiocyanate, zinc thiocyanate, magnesium thiocyanate, ferrous thiocyanate, manganese thiocyanate, thiocyanate Chromic acid, ferric thiocyanate, aluminum thiocyanate, ammonium cyanate, cesium cyanate, rubidium cyanate, potassium cyanate, sodium cyanate, lead cyanate, copper cyanate, lithium cyanate, barium cyanate, cyanide acid Strontium, nickel cyanate, calcium cyanate, cobalt cyanate, zinc cyanate, magnesium cyanate, ferrous cyanate, manganese cyanate, chromium cyanate, ferric cyanate, and aluminum cyanate. At least one of these inorganic salts may be added to the solvent.

タンパク質溶液に含まれる無機塩の量は、特に限定されず、無機塩の種類、タンパク質の量等に応じて適宜に決定される。無機塩の量は、例えば、タンパク質の全量100質量部に対して、1.0質量部以上、5.0質量部以上、9.0質量部以上、15質量部以上、20質量部以上であってもよい。無機塩の量は、例えば、タンパク質の全量100質量部に対して、40質量部以下、35質量部以下、30質量部以下であってもよい。   The amount of the inorganic salt contained in the protein solution is not particularly limited, and is appropriately determined according to the type of the inorganic salt, the amount of the protein, and the like. The amount of the inorganic salt is, for example, 1.0 part by mass or more, 5.0 parts by mass or more, 9.0 parts by mass, 15 parts by mass or more, and 20 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the total amount of the protein. You may. The amount of the inorganic salt may be, for example, 40 parts by mass or less, 35 parts by mass or less, or 30 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the total amount of the protein.

タンパク質溶液は、タンパク質、反応性化合物、及び必要によりその他の成分を溶媒に溶解させることを含む方法により、作製される。タンパク質溶液中で、反応性化合物の第1の官能基とタンパク質との反応が進行するように、タンパク質溶液を、ある程度の時間、撹拌又は振とうしてもよい。その際、タンパク質溶液は必要により加熱してもよい。例えば、タンパク質溶液を50℃以上、90℃以上、又は120℃以上に加熱してもよい。加熱温度の上限は特に制限されないが、通常、130℃以下、又は85℃程度で十分である。   The protein solution is prepared by a method including dissolving the protein, the reactive compound, and other components as necessary in a solvent. The protein solution may be stirred or shaken for a certain period of time so that the reaction between the first functional group of the reactive compound and the protein proceeds in the protein solution. At that time, the protein solution may be heated if necessary. For example, the protein solution may be heated to 50 ° C. or higher, 90 ° C. or higher, or 120 ° C. or higher. The upper limit of the heating temperature is not particularly limited, but usually 130 ° C. or lower, or about 85 ° C. is sufficient.

<タンパク質成形体>
一実施形態に係る方法によって製造されるタンパク質成形体は、タンパク質溶液を用いた成形によって得られるものであれば特に限定されないが、例えば繊維(タンパク質繊維)又はフィルム(タンパク質フィルム)であってもよい。タンパク質繊維は、例えば、タンパク質溶液を紡糸原液として用いた湿式紡糸、乾式紡糸、又は乾湿式紡糸によって得ることができる。タンパク質フィルムは、例えば、タンパク質溶液をキャスト液として用いたキャスト成形によって得ることができる。
<Protein molded body>
The protein molded article produced by the method according to one embodiment is not particularly limited as long as it is obtained by molding using a protein solution, and may be, for example, a fiber (protein fiber) or a film (protein film). . The protein fiber can be obtained by, for example, wet spinning, dry spinning, or dry-wet spinning using a protein solution as a spinning solution. The protein film can be obtained, for example, by casting using a protein solution as a casting solution.

成形によって得られたタンパク質成形体を、後処理の前に延伸してもよい。タンパク質繊維を製造する場合、紡糸によって形成されたタンパク質繊維を、巻き取ることなくそのまま連続的に延伸してもよい。延伸によって成形体内に歪みが生じ、これが収縮の原因となる場合があるが、延伸後の成形体を後処理に供することで、延伸によって生じた歪みに起因する収縮を効果的に低減することができる。これは、後処理によって生じ得るタンパク質の架橋構造が、歪みを含む状態でタンパク質分子を固定化するためであると考えられる。延伸倍率は、特に限定されないが、例えば3〜10倍であってもよい。   The molded protein obtained by molding may be stretched before the post-treatment. When producing a protein fiber, the protein fiber formed by spinning may be continuously drawn without being wound. Strain occurs in the molded body due to stretching, which may cause shrinkage.By subjecting the molded body after stretching to post-processing, it is possible to effectively reduce shrinkage due to the strain caused by stretching. it can. This is considered to be because the crosslinked structure of the protein, which can be generated by the post-treatment, immobilizes the protein molecule in a state including distortion. The stretching ratio is not particularly limited, but may be, for example, 3 to 10 times.

成形によって得られたタンパク質成形体を、後処理の前に乾燥してもよい。この乾燥は、例えば、第2の官能基の反応が実質的に進行しない温度に加熱することによって行われる。具体的には、乾燥のための加熱温度は、60〜90℃であってもよい。あるいは、より高温での加熱によって、乾燥及び後処理を同時並行的に行ってもよい。   The molded protein obtained by molding may be dried before the post-treatment. This drying is performed, for example, by heating to a temperature at which the reaction of the second functional group does not substantially proceed. Specifically, the heating temperature for drying may be 60 to 90C. Alternatively, drying and post-treatment may be performed simultaneously and in parallel by heating at a higher temperature.

成形によって得られたタンパク質成形体は、タンパク質に結合している2以上の反応性化合物を互いに結合させるための後処理に供される。この後処理によって第2の官能基の反応が進行し、その結果、成形体中のタンパク質分子が反応性化合物を介して架橋されると考えられる。後処理の手段は、第2の官能基の種類等によって適宜に決定される。例えば、後処理は、加熱処理、UV照射、放射線照射、架橋促進剤の添加、又はこれらの組み合わせであることができる。例えば、第2の官能基としてのラジカル重合性不飽和基は、後処理としての加熱処理、UV照射、又は放射線照射によって、特に効率的に反応することができる。   The protein molded body obtained by molding is subjected to a post-treatment for binding two or more reactive compounds bound to the protein to each other. It is considered that the reaction of the second functional group proceeds by this post-treatment, and as a result, the protein molecules in the molded article are cross-linked via the reactive compound. The means of the post-treatment is appropriately determined depending on the type of the second functional group and the like. For example, the post-treatment can be a heat treatment, UV irradiation, radiation irradiation, addition of a crosslinking accelerator, or a combination thereof. For example, the radically polymerizable unsaturated group as the second functional group can react particularly efficiently by heat treatment, UV irradiation, or radiation irradiation as a post-treatment.

後処理としての加熱処理は、乾熱処理であってもよい。乾熱処理によれば、水分との接触による成形体の収縮が、より有利に回避され得る。加熱処理のための加熱温度及び加熱時間は、特に限定されないが、例えば、加熱温度が140℃を超える温度であってもよく、加熱時間が30秒以上であってもよい。これによって、最終的に得られる後処理後の成形体の防縮効果がより一層高められ得る。同様の観点から、後処理のための加熱温度は200℃以上、又は240℃以上であってもよく、後処理のための加熱時間は30秒以上、又は120秒以上であってもよい。加熱温度の上限は、特に制限されないが、例えば280℃以下であってもよい。加熱時間の上限は、特に制限されないが、例えば130秒以下であってもよい。   The heat treatment as the post-treatment may be a dry heat treatment. According to the dry heat treatment, shrinkage of the molded body due to contact with moisture can be more advantageously avoided. The heating temperature and the heating time for the heating treatment are not particularly limited. For example, the heating temperature may be a temperature exceeding 140 ° C., and the heating time may be 30 seconds or more. Thereby, the shrinkage-preventing effect of the finally obtained molded article after the post-treatment can be further enhanced. From a similar viewpoint, the heating temperature for the post-treatment may be 200 ° C. or more, or 240 ° C. or more, and the heating time for the post-treatment may be 30 seconds or more, or 120 seconds or more. The upper limit of the heating temperature is not particularly limited, but may be, for example, 280 ° C. or lower. The upper limit of the heating time is not particularly limited, but may be, for example, 130 seconds or less.

タンパク質成形体としてのタンパク質繊維を、後処理としての加熱処理を経て製造する方法の一例について、以下に説明する。   An example of a method for producing a protein fiber as a protein molded article through a heat treatment as a post-treatment will be described below.

図3は、タンパク質繊維を製造するための紡糸装置の一例を示す概略図である。図3に示す紡糸装置10は、乾湿式紡糸用の紡糸装置の一例であり、押出し装置1と、凝固浴槽20を有する凝固装置2と、洗浄浴槽21を有する洗浄装置3と、加熱装置17を有する乾燥装置4とを上流側から順に有している。   FIG. 3 is a schematic view showing an example of a spinning device for producing a protein fiber. The spinning device 10 shown in FIG. 3 is an example of a spinning device for dry-wet spinning, and includes an extruder 1, a coagulation device 2 having a coagulation bath 20, a cleaning device 3 having a cleaning bath 21, and a heating device 17. And a drying device 4 in order from the upstream side.

押出し装置1は貯槽7を有しており、ここに紡糸原液6が貯留される。紡糸原液6として、上述の実施形態に係るタンパク質溶液が用いられる。凝固浴槽20に凝固液11(例えば、メタノール)が貯留される。紡糸原液6は、貯槽7の下端部に取り付けられたギヤポンプ8により、凝固液11との間にエアギャップ19を開けて設けられたノズル9から押し出される。押し出された紡糸原液6は、エアギャップ19を経て凝固液11内に供給される。凝固液11内で紡糸原液6から溶媒が除去されてタンパク質が凝固し、タンパク質繊維が形成される。形成されたタンパク質繊維は、糸ガイド18a、18b、18c及び18dを経て洗浄浴槽21に導かれ、洗浄浴槽21内の洗浄液12により洗浄される。洗浄されたタンパク質繊維は、洗浄浴槽21内に設置された第一ニップローラ13と第二ニップローラ14により送られ、糸ガイド18e、18f及び18gを経て加熱装置17へと導入される。このとき、例えば、第二ニップローラ14の回転速度を第一ニップローラ13の回転速度よりも速く設定すると、回転速度比に応じた倍率で延伸された、成形体としてのタンパク質繊維36が得られる。洗浄液12中で延伸されたタンパク質繊維36は、洗浄浴槽21を離脱してから、加熱装置17内の経路22を通過する際に乾燥され、その後、ワインダー23にて巻き取られる。このようにして、タンパク質繊維36が、紡糸装置10により、最終的にワインダー23に巻き取られた巻回物5として得られる。   The extruder 1 has a storage tank 7 in which the stock spinning solution 6 is stored. As the spinning solution 6, the protein solution according to the above-described embodiment is used. The coagulation liquid 11 (for example, methanol) is stored in the coagulation bath 20. The stock spinning solution 6 is pushed out from a nozzle 9 provided with an air gap 19 between the coagulating solution 11 and a coagulating solution 11 by a gear pump 8 attached to the lower end of the storage tank 7. The extruded spinning solution 6 is supplied into the coagulation solution 11 via the air gap 19. The solvent is removed from the spinning dope 6 in the coagulating liquid 11 to coagulate the protein and form protein fibers. The formed protein fibers are guided to the washing bath 21 via the thread guides 18a, 18b, 18c and 18d, and are washed by the washing liquid 12 in the washing bath 21. The washed protein fibers are sent by the first nip roller 13 and the second nip roller 14 installed in the washing bath 21 and introduced into the heating device 17 through the yarn guides 18e, 18f and 18g. At this time, for example, if the rotation speed of the second nip roller 14 is set to be higher than the rotation speed of the first nip roller 13, the protein fiber 36 as a molded article drawn at a magnification corresponding to the rotation speed ratio is obtained. The protein fibers 36 drawn in the washing liquid 12 are dried when they pass through the path 22 in the heating device 17 after leaving the washing bath 21, and are then wound up by the winder 23. In this way, the protein fiber 36 is finally obtained by the spinning device 10 as the wound material 5 wound around the winder 23.

凝固液は、紡糸原液を脱溶媒できる溶液であればよい。凝固液としては、例えば、メタノール、エタノール及び2−プロパノール等の炭素数1〜5の低級アルコール、並びにアセトンを挙げることができる。凝固液は、水を含んでいてもよい。凝固液の温度は、0〜30℃であってもよい。凝固液槽の長さは、脱溶媒が効率的に行える長さであればよく、例えば、200〜500mmである。凝固によって形成されたたタンパク質繊維の凝固液中の滞留時間は、例えば、0.01〜3分であってよく、0.05〜0.15分であってもよい。タンパク質繊維を凝固液中で延伸(又は前延伸)してもよい。前延伸によって前延伸糸が形成される。   The coagulation solution may be any solution that can remove the spinning solution from the solvent. Examples of the coagulating liquid include lower alcohols having 1 to 5 carbon atoms such as methanol, ethanol and 2-propanol, and acetone. The coagulation liquid may include water. The temperature of the coagulating liquid may be 0 to 30C. The length of the coagulation liquid tank may be any length as long as the solvent can be efficiently removed, and is, for example, 200 to 500 mm. The residence time of the protein fiber formed by the coagulation in the coagulation liquid may be, for example, 0.01 to 3 minutes, or may be 0.05 to 0.15 minutes. The protein fibers may be drawn (or pre-drawn) in a coagulating liquid. A pre-drawn yarn is formed by pre-drawing.

タンパク質繊維の延伸は、洗浄浴槽21内で洗浄液を加温しながら行う。洗浄液は、例えば、水、又は、水と有機溶剤との混合溶媒でっあてもよい。加温した洗浄液(又は溶媒)中で行う延伸は、湿熱延伸と当業者に称されることがある。湿熱延伸の温度(洗浄液の温度)は、例えば、50〜90℃、又は75〜85℃であってもよい。湿熱延伸では、未延伸糸(又は前延伸糸)を、例えば、1倍〜10倍、又は2〜8倍に延伸してもよい。   The drawing of the protein fibers is performed while heating the washing liquid in the washing bath 21. The cleaning liquid may be, for example, water or a mixed solvent of water and an organic solvent. Stretching performed in a heated washing solution (or solvent) is sometimes referred to as wet heat stretching by those skilled in the art. The temperature of the wet heat stretching (the temperature of the cleaning liquid) may be, for example, 50 to 90 ° C or 75 to 85 ° C. In the wet heat drawing, the undrawn yarn (or pre-drawn yarn) may be drawn, for example, 1 to 10 times, or 2 to 8 times.

タンパク質繊維の最終的な延伸倍率の下限値は、未延伸糸(又は前延伸糸)に対して、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もよい。タンパク質繊維の最終的な延伸倍率の上限値は、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もよい。   The lower limit of the final draw ratio of the protein fiber is 1 ×, 2 ×, 3 ×, 4 ×, 5 ×, 6 ×, 7 ×, 8 ×, with respect to the undrawn yarn (or pre-drawn yarn). Alternatively, it may be any one of 9 times. The upper limit of the final draw ratio of the protein fiber may be any of 40 times, 30 times, 20 times, 15 times, 14 times, 13 times, 12 times, 11 times, or 10 times. .

図4は、上述のようにして得られたタンパク質繊維を、後処理としての加熱処理に供するための加熱装置の一例を示す概略図である。図4に示す加熱装置62は、フィードローラ42及びワインダー44と、これらの間に設けられた乾熱板64とを有している。乾熱板64は、フィードローラ42からワインダー44に向かう方向に延在する乾熱面66を有する。   FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a heating device for subjecting the protein fibers obtained as described above to a heat treatment as a post-treatment. The heating device 62 shown in FIG. 4 includes the feed roller 42 and the winder 44, and a dry heat plate 64 provided therebetween. The dry heat plate 64 has a dry heat surface 66 extending in a direction from the feed roller 42 to the winder 44.

タンパク質繊維36がフィードローラ42から連続的に送り出され、送り出されたタンパク質繊維36が乾熱面66に沿って移動しながら加熱される。この加熱処理の条件は、タンパク質繊維36内で、反応性化合物の第2の官能基の反応が進行するように設定される。これにより、架橋されたタンパク質を含有する後処理後のタンパク質繊維38が形成される。図3の紡糸装置10と図4の加熱装置62とを組み合わせて、タンパク質溶液から後処理後のタンパク質繊維を連続的に製造することも可能である。この場合、紡糸後のタンパク質繊維をワインダーに巻き取らず、そのまま加熱処理に供してもよく、また、紡糸後のタンパク質繊維36に対して、乾燥を経ることなく、そのまま加熱による後処理を行ってもよい。   The protein fibers 36 are continuously fed from the feed roller 42, and the fed protein fibers 36 are heated while moving along the dry heat surface 66. The conditions of the heat treatment are set so that the reaction of the second functional group of the reactive compound proceeds within the protein fiber 36. As a result, a post-processed protein fiber 38 containing the crosslinked protein is formed. By combining the spinning device 10 of FIG. 3 and the heating device 62 of FIG. 4, it is also possible to continuously produce post-processed protein fibers from the protein solution. In this case, the protein fiber after spinning may be directly subjected to a heat treatment without being wound around a winder, and the protein fiber 36 after spinning may be directly subjected to post-treatment by heating without drying. Is also good.

タンパク質成形体を製造する方法は、後処理の工程の後、タンパク質繊維を水に浸漬し、浸漬後のタンパク質繊維を乾燥する工程を更に有していてもよい。これにより、より高い寸法安定性を有する成形体が製造され得る。   The method for producing the protein molded article may further include, after the post-treatment step, a step of immersing the protein fiber in water and drying the immersed protein fiber. Thereby, a molded article having higher dimensional stability can be manufactured.

1.クモ糸タンパク質(クモ糸フィブロイン:PRT799)の製造
(クモ糸タンパク質をコードする遺伝子の合成、及び発現ベクターの構築)
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13で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン(以下、「PRT799」ともいう。)を設計した。
1. Production of spider silk protein (spider silk fibroin: PRT799) (synthesis of gene encoding spider silk protein and construction of expression vector)
A modified fibroin having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 13 (hereinafter referred to as “PRT799”) based on the nucleotide sequence and amino acid sequence of fibroin (GenBank Accession No .: P468804.1, GI: 1174415) derived from Nephila clavipes. ").

配列番号13で示されるアミノ酸配列は、ネフィラ・クラビペス由来のフィブロインのアミノ酸配列に対して、生産性の向上を目的としてアミノ酸残基の置換、挿入及び欠失を施したアミノ酸配列と、そのN末端に付加された配列番号5で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)とを有する。   The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 13 is obtained by substituting, inserting and deleting amino acid residues for the purpose of improving productivity with respect to the amino acid sequence of fibroin derived from Nephila clabipes, and the N-terminal thereof. And an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5 (tag sequence and hinge sequence).

設計したPRT799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、タンパク質発現ベクターpET−22b(+)に組換えて発現ベクターを得た。   A nucleic acid encoding the designed PRT799 was synthesized. An NdeI site at the 5 'end and an EcoRI site downstream of the stop codon were added to the nucleic acid. The nucleic acid was cloned into a cloning vector (pUC118). Thereafter, the nucleic acid was treated with NdeI and EcoRI with restriction enzymes, cut out, and then recombined into the protein expression vector pET-22b (+) to obtain an expression vector.

得られたpET22b(+)発現ベクターによって、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2)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になるまで約15時間、フラスコ培養を行って、シード培養液を得た。Escherichia coli BLR (DE3) was transformed with the obtained pET22b (+) expression vector. The transformed E. coli was cultured in 2 mL of LB medium containing ampicillin for 15 hours. The culture solution was added to 100 mL of a seed culture medium containing ampicillin (Table 2) so that the OD 600 became 0.005. The temperature of the culture was maintained at 30 ° C., and the flask was cultured for about 15 hours until the OD 600 reached 5, to obtain a seed culture.

当該シード培養液を500mlの生産培地(表3)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で一定に制御して形質転換大腸菌を培養した。培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の20%に維持した。The seed culture solution was added to a jar fermenter to which 500 ml of a production medium (Table 3) had been added so that the OD 600 was 0.05. The temperature of the culture solution was maintained at 37 ° C., and the transformed Escherichia coli was cultured at a constant pH of 6.9. The dissolved oxygen concentration in the culture was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration.

生産培地中のグルコースが完全に消費された直後に、フィード液(グルコース455g/1L、Yeast Extract 120g/1L)を1mL/分の速度で添加した。培養液温度を37℃に保ち、pH6.9で一定に制御して形質転換大腸菌を培養した。培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の20%に維持しながら、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になるように添加し、PRT799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PRT799に相当するサイズのバンドの出現により、PRT799の発現を確認した。   Immediately after the glucose in the production medium was completely consumed, a feed solution (455 g / 1 L of glucose, 120 g / 1 L of Yeast Extract) was added at a rate of 1 mL / min. The temperature of the culture solution was maintained at 37 ° C., and the transformed Escherichia coli was cultured at a constant pH of 6.9. Culture was performed for 20 hours while maintaining the dissolved oxygen concentration in the culture solution at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration. Thereafter, 1 M isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to the culture solution to a final concentration of 1 mM to induce PRT799 expression. Twenty hours after the addition of IPTG, the culture was centrifuged to collect the cells. SDS-PAGE was performed using the cells prepared from the culture solution before and after the addition of IPTG, and the expression of PRT799 was confirmed by the appearance of a band having a size corresponding to PRT799 depending on the addition of IPTG.

(クモ糸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)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)中に懸濁し、懸濁液を60℃で30分間、スターラーで撹拌して、沈殿物を溶解させた。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(PRT799)を遠心分離により回収した。回収した凝集タンパク質から凍結乾燥機で水分を除き、PRT799の凍結乾燥粉末を得た。
(Purification of spider silk fibroin)
Two hours after the addition of IPTG, the collected cells were washed with 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4). The washed cells were suspended in a 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) containing about 1 mM PMSF, and the cells were disrupted with a high-pressure homogenizer (GEA Niro Soavi). The disrupted cells were centrifuged to obtain a precipitate. The obtained precipitate was washed with a 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) until it became highly pure. The precipitate after washing was suspended in 8M guanidine buffer (8M guanidine hydrochloride, 10 mM sodium dihydrogen phosphate, 20 mM NaCl, 1 mM Tris-HCl, pH 7.0) so as to have a concentration of 100 mg / mL. The suspension was stirred with a stirrer at 60 ° C. for 30 minutes to dissolve the precipitate. After dissolution, dialysis was performed with water using a dialysis tube (Cellulose tube 36/32 manufactured by Sanko Junyaku Co., Ltd.). The white aggregated protein (PRT799) obtained after dialysis was recovered by centrifugation. The water was removed from the collected aggregated proteins using a freeze dryer to obtain a freeze-dried powder of PRT799.

2.タンパク質繊維の製造
実施例1
<タンパク質溶液の調製>
LiClを、溶媒としてのジメチルスルホキシド(DMSO)に濃度4.0質量%となるように溶解させた。得られた溶液に、クモ糸フィブロイン(PRT799)の乾燥粉末を、濃度24質量%となるように添加した。続いて、反応性化合物としての1,1−(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート(BEI)を新たに加え、シェーカーで均一になるように撹拌した。BEIの量は、クモ糸フィブロイン(PRT799)の1当量(1モル)に対して300当量(300モル)とした。得られた混合物を、メカニカルスターラーを使用して5時間撹拌して、タンパク質を溶媒に溶解させるとともに、タンパク質をBEIと反応させた。その後、不溶物と泡を取り除き、タンパク質溶液を得た。タンパク質溶液の粘度は90℃において11000cP(センチポアズ)であった。
2. Production example 1 of protein fiber
<Preparation of protein solution>
LiCl was dissolved in dimethyl sulfoxide (DMSO) as a solvent to a concentration of 4.0% by mass. A dry powder of spider silk fibroin (PRT799) was added to the obtained solution so that the concentration became 24% by mass. Subsequently, 1,1- (bisacryloyloxymethyl) ethyl isocyanate (BEI) as a reactive compound was newly added, and the mixture was stirred with a shaker so as to be uniform. The amount of BEI was 300 equivalents (300 mol) per equivalent (1 mol) of spider silk fibroin (PRT799). The resulting mixture was stirred for 5 hours using a mechanical stirrer to dissolve the protein in the solvent and to react the protein with BEI. Thereafter, insolubles and bubbles were removed to obtain a protein solution. The viscosity of the protein solution was 11000 cP (centipoise) at 90 ° C.

<紡糸>
得られたタンパク質溶液を紡糸原液とし、図3に示される紡糸装置10を用いた乾湿式紡糸によって、紡糸及び延伸されたタンパク質繊維を形成させた。形成されたタンパク質繊維を乾燥してから巻き取った。乾湿式紡糸の条件は以下のとおりである。
押出しノズル直径:0.2mm
凝固液(メタノール)の温度:5℃
水洗浄浴延伸倍率:5倍
乾燥温度:60℃
<Spinning>
The obtained protein solution was used as a spinning dope, and spun and drawn protein fibers were formed by dry-wet spinning using the spinning apparatus 10 shown in FIG. The formed protein fibers were dried and wound up. The conditions of the dry-wet spinning are as follows.
Extrusion nozzle diameter: 0.2mm
Temperature of coagulation liquid (methanol): 5 ° C
Water washing bath stretch ratio: 5 times Drying temperature: 60 ° C

(乾熱処理)
得られたタンパク質繊維を、図4に示される加熱装置62を用いて後処理としての乾熱処理に供し、乾熱処理後のタンパク質繊維を巻き取った。乾熱処理の条件は以下のとおりである。
送り出し速度:25cm/min
巻取り速度:25cm/min
乾熱板長さ:50cm
乾熱板温度:240℃
(Dry heat treatment)
The obtained protein fiber was subjected to dry heat treatment as a post-treatment using the heating device 62 shown in FIG. 4, and the protein fiber after the dry heat treatment was wound up. The conditions of the dry heat treatment are as follows.
Delivery speed: 25 cm / min
Winding speed: 25cm / min
Dry heat plate length: 50cm
Dry hot plate temperature: 240 ° C

比較例1
紡糸及び延伸後のタンパク質繊維を、乾熱処理に供することなく、比較例1のタンパク質繊維として評価した。
Comparative Example 1
The protein fiber after spinning and drawing was evaluated as the protein fiber of Comparative Example 1 without being subjected to the dry heat treatment.

比較例2
タンパク質溶液にBEIを加えなかったこと以外は実施例1と同様にして、タンパク質溶液を作製した。得られたタンパク質溶液を紡糸原液として、実施例1と同様の紡糸及び延伸によってタンパク質繊維を得た。これを乾熱処理に供することなく、比較例2のタンパク質繊維として評価した。
Comparative Example 2
A protein solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that BEI was not added to the protein solution. Using the obtained protein solution as a spinning dope, protein fibers were obtained by spinning and stretching in the same manner as in Example 1. This was evaluated as the protein fiber of Comparative Example 2 without being subjected to the dry heat treatment.

3.収縮性評価
実施例及び比較例の各タンパク質繊維について、製造直後の水分との接触による収縮(「一次収縮」ということがある)と、その後の乾燥にともなう収縮(「二次収縮」ということがある)の程度を評価した。
3. Evaluation of shrinkage For each protein fiber of Examples and Comparative Examples, shrinkage due to contact with moisture immediately after production (sometimes referred to as “primary shrinkage”) and subsequent shrinkage with drying (“secondary shrinkage” are referred to as “secondary shrinkage”). A) was evaluated.

<一次収縮>
実施例及び比較例のタンパク質繊維の巻回物から、それぞれ、長さ30cmの複数本の試験用のタンパク質繊維を切り出した。それら複数本のタンパク質繊維を束ねて、繊度150デニールのタンパク質繊維束を得た。各タンパク質繊維束に0.8gの鉛錘を取り付け、その状態で各タンパク質繊維束を室温の水に15時間以上、浸漬した。その後、水中で各タンパク質繊維束の長さを測定した。水中でのタンパク質繊維の長さ測定は、タンパク質繊維の湯中での縮れを無くすために、タンパク質繊維に0.8gの鉛錘を取り付けたまま実施した。次いで、各タンパク質繊維束の水への浸漬時の収縮率(%、一次収縮率)を、下記式Iに従って算出した。式I中、L0は浸漬前のタンパク質繊維束の初期長さ(ここでは30cm)を示し、Lw1は浸漬後のタンパク質繊維束の長さを示す。一次収縮率は、製造後、最初の水分との接触にともなうタンパク質繊維の長さの変化に相当する。
一次収縮率={(L0−Lw1)/Lw1}×100 ・・・(式I)
<Primary shrinkage>
A plurality of test protein fibers each having a length of 30 cm were cut out from the wound protein fibers of Examples and Comparative Examples. By bundling the plurality of protein fibers, a protein fiber bundle having a fineness of 150 denier was obtained. A 0.8 g lead weight was attached to each protein fiber bundle, and in this state, each protein fiber bundle was immersed in water at room temperature for 15 hours or more. Thereafter, the length of each protein fiber bundle was measured in water. The length of the protein fiber in water was measured with a 0.8 g lead weight attached to the protein fiber in order to eliminate the shrinkage of the protein fiber in hot water. Next, the shrinkage rate (%, primary shrinkage rate) when each protein fiber bundle was immersed in water was calculated according to the following formula I. In Formula I, L0 indicates the initial length of the protein fiber bundle before immersion (here, 30 cm), and Lw1 indicates the length of the protein fiber bundle after immersion. Primary shrinkage corresponds to the change in protein fiber length following initial contact with moisture after production.
Primary shrinkage = {(L0−Lw1) / Lw1} × 100 (formula I)

<二次収縮>
一次収縮の評価のための1回目の浸漬の後、タンパク質繊維束を水中から取り出した。取り出したタンパク質繊維束を、0.8gの鉛錘を取り付けたまま、室温で5時間以上の加熱により乾燥させた(1回目の乾燥)。乾燥後、各タンパク質繊維束の長さを測定した。その後、各タンパク質繊維束を再び、室温の水中に15時間以上、浸漬し、水中で各タンパク質繊維束の長さを測定した。これらの浸漬及び乾燥の操作を、浸漬3回、乾燥3回となるまで繰り返した。そして、タンパク質繊維束の、水への浸漬後の乾燥にともなう二次収縮の収縮率(%、二次収縮率)を、下記式II、III及びIVに従って算出した。これら式中、nは浸漬又は乾燥の回数を示し、Lwnはn回目の浸漬後のタンパク質繊維束の長さを示し、Ldnはn回目の乾燥後のタンパク質繊維束の長さを示す。ここではnは3である。二次収縮率は、製造後、水分との接触により収縮した後、乾燥した後のタンパク質繊維の可逆的な長さの変化に相当する。
Lwet=(Lw1+Lw2+・・・+Lwn)/n ・・・(式II)
Ldry=(Ld1+Ld2+・・・+Ldn)/n ・・・(式III)
二次収縮率={(Lwet−Ldry)/Lwet}×100 ・・・(式IV)
<Secondary shrinkage>
After the first dipping for evaluation of primary shrinkage, the protein fiber bundle was removed from the water. The removed protein fiber bundle was dried by heating at room temperature for 5 hours or more with a 0.8 g lead weight attached (first drying). After drying, the length of each protein fiber bundle was measured. Thereafter, each protein fiber bundle was immersed again in water at room temperature for 15 hours or more, and the length of each protein fiber bundle was measured in water. These immersion and drying operations were repeated until immersion was performed three times and drying was performed three times. Then, the shrinkage rate (%, secondary shrinkage rate) of secondary shrinkage due to drying of the protein fiber bundle after immersion in water was calculated according to the following formulas II, III and IV. In these formulas, n indicates the number of times of immersion or drying, Lwn indicates the length of the protein fiber bundle after the n-th immersion, and Ldn indicates the length of the protein fiber bundle after the n-th drying. Here, n is 3. The secondary shrinkage corresponds to the reversible change in length of the protein fiber after production, after contraction by contact with moisture, and after drying.
Lwet = (Lw1 + Lw2 +... + Lwn) / n (Formula II)
Ldry = (Ld1 + Ld2 +... + Ldn) / n (Formula III)
Secondary shrinkage = {(Lwet-Ldry) / Lwet} × 100 (Formula IV)

表4に示されるように、実施例1のタンパク質繊維は、水への浸漬時の一次収縮率が8.1%、浸漬後の乾燥にともなう二次収縮率が7%で、両者とも十分に低かった。実施例1のタンパク質繊維の浸漬後の外観を目視により確認したところ、縮れは認められなかった。これに対して、比較例1、2のタンパク質繊維は、一次収縮率及び二次収縮率ともに大きい値を示した。   As shown in Table 4, the protein fibers of Example 1 had a primary shrinkage rate of 8.1% when immersed in water and a secondary shrinkage rate of 7% upon drying after immersion. It was low. When the appearance of the protein fiber of Example 1 after immersion was visually checked, no shrinkage was observed. In contrast, the protein fibers of Comparative Examples 1 and 2 showed large values for both the primary shrinkage and the secondary shrinkage.

これらの実験結果からも、本発明に係る方法によって製造されたタンパク質繊維は、製造後の最初の水分との接触にともなう収縮、及び、その後の乾燥にともなう収縮が極めて効果的に抑制され得ることが確認された。   From these experimental results, it can be seen that the protein fibers produced by the method according to the present invention are able to extremely effectively suppress the shrinkage due to the initial contact with moisture after production and the subsequent shrinkage due to drying. Was confirmed.

熱処理による繊維の溶解性変化
LiClを4.0質量%の濃度で含む2mLのジメチルスルホキシド(DMSO)溶液に、熱処理後のタンパク質繊維をごく少量加えた。DMSO溶液を90℃で24時間加熱した後、内容物の状態を確認したところ、本来、クモ糸フィブロイン(PRT799)はDMSOに可溶であるが、タンパク質繊維が溶解せず繊維形状を保ったまま残っていた。これは、熱処理によって第二の官能基同士が反応し、タンパク質の架橋が進行して、その結果タンパク質繊維の溶解性が低下したためであると考えられる。
Change in solubility of fiber by heat treatment A very small amount of the protein fiber after heat treatment was added to 2 mL of dimethyl sulfoxide (DMSO) solution containing LiCl at a concentration of 4.0% by mass. After heating the DMSO solution at 90 ° C. for 24 hours, the state of the contents was confirmed. Spider silk fibroin (PRT799) was originally soluble in DMSO, but the protein fibers did not dissolve and the fiber shape was maintained. Was left. This is considered to be because the second functional groups reacted with each other by the heat treatment, and the crosslinking of the protein progressed. As a result, the solubility of the protein fiber was reduced.

4.クモ糸フィブロインとBEIの反応確認
4−1.クモ糸タンパク質(クモ糸フィブロイン:PRT410)の製造
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9で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン(以下、「PRT410」ともいう。)を設計した。PRT799と同様の方法で、PRT410の凍結乾燥粉末を得た。
4. Confirmation of reaction between spider silk fibroin and BEI 4-1. Production of spider silk protein (spider silk fibroin: PRT410) Based on the nucleotide sequence and amino acid sequence of fibroin (GenBank accession number: P468804.1, GI: 1174415) derived from Nephila clavipes, it is represented by SEQ ID NO: 9. (Hereinafter, also referred to as “PRT410”) having a modified amino acid sequence. A lyophilized powder of PRT410 was obtained in the same manner as in PRT799.

4−2.クモ糸タンパク質のBEI溶液による処理
PRT410の凍結乾燥粉末を、5.0質量%のLiClを含むDMSOに濃度24質量%となるよう添加した。そこに反応性化合物としてのBEIとを加えた。BEIの量は、PRT410の1当量(1モル)に対して100当量(100モル)とした。得られた混合物を、マグネティックスターラーを使用して5時間撹拌し、LiCl及びBEIをDMSOに溶解させた。その後、エタノールを加え白色沈殿を析出させた。この析出物を粉砕しながら水中で3回洗浄した後、凍結乾燥させた。得られた白色凍結乾燥粉末をSDS−PAGEによって分析した。その結果、PRT410に相当するバンドのやや上部に新たなバンドが出現したことが確認された。このバンドは、PRT410とBEIの反応に由来する成分であると考えられる。
4-2. Treatment of spider silk protein with BEI solution Lyophilized powder of PRT410 was added to DMSO containing 5.0% by mass of LiCl to a concentration of 24% by mass. Thereto was added BEI as a reactive compound. The amount of BEI was 100 equivalents (100 mol) per 1 equivalent (1 mol) of PRT410. The resulting mixture was stirred for 5 hours using a magnetic stirrer to dissolve LiCl and BEI in DMSO. Thereafter, ethanol was added to precipitate a white precipitate. The precipitate was washed three times in water while crushing, and then freeze-dried. The resulting white lyophilized powder was analyzed by SDS-PAGE. As a result, it was confirmed that a new band appeared slightly above the band corresponding to PRT410. This band is considered to be a component derived from the reaction between PRT410 and BEI.

4−3.NMRによる分析
上記の方法でBEI溶液によって処理されたクモ糸フィブロインの凍結乾燥粉末を重DMSOに溶解させ、NMR測定用試料を得た。得られた試料のH NMRを、核磁気共鳴装置(400MHz、JEOL社製)で測定した。図5は、BEI溶液による処理後のクモ糸フィブロインのH NMRスペクトルである。図5のH NMRスペクトルと、未処理のPRT410の凍結乾燥粉末又はBEIの重DMSO溶液を用いて得られたH NMRスペクトルとを比較した。その結果、BEI溶液による処理後、クモ糸フィブロイン(PRT410)に由来するブロードなシグナルの他に、5.89〜6.42ppm付近にBEIに由来する特徴的なシグナルが出現したことが確認された。このことから、測定用サンプルがクモ糸フィブロインとBEIの両方を含んでることが確認された。
4-3. Analysis by NMR Lyophilized powder of spider silk fibroin treated with the BEI solution by the above method was dissolved in heavy DMSO to obtain a sample for NMR measurement. 1 H NMR of the obtained sample was measured by a nuclear magnetic resonance apparatus (400 MHz, manufactured by JEOL). FIG. 5 is a 1 H NMR spectrum of spider silk fibroin after treatment with a BEI solution. The 1 H NMR spectrum of FIG. 5 was compared with the 1 H NMR spectrum obtained using untreated lyophilized powder of PRT410 or a heavy DMSO solution of BEI. As a result, after the treatment with the BEI solution, it was confirmed that a characteristic signal derived from BEI appeared around 5.89 to 6.42 ppm in addition to a broad signal derived from spider silk fibroin (PRT410). . From this, it was confirmed that the measurement sample contained both spider silk fibroin and BEI.

4−4.DOSY
「4−3.NMRによる分析」で準備した試料を、DOSY法によるH NMRによって分析した。図6は、BEI溶液によって処理されたクモ糸フィブロインのDOSY法によるH NMRスペクトルである。図6において、(a)が磁場勾配の印加無し、(b)磁場勾配の印加有りのスペクトルである。図7は、図6の領域Bを示す拡大図である。図中の領域Aに観測される水(3.35ppm)及びDMSO(2.49ppm)のシグナルが消失するまで磁場勾配を印加した。この状態で、領域BにおけるBEIのシグナルの減衰挙動は、PRT410のシグナルと同程度であった。仮にBEIがPRT410と反応せず低分子量の状態で存在していたとすると、そのシグナルは低分子量成分である水及びDMSOに近い減衰挙動を示し、消失するはずである。したがって、PRT410のシグナルと同程度に減衰したBEIのシグナルの減衰挙動から、BEIが高分子量のPRT410と反応して結合していることが強く示唆される。
4-4. DOSY
The sample prepared in “4-3. Analysis by NMR” was analyzed by 1 H NMR by the DOSY method. FIG. 6 is a DOSY method 1 H NMR spectrum of spider silk fibroin treated with the BEI solution. In FIG. 6, (a) shows a spectrum without application of a magnetic field gradient, and (b) shows a spectrum with application of a magnetic field gradient. FIG. 7 is an enlarged view showing a region B in FIG. A magnetic field gradient was applied until the signals of water (3.35 ppm) and DMSO (2.49 ppm) observed in region A in the figure disappeared. In this state, the decay behavior of the BEI signal in region B was comparable to the PRT410 signal. If BEI did not react with PRT410 and existed in a low molecular weight state, the signal should exhibit a decay behavior close to that of the low molecular weight components water and DMSO, and should disappear. Therefore, the decay behavior of the BEI signal attenuated to the same extent as the PRT410 signal strongly suggests that BEI is reacted with and bound to the high molecular weight PRT410.

1…押出し装置、2…凝固装置、3…洗浄装置、4…乾燥装置、6…紡糸原液、10…紡糸装置、12…洗浄液、13…第一ニップローラ、14…第二ニップローラ、19…エアギャップ、20…凝固浴槽、64…乾熱板、36…タンパク質繊維、42…フィードローラ、44…ワインダー、62…加熱装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Extrusion apparatus, 2 ... Solidification apparatus, 3 ... Cleaning apparatus, 4 ... Drying apparatus, 6 ... Spinning stock solution, 10 ... Spinning apparatus, 12 ... Cleaning liquid, 13 ... First nip roller, 14 ... Second nip roller, 19 ... Air gap , 20: coagulation bath, 64: dry heat plate, 36: protein fiber, 42: feed roller, 44: winder, 62: heating device.

Claims (20)

タンパク質及び反応性化合物とこれらが溶解している溶媒とを含有するタンパク質溶液であって、前記反応性化合物が第1の官能基及び該第1の官能基とは異なる第2の官能基を有する化合物であり、前記第1の官能基が前記タンパク質との反応によって前記タンパク質と前記反応性化合物とを結合させ得る基で、前記第2の官能基が2以上の前記第2の官能基の反応によって2以上の前記反応性化合物を互いに結合させ得る基である、タンパク質溶液を準備する工程と、
前記タンパク質溶液を成形用原液として用いた成形によって、前記タンパク質を含有する成形体を得る工程と、
前記成形体を、2以上の前記第2の官能基の反応によって2以上の前記反応性化合物を互いに結合させるための後処理に供する工程と、
を備える、タンパク質成形体を製造する方法。
A protein solution containing a protein, a reactive compound, and a solvent in which the protein and the reactive compound are dissolved, wherein the reactive compound has a first functional group and a second functional group different from the first functional group. A compound wherein the first functional group is a group capable of binding the protein and the reactive compound by reaction with the protein, and wherein the second functional group is a reaction of two or more second functional groups. Preparing a protein solution, which is a group capable of binding the two or more reactive compounds to each other,
A step of obtaining a molded body containing the protein by molding using the protein solution as a stock solution,
Subjecting the molded body to a post-treatment for bonding two or more of the reactive compounds to each other by a reaction of two or more of the second functional groups;
A method for producing a protein molded article, comprising:
前記成形体を前記後処理に供する工程の前に、前記成形体を延伸する工程を更に備える、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, further comprising a step of stretching the molded body before the step of subjecting the molded body to the post-treatment. 前記成形体がタンパク質繊維である、請求項1又は2に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the molded body is a protein fiber. 前記タンパク質が構造タンパク質を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the protein comprises a structural protein. 前記構造タンパク質がクモ糸フィブロインである、請求項4に記載の方法。   The method according to claim 4, wherein the structural protein is spider silk fibroin. 前記第1の官能基がイソシアネート基で、前記第2の官能基がラジカル重合性不飽和基である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the first functional group is an isocyanate group, and the second functional group is a radically polymerizable unsaturated group. 前記後処理が、前記成形体の加熱処理である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the post-treatment is a heat treatment of the molded body. 前記加熱処理が、前記成形体を140℃を超える温度に加熱することである、請求項7に記載の方法。   The method of claim 7, wherein the heat treatment is heating the compact to a temperature greater than 140C. 前記成形体が前記加熱処理に供される時間が30秒以上である、請求項7又は8に記載の方法。   The method according to claim 7, wherein the time during which the molded body is subjected to the heat treatment is 30 seconds or more. 前記タンパク質溶液における前記反応性化合物の量が、前記タンパク質1当量に対して100当量以上である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the amount of the reactive compound in the protein solution is 100 equivalents or more based on 1 equivalent of the protein. 反応性化合物によって架橋されたタンパク質を含有するタンパク質成形体であって、
前記反応性化合物が第1の官能基及び該第1の官能基とは異なる第2の官能基を有する化合物であり、前記第1の官能基と前記タンパク質との反応により前記タンパク質と前記反応性化合物とが結合し、2以上の前記第2の官能基の反応により2以上の前記反応性化合物が互いに結合し、それによって前記タンパク質が架橋されている、タンパク質成形体。
A protein molded article containing a protein cross-linked by a reactive compound,
The reactive compound is a compound having a first functional group and a second functional group different from the first functional group, and the protein reacts with the protein by reacting the first functional group with the protein. A protein molded article, wherein a compound is bound to a protein, and two or more of the reactive compounds are bound to each other by a reaction of two or more of the second functional groups, whereby the protein is cross-linked.
タンパク質繊維である、請求項11に記載のタンパク質成形体。   The protein molded product according to claim 11, which is a protein fiber. 前記タンパク質が構造タンパク質を含む、請求項11又は12に記載のタンパク質成形体。   The protein molded product according to claim 11, wherein the protein includes a structural protein. 前記構造タンパク質がクモ糸フィブロインである、請求項13に記載のタンパク質成形体。   14. The protein molded article according to claim 13, wherein the structural protein is spider silk fibroin. 前記第1の官能基がイソシアネート基で、前記第2の官能基がラジカル重合性不飽和基である、請求項11〜14のいずれか一項に記載のタンパク質成形体。   The protein molded article according to any one of claims 11 to 14, wherein the first functional group is an isocyanate group, and the second functional group is a radically polymerizable unsaturated group. タンパク質及び反応性化合物とこれらが溶解している溶媒とを含有するタンパク質溶液であって、
前記反応性化合物が第1の官能基及び該第1の官能基とは異なる第2の官能基を有する化合物であり、前記第1の官能基が前記タンパク質との反応によって前記タンパク質と前記反応性化合物とを結合させ得る基で、前記第2の官能基が2以上の前記第2の官能基の反応によって2以上の前記反応性化合物を互いに結合させ得る基である、タンパク質溶液。
A protein solution containing a protein and a reactive compound and a solvent in which these are dissolved,
The reactive compound is a compound having a first functional group and a second functional group different from the first functional group, and the first functional group reacts with the protein by reacting with the protein. A protein solution, which is a group capable of binding to a compound, wherein the second functional group is a group capable of binding two or more reactive compounds to each other by a reaction of two or more second functional groups.
タンパク質繊維を紡糸するための紡糸原液である、請求項16に記載のタンパク質溶液。   The protein solution according to claim 16, which is a spinning solution for spinning protein fibers. 前記タンパク質が構造タンパク質を含む、請求項16又は17に記載のタンパク質溶液。   The protein solution according to claim 16 or 17, wherein the protein comprises a structural protein. 前記構造タンパク質がクモ糸フィブロインである、請求項18に記載のタンパク質溶液。   19. The protein solution according to claim 18, wherein the structural protein is spider silk fibroin. 前記第1の官能基がイソシアネート基で、前記第2の官能基がラジカル重合性不飽和である、請求項16〜19のいずれか一項に記載のタンパク質溶液。   The protein solution according to any one of claims 16 to 19, wherein the first functional group is an isocyanate group, and the second functional group is radically polymerizable unsaturated.
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