KR102387662B1 - 고수축 인조 피브로인 섬유 및 그의 제조 방법, 및 인조 피브로인 섬유의 수축 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 개변 피브로인을 포함하는, 수축된 인조 피브로인 섬유로서, 하기 식으로 정의되는 수축률이 7%를 초과하는, 고수축 인조 피브로인 섬유에 관한 것이다.
수축률={1-(수축된 인조 피브로인 섬유의 길이/방사 후, 물과 접촉하기 전의 인조 피브로인 섬유의 길이)}×100(%)
수축률={1-(수축된 인조 피브로인 섬유의 길이/방사 후, 물과 접촉하기 전의 인조 피브로인 섬유의 길이)}×100(%)
Description
본 발명은, 고수축 인조 피브로인 섬유 및 그의 제조 방법, 및 인조 피브로인 섬유의 수축 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 의료, 침구 등에 사용되는 섬유에는, 높은 촉감성이 요구된다. 촉감성을 충분히 만족하고, 또한 고급감이 있는 섬유로서, 천연의 피브로인 섬유의 1종인 실크 등이 알려져 있다.
또한, 의료, 침구 등에 사용되는 섬유에는, 부드러움 및 보온성 등도 동시에 요구된다. 그 때문에, 의료, 침구 등에 이용되는 실크는, 예를 들어, 수축 가공이 실시되어 벌크성이 높여져, 그것에 의해 유연성 및 보온성이 부여되는 경우가 있다.
한편, 예를 들어, 의료, 침구 등에는, 폴리에스터 섬유, 폴리아마이드 섬유 및 아크릴 섬유 등의 합성 섬유가 범용적으로 사용되고 있고, 이들 합성 섬유는, 비등수에 접촉시킴으로써 40% 이상의 수축률을 실현하고 있다(특허문헌 1).
그렇지만, 실크는, 물만과의 접촉으로는 수축률이 수% 정도에 지나지 않았다.
또한, 특허문헌 1에 기재된 수축 방법은, 고온의 비등수를 취급하기 때문에 큰 위험이 수반되는 것이었다.
본 발명은, 충분히 높은 수축률을 가져, 촉감성 및 유연성이 우수하며, 게다가 안전하게 제조가 가능한 고수축 인조 피브로인 섬유, 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 또한, 인조 피브로인 섬유를 충분히 높은 수축률로, 안전하게 얻을 수 있는, 인조 피브로인 섬유의 수축 방법을 제공하는 것도 목적으로 한다.
본 발명은, 예를 들어, 이하의 각 발명에 관한 것이다.
[1]
개변 피브로인을 포함하는, 수축된 인조 피브로인 섬유로서,
하기 식으로 정의되는 수축률이 7%를 초과하는, 고수축 인조 피브로인 섬유.
수축률={1-(수축된 인조 피브로인 섬유의 길이/방사 후, 물과 접촉하기 전의 인조 피브로인 섬유의 길이)}×100(%)
[2]
상기 개변 피브로인이 개변 거미사 피브로인인, [1]에 기재된 고수축 인조 피브로인 섬유.
[3]
비점 미만의 물과의 접촉에 의해 수축된 것인, [1] 또는 [2]에 기재된 고수축 인조 피브로인 섬유.
[4]
상기 물의 온도가 10∼90℃인, [3]에 기재된 고수축 인조 피브로인 섬유.
[5]
상기 물과의 접촉 후에 건조시키는 것에 의해 추가로 수축된 것인, [3] 또는 [4]에 기재된 고수축 인조 피브로인 섬유.
[6]
개변 피브로인을 포함하는 인조 피브로인 섬유를, 비점 미만의 물과 접촉시켜 수축시키는 공정을 구비하고,
하기 식으로 정의되는 수축률이 7%를 초과하는, 고수축 인조 피브로인 섬유의 제조 방법.
수축률={1-(수축된 인조 피브로인 섬유의 길이/방사 후, 물과 접촉하기 전의 인조 피브로인 섬유의 길이)}×100(%)
[7]
상기 개변 피브로인이 개변 거미사 피브로인인, [6]에 기재된 고수축 인조 피브로인 섬유의 제조 방법.
[8]
상기 물의 온도가 10∼90℃인, [6] 또는 [7]에 기재된 고수축 인조 피브로인 섬유의 제조 방법.
[9]
상기 수축시키는 공정이, 상기 물과의 접촉 후의 인조 피브로인 섬유를 건조시키는 것을 추가로 포함하는, [6]∼[8] 중 어느 하나에 기재된 고수축 인조 피브로인 섬유의 제조 방법.
[10]
개변 피브로인을 포함하는 인조 피브로인 섬유를, 비점 미만의 물과 접촉시켜 수축시키는 공정을 구비하고,
하기 식으로 정의되는 수축률이 7%를 초과하는, 인조 피브로인 섬유의 수축 방법.
수축률={1-(수축된 인조 피브로인 섬유의 길이/방사 후, 물과 접촉하기 전의 인조 피브로인 섬유의 길이)}×100(%)
[11]
상기 개변 피브로인이 개변 거미사 피브로인인, [10]에 기재된 인조 피브로인 섬유의 수축 방법.
[12]
상기 물의 온도가 10∼90℃인, [10] 또는 [11]에 기재된 인조 피브로인 섬유의 수축 방법.
[13]
상기 수축시키는 공정이, 상기 물과의 접촉 후의 인조 피브로인 섬유를 건조시키는 것을 추가로 포함하는, [10]∼[12] 중 어느 하나에 기재된 인조 피브로인 섬유의 수축 방법.
본 발명에 의하면, 충분히 높은 수축률을 가져, 촉감성 및 유연성이 우수하며, 게다가 안전하게 제조가 가능한 고수축 인조 피브로인 섬유, 및 그의 제조 방법의 제공이 가능해진다. 본 발명에 의하면 또한, 인조 피브로인 섬유를 충분히 높은 수축률로, 안전하게 얻을 수 있는, 인조 피브로인 섬유의 수축 방법의 제공이 가능해진다.
도 1은 개변 피브로인의 도메인 서열을 나타내는 모식도이다.
도 2는 천연 유래의 피브로인의 z/w(%)의 값의 분포를 나타내는 도이다.
도 3은 천연 유래의 피브로인의 x/y(%)의 값의 분포를 나타내는 도이다.
도 4는 인조 피브로인 섬유를 제조하기 위한 방사 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 5는 고수축 인조 피브로인 섬유를 제조하기 위한 제조 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 6은 고수축 인조 피브로인 섬유를 제조하기 위한 제조 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 2는 천연 유래의 피브로인의 z/w(%)의 값의 분포를 나타내는 도이다.
도 3은 천연 유래의 피브로인의 x/y(%)의 값의 분포를 나타내는 도이다.
도 4는 인조 피브로인 섬유를 제조하기 위한 방사 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 5는 고수축 인조 피브로인 섬유를 제조하기 위한 제조 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 6은 고수축 인조 피브로인 섬유를 제조하기 위한 제조 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 설명도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시형태로 한정되는 것은 아니다.
〔고수축 인조 피브로인 섬유〕
본 발명에 따른 고수축 인조 피브로인 섬유는, 개변 피브로인을 포함하는, 수축된 인조 피브로인 섬유이다. 본 실시형태에 따른 고수축 인조 피브로인 섬유는, 하기 식으로 정의되는 수축률이 7%를 초과한다.
수축률={1-(수축된 인조 피브로인 섬유의 길이/방사 후, 물과 접촉하기 전의 인조 피브로인 섬유의 길이)}×100(%)
＜개변 피브로인＞
본 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 식 1: [(A)n 모티프-REP]m으로 표시되는 도메인 서열을 포함하는 단백질이다. 개변 피브로인은, 도메인 서열의 N말단측 및 C말단측의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두에 추가로 아미노산 서열(N말단 서열 및 C말단 서열)이 부가되어 있어도 된다. N말단 서열 및 C말단 서열은, 이것으로 한정되는 것은 아니지만, 전형적으로는, 피브로인에 특징적인 아미노산 모티프의 반복을 갖지 않는 영역이며, 100잔기 정도의 아미노산으로 이루어진다.
본 명세서에 있어서 「개변 피브로인」이란, 인위적으로 제조된 피브로인(인조 피브로인)을 의미한다. 개변 피브로인은, 그 도메인 서열이, 천연 유래의 피브로인의 아미노산 서열과는 상이한 피브로인이어도 되고, 천연 유래의 피브로인의 아미노산 서열과 동일한 피브로인이어도 된다. 본 명세서에서 말하는 「천연 유래의 피브로인」도 또한, 식 1: [(A)n 모티프-REP]m으로 표시되는 도메인 서열을 포함하는 단백질이다.
「개변 피브로인」은, 본 발명에서 특정되는 아미노산 서열을 갖는 것이면, 천연 유래의 피브로인의 아미노산 서열을 그대로 이용한 것이어도 되고, 천연 유래의 피브로인의 아미노산 서열에 의거하여 그 아미노산 서열을 개변한 것(예를 들어, 클로닝한 천연 유래의 피브로인의 유전자 서열을 개변하는 것에 의해 아미노산 서열을 개변한 것)이어도 되고, 또한 천연 유래의 피브로인에 의하지 않고 인공적으로 설계 및 합성한 것(예를 들어, 설계한 아미노산 서열을 코딩하는 핵산을 화학 합성하는 것에 의해 원하는 아미노산 서열을 갖는 것)이어도 된다.
본 명세서에 있어서 「도메인 서열」이란, 피브로인 특유의 결정 영역(전형적으로는, 아미노산 서열의 (A)n 모티프에 상당한다.)과 비정 영역(전형적으로는, 아미노산 서열의 REP에 상당한다.)을 생기게 하는 아미노산 서열이며, 식 1: [(A)n 모티프-REP]m으로 표시되는 아미노산 서열을 의미한다. 여기에서, (A)n 모티프는, 알라닌 잔기를 주로 하는 아미노산 서열을 나타내고, n은 2∼20, 바람직하게는 4∼20, 보다 바람직하게는 8∼20, 더욱 바람직하게는 10∼20, 보다 더 바람직하게는 4∼16, 또한 보다 더 바람직하게는 8∼16, 특히 바람직하게는 10∼16의 정수여도 된다. 또한, (A)n 모티프 중의 전체 아미노산 잔기수에 대한 알라닌 잔기수의 비율은 40% 이상이면 되고, 60% 이상인 것이 바람직하고, 70% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 90% 이상인 것이 보다 더 바람직하고, 100%(알라닌 잔기만으로 구성되는 것을 의미한다.)이어도 된다. REP는 2∼200아미노산 잔기로 구성되는 아미노산 서열을 나타낸다. m은 2∼300의 정수를 나타낸다. 복수 존재하는 (A)n 모티프는, 서로 동일한 아미노산 서열이어도 되고, 상이한 아미노산 서열이어도 된다. 복수 존재하는 REP는, 서로 동일한 아미노산 서열이어도 되고, 상이한 아미노산 서열이어도 된다. 대토사관 길잡이실 유래의 단백질의 구체예로서는, 서열 번호 9로 나타나는 아미노산 서열(PRT410)을 포함하는 단백질을 들 수 있다.
본 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 예를 들어, 클로닝한 천연 유래의 피브로인의 유전자 서열에 대해, 예를 들어, 1 또는 복수의 아미노산 잔기를 치환, 결실, 삽입 및/또는 부가한 것에 상당하는 아미노산 서열의 개변을 행함으로써 얻을 수 있다. 아미노산 잔기의 치환, 결실, 삽입 및/또는 부가는, 부분 특이적 돌연변이 유발법 등의 당업자에게 주지의 방법에 의해 행할 수 있다. 구체적으로는, Nucleic Acid Res. 10, 6487(1982), Methods in Enzymology, 100, 448(1983) 등의 문헌에 기재되어 있는 방법에 준하여 행할 수 있다.
천연 유래의 피브로인은, 식 1: [(A)n 모티프-REP]m으로 표시되는 도메인 서열을 포함하는 단백질이며, 구체적으로는, 예를 들어, 곤충 또는 거미류가 산생하는 피브로인을 들 수 있다.
곤충이 산생하는 피브로인으로서는, 예를 들어, 봄빅스 모리(Bombyx mori), 봄빅스 만다리나(Bombyx mandarina), 천잠(Antheraea yamamai), 작잠(Anteraea pernyi), 풍잠(Eriogyna pyretorum), 비잠(Pilosamia Cynthia ricini), 저잠(Samia cynthia), 율충(Caligura japonica), 안테래아 밀리타(Antheraea mylitta), 안테래아 아싸마(Antheraea assama) 등의 누에가 산생하는 견 단백질, 황말벌(Vespa simillima xanthoptera)의 유충이 토출하는 호넷 실크 단백질을 들 수 있다.
곤충이 산생하는 피브로인의 보다 구체적인 예로서는, 예를 들어, 누에 피브로인 L쇄(GenBank 수탁번호 M76430(염기 서열), AAA27840.1(아미노산 서열))를 들 수 있다.
거미류가 산생하는 피브로인으로서는, 예를 들어, Araneus ventricosus, Araneus diadematus, Araneus pinguis, Araneus pentagrammicus 및 Araneus nojimai 등의 Araneus속에 속하는 거미, Neoscona scylla, Neoscona nautica, Neoscona adianta 및 Neoscona scylloides 등의 Neoscona속에 속하는 거미, Pronoides brunneus 등의 Pronus속에 속하는 거미, Cyrtarachne bufo 및 Cyrtarachne inaequalis 등의 Cyrtarachne속에 속하는 거미, Gasteracantha kuhli 및 Gasteracantha mammosa 등의 Gasteracantha속에 속하는 거미, Ordgarius hobsoni 및 Ordgarius sexspinosus 등의 Ordgarius속에 속하는 거미, Argiope amoena, Argiope minuta 및 Argiope bruennichi 등의 Argiope속에 속하는 거미, Arachnura logio 등의 Arachnura속에 속하는 거미, Acusilas coccineus 등의 Acusilas속에 속하는 거미, Cyrtophora moluccensis, Cyrtophora exanthematica 및 Cyrtophora unicolor 등의 Cytophora속에 속하는 거미, Poltys illepidus 등의 Poltys속에 속하는 거미, Cyclosa octotuberculata, Cyclosa sedeculata, Cyclosa vallata 및 Cyclosa atrata 등의 Cyclosa속에 속하는 거미, 및 Chorizopes nipponicus 등의 Chorizopes속에 속하는 거미가 산생하는 스파이더 실크 단백질, 및 Tetragnatha praedonia, Tetragnatha maxillosa, Tetragnatha extensa 및 Tetragnatha squamata 등의 Tetragnatha속에 속하는 거미, Leucauge celebesiana, Leucauge blanda 및 Leucauge subblanda 등의 Leucauge속에 속하는 거미, Nephila clavata 및 Nephila pilipes 등의 Nephila속에 속하는 거미, Menosira ornata 등의 Menosira속에 속하는 거미, Dyschiriognatha tenera 등의 Dyschiriognatha속에 속하는 거미, Latrodectus mactans, Latrodectus hasselti, Latrodectus geometricus 및 Latrodectus tredecimguttatus 등의 Latrodectus속에 속하는 거미, 및 Euprosthenops속에 속하는 거미 등의 Tetragnathidae과에 속하는 거미가 산생하는 스파이더 실크 단백질을 들 수 있다. 스파이더 실크 단백질로서는, 예를 들어, MaSp(MaSp1 및 MaSp2), ADF(ADF3 및 ADF4) 등의 견인사 단백질, MiSp(MiSp1 및 MiSp2) 등을 들 수 있다.
거미류가 산생하는 피브로인의 보다 구체적인 예로서는, 예를 들어, fibroin-3(adf-3)[Araneus diadematus 유래](GenBank 수탁번호 AAC47010(아미노산 서열), U47855(염기 서열)), fibroin-4(adf-4)[Araneus diadematus 유래](GenBank 수탁번호 AAC47011(아미노산 서열), U47856(염기 서열)), dragline silk protein spidroin 1[Nephila clavipes 유래](GenBank 수탁번호 AAC04504(아미노산 서열), U37520(염기 서열)), major angu11ate spidroin 1[Latrodectus hesperus 유래](GenBank 수탁번호 ABR68856(아미노산 서열), EF595246(염기 서열)), dragline silk protein spidroin 2[Nephila clavata 유래](GenBank 수탁번호 AAL32472(아미노산 서열), AF441245(염기 서열)), major anpullate spidroin 1[Euprosthenops australis 유래](GenBank 수탁번호 CAJ00428(아미노산 서열), AJ973155(염기 서열)), 및 major ampullate spidroin 2[Euprosthenops australis](GenBank 수탁번호 CAM32249.1(아미노산 서열), AM490169(염기 서열)), minor ampullate silk protein 1[Nephila clavipes](GenBank 수탁번호 AAC14589.1(아미노산 서열)), minor ampullate silk protein 2[Nephila clavipes](GenBank 수탁번호 AAC14591.1(아미노산 서열)), minor ampullate spidroin-like protein[Nephilengys cruentata](GenBank 수탁번호 ABR37278.1(아미노산 서열) 등을 들 수 있다.
천연 유래의 피브로인의 보다 구체적인 예로서는, 또, NCBI GenBank에 서열 정보가 등록되어 있는 피브로인을 들 수 있다. 예를 들어, NCBI GenBank에 등록되어 있는 서열 정보 중 DIVISION으로서 INV를 포함하는 서열 중에서, DEFINITION에 spidroin, ampullate, fibroin, 「silk 및 polypeptide」, 또는 「silk 및 protein」이 키워드로서 기재되어 있는 서열, CDS로부터 특정 product의 문자열, SOURCE로부터 TISSUE TYPE에 특정 문자열이 기재된 서열을 추출하는 것에 의해 확인할 수 있다.
본 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 개변 견 피브로인(누에가 산생하는 비단 단백질의 아미노산 서열을 개변한 것)이어도 되고, 개변 거미사 피브로인(거미류가 산생하는 스파이더 실크 단백질의 아미노산 서열을 개변한 것)이어도 된다.
본 실시형태에 따른 개변 피브로인의 구체적인 예로서, 거미의 대병장선에서 산생되는 대토사관 길잡이실 단백질에서 유래하는 개변 피브로인(제 1 실시형태에 따른 개변 피브로인), 글라이신 잔기의 함유량이 저감된 개변 피브로인(제 2 실시형태에 따른 개변 피브로인), (A)n 모티프의 함유량이 저감된 개변 피브로인(제 3 실시형태에 따른 개변 피브로인), 글라이신 잔기의 함유량, 및 (A)n 모티프의 함유량이 저감된 개변 피브로인(제 4 실시형태에 따른 개변 피브로인)을 들 수 있다.
제 1 실시형태에 따른 개변 피브로인으로서는, 식 1: [(A)n 모티프-REP]m으로 표시되는 도메인 서열을 포함하는 단백질을 들 수 있다. 제 1 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 식 1 중, n은 3∼20의 정수가 바람직하고, 4∼20의 정수가 보다 바람직하고, 8∼20의 정수가 더욱 바람직하고, 10∼20의 정수가 보다 더 바람직하고, 4∼16의 정수가 또한 보다 더 바람직하고, 8∼16의 정수가 특히 바람직하고, 10∼16의 정수가 가장 바람직하다. 제 1 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 식 1 중, REP를 구성하는 아미노산 잔기의 수는, 10∼200잔기인 것이 바람직하고, 10∼150잔기인 것이 보다 바람직하고, 20∼100잔기인 것이 더욱 바람직하고, 20∼75잔기인 것이 보다 더 바람직하다. 제 1 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 식 1: [(A)n 모티프-REP]m으로 표시되는 아미노산 서열 중에 포함되는 글라이신 잔기, 세린 잔기 및 알라닌 잔기의 합계 잔기수가 아미노산 잔기수 전체에 대해서, 40% 이상인 것이 바람직하고, 60% 이상인 것이 보다 바람직하고, 70% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
제 1 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 식 1: [(A)n 모티프-REP]m으로 표시되는 아미노산 서열의 단위를 포함하고, 또한 C말단 서열이 서열 번호 12∼14의 어느 하나로 나타나는 아미노산 서열 또는 서열 번호 12∼14의 어느 하나로 나타나는 아미노산 서열과 90% 이상의 상동성을 갖는 아미노산 서열인 폴리펩타이드여도 된다.
서열 번호 12로 나타나는 아미노산 서열은, ADF3(GI: 1263287, NCBI)의 아미노산 서열의 C말단의 50잔기의 아미노산으로 이루어지는 아미노산 서열과 동일하고, 서열 번호 13로 나타나는 아미노산 서열은, 서열 번호 12로 나타나는 아미노산 서열의 C말단으로부터 20잔기 제거한 아미노산 서열과 동일하고, 서열 번호 14로 나타나는 아미노산 서열은, 서열 번호 12로 나타나는 아미노산 서열의 C말단으로부터 29잔기 제거한 아미노산 서열과 동일하다.
제 1 실시형태에 따른 개변 피브로인의 보다 구체적인 예로서, (1-i) 서열 번호 15로 나타나는 아미노산 서열, 또는 (1-ii) 서열 번호 15로 나타나는 아미노산 서열과 90% 이상의 서열 동일성을 갖는 아미노산 서열을 포함하는, 개변 피브로인을 들 수 있다. 상기 서열 동일성은, 95% 이상인 것이 바람직하다.
서열 번호 15로 나타나는 아미노산 서열은, N말단에 개시 코돈, His10 태그 및 HRV3C 프로테아제(Human rhinovirus 3C 프로테아제) 인식 사이트로 이루어지는 아미노산 서열(서열 번호 16)을 부가한 ADF3의 아미노산 서열에 있어서, 제1∼13번째의 반복 영역을 대략 2배가 되도록 늘림과 함께, 번역이 제1154번째 아미노산 잔기에서 종지하도록 변이시킨 것이다. 서열 번호 15로 나타나는 아미노산 서열의 C말단의 아미노산 서열은, 서열 번호 3으로 나타나는 아미노산 서열과 동일하다.
(1-i)의 개변 피브로인은, 서열 번호 15로 나타나는 아미노산 서열로 이루어지는 것이어도 된다.
제 2 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 그 도메인 서열이, 천연 유래의 피브로인과 비교하여, 글라이신 잔기의 함유량이 저감된 아미노산 서열을 갖는다. 당해 개변 피브로인은, 천연 유래의 피브로인과 비교하여, 적어도 REP 중의 1 또는 복수의 글라이신 잔기가 다른 아미노산 잔기로 치환된 것에 상당하는 아미노산 서열을 갖는 것이라고 할 수 있다.
제 2 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 그 도메인 서열이, 천연 유래의 피브로인과 비교하여, REP 중의 GGX 및 GPGXX(단, X는 글라이신 이외의 아미노산 잔기를 나타낸다.)로부터 선택되는 적어도 하나의 모티프 서열에 있어서, 적어도 1 또는 복수의 당해 모티프 서열 중의 하나의 글라이신 잔기가 다른 아미노산 잔기로 치환된 것에 상당하는 아미노산 서열을 갖는 것이어도 된다.
제 2 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 전술한 글라이신 잔기가 다른 아미노산 잔기로 치환된 모티프 서열의 비율이, 전체 모티프 서열에 대해서, 10% 이상이어도 된다.
제 2 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 식 1: [(A)n 모티프-REP]m으로 표시되는 도메인 서열을 포함하고, 상기 도메인 서열로부터, 가장 C말단측에 위치하는(A)n 모티프로부터 상기 도메인 서열의 C말단까지의 서열을 제외한 서열 중의 전REP에 포함되는 XGX(단, X는 글라이신 이외의 아미노산 잔기를 나타낸다.)로 이루어지는 아미노산 서열의 총 아미노산 잔기수를 z로 하고, 상기 도메인 서열로부터, 가장 C말단측에 위치하는 (A)n 모티프로부터 상기 도메인 서열의 C말단까지의 서열을 제외한 서열 중의 총 아미노산 잔기수를 w로 했을 때에, z/w가 30% 이상인 아미노산 서열을 갖는 것이어도 되고, 50.9% 이상인 아미노산 서열을 갖는 것이어도 된다. (A)n 모티프 중의 전체 아미노산 잔기수에 대한 알라닌 잔기수는 83% 이상이면 되지만, 86% 이상인 것이 바람직하고, 90% 이상인 것이 보다 바람직하고, 95% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 100%인 것(알라닌 잔기만으로 구성되는 것을 의미한다)이 보다 더 바람직하다.
제 2 실시형태에 따른 개변 피브로인은, GGX 모티프의 하나의 글라이신 잔기를 다른 아미노산 잔기로 치환하는 것에 의해, XGX로 이루어지는 아미노산 서열의 함유 비율을 높인 것인 것이 바람직하다. 제 2 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 도메인 서열 중의 GGX로 이루어지는 아미노산 서열의 함유 비율이 30% 이하인 것이 바람직하고, 20% 이하인 것이 보다 바람직하고, 10% 이하인 것이 더욱 바람직하고, 6% 이하인 것이 보다 더 바람직하고, 4% 이하인 것이 또한 보다 더 바람직하고, 2% 이하인 것이 특히 바람직하다. 도메인 서열 중의 GGX로 이루어지는 아미노산 서열의 함유 비율은, 하기 XGX로 이루어지는 아미노산 서열의 함유 비율(z/w)의 산출 방법과 마찬가지의 방법으로 산출할 수 있다.
z/w의 산출 방법을 더욱 상세하게 설명한다. 우선, 도메인 서열로부터, 가장 C말단측에 위치하는 (A)n 모티프로부터 도메인 서열의 C말단까지의 서열을 제외한 서열에 포함되는 모든 REP로부터, XGX로 이루어지는 아미노산 서열을 추출한다. XGX를 구성하는 아미노산 잔기의 총수가 z이다. 예를 들어, XGX로 이루어지는 아미노산 서열이 50개 추출되었을 경우(중복은 없음), z는 50×3=150이다. 또한, 예를 들어, XGXGX로 이루어지는 아미노산 서열의 경우와 같이 2개의 XGX에 포함되는 X(중앙의 X)가 존재하는 경우는, 중복분을 공제하여 계산한다(XGXGX의 경우는 5아미노산 잔기이다). w는, 도메인 서열로부터, 가장 C말단측에 위치하는 (A)n 모티프로부터 도메인 서열의 C말단까지의 서열을 제외한 서열에 포함되는 총 아미노산 잔기수이다. 예를 들어, 도 1에 나타낸 도메인 서열의 경우, w는 4+50+4+100+4+10+4+20+4+30=230이다(가장 C말단측에 위치하는 (A)n 모티프는 제외하고 있다.). 다음에, z를 w로 나누는 것에 의해, z/w(%)를 산출할 수 있다.
여기에서, 천연 유래의 피브로인에 있어서의 z/w에 대해 설명한다. 우선, 전술한 바와 같이, NCBI GenBank에 아미노산 서열 정보가 등록되어 있는 피브로인을 예시한 방법에 의해 확인한 바, 663종류의 피브로인(이 중, 거미류 유래의 피브로인은 415 종류)이 추출되었다. 추출된 모든 피브로인 중, 식 1: [(A)n 모티프-REP]m으로 표시되는 도메인 서열을 포함하고, 피브로인 중의 GGX로 이루어지는 아미노산 서열의 함유 비율이 6% 이하인 천연 유래의 피브로인의 아미노산 서열로부터, 전술한 산출 방법에 의해, z/w를 산출했다. 그 결과를 도 2에 나타낸다. 도 2의 가로축은 z/w(%)를 나타내고, 세로축은 빈도를 나타낸다. 도 2로부터 분명하듯이, 천연 유래의 피브로인에 있어서의 z/w는, 모두 50.9% 미만이다(가장 높은 것으로, 50.86%).
제 2 실시형태에 따른 개변 피브로인에 있어서, z/w는, 50.9% 이상인 것이 바람직하고, 56.1% 이상인 것이 보다 바람직하고, 58.7% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 70% 이상인 것이 보다 더 바람직하고, 80% 이상인 것이 또한 보다 더 바람직하다. z/w의 상한에 특별히 제한은 없지만, 예를 들어, 95% 이하여도 된다.
제 2 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 예를 들어, 클로닝한 천연 유래의 피브로인의 유전자 서열로부터, 글라이신 잔기를 코딩하는 염기 서열의 적어도 일부를 치환하여 다른 아미노산 잔기를 코딩하도록 개변하는 것에 의해 얻을 수 있다. 이 때, 개변하는 글라이신 잔기로서, GGX 모티프 및 GPGXX 모티프에 있어서의 1개의 글라이신 잔기를 선택해도 되고, 또한 z/w가 50.9% 이상이 되도록 치환해도 된다. 또한, 예를 들어, 천연 유래의 피브로인의 아미노산 서열로부터 상기 태양을 만족시키는 아미노산 서열을 설계하여, 설계한 아미노산 서열을 코딩하는 핵산을 화학 합성하는 것에 의해 얻을 수도 있다. 어느 경우에 있어서도, 천연 유래의 피브로인의 아미노산 서열로부터 REP 중의 글라이신 잔기를 다른 아미노산 잔기로 치환한 것에 상당하는 개변에 더하여 추가로 1 또는 복수의 아미노산 잔기를 치환, 결실, 삽입 및/또는 부가한 것에 상당하는 아미노산 서열의 개변을 행해도 된다.
상기의 다른 아미노산 잔기로서는, 글라이신 잔기 이외의 아미노산 잔기이면 특별히 제한은 없지만, 발린(V) 잔기, 류신(L) 잔기, 아이소류신(I) 잔기, 메티오닌(M) 잔기, 프롤린(P) 잔기, 페닐알라닌(F) 잔기 및 트립토판(W) 잔기 등의 소수성 아미노산 잔기, 글루타민(Q) 잔기, 아스파라긴(N) 잔기, 세린(S) 잔기, 리신(K) 잔기 및 글루타민산(E) 잔기 등의 친수성 아미노산 잔기가 바람직하고, 발린(V) 잔기, 류신(L) 잔기, 아이소류신(I) 잔기 및 글루타민(Q) 잔기가 보다 바람직하고, 글루타민(Q) 잔기가 더욱 바람직하다.
제 2 실시형태에 따른 개변 피브로인의 보다 구체적인 예로서, (2-i) 서열 번호 3, 서열 번호 4, 서열 번호 10 혹은 서열 번호 17로 나타나는 아미노산 서열, 또는 (2-ii) 서열 번호 3, 서열 번호 4, 서열 번호 10 혹은 서열 번호 17로 나타나는 아미노산 서열과 90% 이상의 서열 동일성을 갖는 아미노산 서열을 포함하는, 개변 피브로인을 들 수 있다.
(2-i)의 개변 피브로인에 대해 설명한다. 서열 번호 3으로 나타나는 아미노산 서열은, 천연 유래의 피브로인에 상당하는 서열 번호 1로 나타나는 아미노산 서열의 REP 중의 모든 GGX를 GQX로 치환한 것이다. 서열 번호 4로 나타나는 아미노산 서열은, 서열 번호 3으로 나타나는 아미노산 서열로부터, N말단측으로부터 C말단측을 향해 2개 간격으로 (A)n 모티프를 결실시키고, 추가로 C말단 서열의 앞에 [(A)n 모티프-REP]를 1개 삽입한 것이다. 서열 번호 10으로 나타나는 아미노산 서열은, 서열 번호 4로 나타나는 아미노산 서열의 각 (A)n 모티프의 C말단측에 2개의 알라닌 잔기를 삽입하고, 추가로 일부의 글루타민(Q) 잔기를 세린(S) 잔기로 치환하고, 서열 번호 4의 분자량과 거의 동일하게 되도록 N말단측의 일부의 아미노산을 결실시킨 것이다. 서열 번호 17로 나타나는 아미노산 서열은, 서열 번호 10으로 나타나는 아미노산 서열 중에 존재하는 20개의 도메인 서열의 영역(단, 당해 영역의 C말단측의 수 아미노산 잔기가 치환되어 있다.)을 4회 반복한 서열의 C말단에 His 태그가 부가된 것이다.
서열 번호 1로 나타나는 아미노산 서열(천연 유래의 피브로인에 상당)에 있어서의 z/w의 값은, 46.8%이다. 서열 번호 3으로 나타나는 아미노산 서열, 서열 번호 4로 나타나는 아미노산 서열, 서열 번호 10으로 나타나는 아미노산 서열, 및 서열 번호 17로 나타나는 아미노산 서열에 있어서의 z/w의 값은, 각각 58.7%, 70.1%, 66.1% 및 70.0%이다. 또한, 서열 번호 1, 3, 4, 10 및 17로 나타나는 아미노산 서열의 기자 비율(후술한다) 1:1.8∼11.3에 있어서의 x/y의 값은, 각각 15.0%, 15.0%, 93.4%, 92.7% 및 89.3%이다.
(2-i)의 개변 피브로인은, 서열 번호 3, 서열 번호 4, 서열 번호 10 또는 서열 번호 17로 나타나는 아미노산 서열로 이루어지는 것이어도 된다.
(2-ii)의 개변 피브로인은, 서열 번호 3, 서열 번호 4, 서열 번호 10 또는 서열 번호 17로 나타나는 아미노산 서열과 90% 이상의 서열 동일성을 갖는 아미노산 서열을 포함하는 것이다. (2-ii)의 개변 피브로인도 또한, 식 1: [(A)n 모티프-REP]m으로 표시되는 도메인 서열을 포함하는 단백질이다. 상기 서열 동일성은, 95% 이상인 것이 바람직하다.
(2-ii)의 개변 피브로인은, 서열 번호 3, 서열 번호 4, 서열 번호 10 또는 서열 번호 17로 나타나는 아미노산 서열과 90% 이상의 서열 동일성을 갖고, 또한 REP 중에 포함되는 XGX(단, X는 글라이신 이외의 아미노산 잔기를 나타낸다.)로 이루어지는 아미노산 서열의 총 아미노산 잔기수를 z로 하고, 상기 도메인 서열 중의 REP의 총 아미노산 잔기수를 w로 했을 때에, z/w가 50.9% 이상인 것이 바람직하다.
전술한 개변 피브로인은, N말단 및 C말단의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두에 태그 서열을 포함하고 있어도 된다. 이것에 의해, 개변 피브로인의 단리, 고정화, 검출 및 가시화 등이 가능해진다.
태그 서열로서, 예를 들어, 다른 분자와의 특이적 친화성(결합성, 어피니티)을 이용한 어피니티 태그를 들 수 있다. 어피니티 태그의 구체예로서, 히스티딘 태그(His 태그)를 들 수 있다. His 태그는, 히스티딘 잔기가 4 내지 10개 정도 늘어선 짧은 펩타이드로, 니켈 등의 금속 이온과 특이적으로 결합하는 성질이 있기 때문에, 금속 킬레이트 크로마토그래피(chelating metal chromatography)에 의한 개변 피브로인의 단리에 이용할 수 있다. 태그 서열의 구체예로서, 예를 들어, 서열 번호 5로 나타나는 아미노산 서열(His 태그를 포함하는 아미노산 서열)을 들 수 있다.
또한, 글루타티온에 특이적으로 결합하는 글루타티온-S-트랜스페라제(GST), 말토스에 특이적으로 결합하는 말토스 결합 단백질(MBP) 등의 태그 서열을 이용할 수도 있다.
더욱이, 항원 항체 반응을 이용한 「에피토프 태그」를 이용할 수도 있다. 항원성을 나타내는 펩타이드(에피토프)를 태그 서열로서 부가하는 것에 의해, 당해 에피토프에 대한 항체를 결합시킬 수 있다. 에피토프 태그로서, HA(인플루엔자 바이러스의 헤마글루티닌의 펩타이드 서열) 태그, myc 태그, FLAG 태그 등을 들 수 있다. 에피토프 태그를 이용하는 것에 의해, 높은 특이성으로 용이하게 개변 피브로인을 정제할 수 있다.
더욱이 태그 서열을 특정의 프로테아제로 떼어낼 수 있도록 한 것도 사용할 수 있다. 당해 태그 서열을 개재시켜 흡착된 단백질을 프로테아제 처리하는 것에 의해, 태그 서열을 떼어낸 개변 피브로인을 회수할 수도 있다.
태그 서열을 포함하는 개변 피브로인의 보다 구체적인 예로서, (2-iii) 서열 번호 8, 서열 번호 9, 서열 번호 11 혹은 서열 번호 18로 나타나는 아미노산 서열, 또는 (2-iv) 서열 번호 8, 서열 번호 9, 서열 번호 11 혹은 서열 번호 18로 나타나는 아미노산 서열과 90% 이상의 서열 동일성을 갖는 아미노산 서열을 포함하는, 개변 피브로인을 들 수 있다.
서열 번호 6, 7, 8, 9, 11및 18로 나타나는 아미노산 서열은, 각각 서열 번호 1, 2, 3, 4, 10 및 17로 나타나는 아미노산 서열의 N말단에 서열 번호 5로 나타나는 아미노산 서열(His 태그를 포함한다)을 부가한 것이다.
(2-iii)의 개변 피브로인은, 서열 번호 8, 서열 번호 9, 서열 번호 11 또는 서열 번호 18로 나타나는 아미노산 서열로 이루어지는 것이어도 된다.
(2-iv)의 개변 피브로인은, 서열 번호 8, 서열 번호 9, 서열 번호 11 또는 서열 번호 18로 나타나는 아미노산 서열과 90% 이상의 서열 동일성을 갖는 아미노산 서열을 포함하는 것이다. (2-iv)의 개변 피브로인도 또한, 식 1: [(A)n 모티프-REP]m으로 표시되는 도메인 서열을 포함하는 단백질이다. 상기 서열 동일성은, 95% 이상인 것이 바람직하다.
(2-iv)의 개변 피브로인은, 서열 번호 8, 서열 번호 9, 서열 번호 11 또는 서열 번호 18로 나타나는 아미노산 서열과 90% 이상의 서열 동일성을 갖고, 또한 REP 중에 포함되는 XGX(단, X는 글라이신 이외의 아미노산 잔기를 나타낸다.)로 이루어지는 아미노산 서열의 총 아미노산 잔기수를 z로 하고, 상기 도메인 서열 중의 REP의 총 아미노산 잔기수를 w로 했을 때에, z/w가 50.9% 이상인 것이 바람직하다.
전술한 개변 피브로인은, 재조합 단백질 생산계에 있어서 생산된 단백질을 숙주의 외부로 방출하기 위한 분비 시그널을 포함하고 있어도 된다. 분비 시그널의 서열은, 숙주의 종류에 따라서 적절히 설정할 수 있다.
제 3 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 그 도메인 서열이, 천연 유래의 피브로인과 비교하여, (A)n 모티프의 함유량이 저감된 아미노산 서열을 갖는다. 당해 개변 피브로인의 도메인 서열은, 천연 유래의 피브로인과 비교하여, 적어도 1 또는 복수의 (A)n 모티프가 결실한 것에 상당하는 아미노산 서열을 갖는 것이라고 할 수 있다.
제 3 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 천연 유래의 피브로인으로부터 (A)n 모티프를 10∼40% 결실시킨 것에 상당하는 아미노산 서열을 갖는 것이어도 된다.
제 3 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 그 도메인 서열이, 천연 유래의 피브로인과 비교하여, 적어도 N말단측으로부터 C말단측을 향해 1∼3개의 (A)n 모티프마다 1개의 (A)n 모티프가 결실한 것에 상당하는 아미노산 서열을 갖는 것이어도 된다.
제 3 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 그 도메인 서열이, 천연 유래의 피브로인과 비교하여, 적어도 N말단측으로부터 C말단측을 향해 2개 연속한 (A)n 모티프의 결실, 및 1개의 (A)n 모티프의 결실이 이 순서로 반복된 것에 상당하는 아미노산 서열을 갖는 것이어도 된다.
제 3 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 그 도메인 서열이, 적어도 N말단측으로부터 C말단측을 향해 2개 간격으로 (A)n 모티프가 결실한 것에 상당하는 아미노산 서열을 갖는 것이어도 된다.
제 3 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 식 1: [(A)n 모티프-REP]m으로 표시되는 도메인 서열을 포함하고, N말단측으로부터 C말단측을 향해, 이웃하는 2개의 [(A)n 모티프-REP] 유닛의 REP의 아미노산 잔기수를 순차적으로 비교하여, 아미노산 잔기수가 적은 REP의 아미노산 잔기수를 1로 했을 때, 다른 쪽의 REP의 아미노산 잔기수의 비가 1.8∼11.3이 되는 이웃하는 2개의 [(A)n 모티프-REP] 유닛의 아미노산 잔기수를 서로 더한 합계치의 최대치를 x로 하고, 도메인 서열의 총 아미노산 잔기수를 y로 했을 때에, x/y가 20% 이상인 아미노산 서열을 갖는 것이어도 되고, 50% 이상인 아미노산 서열을 갖는 것이어도 된다. (A)n 모티프 중의 전체 아미노산 잔기수에 대한 알라닌 잔기수는 83% 이상이면 되지만, 86% 이상인 것이 바람직하고, 90% 이상인 것이 보다 바람직하고, 95% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 100%인 것(알라닌 잔기만으로 구성되는 것을 의미한다)이 보다 더 바람직하다.
x/y의 산출 방법을 도 1을 참조하면서 더욱 상세하게 설명한다. 도 1에는, 개변 피브로인으로부터 N말단 서열 및 C말단 서열을 제거한 도메인 서열을 나타낸다. 당해 도메인 서열은, N말단측(좌측)으로부터 (A)n 모티프 - 제 1 REP(50아미노산 잔기) - (A)n 모티프 - 제 2 REP(100아미노산 잔기) - (A)n 모티프 - 제 3 REP(10아미노산 잔기) - (A)n 모티프 - 제 4 REP(20아미노산 잔기) - (A)n 모티프 - 제 5 REP(30아미노산 잔기) - (A)n 모티프라고 하는 서열을 갖는다.
이웃하는 2개의 [(A)n 모티프-REP] 유닛은, 중복이 없도록, N말단측으로부터 C말단측을 향해, 순차적으로 선택한다. 이 때, 선택되지 않는 [(A)n 모티프-REP] 유닛이 존재해도 된다. 도 1에는, 패턴 1(제 1 REP와 제 2 REP의 비교, 및 제 3 REP와 제 4 REP의 비교), 패턴 2(제 1 REP와 제 2 REP의 비교, 및 제 4 REP와 제 5 REP의 비교), 패턴 3(제 2 REP와 제 3 REP의 비교, 및 제 4 REP와 제 5 REP의 비교), 패턴 4(제 1 REP와 제 2 REP의 비교)를 나타냈다. 한편, 이것 이외에도 선택 방법은 존재한다.
다음에 각 패턴에 대해, 선택한 이웃하는 2개의 [(A)n 모티프-REP] 유닛 중의 각 REP의 아미노산 잔기수를 비교한다. 비교는, 보다 아미노산 잔기수가 적은 쪽을 1로 했을 때의, 다른 쪽의 아미노산 잔기수의 비를 구하는 것에 의해 행한다. 예를 들어, 제 1 REP(50아미노산 잔기)와 제 2 REP(100아미노산 잔기)의 비교의 경우, 보다 아미노산 잔기수가 적은 제 1 REP를 1로 했을 때, 제 2 REP의 아미노산 잔기수의 비는, 100/50=2이다. 마찬가지로, 제 4 REP(20아미노산 잔기)와 제 5 REP(30아미노산 잔기)의 비교의 경우, 보다 아미노산 잔기수가 적은 제 4 REP를 1로 했을 때, 제 5 REP의 아미노산 잔기수의 비는, 30/20=1.5이다.
도 1 중, 보다 아미노산 잔기수가 적은 쪽을 1로 했을 때에, 다른 쪽의 아미노산 잔기수의 비가 1.8∼11.3이 되는 [(A)n 모티프-REP] 유닛의 조를 실선으로 나타냈다. 본 명세서 중, 이 비를 기자 비율이라고 부른다. 보다 아미노산 잔기수가 적은 쪽을 1로 했을 때에, 다른 쪽의 아미노산 잔기수의 비가 1.8 미만 또는 11.3 초과가 되는 [(A)n 모티프-REP] 유닛의 조는 파선으로 나타냈다.
각 패턴에 있어서, 실선으로 나타낸 이웃하는 2개의 [(A)n 모티프-REP] 유닛의 모든 아미노산 잔기수를 서로 더한다(REP만은 아니고, (A)n 모티프의 아미노산 잔기수도이다.). 그리고, 서로 더한 합계치를 비교하여, 당해 합계치가 최대가 되는 패턴의 합계치(합계치의 최대치)를 x로 한다. 도 1에 나타낸 예에서는, 패턴 1의 합계치가 최대이다.
다음에, x를 도메인 서열의 총 아미노산 잔기수 y로 나누는 것에 의해, x/y(%)를 산출할 수 있다.
제 3 실시형태에 따른 개변 피브로인에 있어서, x/y는, 50% 이상인 것이 바람직하고, 60% 이상인 것이 보다 바람직하고, 65% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 70% 이상인 것이 보다 더 바람직하고, 75% 이상인 것이 또한 보다 더 바람직하고, 80% 이상인 것이 특히 바람직하다. x/y의 상한에 특별히 제한은 없고, 예를 들어, 100% 이하여도 된다. 기자 비율이 1:1.9∼11.3인 경우에는, x/y는 89.6% 이상인 것이 바람직하고, 기자 비율이 1:1.8∼3.4인 경우에는, x/y는 77.1% 이상인 것이 바람직하고, 기자 비율이 1:1.9∼8.4인 경우에는, x/y는 75.9% 이상인 것이 바람직하고, 기자 비율이 1:1.9∼4.1인 경우에는, x/y는 64.2% 이상인 것이 바람직하다.
제 3 실시형태에 따른 개변 피브로인이, 도메인 서열 중에 복수 존재하는 (A)n 모티프의 적어도 7개가 알라닌 잔기만으로 구성되는 개변 피브로인인 경우, x/y는, 46.4% 이상인 것이 바람직하고, 50% 이상인 것이 보다 바람직하고, 55% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 60% 이상인 것이 보다 더 바람직하고, 70% 이상인 것이 또한 보다 더 바람직하고, 80% 이상인 것이 특히 바람직하다. x/y의 상한에 특별히 제한은 없고, 100% 이하이면 된다.
여기에서, 천연 유래의 피브로인에 있어서의 x/y에 대해 설명한다. 우선, 전술한 바와 같이, NCBI GenBank에 아미노산 서열 정보가 등록되어 있는 피브로인을 예시한 방법에 의해 확인한 바, 663종류의 피브로인(이 중, 거미류 유래의 피브로인은 415종류)이 추출되었다. 추출된 모든 피브로인 중, 식 1: [(A)n 모티프-REP]m으로 표시되는 도메인 서열로 구성되는 천연 유래의 피브로인의 아미노산 서열로부터, 전술한 산출 방법에 의해, x/y를 산출했다. 기자 비율이 1:1.9∼4.1인 경우의 결과를 도 3에 나타낸다.
도 3의 가로축은 x/y(%)를 나타내고, 세로축은 빈도를 나타낸다. 도 3으로부터 분명하듯이, 천연 유래의 피브로인에 있어서의 x/y는, 모두 64.2% 미만이다(가장 높은 것으로, 64.14%).
제 3 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 예를 들어, 클로닝한 천연 유래의 피브로인의 유전자 서열로부터, x/y가 64.2% 이상이 되도록 (A)n 모티프를 코딩하는 서열의 1 또는 복수를 결실시키는 것에 의해 얻을 수 있다. 또한, 예를 들어, 천연 유래의 피브로인의 아미노산 서열로부터, x/y가 64.2% 이상이 되도록 1 또는 복수의 (A)n 모티프가 결실한 것에 상당하는 아미노산 서열을 설계하고, 설계한 아미노산 서열을 코딩하는 핵산을 화학 합성하는 것에 의해 얻을 수도 있다. 어느 경우에 있어서도, 천연 유래의 피브로인의 아미노산 서열로부터 (A)n 모티프가 결실한 것에 상당하는 개변에 더하여 추가로 1 또는 복수의 아미노산 잔기를 치환, 결실, 삽입 및/또는 부가한 것에 상당하는 아미노산 서열의 개변을 행해도 된다.
제 3 실시형태에 따른 개변 피브로인의 보다 구체적인 예로서, (3-i) 서열 번호 2, 서열 번호 4, 서열 번호 10 혹은 서열 번호 17로 나타나는 아미노산 서열, 또는 (3-ii) 서열 번호 2, 서열 번호 4, 서열 번호 10 혹은 서열 번호 17로 나타나는 아미노산 서열과 90% 이상의 서열 동일성을 갖는 아미노산 서열을 포함하는, 개변 피브로인을 들 수 있다.
(3-i)의 개변 피브로인에 대해 설명한다. 서열 번호 2로 나타나는 아미노산 서열은, 천연 유래의 피브로인에 상당하는 서열 번호 1로 나타나는 아미노산 서열로부터, N말단측으로부터 C말단측을 향해 2개 간격으로 (A)n 모티프를 결실시키고, 추가로 C말단 서열의 앞에 [(A)n 모티프-REP]를 1개 삽입한 것이다. 서열 번호 4로 나타나는 아미노산 서열은, 서열 번호 2로 나타나는 아미노산 서열의 REP 중의 모든 GGX를 GQX로 치환한 것이다. 서열 번호 10으로 나타나는 아미노산 서열은, 서열 번호 4로 나타나는 아미노산 서열의 각 (A)n 모티프의 C말단측에 2개의 알라닌 잔기를 삽입하고, 추가로 일부의 글루타민(Q) 잔기를 세린(S) 잔기로 치환하고, 서열 번호 4의 분자량과 거의 동일하게 되도록 N말단측의 일부의 아미노산을 결실시킨 것이다. 서열 번호 17로 나타나는 아미노산 서열은, 서열 번호 10으로 나타나는 아미노산 서열 중에 존재하는 20개의 도메인 서열의 영역(단, 당해 영역의 C말단측의 수 아미노산 잔기가 치환되어 있다.)을 4회 반복한 서열의 C말단에 His 태그가 부가된 것이다.
서열 번호 1로 나타나는 아미노산 서열(천연 유래의 피브로인에 상당)의 기자 비율 1:1.8∼11.3에 있어서의 x/y의 값은 15.0%이다. 서열 번호 2로 나타나는 아미노산 서열, 및 서열 번호 4로 나타나는 아미노산 서열에 있어서의 x/y의 값은, 모두 93.4%이다. 서열 번호 10으로 나타나는 아미노산 서열에 있어서의 x/y의 값은, 92.7%이다. 서열 번호 17로 나타나는 아미노산 서열에 있어서의 x/y의 값은, 89.3%이다. 서열 번호 1, 2, 4, 10 및 17로 나타나는 아미노산 서열에 있어서의 z/w의 값은, 각각 46.8%, 56.2%, 70.1%, 66.1% 및 70.0%이다.
(3-i)의 개변 피브로인은, 서열 번호 2, 서열 번호 4, 서열 번호 10 또는 서열 번호 17로 나타나는 아미노산 서열로 이루어지는 것이어도 된다.
(3-ii)의 개변 피브로인은, 서열 번호 2, 서열 번호 4, 서열 번호 10 또는 서열 번호 17로 나타나는 아미노산 서열과 90% 이상의 서열 동일성을 갖는 아미노산 서열을 포함하는 것이다. (3-ii)의 개변 피브로인도 또한, 식 1: [(A)n 모티프-REP]m으로 표시되는 도메인 서열을 포함하는 단백질이다. 상기 서열 동일성은, 95% 이상인 것이 바람직하다.
(3-ii)의 개변 피브로인은, 서열 번호 2, 서열 번호 4, 서열 번호 10 또는 서열 번호 17로 나타나는 아미노산 서열과 90% 이상의 서열 동일성을 갖고, 또한 N말단측으로부터 C말단측을 향해, 이웃하는 2개의 [(A)n 모티프-REP] 유닛의 REP의 아미노산 잔기수를 순차적으로 비교하여, 아미노산 잔기수가 적은 REP의 아미노산 잔기수를 1로 했을 때, 다른 쪽의 REP의 아미노산 잔기수의 비가 1.8∼11.3(기자 비율이 1:1.8∼11.3)이 되는 이웃하는 2개의 [(A)n 모티프-REP] 유닛의 아미노산 잔기수를 서로 더한 합계치의 최대치를 x로 하고, 도메인 서열의 총 아미노산 잔기수를 y로 했을 때에, x/y가 64.2% 이상인 것이 바람직하다.
전술한 개변 피브로인은, N말단 및 C말단의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두에 전술한 태그 서열을 포함하고 있어도 된다.
태그 서열을 포함하는 개변 피브로인의 보다 구체적인 예로서, (3-iii) 서열 번호 7, 서열 번호 9, 서열 번호 11 혹은 서열 번호 18로 나타나는 아미노산 서열, 또는 (3-iv) 서열 번호 7, 서열 번호 9, 서열 번호 11 혹은 서열 번호 18로 나타나는 아미노산 서열과 90% 이상의 서열 동일성을 갖는 아미노산 서열을 포함하는, 개변 피브로인을 들 수 있다.
서열 번호 6, 7, 8, 9, 11및 18로 나타나는 아미노산 서열은, 각각 서열 번호 1, 2, 3, 4, 10 및 17로 나타나는 아미노산 서열의 N말단에 서열 번호 5로 나타나는 아미노산 서열(His 태그를 포함한다)을 부가한 것이다.
(3-iii)의 개변 피브로인은, 서열 번호 7, 서열 번호 9, 서열 번호 11 또는 서열 번호 18로 나타나는 아미노산 서열로 이루어지는 것이어도 된다.
(3-iv)의 개변 피브로인은, 서열 번호 7, 서열 번호 9, 서열 번호 11 또는 서열 번호 18로 나타나는 아미노산 서열과 90% 이상의 서열 동일성을 갖는 아미노산 서열을 포함하는 것이다. (3-iv)의 개변 피브로인도 또한, 식 1: [(A)n 모티프-REP]m으로 표시되는 도메인 서열을 포함하는 단백질이다. 상기 서열 동일성은, 95% 이상인 것이 바람직하다.
(3-iv)의 개변 피브로인은, 서열 번호 7, 서열 번호 9, 서열 번호 11 또는 서열 번호 18로 나타나는 아미노산 서열과 90% 이상의 서열 동일성을 갖고, 또한 N말단측으로부터 C말단측을 향해, 이웃하는 2개의 [(A)n 모티프-REP] 유닛의 REP의 아미노산 잔기수를 순차적으로 비교하여, 아미노산 잔기수가 적은 REP의 아미노산 잔기수를 1로 했을 때, 다른 쪽의 REP의 아미노산 잔기수의 비가 1.8∼11.3이 되는 이웃하는 2개의 [(A)n 모티프-REP] 유닛의 아미노산 잔기수를 서로 더한 합계치의 최대치를 x로 하고, 도메인 서열의 총 아미노산 잔기수를 y로 했을 때에, x/y가 64.2% 이상인 것이 바람직하다.
전술한 개변 피브로인은, 재조합 단백질 생산계에 있어서 생산된 단백질을 숙주의 외부로 방출하기 위한 분비 시그널을 포함하고 있어도 된다. 분비 시그널의 서열은, 숙주의 종류에 따라서 적절히 설정할 수 있다.
제 4 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 그 도메인 서열이, 천연 유래의 피브로인과 비교하여, (A)n 모티프의 함유량이 저감된 것에 더하여, 글라이신 잔기의 함유량이 저감된 아미노산 서열을 갖는 것이다. 당해 개변 피브로인의 도메인 서열은, 천연 유래의 피브로인과 비교하여, 적어도 1 또는 복수의 (A)n 모티프가 결실된 것에 더하여, 추가로 적어도 REP 중의 1 또는 복수의 글라이신 잔기가 다른 아미노산 잔기로 치환된 것에 상당하는 아미노산 서열을 갖는 것이라고 할 수 있다. 즉, 전술한 제 2 실시형태에 따른 개변 피브로인과 제 3 실시형태에 따른 개변 피브로인의 특징을 겸비하는 개변 피브로인이다. 구체적인 태양 등은, 제 2 및 제 3 실시형태에 따른 개변 피브로인에서 설명한 대로이다.
제 4 실시형태에 따른 개변 피브로인의 보다 구체적인 예로서, (4-i) 서열 번호 4, 서열 번호 10 혹은 서열 번호 17로 나타나는 아미노산 서열, (4-ii) 서열 번호 4, 서열 번호 10 혹은 서열 번호 17로 나타나는 아미노산 서열과 90% 이상의 서열 동일성을 갖는 아미노산 서열을 포함하는, 개변 피브로인을 들 수 있다. 서열 번호 4, 서열 번호 10 또는 서열 번호 17로 나타나는 아미노산 서열을 포함하는 개변 피브로인의 구체적인 태양은 전술대로이다.
＜개변 피브로인의 제조 방법＞
본 실시형태에 따른 개변 피브로인은, 예를 들어, 당해 개변 피브로인을 코딩하는 핵산 서열과, 당해 핵산 서열에 작동 가능하게 연결된 1 또는 복수의 조절 서열을 갖는 발현 벡터로 형질 전환된 숙주에 의해, 당해 핵산을 발현시키는 것에 의해 생산할 수 있다.
개변 피브로인을 코딩하는 핵산의 제조 방법은, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 천연의 피브로인을 코딩하는 유전자를 이용하여, 폴리메라제 연쇄 반응(PCR) 등으로 증폭하여 클로닝하고, 유전자 공학적 수법에 의해 개변하는 방법, 또는, 화학적으로 합성하는 방법에 의해, 당해 핵산을 제조할 수 있다. 핵산의 화학적인 합성 방법도 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, NCBI의 웹 데이터베이스 등으로부터 입수한 피브로인의 아미노산 서열 정보를 기초로, AKTA oligopilot plus 10/100(GE헬스케어 재팬 주식회사) 등으로 자동 합성한 올리고뉴클레오티드를 PCR 등으로 연결하는 방법에 의해 유전자를 화학적으로 합성할 수 있다. 이 때에, 개변 피브로인의 정제 및/또는 확인을 용이하게 하기 위해, 상기의 아미노산 서열의 N말단에 개시 코돈 및 His10 태그로 이루어지는 아미노산 서열을 부가한 아미노산 서열로 이루어지는 개변 피브로인을 코딩하는 핵산을 합성해도 된다.
조절 서열은, 숙주에 있어서의 개변 피브로인의 발현을 제어하는 서열(예를 들어, 프로모터, 인핸서, 리보솜 결합 서열, 전사 종결 서열 등)이며, 숙주의 종류에 따라서 적절히 선택할 수 있다. 프로모터로서, 숙주 세포 중에서 기능하여, 개변 피브로인을 발현 유도 가능한 유도성 프로모터를 이용해도 된다. 유도성 프로모터는, 유도 물질(발현 유도제)의 존재, 리프레서 분자의 비존재, 또는 온도, 침투압 혹은 pH치의 상승 혹은 저하 등의 물리적 요인에 의해, 전사를 제어할 수 있는 프로모터이다.
발현 벡터의 종류는, 플라스미드 벡터, 바이러스 벡터, 코스미드 벡터, 포스미드 벡터, 인공 염색체 벡터 등, 숙주의 종류에 따라서 적절히 선택할 수 있다. 발현 벡터로서는, 숙주 세포에 있어서 자립 복제가 가능, 또는 숙주의 염색체 중으로의 짜넣기가 가능하고, 개변 피브로인을 코딩하는 핵산을 전사할 수 있는 위치에 프로모터를 함유하고 있는 것이 적합하게 이용된다.
숙주로서, 원핵생물, 및 효모, 사상진균, 곤충 세포, 동물 세포 및 식물 세포 등의 진핵생물 모두 적합하게 이용할 수 있다.
원핵생물의 숙주의 바람직한 예로서, 에셔리키아속, 브레비바실러스속, 세라티아속, 바실러스속, 마이크로박테리움속, 브레비박테리움속, 코리네박테리움속 및 슈도모나스속 등에 속하는 세균을 들 수 있다. 에셔리키아속에 속하는 미생물로서, 예를 들어, 에셔리키아 콜라이 등을 들 수 있다. 브레비바실러스속에 속하는 미생물로서, 예를 들어, 브레비바실러스 아그리 등을 들 수 있다. 세라티아속에 속하는 미생물로서, 예를 들어, 세라티아 리퀘파시엔스 등을 들 수 있다. 바실러스속에 속하는 미생물로서, 예를 들어, 바실러스 섭틸리스 등을 들 수 있다. 마이크로박테리움속에 속하는 미생물로서, 예를 들어, 마이크로박테리움 암모니아필룸 등을 들 수 있다. 브레비박테리움속에 속하는 미생물로서, 예를 들어, 브레비박테리움 디바리카툼 등을 들 수 있다. 코리네박테리움속에 속하는 미생물로서, 예를 들어, 코리네박테리움 암모니아제네스 등을 들 수 있다. 슈도모나스(Pseudomonas)속에 속하는 미생물로서, 예를 들어, 슈도모나스 푸티다 등을 들 수 있다.
원핵생물을 숙주로 하는 경우, 개변 피브로인을 코딩하는 핵산을 도입하는 벡터로서는, 예를 들어, pBTrp2(베링거만하임사제), pGEX(Pharmacia사제), pUC18, pBluescriptII, pSupex, pET22b, pCold, pUB110, pNCO2(일본 특허공개 2002-238569호 공보) 등을 들 수 있다.
진핵생물의 숙주로서는, 예를 들어, 효모 및 사상 진균(곰팡이 등)을 들 수 있다. 효모로서는, 예를 들어, 사카로마이세스속, 피키아속, 스키조사카로마이세스속 등에 속하는 효모를 들 수 있다. 사상 진균으로서는, 예를 들어, 아스퍼질러스속, 페니실륨속, 트리코더마(Trichoderma)속 등에 속하는 사상 진균을 들 수 있다.
진핵생물을 숙주로 하는 경우, 개변 피브로인을 코딩하는 핵산을 도입하는 벡터로서는, 예를 들어, YEP13(ATCC37115), YEp24(ATCC37051) 등을 들 수 있다. 상기 숙주 세포에의 발현 벡터의 도입 방법으로서는, 상기 숙주 세포에 DNA를 도입하는 방법이면 모두 이용할 수 있다. 예를 들어, 칼슘 이온을 이용하는 방법〔Proc.Natl.Acad.Sci.USA, 69, 2110(1972)〕, 일렉트로포레이션법, 스페로플라스트법, 프로토플라스트법, 아세트산 리튬법, 컴피턴트법 등을 들 수 있다.
발현 벡터로 형질 전환된 숙주에 의한 핵산의 발현 방법으로서는, 직접 발현 외에, 몰리큘러 클로닝 제2판에 기재되어 있는 방법 등에 준하여, 분비 생산, 융합 단백질 발현 등을 행할 수 있다.
개변 피브로인은, 예를 들어, 발현 벡터로 형질 전환된 숙주를 배양 배지 중에서 배양하여, 배양 배지 중에 당해 개변 피브로인을 생성 축적시키고, 해당 배양 배지로부터 채취하는 것에 의해 제조할 수 있다. 숙주를 배양 배지 중에서 배양하는 방법은, 숙주의 배양에 통상 이용되는 방법에 따라 행할 수 있다.
숙주가, 대장균 등의 원핵생물 또는 효모 등의 진핵생물인 경우, 배양 배지로서 숙주가 자화(資化)될 수 있는 탄소원, 질소원 및 무기염류 등을 함유하여, 숙주의 배양을 효율적으로 행할 수 있는 배지이면 천연 배지, 합성 배지의 어느 것을 이용해도 된다.
탄소원으로서는, 상기 형질 전환 미생물이 자화될 수 있는 것이면 되고, 예를 들어, 글루코스, 프룩토스, 수크로스, 및 이들을 함유하는 당밀, 전분 및 전분 가수분해물 등의 탄수화물, 아세트산 및 프로피온산 등의 유기산, 및 에탄올 및 프로판올 등의 알코올류를 이용할 수 있다. 질소원으로서는, 예를 들어, 암모니아, 염화 암모늄, 황산 암모늄, 아세트산 암모늄 및 인산 암모늄 등의 무기산 또는 유기산의 암모늄염, 그 외의 함질소 화합물, 및 펩톤, 고기 진액, 효모 진액, 콘 스티프 리커, 카제인 가수분해물, 대두박 및 대두박 가수분해물, 각종 발효균체 및 그의 소화물을 이용할 수 있다. 무기염류로서는, 예를 들어, 인산 제일칼륨, 인산 제이칼륨, 인산 마그네슘, 황산 마그네슘, 염화 나트륨, 황산 제일철, 황산 망가니즈, 황산 구리 및 탄산 칼슘을 이용할 수 있다.
대장균 등의 원핵생물 또는 효모 등의 진핵생물의 배양은, 예를 들어, 진탕 배양 또는 심부 통기 교반 배양 등의 호기적 조건하에서 행할 수 있다. 배양 온도는, 예를 들어, 15∼40℃이다. 배양 시간은, 통상 16시간∼7일간이다. 배양 중의 배양 배지의 pH는 3.0∼9.0으로 유지하는 것이 바람직하다. 배양 배지의 pH의 조정은, 무기산, 유기산, 알칼리 용액, 요소, 탄산 칼슘 및 암모니아 등을 이용하여 행할 수 있다.
또한, 배양 중, 필요에 따라서, 암피실린 및 테트라사이클린 등의 항생 물질을 배양 배지에 첨가해도 된다. 프로모터로서 유도성의 프로모터를 이용한 발현 벡터로 형질 전환한 미생물을 배양할 경우에는, 필요에 따라서 인듀서를 배지에 첨가해도 된다. 예를 들어, lac 프로모터를 이용한 발현 벡터로 형질 전환한 미생물을 배양할 경우에는 아이소프로필-β-D-싸이오갈락토피라노시드 등을, trp 프로모터를 이용한 발현 벡터로 형질 전환한 미생물을 배양할 경우에는 인돌 아크릴산 등을 배지에 첨가해도 된다.
발현시킨 개변 피브로인의 단리, 정제는 통상 이용되고 있는 방법으로 행할 수 있다. 예를 들어, 당해 개변 피브로인이, 세포 내에 용해 상태로 발현한 경우에는, 배양 종료 후, 숙주 세포를 원심분리에 의해 회수하고, 수계 완충액에 현탁한 후, 초음파 파쇄기, 프렌치 프레스, 만톤가우린 호모지나이저 및 다이노밀 등에 의해 숙주 세포를 파쇄하여, 무세포 추출액을 얻는다. 해당 무세포 추출액을 원심분리하는 것에 의해 얻을 수 있는 상청으로부터, 개변 피브로인의 단리 정제에 통상 이용되고 있는 방법, 즉, 용매 유출법, 황산 암모늄 등에 의한 염석법, 탈염법, 유기 용매에 의한 침전법, 다이에틸아미노에틸(DEAE)-세파로스, DIAION HPA-75(미쓰비시화성사제) 등의 레진을 이용한 음이온 교환 크로마토그래피법, S-Sepharose FF(Pharmacia사제) 등의 레진을 이용한 양이온 교환 크로마토그래피법, 뷰틸 세파로스, 페닐 세파로스 등의 레진을 이용한 소수성 크로마토그래피법, 분자체를 이용한 겔 여과법, 어피니티 크로마토그래피법, 크로마토포커싱법, 등전점 전기영동 등의 전기영동법 등의 방법을 단독 또는 조합해서 사용하여, 정제 표품을 얻을 수 있다.
또한, 개변 피브로인이 세포 내에 불용체를 형성하여 발현한 경우는, 마찬가지로 숙주 세포를 회수 후, 파쇄하고, 원심분리를 행하는 것에 의해, 침전 획분으로서 개변 피브로인의 불용체를 회수한다. 회수한 개변 피브로인의 불용체는 단백질 변성제로 가용화할 수 있다. 해당 조작 후, 상기와 마찬가지의 단리 정제법에 의해 개변 피브로인의 정제 표품을 얻을 수 있다. 당해 개변 피브로인이 세포 외로 분비되었을 경우에는, 배양 상청으로부터 당해 개변 피브로인을 회수할 수 있다. 즉, 배양물을 원심분리 등의 수법에 의해 처리하는 것에 의해 배양 상청을 취득하고, 그 배양 상청으로부터, 상기와 마찬가지의 단리 정제법을 이용하는 것에 의해, 정제 표품을 얻을 수 있다.
＜인조 피브로인 섬유＞
본 실시형태에 따른 인조 피브로인 섬유는, 전술한 개변 피브로인을 방사한 것이고, 전술한 개변 피브로인을 주성분으로서 포함한다.
＜인조 피브로인 섬유의 제조 방법＞
본 실시형태에 따른 인조 피브로인 섬유는, 공지된 방사 방법에 따라 제조할 수 있다. 즉, 예를 들어, 개변 피브로인을 주성분으로서 포함하는 인조 피브로인 섬유를 제조할 때에는, 우선, 전술한 방법에 준하여 제조한 개변 피브로인을 다이메틸설폭사이드(DMSO), N,N-다이메틸폼아마이드(DMF), 또는 헥사플루오로아이소프로판올(HFIP) 등의 용매에, 용해 촉진제로서의 무기염과 함께 첨가하고, 용해하여 도핑액을 제작한다. 그 다음에, 이 도핑액을 이용하여, 습식 방사, 건식 방사, 건습식 방사 또는 용융 방사 등의 공지된 방사 방법에 의해 방사하여, 목적으로 하는 인조 피브로인 섬유를 얻을 수 있다. 바람직한 방사 방법으로서는, 습식 방사 또는 건습식 방사를 들 수 있다.
도 4는, 인조 피브로인 섬유를 제조하기 위한 방사 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 설명도이다. 도 4에 나타내는 방사 장치(10)는, 건습식 방사용의 방사 장치의 일례이며, 압출 장치(1)와, 미연신사 제조 장치(2)와, 습열 연신 장치(3)와, 건조 장치(4)를 갖고 있다.
방사 장치(10)를 사용한 방사 방법을 설명한다. 우선, 저조(7)에 저장된 도핑액(6)이, 기어 펌프(8)에 의해 구금(9)으로부터 압출된다. 실험실 스케일에 있어서는, 도핑액을 실린더에 충전하고, 시린지 펌프를 이용하여 노즐로부터 압출해도 된다. 그 다음에, 압출된 도핑액(6)은, 에어 갭(19)을 거쳐, 응고액조(20)의 응고액(11) 내에 공급되고, 용매가 제거되고, 개변 피브로인이 응고되어, 섬유상 응고체가 형성된다. 그 다음에, 섬유상 응고체가, 연신 욕조(21) 내의 온수(12) 중에 공급되어, 연신된다. 연신 배율은 공급 닙 롤러(13)와 인취 닙 롤러(14)의 속도비에 의해 정해진다. 그 후, 연신된 섬유상 응고체가, 건조 장치(4)에 공급되고, 사도(絲道)(22) 내에서 건조되어, 인조 피브로인 섬유가, 권사체(5)로서 얻어진다. 18a∼18g는 사 가이드이다.
응고액(11)으로서는, 탈용매할 수 있는 용액이면 되고, 예를 들어, 메탄올, 에탄올 및 2-프로판올 등의 탄소수 1∼5의 저급 알코올, 및 아세톤 등을 들 수 있다. 응고액(11)은, 적절히 물을 포함하고 있어도 된다. 응고액(11)의 온도는, 0∼30℃인 것이 바람직하다. 구금(9)으로서 직경 0.1∼0.6mm의 노즐을 갖는 시린지 펌프를 사용하는 경우, 압출 속도는 1홀당, 0.2∼6.0ml/시간이 바람직하고, 1.4∼4.0ml/시간인 것이 보다 바람직하다. 응고된 단백질이 응고액(11) 중을 통과하는 거리(실질적으로는, 사 가이드(18a)로부터 사 가이드(18b)까지의 거리)는, 탈용매가 효율적으로 행해지는 길이가 있으면 되고, 예를 들어, 200∼500mm이다. 미연신사의 인취 속도는, 예를 들어, 1∼20m/분이면 되고, 1∼3m/분인 것이 바람직하다. 응고액(11) 중에서의 체류 시간은, 예를 들어, 0.01∼3분이면 되고, 0.05∼0.15분인 것이 바람직하다. 또한, 응고액(11) 중에서 연신(전(前)연신)을 해도 된다. 응고액조(20)는 다단 설치해도 되고, 또한 연신은 필요에 따라서, 각 단, 또는 특정의 단에서 행해도 된다.
한편, 인조 피브로인 섬유를 얻을 때에 실시되는 연신은, 예를 들어, 상기한 응고액조(20) 내에서 행하는 전연신, 및 연신 욕조(21) 내에서 행하는 습열 연신 외에, 건열 연신도 채용된다.
습열 연신은, 온수 중, 온수에 유기 용제 등을 가한 용액 중, 스팀 가열 중에서 행할 수 있다. 온도로서는, 예를 들어, 50∼90℃이면 되고, 75∼85℃가 바람직하다. 습열 연신에서는, 미연신사(또는 전연신사)를, 예를 들어, 1∼10배 연신할 수 있고, 2∼8배 연신하는 것이 바람직하다.
건열 연신은, 전기 관상로, 건열판 등을 사용하여 행할 수 있다. 온도로서는, 예를 들어, 140℃∼270℃이면 되고, 160℃∼230℃가 바람직하다. 건열 연신에서는, 미연신사(또는 전연신사)를, 예를 들어, 0.5∼8배 연신할 수 있고, 1∼4배 연신하는 것이 바람직하다.
습열 연신 및 건열 연신은 각각 단독으로 행해도 되고, 또한 이들을 다단으로, 또는 조합하여 행해도 된다. 즉, 1단째 연신을 습열 연신으로 행하고, 2단째 연신을 건열 연신으로 행하는, 또는 1단째 연신을 습열 연신 행하고, 2단째 연신을 습열 연신 행하고, 추가로 3단째 연신을 건열 연신으로 행하는 등, 습열 연신 및 건열 연신을 적절히 조합하여 행할 수 있다.
최종적인 연신 배율은, 그 하한치가, 미연신사(또는 전연신사)에 대해서, 바람직하게는, 1배 초과, 2배 이상, 3배 이상, 4배 이상, 5배 이상, 6배 이상, 7배 이상, 8배 이상, 9배 이상 중 어느 것이고, 상한치가, 바람직하게는 40배 이하, 30배 이하, 20배 이하, 15배 이하, 14배 이하, 13배 이하, 12배 이하, 11배 이하, 10배 이하이다.
＜고수축 인조 피브로인 섬유＞
본 실시형태에 따른 고수축 인조 피브로인 섬유는, 전술한 인조 피브로인 섬유가 수축되어 이루어지는 것이다. 전술한 인조 피브로인 섬유는, 종래 알려져 있는 단백질 섬유보다도 높은 수축률로 수축할 수 있고, 또한 종래 알려져 있는 합성 섬유보다도 온화한 조건하에서 높은 수축률로 수축할 수 있다.
따라서, 본 실시형태에 따른 고수축 인조 피브로인 섬유에서는, 하기 식으로 정의되는 수축률이 7%를 초과한다.
수축률={1-(수축된 인조 피브로인 섬유의 길이/방사 후, 물과 접촉하기 전의 인조 피브로인 섬유의 길이)}×100(%)
본 실시형태에 따른 고수축 인조 피브로인 섬유의 수축률은, 15% 이상인 것이 바람직하고, 25% 초과인 것이 보다 바람직하고, 32% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 40% 이상인 것이 보다 더 바람직하고, 48% 이상인 것이 또한 보다 더 바람직하고, 56% 이상인 것이 특히 바람직하고, 64% 이상인 것이 보다 특히 바람직하고, 72% 이상인 것이 가장 바람직하다. 수축률의 상한은, 통상, 80% 이하이다.
＜고수축 인조 피브로인 섬유의 제조 방법＞
본 실시형태에 따른 고수축 인조 피브로인 섬유의 제조 방법은, 개변 피브로인을 포함하는 인조 피브로인 섬유를, 비점 미만의 물과 접촉시켜 수축시키는 공정(이하, 「수축 공정」이라고도 한다.)을 구비한다.
수축 공정에서는, 인조 피브로인 섬유를 비점 미만의 물과 접촉시킨다(이하, 「접촉 스텝」이라고도 한다.). 이것에 의해, 외력에 의하지 않고서 인조 피브로인 섬유를 수축시킬 수 있다. 접촉 스텝에서의 인조 피브로인 섬유의 외력에 의하지 않는 수축은, 예를 들어, 이하의 이유에 의해 발생한다고 생각된다. 즉, 하나의 이유는, 인조 피브로인의 2차 구조나 3차 구조에 기인한다고 생각되고, 또 다른 하나의 이유는, 예를 들어, 제조 공정에서의 연신 등에 의해 잔류 응력을 갖는 인조 피브로인 섬유에 있어서, 물이 섬유 사이 또는 섬유 내에 침입하는 것에 의해, 잔류 응력이 완화됨으로써 발생한다고 생각된다. 따라서, 수축 공정에서의 인조 피브로인 섬유의 수축률은, 예를 들어, 상기한 인조 피브로인 섬유의 제조 과정에서의 연신 배율의 크기에 따라서 임의로 컨트롤할 수도 있다고 생각된다.
접촉 스텝에서 인조 피브로인 섬유에 접촉시키는 물의 온도는, 비점 미만이면 된다. 이것에 의해, 취급성 및 수축 공정의 작업성 등이 향상된다. 또한, 수축 시간을 충분히 단축한다고 하는 관점에서는, 물의 온도의 하한치가, 10℃ 이상인 것이 바람직하고, 40℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 70℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 물의 온도의 상한치는 90℃ 이하인 것이 바람직하다.
접촉 스텝에 있어서, 물을 인조 피브로인 섬유에 접촉시키는 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 당해 방법으로서, 예를 들어, 인조 피브로인 섬유를 물 중에 침지하는 방법, 인조 피브로인 섬유에 대해서 물을 상온에서 또는 가온한 스팀 등 상태로 분무하는 방법, 및 인조 피브로인 섬유를 수증기가 충만한 고습도 환경하에 폭로하는 방법 등을 들 수 있다. 이들 방법 중에서도, 접촉 스텝에 있어서는, 수축 시간의 단축화를 효과적으로 도모할 수 있음과 함께, 가공 설비의 간소화 등을 실현할 수 있으므로, 인조 피브로인 섬유를 물 중에 침지하는 방법이 바람직하다.
접촉 스텝에 있어서, 인조 피브로인 섬유를 이완시킨 상태에서 물에 접촉시키면, 인조 피브로인 섬유가, 단지 수축할 뿐만 아니라, 물결치듯이 주름져 버리는 경우가 있다. 이와 같은 주름짐의 발생을 방지하기 위해서, 예를 들어, 인조 피브로인 섬유를 섬유축 방향으로 긴장시키(인장하)면서 비점 미만의 물과 접촉시키는 등, 인조 피브로인 섬유를 이완시키지 않는 상태에서 접촉 스텝을 실시해도 된다.
수축 공정은, 접촉 스텝에 더하여 물과의 접촉 후의 인조 피브로인 섬유를 건조시키는 것(이하, 「건조 스텝」이라고도 한다.)을 추가로 포함하는 것이어도 된다.
건조 스텝은, 접촉 스텝을 거친 인조 피브로인 섬유를 건조하는 스텝이다. 건조는, 예를 들어, 자연 건조해도 되고, 건조 설비를 사용하여 강제적으로 건조시켜도 된다. 건조 설비로서는, 접촉형 또는 비접촉형의 공지된 건조 설비가 모두 사용 가능하다. 또한, 건조 온도도, 예를 들어, 인조 피브로인 섬유에 포함되는 단백질이 분해되거나 인조 피브로인 섬유가 열적 손상을 받거나 하는 온도보다 낮은 온도이면 전혀 한정되는 것은 아니지만, 일반적으로는, 20∼150℃의 범위 내의 온도이며, 50∼100℃의 범위 내의 온도인 것이 바람직하다. 온도가 이 범위에 있는 것에 의해, 인조 피브로인 섬유의 열적 손상, 또는 인조 피브로인 섬유에 포함되는 단백질의 분해가 발생하지 않고, 인조 피브로인 섬유가, 보다 신속하고 또한 효율적으로 건조된다. 건조 시간은, 건조 온도 등에 따라서 적절하게 설정되고, 예를 들어, 과건조에 의한 인조 피브로인 섬유의 품질 및 물성 등에의 영향이 가급적으로 배제될 수 있는 시간 등이 채용된다.
본 실시형태에 따른 고수축 인조 피브로인 섬유의 제조 방법에서는, 수축 공정(접촉 스텝, 및 필요에 따라서 건조 스텝)을 거치는 것에 의해, 수축률이 7%를 초과하는 고수축 인조 피브로인 섬유를 얻을 수 있다. 얻어지는 고수축 인조 피브로인 섬유의 수축률은, 15% 이상인 것이 바람직하고, 25% 초과인 것이 보다 바람직하고, 32% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 40% 이상인 것이 보다 더 바람직하고, 48% 이상인 것이 또한 보다 더 바람직하고, 56% 이상인 것이 특히 바람직하고, 64% 이상인 것이 보다 특히 바람직하고, 72% 이상인 것이 가장 바람직하다. 수축률의 상한은, 통상, 80% 이하이다.
도 5는, 고수축 인조 피브로인 섬유를 제조하기 위한 제조 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 설명도이다. 도 5에 나타내는 제조 장치(40)는, 인조 피브로인 섬유를 송출하는 피드 롤러(42)와, 고수축 인조 피브로인 섬유(38)를 권취하는 와인더(44)와, 접촉 스텝을 실시하는 워터 배스(46)와, 건조 스텝을 실시하는 건조기(48)를 갖고 구성되어 있다.
보다 상세하게는, 피드 롤러(42)는, 인조 피브로인 섬유(36)의 권회물이 장착 가능하게 되어 있고, 도시하지 않는 전동 모터 등의 회전에 의해, 인조 피브로인 섬유(36)의 권회물로부터 인조 피브로인 섬유(36)를 연속적이고 또한 자동적으로 송출할 수 있게 되어 있다. 와인더(44)는, 피드 롤러(42)로부터 송출된 후, 접촉 스텝과 건조 스텝을 거쳐 제조되는 고수축 인조 피브로인 섬유(38)를, 도시하지 않는 전동 모터의 회전에 의해 연속적이고 또한 자동적으로 권취할 수 있게 되어 있다. 한편, 여기에서는, 피드 롤러(42)에 의한 인조 피브로인 섬유(36)의 송출 속도와, 와인더(44)에 의한 고수축 인조 피브로인 섬유(38)의 권취 속도가, 서로 독립하여 제어 가능하게 되어 있다.
워터 배스(46)와 건조기(48)는, 피드 롤러(42)와 와인더(44)의 사이에, 인조 피브로인 섬유(36)의 송출 방향의 상류측과 하류측에 각각 늘어서서 배치되어 있다. 한편, 도 5에 나타내는 제조 장치(40)는, 피드 롤러(42)로부터 와인더(44)로 향해 주행하는 인조 피브로인 섬유(36)를 중계하는 릴레이 롤러(50) 및 (52)를 갖고 있다.
워터 배스(46)는 히터(54)를 갖고, 이 히터(54)에서 가온된 뜨거운 물(47)이, 워터 배스(46) 내에 수용되어 있다. 또한, 워터 배스(46) 내에는, 텐션 롤러(56)가, 뜨거운 물(47) 중에 침지된 상태로 설치되어 있다. 이것에 의해, 피드 롤러(42)로부터 송출된 인조 피브로인 섬유(36)가, 워터 배스(46) 내를, 텐션 롤러(56)에 걸쳐 감긴 상태에서 뜨거운 물(47) 중에 침지되면서, 와인더(44)측을 향해 주행하게 되어 있다. 한편, 인조 피브로인 섬유(36)의 뜨거운 물(47) 중으로의 침지 시간은, 인조 피브로인 섬유(36)의 주행 속도에 따라서 적절히 컨트롤된다.
건조기(48)는, 한 쌍의 핫 롤러(58)를 갖고 있다. 한 쌍의 핫 롤러(58)는, 워터 배스(46) 내로부터 이탈하여 와인더(44)측을 향해 주행하는 인조 피브로인 섬유(36)가 걸쳐 감기기 가능하게 되어 있다. 이것에 의해, 워터 배스(46) 내에서 뜨거운 물(47)에 침지된 인조 피브로인 섬유(36)가, 건조기(48) 내에서 한 쌍의 핫 롤러(58)에서 가열되어 건조된 후, 와인더(44)를 향해 추가로 송출되도록 되어 있다.
이와 같은 구조를 갖는 제조 장치(40)를 이용하여, 고수축 인조 피브로인 섬유(38)를 제조할 때에는, 먼저, 예를 들어, 도 4에 나타난 방사 장치(10)를 이용하여 방사된 인조 피브로인 섬유(36)의 권회물을 피드 롤러(42)에 장착한다. 다음에, 피드 롤러(42)로부터 인조 피브로인 섬유(36)를 연속적으로 송출하여, 워터 배스(46) 내에서 뜨거운 물(47)에 침지시킨다. 이 때, 예를 들어, 와인더(44)의 권취 속도를 피드 롤러(42)의 송출 속도보다도 느리게 해 둔다. 이것에 의해, 인조 피브로인 섬유(36)가, 피드 롤러(42)와 와인더(44)의 사이에서 이완되지 않고 긴장된 상태로, 뜨거운 물(47)과의 접촉에 의해 수축하기 때문에, 주름짐의 발생을 방지할 수 있다.
다음에, 워터 배스(46) 내의 뜨거운 물(47) 중에서 수축한 인조 피브로인 섬유(36)를, 건조기(48)의 한 쌍의 핫 롤러(58)에 의해 가열한다. 이것에 의해, 수축한 인조 피브로인 섬유(36)를 건조시켜, 고수축 인조 피브로인 섬유(38)로 한다. 이 때, 피드 롤러(42)의 송출 속도와 와인더(44)의 권취 속도의 비율을 컨트롤하는 것에 의해, 인조 피브로인 섬유(36)를 추가로 수축시킬 수도 있고, 길이를 변화시키지 않을 수도 있다. 그리고, 얻어진 고수축 인조 피브로인 섬유(38)를 와인더(44)로 권취하여 고수축 인조 피브로인 섬유(38)의 권회물을 얻는다.
한편, 한 쌍의 핫 롤러(58)를 대신하여, 도 6에 나타나는 바와 같은 건열판(64) 등, 단순한 열원만으로 이루어지는 건조 설비를 이용하여 인조 피브로인 섬유(36)를 건조시켜도 된다. 이 경우에도, 피드 롤러(42)의 송출 속도와 와인더(44)의 권취 속도의 서로의 상대 속도를, 건조 설비로서 한 쌍의 핫 롤러(58)를 사용하는 경우와 마찬가지로 조절하는 것에 의해, 인조 피브로인 섬유(36)를 추가로 수축시킬 수도 있고, 길이를 변화시키지 않을 수도 있다. 여기에서는, 건조 수단이 건열판(64)으로 구성되게 된다.
전술한 바와 같이, 제조 장치(40)를 이용하는 것에 의해, 목적으로 하는 고수축 인조 피브로인 섬유(38)를 자동적이고 또한 연속적으로, 게다가 극히 용이하게 제조할 수 있다.
도 6은, 고수축 인조 피브로인 섬유를 제조하기 위한 제조 장치의 다른 예를 개략적으로 나타내는 설명도이다. 도 6(a)는, 당해 제조 장치에 구비되는, 접촉 스텝을 실시하는 가공 장치를 나타내고, 도 6(b)는, 당해 제조 장치에 구비되는, 건조 스텝을 실시하는 건조 장치를 나타낸다. 도 6에 나타나는 제조 장치는, 인조 피브로인 섬유(36)에 대한 접촉 스텝을 실시하는 가공 장치(60)와, 가공 장치(60)에서 접촉 스텝이 실시된 인조 피브로인 섬유(36)를 건조시키는 건조 장치(62)를 갖고, 그들이 서로 독립한 구조로 되어 있다.
보다 구체적으로는, 도 6(a)에 나타내는 가공 장치(60)는, 도 5에 나타난 제조 장치(40)로부터 건조기(48)를 생략하고, 피드 롤러(42)와 워터 배스(46)와 와인더(44)를, 인조 피브로인 섬유(36)의 주행 방향의 상류로부터 하류측을 향해 순차로 늘어놓아 배치하여 이루어지는 구조를 갖고 있다. 이와 같은 가공 장치(60)는, 피드 롤러(42)로부터 송출된 인조 피브로인 섬유(36)를, 와인더(44)로 권취하기 전에, 워터 배스(46) 내의 뜨거운 물(47) 중에 침지시켜, 수축시키게 되어 있다. 그리고, 뜨거운 물(47) 중에서 수축한 인조 피브로인 섬유(36)를 와인더(44)로 권취하도록 구성되어 있다.
도 6(b)에 나타내는 건조 장치(62)는, 피드 롤러(42) 및 와인더(44)와, 건열판(64)을 갖고 있다. 건열판(64)은, 피드 롤러(42)와 와인더(44)의 사이에, 건열면(66)이, 인조 피브로인 섬유(36)에 접촉하고, 또한 그 주행 방향을 따라 신장되도록 배치되어 있다. 이 건조 장치(62)에서는, 전술한 바와 같이, 예를 들어, 피드 롤러(42)의 송출 속도와 와인더(44)의 권취 속도의 비율을 컨트롤함으로써, 인조 피브로인 섬유(36)를 추가로 수축시킬 수도 있고, 길이를 변화시키지 않을 수도 있다.
이와 같은 구조를 갖는 제조 장치를 이용하는 경우에는, 예를 들어, 먼저, 인조 피브로인 섬유(36)를, 가공 장치(60)에 의해 수축시킨 후, 건조 장치(62)로 인조 피브로인 섬유(36)를 건조시키는 것에 의해, 목적으로 하는 고수축 인조 피브로인 섬유(38)를 제조할 수 있다.
한편, 도 6(a)에 나타난 가공 장치(60)로부터 피드 롤러(42)와 와인더(44)를 생략하고, 워터 배스(46)만으로 가공 장치를 구성해도 된다. 이와 같은 가공 장치를 갖는 제조 장치를 이용하는 경우에는, 예를 들어, 고수축 인조 피브로인 섬유가, 이른바 배치식으로 제조되게 된다.
＜고수축 인조 피브로인 섬유의 용도＞
본 발명에 따른 고수축 인조 피브로인 섬유는, 높은 수축률로 수축되어 있기 때문에, 촉감성 및 유연성이 우수하여, 예를 들어, 의료 및 침구 등에 사용되는 섬유로서 적합하다.
〔인조 피브로인 섬유의 수축 방법〕
이상 설명한 본 발명의 고수축 인조 피브로인 섬유의 제조 방법은, 개변 피브로인을 포함하는 인조 피브로인 섬유를, 비점 미만의 물과 접촉시켜 수축시키는 공정을 구비하고, 하기 식으로 정의되는 수축률이 7%를 초과하는, 인조 피브로인 섬유의 수축 방법이라고 파악할 수도 있다.
수축률={1-(수축된 인조 피브로인 섬유의 길이/방사 후, 물과 접촉하기 전의 인조 피브로인 섬유의 길이)}×100(%)
실시예
이하, 실시예 등에 기초하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
〔(1) 개변 피브로인(인조 피브로인)의 제조〕
(개변 피브로인을 코딩하는 핵산의 합성, 및 발현 벡터의 구축)
서열 번호 7로 나타나는 아미노산 서열을 갖는 개변 피브로인(PRT399), 서열 번호 8로 나타나는 아미노산 서열을 갖는 개변 피브로인(PRT380), 서열 번호 9로 나타나는 아미노산 서열을 갖는 개변 피브로인(PRT410), 서열 번호 18로 나타나는 아미노산 서열을 갖는 개변 피브로인(PRT799)을 설계했다.
서열 번호 7로 나타나는 아미노산 서열은, 천연 유래의 피브로인에 상당하는 서열 번호 1로 나타나는 아미노산 서열로부터, N말단측으로부터 C말단측을 향해 2개 간격으로 (A)n 모티프를 결실시키고, 추가로 C말단 서열의 앞에 [(A)n 모티프-REP]를 1개 삽입한 아미노산 서열에 대해, N말단에 서열 번호 5로 나타나는 아미노산 서열(His 태그를 포함한다)을 부가한 것이다.
서열 번호 8로 나타나는 아미노산 서열은, 천연 유래의 피브로인에 상당하는 서열 번호 1로 나타나는 아미노산 서열의 REP 중의 모든 GGX를 GQX로 치환한 아미노산 서열에 대해, N말단에 서열 번호 5로 나타나는 아미노산 서열(His 태그를 포함한다)을 부가한 것이다.
서열 번호 9로 나타나는 아미노산 서열은, 서열 번호 2로 나타나는 아미노산 서열의 REP 중의 모든 GGX를 GQX로 치환한 아미노산 서열에 대해, N말단에 서열 번호 5로 나타나는 아미노산 서열(His 태그를 포함한다)을 부가한 것이다.
서열 번호 18로 나타나는 아미노산 서열은, 서열 번호 9로 나타나는 아미노산 서열 중에 존재하는 20개의 도메인 서열의 영역(단, 당해 영역의 C말단측의 수아미노산 잔기가 치환되고 있다.)을 4회 반복한 서열의 C말단에 His 태그가 부가된 아미노산 서열에 대해, N말단에 서열 번호 5로 나타나는 아미노산 서열(His 태그를 포함한다)을 부가한 것이다.
설계한 4종류의 개변 피브로인을 코딩하는 핵산을 각각 합성했다. 당해 핵산에는, 5＇말단에 NdeI 사이트, 종지 코돈 하류에 EcoRI 사이트를 부가했다. 이들 4종류의 핵산을 클로닝 벡터(pUC118)로 클로닝했다. 그 후, 동 핵산을 NdeI 및 EcoRI로 제한 효소 처리하여 절출한 후, 단백질 발현 벡터 pET-22b(+)에 재조합하여 발현 벡터를 얻었다.
(개변 피브로인의 발현)
얻어진 pET-22b(+) 발현 벡터로, 대장균 BLR(DE3)을 형질 전환했다. 당해 형질 전환 대장균을, 암피실린을 포함하는 2mL의 LB 배지로 15시간 배양했다. 당해 배양액을, 암피실린을 포함하는 100mL의 시드 배양용 배지(표 1)에 OD600이 0.005가 되도록 첨가했다. 배양액 온도를 30℃로 유지하고, OD600이 5가 될 때까지 플라스크 배양을 행하여(약 15시간), 시드 배양액을 얻었다.
당해 시드 배양액을 500ml의 생산 배지(하기 표 2)를 첨가한 자퍼멘터에 OD600이 0.05가 되도록 첨가했다. 배양액 온도를 37℃로 유지하고, pH 6.9로 일정하게 제어하여 배양했다. 또한 배양액 중의 용존 산소 농도를, 용존 산소 포화 농도의 20%로 유지했다.
생산 배지 중의 글루코스가 완전히 소비된 직후에, 피드액(글루코스 455g/1L, Yeast Extract 120g/1L)을 1mL/분의 속도로 첨가했다. 배양액 온도를 37℃로 유지하고, pH 6.9로 일정하게 제어하여 배양했다. 배양액 중의 용존 산소 농도를, 용존 산소 포화 농도의 20%로 유지하면서, 20시간 배양을 행했다. 그 후, 1M의 아이소프로필-β-싸이오갈락토피라노시드(IPTG)를 배양액에 대해서 종농도 1mM이 되도록 첨가하여, 목적으로 하는 개변 피브로인을 발현 유도시켰다. IPTG 첨가 후 20시간 경과한 시점에서, 배양액을 원심분리하여, 균체를 회수했다. IPTG 첨가 전과 IPTG 첨가 후의 배양액으로부터 조제한 균체를 이용하여 SDS-PAGE를 행하고, IPTG 첨가에 의존한 목적으로 하는 개변 피브로인에 상당하는 사이즈의 밴드의 출현에 의해, 목적으로 하는 개변 피브로인의 발현을 확인했다.
(개변 피브로인의 정제)
IPTG를 첨가하고 나서 2시간 후에 회수한 균체를 20mM Tris-HCl buffer(pH 7.4)로 세정했다. 세정 후의 균체를 약 1mM의 PMSF를 포함하는 20mM Tris-HCl 완충액(pH 7.4)에 현탁하고 고압 호모지나이저(GEA Niro Soavi사)로 세포를 파쇄했다. 파쇄한 세포를 원심분리하여, 침전물을 얻었다. 얻어진 침전물을, 고순도가 될 때까지 20mM Tris-HCl 완충액(pH 7.4)으로 세정했다. 세정 후의 침전물을 100mg/mL의 농도가 되도록 8M 구아니딘 완충액(8M 구아니딘 염산염, 10mM 인산 이수소 나트륨, 20mM NaCl, 1mM Tris-HCl, pH 7.0)으로 현탁하고, 60℃에서 30분간, 스터러로 교반하여, 용해시켰다. 용해 후, 투석 튜브(산코 순약 주식회사제의 셀룰로스 튜브 36/32)를 이용하여 물로 투석을 행했다. 투석 후에 얻어진 백색의 응집 단백질을 원심분리에 의해 회수했다. 회수한 응집 단백질로부터 동결건조기로 수분을 제거하여, 목적으로 하는 개변 피브로인의 동결건조 분말을 얻었다.
얻어진 동결건조 분말에 있어서의 목적으로 하는 개변 피브로인의 정제도는, 분말의 폴리아크릴아마이드 겔 전기영동의 결과를 Totallab(nonlinear dynamics ltd.)을 이용하여 화상 해석하는 것에 의해 확인했다. 그 결과, 어느 개변 피브로인도 정제도는 약 85%였다.
〔(2) 인조 피브로인 섬유의 제조〕
(도핑액의 조제)
4.0질량%가 되도록 LiCl을 용해시킨 다이메틸설폭사이드(DMSO)를 용매로서 준비하고, 거기에 개변 피브로인의 동결건조 분말을, 농도 18질량% 또는 24질량%가 되도록 첨가하고(표 3 참조), 셰이커를 사용하여 3시간 용해시켰다. 그 후, 불용물과 거품을 제거하여, 개변 피브로인 용액을 얻었다.
(방사)
얻어진 개변 피브로인 용액을 도핑액(방사 원액)으로 하여, 도 4에 나타내는 방사 장치(10)에 준한 방사 장치를 이용한 건습식 방사에 의해, 방사 및 연신된 인조 피브로인 섬유를 제조했다. 이용한 방사 장치는, 도 1에 나타내는 방사 장치(10)에 있어서, 미연신사 제조 장치(2)(제 1 욕) 및 습열 연신 장치(3)(제 3 욕)의 사이에, 추가로 제 2 미연신사 제조 장치(제 2 욕)를 구비하는 것이다. 건습식 방사의 조건은 이하와 같다.
압출 노즐 직경: 0.2mm
압출 속도(토출량): 표 3 참조
제 1 욕∼제 3 욕 중의 액체 및 온도: 표 3 참조
권취 속도: 표 3 참조
총 연신 배율: 표 3 참조
건조 온도: 60℃
에어 갭 길이: 표 3 참조
〔(3) 고수축 인조 피브로인 섬유의 제조 및 평가〕
(수축 공정)
제조예 1∼19에서 얻은 각 인조 피브로인 섬유에 대해서, 비점 미만의 물에 접촉시키는 접촉 스텝을 실시하는 것(이하, 「1차 수축」이라고 하는 경우가 있다.), 또는 당해 접촉 스텝을 실시한 후, 실온에서 건조시키는 건조 스텝을 실시하는 것(이하, 「2차 수축」이라고 하는 경우가 있다.)에 의해, 고수축 인조 피브로인 섬유를 제조했다.
＜1차 수축＞
제조예 1∼19에서 얻은 인조 피브로인 섬유의 권회물로부터, 각각, 길이 30cm의 복수 라인의 인조 피브로인 섬유를 절출했다. 그들 복수 라인의 인조 피브로인 섬유를 묶어, 섬도 150데니어의 인조 피브로인 섬유속을 얻었다. 각 인조 피브로인 섬유속에 0.8g의 납추를 달고, 그 상태에서 각 인조 피브로인 섬유속을 표 4∼7에 나타내는 온도의 물에 10분간 침지했다(접촉 스텝). 그 후, 물 중에서 각 인조 피브로인 섬유속의 길이를 측정했다. 물 중에서의 인조 피브로인 섬유속의 길이 측정은, 인조 피브로인 섬유속의 주름짐을 없애기 위해, 인조 피브로인 섬유속에 0.8g의 납추를 단 채로 실시했다. 그 다음에, 각 인조 피브로인 섬유의 수축률(%)을, 하기 식 I에 따라 산출했다. 식 I 중, L0은 방사 후, 물과 접촉하기 전의 인조 피브로인 섬유속의 길이(여기에서는 30cm)를 나타내고, Lw는 1차 수축을 거친 인조 피브로인 섬유속의 길이를 나타낸다.
식 I: 수축률(1차 수축률)={1-(Lw/L0)}×100(%)
＜2차 수축＞
1차 수축에서의 물에의 침지(접촉 스텝) 후, 인조 피브로인 섬유속을 물 중으로부터 꺼냈다. 꺼낸 인조 피브로인 섬유속을, 0.8g의 납추를 단 채로, 실온에서 2시간에 있어서 건조시켰다(건조 스텝). 건조 후, 각 인조 피브로인 섬유속의 길이를 측정했다. 그 다음에, 각 인조 피브로인 섬유의 수축률(%)을, 하기 식 II에 따라 산출했다. 식 II 중, L0은 방사 후, 물과 접촉하기 전의 인조 피브로인 섬유속의 길이(여기에서는 30cm)를 나타내고, Lwd는 2차 수축을 거친 인조 피브로인 섬유속의 길이를 나타낸다.
식 II: 수축률(2차 수축률)={1-(Lwd/L0)}×100(%)
결과를 표 4∼7에 나타낸다.
본 발명의 고수축 인조 피브로인 섬유는, 충분히 높은 수축률을 갖고 있어, 촉감성 및 유연성이 우수한 것이었다. 더하여, 비점 미만의 물과 접촉시키는 접촉 스텝과, 필요에 따라서, 접촉 스텝 후에 인조 피브로인 섬유를 건조시키는 건조 스텝에 의해 제조할 수 있기 때문에, 안전하게 제조가 가능하다.
1…압출 장치, 2…미연신사 제조 장치, 3…습열 연신 장치, 4…건조 장치, 6…도핑액, 10…방사 장치, 20…응고액조, 21…연신 욕조, 36…인조 피브로인 섬유, 38…고수축 인조 피브로인 섬유, 40…제조 장치, 42…피드 롤러, 44…와인더, 46…워터 배스, 48…건조기, 54…히터, 56…텐션 롤러, 58…핫 롤러, 60…가공 장치, 62…건조 장치, 64…건열판.
SEQUENCE LISTING
<110> Spiber Inc.
KOJIMA INDUSTRIES CORPORATION
<120> A highly-constricted spun fiber of artificial fibroin and a
method for producing the same
<130> FP18-0188-00
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2375
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- 개변 피브로인을 포함하는, 수축된 인조 피브로인 섬유로서,
상기 개변 피브로인은, 그 도메인 서열이, 천연 유래의 피브로인의 아미노산 서열과는 상이한 피브로인이고,
하기 식으로 정의되는 수축률이 7%를 초과하는, 고수축 인조 피브로인 섬유.
수축률={1-(수축된 인조 피브로인 섬유의 길이/방사 후, 물과 접촉하기 전의 인조 피브로인 섬유의 길이)}×100(%) - 제 1 항에 있어서,
상기 개변 피브로인이 개변 거미사 피브로인인, 고수축 인조 피브로인 섬유. - 제 1 항에 있어서,
비점 미만의 물과의 접촉에 의해 수축된 것인, 고수축 인조 피브로인 섬유. - 제 3 항에 있어서,
상기 물의 온도가 40℃ 이상 비점 미만인, 고수축 인조 피브로인 섬유. - 제 3 항에 있어서,
상기 물의 온도가 10∼90℃인, 고수축 인조 피브로인 섬유. - 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 물과의 접촉 후에 건조시키는 것에 의해 추가로 수축된 것인, 고수축 인조 피브로인 섬유. - 개변 피브로인을 포함하는 인조 피브로인 섬유를, 비점 미만의 물과 접촉시켜 수축시키는 공정을 구비하고,
상기 개변 피브로인은, 그 도메인 서열이, 천연 유래의 피브로인의 아미노산 서열과는 상이한 피브로인이고,
하기 식으로 정의되는 수축률이 7%를 초과하는, 고수축 인조 피브로인 섬유의 제조 방법.
수축률={1-(수축된 인조 피브로인 섬유의 길이/방사 후, 물과 접촉하기 전의 인조 피브로인 섬유의 길이)}×100(%) - 제 7 항에 있어서,
상기 개변 피브로인이 개변 거미사 피브로인인, 고수축 인조 피브로인 섬유의 제조 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 물의 온도가 40℃ 이상 비점 미만인, 고수축 인조 피브로인 섬유의 제조 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 물의 온도가 10∼90℃인, 고수축 인조 피브로인 섬유의 제조 방법. - 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수축시키는 공정이, 상기 물과의 접촉 후의 인조 피브로인 섬유를 건조시키는 것을 추가로 포함하는, 고수축 인조 피브로인 섬유의 제조 방법. - 개변 피브로인을 포함하는 인조 피브로인 섬유를, 비점 미만의 물과 접촉시켜 수축시키는 공정을 구비하고,
상기 개변 피브로인은, 그 도메인 서열이, 천연 유래의 피브로인의 아미노산 서열과는 상이한 피브로인이고,
하기 식으로 정의되는 수축률이 7%를 초과하는, 인조 피브로인 섬유의 수축 방법.
수축률={1-(수축된 인조 피브로인 섬유의 길이/방사 후, 물과 접촉하기 전의 인조 피브로인 섬유의 길이)}×100(%) - 제 12 항에 있어서,
상기 개변 피브로인이 개변 거미사 피브로인인, 인조 피브로인 섬유의 수축 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 물의 온도가 40℃ 이상 비점 미만인, 인조 피브로인 섬유의 수축 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 물의 온도가 10∼90℃인, 인조 피브로인 섬유의 수축 방법. - 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수축시키는 공정이, 상기 물과의 접촉 후의 인조 피브로인 섬유를 건조시키는 것을 추가로 포함하는, 인조 피브로인 섬유의 수축 방법.
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Legal Events
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| AMND | Amendment | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |