WO2018163758A1 - モールド成形体及びモールド成形体の製造方法 - Google Patents

モールド成形体及びモールド成形体の製造方法 Download PDF

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WO2018163758A1
WO2018163758A1 PCT/JP2018/005535 JP2018005535W WO2018163758A1 WO 2018163758 A1 WO2018163758 A1 WO 2018163758A1 JP 2018005535 W JP2018005535 W JP 2018005535W WO 2018163758 A1 WO2018163758 A1 WO 2018163758A1
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polypeptide
acid sequence
protein
seq
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アビジット ラビキラン ムレイ
孝興 石井
茂幸 佐藤
アリナ クダシェワ
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Ｓｐｉｂｅｒ株式会社
小島プレス工業株式会社
テクノハマ株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L89/00—Compositions of proteins; Compositions of derivatives thereof

Definitions

  • the present invention relates to a molded article and a method for producing the molded article.
  • Patent Document 1 exhibits a reinforcing effect by containing fibers (reinforced fibers) in the matrix resin, and it is difficult to achieve high strength with the matrix resin itself. It was.
  • an object of the present invention is to provide a biodegradable molded article that exhibits excellent bending strength and a method for producing the same.
  • the present invention is a molded article of a composition containing a polypeptide, wherein the polypeptide is at least one selected from the group consisting of a natural spider silk protein and a polypeptide derived from the natural spider silk protein.
  • a molded body is provided.
  • the molded body has biodegradability, and is characterized by using a polypeptide and an inorganic material as raw materials, and by molding the raw materials. Even without using additive materials such as the above, extremely high bending strength (for example, more than 100 MPa) is exhibited. Furthermore, since it is also possible to impart transparency to the molded body, there are applications that can be applied compared to resins that lack high transparency while having high strength, such as phenol resins and polyether ether ketone (PEEK). There is an advantage that it increases remarkably. In addition, since spider silk proteins can be variously modified, the performance can be easily optimized according to the end use.
  • the mold molded body may be provided as a heat and pressure molded body.
  • the mold molded body means one molded with a mold (mold) or the like, but can be a molded body having an excellent flexural modulus by heating and pressing.
  • the molded article can be produced by a production method including a step of heating and pressurizing a composition containing at least one selected from the group consisting of natural spider silk proteins and polypeptides derived from natural spider silk proteins.
  • the present invention provides the following [1] to [14].
  • [1] A molded article of a composition containing a polypeptide and an inorganic substance.
  • the molded article according to [1], wherein the polypeptide is a structural protein.
  • the structural protein includes at least one selected from the group consisting of a natural spider silk protein and a polypeptide derived from the natural spider silk protein.
  • [5] The molded article according to [4], wherein the metal oxide includes titanium oxide.
  • the structural protein includes at least one selected from the group consisting of a natural spider silk protein and a polypeptide derived from the natural spider silk protein.
  • the polypeptide is a structural protein.
  • the structural protein includes at least one selected from the group consisting of a natural spider silk protein and a polypeptide derived from the natural spider silk protein.
  • the inorganic substance is a metal oxide or a clay mineral.
  • a molded body having excellent bending strength can be obtained.
  • FIG. 1 It is a schematic cross section of a pressure molding machine.
  • A is a schematic cross-sectional view of a pressure molding machine before introduction of the composition, (b) immediately after introduction of the composition, and (c), a state in which the composition is heated and pressurized.
  • 6 is a graph showing the measurement results of bending strength and bending elastic modulus of Examples 5 to 7 and Comparative Example 1.
  • the molded article according to an embodiment of the present invention can be obtained by introducing a composition containing a polypeptide and an inorganic substance into a mold (mold), and performing a molding process. In the molding process, heating and / or Or pressurization is possible.
  • the composition contains a polypeptide and an inorganic substance, and typically has a powdery form (such as freeze-dried powder) or a fibrous form (such as fibers obtained by spinning).
  • the molded article may be a fusion product of a composition containing such a polypeptide and an inorganic substance.
  • the molded body has transparency. Transparency can be judged visually, but when the optical transmittance meter is used, for example, when the integration time is 0.1 seconds in the wavelength range of 220 to 800 nm, the transmittance is preferably 50% or more. It is.
  • the polypeptide is preferably a structural protein.
  • the structural protein is a protein having a role of constructing a biological structure, and is different from functional proteins such as enzymes, hormones, and antibodies.
  • Examples of the structural protein include naturally occurring structural proteins such as fibroin, collagen, resilin, and elastin that exist in nature. Fibroin produced by insects and spiders is known as a naturally occurring fibroin.
  • fibroin produced by insects include, for example, Bombyx mori, Kwako (Bombyx mandaraina), Tengea (Antherea yamanai), ⁇ ⁇ (Antereaperyi), ⁇ ⁇ (Eriothyraminey) ), Silkworms (Samia cythia), chestnut worms (Caligula japonica), Chussa moth (Anthereaea mylitta), silkworms produced by silkworms such as Antheraea assamata, vespasam worms Examples include silk proteins.
  • fibroin produced by insects include silkworm fibroin L chain (GenBank accession number M76430 (base sequence), AAA27840.1 (amino acid sequence)).
  • Spider silk protein is a large toughened spider protein (MaSp) having a high toughness, a small toroidal spider protein (minor ampule spider protein, MiSp), and a whip according to the source organ.
  • MoSp toughened spider protein
  • MiSp small toroidal spider protein
  • Flagellform (Flag) tubular, aggregate, aggregate, aciform and piriform spider silk proteins are named.
  • Large bottle-shaped spider protein is produced by a large bottle-shaped wire of spider and has a characteristic of excellent toughness.
  • Examples of the large bottle-shaped spider protein include large bottle-shaped lines spidroin MaSp1 and MaSp2 derived from Nephilaclavipes, and ADF3 and ADF4 derived from the Japanese spider (Araneusradiadematus).
  • Weft protein is produced in the flagellate form of spiders.
  • Examples of the weft protein include flagellated silk protein derived from the American spider spider (Nephila clavipes).
  • Fibroin produced by spiders includes, for example, spiders belonging to the genus spider (Araneus spp.) Such as the spider spider, the spider spider, the red spider spider, and the bean spider, the genus spiders of the genus Araneus, the spider spider spider, the spider spider genus e Spiders, spiders such as spiders, spiders belonging to the genus Spider, spiders belonging to the genus Pronos, spiders belonging to the genus Trinofunda, such as Torinofundamas (genus Cyrtarachne) Spiders belonging to the genus (Gasteracantha), spiders belonging to the genus Spider (Ordgarius genus), such as the spiders, the spiders, and the spiders belonging to the genus Ordgarius Spiders belonging to the genus Argiope, such as the genus Argiope, spiders belonging to the genus Arachnura, such as the white-tailed spider, spiders belonging to the
  • Spiders belonging to the genus Azumigumi (Menosira), spiders belonging to the genus Dyschiriognatha (genus Dyschiriognatha) such as the common spider spider, the black spider spider, the genus Spider genus belonging to the genus Spider belonging to the genus (L) and the genus Spider belonging to the genus (L) Produced by spiders belonging to the family Tetragnathidae such as spiders belonging to the genus Prostenops
  • Examples include spider silk protein.
  • the spider silk protein include dragline proteins such as MaSp (MaSp1 and MaSp2) and ADF (ADF3 and ADF4), MiSp (MiSp1 and MiSp2), and the like.
  • fibroin produced by spiders include fibroin-3 (adf-3) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession numbers AAC47010 (amino acid sequence), U47855 (base sequence)), fibroin-4 ( adf-4) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession number AAC47011 (amino acid sequence), U47856 (base sequence)), dragline silk protein spidrin 1 [derived from Nephila clavipes] (GenBank accession number AAC0450 (amino acid sequence AAC0450) Base sequence)), major angu11ate spidroin 1 [Latrod derived from ctus hesperus] (GenBank accession number ABR68856 (amino acid sequence), EF595246 (base sequence)), dragline silk protein spidroin 2 [derived from Nephila clavata] (GenBank accession number AAL32472 (amino acid sequence) 45 (a
  • Naturally derived fibroin include fibroin whose sequence information is registered in NCBI GenBank.
  • sequence information is registered in NCBI GenBank.
  • spidin, sample, fibroin, “silk and polypeptide”, or “silk and protein” is described as a keyword in DEFINITION from sequences including INV as DIVISION among the sequence information registered in NCBI GenBank. It can be confirmed by extracting a character string of a specific product from the sequence, CDS, and a sequence in which the specific character string is described from SOURCE to TISSUE TYPE.
  • the structural protein may be a polypeptide derived from the natural structural protein, that is, a recombinant polypeptide.
  • recombinant fibroin is produced in several heterologous protein production systems, and as a production method thereof, a transgenic goat, a transgenic silkworm, or a recombinant plant or mammalian cell is used (non-patented). Reference 2).
  • Recombinant fibroin can be obtained, for example, by deleting one or more of the sequences encoding the (A) n motif from the cloned gene sequence of naturally occurring fibroin.
  • an amino acid sequence corresponding to the deletion of one or more (A) n motifs from the amino acid sequence of naturally derived fibroin is designed, and a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence is chemically synthesized. You can also.
  • one or more amino acid residues are further substituted, deleted, inserted and / or added. The amino acid sequence corresponding to this may be modified.
  • substitution, deletion, insertion and / or addition of amino acid residues can be carried out by methods well known to those skilled in the art such as partial-directed mutagenesis. Specifically, Nucleic Acid Res. 10, 6487 (1982), Methods in Enzymology, 100, 448 (1983), and the like.
  • Examples of the recombinant polypeptide of the large sputum dragline protein include a protein comprising a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m .
  • A represents an alanine residue
  • n is preferably an integer of 2 to 20, preferably 4 to 20, 8 to 20, 10 to 20, 4 to 16, 8 to 16, or 10 to 16. It may be an integer
  • (A) the number of alanine residues relative to the total number of amino acid residues in the n motif is preferably 40% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, or 90% or more, Also good.
  • REP represents an amino acid sequence, and the number of amino acid residues is preferably 10 to 200 residues, and may be an amino acid sequence consisting of 10 to 150 residues, 20 to 100 residues, or 20 to 75 residues, m Represents an integer of 2 to 300.
  • the total number of residues of glycine, serine and alanine contained in the amino acid sequence represented by m is preferably 40% or more, preferably 60% with respect to the total number of amino acid residues. It may be 70% or more.
  • a plurality of (A) n motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.
  • Plural REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.
  • Formula 1 [(A) n motif-REP] An amino acid sequence comprising a unit of an amino acid sequence represented by m and having a C-terminal sequence represented by any of SEQ ID NOs: 15 to 17 or any of SEQ ID NOs: 15 to 17 A polypeptide that is an amino acid sequence having 90% or more homology with the amino acid sequence shown in FIG.
  • n motif corresponds to a crystalline region that forms a crystalline ⁇ sheet in the fiber, and REP is more flexible in the fiber and largely lacks a regular structure.
  • REP is more flexible in the fiber and largely lacks a regular structure.
  • n motif-REP corresponds to a repetitive region (repetitive sequence) composed of a crystal region and an amorphous region, and is a characteristic sequence of a bookmark thread protein.
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 15 is identical to the amino acid sequence consisting of 50 amino acids at the C-terminal of the amino acid sequence of ADF3 (NCBI accession numbers: AAC47010, GI: 1263287), and shown in SEQ ID NO: 16.
  • the amino acid sequence is identical to the amino acid sequence obtained by removing 20 residues from the C-terminus of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 15, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17 is from the C-terminus of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 15. It is identical to the amino acid sequence with 29 residues removed.
  • a polypeptide having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 can be used as the polypeptide having m of 2 or more.
  • the polypeptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 has an amino acid sequence (NCBI) of ADF3 to which an amino acid sequence (SEQ ID NO: 18) consisting of a start codon, His10 tag and HRV3C protease (Humanrinoviruso3C protease) recognition site is added at the N-terminus Accession No .: AAC47010, GI: 1263287), and the translation was mutated so that it ends at the 543rd amino acid residue.
  • a protein having an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 and having a repetitive region consisting of a crystalline region and an amorphous region is used.
  • “one or more” means, for example, 1 to 40, 1 to 35, 1 to 30, 1 to 25, 1 to 20, 1 to 15, 1 to 10, Or it means one or several.
  • “one or several” means 1 to 9, 1 to 8, 1 to 7, 1 to 6, 1 to 5, 1 to 4, 1 to 3, Means 2 or 1.
  • examples of the polypeptide in which m is 2 or more in Formula 1 include a recombinant protein derived from ADF4 having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 20.
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 20 consists of a partial amino acid sequence of ADF4 obtained from the NCBI database (NCBI accession numbers: AAC47011, GI: 1263289) at the N-terminus with a start codon, His10 tag and HRV3C protease (Humanrhinovirus).
  • An amino acid sequence (SEQ ID NO: 18) consisting of a 3C protease) recognition site is added.
  • polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or a plurality of amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 20 and having a repeating region consisting of a crystalline region and an amorphous region is used. May be.
  • examples of the polypeptide in which m is 2 or more in Formula 1 include a MaSp2-derived recombinant protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 21.
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 21 consists of a partial sequence of MaSp2 obtained from the NCBI database (NCBI accession number: AAT75313, GI: 50363147) at the N-terminus with a start codon, His10 tag and HRV3C protease (Humanrhinovirus 3C).
  • An amino acid sequence consisting of a protease) recognition site is added.
  • a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 21, and having a repetitive region consisting of a crystalline region and an amorphous region is used. May be.
  • a polypeptide containing the amino acid sequence represented by Formula 1 obtained by modifying based on the amino acid sequence information of the large spout bookmarker thread can be given.
  • a polypeptide containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 can be exemplified.
  • a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or a plurality of amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9, and having a repeating region consisting of a crystalline region and an amorphous region is used. May be.
  • polypeptide derived from the weft protein examples include a polypeptide containing 10 or more, preferably 20 or more, more preferably 30 or more amino acid sequence units represented by Formula 3: REP3.
  • the polypeptide derived from the weft protein preferably has a molecular weight of 500 kDa or less, more preferably 300 kDa or less, and even more preferably, when producing recombinant protein using a microorganism such as Escherichia coli as a host. Is 200 kDa or less.
  • REP3 means an amino acid sequence composed of Gly-Pro-Gly-Gly-X, and X means one amino acid selected from the group consisting of Ala, Ser, Tyr and Val.
  • weft proteins do not have a crystalline region, but have a repetitive region consisting of an amorphous region.
  • a large spout bookmarker protein has a repetitive region consisting of a crystalline region and an amorphous region, and is therefore presumed to have both high stress and elasticity.
  • the weft protein has a high elasticity, although the stress is inferior to that of the large splint bookmark protein. This is thought to be because most of the weft protein is composed of amorphous regions.
  • Examples of the polypeptide containing 10 or more units of the amino acid sequence represented by Formula 3: REP3 include a recombinant protein derived from flagellar silk protein having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22.
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 22 is from the N-terminal corresponding to the repeat part and the motif of the partial sequence (NCBI Accession No .: AAF36090, GI: 7106224) of the flagellar silk protein of American spider spider obtained from the NCBI database.
  • PR1 sequence An amino acid sequence from the 1220th residue to the 1659th residue (referred to as PR1 sequence) and a partial sequence of American flagella silk protein 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-terminal is linked, and an amino acid sequence (SEQ ID NO: 18) consisting of a start codon, His10 tag and HRV3C protease recognition site is attached to the N-terminus of the combined sequence. It is an amino acid sequence.
  • polypeptide containing 10 or more units of the amino acid sequence represented by Formula 3: REP3 one or more amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22 were substituted, deleted, inserted and / or added.
  • a polypeptide having a repeating region consisting of an amino acid sequence and consisting of an amorphous region may be used.
  • a protein comprising a domain sequence represented by Formula 2: [REP2] o (where, in Formula 2, o represents an integer of 5 to 300.
  • REP2 represents Gly-X -Y represents an amino acid sequence composed of Y, and X and Y represent any amino acid residue other than Gly, and a plurality of REP2s may be the same amino acid sequence or different amino acid sequences.
  • Specific examples include a protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12.
  • amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12 corresponds to the repeat portion and motif of the partial sequence of human collagen type 4 (NCBI Genbank accession number: CAA56335.1, GI: 3702452) obtained from the NCBI database.
  • An 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 301st residue to the 540th residue.
  • REP4 As a recombinant polypeptide of resilin, for example, a protein comprising a domain sequence represented by Formula 4: [REP4] p (wherein, in Formula 4, p represents an integer of 4 to 300.
  • REP4 is Ser-J- An amino acid sequence composed of J-Tyr-Gly-U-Pro, wherein J represents an arbitrary amino acid residue, and is particularly preferably an amino acid residue selected from the group consisting of Asp, Ser, and Thr. Represents any amino acid residue, and is particularly preferably an amino acid residue selected from the group consisting of Pro, Ala, Thr and Ser.
  • Plural REP4s may have the same or different amino acid sequences. Good).
  • Specific examples include a protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 13.
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 13 is the amino acid sequence of resilin (NCBI Genbank accession number NP 61157, Gl: 24654243), in which Thr at the 87th residue is replaced with Ser, and the Asn at the 95th residue.
  • 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 with Asp.
  • Examples of recombinant polypeptides of elastin include proteins having amino acid sequences such as NCBI Genbank accession numbers AAC98395 (human), I47076 (sheep), and NP786966 (bovine). Specific examples include a protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 14.
  • the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 14 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5 at the N-terminus of the amino acid sequence of residues 121 to 390 of the amino acid sequence of NCBI Genbank accession number AAC98395 (tag sequence). And a hinge arrangement).
  • the recombinant polypeptide is (i) an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 10, or (ii) 90% or more of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 10. It may be a recombinant fibroin containing an amino acid sequence having the following sequence identity.
  • a recombinant fibroin comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 10 will be described.
  • the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is separated from the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 corresponding to naturally-occurring fibroin (corresponding to naturally-occurring fibroin) every two from the N-terminal side to the C-terminal side ( A)
  • the n motif is deleted, and one [(A) n motif-REP] is inserted before the C-terminal sequence.
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 is obtained by substituting all GGX in REP of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 with GQX.
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 has two alanine residues inserted in the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, and a part of glutamine (Q) residues. Substituted with a serine (S) residue and a part of the amino acid at the N-terminal side is deleted so as to be almost the same as the molecular weight of SEQ ID NO: 4.
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 is obtained by substituting all GGX in REP of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 with GQX.
  • a recombinant fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 10 will be described.
  • the recombinant fibroin includes 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 or SEQ ID NO: 10.
  • Recombinant fibroin is also a protein comprising a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m .
  • the sequence identity is preferably 95% or more.
  • the above-mentioned recombinant fibroin may contain a tag sequence at one or both of the N-terminal and C-terminal. This makes it possible to isolate, immobilize, detect and visualize recombinant fibroin.
  • tag sequences include affinity tags that use specific affinity (binding property, affinity) with other molecules.
  • affinity tag include a histidine tag (His tag).
  • His tag is a short peptide with about 4 to 10 histidine residues, and has the property of binding specifically to metal ions such as nickel. Therefore, the His tag is a single component of recombinant fibroin obtained by metal chelating chromatography (chelating metal chromatography). It can be used for separation.
  • Specific examples of the tag sequence include the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5 (amino acid sequence containing a His tag).
  • GST glutathione-S-transferase
  • MBP maltose-binding protein
  • an “epitope tag” using an antigen-antibody reaction can also be used.
  • a peptide (epitope) exhibiting antigenicity as a tag sequence, an antibody against the epitope can be bound.
  • the epitope tag HA (peptide sequence of hemagglutinin of influenza virus) tag, myc tag, FLAG tag and the like can be mentioned.
  • recombinant fibroin can be easily purified with high specificity.
  • a tag sequence that can be separated with a specific protease can also be used.
  • Recombinant fibroin from which the tag sequence has been cleaved can also be recovered by treating the protein adsorbed via the tag sequence with a protease.
  • recombinant fibroin comprising a tag sequence, (iii) an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11, or (iv) SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11 And recombinant fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by
  • the recombinant polypeptide comprises (iii) an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11, or (iv) 90% or more of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11. It may be a recombinant fibroin containing an amino acid sequence having the following sequence identity.
  • amino acid sequences represented by SEQ ID NOs: 6, 7, 8, 9 and 11 are the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 5 at the N-terminus of the amino acid sequences represented by SEQ ID NOs: 1, 2, 3, 4 and 10 (His tag). Is added).
  • Recombinant fibroin is also a protein comprising a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m .
  • the sequence identity is preferably 95% or more.
  • the structural protein preferably contains a recombinant polypeptide.
  • a recombinant polypeptide By including a recombinant polypeptide as a structural protein, it is possible to adjust the bending elastic modulus, bending strength, and hardness of the obtained molded product to desired numerical values.
  • the method for producing the recombinant polypeptide is described in detail below.
  • the target recombinant polypeptide can be obtained, for example, by a host transformed with an expression vector having a gene sequence encoding a structural protein and one or more regulatory sequences operably linked to the gene sequence. It can be produced by expressing a gene.
  • the method for producing the gene encoding the desired recombinant polypeptide is not particularly limited.
  • a gene encoding a natural structural protein can be used to produce the gene by a method of amplification and cloning by polymerase chain reaction (PCR) or the like, or chemical synthesis.
  • the method of chemical synthesis of the gene is not particularly limited.
  • AKTA oligopilot plus 10/100 GE Healthcare Japan Co., Ltd.
  • a gene can be chemically synthesized by a method of linking oligonucleotides automatically synthesized in step 1 by PCR or the like.
  • a gene encoding a polypeptide in which an amino acid sequence consisting of a start codon and a His10 tag is added to the N-terminus of the above amino acid sequence may be synthesized.
  • Regulatory sequences are sequences that control the expression of recombinant proteins in the host (for example, promoters, enhancers, ribosome binding sequences, transcription termination sequences, etc.), and can be appropriately selected depending on the type of host.
  • an inducible promoter that functions in a host cell and can induce expression of a target protein may be used.
  • An inducible promoter is a promoter that can control transcription by the presence of an inducer (expression inducer), absence of a repressor molecule, or physical factors such as an increase or decrease in temperature, osmotic pressure or pH value.
  • the type of expression vector can be appropriately selected according to the type of host, such as a plasmid vector, virus vector, cosmid vector, fosmid vector, artificial chromosome vector, and the like.
  • Suitable expression vectors are those that can replicate autonomously in the host cell or can be integrated into the host chromosome and contain a promoter at a position where the gene encoding the desired recombinant polypeptide can be transcribed. Used for.
  • any of prokaryotes and eukaryotes such as yeast, filamentous fungi, insect cells, animal cells and plant cells can be preferably used.
  • prokaryotes include bacteria belonging to the genus Escherichia, Brevibacillus, Serratia, Bacillus, Microbacterium, Brevibacterium, Corynebacterium, Pseudomonas and the like.
  • vectors for introducing a gene encoding a desired recombinant polypeptide include pBTrp2 (manufactured by Boehringer Mannheim), pGEX (manufactured by Pharmacia), pUC18, pBluescriptII, pSupex, pET22b, pCold, pUB110, pNCO2 (special (See Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-238469).
  • Examples of eukaryotic hosts include yeast and filamentous fungi (molds, etc.).
  • yeast examples include yeasts belonging to the genus Saccharomyces, Pichia, Schizosaccharomyces and the like.
  • filamentous fungi examples include filamentous fungi belonging to the genus Aspergillus, the genus Penicillium, the genus Trichoderma and the like.
  • vectors examples include YEP13 (ATCC 37115) and YEp24 (ATCC 37051).
  • Any method can be used for introducing an expression vector into the host cell as long as it is a method for introducing DNA into the host cell.
  • a method using calcium ions [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972)], electroporation method, spheroplast method, protoplast method, lithium acetate method, competent method, and the like.
  • the target recombinant polypeptide can be obtained, for example, by culturing a host transformed with the expression vector of the present invention in a culture medium, producing and accumulating the protein in the culture medium, and collecting the protein from the culture medium. Can be manufactured.
  • the method of culturing the host according to the present invention in a culture medium can be performed according to a method usually used for culturing a host.
  • the host culture medium according to the present invention contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, etc. that can be assimilated by the host. Any natural or synthetic medium may be used as long as the medium can efficiently culture the host.
  • Any carbon source may be used as long as it can be assimilated by the above-mentioned transformed microorganism.
  • Examples thereof include glucose, fructose, sucrose, and carbohydrates such as molasses, starch and starch hydrolyzate, acetic acid and propionic acid, etc.
  • Organic acids and alcohols such as ethanol and propanol can be used.
  • nitrogen source examples include ammonium salts of inorganic acids or organic acids such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, and ammonium phosphate, other nitrogen-containing compounds, and peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, Casein hydrolyzate, soybean meal and soybean meal hydrolyzate, various fermented cells and digested products thereof can be used.
  • inorganic acids or organic acids such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, and ammonium phosphate, other nitrogen-containing compounds, and peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, Casein hydrolyzate, soybean meal and soybean meal hydrolyzate, various fermented cells and digested products thereof can be used.
  • inorganic salts examples include monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, and calcium carbonate.
  • Cultivation of prokaryotes such as E. coli or eukaryotes such as yeast can be performed under aerobic conditions such as shaking culture or deep aeration and agitation culture.
  • the culture temperature is, for example, 15 to 40 ° C.
  • the culture time is usually 16 hours to 7 days.
  • the pH of the culture medium during the culture is preferably maintained at 3.0 to 9.0.
  • the pH of the culture medium can be adjusted using an inorganic acid, an organic acid, an alkaline solution, urea, calcium carbonate, ammonia, or the like.
  • antibiotics such as ampicillin and tetracycline may be added to the culture medium as needed during the culture.
  • an inducer may be added to the medium as necessary.
  • isopropyl- ⁇ -D-thiogalactopyranoside is used when cultivating a microorganism transformed with an expression vector using the lac promoter
  • indole acrylic is used when culturing a microorganism transformed with an expression vector using the trp promoter.
  • An acid or the like may be added to the medium.
  • the recombinant polypeptide according to the present invention can be isolated and purified by a method usually used for protein isolation and purification. For example, when the recombinant polypeptide is expressed in a dissolved state in the cell, the host cell is recovered by centrifugation after culturing and suspended in an aqueous buffer, followed by an ultrasonic crusher, a French press. Then, the host cells are disrupted with a Manton Gaurin homogenizer, dynomill, or the like to obtain a cell-free extract.
  • a method usually used for protein isolation and purification that is, a solvent extraction method, a salting-out method using ammonium sulfate, a desalting method, an organic solvent, etc.
  • Precipitation method anion exchange chromatography method using resin such as diethylaminoethyl (DEAE) -Sepharose, DIAION HPA-75 (manufactured by Mitsubishi Kasei), positive using 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 sieve, affinity chromatography, chromatofocusing, isoelectric focusing Etc. alone or in combination And use, it is possible to obtain a purified product.
  • the host cell when the recombinant polypeptide is expressed in the form of an insoluble substance in the cell, the host cell is similarly recovered, crushed, and centrifuged to obtain an insoluble recombinant polypeptide as a precipitate fraction. Recover.
  • the recovered recombinant polypeptide insoluble matter can be solubilized with a protein denaturant. After the operation, a purified product of the recombinant polypeptide can be obtained by the same isolation and purification method as described above.
  • the recombinant polypeptide When the recombinant polypeptide is secreted outside the cell, the recombinant polypeptide can be recovered from the culture supernatant. That is, a culture supernatant is obtained by treating the culture with a technique such as centrifugation, and a purified preparation can be obtained from the culture supernatant by using the same isolation and purification method as described above.
  • the inorganic substance used in the present invention is preferably a metal oxide or a clay mineral.
  • the metal oxide is not limited as long as it is a metal oxide that can exist stably.
  • Preferred metal oxides are transition metal oxides. Examples of the transition metal oxide include scandium oxide, yttrium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, manganese (II) oxide, and oxide.
  • a preferred metal oxide is titanium oxide.
  • the crystal form of the metal oxide is not particularly limited.
  • a preferred metal oxide is a rutile crystal.
  • the metal oxide is preferably subjected to surface treatment.
  • hydrophilicity or water repellency is added by aluminum hydroxide, stearic acid or the like by surface treatment.
  • Specific examples of such metal oxides include TTO-51A, TTO-51C, TTO-55A, TTO-55B, TTO-55C, and TTO-55D (all trade names, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.). It is done.
  • the clay mineral is a mineral mainly composed of a phyllosilicate mineral.
  • calcite, dolomite, feldspar (feldspar), quartz (quartz), and zeolite (zeolite) are also included in the clay mineral.
  • a preferred clay mineral is smectite, and a more preferred clay mineral is montmorillonite or bentonite.
  • Smectite is a swellable clay mineral, and specifically includes montmorillonite, beidellite, nontronite, saponite, hectorite, soconite, stevensite, and the like.
  • Bentonite is a clay containing accompanying minerals such as quartz, cristobalite, zeolite, feldspar and calcite in addition to montmorillonite which is a main mineral.
  • the inorganic substance preferably has a number average particle size of 30 nm or less, more preferably 20 nm or less, and still more preferably 18 nm or less.
  • the composition used as the raw material of the molded article may be a composition consisting only of a polypeptide and an inorganic substance, but further contains additional components (for example, plasticizer, colorant, filler, moisture, synthetic resin, etc.). It may be a composition.
  • an additive component such as a plasticizer
  • the content of the additive component is preferably 50% by mass or less of the total amount of the polypeptide.
  • the content of the additive component is, for example, 0.1% by mass or more of the total amount of the polypeptide from the viewpoint of practicality.
  • the foreign material which arises in the process of obtaining polypeptide may be contained.
  • the composition according to this embodiment can be produced by mixing a polypeptide and an inorganic substance.
  • a pulverizer mill
  • examples of the mill include a roller mill, a jet mill, a hammer mill, a pin mill, a rotating mill, a vibration mill, a planetary mill, an attritor mill (also referred to as an attritor), and a bead mill.
  • a preferred mill is an attritor mill.
  • the attritor mill may be a dry attritor mill or a wet attritor mill.
  • Mixing is usually carried out while putting a predetermined amount of polypeptide and inorganic substance into a mill and then pulverizing. Before putting a predetermined amount of polypeptide and inorganic substance into the mill, it is preferable to stir the polypeptide and inorganic substance in the solvent and then remove the solvent. By performing this operation before pulverizing and mixing in the mill, the inorganic substance is more uniformly dispersed in the polypeptide, so that the bending strength and the bending elastic modulus of the molded product are further improved.
  • the solvent is not particularly limited as long as it does not react with the polypeptide and the inorganic substance, and preferably can be easily removed by drying or the like.
  • the solvent include alcohols such as methanol, ethanol, and propanol, ethers such as diisopropyl ether, ketones such as acetone, and water. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the usage-amount of a solvent should just be the quantity which can mix a polypeptide and an inorganic substance easily.
  • the amount of the solvent used is, for example, 20 to 100 mL, 30 to 80 mL, or 40 to 65 mL with respect to 10 g of the total mass of the polypeptide and the inorganic substance.
  • the remainder of the polypeptide is added and mixed. More preferably. More specifically, after a part of the polypeptide used (first amount of polypeptide) and the inorganic substance are mixed in a solvent, the solvent is removed to prepare a premix (also referred to as a master batch). To do. Add the remainder of the polypeptide (second amount of polypeptide) to the resulting premix and mix using a mill. By performing this operation, since the inorganic substance is more uniformly dispersed in the polypeptide, the bending strength and the bending elastic modulus of the molded product are further improved.
  • the amount of polypeptide used to prepare the premix may be 1 to 50% of the total amount of polypeptide used, 1 to 40%, 2 to 30%, 3 to It may be 20%, 4-15%, 5-15%, 6-13%, or 8-11%.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a pressure molding machine that can be used to manufacture a molded body.
  • a pressure molding machine 10 shown in FIG. 1 includes a mold 2 in which a through hole is formed and which can be heated, and an upper pin 4 and a lower pin 6 that can move up and down in the through hole of the mold 2.
  • the composition containing the polypeptide is introduced into the gap formed by inserting the upper pin 4 or the lower pin 6 into the mold 2 and the mold 2 is heated while the upper pin 4 and the lower pin are heated.
  • a molded product can be obtained by compressing the composition with the pin 6.
  • FIG. 2 shows a process chart for obtaining a molded product, wherein (a) is before introduction of the composition, (b) is immediately after introduction of the composition, and (c) is heating and pressurizing the composition.
  • FIG. 2A the composition is introduced into the through hole in a state where only the lower pin 6 is inserted into the through hole of the mold 2.
  • FIG. 2 (b) the upper pin 4 is inserted into the through hole of the mold 2 and lowered, the heating of the mold 2 is started, and the composition 8a before heating and pressurization is passed through the through hole. Heat and press inside.
  • the upper pin 4 is lowered until reaching a predetermined pressure, and heating and pressurization are continued until the composition reaches a predetermined temperature in the state shown in FIG. 8b is obtained. Thereafter, the temperature of the mold 2 is lowered using a cooler (for example, a spot cooler), and when the composition 8b reaches a predetermined temperature, the upper pin 4 or the lower pin 6 is removed from the mold 2 and the contents Take out.
  • the pressurization may be performed by lowering the upper pin 4 with the lower pin 6 fixed, but both the lowering of the upper pin 4 and the raising of the lower pin 6 may be performed.
  • the heating is preferably performed at a mold temperature of 80 to 300 ° C, more preferably 100 to 180 ° C, and still more preferably 100 to 130 ° C.
  • the pressurization is preferably performed at 5 kN or more, more preferably 10 kN or more, and further preferably 20 kN or more.
  • the time for continuing the treatment under the condition is preferably 0 to 100 minutes, more preferably 1 to 50 minutes, and further preferably 5 to 30 minutes.
  • a gene encoding PRT410 was synthesized. That is, a gene having an NdeI site immediately upstream of the 5 'end and an EcoRI site immediately downstream of the 3' end was obtained. The gene was cloned into a cloning vector (pUC118), treated with restriction enzymes with NdeI and EcoRI, and recombined into a protein expression vector pET-22b (+).
  • the obtained seed culture solution was added to a jar fermenter to which 500 mL of the production medium shown in Table 2 was added so that the OD 600 was 0.05.
  • the temperature of the culture solution was maintained at 37 ° C. and controlled to be constant at pH 6.9, and the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration.
  • Adecanol LG-295S manufactured by ADEKA Corporation was used as an antifoaming agent.
  • a feed solution (glucose 455 g / 1 L, Yeast Extract 120 g / 1 L) was added at a rate of 1 mL / min.
  • the culture solution temperature was maintained at 37 ° C., and the culture was performed at a constant pH of 6.9.
  • the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration, and cultured for 20 hours.
  • 1M isopropyl- ⁇ -thiogalactopyranoside (IPTG) aqueous solution was added to the culture solution to a final concentration of 1 mM to induce expression of the target protein.
  • IPTG isopropyl- ⁇ -thiogalactopyranoside
  • the culture solution was centrifuged, and the cells were collected. SDS-PAGE was performed using cells prepared from the culture solution before and after the addition of IPTG, and the expression of the target protein was confirmed by the appearance of a band of the desired protein size depending on the addition of IPTG.
  • the washed precipitate was suspended in 8M guanidine buffer (8M guanidine hydrochloride, 10 mM sodium dihydrogen phosphate, 20 mM NaCl, 1 mM Tris-HCl, pH 7.0) to a concentration of 100 mg / mL, and 60 ° C. And stirred for 30 minutes with a stirrer to dissolve. After dissolution, dialysis was performed with water using a dialysis tube (cellulose tube 36/32 manufactured by Sanko Junyaku Co., Ltd.). The white aggregated protein obtained after dialysis was recovered by centrifugation, the water was removed with a freeze dryer, and the lyophilized powder was recovered.
  • 8M guanidine buffer 8M guanidine hydrochloride, 10 mM sodium dihydrogen phosphate, 20 mM NaCl, 1 mM Tris-HCl, pH 7.0
  • Example 1 Production of molded body (Comparative Example 1) 1.35 g of the freeze-dried powder (hereinafter referred to as “sample”) obtained above was weighed out, and this sample was molded into a mold 2 (mold 2 is a cylindrical mold) of the pressure molding machine 10 shown in FIG. And has a rectangular through hole having a cross section of 35 mm ⁇ 15 mm.). At this time, the sample was added so that the thickness was uniform. After all the samples are introduced into the through holes, heating of the mold 2 is started, and the upper pin 4 and the lower are moved using a hand press machine (trade name: NT-100H-V09, manufactured by NPa System Co., Ltd.). The sample was pressurized by inserting the side pin 6 into the through hole.
  • a hand press machine trade name: NT-100H-V09, manufactured by NPa System Co., Ltd.
  • the pressure condition of the sample was controlled to be 40 kN (27.55 MPa).
  • the heating is stopped, the sample is cooled by a spot cooler (trade name: TS-25EP-1, manufactured by TRUSCO NAKAYAMA CORPORATION), and taken out when the temperature of the sample reaches 50 ° C. After deburring, a 35 mm ⁇ 15 mm ⁇ 2 mm rectangular solid molded product was obtained. That is, the heating temperature was 130 ° C. and the annealing time was 5 minutes.
  • Example 1 Instead of freeze-dried powder, 9.9 g of freeze-dried powder and 0.1 g of titanium dioxide were mixed, and 1.35 g of the resulting composition was weighed and used as a sample. Further, a molded body was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the heating was stopped when the temperature of the sample reached 200 ° C. The content of titanium dioxide was 1% by mass based on the total mass of the mixture, the heating temperature was 200 ° C., and the annealing time was 0 minutes.
  • Example 2 Instead of freeze-dried powder, 9.9 g of freeze-dried powder and 0.1 g of silica-coated titanium dioxide (trade name: TTO-51A, average particle size: 20 nm, hydrophilic, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) 1.35 g of the composition obtained by grinding at 100 rpm for 10 minutes with a lighter mill was weighed and used as a sample. Others were the same as in Example 1 to obtain a molded product. The content of silica-coated titanium dioxide was 1% by mass based on the total mass of the mixture, the heating temperature was 200 ° C., and the annealing time was 0 minutes.
  • silica-coated titanium dioxide trade name: TTO-51A, average particle size: 20 nm, hydrophilic, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.
  • Example 3 Instead of freeze-dried powder, 9.9 g of freeze-dried powder, 0.1 g of silica-coated titanium dioxide and 50 mL of ethanol were mixed, and then heated to 40 ° C. using a vacuum dryer and polished at 100 rpm for 10 minutes with an attritor mill. 1.35 g of the composition obtained by crushing was weighed and used as a sample. Others were the same as in Example 1 to obtain a molded product. The content of silica-coated titanium dioxide was 1% by mass based on the total mass of the mixture, the heating temperature was 200 ° C., and the annealing time was 0 minutes.
  • ⁇ Measurement method of bending elastic modulus and bending strength The molded product obtained as described above was used as a test piece, and was allowed to stand at 20 ° C./65% for one day in a constant temperature and humidity chamber (manufactured by espec, LHL-113). A three-point bending test was performed using a scissors jig in AG-X). The load cell used was 50 kN. At this time, the distance between fulcrums of the three-point bending was fixed to 27 mm, and the measurement speed was 1 mm / min. Further, the size of the molded product was measured with a micro caliper, and placed on a jig for measurement. The flexural modulus was determined from the displacement (strain) from 0.05 to 0.25%.
  • Example 4 Instead of freeze-dried powder, 9.9 g of freeze-dried powder and 0.1 g of montmorillonite (trade name: Montmorillonite (Aluminum Pillared Clay), manufactured by Sigma-Aldrich Japan) were mixed, and 1.35 g of the resulting composition was weighed. This was used as a sample. Others were the same as in Example 1 to obtain a molded product. The content of montmorillonite was 1% by mass based on the total mass of the mixture, the mixture heating temperature was 200 ° C., and the annealing time was 0 minutes.
  • montmorillonite trade name: Montmorillonite (Aluminum Pillared Clay), manufactured by Sigma-Aldrich Japan
  • Example 4 The results of Example 4 and Comparative Example 1 are summarized and shown in Table 4 below.
  • the numerical value is an average value of the results obtained by performing the test three times, and is described together with the standard deviation.
  • Example 5 Instead of freeze-dried powder, 9.9 g of freeze-dried powder and 0.1 g of titanium oxide (trade name: TTO-51A, average particle size: 20 nm, hydrophilic, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) are mixed, and then an attritor mill. The composition obtained by grinding at 1000 rpm for 10 minutes was weighed 1.35 g and used as a sample. Further, a molded body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating was stopped when the temperature of the sample reached 190 ° C. The content of titanium oxide was 1% by mass based on the total mass of the mixture, the mixture heating temperature was 190 ° C., and the annealing time was 0 minutes.
  • TTO-51A average particle size: 20 nm, hydrophilic, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.
  • Example 6 Instead of lyophilized powder, 0.9 g of lyophilized powder, 0.1 g of titanium oxide (trade name: TTO-51A, average particle size: 20 nm, hydrophilic, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) and 50 mL of ethanol are mixed and decompressed. After heating to 40 ° C. using a dryer, 9.0 g of lyophilized powder is added, and 1.35 g of the composition obtained by grinding at 1000 rpm for 10 minutes with an attritor mill is weighed and used as a sample. used. Others were the same as in Example 5, and a molded product was obtained. The content of titanium oxide was 1% by mass based on the total mass of the mixture, the mixture heating temperature was 190 ° C., and the annealing time was 0 minutes.
  • titanium oxide trade name: TTO-51A, average particle size: 20 nm, hydrophilic, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.
  • Example 7 Instead of lyophilized powder, 9.9 g of lyophilized powder, 0.1 g of titanium oxide (trade name: TTO-51A, average particle size: 20 nm, hydrophilic, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) and 50 mL of ethanol were mixed, and the pressure was reduced. After heating to 40 ° C. using a dryer, 1.35 g of the composition obtained by grinding at 1000 rpm for 10 minutes with an attritor mill was weighed and used as a sample. Others were the same as in Example 5, and a molded product was obtained. The content of titanium oxide was 1% by mass based on the total mass of the mixture, the mixture heating temperature was 190 ° C., and the annealing time was 0 minutes.
  • titanium oxide trade name: TTO-51A, average particle size: 20 nm, hydrophilic, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.
  • ⁇ Measurement method of bending elastic modulus and bending strength The molded product obtained as described above was used as a test piece, and was allowed to stand at 20 ° C./65% for one day in a constant temperature and humidity chamber (manufactured by espec, LHL-113). A three-point bending test was performed using a scissors jig in AG-X). The load cell used was 50 kN. At this time, the distance between fulcrums of the three-point bending was fixed to 27 mm, and the measurement speed was 1 mm / min. Further, the size of the molded product was measured with a micro caliper, and placed on a jig for measurement. The flexural modulus was determined from the displacement (strain) from 0.05 to 0.25%.
  • the bar graph indicates bending strength (unit: MPa), and the line graph indicates bending elastic modulus (unit: GPa). All of the molded articles of Examples 5 to 7 had higher bending strength and bending elastic modulus than the molded article of Comparative Example 1. Among them, Example 6 showed higher values of bending strength and bending elastic modulus.
  • the numerical value is an average value of the results obtained by performing the test three times, and is described together with the standard deviation.

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Abstract

本発明は、ポリペプチド及び無機物を含有する組成物のモールド成形体を提供する。

Description

モールド成形体及びモールド成形体の製造方法
　本発明は、モールド成形体及びモールド成形体の製造方法に関する。
　軽量化、コストダウン、成形加工の容易化等を目的として、金属材料を有機材料で代替する試みがなされている。このような有機材料としては、硬度の高いフェノール樹脂が用いられることが多く、曲げ弾性率や曲げ強度を更に上昇させるため、フェノール樹脂を含有するマトリックス樹脂に、フェノール樹脂繊維を添加する手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、環境保全意識の高まりから、非石油系材料であるバイオプラスチックが注目されており、例えば、鶏の羽毛粉末を樹脂化することで曲げ強度５０．９６ＭＰａの成形体を得られることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
特開２０１４－８０４９１号公報
平井伸治、月刊機能材料誌、２０１４年６月、「廃棄物由来動物タンパク質を用いた環境調和型シルクおよび羊毛樹脂」 Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００２年，２９５巻，ｐｐ．４７２－４７６．
　しかしながら、特許文献１に開示されるような材料は、マトリックス樹脂に繊維（強化繊維）を含有することにより補強効果を発揮するものであり、マトリックス樹脂自体で高強度を達成することは困難であった。
　そこで、本発明の目的は、優れた曲げ強度を発揮する生分解性の成形体及びその製造方法を提供することにある。
　本発明は、ポリペプチドを含む組成物のモールド成形体であって、上記ポリペプチドは、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からなる群より選ばれる少なくとも１種である、モールド成形体を提供する。
　上記成形体は、生分解性を有しており、ポリペプチド及び無機物を原料とすること、そして当該原料をモールド成形したものであることを特徴としており、これらの特徴に起因して、強化繊維等の添加材料を用いなくとも、非常に高い曲げ強度（例えば、１００ＭＰａ超）を発揮する。更に、成形体に透明性を付与することも可能であることから、フェノール樹脂やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）など、高強度でありながら透明性に欠ける樹脂に比較して、適用可能な用途が格段に増えるという利点がある。加えて、クモ糸タンパク質は種々の遺伝子改変が可能なことから、最終用途に合わせて性能の最適化を容易に図ることができる。
　上記モールド成形体は、加熱加圧成形体として提供されてもよい。モールド成形体は、鋳型（モールド）で成形されたもの等を意味するが、加熱及び加圧を行うことにより、曲げ弾性率にも優れた成形体となり得る。
　上記モールド成形体は、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からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む組成物を、加熱及び加圧する工程を備える製造方法で製造可能である。
　すなわち、本発明は、以下の［１］～［１４］を提供する。
［１］ポリペプチド及び無機物を含有する組成物のモールド成形体。
［２］上記ポリペプチドが、構造タンパク質である、［１］に記載のモールド成形体。
［３］上記構造タンパク質が、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からなる群より選ばれる、少なくとも１種を含む、［２］に記載のモールド成形体。
［４］上記無機物が金属酸化物又は粘土鉱物である、［１］～［３］のいずれかに記載のモールド成形体。
［５］上記金属酸化物が酸化チタンを含む、［４］に記載のモールド成形体。
［６］上記粘土鉱物がスメクタイトを含む、［４］に記載のモールド成形体。
［７］ポリペプチド及び無機物を含有する組成物のモールド成形体の製造方法であって、上記ポリペプチド、上記無機物及びアルコールを混合して混合物を得る工程と、該混合物を加熱及び加圧する工程と、を含む、方法。
［８］上記ポリペプチドが、構造タンパク質である、［７］に記載の方法。
［９］上記構造タンパク質が、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からなる群より選ばれる、少なくとも１種を含む、［８］に記載の方法。
［１０］上記無機物が金属酸化物又は粘土鉱物である、［７］～［９］のいずれかに記載の方法。
［１１］ポリペプチド及び無機物を含有する組成物のモールド成形体の製造方法であって、第１の量の前記ポリペプチド、前記無機物及びアルコールを混合して、第１の混合物を得る工程と、第１の混合物に、第２の量の前記ポリペプチドを混合して、第２の混合物を得る工程と、第２の混合物を加熱及び加圧する工程と、を含む、方法。
［１２］上記ポリペプチドが、構造タンパク質である、［１１］に記載の方法。
［１３］上記構造タンパク質が、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からなる群より選ばれる、少なくとも１種を含む、［１２］に記載の方法。
［１４］上記無機物が金属酸化物又は粘土鉱物である、［１１］～［１３］のいずれかに記載の方法。
　本発明によれば、優れた曲げ強度を有するモールド成形体を得ることができる。
加圧成形機の模式断面図である。 （ａ）は組成物の導入前、（ｂ）は組成物の導入直後、（ｃ）は組成物を加熱及び加圧している状態、の加圧成形機の模式断面図である。 実施例５～７及び比較例１の曲げ強度及び曲げ弾性率の測定結果を示すグラフである。
　以下、本発明の好適な実施形態について説明する。ただし、本発明は下記実施形態に何ら限定されるものではない。
　本発明の一実施形態に係るモールド成形体は、ポリペプチド及び無機物を含有する組成物を鋳型（モールド）に導入し成形加工する等して得ることができ、成形加工の工程において、加熱及び／又は加圧することが可能である。組成物は、ポリペプチド及び無機物を含有し、典型的には粉末状（凍結乾燥粉末等）又は繊維状（紡糸して得られる繊維等）の形状を有する。モールド成形体は、そのような形状のポリペプチド及び無機物を含有する組成物の融着体であり得る。
　モールド成形体は、透明性を有するものであることが好ましい。透明性は目視で判断可能であるが、光学透過率測定器を用い、例えば２２０～８００ｎｍの波長範囲で０．１秒間の積算時間とした場合に、透過率が５０％以上であるものが好適である。
　ポリペプチドは、構造タンパク質であることが好ましい。構造タンパク質とは、生体構造を構築する役割を有するタンパク質であり、酵素、ホルモン、抗体等の機能タンパク質とは異なる。構造タンパク質としては、天然に存在するフィブロイン、コラ－ゲン、レシリン及びエラスチン等の天然型構造タンパク質を挙げることができる。天然に存在するフィブロインとして、昆虫及びクモ類が産生するフィブロインが知られている。
　昆虫が産生するフィブロインとしては、例えば、ボンビックス・モリ（Ｂｏｍｂｙｘ　ｍｏｒｉ）、クワコ（Ｂｏｍｂｙｘ　ｍａｎｄａｒｉｎａ）、天蚕（Ａｎｔｈｅｒａｅａ　ｙａｍａｍａｉ）、柞蚕（Ａｎｔｅｒａｅａ　ｐｅｒｎｙｉ）、楓蚕（Ｅｒｉｏｇｙｎａ　ｐｙｒｅｔｏｒｕｍ）、蓖蚕（Ｐｉｌｏｓａｍｉａ　Ｃｙｎｔｈｉａ　ｒｉｃｉｎｉ）、樗蚕（Ｓａｍｉａ　ｃｙｎｔｈｉａ）、栗虫（Ｃａｌｉｇｕｒａ　ｊａｐｏｎｉｃａ）、チュッサー蚕（Ａｎｔｈｅｒａｅａ　ｍｙｌｉｔｔａ）、ムガ蚕（Ａｎｔｈｅｒａｅａ　ａｓｓａｍａ）等のカイコが産生する絹タンパク質、スズメバチ（Ｖｅｓｐａ　ｓｉｍｉｌｌｉｍａ　ｘａｎｔｈｏｐｔｅｒａ）の幼虫が吐出するホーネットシルクタンパク質が挙げられる。
　昆虫が産生するフィブロインのより具体的な例としては、例えば、カイコ・フィブロインＬ鎖（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号Ｍ７６４３０（塩基配列）、ＡＡＡ２７８４０．１（アミノ酸配列））が挙げられる。
　クモには最大７種類の絹糸腺が存在し、それぞれ性質の異なるフィブロイン（スパイダーシルクタンパク質）を産生する。スパイダーシルクタンパク質は、その源泉の器官にしたがって、高い靭性を有する大瓶状スパイダータンパク質（ｍａｊｏｒ　ａｍｐｕｌｌａｔｅ　ｓｐｉｄｅｒ　ｐｒｏｔｅｉｎ、ＭａＳｐ）、高度な伸長力を有する小瓶状スパイダータンパク質（ｍｉｎｏｒ　ａｍｐｕｌｌａｔｅ　ｓｐｉｄｅｒ　ｐｒｏｔｅｉｎ、ＭｉＳｐ）、並びに鞭状（ｆｌａｇｅｌｌｉｆｏｒｍ（Ｆｌａｇ））、管状（ｔｕｂｕｌｉｆｏｒｍ）、集合（ａｇｇｒｅｇａｔｅ）、ブドウ状（ａｃｉｎｉｆｏｒｍ）及びナシ状（ｐｙｒｉｆｏｒｍ）の各スパイダーシルクタンパク質と命名されている。
　大瓶状スパイダータンパク質は、クモの大瓶状線で産生されるものであり、強靭性に優れるという特徴を有する。大瓶状スパイダータンパク質としては、アメリカジョロウグモ（Ｎｅｐｈｉｌａｃｌａｖｉｐｅｓ）に由来する大瓶状線スピドロインＭａＳｐ１やＭａＳｐ２、ニワオニグモ（Ａｒａｎｅｕｓ ｄｉａｄｅｍａｔｕｓ）に由来するＡＤＦ３やＡＤＦ４などが挙げられる。
　横糸タンパク質は、クモの鞭毛状線（ｆｌａｇｅｌｌｉｆｏｒｍｇｌａｎｄ）で産生されるものである。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）に由来する鞭毛状シルクタンパク質（ｆｌａｇｅｌｌｉｆｏｒｍｓｉｌｋ ｐｒｏｔｅｉｎ）が含まれる。
　クモ類が産生するフィブロインとしては、例えば、オニグモ、ニワオニグモ、アカオニグモ、アオオニグモ及びマメオニグモ等のオニグモ属（Ａｒａｎｅｕｓ属）に属するクモ、ヤマシロオニグモ、イエオニグモ、ドヨウオニグモ及びサツマノミダマシ等のヒメオニグモ属（Ｎｅｏｓｃｏｎａ属）に属するクモ、コオニグモモドキ等のコオニグモモドキ属（Ｐｒｏｎｕｓ属）に属するクモ、トリノフンダマシ及びオオトリノフンダマシ等のトリノフンダマシ属（Ｃｙｒｔａｒａｃｈｎｅ属）に属するクモ、トゲグモ及びチブサトゲグモ等のトゲグモ属（Ｇａｓｔｅｒａｃａｎｔｈａ属）に属するクモ、マメイタイセキグモ及びムツトゲイセキグモ等のイセキグモ属（Ｏｒｄｇａｒｉｕｓ属）に属するクモ、コガネグモ、コガタコガネグモ及びナガコガネグモ等のコガネグモ属（Ａｒｇｉｏｐｅ属）に属するクモ、キジロオヒキグモ等のオヒキグモ属（Ａｒａｃｈｎｕｒａ属）に属するクモ、ハツリグモ等のハツリグモ属（Ａｃｕｓｉｌａｓ属）に属するクモ、スズミグモ、キヌアミグモ及びハラビロスズミグモ等のスズミグモ属（Ｃｙｔｏｐｈｏｒａ属）に属するクモ、ゲホウグモ等のゲホウグモ属（Ｐｏｌｔｙｓ属）に属するクモ、ゴミグモ、ヨツデゴミグモ、マルゴミグモ及びカラスゴミグモ等のゴミグモ属（Ｃｙｃｌｏｓａ属）に属するクモ、及びヤマトカナエグモ等のカナエグモ属（Ｃｈｏｒｉｚｏｐｅｓ属）に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質、並びにアシナガグモ、ヤサガタアシナガグモ、ハラビロアシダカグモ及びウロコアシナガグモ等のアシナガグモ属（Ｔｅｔｒａｇｎａｔｈａ属）に属するクモ、オオシロカネグモ、チュウガタシロカネグモ及びコシロカネグモ等のシロカネグモ属（Ｌｅｕｃａｕｇｅ属）に属するクモ、ジョロウグモ及びオオジョロウグモ等のジョロウグモ属（Ｎｅｐｈｉｌａ属）に属するクモ、キンヨウグモ等のアズミグモ属（Ｍｅｎｏｓｉｒａ属）に属するクモ、ヒメアシナガグモ等のヒメアシナガグモ属（Ｄｙｓｃｈｉｒｉｏｇｎａｔｈａ属）に属するクモ、クロゴケグモ、セアカゴケグモ、ハイイロゴケグモ及びジュウサンボシゴケグモ等のゴケグモ属（Ｌａｔｒｏｄｅｃｔｕｓ属）に属するクモ、及びユープロステノプス属（Ｅｕｐｒｏｓｔｈｅｎｏｐｓ属）に属するクモ等のアシナガグモ科（Ｔｅｔｒａｇｎａｔｈｉｄａｅ科）に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質が挙げられる。スパイダーシルクタンパク質としては、例えば、ＭａＳｐ（ＭａＳｐ１及びＭａＳｐ２）、ＡＤＦ（ＡＤＦ３及びＡＤＦ４）等の牽引糸タンパク質、ＭｉＳｐ（ＭｉＳｐ１及びＭｉＳｐ２）等が挙げられる。
　クモ類が産生するフィブロインのより具体的な例としては、ｆｉｂｒｏｉｎ－３（ａｄｆ－３）［Ａｒａｎｅｕｓ　ｄｉａｄｅｍａｔｕｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ４７０１０（アミノ酸配列）、Ｕ４７８５５（塩基配列））、ｆｉｂｒｏｉｎ－４（ａｄｆ－４）［Ａｒａｎｅｕｓ　ｄｉａｄｅｍａｔｕｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ４７０１１（アミノ酸配列）、Ｕ４７８５６（塩基配列））、ｄｒａｇｌｉｎｅ　ｓｉｌｋ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｓｐｉｄｒｏｉｎ　１［Ｎｅｐｈｉｌａ　ｃｌａｖｉｐｅｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ０４５０４（アミノ酸配列）、Ｕ３７５２０（塩基配列））、ｍａｊｏｒ　ａｎｇｕ１１ａｔｅ　ｓｐｉｄｒｏｉｎ　１［Ｌａｔｒｏｄｅｃｔｕｓ　ｈｅｓｐｅｒｕｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＢＲ６８８５６（アミノ酸配列）、ＥＦ５９５２４６（塩基配列））、ｄｒａｇｌｉｎｅ　ｓｉｌｋ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｓｐｉｄｒｏｉｎ　２［Ｎｅｐｈｉｌａ　ｃｌａｖａｔａ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＬ３２４７２（アミノ酸配列）、ＡＦ４４１２４５（塩基配列））、ｍａｊｏｒ　ａｎｐｕｌｌａｔｅ　ｓｐｉｄｒｏｉｎ　１［Ｅｕｐｒｏｓｔｈｅｎｏｐｓ　ａｕｓｔｒａｌｉｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＣＡＪ００４２８（アミノ酸配列）、ＡＪ９７３１５５（塩基配列））、及びｍａｊｏｒ　ａｍｐｕｌｌａｔｅ　ｓｐｉｄｒｏｉｎ　２［Ｅｕｐｒｏｓｔｈｅｎｏｐｓ　ａｕｓｔｒａｌｉｓ］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＣＡＭ３２２４９．１（アミノ酸配列）、ＡＭ４９０１６９（塩基配列））、ｍｉｎｏｒ　ａｍｐｕｌｌａｔｅ　ｓｉｌｋ　ｐｒｏｔｅｉｎ　１［Ｎｅｐｈｉｌａ　ｃｌａｖｉｐｅｓ］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ１４５８９．１（アミノ酸配列））、ｍｉｎｏｒ　ａｍｐｕｌｌａｔｅ　ｓｉｌｋ　ｐｒｏｔｅｉｎ　２［Ｎｅｐｈｉｌａ　ｃｌａｖｉｐｅｓ］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ１４５９１．１（アミノ酸配列））、ｍｉｎｏｒ　ａｍｐｕｌｌａｔｅ　ｓｐｉｄｒｏｉｎ－ｌｉｋｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ［Ｎｅｐｈｉｌｅｎｇｙｓ　ｃｒｕｅｎｔａｔａ］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＢＲ３７２７８．１（アミノ酸配列）等が挙げられる。
　天然由来のフィブロインのより具体的な例としては、更に、ＮＣＢＩ　ＧｅｎＢａｎｋに配列情報が登録されているフィブロインを挙げることができる。例えば、ＮＣＢＩ　ＧｅｎＢａｎｋに登録されている配列情報のうちＤＩＶＩＳＩＯＮとしてＩＮＶを含む配列の中から、ＤＥＦＩＮＩＴＩＯＮにｓｐｉｄｒｏｉｎ、ａｍｐｕｌｌａｔｅ、ｆｉｂｒｏｉｎ、「ｓｉｌｋ及びｐｏｌｙｐｅｐｔｉｄｅ」、又は「ｓｉｌｋ及びｐｒｏｔｅｉｎ」がキーワードとして記載されている配列、ＣＤＳから特定のｐｒｏｄｕｃｔの文字列、ＳＯＵＲＣＥからＴＩＳＳＵＥ　ＴＹＰＥに特定の文字列の記載された配列を抽出することにより確認することができる。
　構造タンパク質は、上記天然型構造タンパク質に由来するポリペプチド、すなわち組換えポリペプチドであってもよい。例えば、組換えフィブロインは、いくつかの異種タンパク質生産系で産生されており、その製造方法として、トランスジェニック・ヤギ、トランスジェニック・カイコ、又は組換え植物若しくは哺乳類細胞が利用されている（非特許文献２参照）。
　組換えフィブロインは、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（Ａ）ｎモチーフをコードする配列の１又は複数を欠失させることにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から１又は複数の（Ａ）ｎモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から（Ａ）ｎ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。アミノ酸残基の置換、欠失、挿入及び／又は付加は、部分特異的突然変異誘発法等の当業者に周知の方法により行うことができる。具体的には、Ｎｕｃｌｅｉｃ　Ａｃｉｄ　Ｒｅｓ．１０，６４８７（１９８２）、Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｎ　Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ，１００，４４８（１９８３）等の文献に記載されている方法に準じて行うことができる。
　大吐糸管しおり糸タンパク質の組換えポリペプチドは、例えば、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ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、式１中、Ａはアラニン残基を示し、ｎは２～２０の整数が好ましく、４～２０、８～２０、１０～２０、４～１６、８～１６、又は１０～１６の整数であってよく、かつ（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は４０％以上が好ましく、６０％以上、７０％以上、８０％以上、又は９０％以上であってもよい。
　ＲＥＰはアミノ酸配列を示し、アミノ酸残基数は１０～２００残基が好ましく、１０～１５０残基、２０～１００残基、又は２０～７５残基のアミノ酸からなるアミノ酸配列であってよく、ｍは２～３００の整数を示す。式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるアミノ酸配列中に含まれるグリシン、セリン及びアラニンの合計残基数がアミノ酸残基数全体に対して４０％以上が好ましく、６０％以上、又は７０％以上であってよい。
　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。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。
　式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるアミノ酸配列の単位を含み、かつＣ末端配列が配列番号１５～１７のいずれかに示されるアミノ酸配列又は配列番号１５～１７のいずれかに示されるアミノ酸配列と９０％以上の相同性を有するアミノ酸配列であるポリペプチドであってもよい。
　大吐糸管しおり糸において、（Ａ）ｎモチーフは、繊維内で結晶βシートを形成する結晶領域に該当し、ＲＥＰは、繊維内でより柔軟性があり大部分が規則正しい構造を欠いている無定型領域に該当する。そして、［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］は、結晶領域と無定型領域からなる繰り返し領域（反復配列）に該当し、しおり糸タンパク質の特徴的配列である。
　配列番号１５に示されるアミノ酸配列は、ＡＤＦ３のアミノ酸配列（ＮＣＢＩアクセッション番号：ＡＡＣ４７０１０、ＧＩ：１２６３２８７）のＣ末端の５０残基のアミノ酸からなるアミノ酸配列と同一であり、配列番号１６に示されるアミノ酸配列は、配列番号１５に示されるアミノ酸配列のＣ末端から２０残基取り除いたアミノ酸配列と同一であり、配列番号１７に示されるアミノ酸配列は、配列番号１５に示されるアミノ酸配列のＣ末端から２９残基取り除いたアミノ酸配列と同一である。
　式１中、ｍが２以上のポリペプチドとしては、例えば、配列番号１９に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドを用いることができる。配列番号１９に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチドは、Ｎ末端に開始コドン、Ｈｉｓ１０タグ及びＨＲＶ３Ｃプロテアーゼ（Ｈｕｍａｎｒｈｉｎｏｖｉｒｕｓ 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（ＮＣＢＩアクセッション番号：ＡＡＣ４７０１０、ＧＩ：１２６３２８７）において、翻訳が第５４３番目アミノ酸残基で終止するように変異させたものである。
　更に配列番号１９に示されるアミノ酸配列において１又は複数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入及び／又は付加されたアミノ酸配列からなり、結晶領域と無定型領域からなる繰り返し領域を有するタンパク質を用いることができる。本発明において、「１又は複数個」とは、例えば、１～４０個、１～３５個、１～３０個、１～２５個、１～２０個、１～１５個、１～１０個、或は１又は数個を意味する。また、本発明において、「１又は数個」は、１～９個、１～８個、１～７個、１～６個、１～５個、１～４個、１～３個、１～２個、又は１個を意味する。
　また、式１中、ｍが２以上のポリペプチドとしては、例えば、配列番号２０に示されているアミノ酸配列を有する、ＡＤＦ４由来の組換えタンパク質が挙げられる。配列番号２０に示されているアミノ酸配列は、ＮＣＢＩデータベースから入手したＡＤＦ４の部分的なアミノ酸配列（ＮＣＢＩアクセッション番号：ＡＡＣ４７０１１、ＧＩ：１２６３２８９）のＮ末端に開始コドン、Ｈｉｓ１０タグ及びＨＲＶ３Ｃプロテアーゼ（Ｈｕｍａｎｒｈｉｎｏｖｉｒｕｓ 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）を付加したものである。更に配列番号２０に示されるアミノ酸配列において１又は複数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入及び／又は付加されたアミノ酸配列からなり、結晶領域と無定型領域からなる繰り返し領域を有するポリペプチドを用いてもよい。また、式１中、ｍが２以上のポリペプチドとしては、例えば、配列番号２１に示されているアミノ酸配列を有する、ＭａＳｐ２由来の組換えタンパク質が挙げられる。配列番号２１に示されているアミノ酸配列は、ＮＣＢＩデータベースから入手したＭａＳｐ２の部分的な配列（ＮＣＢＩアクセッション番号：ＡＡＴ７５３１３、ＧＩ：５０３６３１４７）のＮ末端に開始コドン、Ｈｉｓ１０タグ及びＨＲＶ３Ｃプロテアーゼ（Ｈｕｍａｎｒｈｉｎｏｖｉｒｕｓ ３Ｃプロテアーゼ）認識サイトからなるアミノ酸配列を付加したものである。更に配列番号２１に示されるアミノ酸配列において１又は複数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入及び／又は付加されたアミノ酸配列からなり、結晶領域と無定型領域からなる繰り返し領域を有するポリペプチドを用いてもよい。
　また、大吐糸管しおり糸のアミノ酸配列情報に基づいて改変して得られた、式１で表されるアミノ酸配列を含むポリペプチドをあげることができる。具体的には配列番号９で示されるアミノ酸配列を含むポリペプチドをあげることができる。更に配列番号９に示されるアミノ酸配列において１又は複数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入及び／又は付加されたアミノ酸配列からなり、結晶領域と無定型領域からなる繰り返し領域を有するポリペプチドを用いてもよい。
　横糸タンパク質に由来するポリペプチドとしては、式３：ＲＥＰ３で示されるアミノ酸配列の単位を１０以上、好ましくは２０以上、より好ましくは３０以上含むポリペプチドが挙げられる。横糸タンパク質に由来するポリペプチドは、大腸菌等の微生物を宿主とした組み換えタンパク質生産を行う場合、生産性の観点から、分子量が５００ｋＤａ以下であることが好ましく、より好ましくは３００ｋＤａ以下であり、さらに好ましくは２００ｋＤａ以下である。
　式３において、ＲＥＰ３はＧｌｙ－Ｐｒｏ－Ｇｌｙ－Ｇｌｙ－Ｘから構成されるアミノ酸配列を意味し、ＸはＡｌａ、Ｓｅｒ、Ｔｙｒ及びＶａｌからなる群から選ばれる一つのアミノ酸を意味する。
　クモ糸ポリペプチドにおいて、横糸タンパク質は結晶領域を持たず、無定形領域からなる繰り返し領域を持つことが大きな特徴である。大吐糸管しおり糸タンパク質などにおいては結晶領域と無定形領域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と推測される。一方、横糸タンパク質については、大吐糸管しおり糸タンパク質に比べると応力は劣るが、高い伸縮性を持つ。これは横糸タンパク質の大部分が無定形領域によって構成されているためだと考えられている。
　式３：ＲＥＰ３で示されるアミノ酸配列の単位を１０以上含むポリペプチドとしては、例えば、配列番号２２に示されるアミノ酸配列を有する、鞭毛状絹タンパク質由来の組換えタンパク質が挙げられる。配列番号２２に示されているアミノ酸配列は、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末端に開始コドン、Ｈｉｓ１０タグ及びＨＲＶ３Ｃ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）を付加したアミノ酸配列である。また、式３：ＲＥＰ３で示されるアミノ酸配列の単位を１０以上含むポリペプチドとしては、配列番号２２に示されるアミノ酸配列において１又は複数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入及び／又は付加されたアミノ酸配列からなり、無定形領域からなる繰り返し領域を有するポリペプチドを用いてもよい。
　コラーゲンの組換えポリペプチドとして、例えば、式２：［ＲＥＰ２］ｏで表されるドメイン配列を含むタンパク質（ここで、式２中、ｏは５～３００の整数を示す。ＲＥＰ２は、Ｇｌｙ－Ｘ－Ｙから構成されるアミノ酸配列を示し、Ｘ及びＹはＧｌｙ以外の任意のアミノ酸残基を示す。複数存在するＲＥＰ２は、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。）を挙げることができる。具体的には、配列番号１２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１２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。
　レシリンの組換えポリペプチドとして、例えば、式４：［ＲＥＰ４］ｐで表されるドメイン配列を含むタンパク質（ここで、式４中、ｐは４～３００の整数を示す。ＲＥＰ４はＳｅｒ－Ｊ－Ｊ－Ｔｙｒ－Ｇｌｙ－Ｕ－Ｐｒｏから構成されるアミノ酸配列を示す。Ｊは任意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ることが好ましい。Ｕは任意のアミノ酸残基を示し、特にＰｒｏ、Ａｌａ、Ｔｈｒ及びＳｅｒからなる群から選ばれるアミノ酸残基であることが好ましい。複数存在するＲＥＰ４は、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。）を挙げることができる。具体的には、配列番号１３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１３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。
　エラスチンの組換えポリペプチドとして、例えば、ＮＣＢＩのＧｅｎｂａｎｋのアクセッション番号ＡＡＣ９８３９５（ヒト）、Ｉ４７０７６（ヒツジ）、ＮＰ７８６９６６（ウシ）等のアミノ酸配列を有するタンパク質を挙げることができる。具体的には、配列番号１４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１４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。
　組換えポリペプチドは、（ｉ）配列番号２、配列番号４若しくは配列番号１０で示されるアミノ酸配列、又は（ｉｉ）配列番号２、配列番号４若しくは配列番号１０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、組換えフィブロインであってもよい。
　（ｉ）配列番号２、配列番号４若しくは配列番号１０で示されるアミノ酸配列を含む、組換え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（天然由来のフィブロインに相当）から、Ｎ末端側からＣ末端側に向かって２つおきに（Ａ）ｎモチーフを欠失させ、更にＣ末端配列の手前に［（Ａ）ｎ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）ｎ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。なお、配列番号３で示されるアミノ酸配列は、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。
　（ｉｉ）配列番号２、配列番号４若しくは配列番号１０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、組換えフィブロインについて説明する。（ｉｉ）組換えフィブロインは、配列番号２、配列番号４又は配列番号１０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。（ｉｉ）組換えフィブロインもまた、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。
　上述の組換えフィブロインは、Ｎ末端及びＣ末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、組換え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。
　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４～１０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）による組換え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。
　また、グルタチオンに特異的に結合するグルタチオン－Ｓ－トランスフェラーゼ（ＧＳＴ）、マルトースに特異的に結合するマルトース結合タンパク質（ＭＢＰ）等のタグ配列を利用することもできる。
　さらに、抗原抗体反応を利用した「エピトープタグ」を利用することもできる。抗原性を示すペプチド（エピトープ）をタグ配列として付加することにより、当該エピトープに対する抗体を結合させることができる。エピトープタグとして、ＨＡ（インフルエンザウイルスのヘマグルチニンのペプチド配列）タグ、ｍｙｃタグ、ＦＬＡＧタグ等を挙げることができる。エピトープタグを利用することにより、高い特異性で容易に組換えフィブロインを精製することができる。
　さらにタグ配列を特定のプロテアーゼで切り離せるようにしたものも使用することができる。当該タグ配列を介して吸着したタンパク質をプロテアーゼ処理することにより、タグ配列を切り離した組換えフィブロインを回収することもできる。
　タグ配列を含む組換えフィブロインのより具体的な例として、（ｉｉｉ）配列番号７、配列番号９若しくは配列番号１１で示されるアミノ酸配列、又は（ｉｖ）配列番号７、配列番号９若しくは配列番号１１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、組換えフィブロインを挙げることができる。
　組換えポリペプチドは、（ｉｉｉ）配列番号７、配列番号９又は配列番号１１で示されるアミノ酸配列、又は（ｉｖ）配列番号７、配列番号９又は配列番号１１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、組換えフィブロインであってもよい。
　配列番号６、７、８、９及び１１で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号１、２、３、４及び１０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。（ｉｖ）組換えフィブロインもまた、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。
　構造タンパク質は、組換えポリペプチドを含むことが好ましい。構造タンパク質として組換えポリペプチドを含むことにより、得られるモールド成形体の曲げ弾性率、曲げ強度及び硬度を所望の数値に調整することが可能である。
［構造タンパク質を発現する組換え細胞］
　組換えポリペプチドの製造方法について、以下に詳述する。目的とする組換えポリペプチドは、例えば、構造タンパク質をコードする遺伝子配列と、当該遺伝子配列に作動可能に連結された１又は複数の調節配列とを有する発現ベクターで形質転換された宿主により、当該遺伝子を発現させることにより生産することができる。
　目的とする組換えポリペプチドをコードする遺伝子の製造方法は特に制限されない。例えば、天然の構造タンパク質をコードする遺伝子を利用して、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）などで増幅しクローニングする方法、又は、化学的な合成によって、遺伝子を製造することができる。遺伝子の化学的な合成方法も特に制限されず、例えば、ＮＣＢＩのウェブデータベースなどより入手した構造タンパク質のアミノ酸配列情報をもとに、ＡＫＴＡ　ｏｌｉｇｏｐｉｌｏｔ　ｐｌｕｓ　１０／１００（ＧＥヘルスケア・ジャパン株式会社）などで自動合成したオリゴヌクレオチドをＰＣＲなどで連結する方法によって遺伝子を化学的に合成することができる。この際に、タンパク質の精製や確認を容易にするため、上記のアミノ酸配列のＮ末端に開始コドン及びＨｉｓ１０タグからなるアミノ酸配列を付加したポリペプチドをコードする遺伝子を合成してもよい。
　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良い。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。
　発現ベクターの種類は、プラスミドベクター、ウイルスベクター、コスミドベクター、フォスミドベクター、人工染色体ベクター等、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。発現ベクターとしては、宿主細胞において自立複製が可能、又は宿主の染色体中への組込みが可能で、目的とする組換えポリペプチドをコードする遺伝子を転写できる位置にプロモーターを含有しているものが好適に用いられる。
　宿主として、原核生物、並びに酵母、糸状真菌、昆虫細胞、動物細胞及び植物細胞等の真核生物のいずれも好適に用いることができる。
　原核生物の好ましい例として、エシェリヒア属、ブレビバチルス属、セラチア属、バチルス属、ミクロバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属及びシュードモナス属等に属する細菌を挙げることができる。
　目的とする組換えポリペプチドをコードする遺伝子を導入するベクターとしては、例えば、ｐＢＴｒｐ２（ベーリンガーマンハイム社製）、ｐＧＥＸ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ社製）、ｐＵＣ１８、ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔＩＩ、ｐＳｕｐｅｘ、ｐＥＴ２２ｂ、ｐＣｏｌｄ、ｐＵＢ１１０、ｐＮＣＯ２（特開２００２－２３８５６９号公報を参照）等を挙げることができる。
　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。
　ベクターとしては、例えば、ＹＥＰ１３（ＡＴＣＣ３７１１５）、ＹＥｐ２４（ＡＴＣＣ３７０５１）等を挙げることができる。
　上記宿主細胞への発現ベクターの導入方法としては、上記宿主細胞へＤＮＡを導入する方法であればいずれも用いることができる。例えば、カルシウムイオンを用いる方法〔Ｐｒｏｃ．　Ｎａｔｌ．　Ａｃａｄ．　Ｓｃｉ．　ＵＳＡ，６９，２１１０　（１９７２）〕、エレクトロポレーション法、スフェロプラスト法、プロトプラスト法、酢酸リチウム法、コンピテント法等を挙げることができる。
　発現ベクターで形質転換された宿主による遺伝子の発現方法としては、直接発現のほか、モレキュラー・クローニング第２版に記載されている方法等に準じて、分泌生産、融合タンパク質発現等を行うことができる。
　目的とする組換えポリペプチドは、例えば、本発明に係る発現ベクターで形質転換された宿主を培養培地中で培養し、培養培地中に当該タンパク質を生成蓄積させ、該培養培地から採取することにより製造することができる。本発明に係る宿主を培養培地中で培養する方法は、宿主の培養に通常用いられる方法に従って行うことができる。
　本発明に係る宿主が、大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物である場合、本発明に係る宿主の培養培地として、該宿主が資化し得る炭素源、窒素源及び無機塩類等を含有し、該宿主の培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。
　炭素源としては、上記形質転換微生物が資化し得るものであればよく、例えば、グルコース、フラクトース、スクロース、及びこれらを含有する糖蜜、デンプン及びデンプン加水分解物等の炭水化物、酢酸及びプロピオン酸等の有機酸、並びにエタノール及びプロパノール等のアルコール類を用いることができる。
　窒素源としては、例えば、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム及びリン酸アンモニウム等の無機酸又は有機酸のアンモニウム塩、その他の含窒素化合物、並びにペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕及び大豆粕加水分解物、各種発酵菌体及びその消化物を用いることができる。
　無機塩類としては、例えば、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅及び炭酸カルシウムを用いることができる。
　大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物の培養は、例えば、振盪培養又は深部通気攪拌培養等の好気的条件下で行うことができる。培養温度は、例えば、１５～４０℃である。培養時間は、通常１６時間～７日間である。培養中の培養培地のｐＨは３．０～９．０に保持することが好ましい。培養培地のｐＨの調整は、無機酸、有機酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム及びアンモニア等を用いて行うことができる。
　また、培養中必要に応じて、アンピシリン及びテトラサイクリン等の抗生物質を培養培地に添加してもよい。プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときには、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、ｌａｃプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはイソプロピル－β－Ｄ－チオガラクトピラノシド等を、ｔｒｐプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはインドールアクリル酸等を培地に添加してもよい。
　本発明に係る組換えポリペプチドは、タンパク質の単離精製に通常用いられている方法で単離及び精製することができる。例えば、当該組換えポリペプチドが、細胞内に溶解状態で発現した場合には、培養終了後、宿主細胞を遠心分離により回収し、水系緩衝液に懸濁した後、超音波破砕機、フレンチプレス、マントンガウリンホモゲナイザー及びダイノミル等により宿主細胞を破砕し、無細胞抽出液を得る。該無細胞抽出液を遠心分離することにより得られる上清から、タンパク質の単離精製に通常用いられている方法、すなわち、溶媒抽出法、硫酸アンモニウム等による塩析法、脱塩法、有機溶媒による沈殿法、ジエチルアミノエチル（ＤＥＡＥ）－セファロース、ＤＩＡＩＯＮ　ＨＰＡ－７５（三菱化成社製）等のレジンを用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、Ｓ－Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ　ＦＦ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ社製）等のレジンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィー法、ブチルセファロース、フェニルセファロース等のレジンを用いた疎水性クロマトグラフィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフィー法、クロマトフォーカシング法、等電点電気泳動等の電気泳動法等の方法を単独又は組み合わせて使用し、精製標品を得ることができる。
　また、組換えポリペプチド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、沈殿画分として組換えポリペプチドの不溶体を回収する。回収した組換えポリペプチドの不溶体は蛋白質変性剤で可溶化することができる。該操作の後、上記と同様の単離精製法により組換えポリペプチドの精製標品を得ることができる。
　組換えポリペプチドが細胞外に分泌された場合には、培養上清から組換えポリペプチドを回収することができる。すなわち、培養物を遠心分離等の手法により処理することにより培養上清を取得し、該培養上清から、上記と同様の単離精製法を用いることにより、精製標品を得ることができる。
　本発明で使用する無機物は、金属酸化物又は粘土鉱物であることが好ましい。
　金属酸化物としては、安定に存在し得る金属の酸化物であれば制限されない。好ましい金属酸化物は、遷移金属の酸化物である。遷移金属の酸化物としては、例えば、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン（ＩＩ）、酸化マンガン（ＩＩＩ）、酸化テクネチウム、酸化レニウム、酸化鉄（ＩＩ）、酸化鉄（ＩＩＩ）、四酸化三鉄、酸化ルテニウム、酸化コバルト（ＩＩ）、酸化コバルト（ＩＩＩ）、酸化ロジウム、酸化イリジウム、酸化ニッケル（ＩＩ）、酸化ニッケル（ＩＩＩ）、酸化パラジウム、酸化白金、酸化銅（Ｉ）、酸化銅（ＩＩ）、酸化銀（Ｉ）、酸化銀（ＩＩ）、二酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化カルシウム、酸化亜鉛、ビスマイト、酸化セリウム、炭化カルシウム、炭化タングステン、酸化ホウ素が挙げられる。好ましい金属酸化物は、酸化チタンである。
　金属酸化物の結晶型は、特に限定されない。好ましい金属酸化物は、ルチル結晶である。金属酸化物がルチル型結晶であると、物理的及び化学的安定性により優れる。また、金属酸化物は、表面処理を施したものが好ましい。例えば、表面処理により、水酸化アルミニウム、ステアリン酸等により親水性又は撥水性を付加する。このような金属酸化物としては、具体的にはＴＴＯ－５１Ａ、ＴＴＯ－５１Ｃ、ＴＴＯ－５５Ａ、ＴＴＯ－５５Ｂ、ＴＴＯ－５５Ｃ、ＴＴＯ－５５Ｄ（いずれも商品名、石原産業株式会社製）が挙げられる。
　また、粘土鉱物は、フィロケイ酸塩鉱物を主成分とする鉱物である。また、方解石（カルサイト）、苦灰石（ドロマイト）、長石類（フェルドスパー）、石英（クオーツ）、沸石（ゼオライト）も粘土鉱物に包含される。好ましい粘土鉱物はスメクタイトであり、より好ましい粘土鉱物はモンモリロナイト又はベントナイトである。スメクタイトは、膨潤性の粘土鉱物であり、具体的にはモンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチーブンサイト等が挙げられる。また、ベントナイトは、主要鉱物であるモンモリロナイトに加えて、クオーツ、クリストバライト、ゼオライト、長石、方解石等の随伴鉱物を含む粘土である。
　無機物は、数平均粒子径が３０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下であることがより好ましく、１８ｎｍ以下であることが更に好ましい。
　モールド成形体の原料となる組成物は、ポリペプチド及び無機物のみからなる組成物であってもよいが、添加成分（例えば、可塑剤、着色剤、フィラー、水分、合成樹脂等）を更に含有する組成物であってもよい。可塑剤等の添加成分を用いる場合は、添加成分の含有量を、ポリペプチドの合計量の５０質量％以下にすることが好ましい。可塑剤等の添加成分を用いる場合、添加成分の含有量は、実用性の観点から、例えば、ポリペプチドの合計量の０．１質量％以上である。また、ポリペプチドを得る過程で生じる夾雑物が含まれていてもよい。
［組成物の製造方法］
　本実施形態に係る組成物は、ポリペプチド及び無機物を混合することによって製造することができる。混合する際、粉砕機（ミル）を用いて実施することが好ましい。ミルとしては、例えば、ローラーミル、ジェットミル、ハンマーミル、ピンミル、回転ミル、振動ミル、遊星ミル、アトライターミル（アトライターともいう。）、ビーズミルが挙げられる。好ましいミルは、アトライターミルである。アトライターミルは、乾式アトライターミルであってもよく、湿式アトライターミルであってもよい。
　混合は、通常、所定量のポリペプチド及び無機物をミルに入れた後、粉砕しながら実施される。所定量のポリペプチド及び無機物をミルに入れる前に、ポリペプチド及び無機物を溶媒中で撹拌した後、溶媒を除去することが好ましい。ミルでの粉砕混合前に、この操作を行うことにより、無機物がポリペプチド中により均一に分散されるため、モールド成形体の曲げ強度及び曲げ弾性率がより向上する。
　溶媒は、ポリペプチド及び無機物と反応しないものであればよく、乾燥等により容易に除去できるものが好ましい。溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール、ジイソプロピルエーテル等のエーテル、アセトン等のケトン、水が挙げられる。これらの溶媒は、一種単独で使用してもよく、２種以上を混合して用いてもよい。溶媒の使用量は、ポリペプチド及び無機物の混合しやすくできる量であればよい。溶媒の使用量は、例えば、ポリペプチド及び無機物の総質量１０ｇに対して、２０～１００ｍＬ、３０～８０ｍＬ、又は４０～６５ｍＬである。
　また、混合は、使用量のポリペプチドの一部（第１の量のポリペプチド）と無機物とを予め混合した後、ポリペプチドの残分（第２の量のポリペプチド）を追加して混合することがより好ましい。より具体的には、使用量のポリペプチドの一部（第１の量のポリペプチド）と無機物とを溶媒中で混合した後、溶媒を除去して予備混合物（マスターバッチともいう。）を調製する。得られた予備混合物に、ポリペプチドの残分（第２の量のポリペプチド）を追加し、更にミルを用いて混合する。この操作を行うことにより、無機物がポリペプチド中に更に均一に分散されるため、モールド成形体の曲げ強度及び曲げ弾性率が更に向上する。
　予備混合物を調製するために使用するポリペプチドの量（第１の量）は、ポリペプチドの総使用量の１～５０％であってもよく、１～４０％、２～３０％、３～２０％、４～１５％、５～１５％、６～１３％、又は８～１１％であってもよい。
［モールド成形体の製造方法］
　モールド成形体は、加圧成形機を用いて製造可能である。図１は、モールド成形体を製造するために用いることのできる加圧成形機の模式断面図である。図１に示す加圧成形機１０は、貫通孔が形成され加温可能な金型２と、金型２の貫通孔内で上下動が可能な上側ピン４及び下側ピン６とを備えるものであり、金型２に、上側ピン４又は下側ピン６を挿入して生じる空隙に、ポリペプチドを含む組成物を導入して、金型２を加温しつつ、上側ピン４及び下側ピン６で組成物を圧縮することで、モールド成形体を得ることができる。
　図２は、モールド成形体を得る工程図を示すものであり、（ａ）は組成物の導入前、（ｂ）は組成物の導入直後、（ｃ）は組成物を加熱及び加圧している状態の加圧成形機の模式断面図である。図２（ａ）に示すように、金型２の貫通孔に下側ピン６のみを挿入した状態で貫通孔内に組成物を導入する。続いて図２（ｂ）に示すように、金型２の貫通孔に上側ピン４を挿入して下降させ、金型２の加熱を開始して、加熱加圧前の組成物８ａを貫通孔内で加熱加圧する。あらかじめ定めた加圧力に至るまで上側ピン４を下降させ、図２（ｃ）に示す状態で組成物が所定の温度に達するまで、加熱及び加圧を継続して、加熱加圧後の組成物８ｂを得る。その後、冷却器（例えばスポットクーラー）を用いて金型２の温度を下降させ、組成物８ｂが所定の温度になったところで、上側ピン４又は下側ピン６を金型２から抜き取り、内容物を取り出す。加圧に関しては、下側ピン６を固定した状態で上側ピン４を下降させて実施してもよいが、上側ピン４の下降と下側ピン６の上昇の両方を実施してもよい。
　加熱は、金型の温度が８０～３００℃で行うことが好ましく、１００～１８０℃がより好ましく、１００～１３０℃が更に好ましい。加圧は、５ｋＮ以上で行うことが好ましく、１０ｋＮ以上がより好ましく、２０ｋＮ以上が更に好ましい。また、所定の加熱加圧条件に達した後、その条件での処理を続ける時間（保温条件）は、０～１００分が好ましく、１～５０分がより好ましく５～３０分が更に好ましい。
　以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明の技術思想を逸脱しない限り、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
（１）構造タンパク質発現株の作製
　ネフィラ・クラビペス（Ｎｅｐｈｉｌａ　ｃｌａｖｉｐｅｓ）由来のフィブロイン（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号：Ｐ４６８０４．１、ＧＩ：１１７４４１５）の塩基配列及びアミノ酸配列をＧｅｎＢａｎｋのウェブデータベースより取得した後、生産性の向上を目的としてアミノ酸残基の置換、挿入及び欠失を施し、さらにＮ末端に配列番号５で示されるアミノ酸配列（タグ配列及びヒンジ配列）を付加して、配列番号９で示されるアミノ酸配列を有する組換えフィブロイン（以下、「ＰＲＴ４１０」ともいう。）を設計した。
　次に、ＰＲＴ４１０をコードする遺伝子を合成した。すなわち、遺伝子の５’末端直上流にＮｄｅＩサイト、及び３’末端直下流にＥｃｏＲＩサイトを付加した遺伝子を得た。当該遺伝子をクローニングベクター（ｐＵＣ１１８）にクローニングした後、ＮｄｅＩ及びＥｃｏＲＩで制限酵素処理し、タンパク質発現ベクターｐＥＴ－２２ｂ（＋）に組み換えた。
（２）タンパク質の発現
　上記で得られたＰＲＴ４１０をコードする遺伝子を含むｐＥＴ２２ｂ（＋）発現ベクターで、大腸菌ＢＬＲ（ＤＥ３）を形質転換した。形質転換された大腸菌を、アンピシリンを含む２ｍＬのＬＢ培地で１５時間培養後、同培養液を、表１に示すシード培養用培地１００ｍＬに、ＯＤ６００が０．００５となるように添加した。培養液の温度を３０℃に保ち、ＯＤ６００が５になるまでフラスコにて、さらに約１５時間培養を行い、シード培養液を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　得られたシード培養液を、表２に示す生産培地５００ｍＬを添加したジャーファーメンターに、ＯＤ６００が０．０５となるように添加した。培養液の温度を３７℃に保ち、ｐＨ６．９で一定になるように制御し、培養液中の溶存酸素濃度を溶存酸素飽和濃度の２０％に維持するようにして培養した。なお、消泡剤として、アデカノールＬＧ－２９５Ｓ（（株）ＡＤＥＫＡ製）を使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　生産培地中のグルコースが完全に消費された直後に、フィード液（グルコース４５５ｇ／１Ｌ、Ｙｅａｓｔ　Ｅｘｔｒａｃｔ　１２０ｇ／１Ｌ）を１ｍＬ／分の速度で添加した。培養液温度を３７℃に保ち、ｐＨ６．９で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の２０％に維持するようにし、２０時間培養を行った。その後、１Ｍのイソプロピル－β－チオガラクトピラノシド（ＩＰＴＧ）水溶液を培養液に対して終濃度１ｍＭになるよう添加し、目的のタンパク質を発現誘導させた。ＩＰＴＧ添加後２０時間経過した時点で、培養液を遠心分離し、菌体を回収した。ＩＰＴＧ添加前とＩＰＴＧ添加後の培養液から調製した菌体を用いてＳＤＳ－ＰＡＧＥを行い、ＩＰＴＧ添加に依存した目的とするタンパク質サイズのバンドの出現により、目的とするタンパク質の発現を確認した。
（３）構造タンパク質の精製
　ＩＰＴＧを添加してから２時間後に回収した菌体を２０ｍＭ　Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ７．４）で洗浄した。洗浄後の菌体を約１ｍＭのフェニルメチルスルホニルフルオリド（ＰＭＳＦ）を含む２０ｍＭ　Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ７．４）に懸濁させ、高圧ホモジナイザー（ＧＥＡ　Ｎｉｒｏ　Ｓｏａｖｉ社）で細胞を破砕した。破砕した細胞を遠心分離し、沈殿物を得た。得られた沈殿物を、高純度になるまで２０ｍＭ　Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ７．４）で洗浄した。洗浄後の沈殿物を１００ｍｇ／ｍＬの濃度になるように８Ｍ　グアニジン緩衝液（８Ｍグアニジン塩酸塩、１０ｍＭリン酸二水素ナトリウム、２０ｍＭ　ＮａＣｌ、１ｍＭ　Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ、ｐＨ７．０）で懸濁し、６０℃で３０分間、スターラーで撹拌し、溶解させた。溶解後、透析チューブ（三光純薬株式会社製のセルロースチューブ３６／３２）を用いて水で透析を行った。透析後に得られた白色の凝集タンパク質を遠心分離により回収し、凍結乾燥機で水分を除き、凍結乾燥粉末を回収した。
（４）モールド成形体の作製
（比較例１）
　上記で得られた凍結乾燥粉末（以下、「サンプル」という。）を１．３５ｇ量り取り、このサンプルを図１に示す加圧成形機１０の金型２（金型２は、円柱形状の金型であり、断面が３５ｍｍ×１５ｍｍの長方形状の貫通孔を有している。）の貫通孔内に導入した。この際、厚みが均等になるようにサンプルを加えていった。全てのサンプルを貫通孔内に導入した後、金型２の加熱を開始するとともに、ハンドプレス機（商品名：ＮＴ－１００Ｈ－Ｖ０９、ＮＰａシステム株式会社製）を用いて、上側ピン４と下側ピン６を貫通孔内に挿入することでサンプルの加圧を行った。この際、サンプルの加圧条件が４０ｋＮ（２７．５５ＭＰａ）となるように制御した。サンプルの温度が１３０℃になったところで加熱を中止し、スポットクーラー（商品名：ＴＳ－２５ＥＰ－１、トラスコ中山株式会社製）で冷却して、サンプルの温度が５０℃になったところで取り出し、バリ取りを行った後、３５ｍｍ×１５ｍｍ×２ｍｍの直方体形状のモールド成形体を得た。すなわち、加熱温度は１３０℃であり、アニール時間は５分であった。
（実施例１）
　凍結乾燥粉末に代えて、凍結乾燥粉末９．９ｇ及び二酸化チタン０．１ｇを混合した後、得られた組成物を１．３５ｇ量り取り、これをサンプルとして使用した。また、サンプルの温度が２００℃になったところで加熱を中止した以外は比較例１と同様にして、モールド成形体を得た。二酸化チタンの含有率は、混合物の全質量基準で１質量％であり、加熱温度は２００℃であり、アニール時間は０分であった。
（実施例２）
　凍結乾燥粉末に代えて、凍結乾燥粉末９．９ｇ及びシリカ被覆二酸化チタン（商品名：ＴＴＯ－５１Ａ、平均粒子径：２０ｎｍ、親水性、石原産業株式会社製）０．１ｇを混合した後、アトライターミルで１００ｒｐｍ、１０分間磨砕して得られた組成物を１．３５ｇ量り取り、これをサンプルとして使用した。その他は実施例１と同様にして、モールド成形体を得た。シリカ被覆二酸化チタンの含有率は、混合物の全質量基準で１質量％であり、加熱温度は２００℃であり、アニール時間は０分であった。
（実施例３）
　凍結乾燥粉末に代えて、凍結乾燥粉末９．９ｇ、シリカ被覆二酸化チタン０．１ｇ及びエタノール５０ｍＬを混合した後、減圧乾燥機を用いて４０℃に加熱し、アトライターミルで１００ｒｐｍ、１０分間磨砕して得られた組成物を１．３５ｇ量り取り、これをサンプルとして使用した。その他は実施例１と同様にして、モールド成形体を得た。シリカ被覆二酸化チタンの含有率は、混合物の全質量基準で１質量％であり、加熱温度は２００℃であり、アニール時間は０分であった。
＜曲げ弾性率及び曲げ強度の測定方法＞
　上記のように得られたモールド成形体を試験片とし、恒温恒湿槽（ｅｓｐｅｃ社製、ＬＨＬ－１１３）で２０℃／６５％の条件下で１日静置した後、オートグラフ（島津製作所株式会社製、ＡＧ－Ｘ）にて籠治具を用いて、三点曲げ試験を行った。使用したロードセルは５０ｋＮであった。この際、三点曲げの支点間距離を２７ｍｍに固定し、測定速度を１ｍｍ／分とした。また、モールド成形体のサイズをマイクロノギスで測定し、治具に設置し測定を行った。曲げ弾性率は０．０５～０．２５％までの変位（ひずみ）から求めた。
＜含水率の測定＞
　曲げ強度の測定時の試験片の含水率を、カールフィッシャー式水分計（Ｍｅｔｒｏｈｍ社製、商品名：860 KF Thermoprep、851 Titrando、801 Stirrer）を用いて測定した。このとき試験片を１８０℃に加熱した。
　実施例１～３と比較例１の結果をまとめて、以下の表３に示す。数値は、３回の試験をして得られた結果の平均値であり、標準偏差とともに記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
（実施例４）
　凍結乾燥粉末に代えて、凍結乾燥粉末９．９ｇ及びモンモリロナイト（商品名：Montmorillonite (Aluminum Pillared Clay)、シグマアルドリッチジャパン社製）０．１ｇを混合した後、得られた組成物を１．３５ｇ量り取り、これをサンプルとして使用した。その他は実施例１と同様にして、モールド成形体を得た。モンモリロナイトの含有率は、混合物の全質量基準で１質量％であり、混合物加熱温度は２００℃であり、アニール時間は０分であった。
　実施例４と比較例１の結果をまとめて、以下の表４に示す。数値は、３回の試験をして得られた結果の平均値であり、標準偏差とともに記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
（実施例５）
　凍結乾燥粉末に代えて、凍結乾燥粉末９．９ｇ及び酸化チタン（商品名：ＴＴＯ－５１Ａ、平均粒子径：２０ｎｍ、親水性、石原産業株式会社製）０．１ｇを混合した後、アトライターミルで１０００ｒｐｍ、１０分間磨砕して得られた組成物を１．３５ｇ量り取り、これをサンプルとして使用した。また、サンプルの温度が１９０℃になったところで加熱を中止した以外は実施例１と同様にして、モールド成形体を得た。酸化チタンの含有率は、混合物の全質量基準で１質量％であり、混合物加熱温度は１９０℃であり、アニール時間は０分であった。
（実施例６）
　凍結乾燥粉末に代えて、凍結乾燥粉末０．９ｇ、酸化チタン（商品名：ＴＴＯ－５１Ａ、平均粒子径：２０ｎｍ、親水性、石原産業株式会社製）０．１ｇ及びエタノール５０ｍＬを混合し、減圧乾燥機を用いて４０℃に加熱した後、凍結乾燥粉末９．０ｇを加えて、アトライターミルで１０００ｒｐｍ、１０分間磨砕して得られた組成物を１．３５ｇ量り取り、これをサンプルとして使用した。その他は実施例５と同様にして、モールド成形体を得た。酸化チタンの含有率は、混合物の全質量基準で１質量％であり、混合物加熱温度は１９０℃であり、アニール時間は０分であった。
（実施例７）
　凍結乾燥粉末に代えて、凍結乾燥粉末９．９ｇ、酸化チタン（商品名：ＴＴＯ－５１Ａ、平均粒子径：２０ｎｍ、親水性、石原産業株式会社製）０．１ｇ及びエタノール５０ｍＬを混合し、減圧乾燥機を用いて４０℃に加熱した後、アトライターミルで１０００ｒｐｍ、１０分間磨砕して得られた組成物を１．３５ｇ量り取り、これをサンプルとして使用した。その他は実施例５と同様にして、モールド成形体を得た。酸化チタンの含有率は、混合物の全質量基準で１質量％であり、混合物加熱温度は１９０℃であり、アニール時間は０分であった。
＜曲げ弾性率及び曲げ強度の測定方法＞
　上記のように得られたモールド成形体を試験片とし、恒温恒湿槽（ｅｓｐｅｃ社製、ＬＨＬ－１１３）で２０℃／６５％の条件下で１日静置した後、オートグラフ（島津製作所株式会社製、ＡＧ－Ｘ）にて籠治具を用いて、三点曲げ試験を行った。使用したロードセルは５０ｋＮであった。この際、三点曲げの支点間距離を２７ｍｍに固定し、測定速度を１ｍｍ／分とした。また、モールド成形体のサイズをマイクロノギスで測定し、治具に設置し測定を行った。曲げ弾性率は０．０５～０．２５％までの変位（ひずみ）から求めた。
　結果を図３及び表５に示す。図３中、棒グラフは曲げ強度（単位：ＭＰａ）を示し、折れ線グラフは曲げ弾性率（単位：ＧＰａ）を示す。実施例５～７のモールド成形体はいずれも、比較例１のモールド成形体よりも曲げ強度及び曲げ弾性率が高かった。なかでも、実施例６は、曲げ強度及び曲げ弾性率が更に高い値を示した。表５中、数値は、３回の試験をして得られた結果の平均値であり、標準偏差とともに記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　２…金型、４…上側ピン、６…下側ピン、８ａ…加熱加圧前の組成物、８ｂ…加熱加圧後の組成物、１０…加圧成形機。

Claims (14)

  1. 　ポリペプチド及び無機物を含有する組成物のモールド成形体。
  2. 　前記ポリペプチドが、構造タンパク質である、請求項１に記載のモールド成形体。
  3. 　前記構造タンパク質が、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からなる群より選ばれる、少なくとも１種を含む、請求項２に記載のモールド成形体。
  4. 　前記無機物が金属酸化物又は粘土鉱物である、請求項１～３のいずれか一項に記載のモールド成形体。
  5. 　前記金属酸化物が酸化チタンを含む、請求項４に記載のモールド成形体。
  6. 　前記粘土鉱物がスメクタイトを含む、請求項４に記載のモールド成形体。
  7. 　ポリペプチド及び無機物を含有する組成物のモールド成形体の製造方法であって、
    　前記ポリペプチド、前記無機物及びアルコールを混合して混合物を得る工程と、
    　該混合物を加熱及び加圧する工程と、を含む、方法。
  8. 　前記ポリペプチドが、構造タンパク質である、請求項７に記載の方法。
  9. 　前記構造タンパク質が、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からなる群より選ばれる、少なくとも１種を含む、請求項８に記載の方法。
  10. 　前記無機物が金属酸化物又は粘土鉱物である、請求項７～９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 　ポリペプチド及び無機物を含有する組成物のモールド成形体の製造方法であって、
    　第１の量の前記ポリペプチド、前記無機物及びアルコールを混合して、第１の混合物を得る工程と、
    　第１の混合物に、第２の量の前記ポリペプチドを混合して、第２の混合物を得る工程と、
    　第２の混合物を加熱及び加圧する工程と、を含む、方法。
  12. 　前記ポリペプチドが、構造タンパク質である、請求項１１に記載の方法。
  13. 　前記構造タンパク質が、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からなる群より選ばれる、少なくとも１種を含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 　前記無機物が金属酸化物又は粘土鉱物である、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の方法。
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