WO2021060481A1 - タンパク質繊維の製造方法、タンパク質繊維製生地の製造方法、及びタンパク質繊維の防縮加工方法 - Google Patents

タンパク質繊維の製造方法、タンパク質繊維製生地の製造方法、及びタンパク質繊維の防縮加工方法 Download PDF

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秀人 石井
瑞季 五十嵐
龍輝 足達
祐之介 安部
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    • D06M2101/10—Animal fibres
    • D06M2101/12—Keratin fibres or silk

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a protein fiber, a method for producing a protein fiber dough, and a method for shrink-proofing a protein fiber.
  • Some protein fibers shrink due to contact with water for example, immersion in water or hot water or exposure to a high humidity environment. If such an unexpected change in length due to shrinkage of protein fibers occurs, especially when it comes into contact with water for the first time after production, there is a concern that various problems may be caused due to it. For example, unexpected length changes occur when protein fibers are exposed to a high humidity environment during storage immediately after production, or when treatment with moisture such as washing and moist heat setting is performed for the first time after production. Not only may workability and quality be reduced, but post-processing may even be adversely affected.
  • Patent Document 1 describes a stretching step of bringing a protein-containing raw material fiber into contact with a liquid or steam to shrink or stretch the protein raw material fiber, and adjusting the protein raw material fiber that has undergone the stretching step to an arbitrary length.
  • a method for producing a protein fiber is disclosed, which comprises a drying step of drying while squeezing.
  • shrink-proof treatment is applied to the protein fibers after in-line spinning without applying tension in the fiber axis direction as much as possible so that residual stress is not generated as much as possible. It is conceivable to apply. However, in that case, crimping occurs when the protein fiber comes into contact with water. Therefore, the obtained protein fiber has a problem that the usable use is limited.
  • an object of the present invention is to provide a method capable of producing a protein fiber in which shrinkage when it comes into contact with water for the first time after production is suppressed more reliably and the occurrence of crimp is also suppressed.
  • Another object of the present invention is to provide a method capable of producing a protein fiber dough in which shrinkage when it comes into contact with moisture for the first time after production is suppressed more reliably and the occurrence of crimp is also suppressed.
  • Another object of the present invention is to provide a shrink-proof processing method for protein fibers, which more reliably suppresses shrinkage when it comes into contact with moisture for the first time after production, and also suppresses the occurrence of crimping.
  • the present invention relates to, for example, the following inventions.
  • the pre-shrinkage step of contracting the protein fibrils after stretching and before being wound in a relaxed state the winding step of winding the protein fibrils that have undergone the pre-shrinking step to obtain a wound product, and the winding step.
  • a method for producing a protein fiber comprising a post-shrinkage step of shrinking the processed protein fibril in a relaxed state.
  • the post-shrinkage step is a wet shrinkage step in which the protein fibrils that have undergone the winding step are brought into contact with a liquid or vapor in a relaxed state to shrink, or the protein fibrils that have undergone the winding step are heated in a relaxed state.
  • a method for producing a protein fiber dough comprising a step of producing a dough using the protein fiber obtained by the production method according to any one of [1] to [8].
  • a pre-shrinkage step of contracting a protein fiber after stretching and before being wound in a relaxed state a winding step of winding a protein fiber that has undergone the pre-shrinking step to obtain a wound product, and a protein that has undergone the above-mentioned winding step.
  • a shrink-proof processing method for protein fibers comprising a post-shrinkage step of shrinking the fibers in a relaxed state.
  • the post-shrinkage step is a wet shrinkage step in which the protein fiber that has undergone the winding step is brought into contact with a liquid or vapor in a relaxed state to shrink, or the protein fiber that has undergone the winding step is heated in a relaxed state.
  • the shrink-proof processing method according to [10] which is a dry shrinking step of shrinking.
  • the present invention it is possible to provide a method capable of producing a protein fiber in which shrinkage when it comes into contact with water for the first time after production is suppressed more reliably and the occurrence of crimp is also suppressed. According to the present invention, it is also possible to provide a method capable of producing a protein fiber dough in which shrinkage when it comes into contact with moisture for the first time after production is suppressed more reliably and the occurrence of crimp is also suppressed. According to the present invention, it is possible to provide a shrink-proof processing method for protein fibers, which more reliably suppresses shrinkage when it comes into contact with moisture for the first time after production, and also suppresses the occurrence of crimping.
  • FIG. 1 It is a figure which shows schematicly the production apparatus of the protein raw fiber which concerns on one Embodiment. It is a figure which shows schematicly the production apparatus of the protein raw fiber which concerns on one Embodiment. It is a figure which shows the speed control means and the temperature control means which can be provided in the high temperature heating furnace in FIG. It is a figure which shows typically the protein fiber production apparatus (post-shrinkage apparatus) which concerns on one Embodiment. It is a figure which shows typically the protein fiber production apparatus (post-shrinkage apparatus) which concerns on one Embodiment. It is a figure which shows typically the protein fiber production apparatus (post-shrinkage apparatus) which concerns on one Embodiment. It is a figure which shows typically the protein fiber production apparatus (post-shrinkage apparatus) which concerns on one Embodiment.
  • (A) is a schematic view of an apparatus for obtaining a skein from a wound product of protein fibrils.
  • (B) is a schematic view of a wet shrink device.
  • (C) is a schematic view of a dry shrink device. It is a schematic diagram which shows an example of the domain sequence of modified fibroin. It is a figure which shows the distribution of the value of z / w (%) of naturally-derived fibroin. It is a figure which shows the distribution of the value of x / y (%) of naturally-derived fibroin. It is a schematic diagram which shows an example of the domain sequence of modified fibroin. It is a schematic diagram which shows an example of the domain sequence of modified fibroin.
  • the method for producing a protein fiber according to the present embodiment includes a pre-shrinkage step of contracting the protein fibrils after stretching and before being wound up in a relaxed state, and a winding product around the protein fibrils that has undergone the pre-shrinkage step. It includes a winding step for obtaining the protein, and a post-shrinking step for shrinking the protein fibrils that have undergone the winding step in a relaxed state.
  • the method for producing a protein fiber according to the present embodiment includes a post-shrinkage step, the obtained protein fiber can be more reliably suppressed from shrinking when it comes into contact with water for the first time after production. This effect is particularly noticeable when the temperature of the water in contact is high. Further, since the method for producing a protein fiber according to the present embodiment includes a pre-shrinkage step in addition to a post-shrinkage step, the obtained protein fiber is sufficiently suppressed from being crimped when it comes into contact with water. ..
  • contracting a protein fibril in a relaxed state means that the protein fibril is naturally contracted in a relaxed state without applying any tension, and the amount of contraction of the protein fibril is defined as. It also includes the case where the protein fibrils are contracted in a state where the tension is applied to a degree that is substantially the same as the amount of contraction when the protein fibrils are naturally contracted in a relaxed state without applying any tension.
  • substantially the same in this specification means the same amount or value, or the amount or value close to it, and the approximate amount or value is obtained when it is the same amount or value. The amount that can produce the same effect as the effect.
  • the pre-shrinkage step is a step of shrinking the protein fibrils after stretching and before being wound up in a relaxed state.
  • the pre-shrinkage step may be carried out before the winding step, and for example, a dope solution (spinning stock solution) is used to spin by a known spinning method (dry spinning, wet spinning, dry wet spinning, melt spinning, etc.). After that, it may be carried out on the protein fibrils stretched by a known stretching method (wet heat stretching, dry heat stretching, etc.).
  • Examples of the method of contracting the protein fibrils in a relaxed state include a method including a wet shrinkage step of contacting the protein fibrils with a liquid or vapor in a relaxed state (wet contraction method), or a method of contracting the protein fibrils in a relaxed state. There is a method including a dry shrinkage step of heating and shrinking (dry shrinkage method).
  • the protein fibrils shrink regardless of an external force. It is considered that this occurs because the residual stress is relaxed by the liquid or vapor infiltrating between the fibers or into the fibers in the protein fibrils having the residual stress due to stretching.
  • the type of liquid or vapor used in the wet shrinkage method is not particularly limited as long as it can naturally shrink the protein fibrils by contact with the protein fibrils.
  • the liquid or vapor include a polar liquid or vapor.
  • the polar liquid include water, tetrahydrofuran, acetonitrile, acetone, methanol and the like, and among them, water is preferably used. Not only is water inexpensive and easy to handle, but it is also possible to shrink the protein fibrils more quickly and reliably by contact with the protein fibrils.
  • the vapor having polarity include the above-mentioned liquid vapor having polarity, and among them, water vapor is preferably used. This is because water vapor, like water, can contract the protein fibrils more quickly and reliably by coming into contact with the protein fibrils.
  • the liquid used in the wet shrinkage method is hot water (heated water) rather than water.
  • the temperature of the liquid is lower than the temperature at which the protein contained in the protein fibrils is decomposed or the protein fibrils are thermally damaged. Good.
  • the upper limit of the temperature of the liquid is preferably less than the boiling point.
  • the lower limit of the temperature of the liquid is preferably 10 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, and more preferably 70 ° C. or higher. More preferred.
  • the upper limit of the temperature of water is preferably 90 ° C.
  • the lower limit of the temperature of water is preferably 10 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, and even more preferably 70 ° C. or higher.
  • the temperature of the liquid may be constant, or the temperature of the liquid may be changed to a predetermined temperature.
  • the method of bringing the liquid or vapor into contact with the protein fibrils is not particularly limited.
  • the method include a method of immersing the protein fibrils in a liquid, a method of spraying the protein fibrils with a liquid at room temperature or in a heated steam state, and a method in which the protein fibrils are filled with steam.
  • Examples include a method of exposing to a humid environment. Among these methods, the method of immersing the protein fibrils in a liquid is preferable because the shrinkage time can be effectively shortened and the shrinkage processing equipment can be simplified.
  • the time for contacting the protein fibrils with the liquid is not particularly limited, and may be, for example, 1 minute or more.
  • the time may be 10 minutes or more, 20 minutes or more, or 30 minutes or more.
  • the upper limit of the time is not particularly limited, but from the viewpoint of shortening the manufacturing process time and eliminating the risk of decomposition (hydrolysis, etc.) of the protein fibrils, for example, 120 minutes or less. It may be 90 minutes or less, or 60 minutes or less.
  • the wet shrinkage method may further include a step of drying the protein fibrils (drying step) following the wet shrinkage step.
  • the drying method in the drying step is not particularly limited, and for example, natural drying may be used, or forced drying may be performed using a drying facility.
  • the drying temperature is not limited as long as it is lower than the temperature at which the protein is thermally damaged, but is generally a temperature in the range of 20 to 150 ° C. and 40 to 120 ° C.
  • the temperature is preferably in the range of ° C., and more preferably in the range of 60 to 100 ° C. Within such a temperature range, the protein fibrils can be dried more quickly and efficiently without causing thermal damage to the protein.
  • the drying time is appropriately selected according to the drying temperature and the like, and for example, a time during which the influence on the quality and physical properties of the braided body due to overdrying of the protein fibrils can be eliminated is adopted.
  • the dry shrinkage method includes a dry shrinkage step in which the protein fibrils are heated and shrunk in a relaxed state.
  • the dry shrinkage step may include a step of heating the protein fibrils (heating step) and a step of shrinking the heated protein fibrils in a relaxed state (relaxation shrinkage step).
  • the heating temperature is equal to or higher than the softening temperature of the protein used for the protein fibrils.
  • the protein softening temperature as used herein is the temperature at which shrinkage of protein fibrils due to stress relaxation begins. Heat relaxation contraction above the softening temperature of the protein causes the protein fibrils to contract to the extent that it cannot be obtained simply by removing the water in the protein fibrils.
  • the heating temperature is preferably 80 ° C. or higher, more preferably 180 ° C. to 280 ° C., further preferably 200 ° C. to 240 ° C., and even more preferably 220 ° C. to 240 ° C.
  • the heating time is preferably 60 seconds or less, more preferably 30 seconds or less, still more preferably 5 seconds or less, from the viewpoint of the elongation of the protein fibrils after the heat treatment. It is considered that the length of this heating time does not significantly affect the stress of the protein fibrils.
  • the winding step is a step of winding the protein fibrils that have undergone the pre-shrinkage step to obtain a wound product.
  • the winding step may be carried out immediately after the pre-shrinkage step, or may be carried out after another step (for example, a drying step of drying the protein fibrils) is carried out after the pre-shrinkage step.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a protein raw fiber manufacturing apparatus (spinning apparatus).
  • the spinning device 100 shown in FIG. 1 includes an extrusion device 1, a coagulation bath 20, a washing bath 21, a water bath 46 for performing a pre-shrinkage step, and a drying device 4 in this order from the upstream side. Stretching is carried out in the coagulation bath 20 and / or the washing bath 21.
  • the extrusion device 1 has a storage tank 7, in which the doping solution (spinning stock solution) 6 is stored.
  • the coagulation liquid 11 (for example, methanol) is stored in the coagulation bath 20.
  • the doping liquid 6 is pushed out from a nozzle 9 provided with an air gap 19 between the doping liquid 11 and the coagulating liquid 11 by a gear pump 8 attached to the lower end of the storage tank 7.
  • the extruded doping liquid 6 is supplied into the coagulating liquid 11 via the air gap 19.
  • the solvent is removed from the dope solution 6 in the coagulation solution 11 to coagulate the protein.
  • the coagulated protein is guided to the washing tub 21, washed with the washing liquid 12 in the washing tub 21, and then sent to the water bath 46 by the first nip roller 13 and the second nip roller 14 installed in the washing tub 21. Be done.
  • the rotation speed of the second nip roller 14 is set to be faster than the rotation speed of the first nip roller 13
  • the protein fibrils are stretched at a magnification corresponding to the rotation speed ratio.
  • the protein fibrils stretched in the washing liquid 12 are contracted in a relaxed state when passing through the water bath 46 after leaving the washing bath 21 (pre-shrinking step), and then pass through the drying device 4. When it is dried, it is then wound up in a winder (winding process). In this way, the protein fibrils are finally obtained as the winding 5 wound around the winder.
  • 18a to 18g are thread guides.
  • Relay rollers 50 and 52 that relay protein fibrils are arranged on the upstream side and the downstream side of the water bath 46.
  • the water bath 46 has a heater 54, and the liquid (hot water) 47 heated by the heater 54 is housed in the water bath 46.
  • the presser roller 56 is installed in a state of being immersed in the liquid (hot water) 47.
  • the protein fibrils sent out from the upstream side are wound around the presser roller 56 in the water bath 46, and while being pressed, they are immersed in the liquid (hot water) 47 toward the downstream side. It is designed to run.
  • the immersion time of the protein fibrils in the hot water 47 is appropriately controlled according to the traveling speed of the protein fiber.
  • the liquid (hot water) 47 is in a relaxed state by controlling the delivery speed of the protein fibrils by the second nip roller 14 and the winding speed of the protein fibrils by the winder. It contracts naturally upon contact with. For example, when a protein fibril that contracts by about 20% in the fiber axis direction when immersed in a liquid (hot water) 47 in a relaxed state is used, the take-up speed and the delivery speed are set, and the latter is the former. If the rate is less than 80%, the protein fibrils can be naturally contracted in the liquid (hot water) 47 in a relaxed state.
  • the coagulation liquid 11 may be any solution that can be desolvated, and examples thereof include lower alcohols having 1 to 5 carbon atoms such as methanol, ethanol and 2-propanol, and acetone.
  • the coagulant 11 may contain water as appropriate.
  • the temperature of the coagulating liquid 11 is preferably 0 to 30 ° C.
  • the distance through which the coagulated protein passes through the coagulation liquid 11 (substantially, the distance from the thread guide 18a to the thread guide 18b) may be as long as the solvent can be efficiently removed, for example, 200 to 500 mm. Is.
  • the residence time in the coagulation liquid 11 may be, for example, 0.01 to 3 minutes, preferably 0.05 to 0.15 minutes. Further, stretching (pre-stretching) may be performed in the coagulating liquid 11.
  • Wet heat stretching can be performed in warm water, in a solution of warm water with an organic solvent or the like, or in steam heating.
  • the temperature may be, for example, 50 to 90 ° C, preferably 75 to 85 ° C.
  • the undrawn yarn (or the pre-drawn yarn) can be drawn, for example, 1 to 10 times, and preferably 2 to 8 times.
  • Dry heat stretching can be performed using an electric tube furnace, a dry heat plate, or the like.
  • the temperature may be, for example, 140 ° C. to 270 ° C., preferably 160 ° C. to 230 ° C.
  • the undrawn yarn (or the pre-drawn yarn) can be drawn, for example, 0.5 to 8 times, and preferably 1 to 4 times.
  • Wet heat stretching and dry heat stretching may be performed individually, or they may be performed in multiple stages or in combination. That is, the first-stage stretching is performed by moist heat stretching, the second stage stretching is performed by dry heat stretching, or the first stage stretching is performed by moist heat stretching, the second stage stretching is performed by moist heat stretching, and the third stage stretching is performed by dry heat stretching. Wet heat stretching and dry heat stretching can be appropriately combined.
  • the lower limit of the final draw ratio is preferably more than 1 time, 2 times or more, 3 times or more, 4 times or more, 5 times or more, 6 times with respect to the undrawn yarn (or pre-drawn yarn). It is any of the above, 7 times or more, 8 times or more, and 9 times or more, and the upper limit values are preferably 40 times or less, 30 times or less, 20 times or less, 15 times or less, 14 times or less, and 13 times or less. , 12 times or less, 11 times or less, 10 times or less.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing another example of a protein raw fiber manufacturing apparatus (spinning apparatus).
  • FIG. 3 is a diagram showing a speed adjusting means and a temperature adjusting means that can be provided in the high temperature heating furnace in FIG.
  • the spinning device 200 shown in FIG. 2 is used in the dry shrinkage method, and is a spinning device (spinning means) 25 for spinning protein raw fibers and a protein raw fiber spun by the spinning device 25 in a relaxed state. It is provided with a high temperature heating relaxation device 60 that heats and shrinks at a high temperature.
  • a spinning step of the protein fibrils and a dry shrinkage step of heating the protein fibrils in a relaxed state at a high temperature to shrink them are continuously performed.
  • the spinning device 25 is, for example, a spinning device for dry / wet spinning, and includes an extrusion device 1, a coagulation device 2, a cleaning device 3, and a drying device 4 in order from the upstream side.
  • the extrusion device 1 has a storage tank 7, and the doping liquid (spinning stock solution) 6 is stored in the storage tank 7.
  • the coagulation device 2 has a coagulation bath 20, and a coagulation liquid 11 (for example, methanol) is stored in the coagulation bath 20.
  • the doping liquid 6 is pushed out from a nozzle 9 provided with an air gap 19 between the doping liquid 11 and the coagulating liquid 11 by a gear pump 8 attached to the lower end of the storage tank 7.
  • the extruded doping liquid 6 is supplied into the coagulating liquid 11 via the air gap 19.
  • the solvent is removed from the dope solution 6 in the coagulation solution 11 to coagulate the protein.
  • the cleaning device 3 has a cleaning bathtub 21, and a cleaning liquid 12 (for example, water) is stored in the cleaning bathtub 21.
  • a cleaning liquid 12 for example, water
  • the protein coagulated in the coagulation bath 20 is guided to the washing bath 21 and washed with the washing liquid 12.
  • This protein is sent to the drying device 4 by the first nip roller 13 and the second nip roller 14 installed in the washing bath 21.
  • the rotation speed of the second nip roller 14 is faster than the rotation speed of the first nip roller 13, the protein fibrils are stretched at a magnification corresponding to the rotation speed ratio.
  • 18a to 18e are thread guides.
  • the stretching performed in the washing bath 21 when obtaining the protein fibrils may be so-called moist heat stretching performed in warm water, a solution obtained by adding an organic solvent or the like to warm water, or the like.
  • the temperature of this moist heat stretching may be, for example, 0 to 90 ° C, preferably 20 to 70 ° C, and more preferably 30 to 60 ° C.
  • the draw ratio of the undrawn yarn (or the pre-drawn yarn) in the moist heat drawing may be, for example, 1 to 10 times or 2 to 8 times.
  • the protein fibrils stretched in the washing liquid 12 are dried when they pass through the drying device 4 after leaving the washing bath 21.
  • the drying device 4 has, for example, a dry heat type drying furnace 17.
  • a delivery roller 31 and a take-up roller 32 are provided in the drying furnace 17.
  • the protein fibrils stay in the drying oven 17 for a predetermined dwell time by these sending rollers 31 and winding rollers 32, and then are sent to the high temperature heating / relaxing device 60.
  • the rotation speed of the take-up roller 32 is set to be faster than the rotation speed of the delivery roller 31, so that the protein fibrils may be stretched at a magnification corresponding to the rotation speed ratio.
  • a heater (not shown) is provided in the drying furnace 17.
  • the temperature in the drying oven 17, that is, the drying temperature of the protein fibrils is, for example, 80 ° C.
  • An oiling device 30 may be provided between the cleaning device 3 and the drying device 4.
  • the high temperature heating relaxation device 60 is provided on the downstream side of the spinning device 25 in the traveling direction of the protein fibrils.
  • the high temperature heating relaxation device 60 includes, for example, a dry heat type high temperature heating furnace 63.
  • a delivery roller (delivery means) 61 and a take-up roller (winding means) 62 are provided in the high-temperature heating furnace 63. Both the delivery roller 61 and the take-up roller 62 have a cylindrical shape, and protein fibrils are wound around their peripheral surfaces. The protein fibrils stay in the high temperature heating furnace 63 for a predetermined staying time by these sending rollers 61 and winding rollers 62, and then are wound up by a winder.
  • the rotation speed of the take-up roller 62 is set to be slower than the rotation speed of the delivery roller 61, so that the protein fibrils are relaxed at a magnification corresponding to the rotation speed ratio. That is, the delivery roller 61 is configured to continuously deliver the protein fibrils at a predetermined delivery rate.
  • the take-up roller 62 is configured to continuously take up the protein fibrils sent out by the take-off roller 61 at a take-up speed slower than the take-off speed of the take-out roller 61. According to the delivery roller 61 and the take-up roller 62 configured in this way, the protein fibrils are overfed, and the protein fibrils are in a relaxed state between the delivery roller 61 and the take-up roller 62. Occurs.
  • a speed controller 66 is connected to the delivery roller 61 and the take-up roller 62.
  • the speed controller 66 is connected to a drive motor (not shown) provided on each of the delivery roller 61 and the take-up roller 62.
  • the speed controller 66 is a computer composed of, for example, hardware such as a CPU, ROM and RAM, and software such as a program stored in the ROM.
  • the speed controller 66 adjusts the delivery speed and / or the take-up speed as described above by controlling both the delivery roller 61 and / or the take-up roller 62.
  • the speed controller 66 constitutes a speed adjusting means for adjusting at least one of the sending speed of the sending roller 61 and the winding speed of the winding roller 62.
  • the speed controller 66 sets the delivery speed and the delivery speed so that the delivery speed by the delivery roller 61 becomes an arbitrary ratio (relaxation ratio) within the range of 1 to 3 times the winding speed by the take-up roller 62. / Or the take-up speed can be adjusted.
  • a high temperature heater 64 is installed in the high temperature heating furnace 63 of the high temperature heating relaxation device 60.
  • a temperature controller 67 is connected to the high temperature heater 64.
  • the temperature controller 67 is a computer composed of, for example, hardware such as a CPU, ROM and RAM, and software such as a program stored in the ROM.
  • the temperature controller 67 adjusts the temperature in the high temperature heating furnace 63 by controlling the high temperature heater 64.
  • Information about the temperature inside the high temperature heating furnace 63 is input to the temperature controller 67 from a temperature sensor (not shown) provided in the high temperature heating furnace 63, and the temperature controller 67 controls the high temperature heater 64 based on the information. May be good.
  • the temperature controller 67 constitutes a temperature control means for controlling the heating temperature of the protein fibrils in the high temperature heating furnace 63.
  • the temperature controller 67 controls the high temperature heater 64 so that the heating temperature in the high temperature heating furnace 63 is higher than the heating temperature in the drying furnace 17 of the drying device 4.
  • the temperature controller 67 can adjust the heating temperature of the protein fibrils so as to have an arbitrary temperature in the range of, for example, 80 to 300 ° C.
  • the speed controller 66 and the temperature controller 67 are shown separately, but the present invention is not limited to such a mode.
  • the speed controller 66 and the temperature controller 67 may be incorporated in an integrated controller, or the controller that controls the entire spinning device 200 may be provided with a function corresponding to the speed controller 66 and the temperature controller 67. ..
  • the high-temperature heating relaxation device 60 constitutes a heating means for heating the protein fibrils and a relaxation / contraction means for contracting the heated protein fibrils in a relaxed state.
  • the high temperature heating / relaxing device 60 is a device that also serves as a heating means and a relaxation / contraction means.
  • the heating step and the relaxation / contraction step are performed at the same time.
  • a winder is provided on the downstream side of the high temperature heating relaxation device 60 in the traveling direction of the protein fibrils.
  • the protein fibrils are subjected to a shrinkage treatment in the high temperature heating relaxation device 60 and then wound up by a winder to obtain a wound product 5.
  • the relaxation ratio is preferably more than 1 time, more preferably 1.4 times or more, still more preferably 1.7 times or more, and particularly preferably 2 times or more.
  • the relaxation ratio is grasped as, for example, the ratio of the delivery speed to the winding speed of the protein fibrils.
  • the post-shrinkage step In the post-shrinkage step, the protein fibrils that have undergone the winding step are contracted in a relaxed state.
  • the resulting protein fiber is more reliably suppressed from shrinking when it comes into contact with water for the first time after production.
  • shrinkage occurs when it comes into contact with moisture for the first time after production, and especially when it comes into contact with high-temperature moisture, the shrinkage is remarkable. It is considered that this is because residual stress is generated in the protein fibrils due to the inevitable tension applied to the protein fibrils in the fiber axis direction during winding in the winding step.
  • the post-shrinkage step is carried out for the purpose of relaxing the total residual stress of the protein fibrils including the residual stress generated in the winding step.
  • the post-shrinkage step as a method of shrinking the protein fibrils in a relaxed state, for example, a method including a wet shrinkage step of bringing the protein fibrils into contact with a liquid or vapor in a relaxed state (wet shrinkage method), a protein raw material.
  • a method including a wet shrinkage step of bringing the protein fibrils into contact with a liquid or vapor in a relaxed state dry shrinkage method
  • dry shrinkage method dry shrinkage method
  • Specific embodiments of the wet shrinkage method and the dry shrinkage method are as described in the pre-shrinkage step.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of a protein fiber manufacturing apparatus (post-shrinkage apparatus).
  • the post-shrinkage device 300 shown in FIG. 4 is used in a wet shrinkage method, and includes a feed roller 42 for feeding out raw protein fibers, a winder 44 for winding up protein fibers, a water bath 46 for performing a post-shrinkage step, and the like. It is configured to include a dryer 48 that carries out a drying step.
  • the feed roller 42 is capable of mounting a wound product of the protein raw fiber 36, and the protein raw fiber 36 is continuously connected to the wound product of the protein raw fiber 36 by rotation of an electric motor or the like (not shown). It can be sent out automatically and targetly.
  • the winder 44 can continuously and automatically wind the protein fiber 38 produced through the post-shrinkage step and the drying step after being fed from the feed roller 42 by the rotation of an electric motor (not shown). ..
  • the delivery speed of the protein fibrils 36 by the feed roller 42 and the winding speed of the protein fibers 38 by the winder 44 can be controlled independently of each other.
  • the water bath 46 and the dryer 48 are arranged side by side between the feed roller 42 and the winder 44 on the upstream side and the downstream side in the feeding direction of the protein fibrils 36, respectively.
  • the post-shrinkage device 300 shown in FIG. 4 has relay rollers 50 and 52 that relay the protein fibrils 36 traveling from the feed roller 42 toward the winder 44.
  • the water bath 46 has a heater 54, and the liquid (hot water) 47 heated by the heater 54 is housed in the water bath 46. Further, in the water bath 46, the presser roller 56 is installed in a state of being immersed in the liquid (hot water) 47. As a result, the protein fibrils 36 sent out from the feed roller 42 are wound around the presser roller 56 in the water bath 46, and while being pressed, they are immersed in the liquid (hot water) 47 on the winder 44 side. It is designed to run toward. The immersion time of the protein fibrils 36 in the liquid (hot water) 47 is appropriately controlled according to the traveling speed of the protein fibrils 36.
  • the dryer 48 has a pair of hot rollers 58.
  • the pair of hot rollers 58 can be wound around the protein fibrils 36 which are separated from the water bath 46 and run toward the winder 44 side.
  • the protein fibrils 36 immersed in the liquid (hot water) 47 in the water bath 46 are heated by a pair of hot rollers 58 in the dryer 48, dried, and then further toward the winder 44. It is supposed to be sent out.
  • the winding object 5 of the above is attached to the feed roller 42.
  • the protein fibrils 36 are continuously fed from the feed roller 42 and immersed in the liquid (hot water) 47 in the water bath 46.
  • the ratio between the feeding speed of the feed roller 42 and the winding speed of the winder 44 the protein fibrils naturally contract due to contact with the liquid (hot water) 47 in a relaxed state. To do.
  • the take-up speed and the delivery speed are set, and the latter is the former. If the rate is less than 80%, the protein fibrils can be naturally contracted in the liquid (hot water) 47 in a relaxed state.
  • the protein fibrils 36 contracted in the liquid (hot water) 47 in the water bath 46 are heated by the pair of hot rollers 58 of the dryer 48.
  • the contracted protein fibrils 36 are dried to obtain protein fibers 38.
  • the obtained protein fiber 38 is wound by a winder 44 to obtain a wound product of the protein fiber 38.
  • the protein fibrils 36 may be dried using a drying facility consisting of only a heat source such as a known hot plate.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing another example of a protein fiber manufacturing apparatus (post-shrinkage apparatus).
  • the post-shrinkage device 400 shown in FIG. 5 is used in a dry shrinkage method, and includes a feed roller 42 that feeds out raw protein fibers, a winder 44 that winds up protein fibers, and a high-temperature heating / relaxing device 60 that carries out a post-shrinkage step. And, it is configured to have.
  • the feed roller 42 can be equipped with a wound product of protein fibrils 36.
  • the high temperature heating relaxation device 60 has a configuration as described with reference to FIG. That is, the high-temperature heating / relaxing device 60 has, for example, a dry-heat type high-temperature heating furnace 63.
  • a delivery roller (delivery means) 61 and a take-up roller (winding means) 62 are provided in the high-temperature heating furnace 63. Both the delivery roller 61 and the take-up roller 62 have a cylindrical shape, and protein fibrils are wound around their peripheral surfaces. The protein fibrils are wound by the winding roller 61 and the winding roller 62 after staying in the high temperature heating furnace 63 for a predetermined staying time and contracted in a relaxed state.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing still another example of a protein fiber manufacturing apparatus (post-shrinkage apparatus).
  • FIG. 6A is a schematic view of an apparatus for obtaining a skein from a wound product of protein fibrils.
  • FIG. 6B is a schematic view of the wet shrink device.
  • FIG. 6 (c) is a schematic view of a dry shrink device.
  • the post-shrinkage device shown in FIG. 6 has a feed roller 42 to which a wound product of the protein fibrils 36 can be attached.
  • a wound product of the protein fibrils 36 spun using the spinning device 100 shown in FIG. 1 is attached to the feed roller 42.
  • the protein fibrils 36 are sent out from the feed roller 42 and wound around the support 71 to obtain a skein-shaped protein fibrils 70 (FIG. 6A).
  • the cascading protein fibrils 70 are not under tension and are in a relaxed state.
  • FIG. 6B is a schematic view of an apparatus used for the wet shrinkage method
  • FIG. 6C is a schematic view of the apparatus used for the dry shrinkage method.
  • the device shown in FIG. 6B has a water bath 46, a heater 54 capable of heating the liquid in the water bath 46, and a liquid (for example, water or hot water) 47 contained in the water bath 46.
  • a liquid for example, water or hot water
  • the skein-shaped protein fibrils 70 are immersed in a heated liquid (for example, hot water) 47.
  • the protein fibrils can be contracted in a relaxed state.
  • the preferred mode (type, temperature, etc.) of the liquid, the preferred mode of the immersion time, and the like are as described in the pre-shrink step (wet shrink method).
  • the device shown in FIG. 6 (c) has a high temperature heater 64.
  • the skein-shaped protein fibrils 70 are held above the high temperature heater 64.
  • the temperature of the high temperature heater 64 is preferably set so that the temperature of the protein fibrils (heating temperature) is equal to or higher than the softening temperature of the protein used for the protein fibrils.
  • Preferred aspects of the heating temperature and heating time are as described in the pre-shrinkage step (dry shrinkage method).
  • the protein fiber produced according to the production method according to the present invention or the protein fibril which is an intermediate product contains a protein as a main component.
  • the protein is not particularly limited, and any protein can be used.
  • proteins include natural proteins and recombinant proteins (artificial proteins).
  • the recombinant protein include any protein that can be produced on an industrial scale, and examples thereof include proteins that can be used for industrial purposes, proteins that can be used for medical purposes, and structural proteins.
  • Specific examples of proteins that can be used for industrial or medical purposes include enzymes, regulatory proteins, receptors, peptide hormones, cytokines, membrane or transport proteins, antigens used for vaccination, vaccines, antigen-binding proteins, immunostimulatory proteins, etc.
  • Examples include allergens, full-length antibodies or antibody fragments or derivatives.
  • Specific examples of structural proteins include spider silk (spider silk), silk moth silk, keratin, collagen, elastin and resilin, and proteins derived from these.
  • modified fibroin is preferable, and modified spider silk fibroin is more preferable.
  • the modified fibroin has a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. It is a protein contained.
  • the modified fibroin may further have an amino acid sequence (N-terminal sequence and C-terminal sequence) added to either or both of the N-terminal side and the C-terminal side of the domain sequence.
  • the N-terminal sequence and the C-terminal sequence are not limited to this, but are typically regions that do not have the repetition of the amino acid motif characteristic of fibroin, and consist of about 100 residues of amino acids.
  • modified fibroin means artificially manufactured fibroin (artificial fibroin).
  • the modified fibroin may be a fibroin whose domain sequence is different from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, or may be fibroin having the same amino acid sequence as naturally occurring fibroin.
  • “Naturally derived fibroin” as used herein is also represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. It is a protein containing the domain sequence to be used.
  • modified fibroin may be one in which the amino acid sequence of naturally-derived fibroin is used as it is, or one in which the amino acid sequence is modified based on the amino acid sequence of naturally-derived fibroin (for example, cloned naturally-derived). It may be an amino acid sequence modified by modifying the gene sequence of fibroin, or an artificially designed and synthesized product that does not depend on naturally occurring fibroin (for example, a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence). It may have a desired amino acid sequence by chemical synthesis).
  • domain sequence refers to a fibroin-specific crystalline region (typically corresponding to the (A) n motif of an amino acid sequence) and an amorphous region (typically to REP of an amino acid sequence).
  • a fibroin-specific crystalline region typically corresponding to the (A) n motif of an amino acid sequence
  • an amorphous region typically to REP of an amino acid sequence.
  • the (A) n motif shows an amino acid sequence mainly composed of alanine residues, and the number of amino acid residues is 2 to 27.
  • the number of amino acid residues of the n motif may be an integer of 2 to 20, 4 to 27, 4 to 20, 8 to 20, 10 to 20, 4 to 16, 8 to 16, or 10 to 16. .. Further, the ratio of the number of alanine residues to the total number of amino acid residues in the (A) n motif may be 40% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, 83% or more, 85% or more. It may be 86% or more, 90% or more, 95% or more, or 100% (meaning that it is composed only of alanine residues). At least seven of the (A) n motifs present in the domain sequence may be composed of only alanine residues.
  • REP shows an amino acid sequence consisting of 2 to 200 amino acid residues.
  • REP may be an amino acid sequence composed of 10 to 200 amino acid residues.
  • m represents an integer of 2 to 300 and may be an integer of 10 to 300.
  • the plurality of (A) n motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.
  • the plurality of REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.
  • the modified fibroin according to the present embodiment is, for example, an amino acid sequence corresponding to, for example, substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues to the cloned naturally occurring fibroin gene sequence. It can be obtained by modifying. 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 mutagenesis. Specifically, Nucleic Acid Res. It can be carried out according to the method described in the literature such as 10, 6487 (1982), Methods in Enzymology, 100, 448 (1983).
  • Naturally-derived fibroin is a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. Yes, specifically, for example, fibroin produced by insects or arachnids.
  • fibroins produced by insects include Bombyx mori, Bombyx mandarina, Antheraea yamamai, Antheraea pyrai, ⁇ ⁇ (Anteraea perni), and tussah. ), Silk moth (Samia cinthia), Chrysanthemum (Caligra japonica), Chusser silk moth (Antheraea mylitta), Muga silk moth (Antheraea assama), etc. Hornet silk protein can be mentioned.
  • fibroin produced by insects include silk moth fibroin L chain (GenBank accession number M76430 (base sequence) and AAA27840.1 (amino acid sequence)).
  • fibroin produced by arachnids include spider silk proteins produced by spiders belonging to the order Araneae. More specifically, spiders belonging to the genus Araneus, such as spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders
  • Spiders belonging to the genus Pronus such as spiders, spiders belonging to the genus Trinofundamashi, such as Torinofundamashi and Otorinofundamashi, spiders belonging to the genus Cyrtarachne, spiders, spiders, spiders, spiders, etc.
  • Spiders belonging to the genus Ordgarius such as spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders
  • Spider silk proteins produced by spiders belonging to the genus Cyclosa such as spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders.
  • Spiders belonging to the genus Tetragnatha such as Ashidaka spider and Urokoa shinagamo, spiders belonging to the genus White spider (genus Leucage), spiders belonging to the genus Leucage, spiders belonging to the genus Leucage, spiders belonging to the genus Leucage Spiders belonging to the genus Azumi (Menosira genus) such as spiders and spiders, spiders belonging to the genus Dyschiriognatha such as Himea shinagamo, spiders belonging to the genus Dyschiriognatha, spiders, spiders, spiders, sea urchins, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders,
  • spider silk protein examples include traction thread proteins such as MaSp (MaSp1 and MaSp2) and ADF (ADF3 and ADF4), MiSp (MiSp1 and MiSp2), AcSp, PySp, Flag and the like.
  • spider silk proteins produced by spiders include, for example, fibroin-3 (aff-3) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession numbers AAC47010 (amino acid sequence), U47855 (base sequence)). fibroin-4 (aff-4) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession number AAC47011 (amino acid sequence), U47856 (base sequence)), dragline silk protein spidroin 1 [from Nephila clavipes] (GenBank sequence number AAC4011 (amino acid sequence), U47856 (base sequence)) ), U37520 (base sequence)), major amplifier speedin 1 [derived from Laterectus hesperus] (GenBank accession number ABR68856 (amino acid sequence), EF595246 (base sequence)), dragline silk proteinaspirin Numbers AAL32472 (amino acid sequence), AF441245 (base sequence)), major protein speedin 1 [derived from Europe protein austral
  • fibroin whose sequence information is registered in NCBI GenBank can be mentioned.
  • sequence information registered in NCBI GenBank among the sequences containing INV as DIVISION, spidroin, complete, fibroin, "silk and protein", or “silk and protein” are described as keywords in DEFINITION. It can be confirmed by extracting a sequence, a character string of a specific protein from CDS, and a sequence in which a specific character string is described in TISSUE TYPE from SOURCE.
  • the modified fibroin according to the present embodiment may be modified silk fibroin (modified amino acid sequence of silk protein produced by silkworm), or modified spider silk fibroin (spider silk protein produced by spiders). It may be a modified amino acid sequence).
  • modified fibroin examples include modified fibroin (first modified fibroin) derived from the large spitting tube bookmarker thread protein produced in the large bottle-shaped gland of spiders, and a domain sequence with a reduced content of glycine residues.
  • a modified fibroin having a reduced domain sequence can be mentioned.
  • the first modified fibroin examples include proteins containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m.
  • the number of amino acid residues of the (A) n motif is preferably an integer of 3 to 20, more preferably an integer of 4 to 20, even more preferably an integer of 8 to 20, and an integer of 10 to 20. Is even more preferable, an integer of 4 to 16 is even more preferable, an integer of 8 to 16 is particularly preferable, and an integer of 10 to 16 is most preferable.
  • the number of amino acid residues constituting REP in the formula 1 is preferably 10 to 200 residues, more preferably 10 to 150 residues, and 20 to 100 residues.
  • the total number of residues of glycine residue, serine residue and alanine residue contained in the amino acid sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m is the amino acid residue. It is preferably 40% or more, more preferably 60% or more, and further preferably 70% or more with respect to the total number.
  • the first modified fibroin contains the unit of the amino acid sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m, and the C-terminal sequence is the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOs: 1 to 3 or It may be a polypeptide having an amino acid sequence having 90% or more homology with the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOs: 1 to 3.
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is the same as the amino acid sequence consisting of 50 residues at the C-terminal of the amino acid sequence of ADF3 (GI: 1263287, NCBI), and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is a sequence. It is the same as the amino acid sequence in which 20 residues were removed from the C-terminal of the amino acid sequence shown in No. 1, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 was obtained by removing 29 residues from the C-terminal of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. It has the same amino acid sequence.
  • the amino acid sequence shown in (1-i) SEQ ID NO: 4 (recombinant spider silk product ADF3 KaiLargeNRSH1), or the amino acid sequence shown in (1-ii) SEQ ID NO: 4 and 90
  • a modified fibroin containing an amino acid sequence having a sequence identity of% or more can be mentioned.
  • the sequence identity is preferably 95% or more.
  • the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 4 is the first to the amino acid sequence of ADF3 in which the amino acid sequence (SEQ ID NO: 5) consisting of the start codon, His10 tag and HRV3C protease (Human rhinovirus 3C protease) recognition site is added to the N-terminal.
  • the 13th repeat region is increased approximately twice and mutated so that the translation terminates at the 1154th amino acid residue.
  • the amino acid sequence at the C-terminal of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 is the same as the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3.
  • the modified fibroin of (1-i) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4.
  • the second modified fibroin has an amino acid sequence whose domain sequence has a reduced content of glycine residues as compared with naturally occurring fibroin. It can be said that the second modified fibroin has an amino acid sequence corresponding to at least one or more glycine residues in REP replaced with another amino acid residue as compared with naturally occurring fibroin. ..
  • the second modified fibroin has a domain sequence of GGX and GPGXX in REP (where G is a glycine residue, P is a proline residue, and X is an amino acid residue other than glycine) as compared with naturally occurring fibroin.
  • G is a glycine residue
  • P is a proline residue
  • X is an amino acid residue other than glycine
  • it has an amino acid sequence corresponding to at least one or a plurality of glycine residues in the motif sequence being replaced with another amino acid residue. You may.
  • the ratio of the motif sequence in which the above-mentioned glycine residue is replaced with another amino acid residue may be 10% or more of the total motif sequence.
  • the second modified fibroin contains the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m, and from the above domain sequence, the above domain sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side.
  • the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of XGX (where X indicates amino acid residues other than glycine) contained in all REPs in the sequence excluding the sequence up to the C-terminal of is z, and the above domain sequence.
  • the number of alanine residues with respect to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, preferably 86% or more, more preferably 90% or more, and 95% or more. It is even more preferably 100% (meaning that it is composed only of alanine residues).
  • the second modified fibroin is preferably one in which the content ratio of the amino acid sequence consisting of XGX is increased by substituting one glycine residue of the GGX motif with another amino acid residue.
  • the content ratio of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, further preferably 10% or less, 6 % Or less is even more preferable, 4% or less is even more preferable, and 2% or less is particularly preferable.
  • the content ratio of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence can be calculated by the same method as the method for calculating the content ratio (z / w) of the amino acid sequence consisting of XGX below.
  • w is the total number of amino acid residues contained in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence.
  • z / w (%) can be calculated by dividing z by w.
  • z / w in naturally derived fibroin will be described.
  • 663 types of fibroin (of which 415 types of arachnid-derived fibroin were extracted) were extracted.
  • Naturally derived fibroin containing the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m and having an amino acid sequence consisting of GGX in fibroin of 6% or less among all the extracted fibroins.
  • z / w was calculated by the above-mentioned calculation method. The result is shown in FIG.
  • the horizontal axis of FIG. 8 indicates z / w (%), and the vertical axis indicates frequency.
  • the z / w in naturally-derived fibroin is less than 50.9% (the highest is 50.86%).
  • z / w is preferably 50.9% or more, more preferably 56.1% or more, further preferably 58.7% or more, and 70% or more. Is even more preferable, and 80% or more is even more preferable.
  • the upper limit of z / w is not particularly limited, but may be, for example, 95% or less.
  • the second modified fibroin is, for example, modified from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence by substituting at least a part of the base sequence encoding the glycine residue to encode another amino acid residue.
  • one glycine residue in the GGX motif and the GPGXX motif may be selected as the glycine residue to be modified, or may be replaced so that z / w is 50.9% or more. It can also be obtained, for example, by designing an amino acid sequence satisfying the above embodiment from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence.
  • one or more amino acid residues are further substituted or deleted.
  • Insertion and / or modification of the amino acid sequence corresponding to the addition may be carried out.
  • the other amino acid residue described above is not particularly limited as long as it is an amino acid residue other than the glycine residue, but is a valine (V) residue, a leucine (L) residue, an isoleucine (I) residue, and methionine ( Hydrophobic amino acid residues such as M) residue, proline (P) residue, phenylalanine (F) residue and tryptophan (W) residue, glutamine (Q) residue, asparagine (N) residue, serine (S) ) Residues, hydrophilic amino acid residues such as lysine (K) residue and glutamate (E) residue are preferred, valine (V) residue, leucine (L) residue, isoleucine (I) residue, phenylalanine ( F) residues and glutamine (Q) residues are more preferred, and glutamine (Q) residues are even more preferred.
  • (2-i) SEQ ID NO: 6 (Met-PRT380), SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525) or SEQ ID NO: 9 (Met) - contains an amino acid sequence represented by PRT799) or an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by (2-ii) SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.
  • Modified fibroin can be mentioned.
  • the modified fibroin of (2-i) will be described.
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 is obtained by substituting GQX for all GGX in the REP of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 (Met-PRT313) corresponding to naturally occurring fibroin.
  • every two (A) n motifs are deleted from the N-terminal side to the C-terminal side from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, and further before the C-terminal sequence.
  • One [(A) n motif-REP] is inserted in.
  • amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 two alanine residues are inserted on the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, and some glutamine (Q) residues are further added. It is substituted with a serine (S) residue and a part of the amino acid on the C-terminal side is deleted so as to have substantially the same molecular weight as that of SEQ ID NO: 7.
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 is a region of 20 domain sequences existing in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). A predetermined hinge sequence and His tag sequence are added to the C-terminal of the sequence obtained by repeating the above four times.
  • the value of z / w in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally occurring fibroin) is 46.8%.
  • the z / w values in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 are 58.7%, respectively. It is 70.1%, 66.1% and 70.0%.
  • x / y in the jagged ratio (described later) of 1: 1.8 to 11.3 of the amino acid sequences shown by SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 is They are 15.0%, 15.0%, 93.4%, 92.7% and 89.8%, respectively.
  • the modified fibroin of (2-i) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.
  • the modified fibroin of (2-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.
  • the modified fibroin of (2-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m.
  • the sequence identity is preferably 95% or more.
  • the modified fibroin of (2-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and is contained in REP.
  • X indicates an amino acid residue other than glycine.
  • the second modified fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and the C-terminus. This enables isolation, immobilization, detection, visualization and the like of modified fibroin.
  • an affinity tag using specific affinity (binding, affinity) with other molecules can be mentioned.
  • affinity tag a histidine tag (His tag)
  • His tag is a short peptide in which about 4 to 10 histidine residues are lined up, and has the property of specifically binding to metal ions such as nickel. Therefore, isolation of modified fibroin by metal chelating chromatography (chromatography) is performed. Can be used for.
  • Specific examples of the tag sequence include the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11 (amino acid sequence including His tag sequence and hinge sequence).
  • tag sequences such as glutathione-S-transferase (GST) that specifically binds to glutathione and maltose-binding protein (MBP) that specifically binds to maltose can also be used.
  • GST glutathione-S-transferase
  • MBP maltose-binding protein
  • an "epitope tag” that utilizes 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 include HA (peptide sequence of hemagglutinin of influenza virus) tag, myc tag, FLAG tag and the like.
  • a tag sequence that can be separated by a specific protease can also be used.
  • the modified fibroin from which the tag sequence has been separated can also be recovered.
  • modified fibroin containing the tag sequence the amino acids represented by (2-iii) SEQ ID NO: 12 (PRT380), SEQ ID NO: 13 (PRT410), SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799).
  • modified fibroins comprising the sequence or an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in (2-iv) SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. ..
  • amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 16 (PRT313), SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 are represented by SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9, respectively.
  • the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 11 (including His tag sequence and hinge sequence) is added to the N-terminal of the indicated amino acid sequence.
  • the modified fibroin of (2-iii) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.
  • the modified fibroin of (2-iv) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.
  • the modified fibroin of (2-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m.
  • the sequence identity is preferably 95% or more.
  • the modified fibroin (2-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 and is contained in REP.
  • X indicates an amino acid residue other than glycine.
  • the second modified fibroin may contain a secretory signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host.
  • the sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.
  • the third modified fibroin has an amino acid sequence whose domain sequence has a reduced content of (A) n motif as compared with naturally occurring fibroin. It can be said that the domain sequence of the third modified fibroin has an amino acid sequence corresponding to the deletion of at least one or more (A) n motifs as compared with the naturally occurring fibroin.
  • the third modified fibroin may have an amino acid sequence corresponding to a 10-40% deletion of the (A) n motif from naturally occurring fibroin.
  • the domain sequence of the third modified fibroin is one (A) n motif for every one to three (A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side at least as compared with the naturally occurring fibroin. It may have an amino acid sequence corresponding to the deletion of.
  • the third modified fibroin has a domain sequence of at least two consecutive deletions of the (A) n motif from the N-terminal side toward the C-terminal side and one (A) as compared with the naturally occurring fibroin. ) It may have an amino acid sequence corresponding to the deletion of the n-motif being repeated in this order.
  • the third modified fibroin may have an amino acid sequence whose domain sequence corresponds to the deletion of the (A) n motif at least every other two from the N-terminal side to the C-terminal side. ..
  • the third modified fibroin contains a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m, and two adjacent [(A) n motifs) from the N-terminal side to the C-terminal side.
  • -REP The number of amino acid residues in the REP of the unit is sequentially compared, and when the number of amino acid residues in the REP having a small number of amino acid residues is 1, the ratio of the number of amino acid residues in the other REP is 1.8 to When x is the maximum value of the sum of the number of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units, which is 11.3, and y is the total number of amino acid residues in the domain sequence.
  • the number of alanine residues with respect to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, preferably 86% or more, more preferably 90% or more, and 95% or more. It is even more preferably 100% (meaning that it is composed only of alanine residues).
  • FIG. 7 shows the domain sequence obtained by removing the N-terminal sequence and the C-terminal sequence from the modified fibroin. From the N-terminal side (left side), the domain sequence consists of (A) n motif-first REP (50 amino acid residue)-(A) n motif-second REP (100 amino acid residue)-(A) n. Motif-Third REP (10 amino acid residues)-(A) n motif-Fourth REP (20 amino acid residues)-(A) n motif-Fifth REP (30 amino acid residues)-(A) It has an arrangement called n motifs.
  • Two adjacent [(A) n motif-REP] units are sequentially selected from the N-terminal side to the C-terminal side so as not to overlap. At this time, there may be a [(A) n motif-REP] unit that is not selected.
  • pattern 1 (comparison between the first REP and the second REP and comparison between the third REP and the fourth REP)
  • pattern 2 (comparison between the first REP and the second REP, and a comparison).
  • 4th REP and 5th REP comparison Pattern 3 (2nd REP and 3rd REP comparison, and 4th REP and 5th REP comparison
  • Pattern 4 (1st REP and (Comparison of the second REP) is shown. There are other selection methods.
  • the number of amino acid residues of each REP in the two adjacent [(A) n motif-REP] units selected is compared.
  • the comparison is performed by obtaining the ratio of the number of amino acid residues of the other when the one with the smaller number of amino acid residues is set to 1.
  • the set of [(A) n motif-REP] units is indicated by a broken line. Indicated.
  • each pattern add up the total number of amino acid residues of the two adjacent [(A) n motif-REP] units shown by the solid line (not only REP, but also the number of amino acid residues of (A) n motif. is there.). Then, the total values added are compared, and the total value (maximum value of the total value) of the pattern in which the total value is maximized is defined as x. In the example shown in FIG. 7, the total value of pattern 1 is the maximum.
  • x / y (%) can be calculated by dividing x by the total number of amino acid residues y in the domain sequence.
  • x / y is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, further preferably 65% or more, still more preferably 70% or more. It is preferably 75% or more, even more preferably 80% or more, and particularly preferably 80% or more.
  • the upper limit of x / y is not particularly limited and may be, for example, 100% or less.
  • x / y is preferably 89.6% or more, and when the jagged ratio is 1: 1.8 to 3.4, x.
  • / Y is preferably 77.1% or more, and when the jagged ratio is 1: 1.9 to 8.4, x / y is preferably 75.9% or more, and the jagged ratio is 1. In the case of 1.9 to 4.1, x / y is preferably 64.2% or more.
  • x / y is 46.4% or more. Is more preferable, 50% or more is more preferable, 55% or more is further preferable, 60% or more is further more preferable, 70% or more is even more preferable, and 80% or more. It is particularly preferable to have.
  • the upper limit of x / y is not particularly limited and may be 100% or less.
  • the horizontal axis of FIG. 9 indicates x / y (%), and the vertical axis indicates frequency.
  • the x / y of naturally occurring fibroin is less than 64.2% (the highest is 64.14%).
  • the third modified fibroin deletes one or more of the sequences encoding the (A) n motif from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence so that x / y is 64.2% or more.
  • an amino acid sequence corresponding to the deletion of one or more (A) n motifs so that x / y is 64.2% or more is designed and designed from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin. It can also be obtained by chemically synthesizing a nucleic acid encoding the amino acid sequence.
  • one or more amino acid residues are further substituted, deleted, inserted and / or added.
  • the amino acid sequence corresponding to the above may be modified.
  • 3-i) SEQ ID NO: 17 (Met-PRT399), SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525) or SEQ ID NO: 9 (Met) contains an amino acid sequence represented by PRT799) or an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by (3-ii) SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.
  • Modified fibroin can be mentioned.
  • the modified fibroin of (3-i) will be described.
  • the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 17 is from the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 10 (Met-PRT313) corresponding to naturally occurring fibroin, every other (A) n from the N-terminal side to the C-terminal side.
  • the motif is deleted, and one [(A) n motif-REP] is inserted in front of the C-terminal sequence.
  • the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9 is as described in the second modified fibroin.
  • the value of x / y in the jagged ratio of 1: 1.8 to 11.3 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 is 15.0%.
  • the value of x / y in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17 and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 is 93.4%.
  • the value of x / y in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 is 92.7%.
  • the value of x / y in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 is 89.8%.
  • the modified fibroin of (3-i) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.
  • the modified fibroin of (3-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.
  • the modified fibroin of (3-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m.
  • the sequence identity is preferably 95% or more.
  • the modified fibroin of (3-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and is N-terminal to C-terminal.
  • the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared and the number of amino acid residues of REP having a small number of amino acid residues is 1, the other
  • x / y is preferably 64.2% or more.
  • the third modified fibroin may contain the above-mentioned tag sequence at either or both of the N-terminal and the C-terminal.
  • modified fibroin containing the tag sequence the amino acids represented by (3-iii) SEQ ID NO: 18 (PRT399), SEQ ID NO: 13 (PRT410), SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799).
  • modified fibroins comprising a sequence or an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in (3-iv) SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. ..
  • amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 are the N-terminals of the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9, respectively.
  • the amino acid sequence shown by (including His tag sequence and hinge sequence) is added.
  • the modified fibroin of (3-iii) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.
  • the modified fibroin of (3-iv) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.
  • the modified fibroin of (3-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m.
  • the sequence identity is preferably 95% or more.
  • the modified fibroin of (3-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15, and is N-terminal to C-terminal.
  • the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared and the number of amino acid residues of REP having a small number of amino acid residues is 1, the other Let x be the maximum value of the total value of the sum of the number of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units in which the ratio of the number of amino acid residues in REP is 1.8 to 11.3.
  • x / y is preferably 64.2% or more.
  • the third modified fibroin may contain a secretory signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host.
  • the sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.
  • the fourth modified fibroin has an amino acid sequence whose domain sequence has a reduced content of (A) n motifs and a reduced content of glycine residues as compared with naturally occurring fibroin.
  • the domain sequence of the fourth modified fibroin lacked at least one or more (A) n motifs as compared to naturally occurring fibroin, plus at least one or more glycine residues in the REP. It can be said that it has an amino acid sequence corresponding to being substituted with another amino acid residue. That is, the fourth modified fibroin is a modified fibroin having the characteristics of the above-mentioned second modified fibroin and the third modified fibroin. Specific aspects and the like are as described in the second modified fibroin and the third modified fibroin.
  • the fourth modified fibroin (4-i) SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525), SEQ ID NO: 9 (Met-PRT799), SEQ ID NO: 13 (PRT410) ), The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799), or (4-ii) SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15
  • modified fibroins containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by Specific embodiments of the modified fibroin comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 are as described above.
  • the fifth modified fibroin had its domain sequence replaced with one or more amino acid residues in the REP compared to naturally occurring fibroin, and / or REP. It may have an amino acid sequence containing a region having a large hydrophobic index locally, which corresponds to the insertion of one or a plurality of amino acid residues having a large hydrophobic index.
  • the region having a locally large hydrophobicity index is composed of consecutive 2 to 4 amino acid residues.
  • the amino acid residue having a large hydrophobicity index is an amino acid selected from isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M) and alanine (A). It is more preferably a residue.
  • one or more amino acid residues in REP were replaced with amino acid residues having a higher hydrophobicity index as compared with naturally occurring fibroin, and / or one or more amino acid residues in REP.
  • one or more amino acid residues were substituted, deleted, inserted and / or added as compared with naturally occurring fibroin.
  • the fifth modified fibroin leaves one or more hydrophilic amino acid residues (for example, amino acid residues having a negative hydrophobicity index) in the REP from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence. It can be obtained by substituting for a group (eg, an amino acid residue with a positive hydrophobicity index) and / or inserting one or more hydrophobic amino acid residues in the REP. Also, for example, one or more hydrophilic amino acid residues in the REP have been replaced with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and / or one or more hydrophobic amino acid residues in the REP.
  • a group eg, an amino acid residue with a positive hydrophobicity index
  • one or more hydrophilic amino acid residues in the REP have been replaced with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and / or one or more hydrophobic amino acid residues in the REP.
  • an amino acid sequence corresponding to the insertion of and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence In each case, one or more hydrophilic amino acid residues in the REP were replaced with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and / or one or more hydrophobic amino acids in the REP.
  • the amino acid sequence corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues may be further modified.
  • the fifth modified fibroin contains a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m, from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the above domain sequence.
  • the total number of amino acid residues contained in the region where the average value of the hydrophobicity index of consecutive 4 amino acid residues is 2.6 or more is defined as p.
  • hydrophobicity index a known index (Hydropathy index: Kyte J, & Doolittle R (1982) "A simple method for dispensing the hydropathic character of Protein” .105-132) is used.
  • the hydrophobicity index hereinafter also referred to as “HI” of each amino acid is as shown in Table 1 below.
  • sequence A [(A) n motif-REP] m.
  • sequence A the sequence obtained by removing the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m.
  • sequence A the average value of the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues is calculated for all REPs contained in the sequence A.
  • the average value of the hydrophobicity index is obtained by dividing the total HI of each amino acid residue contained in four consecutive amino acid residues by 4 (the number of amino acid residues).
  • the average value of the hydrophobicity index is obtained for all consecutive 4 amino acid residues (each amino acid residue is used to calculate the average value 1 to 4 times).
  • a region in which the average value of the hydrophobicity index of consecutive four amino acid residues is 2.6 or more is specified. Even if a certain amino acid residue corresponds to a plurality of "consecutive four amino acid residues having an average value of 2.6 or more of the hydrophobicity index", it should be included as one amino acid residue in the region. become.
  • the total number of amino acid residues contained in the region is p. Further, the total number of amino acid residues contained in the sequence A is q.
  • the average value of the hydrophobicity index of 4 consecutive amino acid residues is 2.
  • the hydrophobicity index of the consecutive four amino acid residues is present.
  • p / q is preferably 6.2% or more, more preferably 7% or more, further preferably 10% or more, and more preferably 20% or more. Even more preferably, it is even more preferably 30% or more.
  • the upper limit of p / q is not particularly limited, but may be, for example, 45% or less.
  • the fifth modified fibroin is, for example, one or more hydrophilic amino acid residues (eg, a hydrophobic index) in the REP so that the amino acid sequence of the cloned naturally occurring fibroin satisfies the above p / q condition.
  • Amino acid residue with a negative value is replaced with a hydrophobic amino acid residue (for example, an amino acid residue with a positive hydrophobicity index), and / or one or more hydrophobic amino acid residues are inserted in the REP.
  • a hydrophobic amino acid residue for example, an amino acid residue with a positive hydrophobicity index
  • an amino acid sequence satisfying the above p / q condition from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence.
  • one or more amino acid residues in the REP were replaced with amino acid residues with a higher hydrophobicity index compared to naturally occurring fibroin, and / or one or more in the REP.
  • the modification corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues may be performed. ..
  • the amino acid residue having a large hydrophobicity index is not particularly limited, but isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M) and alanine (A). ) Is preferable, and valine (V), leucine (L) and isoleucine (I) are more preferable.
  • the fifth modified fibroin (5-i) the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 19 (Met-PRT720), SEQ ID NO: 20 (Met-PRT665) or SEQ ID NO: 21 (Met-PRT666).
  • a modified fibroin containing (5-ii) an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21 can be mentioned.
  • the modified fibroin of (5-i) will be described.
  • the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19 consists of 3 amino acid residues every other REP, except for the domain sequence of the terminal on the C-terminal side, with respect to the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410).
  • Two amino acid sequences (VLI) are inserted, a part of glutamine (Q) residue is replaced with a serine (S) residue, and a part of amino acid on the C-terminal side is deleted.
  • the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 20 is the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525) with one amino acid sequence (VLI) consisting of 3 amino acid residues inserted every other REP. is there.
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 21 is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 with two amino acid sequences (VLI) consisting of three amino acid residues inserted every other REP.
  • the modified fibroin of (5-i) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21.
  • the modified fibroin of (5-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21.
  • the modified fibroin of (5-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m.
  • the sequence identity is preferably 95% or more.
  • the modified fibroin of (5-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21, and is located most on the C-terminal side (A) n.
  • P / q is preferably 6.2% or more.
  • the fifth modified fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and the C-terminus.
  • modified fibroin containing a tag sequence the amino acid sequence set forth in (5-iii) SEQ ID NO: 22 (PRT720), SEQ ID NO: 23 (PRT665) or SEQ ID NO: 24 (PRT666), or (5-iv).
  • a modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24 can be mentioned.
  • amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 and SEQ ID NO: 24 are the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 11 (His tag) at the N-terminal of the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 and SEQ ID NO: 21, respectively. (Including array and hinge array) is added.
  • the modified fibroin of (5-iii) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24.
  • the modified fibroin of (5-iv) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24.
  • the modified fibroin of (5-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m.
  • the sequence identity is preferably 95% or more.
  • the modified fibroin of (5-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24, and is located most on the C-terminal side (A) n.
  • P / q is preferably 6.2% or more.
  • the fifth modified fibroin may contain a secretory signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host.
  • the sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.
  • the sixth modified fibroin has an amino acid sequence in which the content of glutamine residues is reduced as compared with naturally occurring fibroin.
  • the sixth modified fibroin preferably contains at least one motif selected from the GGX motif and the GPGXX motif in the amino acid sequence of REP.
  • the content of the GPGXXX motif is usually 1% or more, may be 5% or more, and is preferably 10% or more.
  • the upper limit of the GPGXX motif content is not particularly limited and may be 50% or less, or 30% or less.
  • GPGXX motif content is a value calculated by the following method.
  • Formula 1 Fibroin containing a domain sequence represented by [(A) n motif-REP] m, or Formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif (modified fibroin or naturally derived).
  • (fibroin) the number of GPGXX motifs contained in the region in all REPs included in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence.
  • s be the number obtained by multiplying the total number by 3 (that is, corresponding to the total number of G and P in the GPGXX motif), and the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is taken from the domain sequence.
  • the GPGXX motif content is calculated as s / t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs excluding (A) n motifs.
  • the sequence obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence is targeted at "the most C-terminal side".
  • the sequence from (A) n motif located in (A) to the C-terminal of the domain sequence "(sequence corresponding to REP) may include a sequence having a low correlation with the sequence characteristic of fibroin, and m is small. In this case (that is, when the domain sequence is short), it affects the calculation result of the GPGXX motif content, and this effect is eliminated.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing the domain sequence of modified fibroin.
  • the sixth modified fibroin has a glutamine residue content of preferably 9% or less, more preferably 7% or less, further preferably 4% or less, and particularly preferably 0%. ..
  • the "glutamine residue content” is a value calculated by the following method.
  • Formula 1 Fibroin containing a domain sequence represented by [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif (modified fibroin or naturally derived fibroin). In fibroin), all the sequences from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence are excluded from the domain sequence (the sequence corresponding to "region A" in FIG. 11).
  • the total number of glutamine residues contained in the region is u, and the sequence from the (A) n motif located most on the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is removed from the domain sequence, and (A) n.
  • the glutamine residue content is calculated as u / t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs excluding the motif.
  • the reason why "the sequence from the (A) n motif located most on the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is excluded from the domain sequence" is the above-mentioned reason. The same is true.
  • the sixth modified fibroin corresponds to its domain sequence being deleted from one or more glutamine residues in the REP or replaced with other amino acid residues as compared to naturally occurring fibroin. It may have an amino acid sequence.
  • the "other amino acid residue” may be an amino acid residue other than the glutamine residue, but is preferably an amino acid residue having a larger hydrophobicity index than the glutamine residue.
  • the hydrophobicity index of amino acid residues is as shown in Table 1.
  • amino acid residues having a larger hydrophobicity index than glutamine residues include isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), and methionine (M).
  • Amino acid residues selected from alanine (A), glycine (G), threonine (T), serine (S), tryptophan (W), tyrosine (Y), proline (P) and histidine (H). it can.
  • amino acid residues selected from isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M) and alanine (A) are more preferable.
  • the sixth modified fibroin has a REP hydrophobicity of -0.8 or more, more preferably -0.7 or more, further preferably 0 or more, and 0.3 or more. Is even more preferable, and 0.4 or more is particularly preferable.
  • the upper limit of the hydrophobicity of REP is not particularly limited and may be 1.0 or less, or 0.7 or less.
  • the "hydrophobicity of REP” is a value calculated by the following method.
  • Formula 1 Fibroin containing a domain sequence represented by [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif (modified fibroin or naturally derived fibroin). In fibroin), all the sequences from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence are excluded from the domain sequence (the sequence corresponding to "region A" in FIG. 11).
  • the sum of the hydrophobicity indexes of each amino acid residue in the region is v, and the sequence from the (A) n motif located most on the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is removed from the domain sequence, and further ( A) The hydrophobicity of REP is calculated as v / t, where t is the total number of amino acid residues of all REPs excluding the n motif.
  • the reason for targeting is the above-mentioned reason. The same is true.
  • the sixth modified fibroin had its domain sequence deleted of one or more glutamine residues in REP as compared to naturally occurring fibroin, and / or one or more glutamine residues in REP.
  • modification corresponding to the replacement of one or more amino acid residues with another amino acid residue there may be further modification of the amino acid sequence corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues. ..
  • the sixth modified fibroin deletes one or more glutamine residues in REP from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence and / or removes one or more glutamine residues in REP. It can be obtained by substituting with the amino acid residue of. Also, for example, one or more glutamine residues in REP were deleted from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and / or one or more glutamine residues in REP were replaced with other amino acid residues. It can also be obtained by designing an amino acid sequence corresponding to this and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence.
  • SEQ ID NO: 25 (Met-PRT888), SEQ ID NO: 26 (Met-PRT965), SEQ ID NO: 27 (Met-PRT889), SEQ ID NO: 28 (Met) -PRT916), SEQ ID NO: 29 (Met-PRT918), SEQ ID NO: 30 (Met-PRT699), SEQ ID NO: 31 (Met-PRT698), SEQ ID NO: 32 (Met-PRT966), SEQ ID NO: 41 (Met-PRT917) or SEQ ID NO: Modified fibroin containing the amino acid sequence represented by No.
  • the modified fibroin of (6-i) will be described.
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 25 is obtained by substituting VL for all QQs in the amino acid sequence (Met-PRT410) shown in SEQ ID NO: 7.
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 26 is one in which all QQs in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 are replaced with TS, and the remaining Qs are replaced with A.
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 27 is one in which all QQs in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 are replaced with VL, and the remaining Qs are replaced with I.
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 28 is one in which all QQs in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 are replaced with VI, and the remaining Qs are replaced with L.
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 29 is one in which all QQs in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 are replaced with VF, and the remaining Qs are replaced with I.
  • the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 30 is the one in which all the QQs in the amino acid sequence (Met-PRT525) shown by SEQ ID NO: 8 are replaced with VL.
  • the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 31 is one in which all QQs in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 are replaced with VL, and the remaining Qs are replaced with I.
  • amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 and SEQ ID NO: 42 are all residual glutamine.
  • the group content is 9% or less (Table 2).
  • the modified fibroin of (6-i) has SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: 42. It may consist of the indicated amino acid sequence.
  • the modified fibroins of (6-ii) are in SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: 42. It contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the indicated amino acid sequence.
  • the modified fibroin of (6-ii) is also a domain represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. It is a protein containing a sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.
  • the modified fibroin of (6-ii) preferably has a glutamine residue content of 9% or less. Further, the modified fibroin of (6-ii) preferably has a GPGXX motif content of 10% or more.
  • the sixth modified fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and the C-terminus. This enables isolation, immobilization, detection, visualization and the like of modified fibroin.
  • modified fibroin containing the tag sequence (6-iii) SEQ ID NO: 33 (PRT888), SEQ ID NO: 34 (PRT965), SEQ ID NO: 35 (PRT889), SEQ ID NO: 36 (PRT916), SEQ ID NO: 37 (PRT918), Modified fibroin containing the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 38 (PRT699), SEQ ID NO: 39 (PRT698), SEQ ID NO: 40 (PRT966), SEQ ID NO: 43 (PRT917) or SEQ ID NO: 44 (PRT1028), or (PRT1028).
  • amino acid sequences shown by SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 and SEQ ID NO: 44 are, respectively, SEQ ID NO: 25. , SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 and SEQ ID NO: 42 shown by SEQ ID NO: 11 at the N-terminal of the amino acid sequence.
  • the amino acid sequence (including His tag sequence and hinge sequence) is added.
  • SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 and SEQ ID NO: 44 all have a glutamine residue content of 9% or less (Table 3).
  • the modified fibroins of (6-iii) are in SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 or SEQ ID NO: 44. It may consist of the indicated amino acid sequence.
  • the modified fibroins of (6-iv) are in SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 or SEQ ID NO: 44. It contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the indicated amino acid sequence.
  • the modified fibroin of (6-iv) is also a domain represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. It is a protein containing a sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.
  • the modified fibroin of (6-iv) preferably has a glutamine residue content of 9% or less. Further, the modified fibroin of (6-iv) preferably has a GPGXX motif content of 10% or more.
  • the sixth modified fibroin may contain a secretory signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host.
  • the sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.
  • the modified fibroin is at least two or more of the characteristics of the first modified fibroin, the second modified fibroin, the third modified fibroin, the fourth modified fibroin, the fifth modified fibroin, and the sixth modified fibroin. It may be a modified fibroin having the above-mentioned characteristics.
  • the modified fibroin according to the present embodiment can be produced by a conventional method using a nucleic acid encoding the modified fibroin.
  • the nucleic acid encoding the modified fibroin may be chemically synthesized based on the base sequence information, or may be synthesized by using a PCR method or the like.
  • the produced modified fibroin can be isolated and purified by a commonly used method.
  • the method for producing a protein fiber dough according to the present embodiment includes a step of producing a dough using the protein fiber obtained by the method for producing a protein fiber according to the present invention.
  • a method for producing a dough using protein fibers a known method can be used without particular limitation.
  • the method for producing a protein fiber dough according to the present embodiment by using the protein fiber obtained by the production method according to the present invention as described above, shrinkage when first contacting with water after production is more reliable. It becomes possible to easily produce a protein fiber dough in which the occurrence of crimping is suppressed as well as being suppressed.
  • the protein fiber used in the production of the protein fiber dough may be a short fiber or a long fiber.
  • such protein fibers may be used alone or in combination with other fibers. That is, when producing a protein fiber dough, as a material yarn, a single yarn composed of only the protein fiber obtained by the production method according to the present invention, a protein fiber obtained by the production method according to the present invention, and other yarns.
  • Composite yarns formed by combining fibers may be used alone or in combination.
  • the other fibers refer to protein fibers obtained by a production method other than the production method according to the present invention, fibers containing no protein, and the like.
  • the composite yarn includes, for example, a blended yarn, a mixed fiber yarn, a covering yarn and the like.
  • the type of the protein fiber dough produced according to the method for producing the protein fiber dough according to the present embodiment is also not particularly limited.
  • the protein fiber dough may be, for example, a woven fabric or a knitted fabric, or may be a non-woven fabric.
  • the woven fabric may have, for example, a plain weave, a twill weave, a satin weave, or the like, and the type of yarn used may be one type or a plurality of types.
  • the knitted fabric may be, for example, a warp knitted fabric such as tricot or Russell, a weft knitted fabric such as a horizontal knitted fabric or a circular knitted fabric, and the type of yarn used may be one type or a plurality of types.
  • the method for producing a protein fiber of the present invention described above can also be regarded as a shrink-proof processing method for further shrink-proofing a protein fiber produced by a known production method including a drawing step and a shrink-proofing step. That is, the shrink-proof processing method for protein fibers according to the present embodiment includes a pre-shrinkage step of shrinking the protein fibers after stretching and before being wound in a relaxed state, and a winding winding of the protein fibers that have undergone the pre-shrinking step. It is provided with a winding step of obtaining the protein fiber and a post-shrinking step of shrinking the protein fiber that has undergone the winding step in a relaxed state.
  • the specific embodiment of the shrink-proof processing method is the same as the specific embodiment described in the method for producing a protein fiber.
  • the seed culture solution was added to a jar fermenter to which 500 mL of the production medium (Table 5) was added so that the OD600 was 0.05.
  • the temperature of the culture solution was maintained at 37 ° C., and the cells were cultured at a constant pH of 6.9. Further, the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration.
  • the feed solution (glucose 455 g / 1 L, Yeast Extract 120 g / 1 L) was added at a rate of 1 mL / min.
  • the temperature of the culture solution was maintained at 37 ° C., and the cells were cultured at a constant pH of 6.9. Further, the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration, and the culture was carried out for 20 hours. Then, 1 M of isopropyl- ⁇ -thiogalactopyranoside (IPTG) was added to the culture solution to a final concentration of 1 mM to induce the expression of modified fibroin.
  • IPTG isopropyl- ⁇ -thiogalactopyranoside
  • 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 at 60 ° C. was stirred with a stirrer for 30 minutes to dissolve.
  • dialysis was performed with water using a dialysis tube (cellulose tube 36/32 manufactured by Sanko Junyaku Co., Ltd.).
  • the white agglutinated protein obtained after dialysis was recovered by centrifugation, water was removed by a freeze-dryer, and the freeze-dried powder was recovered to obtain modified fibroin (PRT799).
  • Example 1 and Comparative Example 2 protein fibrils were produced by a spinning device according to the spinning device 100 shown in FIG. Specifically, the prepared spinning stock solution is filtered at 60 ° C. with a metal filter having an opening of 5 ⁇ m, then allowed to stand in a 30 mL stainless syringe to defoam, and then from a solid nozzle having a needle diameter of 0.2 mm. It was discharged into a 100% by mass methanol coagulation bath. The discharge temperature was 60 ° C. After solidification, it was washed and immersed in hot water at 90 ° C. for 10 seconds to carry out a pre-shrinkage step.
  • the protein fibrils had a ratio of the take-up speed to less than 1 time (0.6 times) with respect to the delivery speed, which could be called a relaxed state.
  • the obtained raw yarn was wound (winding step) to obtain protein raw fiber (modified fibroin raw fiber).
  • Example 2 and Comparative Example 3 protein fibrils were produced by a spinning device according to the spinning device 200 shown in FIG. Specifically, the prepared spinning stock solution is filtered at 60 ° C. with a metal filter having an opening of 5 ⁇ m, then allowed to stand in a 30 mL stainless syringe to defoam, and then from a solid nozzle having a needle diameter of 0.2 mm. It was discharged into a 100% by mass methanol coagulation bath. The discharge temperature was 60 ° C. After solidification, it was washed and dried, and then heated at 240 ° C. for 2 seconds to carry out a pre-shrinkage step.
  • the protein fibrils had a ratio of the take-up speed to less than 1 time (0.5 times) with respect to the delivery speed, which could be called a relaxed state.
  • the obtained raw yarn was wound (winding step) to obtain protein raw fiber (modified fibroin raw fiber).
  • the protein fibrils were produced by a conventional dry-wet spinning device (a device obtained by removing the water bath 46 from the spinning device 100 shown in FIG. 1). Specifically, the prepared spinning stock solution is filtered at 60 ° C. with a metal filter having an opening of 5 ⁇ m, then allowed to stand in a 30 mL stainless syringe to defoam, and then from a solid nozzle having a needle diameter of 0.2 mm. It was discharged into a 100% by mass methanol coagulation bath. The discharge temperature was 60 ° C. After coagulation, the obtained raw yarn was wound up and air-dried to obtain protein raw fiber (modified fibroin raw fiber).
  • the post-shrinkage step is carried out using a device similar to the devices shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). did. Specifically, the protein fibrils were pulled out from the wound product of the protein fibrils to obtain a skein-shaped protein fibril (see FIG. 6A). Then, it was immersed in hot water at 90 ° C. for 15 minutes to carry out a post-shrinkage step. Then, it was air-dried to obtain protein fiber (modified fibroin fiber).
  • the post-shrinkage step was carried out using a device similar to the devices shown in FIGS. 6 (a) and 6 (c). Specifically, the protein fibrils were pulled out from the wound product of the protein fibrils to obtain a skein-shaped protein fibril (see FIG. 6A). Next, the cascading protein fibrils were brought into contact with a high temperature heater heated to 240 ° C. and held for 10 seconds, and a post-shrinkage step was carried out. As a result, protein fibers (modified fibroin fibers) were obtained.
  • the protein fibers (Examples 1 and 2) in which both the pre-shrinkage step and the post-shrinkage step were carried out were sufficiently suppressed in shrinkage when they first came into contact with moisture after production, and no crimping occurred. ..
  • the protein fiber (Comparative Example 1) in which only the post-shrinkage step was carried out was suppressed in shrinkage when it first came into contact with water after production, but crimped.
  • the protein fibers (Comparative Example 2 and Comparative Example 3) subjected to only the pre-shrinkage step did not shrink, but shrunk when they first came into contact with moisture after production (particularly, shrinkage when they came into contact with high-temperature moisture). ) was large.

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Abstract

本発明は、製造後に初めて水分と接触したときの収縮がより確実に抑えられると共に、縮れの発生も抑えられたタンパク質繊維を製造し得る方法を提供することを目的とする。本発明に係るタンパク質繊維の製造方法は、延伸後、かつ巻き取られる前のタンパク質原繊維を弛緩状態で収縮させる前収縮工程と、前収縮工程を経たタンパク質原繊維を巻き取り巻回物を得る巻取工程と、巻取工程を経たタンパク質原繊維を弛緩状態で収縮させる後収縮工程と、を備える。

Description

タンパク質繊維の製造方法、タンパク質繊維製生地の製造方法、及びタンパク質繊維の防縮加工方法
　本発明は、タンパク質繊維の製造方法、タンパク質繊維製生地の製造方法、及びタンパク質繊維の防縮加工方法に関する。
　従来から、シルク及びウール等のタンパク質繊維は、優れた肌触り性及び保温性を有する等の特徴を活かして、衣類及び寝具等の材料に多く用いられている。また、最近では、優れた強度と高い伸縮性を有した高タフネスのクモ糸が注目を浴び、このクモ糸の特徴を備えた人工クモ糸の実用化に向けての研究が盛んに行われるようになってきている。人工クモ糸は、衣類だけでなく、高強度及び高タフネス等が要求される工業用材料及び医療用材料等の様々な材料への適用も検討されている。そして、これらのタンパク質繊維は、何れも、合成繊維とは異なって、生分解性を有し、生産及び加工に際して必要なエネルギーが小さいことから、近年の環境保全意識の高まりに応じて、需要の増大が見込まれている。
　タンパク質繊維の中には、水分との接触（例えば、水又は湯への浸漬又は高湿度環境への暴露等）によって収縮してしまうものがある。このようなタンパク質繊維の収縮による予期せぬ長さ変化が、特に、製造後に初めて水分と接触した際に生ずると、それに起因して様々な問題が惹起される懸念がある。例えば、タンパク質繊維が、製造直後の保管中に高湿度環境に晒されたり、洗浄及び湿熱セット等のような水分を用いる処理が製造後に初めて行われたりしたときに予期せぬ長さ変化が生ずると、作業性及び品質が低下するおそれがあるだけでなく、後加工に悪影響が及ぼされる可能性さえもある。
　このような状況下、タンパク質繊維の防縮方法が種々開示されている。例えば、特許文献１には、タンパク質を含むタンパク質原料繊維を液体又は蒸気に接触させて、該タンパク質原料繊維を収縮又は伸長させる伸縮工程と、伸縮工程を経たタンパク質原料繊維を任意の長さに調節しつつ乾燥する乾燥工程と、を含む、タンパク質繊維の製造方法が開示されている。
国際公開第２０１８／１６４０２０号
　一般的なインライン（連続）紡糸では、タンパク質繊維を上流側から下流側に移動させるために、タンパク質繊維に対して不可避的に繊維軸方向の張力が負荷される。本発明者らの検討によれば、インライン紡糸の途中で防縮処理を行った場合、防縮処理後に不可避的に生じる繊維軸方向の張力（例えば、巻き取り時の張力）により、製造されるタンパク質繊維に残留応力が発生すること、この残留応力が原因となり、防縮処理を施したタンパク質繊維であっても、製造後に初めて水分と接触したときに収縮が生じること、特に高温の水分と接触したときに収縮が顕著であることが判明した。
　製造後に初めて水分と接触したときの収縮をより確実に抑えるためには、残留応力が極力発生しないようにインライン紡糸後のタンパク質繊維に対して、繊維軸方向の張力を極力かけずに防縮処理を施すことが考えられる。しかしながら、その場合はタンパク質繊維が水分と接触した際に縮れが発生してしまう。このため、得られたタンパク質繊維は、使用できる用途が限られてしまうという問題が生じる。
　そこで、本発明は、製造後に初めて水分と接触したときの収縮がより確実に抑えられると共に、縮れの発生も抑えられたタンパク質繊維を製造し得る方法を提供することを目的とする。本発明はまた、製造後に初めて水分と接触したときの収縮がより確実に抑えられると共に、縮れの発生も抑えられたタンパク質繊維製生地を製造し得る方法を提供することを目的とする。本発明は更に、製造後に初めて水分と接触したときの収縮をより確実に抑えると共に、縮れの発生も抑えられたタンパク質繊維の防縮加工方法を提供することを目的とする。
　本発明は、例えば、以下の各発明に関する。
［１］
　延伸後、かつ巻き取られる前のタンパク質原繊維を弛緩状態で収縮させる前収縮工程と、上記前収縮工程を経たタンパク質原繊維を巻き取り巻回物を得る巻取工程と、上記巻取工程を経たタンパク質原繊維を弛緩状態で収縮させる後収縮工程と、を備える、タンパク質繊維の製造方法。
［２］
　上記後収縮工程は、上記巻取工程を経たタンパク質原繊維を弛緩状態で液体若しくは蒸気に接触させて収縮させる湿式収縮工程であるか、又は上記巻取工程を経たタンパク質原繊維を弛緩状態で加熱して収縮させる乾式収縮工程である、［１］に記載の製造方法。
［３］
　上記湿式収縮工程が、上記巻取工程を経たタンパク質原繊維を弛緩状態で液体に浸漬させて収縮させる工程である、［２］に記載の製造方法。
［４］
　上記液体又は蒸気が、極性を有するものである、［２］又は［３］に記載の製造方法。
［５］
　上記液体が水であり、上記蒸気が水蒸気である、［４］に記載の製造方法。
［６］
　上記タンパク質原繊維が、構造タンパク質を含む、［１］～［５］のいずれかに記載の製造方法。
［７］
　上記構造タンパク質が、改変フィブロインである、［６］に記載の製造方法。
［８］
　上記改変フィブロインが、改変クモ糸フィブロインである、［７］に記載の製造方法。
［９］
　［１］～［８］のいずれかに記載の製造方法により得られたタンパク質繊維を使用して生地を作製する工程を備える、タンパク質繊維製生地の製造方法。
［１０］
　延伸後、かつ巻き取られる前のタンパク質繊維を弛緩状態で収縮させる前収縮工程と、上記前収縮工程を経たタンパク質繊維を巻き取り巻回物を得る巻取工程と、上記巻取工程を経たタンパク質繊維を弛緩状態で収縮させる後収縮工程と、を備える、タンパク質繊維の防縮加工方法。
［１１］
　上記後収縮工程は、上記巻取工程を経たタンパク質繊維を弛緩状態で液体若しくは蒸気に接触させて収縮させる湿式収縮工程であるか、又は上記巻取工程を経たタンパク質繊維を弛緩状態で加熱して収縮させる乾式収縮工程である、［１０］に記載の防縮加工方法。
　本発明によれば、製造後に初めて水分と接触したときの収縮がより確実に抑えられると共に、縮れの発生も抑えられたタンパク質繊維を製造し得る方法を提供することができる。本発明によればまた、製造後に初めて水分と接触したときの収縮がより確実に抑えられると共に、縮れの発生も抑えられたタンパク質繊維製生地を製造し得る方法を提供することができる。本発明によれば更に、製造後に初めて水分と接触したときの収縮をより確実に抑えると共に、縮れの発生も抑えられたタンパク質繊維の防縮加工方法を提供することができる。
一実施形態に係るタンパク質原繊維の製造装置を概略的に示す図である。 一実施形態に係るタンパク質原繊維の製造装置を概略的に示す図である。 図２中の高温加熱炉に設けられ得る、速度調節手段及び温度調節手段を示す図である。 一実施形態に係るタンパク質繊維の製造装置（後収縮装置）を概略的に示す図である。 一実施形態に係るタンパク質繊維の製造装置（後収縮装置）を概略的に示す図である。 一実施形態に係るタンパク質繊維の製造装置（後収縮装置）を概略的に示す図である。（ａ）は、タンパク質原繊維の巻回物からカセ（綛）を得る装置の概略図である。（ｂ）は、湿式収縮装置の概略図である。（ｃ）は、乾式収縮装置の概略図である。 改変フィブロインのドメイン配列の一例を示す模式図である。 天然由来のフィブロインのｚ／ｗ（％）の値の分布を示す図である。 天然由来のフィブロインのｘ／ｙ（％）の値の分布を示す図である。 改変フィブロインのドメイン配列の一例を示す模式図である。 改変フィブロインのドメイン配列の一例を示す模式図である。
　以下、場合により図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
［タンパク質繊維の製造方法］
　本実施形態に係るタンパク質繊維の製造方法は、延伸後、かつ巻き取られる前のタンパク質原繊維を弛緩状態で収縮させる前収縮工程と、前収縮工程を経たタンパク質原繊維を巻き取り巻回物を得る巻取工程と、巻取工程を経たタンパク質原繊維を弛緩状態で収縮させる後収縮工程と、を備える。
　本実施形態に係るタンパク質繊維の製造方法は、後収縮工程を備えていることにより、得られるタンパク質繊維は、製造後に初めて水分と接触したときの収縮がより確実に抑えられる。この効果は、特に接触する水分の温度が高いときに顕著になる。また、本実施形態に係るタンパク質繊維の製造方法は、後収縮工程に加えて前収縮工程を備えていることにより、得られるタンパク質繊維は、水分と接触したときの縮れの発生が充分に抑えられる。
　本明細書において、「タンパク質原繊維を弛緩状態で収縮させる」とは、タンパク質原繊維に何ら張力を負荷せずに弛緩した状態で自然に収縮させる場合の他、タンパク質原繊維の収縮量が、タンパク質原繊維に何ら張力を負荷せずに弛緩した状態で自然に収縮させときの収縮量と実質的に同じ量となる程度に張力を負荷した状態で収縮させる場合も含む。なお、本明細書における「実質的に同じ」とは、同一量若しくは値、又はそれに近似した量又は値をいい、また、近似した量又は値とは、同一量又は値としたときに得られる効果と同様な効果が奏され得る量をいう。
〔前収縮工程〕
　前収縮工程は、延伸後、かつ巻き取られる前のタンパク質原繊維を弛緩状態で収縮させる工程である。前収縮工程は、巻取工程の前に実施すればよく、例えば、ドープ液（紡糸原液）を使用して公知の紡糸方法（乾式紡糸、湿式紡糸、乾湿式紡糸又は溶融紡糸等）により紡糸した後、公知の延伸方法（湿熱延伸又は乾熱延伸等）により延伸させたタンパク質原繊維に対して実施すればよい。
　タンパク質原繊維を弛緩状態で収縮させる方法としては、例えば、タンパク質原繊維を弛緩状態で液体若しくは蒸気に接触させて収縮させる湿式収縮工程を含む方法（湿式収縮法）、タンパク質原繊維を弛緩状態で加熱して収縮させる乾式収縮工程を含む方法（乾式収縮法）などがある。
　湿式収縮法では、タンパク質原繊維を液体又は蒸気に接触させることで、外力によらずにタンパク質原繊維が収縮する。これは、延伸によって残留応力を有するタンパク質原繊維において、液体又は蒸気が繊維間又は繊維内へ浸入することにより、残留応力が緩和されることで生ずると考えられる。
　湿式収縮法で用いられる液体又は蒸気は、タンパク質原繊維との接触によりタンパク質原繊維を自然に収縮させ得るものであれば、その種類は特に限定されない。液体又は蒸気としては、例えば、極性を有する液体又は蒸気が挙げられる。極性を有する液体としては、例えば、水、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、アセトン及びメタノール等が挙げられ、その中でも、水が好適に使用される。水は、安価で取扱い性に優れるだけでなく、タンパク質原繊維との接触によって、タンパク質原繊維をより迅速に且つ確実に収縮させ得るからである。極性を有する蒸気としては、例えば、上述した極性を有する液体の蒸気が挙げられ、その中でも、水蒸気が好適に使用される。水蒸気は、水と同様に、タンパク質原繊維と接触することで、タンパク質原繊維をより迅速に且つ確実に収縮させ得るからである。
　湿式収縮法では、液体を加温した状態でタンパク質原繊維に接触させることが好ましい。これにより、タンパク質原繊維の収縮時間を更に有利に短縮化できる。同様の観点から、湿式収縮法で用いる液体は、水よりも湯（加温した水）であることが更に好ましい。
　加温した液体を用いて湿式収縮法を行う場合、液体の温度は、タンパク質原繊維に含まれるタンパク質が分解したり、タンパク質原繊維が熱的損傷を受けたりする温度よりも低い温度であればよい。しかしながら、液体の取扱い性、及び湿式収縮法の作業性等を考慮すると、液体の温度の上限値は、沸点未満であることが好ましい。また、収縮時間の短縮効果を十分に得るという観点からは、液体の温度の下限値が、１０℃以上であることが好ましく、４０℃以上であることがより好ましく、７０℃以上であることが更に好ましい。液体として水を用いる場合は、水の温度の上限値は、９０℃以下であることが好ましく、８０℃以下であることがより好ましい。水の温度の下限値は、１０℃以上であることが好ましく、４０℃以上であることがより好ましく、７０℃以上であることが更に好ましい。また、液体をタンパク質原繊維に接触させている間、液体の温度は一定であってもよく、液体の温度を所定の温度になるように変動させてもよい。
　湿式収縮法において、液体又は蒸気をタンパク質原繊維に接触させる方法は、特に限定されない。当該方法として、例えば、タンパク質原繊維を液体中に浸漬する方法、タンパク質原繊維に対して液体を常温で又は加温したスチーム等の状態で噴霧する方法、及びタンパク質原繊維を蒸気が充満した高湿度環境下に暴露する方法等が挙げられる。これらの方法の中でも、収縮時間の短縮化が効果的に図れると共に、収縮加工設備の簡素化等が実現できることから、タンパク質原繊維を液体中に浸漬する方法が好ましい。
　タンパク質原繊維と液体を接触させる時間は、特に制限されず、例えば、１分以上であってよい。当該時間は、１０分以上であってよく、２０分以上であってよく、３０分以上であってもよい。また、当該時間の上限に特に制限はないが、製造工程の時間を短縮するという観点、及びタンパク質原繊維の分解（加水分解等）のおそれを排除する等の観点から、例えば、１２０分以下であってよく、９０分以下であってよく、６０分以下であってもよい。
　湿式収縮法では、湿式収縮工程に引き続き、タンパク質原繊維を乾燥させる工程（乾燥工程）を更に含んでいてもよい。
　乾燥工程における乾燥方法は、特に限定されず、例えば、自然乾燥でもよく、乾燥設備を使用して強制的に乾燥させてもよい。乾燥温度としては、タンパク質が熱的損傷を受けたりする温度より低い温度であれば何ら限定されるものではないが、一般的には、２０～１５０℃の範囲内の温度であり、４０～１２０℃の範囲内の温度であることが好ましく、６０～１００℃の範囲内の温度であることがより好ましい。このような温度範囲内であれば、タンパク質の熱的損傷等を生ずることなく、タンパク質原繊維を、より迅速かつ効率的に乾燥させることができる。乾燥時間は、乾燥温度等に応じて適宜選択され、例えば、タンパク質原繊維の過乾燥による編織体の品質及び物性等への影響が排除されうる時間が採用される。
　乾式収縮法は、タンパク質原繊維を弛緩状態で加熱して収縮させる乾式収縮工程を備える。乾式収縮工程は、タンパク質原繊維を加熱するステップ（加熱ステップ）と、加熱された状態にあるタンパク質原繊維を弛緩状態で収縮させるステップ（弛緩収縮ステップ）とを含むものであってもよい。
　タンパク質原繊維の加熱は、加熱温度が、タンパク質原繊維に用いられるタンパク質の軟化温度以上であることが好ましい。本明細書におけるタンパク質の軟化温度とは、タンパク質原繊維の応力緩和による収縮が開始される温度である。タンパク質の軟化温度以上での加熱弛緩収縮では、単にタンパク質原繊維中の水分が離脱するだけでは得られない程度までタンパク質原繊維が収縮する。加熱温度は、８０℃以上が好ましく、１８０℃～２８０℃がより好ましく、２００℃～２４０℃が更に好ましく、２２０℃～２４０℃が更により好ましい。加熱時間は、加熱処理後のタンパク質原繊維の伸度の観点から、好ましくは６０秒以下、より好ましくは３０秒以下、更に好ましくは５秒以下である。この加熱時間の長さは、タンパク質原繊維の応力には大きな影響を与えないと考えられる。
〔巻取工程〕
　巻取工程は、前収縮工程を経たタンパク質原繊維を巻き取り巻回物を得る工程である。巻取工程は、前収縮工程後直ちに実施してもよいし、前収縮工程後に更に別の工程（例えば、タンパク質原繊維を乾燥させる乾燥工程）を行った後実施してもよい。
　図１は、タンパク質原繊維の製造装置（紡糸装置）の一例を概略的に示す図である。図１に示す紡糸装置１００は、押出し装置１と、凝固浴槽２０と、洗浄浴槽２１と、前収縮工程を実施するウォーターバス４６と、乾燥装置４とを、上流側から順に有している。延伸は、凝固浴槽２０及び／又は洗浄浴槽２１にて実施される。
　押出し装置１は貯槽７を有しており、ここにドープ液（紡糸原液）６が貯留される。凝固浴槽２０に凝固液１１（例えば、メタノール）が貯留される。ドープ液６は、貯槽７の下端部に取り付けられたギヤポンプ８により、凝固液１１との間にエアギャップ１９を開けて設けられたノズル９から押し出される。押し出されたドープ液６は、エアギャップ１９を経て凝固液１１内に供給される。凝固液１１内でドープ液６から溶媒が除去されてタンパク質が凝固する。凝固したタンパク質は、洗浄浴槽２１に導かれ、洗浄浴槽２１内の洗浄液１２により洗浄された後、洗浄浴槽２１内に設置された第１ニップローラ１３と第２ニップローラ１４により、ウォーターバス４６へと送られる。このとき、例えば、第２ニップローラ１４の回転速度を第１ニップローラ１３の回転速度よりも速く設定すると、回転速度比に応じた倍率でタンパク質原繊維が延伸される。洗浄液１２中で延伸されたタンパク質原繊維は、洗浄浴槽２１内を離脱してから、ウォーターバス４６内を通過する際に弛緩状態で収縮され（前収縮工程）、次いで乾燥装置４内を通過する際に乾燥され、その後、ワインダーにて巻き取られる（巻取工程）。このようにして、タンパク質原繊維が、最終的にワインダーに巻き取られた巻回物５として得られる。なお、１８ａ～１８ｇは糸ガイドである。
　ウォーターバス４６の上流側及び下流側には、タンパク質原繊維を中継するリレーローラ５０及び５２が配置されている。ウォーターバス４６はヒータ５４を有し、このヒータ５４にて加温された液体（湯）４７が、ウォーターバス４６内に収容されている。また、ウォーターバス４６内には、押えローラ５６が、液体（湯）４７中に浸漬された状態で設置されている。これにより、上流側から送り出されたタンパク質原繊維が、ウォーターバス４６内を、押えローラ５６に巻き掛けられ、押え付けられた状態で液体（湯）４７中に浸漬されつつ、下流側に向かって走行するようになっている。タンパク質原繊維の湯４７中への浸漬時間は、タンパク質料繊維の走行速度に応じて適宜にコントロールされる。
　ウォーターバス４６では、第２ニップローラ１４によるタンパク質原繊維の送出し速度とワインダーによるタンパク質原繊維の巻取り速度とを制御することで、タンパク質原繊維が、弛緩された状態で、液体（湯）４７との接触により、自然に収縮する。例えば、タンパク質原繊維として、弛緩状態での液体（湯）４７中への浸漬により繊維軸方向に２０％程度収縮するものを用いる場合には、巻取り速度と送出し速度とを、後者を前者に対して８０％よりも小さな速度とすれば、タンパク質原繊維を液体（湯）４７中において弛緩された状態で自然に収縮させることができる。
　凝固液１１としては、脱溶媒できる溶液であればよく、例えば、メタノール、エタノール及び２－プロパノール等の炭素数１～５の低級アルコール、並びにアセトン等を挙げることができる。凝固液１１は、適宜水を含んでいてもよい。凝固液１１の温度は、０～３０℃であることが好ましい。凝固したタンパク質が凝固液１１中を通過する距離（実質的には、糸ガイド１８ａから糸ガイド１８ｂまでの距離）は、脱溶媒が効率的に行える長さがあればよく、例えば、２００～５００ｍｍである。凝固液１１中での滞留時間は、例えば、０．０１～３分であってよく、０．０５～０．１５分であることが好ましい。また、凝固液１１中で延伸（前延伸）をしてもよい。
　なお、タンパク質原繊維を得る際に実施される延伸は、例えば、上記した凝固浴槽２０内で行う前延伸、及び洗浄浴槽２１内で行う延伸の他、湿熱延伸及び乾熱延伸も採用され得る。
　湿熱延伸は、温水中、温水に有機溶剤等を加えた溶液中、スチーム加熱中で行うことができる。温度としては、例えば、５０～９０℃であってよく、７５～８５℃が好ましい。湿熱延伸では、未延伸糸（又は前延伸糸）を、例えば、１～１０倍延伸することができ、２～８倍延伸することが好ましい。
　乾熱延伸は、電気管状炉、乾熱板等を使用して行うことができる。温度としては、例えば、１４０℃～２７０℃であってよく、１６０℃～２３０℃が好ましい。乾熱延伸では、未延伸糸（又は前延伸糸）を、例えば、０．５～８倍延伸することができ、１～４倍延伸することが好ましい。
　湿熱延伸及び乾熱延伸はそれぞれ単独で行ってもよく、またこれらを多段で、又は組み合わせて行ってもよい。すなわち、一段目延伸を湿熱延伸で行い、二段目延伸を乾熱延伸で行う、又は一段目延伸を湿熱延伸行い、二段目延伸を湿熱延伸行い、更に三段目延伸を乾熱延伸で行う等、湿熱延伸及び乾熱延伸を適宜組み合わせて行うことができる。
　最終的な延伸倍率は、その下限値が、未延伸糸（又は前延伸糸）に対して、好ましくは、１倍超、２倍以上、３倍以上、４倍以上、５倍以上、６倍以上、７倍以上、８倍以上、９倍以上のうちのいずれかであり、上限値が、好ましくは４０倍以下、３０倍以下、２０倍以下、１５倍以下、１４倍以下、１３倍以下、１２倍以下、１１倍以下、１０倍以下である。
　図２は、タンパク質原繊維の製造装置（紡糸装置）の他の例を概略的に示す図である。図３は、図２中の高温加熱炉に設けられ得る、速度調節手段及び温度調節手段を示す図である。図２に示される紡糸装置２００は、乾式収縮法に使用されるものであり、タンパク質原繊維を紡糸する紡糸装置（紡糸手段）２５と、紡糸装置２５によって紡糸されたタンパク質原繊維を弛緩状態で高温で加熱して収縮させる高温加熱弛緩装置６０とを備えている。紡糸装置２００では、タンパク質原繊維を紡糸工程と、タンパク質原繊維を弛緩状態で高温で加熱して収縮させる乾式収縮工程とが連続して行われる。
　紡糸装置２５は、例えば乾湿式紡糸用の紡糸装置であり、押出し装置１と、凝固装置２と、洗浄装置３と、乾燥装置４とを、上流側から順に備えている。押出し装置１は貯槽７を有しており、この貯槽７にドープ液（紡糸原液）６が貯留される。凝固装置２は凝固浴槽２０を有しており、この凝固浴槽２０に凝固液１１（例えば、メタノール）が貯留される。ドープ液６は、貯槽７の下端部に取り付けられたギヤポンプ８により、凝固液１１との間にエアギャップ１９を開けて設けられたノズル９から押し出される。押し出されたドープ液６は、エアギャップ１９を経て凝固液１１内に供給される。凝固液１１内でドープ液６から溶媒が除去されてタンパク質が凝固する。
　洗浄装置３は、洗浄浴槽２１を有しており、この洗浄浴槽２１に洗浄液１２（例えば、水）が貯留される。凝固浴槽２０内で凝固したタンパク質は、洗浄浴槽２１に導かれ、洗浄液１２により洗浄される。このタンパク質は、洗浄浴槽２１内に設置された第１ニップローラ１３と第２ニップローラ１４により、乾燥装置４へと送られる。例えば、第２ニップローラ１４の回転速度が第１ニップローラ１３の回転速度よりも速く設定されることで、回転速度比に応じた倍率でタンパク質原繊維が延伸される。なお、１８ａ～１８ｅは糸ガイドである。
　タンパク質原繊維を得る際に洗浄浴槽２１内で実施される延伸は、温水中、温水に有機溶剤等を加えた溶液中等で行う、いわゆる湿熱延伸であってもよい。この湿熱延伸の温度としては、例えば、０～９０℃であってよく、２０～７０℃が好ましく、３０～６０℃がより好ましい。湿熱延伸での未延伸糸（又は前延伸糸）の延伸倍率は、例えば、１～１０倍であってもよく、２～８倍であってもよい。
　洗浄液１２中で延伸されたタンパク質原繊維は、洗浄浴槽２１内を離脱してから、乾燥装置４内を通過する際に乾燥される。乾燥装置４は、例えば乾熱式の乾燥炉１７を有している。乾燥炉１７内には、送出しローラ３１と巻取りローラ３２とが設けられている。タンパク質原繊維は、これらの送出しローラ３１及び巻取りローラ３２により、乾燥炉１７内を所定の滞在時間で滞在し、その後に高温加熱弛緩装置６０に送られる。乾燥炉１７では、例えば、巻取りローラ３２の回転速度が送出しローラ３１の回転速度よりも速く設定されることで、回転速度比に応じた倍率で、タンパク質原繊維が延伸されてもよい。乾燥炉１７内には、図示しないヒータが設けられる。乾燥炉１７内の温度、すなわちタンパク質原繊維の乾燥温度は、例えば８０℃である。なお、洗浄装置３と乾燥装置４との間に、オイリング装置３０が設けられてもよい。
　高温加熱弛緩装置６０は、タンパク質原繊維の走行方向における紡糸装置２５の下流側に設けられている。高温加熱弛緩装置６０は、例えば、乾熱式の高温加熱炉６３を有している。高温加熱炉６３内には、送出しローラ（送出し手段）６１と巻取りローラ（巻取り手段）６２とが設けられている。送出しローラ６１及び巻取りローラ６２はいずれも円筒状であり、これらの周面に、タンパク質原繊維が巻き掛けられる。タンパク質原繊維は、これらの送出しローラ６１及び巻取りローラ６２により、高温加熱炉６３内を所定の滞在時間で滞在し、その後、ワインダーにて巻き取られる。
　高温加熱炉６３では、例えば、巻取りローラ６２の回転速度が送出しローラ６１の回転速度よりも遅く設定されることで、回転速度比に応じた倍率で、タンパク質原繊維が弛緩される。すなわち、送出しローラ６１は、タンパク質原繊維を所定の送出し速度で連続的に送り出すように構成されている。巻取りローラ６２は、送出しローラ６１によって送り出されたタンパク質原繊維を、送出しローラ６１の送出し速度よりも遅い巻取り速度で、連続的に巻き取るように構成されている。このように構成された送出しローラ６１及び巻取りローラ６２によれば、タンパク質原繊維はオーバーフィードされることになり、送出しローラ６１と巻取りローラ６２の間で、タンパク質原繊維の弛緩状態が発生する。
　図３を参照して、高温加熱弛緩装置６０についてより詳細に説明する。送出しローラ６１及び巻取りローラ６２には、速度コントローラ６６が接続されている。例えば、速度コントローラ６６は、送出しローラ６１及び巻取りローラ６２のそれぞれに設けられた図示しない駆動モータに接続される。速度コントローラ６６は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のハードウェアと、ＲＯＭに記憶されたプログラム等のソフトウェアとから構成されたコンピュータである。速度コントローラ６６は、送出しローラ６１及び巻取りローラ６２の両方、又はこれらのいずれか一方を制御することにより、上記したように送出し速度及び／又は巻取り速度を調節する。すなわち、速度コントローラ６６は、送出しローラ６１の送出し速度と巻取りローラ６２の巻取り速度の少なくともいずれか一方を調節する速度調節手段を構成する。速度コントローラ６６は、例えば、送出しローラ６１による送出し速度が巻取りローラ６２による巻取り速度の１倍～３倍の範囲内の任意の比率（弛緩倍率）となるように、送出し速度及び／又は巻取り速度を調節することができる。
　高温加熱弛緩装置６０の高温加熱炉６３内には、例えば、高温ヒータ６４が取り付けられている。この高温ヒータ６４には温度コントローラ６７が接続されている。温度コントローラ６７は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のハードウェアと、ＲＯＭに記憶されたプログラム等のソフトウェアとから構成されたコンピュータである。温度コントローラ６７は、高温ヒータ６４を制御することにより、高温加熱炉６３内の温度を調節する。温度コントローラ６７には、高温加熱炉６３に設けられた図示しない温度センサから、高温加熱炉６３内の温度に関する情報が入力され、温度コントローラ６７が、当該情報に基づいて高温ヒータ６４を制御してもよい。温度コントローラ６７は、高温加熱炉６３におけるタンパク質原繊維の加熱温度を調節する温度調節手段を構成する。温度コントローラ６７は、高温加熱炉６３内の加熱温度が、乾燥装置４の乾燥炉１７における加熱温度よりも高い温度となるように高温ヒータ６４を制御する。温度コントローラ６７は、例えば、８０～３００℃の範囲内の任意の温度となるように、タンパク質原繊維の加熱温度を調節することができる。
　なお、本実施形態では、速度コントローラ６６及び温度コントローラ６７を別々に表したが、このような態様に限られない。例えば、速度コントローラ６６及び温度コントローラ６７が、一体のコントローラに組み込まれてもよいし、紡糸装置２００の全体を制御するコントローラに、速度コントローラ６６及び温度コントローラ６７に相当する機能が備えられてもよい。
　高温加熱弛緩装置６０は、タンパク質原繊維を加熱する加熱手段と、加熱された状態にあるタンパク質原繊維を弛緩状態で収縮させる弛緩収縮手段とを構成する。言い換えれば、高温加熱弛緩装置６０は、加熱手段と弛緩収縮手段とを兼ねる装置である。高温加熱弛緩装置６０を用いた乾式収縮法では、加熱ステップと、弛緩収縮ステップとが同時に行われる。図２に示されるように、タンパク質原繊維の走行方向における高温加熱弛緩装置６０の下流側には、例えばワインダーが設けられる。タンパク質原繊維は、高温加熱弛緩装置６０における収縮処理を受けた後、ワインダーにて巻き取られ、巻回物５が得られる。
　弛緩収縮ステップでは、弛緩倍率は、好ましくは１倍超であり、より好ましくは１．４倍以上であり、更により好ましくは１．７倍以上であり、特に好ましくは２倍以上である。弛緩倍率とは、例えば、タンパク質原繊維の巻取り速度に対する送出し速度の比率として把握される。
〔後収縮工程〕
　後収縮工程では、巻取工程を経たタンパク質原繊維を弛緩状態で収縮させる。後収縮工程を実施することにより、得られるタンパク質繊維は、製造後に初めて水分と接触したときの収縮がより確実に抑えられる。後述の実施例に示されるとおり、後収縮工程を欠く場合、製造後に初めて水分と接触したときに収縮が生じること、特に高温の水分と接触したときに収縮が顕著であることが判明した。これは、巻取工程における巻き取り時にタンパク質原繊維に対して不可避的に繊維軸方向の張力が負荷されることにより、タンパク質原繊維に残留応力が発生することに起因すると考えられる。後収縮工程は、巻取工程で発生する残留応力を含めたタンパク質原繊維の全残留応力を緩和することを目的として実施されるものである。
　後収縮工程において、タンパク質原繊維を弛緩状態で収縮させる方法としては、例えば、タンパク質原繊維を弛緩状態で液体若しくは蒸気に接触させて収縮させる湿式収縮工程を含む方法（湿式収縮法）、タンパク質原繊維を弛緩状態で加熱して収縮させる乾式収縮工程を含む方法（乾式収縮法）が挙げられる。湿式収縮法及び乾式収縮法の具体的態様は、前収縮工程で説明したとおりである。
　図４は、タンパク質繊維の製造装置（後収縮装置）の一例を概略的に示す図である。図４に示す後収縮装置３００は、湿式収縮法に用いられるものであり、タンパク質原繊維を送り出すフィードローラ４２と、タンパク質繊維を巻き取るワインダー４４と、後収縮工程を実施するウォーターバス４６と、乾燥工程を実施する乾燥機４８と、を有して構成されている。
　より詳細には、フィードローラ４２は、タンパク質原繊維３６の巻回物が装着可能とされており、図示しない電動モータ等の回転によって、タンパク質原繊維３６の巻回物からタンパク質原繊維３６を連続的且つ自動的に送り出し得るようになっている。ワインダー４４は、フィードローラ４２から送り出された後、後収縮工程と乾燥工程を経て製造されるタンパク質繊維３８を、図示しない電動モータの回転によって連続的且つ自動的に巻き取り得るようになっている。なお、ここでは、フィードローラ４２によるタンパク質原繊維３６の送出し速度と、ワインダー４４によるタンパク質繊維３８の巻取り速度とが、互いに独立して制御可能とされている。
　ウォーターバス４６と乾燥機４８は、フィードローラ４２とワインダー４４との間に、タンパク質原繊維３６の送り方向の上流側と下流側にそれぞれ並んで配置されている。なお、図４に示す後収縮装置３００は、フィードローラ４２からワインダー４４に向かって走行するタンパク質原繊維３６を中継するリレーローラ５０及び５２を有している。
　ウォーターバス４６はヒータ５４を有し、このヒータ５４にて加温された液体（湯）４７が、ウォーターバス４６内に収容されている。また、ウォーターバス４６内には、押えローラ５６が、液体（湯）４７中に浸漬された状態で設置されている。これにより、フィードローラ４２から送り出されたタンパク質原繊維３６が、ウォーターバス４６内を、押えローラ５６に巻き掛けられ、押え付けられた状態で液体（湯）４７中に浸漬されつつ、ワインダー４４側に向かって走行するようになっている。なお、タンパク質原繊維３６の液体（湯）４７中への浸漬時間は、タンパク質原繊維３６の走行速度に応じて適宜にコントロールされる。
　乾燥機４８は、一対のホットローラ５８を有している。一対のホットローラ５８は、ウォーターバス４６内から離脱してワインダー４４側に向かって走行するタンパク質原繊維３６が巻き掛け可能とされている。これにより、ウォーターバス４６内で液体（湯）４７に浸漬されたタンパク質原繊維３６が、乾燥機４８内で一対のホットローラ５８にて加熱され、乾燥させられた後、ワインダー４４に向かって更に送り出されるようになっている。
　このような構造を有する後収縮装置３００を用いて、目的とするタンパク質繊維３８を製造する際には、先ず、例えば、図１に示された紡糸装置１００を用いて紡糸されたタンパク質原繊維３６の巻回物５をフィードローラ４２に装着する。次に、フィードローラ４２からタンパク質原繊維３６を連続的に送り出して、ウォーターバス４６内で液体（湯）４７に浸漬させる。このとき、フィードローラ４２の送出し速度とワインダー４４の巻取り速度との比率をコントロールすることで、タンパク質原繊維が、弛緩された状態で、液体（湯）４７との接触により、自然に収縮する。例えば、タンパク質原繊維として、弛緩状態での液体（湯）４７中への浸漬により繊維軸方向に２０％程度収縮するものを用いる場合には、巻取り速度と送出し速度とを、後者を前者に対して８０％よりも小さな速度とすれば、タンパク質原繊維を液体（湯）４７中において弛緩された状態で自然に収縮させることができる。
　次に、ウォーターバス４６内の液体（湯）４７中で収縮したタンパク質原繊維３６を、乾燥機４８の一対のホットローラ５８により加熱する。これにより、収縮したタンパク質原繊維３６を乾燥させて、タンパク質繊維３８とする。そして、得られたタンパク質繊維３８をワインダー４４にて巻き取って、タンパク質繊維３８の巻回物を得る。なお、一対のホットローラ５８に代えて、公知の乾熱板等、単なる熱源のみからなる乾燥設備を用いてタンパク質原繊維３６を乾燥させてもよい。
　図５は、タンパク質繊維の製造装置（後収縮装置）の他の例を概略的に示す図である。図５に示す後収縮装置４００は、乾式収縮法に用いられるものであり、タンパク質原繊維を送り出すフィードローラ４２と、タンパク質繊維を巻き取るワインダー４４と、後収縮工程を実施する高温加熱弛緩装置６０と、を有して構成されている。
　フィードローラ４２は、タンパク質原繊維３６の巻回物が装着可能とされている。高温加熱弛緩装置６０は、図３で説明したとおりの構成を有する。すなわち、高温加熱弛緩装置６０は、例えば、乾熱式の高温加熱炉６３を有している。高温加熱炉６３内には、送出しローラ（送出し手段）６１と巻取りローラ（巻取り手段）６２とが設けられている。送出しローラ６１及び巻取りローラ６２はいずれも円筒状であり、これらの周面に、タンパク質原繊維が巻き掛けられる。タンパク質原繊維は、これらの送出しローラ６１及び巻取りローラ６２により、高温加熱炉６３内を所定の滞在時間で滞在して弛緩状態で収縮された後、ワインダー４４にて巻き取られる。
　図６は、タンパク質繊維の製造装置（後収縮装置）の更に他の例を概略的に示す図である。図６（ａ）は、タンパク質原繊維の巻回物からカセ（綛）を得る装置の概略図である。図６（ｂ）は、湿式収縮装置の概略図である。図６（ｃ）は、乾式収縮装置の概略図である。
　図６に示す後収縮装置は、タンパク質原繊維３６の巻回物が装着可能とされているフィードローラ４２を有している。先ず、例えば、図１に示された紡糸装置１００を用いて紡糸されたタンパク質原繊維３６の巻回物５をフィードローラ４２に装着する。次に、フィードローラ４２からタンパク質原繊維３６を送り出して、支持体７１に巻きかけてカセ（綛）状のタンパク質原繊維７０を得る（図６（ａ））。カセ状のタンパク質原繊維７０は、張力がかかっておらず、弛緩状態にある。
　次いで、カセ状のタンパク質原繊維７０を、湿式収縮法又は乾式収縮法により、弛緩状態で収縮させる。図６（ｂ）は、湿式収縮法に使用する装置の概略図であり、図６（ｃ）は、乾式収縮法に使用する装置の概略図である。
　図６（ｂ）に示す装置は、ウォーターバス４６、ウォーターバス４６内の液体を加温可能なヒータ５４、ウォーターバス４６内に収容された液体（例えば、水又は湯）４７を有する。図６（ｂ）に示す装置では、加温された液体（例えば、湯）４７にカセ状のタンパク質原繊維７０を浸漬する。これにより、タンパク質原繊維を弛緩状態で収縮させることができる。液体の好ましい態様（種類、温度等）、及び浸漬時間の好ましい態様等は、前収縮工程（湿式収縮法）で説明したとおりである。
　図６（ｃ）に示す装置は、高温ヒータ６４を有する。図６（ｃ）に示す装置では、カセ状のタンパク質原繊維７０を高温ヒータ６４の上部に保持する。これにより、タンパク質原繊維が加熱され、弛緩状態で収縮される。高温ヒータ６４の温度は、タンパク質原繊維の温度（加熱温度）がタンパク質原繊維に用いられるタンパク質の軟化温度以上となるように設定することが好ましい。加熱温度及び加熱時間の好ましい態様等は、前収縮工程（乾式収縮法）で説明したとおりである。
〔タンパク質原繊維及びタンパク質繊維〕
　本発明に係る製造方法に従って製造されるタンパク質繊維、又は中間産物であるタンパク質原繊維は、タンパク質を主成分として含む。当該タンパク質としては、特に制限はなく、任意のタンパク質を使用することができる。タンパク質としては、天然のタンパク質及び組換えタンパク質（人造タンパク質）を挙げることができる。組換えタンパク質としては、工業規模での製造が可能な任意のタンパク質を挙げることができ、例えば、工業用に利用できるタンパク質、医療用に利用できるタンパク質、構造タンパク質等を挙げることができる。工業用又は医療用に利用できるタンパク質の具体例としては、酵素、制御タンパク質、受容体、ペプチドホルモン、サイトカイン、膜又は輸送タンパク質、予防接種に使用する抗原、ワクチン、抗原結合タンパク質、免疫刺激タンパク質、アレルゲン、完全長抗体又は抗体フラグメント若しくは誘導体を挙げることができる。構造タンパク質の具体例としては、スパイダーシルク（クモ糸）、カイコシルク、ケラチン、コラ－ゲン、エラスチン及びレシリン、並びにこれら由来のタンパク質等を挙げることができる。使用するタンパク質としては、改変フィブロインが好ましく、改変クモ糸フィブロインがより好ましい。
（改変フィブロイン）
　本実施形態に係る改変フィブロインは、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ、又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。改変フィブロインは、ドメイン配列のＮ末端側及びＣ末端側のいずれか一方又は両方に更にアミノ酸配列（Ｎ末端配列及びＣ末端配列）が付加されていてもよい。Ｎ末端配列及びＣ末端配列は、これに限定されるものではないが、典型的には、フィブロインに特徴的なアミノ酸モチーフの反復を有さない領域であり、１００残基程度のアミノ酸からなる。
　本明細書において「改変フィブロイン」とは、人為的に製造されたフィブロイン（人造フィブロイン）を意味する。改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列とは異なるフィブロインであってもよく、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列と同一であるフィブロインであってもよい。本明細書でいう「天然由来のフィブロイン」もまた、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ、又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。
　「改変フィブロイン」は、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列をそのまま利用したものであってもよく、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列に依拠してそのアミノ酸配列を改変したもの（例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列を改変することによりアミノ酸配列を改変したもの）であってもよく、また天然由来のフィブロインに依らず人工的に設計及び合成したもの（例えば、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより所望のアミノ酸配列を有するもの）であってもよい。
　本明細書において「ドメイン配列」とは、フィブロイン特有の結晶領域（典型的には、アミノ酸配列の（Ａ）ｎモチーフに相当する。）と非晶領域（典型的には、アミノ酸配列のＲＥＰに相当する。）を生じるアミノ酸配列であり、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ、又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるアミノ酸配列を意味する。ここで、（Ａ）ｎモチーフは、アラニン残基を主とするアミノ酸配列を示し、アミノ酸残基数は２～２７である。（Ａ）ｎモチーフのアミノ酸残基数は、２～２０、４～２７、４～２０、８～２０、１０～２０、４～１６、８～１６、又は１０～１６の整数であってよい。また、（Ａ）ｎモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数の割合は４０％以上であればよく、６０％以上、７０％以上、８０％以上、８３％以上、８５％以上、８６％以上、９０％以上、９５％以上、又は１００％（アラニン残基のみで構成されることを意味する。）であってもよい。ドメイン配列中に複数存在する（Ａ）ｎモチーフは、少なくとも７つがアラニン残基のみで構成されてもよい。ＲＥＰは２～２００アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示す。ＲＥＰは、１０～２００アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列であってもよい。ｍは２～３００の整数を示し、１０～３００の整数であってもよい。複数存在する（Ａ）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。
　本実施形態に係る改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列に対し、例えば、１又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び／又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行うことで得ることができる。アミノ酸残基の置換、欠失、挿入及び／又は付加は、部分特異的突然変異誘発法等の当業者に周知の方法により行うことができる。具体的には、Ｎｕｃｌｅｉｃ　Ａｃｉｄ　Ｒｅｓ．１０，６４８７（１９８２）、Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｎ　Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ，１００，４４８（１９８３）等の文献に記載されている方法に準じて行うことができる。
　天然由来のフィブロインは、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ、又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質であり、具体的には、例えば、昆虫又はクモ類が産生するフィブロインが挙げられる。
　昆虫が産生するフィブロインとしては、例えば、ボンビックス・モリ（Ｂｏｍｂｙｘ　ｍｏｒｉ）、クワコ（Ｂｏｍｂｙｘ　ｍａｎｄａｒｉｎａ）、天蚕（Ａｎｔｈｅｒａｅａ　ｙａｍａｍａｉ）、柞蚕（Ａｎｔｅｒａｅａ　ｐｅｒｎｙｉ）、楓蚕（Ｅｒｉｏｇｙｎａ　ｐｙｒｅｔｏｒｕｍ）、蓖蚕（Ｐｉｌｏｓａｍｉａ　Ｃｙｎｔｈｉａ　ｒｉｃｉｎｉ）、樗蚕（Ｓａｍｉａ　ｃｙｎｔｈｉａ）、栗虫（Ｃａｌｉｇｕｒａ　ｊａｐｏｎｉｃａ）、チュッサー蚕（Ａｎｔｈｅｒａｅａ　ｍｙｌｉｔｔａ）、ムガ蚕（Ａｎｔｈｅｒａｅａ　ａｓｓａｍａ）等のカイコが産生する絹タンパク質、及びスズメバチ（Ｖｅｓｐａ　ｓｉｍｉｌｌｉｍａ　ｘａｎｔｈｏｐｔｅｒａ）の幼虫が吐出するホーネットシルクタンパク質が挙げられる。
　昆虫が産生するフィブロインのより具体的な例としては、例えば、カイコ・フィブロインＬ鎖（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号Ｍ７６４３０（塩基配列）、及びＡＡＡ２７８４０．１（アミノ酸配列））が挙げられる。
　クモ類が産生するフィブロインとしては、例えば、クモ目（Ａｒａｎｅａｅ）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。より具体的には、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）、ＡｃＳｐ、ＰｙＳｐ、Ｆｌａｇ等が挙げられる。
　クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質のより具体的な例としては、例えば、ｆｉｂｒｏｉｎ－３（ａｄｆ－３）［Ａｒａｎｅｕｓ　ｄｉａｄｅｍａｔｕｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ４７０１０（アミノ酸配列）、Ｕ４７８５５（塩基配列））、ｆｉｂｒｏｉｎ－４（ａｄｆ－４）［Ａｒａｎｅｕｓ　ｄｉａｄｅｍａｔｕｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ４７０１１（アミノ酸配列）、Ｕ４７８５６（塩基配列））、ｄｒａｇｌｉｎｅ　ｓｉｌｋ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｓｐｉｄｒｏｉｎ　１［Ｎｅｐｈｉｌａ　ｃｌａｖｉｐｅｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ０４５０４（アミノ酸配列）、Ｕ３７５２０（塩基配列））、ｍａｊｏｒ　ａｍｐｕｌｌａｔｅ　ｓｐｉｄｒｏｉｎ　１［Ｌａｔｒｏｄｅｃｔｕｓ　ｈｅｓｐｅｒｕｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＢＲ６８８５６（アミノ酸配列）、ＥＦ５９５２４６（塩基配列））、ｄｒａｇｌｉｎｅ　ｓｉｌｋ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｓｐｉｄｒｏｉｎ　２［Ｎｅｐｈｉｌａ　ｃｌａｖａｔａ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＬ３２４７２（アミノ酸配列）、ＡＦ４４１２４５（塩基配列））、ｍａｊｏｒ　ａｍｐｕｌｌａｔｅ　ｓｐｉｄｒｏｉｎ　１［Ｅｕｐｒｏｓｔｈｅｎｏｐｓ　ａｕｓｔｒａｌｉｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＣＡＪ００４２８（アミノ酸配列）、ＡＪ９７３１５５（塩基配列））、及びｍａｊｏｒ　ａｍｐｕｌｌａｔｅ　ｓｐｉｄｒｏｉｎ　２［Ｅｕｐｒｏｓｔｈｅｎｏｐｓ　ａｕｓｔｒａｌｉｓ］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＣＡＭ３２２４９．１（アミノ酸配列）、ＡＭ４９０１６９（塩基配列））、ｍｉｎｏｒ　ａｍｐｕｌｌａｔｅ　ｓｉｌｋ　ｐｒｏｔｅｉｎ　１［Ｎｅｐｈｉｌａ　ｃｌａｖｉｐｅｓ］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ１４５８９．１（アミノ酸配列））、ｍｉｎｏｒ　ａｍｐｕｌｌａｔｅ　ｓｉｌｋ　ｐｒｏｔｅｉｎ　２［Ｎｅｐｈｉｌａ　ｃｌａｖｉｐｅｓ］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ１４５９１．１（アミノ酸配列））、ｍｉｎｏｒ　ａｍｐｕｌｌａｔｅ　ｓｐｉｄｒｏｉｎ－ｌｉｋｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ［Ｎｅｐｈｉｌｅｎｇｙｓ　ｃｒｕｅｎｔａｔａ］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＢＲ３７２７８．１（アミノ酸配列）等が挙げられる。
　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。
　本実施形態に係る改変フィブロインは、改変絹（シルク）フィブロイン（カイコが産生する絹タンパク質のアミノ酸配列を改変したもの）であってもよく、改変クモ糸フィブロイン（クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質のアミノ酸配列を改変したもの）であってもよい。
　改変フィブロインの具体的な例として、クモの大瓶状腺で産生される大吐糸管しおり糸タンパク質に由来する改変フィブロイン（第１の改変フィブロイン）、グリシン残基の含有量が低減されたドメイン配列を有する改変フィブロイン（第２の改変フィブロイン）、（Ａ）ｎモチーフの含有量が低減されたドメイン配列を有する改変フィブロイン（第３の改変フィブロイン）、グリシン残基の含有量、及び（Ａ）ｎモチーフの含有量が低減された改変フィブロイン（第４の改変フィブロイン）、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むドメイン配列を有する改変フィブロイン（第５の改変フィブロイン）、並びにグルタミン残基の含有量が低減されたドメイン配列を有する改変フィブロイン（第６の改変フィブロイン）が挙げられる。
　第１の改変フィブロインとしては、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。第１の改変フィブロインにおいて、（Ａ）ｎモチーフのアミノ酸残基数は、３～２０の整数が好ましく、４～２０の整数がより好ましく、８～２０の整数が更に好ましく、１０～２０の整数が更により好ましく、４～１６の整数が更によりまた好ましく、８～１６の整数が特に好ましく、１０～１６の整数が最も好ましい。第１の改変フィブロインは、式１中、ＲＥＰを構成するアミノ酸残基の数は、１０～２００残基であることが好ましく、１０～１５０残基であることがより好ましく、２０～１００残基であることが更に好ましく、２０～７５残基であることが更により好ましい。第１の改変フィブロインは、式１：［（Ａ）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残基、セリン残基及びアラニン残基の合計残基数がアミノ酸残基数全体に対して、４０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることが更に好ましい。
　第１の改変フィブロインは、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるアミノ酸配列の単位を含み、かつＣ末端配列が配列番号１～３のいずれかに示されるアミノ酸配列又は配列番号１～３のいずれかに示されるアミノ酸配列と９０％以上の相同性を有するアミノ酸配列であるポリペプチドであってもよい。
　配列番号１に示されるアミノ酸配列は、ＡＤＦ３（ＧＩ：１２６３２８７、ＮＣＢＩ）のアミノ酸配列のＣ末端の５０残基のアミノ酸からなるアミノ酸配列と同一であり、配列番号２に示されるアミノ酸配列は、配列番号１に示されるアミノ酸配列のＣ末端から２０残基取り除いたアミノ酸配列と同一であり、配列番号３に示されるアミノ酸配列は、配列番号１に示されるアミノ酸配列のＣ末端から２９残基取り除いたアミノ酸配列と同一である。
　第１の改変フィブロインのより具体的な例として、（１－ｉ）配列番号４（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔ　ｓｐｉｄｅｒ　ｓｉｌｋ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ＡＤＦ３ＫａｉＬａｒｇｅＮＲＳＨ１）で示されるアミノ酸配列、又は（１－ｉｉ）配列番号４で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。
　配列番号４で示されるアミノ酸配列は、Ｎ末端に開始コドン、Ｈｉｓ１０タグ及びＨＲＶ３Ｃプロテアーゼ（Ｈｕｍａｎ　ｒｈｉｎｏｖｉｒｕｓ　３Ｃプロテアーゼ）認識サイトからなるアミノ酸配列（配列番号５）を付加したＡＤＦ３のアミノ酸配列において、第１～１３番目の反復領域をおよそ２倍になるように増やすとともに、翻訳が第１１５４番目アミノ酸残基で終止するように変異させたものである。配列番号４で示されるアミノ酸配列のＣ末端のアミノ酸配列は、配列番号３で示されるアミノ酸配列と同一である。
　（１－ｉ）の改変フィブロインは、配列番号４で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。
　第２の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。第２の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともＲＥＰ中の１又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。
　第２の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、ＲＥＰ中のＧＧＸ及びＧＰＧＸＸ（但し、Ｇはグリシン残基、Ｐはプロリン残基、Ｘはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。）から選ばれる少なくとも一つのモチーフ配列において、少なくとも１又は複数の当該モチーフ配列中の１つのグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。
　第２の改変フィブロインは、上述のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたモチーフ配列の割合が、全モチーフ配列に対して、１０％以上であってもよい。
　第２の改変フィブロインは、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含み、上記ドメイン配列から、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフから上記ドメイン配列のＣ末端までの配列を除いた配列中の全ＲＥＰに含まれるＸＧＸ（但し、Ｘはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。）からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をｚとし、上記ドメイン配列から、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフから上記ドメイン配列のＣ末端までの配列を除いた配列中の総アミノ酸残基数をｗとしたときに、ｚ／ｗが３０％以上、４０％以上、５０％以上又は５０．９％以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよい。（Ａ）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８３％以上であってよいが、８６％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％以上であることが更に好ましく、１００％であること（アラニン残基のみで構成されることを意味する）が更により好ましい。
　第２の改変フィブロインは、ＧＧＸモチーフの１つのグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換することにより、ＸＧＸからなるアミノ酸配列の含有割合を高めたものであることが好ましい。第２の改変フィブロインは、ドメイン配列中のＧＧＸからなるアミノ酸配列の含有割合が３０％以下であることが好ましく、２０％以下であることがより好ましく、１０％以下であることが更に好ましく、６％以下であることが更により好ましく、４％以下であることが更によりまた好ましく、２％以下であることが特に好ましい。ドメイン配列中のＧＧＸからなるアミノ酸配列の含有割合は、下記ＸＧＸからなるアミノ酸配列の含有割合（ｚ／ｗ）の算出方法と同様の方法で算出することができる。
　ｚ／ｗの算出方法を更に詳細に説明する。まず、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含むフィブロイン（改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン）において、ドメイン配列から、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列を除いた配列に含まれる全てのＲＥＰから、ＸＧＸからなるアミノ酸配列を抽出する。ＸＧＸを構成するアミノ酸残基の総数がｚである。例えば、ＸＧＸからなるアミノ酸配列が５０個抽出された場合（重複はなし）、ｚは５０×３＝１５０である。また、例えば、ＸＧＸＧＸからなるアミノ酸配列の場合のように２つのＸＧＸに含まれるＸ（中央のＸ）が存在する場合は、重複分を控除して計算する（ＸＧＸＧＸの場合は５アミノ酸残基である）。ｗは、ドメイン配列から、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列を除いた配列に含まれる総アミノ酸残基数である。例えば、図７に示したドメイン配列の場合、ｗは４＋５０＋４＋１００＋４＋１０＋４＋２０＋４＋３０＝２３０である（最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフは除いている。）。次に、ｚをｗで除すことによって、ｚ／ｗ（％）を算出することができる。
　ここで、天然由来のフィブロインにおけるｚ／ｗについて説明する。まず、上述のように、ＮＣＢＩ　ＧｅｎＢａｎｋにアミノ酸配列情報が登録されているフィブロインを例示した方法により確認したところ、６６３種類のフィブロイン（このうち、クモ類由来のフィブロインは４１５種類）が抽出された。抽出された全てのフィブロインのうち、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含み、フィブロイン中のＧＧＸからなるアミノ酸配列の含有割合が６％以下である天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、上述の算出方法により、ｚ／ｗを算出した。その結果を図８に示す。図８の横軸はｚ／ｗ（％）を示し、縦軸は頻度を示す。図８から明らかなとおり、天然由来のフィブロインにおけるｚ／ｗは、いずれも５０．９％未満である（最も高いもので、５０．８６％）。
　第２の改変フィブロインにおいて、ｚ／ｗは、５０．９％以上であることが好ましく、５６．１％以上であることがより好ましく、５８．７％以上であることが更に好ましく、７０％以上であることが更により好ましく、８０％以上であることが更によりまた好ましい。ｚ／ｗの上限に特に制限はないが、例えば、９５％以下であってもよい。
　第２の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列から、グリシン残基をコードする塩基配列の少なくとも一部を置換して別のアミノ酸残基をコードするように改変することにより得ることができる。このとき、改変するグリシン残基として、ＧＧＸモチーフ及びＧＰＧＸＸモチーフにおける１つのグリシン残基を選択してもよいし、またｚ／ｗが５０．９％以上になるように置換してもよい。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から上記態様を満たすアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からＲＥＰ中のグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換したことに相当する改変に加え、更に１又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び／又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。
　上記の別のアミノ酸残基としては、グリシン残基以外のアミノ酸残基であれば特に制限はないが、バリン（Ｖ）残基、ロイシン（Ｌ）残基、イソロイシン（Ｉ）残基、メチオニン（Ｍ）残基、プロリン（Ｐ）残基、フェニルアラニン（Ｆ）残基及びトリプトファン（Ｗ）残基等の疎水性アミノ酸残基、グルタミン（Ｑ）残基、アスパラギン（Ｎ）残基、セリン（Ｓ）残基、リシン（Ｋ）残基及びグルタミン酸（Ｅ）残基等の親水性アミノ酸残基が好ましく、バリン（Ｖ）残基、ロイシン（Ｌ）残基、イソロイシン（Ｉ）残基、フェニルアラニン（Ｆ）残基及びグルタミン（Ｑ）残基がより好ましく、グルタミン（Ｑ）残基が更に好ましい。
　第２の改変フィブロインのより具体的な例として、（２－ｉ）配列番号６（Ｍｅｔ－ＰＲＴ３８０）、配列番号７（Ｍｅｔ－ＰＲＴ４１０）、配列番号８（Ｍｅｔ－ＰＲＴ５２５）若しくは配列番号９（Ｍｅｔ－ＰＲＴ７９９）で示されるアミノ酸配列、又は（２－ｉｉ）配列番号６、配列番号７、配列番号８若しくは配列番号９で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。
　（２－ｉ）の改変フィブロインについて説明する。配列番号６で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインに相当する配列番号１０（Ｍｅｔ－ＰＲＴ３１３）で示されるアミノ酸配列のＲＥＰ中の全てのＧＧＸをＧＱＸに置換したものである。配列番号７で示されるアミノ酸配列は、配列番号６で示されるアミノ酸配列から、Ｎ末端側からＣ末端側に向かって２つおきに（Ａ）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８で示されるアミノ酸配列は、配列番号７で示されるアミノ酸配列の各（Ａ）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７の分子量とほぼ同じとなるようにＣ末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号９で示されるアミノ酸配列は、配列番号７で示されるアミノ酸配列中に存在する２０個のドメイン配列の領域（但し、当該領域のＣ末端側の数アミノ酸残基が置換されている。）を４回繰り返した配列のＣ末端に所定のヒンジ配列とＨｉｓタグ配列が付加されたものである。
　配列番号１０で示されるアミノ酸配列（天然由来のフィブロインに相当）におけるｚ／ｗの値は、４６．８％である。配列番号６で示されるアミノ酸配列、配列番号７で示されるアミノ酸配列、配列番号８で示されるアミノ酸配列、及び配列番号９で示されるアミノ酸配列におけるｚ／ｗの値は、それぞれ５８．７％、７０．１％、６６．１％及び７０．０％である。また、配列番号１０、配列番号６、配列番号７、配列番号８及び配列番号９で示されるアミノ酸配列のギザ比率（後述する）１：１．８～１１．３におけるｘ／ｙの値は、それぞれ１５．０％、１５．０％、９３．４％、９２．７％及び８９．８％である。
　（２－ｉ）の改変フィブロインは、配列番号６、配列番号７、配列番号８又は配列番号９で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。
　（２－ｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号６、配列番号７、配列番号８又は配列番号９で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（２－ｉｉ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）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。
　（２－ｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号６、配列番号７、配列番号８又は配列番号９で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有し、かつＲＥＰ中に含まれるＸＧＸ（但し、Ｘはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。）からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をｚとし、上記ドメイン配列中のＲＥＰの総アミノ酸残基数をｗとしたときに、ｚ／ｗが５０．９％以上であることが好ましい。
　第２の改変フィブロインは、Ｎ末端及びＣ末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、改変フィブロインの単離、固定化、検出及び可視化等が可能となる。
　タグ配列として、例えば、他の分子との特異的親和性（結合性、アフィニティ）を利用したアフィニティタグを挙げることができる。アフィニティタグの具体例として、ヒスチジンタグ（Ｈｉｓタグ）を挙げることができる。Ｈｉｓタグは、ヒスチジン残基が４から１０個程度並んだ短いペプチドで、ニッケル等の金属イオンと特異的に結合する性質があるため、金属キレートクロマトグラフィー（ｃｈｅｌａｔｉｎｇ　ｍｅｔａｌ　ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）による改変フィブロインの単離に利用することができる。タグ配列の具体例として、例えば、配列番号１１で示されるアミノ酸配列（Ｈｉｓタグ配列及びヒンジ配列を含むアミノ酸配列）が挙げられる。
　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改変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改変フィブロインを回収することもできる。
　タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、（２－ｉｉｉ）配列番号１２（ＰＲＴ３８０）、配列番号１３（ＰＲＴ４１０）、配列番号１４（ＰＲＴ５２５）若しくは配列番号１５（ＰＲＴ７９９）で示されるアミノ酸配列、又は（２－ｉｖ）配列番号１２、配列番号１３、配列番号１４若しくは配列番号１５で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。
　配列番号１６（ＰＲＴ３１３）、配列番号１２、配列番号１３、配列番号１４及び配列番号１５で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号１０、配列番号６、配列番号７、配列番号８及び配列番号９で示されるアミノ酸配列のＮ末端に配列番号１１で示されるアミノ酸配列（Ｈｉｓタグ配列及びヒンジ配列を含む）を付加したものである。
　（２－ｉｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号１２、配列番号１３、配列番号１４又は配列番号１５で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。
　（２－ｉｖ）の改変フィブロインは、配列番号１２、配列番号１３、配列番号１４又は配列番号１５で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（２－ｉｖ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）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。
　（２－ｉｖ）の改変フィブロインは、配列番号１２、配列番号１３、配列番号１４又は配列番号１５で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有し、かつＲＥＰ中に含まれるＸＧＸ（但し、Ｘはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。）からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をｚとし、上記ドメイン配列中のＲＥＰの総アミノ酸残基数をｗとしたときに、ｚ／ｗが５０．９％以上であることが好ましい。
　第２の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。
　第３の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、（Ａ）ｎモチーフの含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。第３の改変フィブロインのドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、少なくとも１又は複数の（Ａ）ｎモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。
　第３の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインから（Ａ）ｎモチーフを１０～４０％欠失させたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。
　第３の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともＮ末端側からＣ末端側に向かって１～３つの（Ａ）ｎモチーフ毎に１つの（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有するものであってもよい。
　第３の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともＮ末端側からＣ末端側に向かって２つ連続した（Ａ）ｎモチーフの欠失、及び１つの（Ａ）ｎモチーフの欠失がこの順に繰り返されたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。
　第３の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、少なくともＮ末端側からＣ末端側に向かって２つおきに（Ａ）ｎモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。
　第３の改変フィブロインは、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含み、Ｎ末端側からＣ末端側に向かって、隣合う２つの［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ユニットのＲＥＰのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないＲＥＰのアミノ酸残基数を１としたとき、他方のＲＥＰのアミノ酸残基数の比が１．８～１１．３となる隣合う２つの［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をｘとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をｙとしたときに、ｘ／ｙが２０％以上、３０％以上、４０％以上又は５０％以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよい。（Ａ）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８３％以上であってよいが、８６％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％以上であることが更に好ましく、１００％であること（アラニン残基のみで構成されることを意味する）が更により好ましい。
　ｘ／ｙの算出方法を図７を参照しながら更に詳細に説明する。図７には、改変フィブロインからＮ末端配列及びＣ末端配列を除いたドメイン配列を示す。当該ドメイン配列は、Ｎ末端側（左側）から（Ａ）ｎモチーフ－第１のＲＥＰ（５０アミノ酸残基）－（Ａ）ｎモチーフ－第２のＲＥＰ（１００アミノ酸残基）－（Ａ）ｎモチーフ－第３のＲＥＰ（１０アミノ酸残基）－（Ａ）ｎモチーフ－第４のＲＥＰ（２０アミノ酸残基）－（Ａ）ｎモチーフ－第５のＲＥＰ（３０アミノ酸残基）－（Ａ）ｎモチーフという配列を有する。
　隣合う２つの［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ユニットは、重複がないように、Ｎ末端側からＣ末端側に向かって、順次選択する。このとき、選択されない［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ユニットが存在してもよい。図７には、パターン１（第１のＲＥＰと第２のＲＥＰの比較、及び第３のＲＥＰと第４のＲＥＰの比較）、パターン２（第１のＲＥＰと第２のＲＥＰの比較、及び第４のＲＥＰと第５のＲＥＰの比較）、パターン３（第２のＲＥＰと第３のＲＥＰの比較、及び第４のＲＥＰと第５のＲＥＰの比較）、パターン４（第１のＲＥＰと第２のＲＥＰの比較）を示した。なお、これ以外にも選択方法は存在する。
　次に各パターンについて、選択した隣合う２つの［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ユニット中の各ＲＥＰのアミノ酸残基数を比較する。比較は、よりアミノ酸残基数の少ない方を１としたときの、他方のアミノ酸残基数の比を求めることによって行う。例えば、第１のＲＥＰ（５０アミノ酸残基）と第２のＲＥＰ（１００アミノ酸残基）の比較の場合、よりアミノ酸残基数の少ない第１のＲＥＰを１としたとき、第２のＲＥＰのアミノ酸残基数の比は、１００／５０＝２である。同様に、第４のＲＥＰ（２０アミノ酸残基）と第５のＲＥＰ（３０アミノ酸残基）の比較の場合、よりアミノ酸残基数の少ない第４のＲＥＰを１としたとき、第５のＲＥＰのアミノ酸残基数の比は、３０／２０＝１．５である。
　図７中、よりアミノ酸残基数の少ない方を１としたときに、他方のアミノ酸残基数の比が１．８～１１．３となる［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ユニットの組を実線で示した。本明細書中、この比をギザ比率と呼ぶ。よりアミノ酸残基数の少ない方を１としたときに、他方のアミノ酸残基数の比が１．８未満又は１１．３超となる［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ユニットの組は破線で示した。
　各パターンにおいて、実線で示した隣合う２つの［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ユニットの全てのアミノ酸残基数を足し合わせる（ＲＥＰのみではなく、（Ａ）ｎモチーフのアミノ酸残基数もである。）。そして、足し合わせた合計値を比較して、当該合計値が最大となるパターンの合計値（合計値の最大値）をｘとする。図７に示した例では、パターン１の合計値が最大である。
　次に、ｘをドメイン配列の総アミノ酸残基数ｙで除すことによって、ｘ／ｙ（％）を算出することができる。
　第３の改変フィブロインにおいて、ｘ／ｙは、５０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましく、６５％以上であることが更に好ましく、７０％以上であることが更により好ましく、７５％以上であることが更によりまた好ましく、８０％以上であることが特に好ましい。ｘ／ｙの上限に特に制限はなく、例えば、１００％以下であってよい。ギザ比率が１：１．９～１１．３の場合には、ｘ／ｙは８９．６％以上であることが好ましく、ギザ比率が１：１．８～３．４の場合には、ｘ／ｙは７７．１％以上であることが好ましく、ギザ比率が１：１．９～８．４の場合には、ｘ／ｙは７５．９％以上であることが好ましく、ギザ比率が１：１．９～４．１の場合には、ｘ／ｙは６４．２％以上であることが好ましい。
　第３の改変フィブロインが、ドメイン配列中に複数存在する（Ａ）ｎモチーフの少なくとも７つがアラニン残基のみで構成される改変フィブロインである場合、ｘ／ｙは、４６．４％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましく、５５％以上であることが更に好ましく、６０％以上であることが更により好ましく、７０％以上であることが更によりまた好ましく、８０％以上であることが特に好ましい。ｘ／ｙの上限に特に制限はなく、１００％以下であればよい。
　ここで、天然由来のフィブロインにおけるｘ／ｙについて説明する。まず、上述のように、ＮＣＢＩ　ＧｅｎＢａｎｋにアミノ酸配列情報が登録されているフィブロインを例示した方法により確認したところ、６６３種類のフィブロイン（このうち、クモ類由来のフィブロインは４１５種類）が抽出された。抽出された全てのフィブロインのうち、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列で構成される天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、上述の算出方法により、ｘ／ｙを算出した。ギザ比率が１：１．９～４．１の場合の結果を図９に示す。
　図９の横軸はｘ／ｙ（％）を示し、縦軸は頻度を示す。図９から明らかなとおり、天然由来のフィブロインにおけるｘ／ｙは、いずれも６４．２％未満である（最も高いもので、６４．１４％）。
　第３の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列から、ｘ／ｙが６４．２％以上になるように（Ａ）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、ｘ／ｙが６４．２％以上になるように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。
　第３の改変フィブロインのより具体的な例として、（３－ｉ）配列番号１７（Ｍｅｔ－ＰＲＴ３９９）、配列番号７（Ｍｅｔ－ＰＲＴ４１０）、配列番号８（Ｍｅｔ－ＰＲＴ５２５）若しくは配列番号９（Ｍｅｔ－ＰＲＴ７９９）で示されるアミノ酸配列、又は（３－ｉｉ）配列番号１７、配列番号７、配列番号８若しくは配列番号９で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。
　（３－ｉ）の改変フィブロインについて説明する。配列番号１７で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインに相当する配列番号１０（Ｍｅｔ－ＰＲＴ３１３）で示されるアミノ酸配列から、Ｎ末端側からＣ末端側に向かって２つおきに（Ａ）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７、配列番号８又は配列番号９で示されるアミノ酸配列は、第２の改変フィブロインで説明したとおりである。
　配列番号１０で示されるアミノ酸配列（天然由来のフィブロインに相当）のギザ比率１：１．８～１１．３におけるｘ／ｙの値は１５．０％である。配列番号１７で示されるアミノ酸配列、及び配列番号７で示されるアミノ酸配列におけるｘ／ｙの値は、いずれも９３．４％である。配列番号８で示されるアミノ酸配列におけるｘ／ｙの値は、９２．７％である。配列番号９で示されるアミノ酸配列におけるｘ／ｙの値は、８９．８％である。配列番号１０、配列番号１７、配列番号７、配列番号８及び配列番号９で示されるアミノ酸配列におけるｚ／ｗの値は、それぞれ４６．８％、５６．２％、７０．１％、６６．１％及び７０．０％である。
　（３－ｉ）の改変フィブロインは、配列番号１７、配列番号７、配列番号８又は配列番号９で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。
　（３－ｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号１７、配列番号７、配列番号８又は配列番号９で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（３－ｉｉ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）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。
　（３－ｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号１７、配列番号７、配列番号８又は配列番号９で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有し、かつＮ末端側からＣ末端側に向かって、隣合う２つの［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ユニットのＲＥＰのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないＲＥＰのアミノ酸残基数を１としたとき、他方のＲＥＰのアミノ酸残基数の比が１．８～１１．３（ギザ比率が１：１．８～１１．３）となる隣合う２つの［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をｘとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をｙとしたときに、ｘ／ｙが６４．２％以上であることが好ましい。
　第３の改変フィブロインは、Ｎ末端及びＣ末端のいずれか一方又は両方に上述したタグ配列を含んでいてもよい。
　タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、（３－ｉｉｉ）配列番号１８（ＰＲＴ３９９）、配列番号１３（ＰＲＴ４１０）、配列番号１４（ＰＲＴ５２５）若しくは配列番号１５（ＰＲＴ７９９）で示されるアミノ酸配列、又は（３－ｉｖ）配列番号１８、配列番号１３、配列番号１４若しくは配列番号１５で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。
　配列番号１８、配列番号１３、配列番号１４及び配列番号１５で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号１７、配列番号７、配列番号８及び配列番号９で示されるアミノ酸配列のＮ末端に配列番号１１で示されるアミノ酸配列（Ｈｉｓタグ配列及びヒンジ配列を含む）を付加したものである。
　（３－ｉｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号１８、配列番号１３、配列番号１４又は配列番号１５で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。
　（３－ｉｖ）の改変フィブロインは、配列番号１８、配列番号１３、配列番号１４又は配列番号１５で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（３－ｉｖ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）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。
　（３－ｉｖ）の改変フィブロインは、配列番号１８、配列番号１３、配列番号１４又は配列番号１５で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有し、かつＮ末端側からＣ末端側に向かって、隣合う２つの［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ユニットのＲＥＰのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないＲＥＰのアミノ酸残基数を１としたとき、他方のＲＥＰのアミノ酸残基数の比が１．８～１１．３となる隣合う２つの［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をｘとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をｙとしたときに、ｘ／ｙが６４．２％以上であることが好ましい。
　第３の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。
　第４の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、（Ａ）ｎモチーフの含有量が低減されたことに加え、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有するものである。第４の改変フィブロインのドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、少なくとも１又は複数の（Ａ）ｎモチーフが欠失したことに加え、更に少なくともＲＥＰ中の１又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。すなわち、第４の改変フィブロインは、上述した第２の改変フィブロインと、第３の改変フィブロインの特徴を併せ持つ改変フィブロインである。具体的な態様等は、第２の改変フィブロイン、及び第３の改変フィブロインで説明したとおりである。
　第４の改変フィブロインのより具体的な例として、（４－ｉ）配列番号７（Ｍｅｔ－ＰＲＴ４１０）、配列番号８（Ｍｅｔ－ＰＲＴ５２５）、配列番号９（Ｍｅｔ－ＰＲＴ７９９）、配列番号１３（ＰＲＴ４１０）、配列番号１４（ＰＲＴ５２５）若しくは配列番号１５（ＰＲＴ７９９）で示されるアミノ酸配列、又は（４－ｉｉ）配列番号７、配列番号８、配列番号９、配列番号１３、配列番号１４若しくは配列番号１５で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。配列番号７、配列番号８、配列番号９、配列番号１３、配列番号１４又は配列番号１５で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロインの具体的な態様は上述のとおりである。
　第５の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、ＲＥＰ中の１又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び／又はＲＥＰ中に１又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むアミノ酸配列を有するものであってよい。
　局所的に疎水性指標の大きい領域は、連続する２～４アミノ酸残基で構成されていることが好ましい。
　上述の疎水性指標の大きいアミノ酸残基は、イソロイシン（Ｉ）、バリン（Ｖ）、ロイシン（Ｌ）、フェニルアラニン（Ｆ）、システイン（Ｃ）、メチオニン（Ｍ）及びアラニン（Ａ）から選ばれるアミノ酸残基であることがより好ましい。
　第５の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインと比較して、ＲＥＰ中の１又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び／又はＲＥＰ中に１又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する改変に加え、更に、天然由来のフィブロインと比較して、１又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び／又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変があってもよい。
　第５の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列からＲＥＰ中の１又は複数の親水性アミノ酸残基（例えば、疎水性指標がマイナスであるアミノ酸残基）を疎水性アミノ酸残基（例えば、疎水性指標がプラスであるアミノ酸残基）に置換すること、及び／又はＲＥＰ中に１又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からＲＥＰ中の１又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び／又はＲＥＰ中に１又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からＲＥＰ中の１又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び／又はＲＥＰ中に１又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入したことに相当する改変に加え、更に１又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び／又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。
　第５の改変フィブロインは、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含み、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフから上記ドメイン配列のＣ末端までの配列を上記ドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのＲＥＰにおいて、連続する４アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が２．６以上となる領域に含まれるアミノ酸残基の総数をｐとし、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフから上記ドメイン配列のＣ末端までの配列を上記ドメイン配列から除いた配列に含まれるアミノ酸残基の総数をｑとしたときに、ｐ／ｑが６．２％以上であるアミノ酸配列を有してもよい。
}　アミノ酸残基の疎水性指標については、公知の指標（Ｈｙｄｒｏｐａｔｈｙ　ｉｎｄｅｘ：Ｋｙｔｅ　Ｊ，＆Ｄｏｏｌｉｔｔｌｅ　Ｒ（１９８２）“Ａ　ｓｉｍｐｌｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｐａｔｈｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ｏｆ　ａ　ｐｒｏｔｅｉｎ”，Ｊ．Ｍｏｌ．Ｂｉｏｌ．，１５７，ｐｐ．１０５－１３２）を使用する。具体的には、各アミノ酸の疎水性指標（ハイドロパシー・インデックス、以下「ＨＩ」とも記す。）は、下記表１に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　ｐ／ｑの算出方法を更に詳細に説明する。算出には、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列から、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列を除いた配列（以下、「配列Ａ」とする）を用いる。まず、配列Ａに含まれる全てのＲＥＰにおいて、連続する４アミノ酸残基の疎水性指標の平均値を算出する。疎水性指標の平均値は、連続する４アミノ酸残基に含まれる各アミノ酸残基のＨＩの総和を４（アミノ酸残基数）で除して求める。疎水性指標の平均値は、全ての連続する４アミノ酸残基について求める（各アミノ酸残基は、１～４回平均値の算出に用いられる。）。次いで、連続する４アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が２．６以上となる領域を特定する。あるアミノ酸残基が、複数の「疎水性指標の平均値が２．６以上となる連続する４アミノ酸残基」に該当する場合であっても、領域中には１アミノ酸残基として含まれることになる。そして、当該領域に含まれるアミノ酸残基の総数がｐである。また、配列Ａに含まれるアミノ酸残基の総数がｑである。
　例えば、「疎水性指標の平均値が２．６以上となる連続する４アミノ酸残基」が２０カ所抽出された場合（重複はなし）、連続する４アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が２．６以上となる領域には、連続する４アミノ酸残基（重複はなし）が２０含まれることになり、ｐは２０×４＝８０である。また、例えば、２つの「疎水性指標の平均値が２．６以上となる連続する４アミノ酸残基」が１アミノ酸残基だけ重複して存在する場合、連続する４アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が２．６以上となる領域には、７アミノ酸残基含まれることになる（ｐ＝２×４－１＝７。「－１」は重複分の控除である。）。例えば、図１０に示したドメイン配列の場合、「疎水性指標の平均値が２．６以上となる連続する４アミノ酸残基」が重複せずに７つ存在するため、ｐは７×４＝２８となる。また、例えば、図１０に示したドメイン配列の場合、ｑは４＋５０＋４＋４０＋４＋１０＋４＋２０＋４＋３０＝１７０である（Ｃ末端側の最後に存在する（Ａ）ｎモチーフは含めない）。次に、ｐをｑで除すことによって、ｐ／ｑ（％）を算出することができる。図１０の場合２８／１７０＝１６．４７％となる。
　第５の改変フィブロインにおいて、ｐ／ｑは、６．２％以上であることが好ましく、７％以上であることがより好ましく、１０％以上であることが更に好ましく、２０％以上であることが更により好ましく、３０％以上であることが更によりまた好ましい。ｐ／ｑの上限は、特に制限されないが、例えば、４５％以下であってもよい。
　第５の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインのアミノ酸配列を、上記のｐ／ｑの条件を満たすように、ＲＥＰ中の１又は複数の親水性アミノ酸残基（例えば、疎水性指標がマイナスであるアミノ酸残基）を疎水性アミノ酸残基（例えば、疎水性指標がプラスであるアミノ酸残基）に置換すること、及び／又はＲＥＰ中に１又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入することにより、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むアミノ酸配列に改変することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から上記のｐ／ｑの条件を満たすアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインと比較して、ＲＥＰ中の１又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び／又はＲＥＰ中に１又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する改変に加え、更に１又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び／又は付加したことに相当する改変を行ってもよい。
　疎水性指標の大きいアミノ酸残基としては、特に制限はないが、イソロイシン（Ｉ）、バリン（Ｖ）、ロイシン（Ｌ）、フェニルアラニン（Ｆ）、システイン（Ｃ）、メチオニン（Ｍ）及びアラニン（Ａ）が好ましく、バリン（Ｖ）、ロイシン（Ｌ）及びイソロイシン（Ｉ）がより好ましい。
　第５の改変フィブロインのより具体的な例として、（５－ｉ）配列番号１９（Ｍｅｔ－ＰＲＴ７２０）、配列番号２０（Ｍｅｔ－ＰＲＴ６６５）若しくは配列番号２１（Ｍｅｔ－ＰＲＴ６６６）で示されるアミノ酸配列、又は（５－ｉｉ）配列番号１９、配列番号２０若しくは配列番号２１で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。
　（５－ｉ）の改変フィブロインについて説明する。配列番号１９で示されるアミノ酸配列は、配列番号７（Ｍｅｔ－ＰＲＴ４１０）で示されるアミノ酸配列に対し、Ｃ末端側の端末のドメイン配列を除いて、ＲＥＰ一つ置きにそれぞれ３アミノ酸残基からなるアミノ酸配列（ＶＬＩ）を２カ所挿入し、更に一部のグルタミン（Ｑ）残基をセリン（Ｓ）残基に置換し、かつＣ末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号２０で示されるアミノ酸配列は、配列番号８（Ｍｅｔ－ＰＲＴ５２５）で示されるアミノ酸配列に対し、ＲＥＰ一つ置きにそれぞれ３アミノ酸残基からなるアミノ酸配列（ＶＬＩ）を１カ所挿入したものである。配列番号２１で示されるアミノ酸配列は、配列番号８で示されるアミノ酸配列に対し、ＲＥＰ一つ置きにそれぞれ３アミノ酸残基からなるアミノ酸配列（ＶＬＩ）を２カ所挿入したものである。
　（５－ｉ）の改変フィブロインは、配列番号１９、配列番号２０又は配列番号２１で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。
　（５－ｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号１９、配列番号２０又は配列番号２１で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（５－ｉｉ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）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。
　（５－ｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号１９、配列番号２０又は配列番号２１で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有し、かつ最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのＲＥＰにおいて、連続する４アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が２．６以上となる領域に含まれるアミノ酸残基の総数をｐとし、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれるアミノ酸残基の総数をｑとしたときに、ｐ／ｑが６．２％以上であることが好ましい。
　第５の改変フィブロインは、Ｎ末端及びＣ末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。
　タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、（５－ｉｉｉ）配列番号２２（ＰＲＴ７２０）、配列番号２３（ＰＲＴ６６５）若しくは配列番号２４（ＰＲＴ６６６）で示されるアミノ酸配列、又は（５－ｉｖ）配列番号２２、配列番号２３若しくは配列番号２４で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。
　配列番号２２、配列番号２３及び配列番号２４で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号１９、配列番号２０及び配列番号２１で示されるアミノ酸配列のＮ末端に配列番号１１で示されるアミノ酸配列（Ｈｉｓタグ配列及びヒンジ配列を含む）を付加したものである。
　（５－ｉｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号２２、配列番号２３又は配列番号２４で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。
　（５－ｉｖ）の改変フィブロインは、配列番号２２、配列番号２３又は配列番号２４で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（５－ｉｖ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）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。
　（５－ｉｖ）の改変フィブロインは、配列番号２２、配列番号２３又は配列番号２４で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有し、かつ最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのＲＥＰにおいて、連続する４アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が２．６以上となる領域に含まれるアミノ酸残基の総数をｐとし、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれるアミノ酸残基の総数をｑとしたときに、ｐ／ｑが６．２％以上であることが好ましい。
　第５の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。
　第６の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインと比較して、グルタミン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。
　第６の改変フィブロインは、ＲＥＰのアミノ酸配列中に、ＧＧＸモチーフ及びＧＰＧＸＸモチーフから選ばれる少なくとも一つのモチーフが含まれていることが好ましい。
　第６の改変フィブロインが、ＲＥＰ中にＧＰＧＸＸモチーフを含む場合、ＧＰＧＸＸモチーフ含有率は、通常１％以上であり、５％以上であってもよく、１０％以上であるのが好ましい。ＧＰＧＸＸモチーフ含有率の上限に特に制限はなく、５０％以下であってよく、３０％以下であってもよい。
　本明細書において、「ＧＰＧＸＸモチーフ含有率」は、以下の方法により算出される値である。　式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ、又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン（改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン）において、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのＲＥＰにおいて、その領域に含まれるＧＰＧＸＸモチーフの個数の総数を３倍した数（即ち、ＧＰＧＸＸモチーフ中のＧ及びＰの総数に相当）をｓとし、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除き、更に（Ａ）ｎモチーフを除いた全ＲＥＰのアミノ酸残基の総数をｔとしたときに、ＧＰＧＸＸモチーフ含有率はｓ／ｔとして算出される。
　ＧＰＧＸＸモチーフ含有率の算出において、「最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としているのは、「最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列」（ＲＥＰに相当する配列）には、フィブロインに特徴的な配列と相関性の低い配列が含まれることがあり、ｍが小さい場合（つまり、ドメイン配列が短い場合）、ＧＰＧＸＸモチーフ含有率の算出結果に影響するので、この影響を排除するためである。なお、ＲＥＰのＣ末端に「ＧＰＧＸＸモチーフ」が位置する場合、「ＸＸ」が例えば「ＡＡ」の場合であっても、「ＧＰＧＸＸモチーフ」として扱う。
　図１１は、改変フィブロインのドメイン配列を示す模式図である。図１１を参照しながらＧＰＧＸＸモチーフ含有率の算出方法を具体的に説明する。まず、図１１に示した改変フィブロインのドメイン配列（「［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフ」タイプである。）では、全てのＲＥＰが「最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」（図１１中、「領域Ａ」で示した配列。）に含まれているため、ｓを算出するためのＧＰＧＸＸモチーフの個数は７であり、ｓは７×３＝２１となる。同様に、全てのＲＥＰが「最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」（図１１中、「領域Ａ」で示した配列。）に含まれているため、当該配列から更に（Ａ）ｎモチーフを除いた全ＲＥＰのアミノ酸残基の総数ｔは５０＋４０＋１０＋２０＋３０＝１５０である。次に、ｓをｔで除すことによって、ｓ／ｔ（％）を算出することができ、図１１の改変フィブロインの場合２１／１５０＝１４．０％となる。
　第６の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が９％以下であることが好ましく、７％以下であることがより好ましく、４％以下であることが更に好ましく、０％であることが特に好ましい。
　本明細書において、「グルタミン残基含有率」は、以下の方法により算出される値である。　式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ、又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン（改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン）において、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列（図１１の「領域Ａ」に相当する配列。）に含まれる全てのＲＥＰにおいて、その領域に含まれるグルタミン残基の総数をｕとし、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除き、更に（Ａ）ｎモチーフを除いた全ＲＥＰのアミノ酸残基の総数をｔとしたときに、グルタミン残基含有率はｕ／ｔとして算出される。グルタミン残基含有率の算出において、「最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としている理由は、上述した理由と同様である。
　第６の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、ＲＥＰ中の１又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、又は他のアミノ酸残基に置換したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってよい。
　「他のアミノ酸残基」は、グルタミン残基以外のアミノ酸残基であればよいが、グルタミン残基よりも疎水性指標の大きいアミノ酸残基であることが好ましい。アミノ酸残基の疎水性指標は表１に示すとおりである。
　表１に示すとおり、グルタミン残基よりも疎水性指標の大きいアミノ酸残基としては、イソロイシン（Ｉ）、バリン（Ｖ）、ロイシン（Ｌ）、フェニルアラニン（Ｆ）、システイン（Ｃ）、メチオニン（Ｍ）アラニン（Ａ）、グリシン（Ｇ）、スレオニン（Ｔ）、セリン（Ｓ）、トリプトファン（Ｗ）、チロシン（Ｙ）、プロリン（Ｐ）及びヒスチジン（Ｈ）から選ばれるアミノ酸残基を挙げることができる。これらの中でも、イソロイシン（Ｉ）、バリン（Ｖ）、ロイシン（Ｌ）、フェニルアラニン（Ｆ）、システイン（Ｃ）、メチオニン（Ｍ）及びアラニン（Ａ）から選ばれるアミノ酸残基であることがより好ましく、イソロイシン（Ｉ）、バリン（Ｖ）、ロイシン（Ｌ）及びフェニルアラニン（Ｆ）から選ばれるアミノ酸残基であることが更に好ましい
　第６の改変フィブロインは、ＲＥＰの疎水性度が、－０．８以上であることが好ましく、－０．７以上であることがより好ましく、０以上であることが更に好ましく、０．３以上であることが更により好ましく、０．４以上であることが特に好ましい。ＲＥＰの疎水性度の上限に特に制限はなく、１．０以下であってよく、０．７以下であってもよい。
　本明細書において、「ＲＥＰの疎水性度」は、以下の方法により算出される値である。　式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ、又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン（改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン）において、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列（図１１の「領域Ａ」に相当する配列。）に含まれる全てのＲＥＰにおいて、その領域の各アミノ酸残基の疎水性指標の総和をｖとし、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除き、更に（Ａ）ｎモチーフを除いた全ＲＥＰのアミノ酸残基の総数をｔとしたときに、ＲＥＰの疎水性度はｖ／ｔとして算出される。ＲＥＰの疎水性度の算出において、「最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としている理由は、上述した理由と同様である。
　第６の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、ＲＥＰ中の１又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、及び／又はＲＥＰ中の１又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換したことに相当する改変に加え、更に１又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び／又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変があってもよい。
　第６の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列からＲＥＰ中の１又は複数のグルタミン残基を欠失させること、及び／又はＲＥＰ中の１又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からＲＥＰ中の１又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、及び／又はＲＥＰ中の１又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。
　第６の改変フィブロインのより具体的な例として、（６－ｉ）配列番号２５（Ｍｅｔ－ＰＲＴ８８８）、配列番号２６（Ｍｅｔ－ＰＲＴ９６５）、配列番号２７（Ｍｅｔ－ＰＲＴ８８９）、配列番号２８（Ｍｅｔ－ＰＲＴ９１６）、配列番号２９（Ｍｅｔ－ＰＲＴ９１８）、配列番号３０（Ｍｅｔ－ＰＲＴ６９９）、配列番号３１（Ｍｅｔ－ＰＲＴ６９８）、配列番号３２（Ｍｅｔ－ＰＲＴ９６６）、配列番号４１（Ｍｅｔ－ＰＲＴ９１７）若しくは配列番号４２（Ｍｅｔ－ＰＲＴ１０２８）で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロイン、又は（６－ｉｉ）配列番号２５、配列番号２６、配列番号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３０、配列番号３１、配列番号３２、配列番号４１若しくは配列番号４２で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む改変フィブロインを挙げることができる。
　（６－ｉ）の改変フィブロインについて説明する。配列番号２５で示されるアミノ酸配列は、配列番号７で示されるアミノ酸配列（Ｍｅｔ－ＰＲＴ４１０）中のＱＱを全てＶＬに置換したものである。配列番号２６で示されるアミノ酸配列は、配列番号７で示されるアミノ酸配列中のＱＱを全てＴＳに置換し、かつ残りのＱをＡに置換したものである。配列番号２７で示されるアミノ酸配列は、配列番号７で示されるアミノ酸配列中のＱＱを全てＶＬに置換し、かつ残りのＱをＩに置換したものである。配列番号２８で示されるアミノ酸配列は、配列番号７で示されるアミノ酸配列中のＱＱを全てＶＩに置換し、かつ残りのＱをＬに置換したものである。配列番号２９で示されるアミノ酸配列は、配列番号７で示されるアミノ酸配列中のＱＱを全てＶＦに置換し、かつ残りのＱをＩに置換したものである。
　配列番号３０で示されるアミノ酸配列は、配列番号８で示されるアミノ酸配列（Ｍｅｔ－ＰＲＴ５２５）中のＱＱを全てＶＬに置換したものである。配列番号３１で示されるアミノ酸配列は、配列番号８で示されるアミノ酸配列中のＱＱを全てＶＬに置換し、かつ残りのＱをＩに置換したものである。
　配列番号３２で示されるアミノ酸配列は、配列番号７で示されるアミノ酸配列（Ｍｅｔ－ＰＲＴ４１０）中に存在する２０個のドメイン配列の領域を２回繰り返した配列中のＱＱを全てＶＦに置換し、かつ残りのＱをＩに置換したものである。
　配列番号４１で示されるアミノ酸配列（Ｍｅｔ－ＰＲＴ９１７）は、配列番号７で示されるアミノ酸配列中のＱＱを全てＬＩに置換し、かつ残りのＱをＶに置換したものである。配列番号４２で示されるアミノ酸配列（Ｍｅｔ－ＰＲＴ１０２８）は、配列番号７で示されるアミノ酸配列中のＱＱを全てＩＦに置換し、かつ残りのＱをＴに置換したものである。
　配列番号２５、配列番号２６、配列番号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３０、配列番号３１、配列番号３２、配列番号４１及び配列番号４２で示されるアミノ酸配列は、いずれもグルタミン残基含有率は９％以下である（表２）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　（６－ｉ）の改変フィブロインは、配列番号２５、配列番号２６、配列番号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３０、配列番号３１、配列番号３２、配列番号４１又は配列番号４２で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。
　（６－ｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号２５、配列番号２６、配列番号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３０、配列番号３１、配列番号３２、配列番号４１又は配列番号４２で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（６－ｉｉ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ、又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。
　（６－ｉｉ）の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が９％以下であることが好ましい。また、（６－ｉｉ）の改変フィブロインは、ＧＰＧＸＸモチーフ含有率が１０％以上であることが好ましい。
　第６の改変フィブロインは、Ｎ末端及びＣ末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、改変フィブロインの単離、固定化、検出及び可視化等が可能となる。
　タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、（６－ｉｉｉ）配列番号３３（ＰＲＴ８８８）、配列番号３４（ＰＲＴ９６５）、配列番号３５（ＰＲＴ８８９）、配列番号３６（ＰＲＴ９１６）、配列番号３７（ＰＲＴ９１８）、配列番号３８（ＰＲＴ６９９）、配列番号３９（ＰＲＴ６９８）、配列番号４０（ＰＲＴ９６６）、配列番号４３（ＰＲＴ９１７）若しくは配列番号４４（ＰＲＴ１０２８）で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロイン、又は（６－ｉｖ）配列番号３３、配列番号３４、配列番号３５、配列番号３６、配列番号３７、配列番号３８、配列番号３９、配列番号４０、配列番号４３若しくは配列番号４４で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む改変フィブロインを挙げることができる。
　配列番号３３、配列番号３４、配列番号３５、配列番号３６、配列番号３７、配列番号３８、配列番号３９、配列番号４０、配列番号４３及び配列番号４４で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号２５、配列番号２６、配列番号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３０、配列番号３１、配列番号３２、配列番号４１及び配列番号４２で示されるアミノ酸配列のＮ末端に配列番号１１で示されるアミノ酸配列（Ｈｉｓタグ配列及びヒンジ配列を含む）を付加したものである。Ｎ末端にタグ配列を付加しただけであるため、グルタミン残基含有率に変化はなく、配列番号３３、配列番号３４、配列番号３５、配列番号３６、配列番号３７、配列番号３８、配列番号３９、配列番号４０、配列番号４３及び配列番号４４で示されるアミノ酸配列は、いずれもグルタミン残基含有率が９％以下である（表３）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　（６－ｉｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号３３、配列番号３４、配列番号３５、配列番号３６、配列番号３７、配列番号３８、配列番号３９、配列番号４０、配列番号４３又は配列番号４４で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。
　（６－ｉｖ）の改変フィブロインは、配列番号３３、配列番号３４、配列番号３５、配列番号３６、配列番号３７、配列番号３８、配列番号３９、配列番号４０、配列番号４３又は配列番号４４で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（６－ｉｖ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ、又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。
　（６－ｉｖ）の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が９％以下であることが好ましい。また、（６－ｉｖ）の改変フィブロインは、ＧＰＧＸＸモチーフ含有率が１０％以上であることが好ましい。
　第６の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。
　改変フィブロインは、第１の改変フィブロイン、第２の改変フィブロイン、第３の改変フィブロイン、第４の改変フィブロイン、第５の改変フィブロイン、及び第６の改変フィブロインが有する特徴のうち、少なくとも２つ以上の特徴を併せ持つ改変フィブロインであってもよい。
　本実施形態に係る改変フィブロインは、当該改変フィブロインをコードする核酸を使用して、常法により製造することができる。当該改変フィブロインをコードする核酸は、塩基配列情報に基づいて、化学合成してもよく、ＰＣＲ法等を利用して合成してもよい。また、製造した改変フィブロインの単離及び精製も通常用いられている方法で行うことができる。
［タンパク質繊維製生地の製造方法］
　本実施形態に係るタンパク質繊維製生地の製造方法は、本発明に係るタンパク質繊維の製造方法により得られたタンパク質繊維を使用して生地を作製する工程を含む。タンパク質繊維を使用して生地を作製する方法としては、特に制限されることなく、公知の方法を利用することができる。
　本実施形態に係るタンパク質繊維製生地の製造方法によれば、前述したような本発明に係る製造方法により得られたタンパク質繊維を用いることで、製造後に初めて水分と接触したときの収縮がより確実に抑えられると共に、縮れの発生も抑えられたタンパク質繊維製生地が容易に製造されるようになる。
　タンパク質繊維製生地の製造に用いられるタンパク質繊維は、短繊維であっても、長繊維であってもよい。また、かかるタンパク質繊維は、単独で、又は他の繊維と組み合わされて使用されてもよい。すなわち、タンパク質繊維製生地を製造する際には、材料糸として、本発明に係る製造方法により得られたタンパク質繊維のみからなる単独糸、本発明に係る製造方法により得られたタンパク質繊維と他の繊維とを組み合わせてなる複合糸が、それぞれ単独で、又はそれらが組み合わされて用いられてもよい。なお、他の繊維とは、本発明に係る製造方法以外の製造方法により得られたタンパク質繊維、タンパク質を含まない繊維等をいう。また、複合糸には、例えば、混紡糸、混繊糸、カバーリング糸等が含まれる。
　本実施形態に係るタンパク質繊維製生地の製造方法に従って製造されるタンパク質繊維製生地の種類も、特に限定されない。タンパク質繊維製生地が、例えば、織物又は編物であってもよく、不織布であってもよい。また、織物も、例えば、織組織が、平織、綾織、朱子織等であってもよく、使用される糸の種類も、１種類のものでも複数種類ものであってもよい。編物も、例えば、トリコット、ラッセル等の経編物でもよく、横編、丸編等の緯編物でもよく、使用される糸の種類も、１種類のものでも複数種類ものであってもよい。
［タンパク質繊維の防縮加工方法］
　以上説明した本発明のタンパク質繊維の製造方法は、延伸工程及び防縮工程を含む公知の製造方法により製造されたタンパク質繊維を更に防縮加工する防縮加工方法と捉えることもできる。すなわち、本実施形態に係るタンパク質繊維の防縮加工方法は、延伸後、かつ巻き取られる前のタンパク質繊維を弛緩状態で収縮させる前収縮工程と、前収縮工程を経たタンパク質繊維を巻き取り巻回物を得る巻取工程と、巻取工程を経たタンパク質繊維を弛緩状態で収縮させる後収縮工程と、を備える。当該防縮加工方法における具体的な態様としては、タンパク質繊維の製造方法で説明した具体的な態様と同様である。
　以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
〔試験例１：改変フィブロインの製造〕
（１）発現ベクターの作製
　配列番号１５で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン（ＰＲＴ７９９）を設計した。設計した改変フィブロインをコードする核酸を合成した。当該核酸には、５’末端にＮｄｅＩサイト、終止コドン下流にＥｃｏＲＩサイトを付加した。この核酸をクローニングベクター（ｐＵＣ１１８）にクローニングした。その後、同核酸をＮｄｅＩ及びＥｃｏＲＩで制限酵素処理して切り出した後、タンパク質発現ベクターｐＥＴ－２２ｂ（＋）に組換えて発現ベクターを得た。
（２）タンパク質の発現
　得られた発現ベクターで、大腸菌ＢＬＲ（ＤＥ３）を形質転換した。当該形質転換大腸菌を、アンピシリンを含む２ｍＬのＬＢ培地で１５時間培養した。当該培養液を、アンピシリンを含む１００ｍＬのシード培養用培地（表４）にＯＤ６００が０．００５となるように添加した。培養液温度を３０℃に保ち、ＯＤ６００が５になるまでフラスコ培養を行い（約１５時間）、シード培養液を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　当該シード培養液を５００ｍＬの生産培地（表５）を添加したジャーファーメンターにＯＤ６００が０．０５となるように添加した。培養液温度を３７℃に保ち、ｐＨ６．９で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の２０％に維持するようにした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　生産培地中のグルコースが完全に消費された直後に、フィード液（グルコース４５５ｇ／１Ｌ、Ｙｅａｓｔ　Ｅｘｔｒａｃｔ　１２０ｇ／１Ｌ）を１ｍＬ／分の速度で添加した。培養液温度を３７℃に保ち、ｐＨ６．９で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の２０％に維持するようにし、２０時間培養を行った。その後、１Ｍのイソプロピル－β－チオガラクトピラノシド（ＩＰＴＧ）を培養液に対して終濃度１ｍＭになるよう添加し、改変フィブロインを発現誘導させた。ＩＰＴＧ添加後２０時間経過した時点で、培養液を遠心分離し、菌体を回収した。ＩＰＴＧ添加前とＩＰＴＧ添加後の培養液から調製した菌体を用いてＳＤＳ－ＰＡＧＥを行い、ＩＰＴＧ添加に依存した目的とする改変フィブロインサイズのバンドの出現により、目的とする改変フィブロインの発現を確認した。
（３）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　ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ７．４）で洗浄した。洗浄後の菌体を約１ｍＭのＰＭＳＦを含む２０ｍＭ　Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ７．４）に懸濁させ、高圧ホモジナイザー（ＧＥＡ　Ｎｉｒｏ　Ｓｏａｖｉ社製）で細胞を破砕した。破砕した細胞を遠心分離し、沈殿物を得た。得られた沈殿物を、高純度になるまで２０ｍＭ　Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ７．４）で洗浄した。洗浄後の沈殿物を１００ｍｇ／ｍＬの濃度になるように８Ｍ　グアニジン緩衝液（８Ｍ　グアニジン塩酸塩、１０ｍＭ　リン酸二水素ナトリウム、２０ｍＭ　ＮａＣｌ、１ｍＭ　Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ、ｐＨ７．０）で懸濁し、６０℃で３０分間、スターラーで撹拌し、溶解させた。溶解後、透析チューブ（三光純薬株式会社製のセルロースチューブ３６／３２）を用いて水で透析を行った。透析後に得られた白色の凝集タンパク質を遠心分離により回収し、凍結乾燥機で水分を除き、凍結乾燥粉末を回収することにより、改変フィブロイン（ＰＲＴ７９９）を得た。
〔試験例２：タンパク質繊維の製造及び評価〕
（１）タンパク質原繊維の製造
　４．０質量％になるようにＬｉＣｌを溶解させたジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を溶媒として用意し、そこに改変フィブロイン（ＰＲＴ７９９）の凍結乾燥粉末を、濃度２４質量％となるよう添加し、シェーカーを使用して３時間溶解させた。その後、不溶物と泡を取り除き、改変フィブロイン溶液（紡糸原液）を得た。
　前収縮工程として、湿式収縮法を利用した場合（実施例１及び比較例２）は、図１に示す紡糸装置１００に準じた紡糸装置でタンパク質原繊維を製造した。具体的には、調製した紡糸原液を６０℃にて目開き５μｍの金属フィルターで濾過し、次いで３０ｍＬのステンレスシリンジ内で静置し、脱泡させた後に、ニードル径０．２ｍｍのソリッドノズルから１００質量％メタノール凝固浴槽中へ吐出させた。吐出温度は６０℃であった。凝固後、洗浄を経て、９０℃の湯に１０秒間浸漬させて前収縮工程を実施した。このときタンパク質原繊維は送り出し速度に対して引き取り速度の倍率を１倍未満（０．６倍）にしており、弛緩状態と呼べるものであった。１００℃での乾燥を経て、得られた原糸を巻き取り（巻取工程）、タンパク質原繊維（改変フィブロイン原繊維）を得た。
　前収縮工程として、乾式収縮法を利用した場合（実施例２及び比較例３）は、図２に示す紡糸装置２００に準じた紡糸装置でタンパク質原繊維を製造した。具体的には、調製した紡糸原液を６０℃にて目開き５μｍの金属フィルターで濾過し、次いで３０ｍＬのステンレスシリンジ内で静置し、脱泡させた後に、ニードル径０．２ｍｍのソリッドノズルから１００質量％メタノール凝固浴槽中へ吐出させた。吐出温度は６０℃であった。凝固後、洗浄及び乾燥を経て、２４０℃で２秒間加熱して前収縮工程を実施した。このときタンパク質原繊維は送り出し速度に対して引き取り速度の倍率を１倍未満（０．５倍）にしており、弛緩状態と呼べるものであった。得られた原糸を巻き取り（巻取工程）、タンパク質原繊維（改変フィブロイン原繊維）を得た。
　前収縮工程を施さなかった場合（比較例１）は、従来の乾湿式紡糸装置（図１に示す紡糸装置１００からウォーターバス４６を除いた装置）でタンパク質原繊維を製造した。具体的には、調製した紡糸原液を６０℃にて目開き５μｍの金属フィルターで濾過し、次いで３０ｍＬのステンレスシリンジ内で静置し、脱泡させた後に、ニードル径０．２ｍｍのソリッドノズルから１００質量％メタノール凝固浴槽中へ吐出させた。吐出温度は６０℃であった。凝固後、得られた原糸を巻き取り、自然乾燥させてタンパク質原繊維（改変フィブロイン原繊維）を得た。
　後収縮工程として、湿式収縮法を利用した場合（実施例２及び比較例１）は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す装置に準じた装置を使用して後収縮工程を実施した。具体的には、タンパク質原繊維の巻回物からタンパク質原繊維を引き出して、カセ状のタンパク質原繊維を得た（図６（ａ）参照）。次いで、９０℃の湯に１５分間浸漬させて後収縮工程を実施した。その後、自然乾燥させてタンパク質繊維（改変フィブロイン繊維）を得た。
　後収縮工程として、乾式収縮法を利用した場合（実施例１）は、図６（ａ）及び図６（ｃ）に示す装置に準じた装置を使用して後収縮工程を実施した。具体的には、タンパク質原繊維の巻回物からタンパク質原繊維を引き出して、カセ状のタンパク質原繊維を得た（図６（ａ）参照）。次いで、カセ状のタンパク質原繊維を２４０℃に加熱した高温ヒータに接触させて１０秒間保持し、後収縮工程を実施した。これにより、タンパク質繊維（改変フィブロイン繊維）を得た。
（２）タンパク質繊維の収縮率評価
　３００ｍｍの長さに切断した各実施例及び比較例の改変フィブロイン繊維（試験片）を、それぞれ４０℃又は９０℃の水に荷重無しで１０分間浸漬した。水から取り出した各試験片を室温で２時間乾燥させた。その後、試験片の長さ（乾燥後の繊維長さ）を測定し、収縮率を測定した。結果を表６に示す。　収縮率は、以下の式（１）で算出される数値である。なお、「浸漬前の繊維長さ」は３００ｍｍである。
　　収縮率＝(１－乾燥後の繊維長さ／浸漬前の繊維長さ)×１００・・・（１）
（３）タンパク質繊維の縮れ評価
　（２）で収縮率を測定した試験片（乾燥後の試験片）の縮れの有無を目視により確認した。結果を表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　前収縮工程、及び後収縮工程を両方実施したタンパク質繊維（実施例１及び実施例２）は、製造後に初めて水分と接触したときの収縮が充分に抑えられており、しかも縮れも発生しなかった。後収縮工程のみを実施したタンパク質繊維（比較例１）は、製造後に初めて水分と接触したときの収縮は抑えられたものの、縮れが発生した。前収縮工程のみを実施したタンパク質繊維（比較例２及び比較例３）は、縮れは発生しなかったものの、製造後に初めて水分と接触したときの収縮（特に、高温の水分と接触したときの収縮）が大きかった。
　１…押出し装置、４…乾燥装置、６…ドープ液、２０…凝固浴槽、２１…洗浄浴槽、３６…タンパク質原繊維、３８…タンパク質繊維、４２…フィードローラ、４４…ワインダー、４６…ウォーターバス、４８…乾燥機、５４…ヒータ、５６…押えローラ、５８…ホットローラ、６０…高温加熱弛緩装置、１００，２００…紡糸装置、３００，４００…後収縮装置。

Claims (11)

  1. 　延伸後、かつ巻き取られる前のタンパク質原繊維を弛緩状態で収縮させる前収縮工程と、前記前収縮工程を経たタンパク質原繊維を巻き取り巻回物を得る巻取工程と、前記巻取工程を経たタンパク質原繊維を弛緩状態で収縮させる後収縮工程と、を備える、タンパク質繊維の製造方法。
  2. 　前記後収縮工程は、前記巻取工程を経たタンパク質原繊維を弛緩状態で液体若しくは蒸気に接触させて収縮させる湿式収縮工程であるか、又は前記巻取工程を経たタンパク質原繊維を弛緩状態で加熱して収縮させる乾式収縮工程である、請求項１に記載の製造方法。
  3. 　前記湿式収縮工程が、前記巻取工程を経たタンパク質原繊維を弛緩状態で液体に浸漬させて収縮させる工程である、請求項２に記載の製造方法。
  4. 　前記液体又は蒸気が、極性を有するものである、請求項２又は３に記載の製造方法。
  5. 　前記液体が水であり、前記蒸気が水蒸気である、請求項４に記載の製造方法。
  6. 　前記タンパク質原繊維が、構造タンパク質を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の製造方法。
  7. 　前記構造タンパク質が、改変フィブロインである、請求項６に記載の製造方法。
  8. 　前記改変フィブロインが、改変クモ糸フィブロインである、請求項７に記載の製造方法。
  9. 　請求項１～８のいずれか一項に記載の製造方法により得られたタンパク質繊維を使用して生地を作製する工程を備える、タンパク質繊維製生地の製造方法。
  10. 　延伸後、かつ巻き取られる前のタンパク質繊維を弛緩状態で収縮させる前収縮工程と、前記前収縮工程を経たタンパク質繊維を巻き取り巻回物を得る巻取工程と、前記巻取工程を経たタンパク質繊維を弛緩状態で収縮させる後収縮工程と、を備える、タンパク質繊維の防縮加工方法。
  11. 　前記後収縮工程は、前記巻取工程を経たタンパク質繊維を弛緩状態で液体若しくは蒸気に接触させて収縮させる湿式収縮工程であるか、又は前記巻取工程を経たタンパク質繊維を弛緩状態で加熱して収縮させる乾式収縮工程である、請求項１０に記載の防縮加工方法。
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