JP7174983B2 - Spinning stock solution, fibroin fiber and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、紡糸原液、フィブロイン繊維及びその製造方法に関する。本発明はまた、上記フィブロイン繊維を含む製品にも関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a spinning dope, a fibroin fiber, and a method for producing the same. The present invention also relates to products containing the fibroin fibers described above.
各種産業分野において、利用価値の高い新素材としてフィブロイン繊維に関心が寄せられている。フィブロイン繊維として、従来から再生絹フィブロイン繊維及びクモ糸フィブロイン繊維が知られている。これらのフィブロイン繊維の製造方法として、湿式紡糸法及び乾湿式紡糸法が多数報告されている。しかしながら、上記の製造方法においては、凝固浴及び水洗浴において液体を多量に用いる必要があり、生産性の向上には限度がある。 In various industrial fields, fibroin fiber is attracting attention as a new material with high utility value. As fibroin fibers, regenerated silk fibroin fibers and spider silk fibroin fibers are conventionally known. Many wet spinning methods and dry-wet spinning methods have been reported as methods for producing these fibroin fibers. However, in the above manufacturing method, a large amount of liquid must be used in the coagulation bath and the washing bath, and there is a limit to improvement in productivity.
乾式紡糸法としては、例えば、塩化カルシウムとギ酸の混合有機溶媒に精錬後の蚕絹フィブロインを溶解させたドープをシリンジから気中に吐出させて繊維を形成させる方法が報告されている(非特許文献1)。 As a dry spinning method, for example, a method of forming fibers by discharging a dope prepared by dissolving refined silk fibroin in a mixed organic solvent of calcium chloride and formic acid from a syringe into the air has been reported (non-patent Reference 1).
非特許文献1に開示されるような製造方法では、所定の強度を得るために、繊維を形成させた後、水や低級アルコール等の液体中への含浸工程、繊維に付着した液体の乾燥工程等の煩雑な後工程が必要であった。それ故、不可避的に工程数が増加するとともに、コストが重み、生産性が低く工業的に不利であった。 In the production method disclosed in Non-Patent Document 1, in order to obtain a predetermined strength, after forming the fiber, a step of impregnating it in a liquid such as water or a lower alcohol, and a step of drying the liquid attached to the fiber. and other complicated post-processes were required. Therefore, the number of steps is unavoidably increased, the cost is heavy, and the productivity is low, which is industrially disadvantageous.
本発明は、所定の強度を有するフィブロイン繊維を優れた生産性で製造するのに有用な紡糸原液を提供することを目的とする。本発明はまた、優れた生産性と所定の強度を有するフィブロイン繊維、及び当該フィブロイン繊維を優れた生産性で製造できる製造方法の提供も目的とする。 An object of the present invention is to provide a spinning dope that is useful for producing fibroin fibers having a predetermined strength with excellent productivity. Another object of the present invention is to provide a fibroin fiber having excellent productivity and a predetermined strength, and a method for producing the fibroin fiber with excellent productivity.
本発明者らは、上記従来技術の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、フィブロインと界面活性剤と有機溶媒とを含む紡糸原液を、乾式紡糸法によって紡糸することで、繊維の液体中への含浸工程及びそれに付属する工程を経ずに、所定の強度を有するフィブロイン繊維が得られることを見出した。本発明はこの新規な知見に基づく。 The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above-described problems of the prior art. As a result, by spinning a spinning stock solution containing fibroin, a surfactant, and an organic solvent by a dry spinning method, a predetermined strength can be obtained without going through the process of impregnating the fiber in the liquid and the processes associated therewith. It was found that fibroin fibers were obtained. The present invention is based on this new finding.
すなわち、本発明は、例えば、以下の各発明に関する。
[1]
フィブロインと、界面活性剤と、有機溶媒と、を含む、紡糸原液であって、
上記フィブロインの濃度が、紡糸原液全量を基準として5~40重量%であり、
上記界面活性剤の濃度が、紡糸原液全量を基準として0.1~10重量%である、紡糸原液。
[2]
上記フィブロインが、クモ糸フィブロインである、[1]に記載の紡糸原液。
[3]
上記有機溶媒が、ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)、ヘキサフルオロアセトン(HFA)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、及びギ酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上である、[1]又は[2]に記載の紡糸原液。
[4]
上記界面活性剤が、非イオン界面活性剤である、[1]~[3]のいずれかに記載の紡糸原液。
[5]
上記フィブロインが、配列番号11、配列番号14、配列番号15、配列番号17、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41若しくは配列番号43で示されるアミノ酸配列を含む、又は配列番号11、配列番号14、配列番号15、配列番号17、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41若しくは配列番号43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、[1]~[4]のいずれかに記載の紡糸原液。
[6]
上記非イオン界面活性剤が、ポリオキシエチレンアルキルエーテルを含む、[1]~[5]のいずれかに記載の紡糸原液。
[7]
フィブロインと、界面活性剤と、を含むフィブロイン繊維であって、
上記界面活性剤の含有量が、上記フィブロインの含有量を基準として、0.001~50重量%である、フィブロイン繊維。
[8]
上記フィブロインが、クモ糸フィブロインである、[7]に記載のフィブロイン繊維。
[9]
[7]又は[8]に記載のフィブロイン繊維を含む製品であって、
長繊維、短繊維、糸、紡績糸、フィラメント、綿、紙、織物、編物、組み物、及び不織布、並びにそれらの等価物からなる群から選択される、製品。
[10]
フィブロイン繊維の製造方法であって、
[1]~[6]のいずれかに記載の紡糸原液を用意する工程と、
上記紡糸原液を紡糸口金から空気中に吐出した後、加熱して上記有機溶媒を気化させてフィブロイン繊維を形成する工程と、
を備える、フィブロイン繊維の製造方法。
[11]
上記フィブロイン繊維を乾熱延伸する工程を更に備える、[10]に記載のフィブロイン繊維の製造方法。
[12]
上記乾熱延伸する工程における延伸倍率が2~30倍である、[11]に記載のフィブロイン繊維の製造方法。
Specifically, the present invention relates to, for example, the following inventions.
[1]
A spinning dope comprising fibroin, a surfactant, and an organic solvent,
The fibroin concentration is 5 to 40% by weight based on the total amount of the spinning dope,
A spinning dope, wherein the concentration of the surfactant is 0.1 to 10% by weight based on the total amount of the spinning dope.
[2]
The spinning stock solution according to [1], wherein the fibroin is spider silk fibroin.
[3]
The organic solvent is at least one selected from the group consisting of hexafluoroisopropanol (HFIP), hexafluoroacetone (HFA), dimethylsulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), and formic acid. The spinning stock solution according to [1] or [2].
[4]
The spinning dope according to any one of [1] to [3], wherein the surfactant is a nonionic surfactant.
[5]
SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17, 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: 41, or SEQ ID NO: 41 43, or SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, The spinning dope according to any one of [1] to [4], comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:41 or SEQ ID NO:43.
[6]
The spinning dope according to any one of [1] to [5], wherein the nonionic surfactant contains polyoxyethylene alkyl ether.
[7]
A fibroin fiber comprising fibroin and a surfactant,
A fibroin fiber, wherein the content of the surfactant is 0.001 to 50% by weight based on the content of the fibroin.
[8]
The fibroin fiber according to [7], wherein the fibroin is spider silk fibroin.
[9]
A product containing the fibroin fiber according to [7] or [8],
A product selected from the group consisting of filaments, staples, yarns, yarns, filaments, cotton, paper, wovens, knits, braids, and nonwovens, and equivalents thereof.
[10]
A method for producing a fibroin fiber, comprising:
A step of preparing the spinning stock solution according to any one of [1] to [6];
a step of extruding the spinning stock solution from a spinneret into the air, followed by heating to evaporate the organic solvent to form fibroin fibers;
A method for producing a fibroin fiber, comprising:
[11]
The method for producing a fibroin fiber according to [10], further comprising a step of hot drawing the fibroin fiber.
[12]
The method for producing a fibroin fiber according to [11], wherein the draw ratio in the dry heat drawing step is 2 to 30 times.
本発明によれば、所定の強度を有するフィブロイン繊維を優れた生産性で製造するのに有用な紡糸原液を提供することが可能となる。また、本発明によれば、所定の強度を有するフィブロイン繊維をより優れた生産性をもって製造することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a spinning dope that is useful for producing fibroin fibers having a predetermined strength with excellent productivity. Moreover, according to the present invention, fibroin fibers having a predetermined strength can be produced with superior productivity.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
〔紡糸原液〕
本実施形態に係る紡糸原液は、界面活性剤を含むことを必須の構成とし、さらにフィブロインと、有機溶媒と、を含む。本実施形態に係る紡糸原液は、フィブロインと界面活性剤を有機溶媒に溶解させた紡糸原液ということもできる。
[Spinning dope]
The spinning dope according to the present embodiment essentially contains a surfactant, and further contains fibroin and an organic solvent. The spinning dope according to the present embodiment can also be said to be a spinning dope obtained by dissolving fibroin and a surfactant in an organic solvent.
紡糸原液に含まれる有機溶媒は、フィブロインを溶解し得るものであればよい。有機溶媒としては、例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)、ヘキサフルオロアセトン(HFA)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、及びギ酸等が挙げられる。これらの有機溶媒は、水を含んでいてもよい。これらの有機溶媒は、1種単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。有機溶媒としては、ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)、ヘキサフルオロアセトン(HFA)及びギ酸から選ばれる1種、又は2種以上の混合溶媒であることが好ましい。 The organic solvent contained in the spinning dope may be any solvent as long as it can dissolve fibroin. Examples of organic solvents include hexafluoroisopropanol (HFIP), hexafluoroacetone (HFA), dimethylsulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), and formic acid. These organic solvents may contain water. These organic solvents may be used singly or in combination of two or more. The organic solvent is preferably one selected from hexafluoroisopropanol (HFIP), hexafluoroacetone (HFA) and formic acid, or a mixed solvent of two or more.
紡糸原液に含まれる界面活性剤は、イオン性界面活性剤、非イオン界面活性剤のいずれであってもよい。イオン性界面活性剤としては、カチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、両性界面活性剤が挙げられる。紡糸原液に含まれる界面活性剤は、フィブロインの種類及び有機溶媒の特性等によって適宜選択すればよい。紡糸原液に界面活性剤が含まれることで、より機械物性に優れたフィブロイン繊維を得ることができる。 The surfactant contained in the spinning dope may be either an ionic surfactant or a nonionic surfactant. Ionic surfactants include cationic surfactants, anionic surfactants, and amphoteric surfactants. The surfactant contained in the spinning dope may be appropriately selected depending on the type of fibroin, the properties of the organic solvent, and the like. By including a surfactant in the spinning dope, a fibroin fiber with better mechanical properties can be obtained.
カチオン界面活性剤としては、例えば、塩化オクチルトリメチルアンモニウム、塩化デシルトリメチルアンモニウム、塩化ラウリルトリメチルアンモニウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム及び塩化ステアリルトリメチルアンモニウム等の塩化アルキルトリメチルアンモニウム、臭化ラウリルトリメチルアンモニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム及び臭化ステアリルトリメチルアンモニウム等の臭化アルキルトリメチルアンモニウム、及び塩化ジステアリルジメチルアンモニウム、塩化ジセチルジメチルアンモニウム、塩化ジココイルジメチルアンモニウム、塩化ドデシルジメチルエチルアンモニウム及び塩化ポリオキシプロピレンメチルジエチルアンモニウム等のテトラアルキル第4級アンモニウム塩型カチオン界面活性剤、塩化ベンザルコニウム、臭化ベンザルコニウム、エチル硫酸ラノリン脂肪酸アミノプロピルエチルジメチルアンモニウム、セチルトリメチルアンモニウムサッカリン、及びステアリルトリメチルアンモニウムサッカリン等の第4級アンモニウム塩型カチオン界面活性剤、並びに塩化ブチルピリジニウム、塩化ドデシルピリジニウム及び塩化セチルピリジニウム等のアルキルピリジニウム塩型カチオン界面活性剤が挙げられる。 Examples of cationic surfactants include alkyltrimethylammonium chlorides such as octyltrimethylammonium chloride, decyltrimethylammonium chloride, lauryltrimethylammonium chloride, cetyltrimethylammonium chloride and stearyltrimethylammonium chloride, lauryltrimethylammonium bromide, and cetyltrimethyl bromide. ammonium and alkyltrimethylammonium bromides, such as stearyltrimethylammonium bromide; Alkyl quaternary ammonium salt-type cationic surfactants, benzalkonium chloride, benzalkonium bromide, quaternary ammonium salts such as ethylsulfate lanolin fatty acid aminopropylethyldimethylammonium, cetyltrimethylammonium saccharin, and stearyltrimethylammonium saccharin and alkylpyridinium salt-type cationic surfactants such as butylpyridinium chloride, dodecylpyridinium chloride and cetylpyridinium chloride.
アニオン界面活性剤としては、例えば、ラウリン酸ナトリウム、ミリスチン酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウム及びステアリン酸ナトリウム等のカルボン酸型アニオン界面活性剤、1-ヘキサンスルホン酸ナトリウム、1-オクタンスルホン酸ナトリウム、1-デカンスルホン酸ナトリウム及びオクチルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のスルホン酸型アニオン界面活性剤、ラウリル硫酸ナトリウム、ミリスチル硫酸ナトリウム、ラウレス硫酸ナトリウム及びラウリル硫酸アンモニウム、等の硫酸エステル型アニオン界面活性剤、並びにラウリルリン酸及びラウリルリン酸ナトリウム等のリン酸エステル型アニオン界面活性剤が挙げられる。 Examples of anionic surfactants include carboxylic acid-type anionic surfactants such as sodium laurate, sodium myristate, sodium palmitate and sodium stearate, sodium 1-hexanesulfonate, sodium 1-octanesulfonate, 1- Sulfonic acid type anionic surfactants such as sodium decane sulfonate and sodium octylbenzene sulfonate, sulfate type anionic surfactants such as sodium lauryl sulfate, sodium myristyl sulfate, sodium laureth sulfate and ammonium lauryl sulfate, and lauryl phosphate and Phosphate ester type anionic surfactants such as sodium lauryl phosphate are included.
両性界面活性剤としては、例えば、ステアリルジメチルアミノ酢酸ベタイン及びドデシルアミノメチルジメチルスルホプロピルベタイン等のアルキルベタイン型両性界面活性剤、2-ヘプタデシル-N-カルボキシメチル-N-ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン等のアルキルイミダゾール型両性界面活性剤、並びにラウリルジメチルアミンN-オキシド及びオレイルジメチルアミンN-オキシド等のアミンオキシド型両性界面活性剤が挙げられる。 Examples of amphoteric surfactants include alkyl betaine type amphoteric surfactants such as stearyldimethylaminoacetate betaine and dodecylaminomethyldimethylsulfopropyl betaine, 2-heptadecyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolinium betaine and the like. and amine oxide type amphoteric surfactants such as lauryldimethylamine N-oxide and oleyldimethylamine N-oxide.
非イオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル及びポリオキシエチレンヒマシ油等のエーテル型非イオン界面活性剤、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステルホウ酸エステル及びショ糖脂肪酸エステル等のエステル型非イオン界面活性剤、並びにポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシアルキレングリコールロジン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル(例えば、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート及びポリオキシエチレンソルビタントリオレエート等)等のポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンプロピレングリコール脂肪酸エステル及びポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステルホウ酸エステル等のエステル・エーテル型非イオン界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルアミン等のアミノエーテル型非イオン界面活性剤、脂肪酸モノエタノールアミド及び脂肪酸ジエタノールアミド等のアルカノールアミド型非イオン界面活性剤が挙げられる。ポリオキシエチレン脂肪酸エステルは、飽和脂肪酸アルキルエステル分子、モノ不飽和脂肪酸アルキルエステル分子、ジ不飽和脂肪酸アルキルエステル分子、及びポリ不飽和脂肪酸アルキルエステル分子(すなわち、3つ以上の炭素-炭素二重結合を有する脂肪酸アルキルエステル分子)であってよい。 Nonionic surfactants include, for example, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene phenyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxypropylene alkyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene glycol, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl Ether-type nonionic surfactants such as ethers, polyoxyalkylene alkenyl ethers and polyoxyethylene castor oil; agents, and polyoxyethylene alkyl esters, polyoxyalkylene glycol rosinate esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters (e.g., polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, Polyoxyethylene fatty acid esters such as polyoxyethylene sorbitan monooleate and polyoxyethylene sorbitan trioleate), polyoxyethylene sorbitol fatty acid esters, polyoxyethylene propylene glycol fatty acid esters and polyoxyethylene glycerin fatty acid ester boric acid esters Examples include ester-ether type nonionic surfactants, aminoether type nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkylamine, and alkanolamide type nonionic surfactants such as fatty acid monoethanolamide and fatty acid diethanolamide. Polyoxyethylene fatty acid esters include saturated fatty acid alkyl ester molecules, monounsaturated fatty acid alkyl ester molecules, diunsaturated fatty acid alkyl ester molecules, and polyunsaturated fatty acid alkyl ester molecules (i.e., three or more carbon-carbon double bonds may be a fatty acid alkyl ester molecule having a
界面活性剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。界面活性剤としては、市販のものを用いることができる。 Surfactants may be used singly or in combination of two or more. Commercially available surfactants can be used.
有機溶媒がギ酸である場合は、界面活性剤としては、非イオン界面活性剤(ノニオン界面活性剤)を含むことが好ましく、ポリオキシエチレンアルキルエーテル又はポリオキシエチレン脂肪酸エステルを含むことがより好ましく、ポリオキシエチレンアルキルエーテル又はポリオキシエチレンアルキルエステルを含むことが更に好ましい。 When the organic solvent is formic acid, the surfactant preferably contains a nonionic surfactant (nonionic surfactant), more preferably polyoxyethylene alkyl ether or polyoxyethylene fatty acid ester, More preferably, it contains polyoxyethylene alkyl ethers or polyoxyethylene alkyl esters.
ポリオキシエチレンアルキルエーテルは、式:R1-O(CH2CH2O)m-R2(R1=CnH2n+1、R2=H)で表される。ポリオキシエチレンアルキルエーテルとしては、例えば、ポリエチレングリコールビス(3-アミノプロピル)エーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールモノ-4-ノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンモノドデシルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンモノオレイルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルドデシルエーテル、及びポリオキシエチレンドコシルエーテル等が挙げられる。 Polyoxyethylene alkyl ethers are represented by the formula: R 1 —O(CH 2 CH 2 O) m —R 2 (R 1 =C n H 2n+1 , R 2 =H). Examples of polyoxyethylene alkyl ethers include polyethylene glycol bis(3-aminopropyl) ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyethylene glycol mono-4-nonylphenyl ether, polyoxyethylene octylphenyl ether, and polyoxyethylene monododecyl. ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene monooleyl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl cetyl ether, polyoxyethylene octyldodecyl ether, polyoxyethylene docosyl ether, and the like.
ポリオキシエチレンアルキルエステルは、式:R3-OCO(CH2CH2O)m-R4(R3=CnH2n+1、R4=H)で表される。ポリオキシエチレンアルキルエステルとしては、例えば、ポリオキシエチレンモノラウレート、ポリオキシエチレンモノステアレート、ポリオキシエチレンモノオレエート、及びポリオキシエチレンジステアレート等が挙げられる。 Polyoxyethylene alkyl esters are represented by the formula: R 3 —OCO(CH 2 CH 2 O) m —R 4 (R 3 =C n H 2n+1 , R 4 =H). Examples of polyoxyethylene alkyl esters include polyoxyethylene monolaurate, polyoxyethylene monostearate, polyoxyethylene monooleate, and polyoxyethylene distearate.
フィブロインが、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号11、配列番号14及び配列番号15で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン(Met-PRT410、Met-PRT468、Met-PRT799、PRT410、PRT468及びPRT799)、又は配列番号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33、配列番号42、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41及び配列番号43で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン(Met-PRT888、Met-PRT965、Met-PRT889、Met-PRT916、Met-PRT918、Met-PRT699、Met-PRT698、Met-PRT699、PRT888、PRT965、PRT889、PRT916、PRT918、PRT699、PRT698及びPRT699)である場合は、界面活性剤としては、非イオン界面活性剤を含むことが好ましく、ポリオキシエチレンアルキルエーテル又はポリオキシエチレンアルキルエステルを含むことがより好ましく、ポリオキシエチレンアルキルエーテルを含むことが更に好ましい。また、ポリオキシエチレンアルキルエーテルとしては、式:R1-O(CH2CH2O)m-R2(R1=CnH2n+1、R2=H)中のアルキル基R1のnは4~22であることが好ましく、12~22であることがより好ましく、18~20であることがさらに好ましい。式中のmは4~50であることが好ましく、10~40であることがより好ましく、10~25であることがさらに好ましい。具体的には、例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、及びポリオキシエチレンドコシルエーテル等が挙げられる。ポリオキシエチレンアルキルエステルとしては、式:R3-OCO(CH2CH2O)m-R4(R3=CnH2n+1、R4=H)中のアルキル基R3のnは4~22であることが好ましく、12~22であることがより好ましく、18~20であることがさらに好ましい。式中のmは4~50であることが好ましく、10~40であることがより好ましく、10~25であることがさらに好ましい。具体的には、例えば、ポリエチレングリコールモノラウレート及びポリエチレングリコールモノステアレート等が挙げられる。 Modified fibroin (Met-PRT410, Met-PRT468, Met-PRT799, PRT410, PRT468 and PRT799), or 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:33, SEQ ID NO:42, SEQ ID NO:35, SEQ ID NO:36, Modified fibroin (Met-PRT888, Met-PRT965, Met-PRT889, Met-PRT916, Met-PRT918, Met -PRT699, Met-PRT698, Met-PRT699, PRT888, PRT965, PRT889, PRT916, PRT918, PRT699, PRT698 and PRT699), the surfactant preferably contains a nonionic surfactant, poly It more preferably contains oxyethylene alkyl ethers or polyoxyethylene alkyl esters, and even more preferably contains polyoxyethylene alkyl ethers. Further, as the polyoxyethylene alkyl ether, n of the alkyl group R 1 in the formula: R 1 —O(CH 2 CH 2 O) m —R 2 (R 1 =C n H 2n+1 , R 2 =H) is It is preferably 4 to 22, more preferably 12 to 22, even more preferably 18 to 20. In the formula, m is preferably 4-50, more preferably 10-40, even more preferably 10-25. Specifically, for example, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene octylphenyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene oleyl cetyl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene lauryl ethers, and polyoxyethylene docosyl ethers. As the polyoxyethylene alkyl ester, n of the alkyl group R 3 in the formula: R 3 —OCO(CH 2 CH 2 O) m —R 4 (R 3 =C n H 2n+1 , R 4 =H) is 4 to It is preferably 22, more preferably 12-22, even more preferably 18-20. In the formula, m is preferably 4-50, more preferably 10-40, even more preferably 10-25. Specific examples include polyethylene glycol monolaurate and polyethylene glycol monostearate.
紡糸原液に含まれる界面活性剤の濃度は、特に限定されず、フィブロインの種類、フィブロインの濃度、有機溶媒の種類等に応じて適宜選択すればよい。例えば、紡糸原液全量を100重量%としたとき、界面活性剤の濃度は、0.1重量%~10重量%であってよく、0.1重量%~5.0重量%であってよく、0.2重量%~5.0重量%であってよく、0.3重量%~5.0重量%であってよく、0.4重量%~5.0重量%であってよく、0.5重量%~5.0重量%が好ましく、0.8重量%~3.0重量%がより好ましく、1.0重量%~3.0重量%がさらに好ましく、1.0重量%~2.0重量%が特に好ましい。界面活性剤の濃度が0.1重量%より少ない場合は、フィブロイン繊維の強度及び伸度向上効果を十分に得ることができない。界面活性剤の濃度が10重量%であれば十分な効果があり、10重量%を超えて濃度を高めた場合は製造コストが高くなるため好ましくない。 The concentration of the surfactant contained in the spinning stock solution is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the type of fibroin, the concentration of fibroin, the type of organic solvent, and the like. For example, when the total amount of the spinning stock solution is 100% by weight, the concentration of the surfactant may be 0.1% by weight to 10% by weight, or 0.1% by weight to 5.0% by weight, may be from 0.2 wt% to 5.0 wt%, may be from 0.3 wt% to 5.0 wt%, may be from 0.4 wt% to 5.0 wt%, and may be 0.4 wt% to 5.0 wt%; 5% by weight to 5.0% by weight is preferable, 0.8% by weight to 3.0% by weight is more preferable, 1.0% by weight to 3.0% by weight is even more preferable, and 1.0% by weight to 2.0% by weight is more preferable. 0% by weight is particularly preferred. If the concentration of the surfactant is less than 0.1% by weight, the effect of improving the strength and elongation of fibroin fibers cannot be sufficiently obtained. If the concentration of the surfactant is 10% by weight, a sufficient effect can be obtained. If the concentration exceeds 10% by weight, the manufacturing cost increases, which is not preferable.
紡糸原液におけるフィブロインの濃度は、紡糸原液全量を100重量%としたとき、5~40重量%であることが好ましく、10~35重量%であることがより好ましく、12~30重量%であることがさらに好ましく、15~25重量%であることが特に好ましい。フィブロインの濃度が5重量%未満である場合は、上記の界面活性剤を添加しても、フィブロイン繊維の応力、及び伸度を十分に向上させることが困難となる。フィブロインの濃度が40重量%を超えると、紡糸原液の粘度が著しく増大、又は溶解不良が発生し、紡糸口金から吐出した際に口金の孔が閉塞しやすく、生産性が低下する。 The concentration of fibroin in the spinning stock solution is preferably 5 to 40% by weight, more preferably 10 to 35% by weight, and 12 to 30% by weight when the total amount of the spinning stock solution is 100% by weight. is more preferred, and 15 to 25% by weight is particularly preferred. If the fibroin concentration is less than 5% by weight, it becomes difficult to sufficiently improve the stress and elongation of the fibroin fiber even if the above surfactant is added. If the concentration of fibroin exceeds 40% by weight, the viscosity of the spinning stock solution is significantly increased or poor dissolution occurs.
紡糸原液の粘度は、乾式紡糸可能な粘度であれば特に限定する必要はないが、生産性の観点から、25℃において10,000~100,000mPa・secが好ましく、20,000~100,000mPa・secがより好ましく、20,000~80,000mPa・secが更に好ましく、30,000~50,000mPa・secが特に好ましい。紡糸原液の粘度は、例えば京都電子工業社製の商品名“EMS粘度計”を使用して測定することができる。 The viscosity of the spinning stock solution is not particularly limited as long as it is a viscosity that allows dry spinning, but from the viewpoint of productivity, it is preferably 10,000 to 100,000 mPa·sec at 25 ° C., and 20,000 to 100,000 mPa. · sec is more preferable, 20,000 to 80,000 mPa·sec is more preferable, and 30,000 to 50,000 mPa·sec is particularly preferable. The viscosity of the spinning stock solution can be measured, for example, using a product name "EMS viscometer" manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.
紡糸原液は、乾式紡糸を行う観点から、金属元素を含まないことが好ましい。これにより、最終的に得られるフィブロイン繊維の品質が安定する他、繊維を後加工する際に油剤等を付与した場合でも、静電気の発生がより抑制される等、工程通過性が良好になる。 From the viewpoint of performing dry spinning, the spinning stock solution preferably does not contain a metal element. As a result, the quality of the finally obtained fibroin fiber is stabilized, and even when an oil agent or the like is applied when the fiber is post-processed, the generation of static electricity is further suppressed, and the processability is improved.
紡糸原液の調製法は、特に限定されるものではなく、フィブロインと界面活性剤と有機溶媒とをそれぞれ任意の順序で混合してよい。界面活性剤と有機溶媒とを混合した後にフィブロインを溶解させてもよく、フィブロインを有機溶媒に溶解させた後に界面活性剤を混合してもよい。 The method for preparing the spinning dope is not particularly limited, and the fibroin, surfactant and organic solvent may be mixed in any order. The fibroin may be dissolved after the surfactant and the organic solvent are mixed, or the surfactant may be mixed after the fibroin is dissolved in the organic solvent.
紡糸原液は、溶解を促進するために、ある程度の時間撹拌又は振とうしてもよい。その際、紡糸原液は必要により、使用するフィブロイン及び有機溶媒に応じて溶解可能な温度に加熱してもよい。紡糸原液は、例えば、30℃以上、40℃以上、50℃以上、60℃以上、70℃以上、80℃以上、又は、90℃以上に加熱してもよい。加熱温度の上限は、例えば、有機溶媒の沸点以下である。 The spinning dope may be stirred or shaken for some time to facilitate dissolution. At that time, if necessary, the spinning dope may be heated to a temperature at which the fibroin and organic solvent used can be dissolved. The spinning dope may be heated to, for example, 30° C. or higher, 40° C. or higher, 50° C. or higher, 60° C. or higher, 70° C. or higher, 80° C. or higher, or 90° C. or higher. The upper limit of the heating temperature is, for example, the boiling point of the organic solvent or less.
〔フィブロイン〕
本発明に係るフィブロインは、天然由来のフィブロインと改変フィブロインとを含む。本明細書において「天然由来のフィブロイン」とは、天然由来のフィブロインと同一のアミノ酸配列を有するフィブロインを意味し、「改変フィブロイン」とは、天然由来のフィブロインとは異なるアミノ酸配列を有するフィブロインを意味する。
[Fibroin]
The fibroin according to the present invention includes naturally occurring fibroin and modified fibroin. As used herein, "naturally occurring fibroin" means fibroin having the same amino acid sequence as naturally occurring fibroin, and "modified fibroin" means fibroin having an amino acid sequence different from that of naturally occurring fibroin. do.
本実施形態に係るフィブロインは、クモ糸フィブロインであることが好ましい。クモ糸フィブロインには、天然クモ糸フィブロイン、及び天然クモ糸フィブロインに由来する改変フィブロインが含まれる。天然クモ糸フィブロインとしては、例えば、クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質が挙げられる。 The fibroin according to the present embodiment is preferably spider silk fibroin. Spider silk fibroin includes natural spider silk fibroin and modified fibroin derived from natural spider silk fibroin. Natural spider silk fibroin includes, for example, spider silk proteins produced by spiders.
本実施形態に係るフィブロインは、例えば、式1:[(A)nモチーフ-REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ-REP]m-(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質であってもよい。本実施形態に係るフィブロインは、ドメイン配列のN末端側及びC末端側のいずれか一方又は両方に更にアミノ酸配列(N末端配列及びC末端配列)が付加されていてもよい。N末端配列及びC末端配列は、これに限定されるものではないが、典型的には、フィブロインに特徴的なアミノ酸モチーフの反復を有さない領域であり、100残基程度のアミノ酸からなる。 The fibroin according to this embodiment has, for example, a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif It may be a protein containing The fibroin according to this embodiment 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 C-terminal sequence are typically, but not limited to, regions that do not have repeated amino acid motifs characteristic of fibroin and consist of about 100 amino acids.
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、nは2~27である。nは、2~20、4~27、4~20、8~20、10~20、4~16、8~16、又は10~16の整数であってよい。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。 As used herein, the term "domain sequence" refers to a fibroin-specific crystalline region (typically corresponding to the (A) n motif of the amino acid sequence) and an amorphous region (typically corresponding to the REP of the amino acid sequence). ) and is represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif means an array. Here, (A) n motif indicates an amino acid sequence mainly composed of alanine residues, and n is 2-27. n can be an integer from 2-20, 4-27, 4-20, 8-20, 10-20, 4-16, 8-16, or 10-16. In addition, (A) the ratio of the number of alanine residues to the total number of amino acid residues in the 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 only of alanine residues. REP indicates an amino acid sequence composed of 2-200 amino acid residues. REP may be an amino acid sequence composed of 10-200 amino acid residues. m represents an integer of 2 to 300, and may be an integer of 10 to 300. A plurality of (A) n motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. A plurality of REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.
天然由来のフィブロインとしては、例えば、式1:[(A)nモチーフ-REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ-REP]m-(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質を挙げることができる。天然由来のフィブロインの具体例としては、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。 Examples of naturally occurring fibroin include a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif. Proteins containing Specific examples of naturally occurring fibroin include fibroin produced by insects or spiders.
昆虫が産生するフィブロインとしては、例えば、ボンビックス・モリ(Bombyx mori)、クワコ(Bombyx mandarina)、天蚕(Antheraea yamamai)、柞蚕(Anteraea pernyi)、楓蚕(Eriogyna pyretorum)、蓖蚕(Pilosamia Cynthia ricini)、樗蚕(Samia cynthia)、栗虫(Caligura japonica)、チュッサー蚕(Antheraea mylitta)、ムガ蚕(Antheraea assama)等のカイコが産生する絹タンパク質、及びスズメバチ(Vespa simillima xanthoptera)の幼虫が吐出するホーネットシルクタンパク質が挙げられる。 Examples of fibroin produced by insects include, for example, Bombyx mori, Bombyx mandarina, Antheraea yamamai, Anteraea pernyi, Eriogyna pyretorum, and Pilosa ), silk proteins produced by silkworms such as Samia cynthia, Caligura japonica, Antheraea mylitta, Antheraea assama, and the larvae of the wasp (Vespa simillima xantoptera) Hornet silk protein.
昆虫が産生するフィブロインのより具体的な例としては、例えば、カイコ・フィブロインL鎖(GenBankアクセッション番号M76430(塩基配列)、及びAAA27840.1(アミノ酸配列))が挙げられる。 More specific examples of fibroin produced by insects include silkworm fibroin L chain (GenBank Accession No. M76430 (nucleotide sequence) and AAA27840.1 (amino acid sequence)).
クモ類が産生するフィブロインとしては、例えば、オニグモ、ニワオニグモ、アカオニグモ、アオオニグモ及びマメオニグモ等のオニグモ属(Araneus属)に属するクモ、ヤマシロオニグモ、イエオニグモ、ドヨウオニグモ及びサツマノミダマシ等のヒメオニグモ属(Neoscona属)に属するクモ、コオニグモモドキ等のコオニグモモドキ属(Pronus属)に属するクモ、トリノフンダマシ及びオオトリノフンダマシ等のトリノフンダマシ属(Cyrtarachne属)に属するクモ、トゲグモ及びチブサトゲグモ等のトゲグモ属(Gasteracantha属)に属するクモ、マメイタイセキグモ及びムツトゲイセキグモ等のイセキグモ属(Ordgarius属)に属するクモ、コガネグモ、コガタコガネグモ及びナガコガネグモ等のコガネグモ属(Argiope属)に属するクモ、キジロオヒキグモ等のオヒキグモ属(Arachnura属)に属するクモ、ハツリグモ等のハツリグモ属(Acusilas属)に属するクモ、スズミグモ、キヌアミグモ及びハラビロスズミグモ等のスズミグモ属(Cytophora属)に属するクモ、ゲホウグモ等のゲホウグモ属(Poltys属)に属するクモ、ゴミグモ、ヨツデゴミグモ、マルゴミグモ及びカラスゴミグモ等のゴミグモ属(Cyclosa属)に属するクモ、及びヤマトカナエグモ等のカナエグモ属(Chorizopes属)に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質、並びにアシナガグモ、ヤサガタアシナガグモ、ハラビロアシダカグモ及びウロコアシナガグモ等のアシナガグモ属(Tetragnatha属)に属するクモ、オオシロカネグモ、チュウガタシロカネグモ及びコシロカネグモ等のシロカネグモ属(Leucauge属)に属するクモ、ジョロウグモ及びオオジョロウグモ等のジョロウグモ属(Nephila属)に属するクモ、キンヨウグモ等のアズミグモ属(Menosira属)に属するクモ、ヒメアシナガグモ等のヒメアシナガグモ属(Dyschiriognatha属)に属するクモ、クロゴケグモ、セアカゴケグモ、ハイイロゴケグモ及びジュウサンボシゴケグモ等のゴケグモ属(Latrodectus属)に属するクモ、及びユープロステノプス属(Euprosthenops属)に属するクモ等のアシナガグモ科(Tetragnathidae科)に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質が挙げられる。スパイダーシルクタンパク質としては、例えば、MaSp(MaSp1及びMaSp2)、ADF(ADF3及びADF4)等の牽引糸タンパク質、MiSp(MiSp1及びMiSp2)等が挙げられる。 Examples of fibroin produced by spiders include, for example, spiders belonging to the genus Araneus such as Araneus spiders, Araneus spiders, Red spiders, Green spiders, and Beetle spiders; Spiders belonging to the genus Pronus, spiders belonging to the genus Pronus such as spiders belonging to the Spiders belonging to the genus Gasteracantha, spiders belonging to the genus Ordgarius such as the genus Ordgarius and the spiders belonging to the genus Ordgarius, spiders belonging to the genus Argiope such as the argiope spider, the argiope spider, and the argiope spider, and the like Spiders belonging to the genus Arachnura, spiders belonging to the genus Acusilas, such as spiders, spiders belonging to the genus Cytophora, such as spiders, spiders, and spiders Spider silk proteins produced by spiders belonging to the genus Cyclosa, such as spiders belonging to the genus Cyclosa, spiders belonging to ), spiders belonging to the genus Cyclosa, and spiders belonging to the genus Chorizopes, such as spiders and spiders, Spiders belonging to the genus Tetragnatha such as the genus Tetragnatha, spiders belonging to the genus Tetragnatha, spiders belonging to the genus Leucauge, such as the genus Leucauge, and the genus Nephila Spiders belonging to the genus Nephila, spiders belonging to the genus Menosira such as golden spiders, spiders belonging to the genus Dyschiriognatha such as the brown spider, widow spiders such as the black widow spider, the redback spider, the gray widow spider and the western widow spider Spiders belonging to the genus Latrodectus and spiders belonging to the family Tetragnathidae, such as spiders belonging to the genus Euprosthenops Spider silk proteins can be mentioned. Spider silk proteins include, for example, MaSp (MaSp1 and MaSp2), dragline proteins such as ADF (ADF3 and ADF4), MiSp (MiSp1 and MiSp2), and the like.
クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質のより具体的な例としては、例えば、fibroin-3(adf-3)[Araneus diadematus由来](GenBankアクセッション番号AAC47010(アミノ酸配列)、U47855(塩基配列))、fibroin-4(adf-4)[Araneus diadematus由来](GenBankアクセッション番号AAC47011(アミノ酸配列)、U47856(塩基配列))、dragline silk protein spidroin 1[Nephila clavipes由来](GenBankアクセッション番号AAC04504(アミノ酸配列)、U37520(塩基配列))、major ampullate spidroin 1[Latrodectus hesperus由来](GenBankアクセッション番号ABR68856(アミノ酸配列)、EF595246(塩基配列))、dragline silk protein spidroin 2[Nephila clavata由来](GenBankアクセッション番号AAL32472(アミノ酸配列)、AF441245(塩基配列))、major ampullate spidroin 1[Euprosthenops australis由来](GenBankアクセッション番号CAJ00428(アミノ酸配列)、AJ973155(塩基配列))、及びmajor ampullate spidroin 2[Euprosthenops australis](GenBankアクセッション番号CAM32249.1(アミノ酸配列)、AM490169(塩基配列))、minor ampullate silk protein 1[Nephila clavipes](GenBankアクセッション番号AAC14589.1(アミノ酸配列))、minor ampullate silk protein 2[Nephila clavipes](GenBankアクセッション番号AAC14591.1(アミノ酸配列))、minor ampullate spidroin-like protein[Nephilengys cruentata](GenBankアクセッション番号ABR37278.1(アミノ酸配列)等が挙げられる。 More specific examples of spider silk proteins produced by spiders include fibroin-3 (adf-3) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession number AAC47010 (amino acid sequence), U47855 (nucleotide sequence)), fibroin-4 (adf-4) [derived from Araneus diadematus] (GenBank Accession No. AAC47011 (amino acid sequence), U47856 (nucleotide sequence)), dragline silk protein spidroin 1 [derived from Nephila clavipes] (GenBank Accession No. AAC04504 (amino acid sequence ), U37520 (nucleotide sequence)), major ampullate spidroin 1 [derived from Latrodectus hesperus] (GenBank accession number ABR68856 (amino acid sequence), EF595246 (nucleotide sequence)), dragline silk protein spidroin 2 [derived from Nephila clavata] (derived from Nephila clavata) No. AAL32472 (amino acid sequence), AF441245 (nucleotide sequence)), major ampullate spidroin 1 [from Euprosthenops australis] (GenBank Accession No. CAJ00428 (amino acid sequence), AJ973155 (nucleotide sequence)), and major ampullate spidropin 2 [Euprosthenops australispin] (GenBank Accession No. CAM32249.1 (amino acid sequence), AM490169 (nucleotide sequence)), minor ampullate silk protein 1 [Nephila clavipes] (GenBank Accession No. AAC14589.1 (amino acid sequence)), minor ampullate silk protein 2 [Nephila clavipes] (GenBank Accession No. AAC14591.1 (amino acid sequence)), minor ampullate spidroin-like protein [Nephilengys crentata] (GenBank Accession and Section No. ABR37278.1 (amino acid sequence).
天然由来のフィブロインのより具体的な例としては、更に、NCBI GenBankに配列情報が登録されているフィブロインを挙げることができる。例えば、NCBI GenBankに登録されている配列情報のうちDIVISIONとしてINVを含む配列の中から、DEFINITIONにspidroin、ampullate、fibroin、「silk及びpolypeptide」、又は「silk及びprotein」がキーワードとして記載されている配列、CDSから特定のproductの文字列、SOURCEからTISSUE TYPEに特定の文字列の記載された配列を抽出することにより確認することができる。 More specific examples of naturally occurring fibroin include fibroin whose sequence information is registered in NCBI GenBank. For example, among sequence information registered in NCBI GenBank, spidroin, ampullate, fibroin, "silk and polypeptide", or "silk and protein" are described as keywords in DEFINITION from among sequences containing INV as DIVISION. It can be confirmed by extracting the specific product character string from the sequence, CDS, and the sequence described with the specific character string from SOURCE to TISSUE TYPE.
(改変フィブロイン)
改変フィブロインは、例えば、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。
(modified fibroin)
Modified fibroin is, for example, one obtained by modifying the amino acid sequence based on the amino acid sequence of naturally occurring fibroin (for example, one obtained by modifying the amino acid sequence by modifying the cloned naturally occurring fibroin gene sequence). Alternatively, it may be one artificially designed and synthesized without relying on naturally occurring fibroin (for example, one having a desired amino acid sequence by chemically synthesizing a nucleic acid encoding a designed amino acid sequence). .
改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列に対し、例えば、1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行うことで得ることができる。アミノ酸残基の置換、欠失、挿入及び/又は付加は、部分特異的突然変異誘発法等の当業者に周知の方法により行うことができる。具体的には、Nucleic Acid Res.10,6487(1982)、Methods in Enzymology,100,448(1983)等の文献に記載されている方法に準じて行うことができる。 Modified fibroin is obtained by modifying the amino acid sequence by, for example, substituting, deleting, inserting and/or adding one or more amino acid residues to the cloned naturally occurring fibroin gene sequence. can be obtained with Substitution, deletion, insertion and/or addition of amino acid residues can be performed by methods well known to those skilled in the art such as partial directed mutagenesis. Specifically, Nucleic Acid Res. 10, 6487 (1982), Methods in Enzymology, 100, 448 (1983).
改変フィブロインは、例えば、カイコが産生する絹タンパク質に由来する改変フィブロインであってもよく、クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質に由来する改変フィブロインであってもよい。 The modified fibroin may be, for example, modified fibroin derived from silk proteins produced by silkworms, or modified fibroin derived from spider silk proteins produced by spiders.
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)、及びグルタミン残基の含有量が低減されたドメイン配列を有する改変フィブロイン(第6の改変フィブロイン)が挙げられる。 Specific examples of modified fibroin include modified fibroin (first modified fibroin) derived from the dragline silk protein produced in the major pituitary gland of spiders, and modified fibroin with reduced content of glycine residues. (second modified fibroin), (A) modified fibroin with reduced n -motif content (third modified fibroin), glycine residue content, and (A) n -motif content reduced A modified fibroin (fourth modified fibroin), a modified fibroin having a domain sequence containing a region with a locally large hydrophobicity index (fifth modified fibroin), and a domain sequence having a reduced content of glutamine residues modified fibroin (sixth modified fibroin);
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)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は、式1中、n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。 Modified fibroin (first modified fibroin) derived from the major pituitary dragline protein produced in the major pituitary gland of spiders includes a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m Proteins containing In the first modified fibroin, in Formula 1, n is preferably an integer of 3 to 20, more preferably an integer of 4 to 20, still more preferably an integer of 8 to 20, even more preferably an integer of 10 to 20, 4 Integers from ˜16 are even more preferred, integers from 8 to 16 are particularly preferred, and integers from 10 to 16 are most preferred. In the first modified fibroin, the number of amino acid residues constituting REP in formula 1 is preferably 10 to 200 residues, more preferably 10 to 150 residues, 20 to 100 residues and even more preferably 20 to 75 residues. In the first modified fibroin, the total number of glycine residues, serine residues and alanine residues contained in the amino acid sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m is amino acid residue It is preferably 40% or more, more preferably 60% or more, and even more preferably 70% or more of the total number.
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。 The first modified fibroin comprises an amino acid sequence unit represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m , and an amino acid sequence whose C-terminal sequence is shown in any one of SEQ ID NOs: 1 to 3; Alternatively, it may be a polypeptide, which is an amino acid sequence having 90% or more homology with the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOS: 1-3.
配列番号1に示されるアミノ酸配列は、ADF3(GI:1263287、NCBI)のアミノ酸配列のC末端の50残基のアミノ酸からなるアミノ酸配列と同一であり、配列番号2に示されるアミノ酸配列は、配列番号1に示されるアミノ酸配列のC末端から20残基取り除いたアミノ酸配列と同一であり、配列番号3に示されるアミノ酸配列は、配列番号1に示されるアミノ酸配列のC末端から29残基取り除いたアミノ酸配列と同一である。
The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is identical to the amino acid sequence consisting of the C-
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で示されるアミノ酸配列、又は(1-ii)配列番号4で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 As a more specific example of the first modified fibroin, (1-i) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, or (1-ii) having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 A modified fibroin comprising an amino acid sequence having a Preferably, the sequence identity is 95% or greater.
配列番号4で示されるアミノ酸配列は、N末端に開始コドン、His10タグ及びHRV3Cプロテアーゼ(Human rhinovirus 3Cプロテアーゼ)認識サイトからなるアミノ酸配列(配列番号5)を付加したADF3のアミノ酸配列において、第1~13番目の反復領域をおよそ2倍になるように増やすとともに、翻訳が第1154番目アミノ酸残基で終止するように変異させたものである。配列番号4で示されるアミノ酸配列のC末端のアミノ酸配列は、配列番号3で示されるアミノ酸配列と同一である。 The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 4 is an amino acid sequence (SEQ ID NO: 5) consisting of an initiation codon, a His10 tag and an HRV3C protease (Human rhinovirus 3C protease) recognition site added to the N-terminus of ADF3. The 13th repeat region was increased to approximately double and mutated so that translation stops at the 1154th amino acid residue. The C-terminal amino acid sequence of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO:4 is identical to the amino acid sequence shown by SEQ ID NO:3.
(1-i)の改変フィブロインは、配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (1-i) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:4.
グリシン残基の含有量が低減された改変フィブロイン(第2の改変フィブロイン)は、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。第2の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともREP中の1又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。 The modified fibroin with reduced content of glycine residues (second modified fibroin) has a domain sequence with an amino acid sequence with reduced content of glycine residues compared to naturally occurring fibroin. The second modified fibroin can be said to have an amino acid sequence corresponding to at least one or more glycine residues in REP being replaced with another amino acid residue, as compared with naturally occurring fibroin. .
第2の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中のGGX及びGPGXX(但し、Gはグリシン残基、Pはプロリン残基、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)から選ばれる少なくとも一つのモチーフ配列において、少なくとも1又は複数の当該モチーフ配列中の1つのグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The second modified fibroin has a domain sequence of GGX and GPGXX (where G is a glycine residue, P is a proline residue, and X is an amino acid residue other than glycine) in REP compared to naturally occurring fibroin. In at least one motif sequence selected from ), it has an amino acid sequence corresponding to at least one or more glycine residues in the motif sequence being replaced with another amino acid residue may
第2の改変フィブロインは、上述のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたモチーフ配列の割合が、全モチーフ配列に対して、10%以上であってもよい。 In the second modified fibroin, the percentage of the motif sequence in which the glycine residue is substituted with another amino acid residue may be 10% or more of the entire motif sequence.
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。 The second modified fibroin comprises a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m , and from the domain sequence, the (A) n motif located most C-terminal to the domain sequence Let z be the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of XGX (where X represents an amino acid residue other than glycine) contained in all REPs in the sequence excluding the sequence up to the C-terminus of the domain sequence When w is the total number of amino acid residues in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence, z/w is 30% or more, It may have an amino acid sequence that is 40% or more, 50% or more, or 50.9% or more. (A) The number of alanine residues relative to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, preferably 86% or more, more preferably 90% or more, and 95% or more. 100% (meaning composed only of alanine residues) is even more preferred.
第2の改変フィブロインは、GGXモチーフの1つのグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換することにより、XGXからなるアミノ酸配列の含有割合を高めたものであることが好ましい。第2の改変フィブロインは、ドメイン配列中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合が30%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましく、10%以下であることが更に好ましく、6%以下であることが更により好ましく、4%以下であることが更によりまた好ましく、2%以下であることが特に好ましい。ドメイン配列中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合は、下記XGXからなるアミノ酸配列の含有割合(z/w)の算出方法と同様の方法で算出することができる。 The second modified fibroin preferably has an increased content of the amino acid sequence consisting of XGX by substituting one glycine residue in the GGX motif with another amino acid residue. 6. In the second modified fibroin, the content of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, even more preferably 10% or less. % or less, even more preferably 4% or less, and particularly preferably 2% or less. The content ratio of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence can be calculated by the same method as the method for calculating the content ratio (z/w) of the amino acid sequence consisting of XGX below.
z/wの算出方法を更に詳細に説明する。まず、式1:[(A)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1に示したドメイン配列の場合、wは4+50+4+100+4+10+4+20+4+30=230である(最もC末端側に位置する(A)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。 A method for calculating z/w will be described in more detail. First, in a fibroin (modified fibroin or naturally occurring fibroin) containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m , the (A) n located on the most C-terminal side from the domain sequence An amino acid sequence consisting of XGX is extracted from all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminus of the domain sequence. The total number of amino acid residues constituting XGX is z. For example, when 50 amino acid sequences consisting of XGX are extracted (no duplication), z is 50×3=150. In addition, for example, when there is an X (central X) contained in two XGX, as in the case of an amino acid sequence consisting of XGXGX, the calculation is performed by subtracting the overlap (in the case of XGXGX, 5 amino acid residues be). w is the total number of amino acid residues contained in the domain sequence, excluding the sequence from the (A) n motif positioned most on the C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence. For example, for the domain sequence shown in Figure 1, w is 4 + 50 + 4 + 100 + 4 + 10 + 4 + 20 + 4 + 30 = 230 (excluding the most C-terminal (A) n motif). Then z/w (%) can be calculated by dividing z by w.
第2の改変フィブロインにおいて、z/wは、50.9%以上であることが好ましく、56.1%以上であることがより好ましく、58.7%以上であることが更に好ましく、70%以上であることが更により好ましく、80%以上であることが更によりまた好ましい。z/wの上限に特に制限はないが、例えば、95%以下であってもよい。 In the second modified fibroin, z/w is preferably 50.9% or more, more preferably 56.1% or more, even more preferably 58.7% or more, and 70% or more. and even more preferably 80% or more. Although the upper limit of z/w is not particularly limited, it may be, for example, 95% or less.
第2の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列から、グリシン残基をコードする塩基配列の少なくとも一部を置換して別のアミノ酸残基をコードするように改変することにより得ることができる。このとき、改変するグリシン残基として、GGXモチーフ及びGPGXXモチーフにおける1つのグリシン残基を選択してもよいし、またz/wが50.9%以上になるように置換してもよい。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から上記態様を満たすアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からREP中のグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 The second modified fibroin is obtained, for example, by substituting at least part of the nucleotide sequence encoding the glycine residue from the cloned naturally-derived fibroin gene sequence so as to encode another amino acid residue. Obtainable. At this time, one glycine residue in the GGX motif and the GPGXX motif may be selected as the glycine residue to be modified, or may be substituted so that z/w is 50.9% or more. Alternatively, for example, it can be obtained by designing an amino acid sequence that satisfies the above aspect from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In any case, in addition to the alteration corresponding to replacing the glycine residue in REP with another amino acid residue from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, one or more amino acid residues are further substituted or deleted. , insertions and/or additions may be made to the amino acid sequence.
上記の別のアミノ酸残基としては、グリシン残基以外のアミノ酸残基であれば特に制限はないが、バリン(V)残基、ロイシン(L)残基、イソロイシン(I)残基、メチオニン(M)残基、プロリン(P)残基、フェニルアラニン(F)残基及びトリプトファン(W)残基等の疎水性アミノ酸残基、グルタミン(Q)残基、アスパラギン(N)残基、セリン(S)残基、リシン(K)残基及びグルタミン酸(E)残基等の親水性アミノ酸残基が好ましく、バリン(V)残基、ロイシン(L)残基、イソロイシン(I)残基及びグルタミン(Q)残基がより好ましく、グルタミン(Q)残基が更に好ましい。 The other amino acid residue mentioned above is not particularly limited as long as it is an amino acid residue other than glycine residue, but valine (V) residue, leucine (L) residue, isoleucine (I) residue, methionine ( Hydrophobic amino acid residues such as M) residues, proline (P) residues, phenylalanine (F) residues and tryptophan (W) residues, glutamine (Q) residues, asparagine (N) residues, serine (S ) residues, lysine (K) residues and glutamic acid (E) residues are preferred, and hydrophilic amino acid residues such as valine (V) residues, leucine (L) residues, isoleucine (I) residues and glutamine ( Q) residues are more preferred, and glutamine (Q) residues are even more preferred.
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、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、又は(2-ii)配列番号6、配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of the second modified fibroin include (2-i) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, or SEQ ID NO: 9, or (2-ii) SEQ ID NO: 6, sequence Modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in No. 7, SEQ ID No. 8 or SEQ ID No. 9 can be mentioned.
(2-i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号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N末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号9で示されるアミノ酸配列は、配列番号11で示されるアミノ酸配列中に存在する20個のドメイン配列の領域(但し、当該領域のC末端側の数アミノ酸残基が置換されている。)を4回繰り返した配列のC末端にHisタグが付加されたものである。 The modified fibroin of (2-i) will be explained. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6 is obtained by replacing all GGX in REP of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 10 corresponding to naturally occurring fibroin with GQX. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 is obtained by deleting every two (A) n motifs from the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6 from the N-terminal side to the C-terminal side, and furthermore, in front of the C-terminal sequence. [(A) n motif-REP] is inserted into the . The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 has two alanine residues inserted on the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, and a partial glutamine (Q) residue. It is obtained by substituting serine (S) residues and deleting some amino acids on the N-terminal side so that the molecular weight is almost the same as that of SEQ ID NO:7. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9 is a region of 20 domain sequences present in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 11 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). A His tag is added to the C-terminus of a sequence consisting of 4 repeats.
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89.3%である。 The z/w value in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally occurring fibroin) is 46.8%. The z/w values in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8, and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 are each 58.7%, 70.1%, 66.1% and 70.0%. In addition, the value of x/y in the jagged ratio (described later) of 1:1.8 to 11.3 of the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 is 15.0%, 15.0%, 93.4%, 92.7% and 89.3% respectively.
(2-i)の改変フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (2-i) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:6, SEQ ID NO:7, SEQ ID NO:8 or SEQ ID NO:9.
(2-ii)の改変フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(2-ii)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)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。 The modified fibroin (2-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9. The modified fibroin of (2-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.
(2-ii)の改変フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつREP中に含まれるXGX(但し、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をzとし、上記ドメイン配列中のREPの総アミノ酸残基数をwとしたときに、z/wが50.9%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (2-ii) has a sequence identity of 90% or more with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and XGX contained in REP ( where X represents an amino acid residue other than glycine). is preferably 50.9% or more.
第2の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、改変フィブロインの単離、固定化、検出及び可視化等が可能となる。 The second modified fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and C-terminus. This enables isolation, immobilization, detection, visualization, and the like of modified fibroin.
タグ配列として、例えば、他の分子との特異的親和性(結合性、アフィニティ)を利用したアフィニティタグを挙げることができる。アフィニティタグの具体例として、ヒスチジンタグ(Hisタグ)を挙げることができる。Hisタグは、ヒスチジン残基が4から10個程度並んだ短いペプチドで、ニッケル等の金属イオンと特異的に結合する性質があるため、金属キレートクロマトグラフィー(chelating metal chromatography)による改変フィブロインの単離に利用することができる。タグ配列の具体例として、例えば、配列番号12で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含むアミノ酸配列)が挙げられる。 Examples of tag sequences include affinity tags that utilize specific affinity with other molecules. A specific example of the affinity tag is a histidine tag (His tag). His-tag is a short peptide in which about 4 to 10 histidine residues are arranged, and has the property of specifically binding to metal ions such as nickel, so isolation of modified fibroin by metal chelating metal chromatography can be used for A specific example of the tag sequence is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12 (an amino acid sequence containing a His tag sequence and a hinge sequence).
また、グルタチオンに特異的に結合するグルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)、マルトースに特異的に結合するマルトース結合タンパク質(MBP)等のタグ配列を利用することもできる。 Also, tag sequences such as glutathione-S-transferase (GST) that specifically binds to glutathione and maltose binding protein (MBP) that specifically binds to maltose can be used.
さらに、抗原抗体反応を利用した「エピトープタグ」を利用することもできる。抗原性を示すペプチド(エピトープ)をタグ配列として付加することにより、当該エピトープに対する抗体を結合させることができる。エピトープタグとして、HA(インフルエンザウイルスのヘマグルチニンのペプチド配列)タグ、mycタグ、FLAGタグ等を挙げることができる。エピトープタグを利用することにより、高い特異性で容易に改変フィブロインを精製することができる。 Furthermore, an "epitope tag" using an antigen-antibody reaction can also be used. By adding an antigenic peptide (epitope) as a tag sequence, an antibody against the epitope can be bound. Examples of epitope tags include HA (peptide sequence of influenza virus hemagglutinin) tag, myc tag, FLAG tag, and the like. Modified fibroin can be easily purified with high specificity by using an epitope tag.
さらにタグ配列を特定のプロテアーゼで切り離せるようにしたものも使用することができる。当該タグ配列を介して吸着したタンパク質をプロテアーゼ処理することにより、タグ配列を切り離した改変フィブロインを回収することもできる。 Furthermore, a tag sequence that can be cleaved by a specific protease can also be used. The modified fibroin from which the tag sequence has been cut off can also be recovered by treating the protein adsorbed via the tag sequence with protease.
タグ配列を含む第2の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13、配列番号11、配列番号14若しく配列番号15で示されるアミノ酸配列、又は(2-iv)配列番号13、配列番号11、配列番号14若しく配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of the second modified fibroin containing the tag sequence include (2-iii) the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15, or (2-iv) Modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 can be mentioned.
配列番号16、配列番号17、配列番号13、配列番号11、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18、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12で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。 The amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 are SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8, respectively. and the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9 with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 12 (including the His tag sequence and hinge sequence) added to the N-terminus.
(2-iii)の改変フィブロインは、配列番号13、配列番号11、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (2-iii) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.
(2-iv)の改変フィブロインは、配列番号13、配列番号11、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。 The modified fibroin of (2-iv) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, 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 Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.
(2-iv)の改変フィブロインは、配列番号13、配列番号11、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。 (2-iv) modified fibroin has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15, and XGX contained in REP ( where X represents an amino acid residue other than glycine). is preferably 50.9% or more.
第2の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The second modified fibroin may contain a secretion signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.
(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。 (A) Modified fibroin with reduced n -motif content (third modified fibroin) has a domain sequence of (A) amino acids with reduced n -motif content compared to naturally occurring fibroin has an array. The domain sequence of the third modified fibroin can be said to have an amino acid sequence corresponding to deletion of at least one or more (A) n motifs compared to the naturally occurring fibroin.
第3の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインから(A)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。 A third modified fibroin may have an amino acid sequence corresponding to 10-40% deletion of the (A) n motif from the naturally-occurring fibroin.
第3の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともN末端側からC末端側に向かって1~3つの(A)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。 A third modified fibroin has a domain sequence at least one (A) n motif for every 1-3 (A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side as compared to the naturally-occurring fibroin. may have an amino acid sequence corresponding to the deletion of
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。 The third modified fibroin has at least two consecutive (A) n motif deletions from the N-terminal side to the C-terminal side and one (A ) may have an amino acid sequence corresponding to deletion of n motifs repeated in this order.
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。 The third modified fibroin may have an amino acid sequence corresponding to deletion of at least every two (A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side of the domain sequence. .
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。 A third modified fibroin comprises a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , with two adjacent [(A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side. -REP] unit sequentially compares the number of amino acid residues of REP, and when the number of amino acid residues of REP with a small number of amino acid residues is set to 1, the ratio of the number of amino acid residues of the other REP is 1.8 to 11. When the maximum value of the total sum of the numbers of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units equal to 3 is x, and the total number of amino acid residues of the domain sequence is y Furthermore, it may have an amino acid sequence in which x/y is 20% or more, 30% or more, 40% or more, or 50% or more. (A) The number of alanine residues relative to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, preferably 86% or more, more preferably 90% or more, and 95% or more. 100% (meaning composed only of alanine residues) is even more preferred.
x/yの算出方法を図1を参照しながら更に詳細に説明する。図1には、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。 A method for calculating x/y will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 1 shows the domain sequence of fibroin with the N-terminal and C-terminal sequences removed. The domain sequence is, from the N-terminal side (left side), (A) n motif-first REP (50 amino acid residues)-(A) n motif-second REP (100 amino acid residues)-(A) n Motif-third REP (10 amino acid residues)-(A) n motif-fourth REP (20 amino acid residues)-(A) n motif-fifth REP (30 amino acid residues)-(A) It has a sequence called n motif.
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1には、パターン1(第1のREPと第2のREPの比較、及び第3のREPと第4のREPの比較)、パターン2(第1のREPと第2のREPの比較、及び第4のREPと第5のREPの比較)、パターン3(第2のREPと第3のREPの比較、及び第4のREPと第5のREPの比較)、パターン4(第1のREPと第2のREPの比較)を示した。なお、これ以外にも選択方法は存在する。 Two adjacent [(A) n -motif-REP] units are selected sequentially from the N-terminal side to the C-terminal side so that there is no overlap. At this time, unselected [(A) n motif-REP] units may be present. In FIG. 1, pattern 1 (comparison of the first REP and the second REP, and comparison of the third REP and the fourth REP), pattern 2 (comparison of the first REP and the second REP, and comparison of the fourth REP and the fifth REP), pattern 3 (comparison of the second REP and the third REP, and comparison of the fourth REP and the fifth REP), pattern 4 (comparison of the first REP and A second REP comparison) was shown. Note that there are other selection methods.
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。 Next, for each pattern, the number of amino acid residues of each REP in two adjacent [(A) n motif-REP] units selected is compared. Comparison is carried out by determining the ratio of the number of amino acid residues to the number of amino acid residues of the other. For example, when comparing the first REP (50 amino acid residues) and the second REP (100 amino acid residues), when the first REP with fewer amino acid residues is set to 1, the second REP is The ratio of amino acid residue numbers is 100/50=2. Similarly, when comparing the fourth REP (20 amino acid residues) and the fifth REP (30 amino acid residues), when the fourth REP with fewer amino acid residues is set to 1, the fifth REP is 30/20=1.5.
図1中、よりアミノ酸残基数の少ない方を1としたときに、他方のアミノ酸残基数の比が1.8~11.3となる[(A)nモチーフ-REP]ユニットの組を実線で示した。以下このような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。 In FIG. 1, a set of [(A) n motif-REP] units having a ratio of 1.8 to 11.3 for the number of amino acid residues of the other is set to 1 for the one with the smaller number of amino acid residues. It is indicated by a solid line. Such a ratio is hereinafter referred to as a serration ratio. A set of [(A) n motif-REP] units in which the other amino acid residue number ratio is less than 1.8 or greater than 11.3 when the number of amino acid residues is less than 1 is indicated by a dashed line. Indicated.
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1に示した例では、パターン1の合計値が最大である。 In each pattern, the numbers of all amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units indicated by solid lines are summed up (not only REP but also the number of amino acid residues of (A) n motifs). be.). Then, the added total values are compared, and the total value (maximum total value) of the pattern with the maximum total value is defined as x. In the example shown in FIG. 1, the total value of pattern 1 is the largest.
次に、xをドメイン配列の総アミノ酸残基数yで除すことによって、x/y(%)を算出することができる。 Then x/y (%) can be calculated by dividing x by the total number of amino acid residues y in the domain sequence.
第3の改変フィブロインにおいて、x/yは、50%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましく、65%以上であることが更に好ましく、70%以上であることが更により好ましく、75%以上であることが更によりまた好ましく、80%以上であることが特に好ましい。x/yの上限に特に制限はなく、例えば、100%以下であってよい。ギザ比率が1:1.9~11.3の場合には、x/yは89.6%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.8~3.4の場合には、x/yは77.1%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.9~8.4の場合には、x/yは75.9%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.9~4.1の場合には、x/yは64.2%以上であることが好ましい。 In the third modified fibroin, x/y is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, even more preferably 65% or more, and even more preferably 70% or more. Preferably, 75% or more is even more preferable, and 80% or more is particularly preferable. The upper limit of x/y is not particularly limited, and may be, for example, 100% or less. When the serration ratio is 1:1.9 to 11.3, x/y is preferably 89.6% or more, and when the serration ratio is 1:1.8 to 3.4, x /y is preferably 77.1% or more, and when the serration ratio is 1:1.9 to 8.4, x/y is preferably 75.9% or more, and the serration ratio is 1 : 1.9 to 4.1, x/y is preferably 64.2% or more.
第3の改変フィブロインが、ドメイン配列中に複数存在する(A)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。 When the third modified fibroin is a modified fibroin in which at least 7 of the (A) n motifs present in the domain sequence are composed only of alanine residues, x/y is 46.4% or more. is preferably 50% or more, more preferably 55% or more, even more preferably 60% or more, even more preferably 70% or more, and 80% or more It is particularly preferred to have The upper limit of x/y is not particularly limited as long as it is 100% or less.
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。 The third modified fibroin, for example, deletes one or more of the (A) n motif-encoding sequences from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence such that x/y is 64.2% or more. can be obtained by Alternatively, for example, an amino acid sequence corresponding to deletion of one or more (A) n motifs is designed such that x/y is 64.2% or more 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 described above. In any case, in addition to the modification corresponding to the deletion of the (A) n motif from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, one or more amino acid residues are substituted, deleted, inserted and/or added. Alterations in the amino acid sequence corresponding to what has been done may be made.
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18、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、又は(3-ii)配列番号18、配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of the third modified fibroin include (3-i) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, or SEQ ID NO: 9, or (3-ii) SEQ ID NO: 18, sequence Modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in No. 7, SEQ ID No. 8 or SEQ ID No. 9 can be mentioned.
(3-i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号18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で示されるアミノ酸配列は、配列番号18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N末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号9で示されるアミノ酸配列は、配列番号11で示されるアミノ酸配列中に存在する20個のドメイン配列の領域(但し、当該領域のC末端側の数アミノ酸残基が置換されている。)を4回繰り返した配列のC末端にHisタグが付加されたものである。 The modified fibroin of (3-i) will be explained. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18 is obtained by deleting every two (A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side from the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 corresponding to naturally occurring fibroin. , and one [(A) n motif-REP] is inserted in front of the C-terminal sequence. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 is obtained by substituting all GGX in REP of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 18 with GQX. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 has two alanine residues inserted on the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, and a partial glutamine (Q) residue. It is obtained by substituting serine (S) residues and deleting some amino acids on the N-terminal side so that the molecular weight is almost the same as that of SEQ ID NO:7. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9 is a region of 20 domain sequences present in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 11 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). A His tag is added to the C-terminus of a sequence consisting of 4 repeats.
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18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、89.3%である。配列番号10、配列番号18、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列におけるz/wの値は、それぞれ46.8%、56.2%、70.1%、66.1%及び70.0%である。 The x/y value of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally-occurring fibroin) is 15.0% at the jagged ratio of 1:1.8 to 11.3. The x/y values of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 18 and the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 are both 93.4%. The value of x/y in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 8 is 92.7%. The value of x/y in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9 is 89.3%. The z/w values in the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 are 46.8%, 56.2%, 70.1%, 66.0%, respectively. 1% and 70.0%.
(3-i)の改変フィブロインは、配列番号18、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (3-i) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.
(3-ii)の改変フィブロインは、配列番号18、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。 The modified fibroin of (3-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 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 Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.
(3-ii)の改変フィブロインは、配列番号18、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。 The modified fibroin of (3-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and from the N-terminal side to the C-terminal side , the numbers of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units are sequentially compared, and when the number of amino acid residues of REP with a small number of amino acid residues is set to 1, the number of amino acid residues of the other Amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units with a ratio of the number of amino acid residues of REP of 1.8 to 11.3 (Giza ratio is 1:1.8 to 11.3) It is preferable that x/y is 64.2% or more, where x is the maximum sum of the cardinal numbers and y is the total number of amino acid residues in the domain sequence.
第3の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方に上述したタグ配列を含んでいてもよい。 The third modified fibroin may contain the tag sequence described above at either or both of the N-terminus and C-terminus.
タグ配列を含む第3の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17、配列番号11、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、又は(2-iv)配列番号17、配列番号11、配列番号14若しくは配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of the third modified fibroin containing the tag sequence include (3-iii) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15, or (2-iv) sequence Modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in No. 17, SEQ ID No. 11, SEQ ID No. 14 or SEQ ID No. 15 can be mentioned.
配列番号16、配列番号17、配列番号13、配列番号11、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18、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12で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。 The amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 are SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8, respectively. and the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9 with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 12 (including the His tag sequence and hinge sequence) added to the N-terminus.
(3-iii)の改変フィブロインは、配列番号17、配列番号11、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (3-iii) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.
(3-iv)の改変フィブロインは、配列番号17、配列番号11、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。 The modified fibroin of (3-iv) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 11, 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 Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.
(3-iv)の改変フィブロインは、配列番号17、配列番号11、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。 (3-iv) modified fibroin has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15, and , the numbers of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units are sequentially compared, and when the number of amino acid residues of REP with a small number of amino acid residues is set to 1, the number of amino acid residues of the other Let x be the maximum value of the total sum of the amino acid residue numbers of two adjacent [(A) n motif-REP] units with a ratio of the number of amino acid residues of REP of 1.8 to 11.3. , x/y is preferably 64.2% or more, where y is the total number of amino acid residues in the domain sequence.
第3の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The third modified fibroin may contain a secretion signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.
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)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、上述したグリシン残基の含有量が低減された改変フィブロイン(第2の改変フィブロイン)と、(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。 A modified fibroin with a reduced content of glycine residues and a reduced content of (A) n motifs (fourth modified fibroin) has a domain sequence with (A) n motif in addition to having a reduced content of glycine residues. The domain sequence of the fourth modified fibroin is that at least one or more (A) n motifs are deleted, and at least one or more glycine residues in REP are deleted compared to the naturally occurring fibroin. It can be said to have an amino acid sequence corresponding to substitution with another amino acid residue. That is, the fourth modified fibroin consists of the above-described modified fibroin with reduced glycine residue content (second modified fibroin) and (A) modified fibroin with reduced n motif content (third It is a modified fibroin that has the characteristics of modified fibroin. Specific aspects and the like are as described in the second modified fibroin and the third modified fibroin.
第4の改変フィブロインのより具体的な例として、(4-i)配列番号7、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、(4-ii)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。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を含む改変フィブロインの具体的な態様は上述のとおりである。 More specific examples of the fourth modified fibroin include (4-i) an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, (4-ii) SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: A modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in 9 can be mentioned. Specific embodiments of the modified fibroin containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9 are as described above.
タグ配列を含む第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11、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、又は(4-ii)配列番号11、配列番号14若しくは配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of the fourth modified fibroin containing the tag sequence include (4-i) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15, or (4-ii) SEQ ID NO: 11, sequence Modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in No. 14 or SEQ ID No. 15 can be mentioned.
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)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。 A modified fibroin having a domain sequence containing a region with a locally large hydrophobicity index (a fifth modified fibroin) has one or more amino acid residues in REP compared to the naturally-occurring fibroin. is replaced with an amino acid residue with a high hydrophobicity index, and/or one or more amino acid residues with a high hydrophobicity index are inserted into REP. It may have an amino acid sequence containing the region.
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。 A region with a locally high hydrophobicity index is preferably composed of 2 to 4 consecutive amino acid residues.
上述の疎水性指標の大きいアミノ酸残基は、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)及びアラニン(A)から選ばれるアミノ酸残基であることがより好ましい。 The 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). A residue is more preferred.
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。 A fifth modified fibroin is obtained by replacing one or more amino acid residues in REP with amino acid residues having a higher hydrophobicity index than in naturally occurring fibroin, and/or one or more In addition to the modification corresponding to the insertion of an amino acid residue with a large hydrophobicity index, one or more amino acid residues are substituted, deleted, inserted and / or added as compared to naturally occurring fibroin There may be alterations in the amino acid sequence corresponding to what has been done.
第5の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列からREP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がマイナスであるアミノ酸残基)を疎水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がプラスであるアミノ酸残基)に置換すること、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からREP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からREP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 For the fifth modified fibroin, for example, one or more hydrophilic amino acid residues (eg, amino acid residues with a negative hydrophobicity index) in REP from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence are replaced with hydrophobic amino acid residues. by substituting a group (for example, an amino acid residue with a positive hydrophobicity index) and/or by inserting one or more hydrophobic amino acid residues into REP. Further, for example, substitution of one or more hydrophilic amino acid residues in REP with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and/or one or more hydrophobic amino acid residues in REP It can also be obtained by designing an amino acid sequence corresponding to the insertion of and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In any case, substitution of one or more hydrophilic amino acid residues in REP with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and/or one or more hydrophobic amino acids in REP In addition to modifications corresponding to residue insertions, amino acid sequence modifications corresponding to substitutions, deletions, insertions and/or additions of one or more amino acid residues may also be made.
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。 The fifth modified fibroin comprises a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m , and from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence Let p be the total number of amino acid residues contained in a region where the average value of the hydrophobic index of four consecutive amino acid residues is 2.6 or more in all REPs contained in the sequences excluding the sequences from the domain sequence, p/q is 6, where q is the total number of amino acid residues contained in the sequence obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence. It may have an amino acid sequence that is greater than or equal to .2%.
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。 Hydropathy indexes of amino acid residues are known (Hydropathy index: Kyte J, & Doolittle R (1982) "A simple method for displaying the hydropathic character of a protein", J. Mol. Biol., 157, pp. 157). 105-132). Specifically, the hydropathic index (hereinafter also referred to as “HI”) of each amino acid is as shown in Table 1 below.
p/qの算出方法を更に詳細に説明する。算出には、式1:[(A)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。 A method for calculating p/q will be described in more detail. For the calculation, the sequence from the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence (hereinafter referred to as “sequence A”) is used. First, in all REPs contained in sequence A, the average value of the hydrophobic index of 4 consecutive amino acid residues is calculated. The average value of the hydrophobicity index is obtained by dividing the sum of HI of each amino acid residue contained in four consecutive amino acid residues by 4 (the number of amino acid residues). The average value of the hydrophobicity index is obtained for all four consecutive amino acid residues (each amino acid residue is used to calculate the average value 1 to 4 times). Next, a region in which the average value of the hydrophobic index of 4 consecutive amino acid residues is 2.6 or more is specified. Even if a certain amino acid residue corresponds to multiple "4 consecutive amino acid residues with an average hydrophobicity index of 2.6 or more", it is included as one amino acid residue in the region. become. The total number of amino acid residues contained in the region is p. Also, the total number of amino acid residues contained in sequence A is q.
例えば、「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が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2に示したドメイン配列の場合、「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が重複せずに7つ存在するため、pは7×4=28となる。また、例えば、図2に示したドメイン配列の場合、qは4+50+4+40+4+10+4+20+4+30=170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2の場合28/170=16.47%となる。 For example, if 20 “continuous 4 amino acid residues with an average hydrophobic index of 2.6 or more” are extracted (no overlap), the average hydrophobic index of 4 consecutive amino acid residues is 2 A region that is 0.6 or greater will contain 20 consecutive 4-amino acid residues (no overlap), and p is 20×4=80. Further, for example, when two "consecutive 4 amino acid residues having an average hydrophobicity index of 2.6 or more" exist overlapping by one amino acid residue, the hydrophobic index of the consecutive 4 amino acid residues A region with an average of 2.6 or more contains 7 amino acid residues (p=2×4−1=7, where “−1” is duplicate subtraction). For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 2, there are seven non-overlapping “continuous 4 amino acid residues with an average hydrophobicity index of 2.6 or more”, so p is 7 × 4 = 28. For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 2, q is 4+50+4+40+4+10+4+20+4+30=170 (not including the (A) n motif present at the end of the C-terminal side). Then p/q (%) can be calculated by dividing p by q. In the case of FIG. 2, 28/170=16.47%.
第5の改変フィブロインにおいて、p/qは、6.2%以上であることが好ましく、7%以上であることがより好ましく、10%以上であることが更に好ましく、20%以上であることが更により好ましく、30%以上であることが更によりまた好ましい。p/qの上限は、特に制限されないが、例えば、45%以下であってもよい。 In the fifth modified fibroin, p/q is preferably 6.2% or more, more preferably 7% or more, even more preferably 10% or more, and 20% or more. Even more preferably, it is still more preferably 30% or more. Although the upper limit of p/q is not particularly limited, it may be, for example, 45% or less.
第5の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインのアミノ酸配列を、上記のp/qの条件を満たすように、REP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がマイナスであるアミノ酸残基)を疎水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がプラスであるアミノ酸残基)に置換すること、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入することにより、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むアミノ酸配列に改変することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から上記のp/qの条件を満たすアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインと比較して、REP中の1又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当する改変を行ってもよい。 For the fifth modified fibroin, for example, the amino acid sequence of the cloned naturally occurring fibroin is modified so as to satisfy the p/q conditions described above, so that one or more hydrophilic amino acid residues in REP (eg, hydrophobicity index). negative amino acid residue) with a hydrophobic amino acid residue (e.g., an amino acid residue with a positive hydrophobicity index), and/or inserting one or more hydrophobic amino acid residues in REP can be obtained by locally modifying an amino acid sequence containing a region with a large hydrophobicity index. Alternatively, for example, it can be obtained by designing an amino acid sequence that satisfies the above p/q conditions from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In any case, one or more amino acid residues in REP have been replaced with amino acid residues having a higher hydrophobicity index compared to naturally-occurring fibroin, and/or one or more In addition to the modification corresponding to the insertion of an amino acid residue with a large hydrophobicity index, further modification corresponding to the substitution, deletion, insertion and/or addition of one or more amino acid residues may be performed. .
疎水性指標の大きいアミノ酸残基としては、特に制限はないが、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)及びアラニン(A)が好ましく、バリン(V)、ロイシン(L)及びイソロイシン(I)がより好ましい。 Amino acid residues with a large hydrophobicity index are not particularly limited, but areoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M) and alanine (A). ) are preferred, and valine (V), leucine (L) and isoleucine (I) are more preferred.
第5の改変フィブロインの具体的な例として、(5-i)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、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。 Specific examples of the fifth modified fibroin include (5-i) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, or SEQ ID NO: 21, or (5-ii) SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, or SEQ ID NO: Modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in 21 can be mentioned.
(5-i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号22で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインの(A)nモチーフ中のアラニン残基が連続するアミノ酸配列をアラニン残基が連続する数を5つになるよう欠失したものである。配列番号19で示されるアミノ酸配列は、配列番号22で示されるアミノ酸配列に対し、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を2カ所挿入し、かつ配列番号22で示されるアミノ酸配列の分子量とほぼ同じとなるようにC末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号23で示されるアミノ酸配列は、配列番号22で示されるアミノ酸配列に対し、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、かつ配列番号22で示されるアミノ酸配列の分子量とほぼ同じとなるようにC末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号20で示されるアミノ酸配列は、配列番号23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23で示されるアミノ酸配列に対し、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を2カ所挿入したものである。 The modified fibroin of (5-i) will be explained. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22 is obtained by deleting the amino acid sequence of consecutive alanine residues in the (A) n motif of naturally occurring fibroin so that the number of consecutive alanine residues is five. . The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19 is the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 22 with two amino acid sequences (VLI) each consisting of 3 amino acid residues inserted every other REP and shown by SEQ ID NO: 22. A part of amino acids on the C-terminal side is deleted so that the molecular weight is almost the same as that of the amino acid sequence that is used. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 23 is the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 22, with two alanine residues inserted on the C-terminal side of each (A) n motif, and a part of glutamine (Q) residues. A group is replaced with a serine (S) residue, and some amino acids on the C-terminal side are deleted so that the molecular weight is almost the same as that of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:22. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 20 is obtained by inserting one amino acid sequence (VLI) consisting of three amino acid residues every other REP into the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 23. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 21 is obtained by inserting two amino acid sequences (VLI) each consisting of three amino acid residues every other REP into the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 23.
(5-i)の改変フィブロインは、配列番号19、配列番号20又は配列番号21で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (5-i) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21.
(5-ii)の改変フィブロインは、配列番号19、配列番号20又は配列番号21で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(5-ii)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)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。 The modified fibroin (5-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21. The modified fibroin of (5-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.
(5-ii)の改変フィブロインは、配列番号19、配列番号20又は配列番号21で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつ最もC末端側に位置する(A)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。 The modified fibroin of (5-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21, and is located on the most C-terminal side (A) n Amino acids contained in a region where the average hydrophobicity index of 4 consecutive amino acid residues is 2.6 or more in all REPs contained in the domain sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminus of the domain sequence Let p be the total number of residues, and q be the total number of amino acid residues contained in the sequence obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence. , p/q is preferably 6.2% or more.
第5の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。 The fifth modified fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and C-terminus.
タグ配列を含む第5の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24、配列番号25若しくは配列番号26で示されるアミノ酸配列、又は(5-iv)配列番号24、配列番号25若しくは配列番号26で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of the fifth modified fibroin containing a tag sequence include (5-iii) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25, or SEQ ID NO: 26, or (5-iv) SEQ ID NO: 24, sequence A modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in No. 25 or SEQ ID No. 26 can be mentioned.
配列番号24、配列番号25及び配列番号26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12で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。 The amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25 and SEQ ID NO: 26 are added to the N-terminals of the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 and SEQ ID NO: 21, respectively, where the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12 (His tag sequence and hinge sequence) are added.
(5-iii)の改変フィブロインは、配列番号24、配列番号25若しくは配列番号26で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (5-iii) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:24, SEQ ID NO:25 or SEQ ID NO:26.
(5-iv)の改変フィブロインは、配列番号24、配列番号25若しくは配列番号26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。 The modified fibroin of (5-iv) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:24, SEQ ID NO:25 or SEQ ID NO:26. The modified fibroin of (5-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.
(5-iv)の改変フィブロインは、配列番号24、配列番号25若しくは配列番号26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。 The modified fibroin of (5-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25 or SEQ ID NO: 26, and is located on the most C-terminal side (A) n Amino acids contained in a region where the average hydrophobicity index of 4 consecutive amino acid residues is 2.6 or more in all REPs contained in the domain sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminus of the domain sequence Let p be the total number of residues, and q be the total number of amino acid residues contained in the sequence obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence. , p/q is preferably 6.2% or more.
第5の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The fifth modified fibroin may contain a secretion signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.
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)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。 A modified fibroin having a domain sequence with reduced content of glutamine residues (sixth modified fibroin) has an amino acid sequence with reduced content of glutamine residues compared to naturally occurring fibroin.
第6の改変フィブロインは、REPのアミノ酸配列中に、GGXモチーフ及びGPGXXモチーフから選ばれる少なくとも一つのモチーフが含まれていることが好ましい。 The sixth modified fibroin preferably contains at least one motif selected from a GGX motif and a GPGXX motif in the REP amino acid sequence.
第6の改変フィブロインが、REP中にGPGXXモチーフを含む場合、GPGXXモチーフ含有率は、通常1%以上であり、5%以上であってもよく、10%以上であるのが好ましい。GPGXXモチーフ含有率の上限に特に制限はなく、50%以下であってよく、30%以下であってもよい。 When the sixth modified fibroin contains a GPGXX motif in REP, the GPGXX motif content is usually 1% or more, may be 5% or more, and preferably 10% or more. The upper limit of the GPGXX motif content is not particularly limited, and may be 50% or less, or 30% or less.
本明細書において、「GPGXXモチーフ含有率」は、以下の方法により算出される値である。
式1:[(A)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。
As used herein, the "GPGXX motif content" is a value calculated by the following method.
Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif, the most C-terminal In all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the located (A) n motif to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence, triple the total number of GPGXX motifs contained in that region (i.e., (corresponding to the total number of G and P in the GPGXX motif) is s, the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence is removed from the domain sequence, and the (A) n motif is further removed. The GPGXX motif content is calculated as s/t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs removed.
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。 In the calculation of the GPGXX motif content rate, the "sequence obtained by removing the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" is "the most C-terminal side (A) The sequence from the n motif to the C-terminus of the domain sequence” (the sequence corresponding to REP) may include sequences that are poorly correlated with sequences characteristic of fibroin, and m is small If the domain sequence is short (that is, if the domain sequence is short), it affects the calculation result of the GPGXX motif content rate, so this effect is to be eliminated. When a "GPGXX motif" is located at the C-terminus of REP, it is treated as a "GPGXX motif" even if "XX" is, for example, "AA".
図3は、フィブロインのドメイン配列を示す模式図である。図3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3に示した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3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3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3のフィブロインの場合21/150=14.0%となる。 FIG. 3 is a schematic diagram showing the domain sequence of fibroin. A method for calculating the GPGXX motif content will be specifically described with reference to FIG. First, in the fibroin domain sequence (“[(A) n motif-REP] m -(A) n motif” type) shown in FIG. A) GPGXX for calculating s because it is included in the "sequence obtained by removing the sequence from the n motif to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" (sequence shown as "region A" in FIG. 3) The number of motifs is 7, and s is 7×3=21. Similarly, all REPs are "sequences obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" (the sequence shown as "region A" in FIG. .), the total number of amino acid residues t of all REPs further excluding the (A) n motif from the sequence is 50+40+10+20+30=150. Next, s/t (%) can be calculated by dividing s by t, which is 21/150=14.0% for fibroin in FIG.
第6の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が9%以下であることが好ましく、7%以下であることがより好ましく、4%以下であることが更に好ましく、0%であることが特に好ましい。 The sixth modified fibroin preferably has a glutamine residue content of 9% or less, more preferably 7% or less, even more preferably 4% or less, and particularly preferably 0%. .
本明細書において、「グルタミン残基含有率」は、以下の方法により算出される値である。
式1:[(A)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3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。
As used herein, "glutamine residue content" is a value calculated by the following method.
Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif, the most C-terminal In all REPs contained in the sequence obtained by excluding the sequence from the located (A) n motif to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence (sequence corresponding to “region A” in FIG. 3), the region is contained The total number of glutamine residues is u, the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence is removed from the domain sequence, and the amino acid residues of all REPs excluding the (A) n motif The glutamine residue content is calculated as u/t, where t is the total number of groups. In the calculation of the glutamine residue content, the target is the "sequence obtained by removing the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" because of the reasons described above. It is the same.
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。 A sixth modified fibroin corresponds to a domain sequence that lacks one or more glutamine residues in REP or replaces them with other amino acid residues as compared to the naturally-occurring fibroin. It may have an amino acid sequence.
「他のアミノ酸残基」は、グルタミン残基以外のアミノ酸残基であればよいが、グルタミン残基よりも疎水性指標の大きいアミノ酸残基であることが好ましい。アミノ酸残基の疎水性指標は表1に示すとおりである。 The "other amino acid residue" may be an amino acid residue other than a glutamine residue, but preferably an amino acid residue with a higher hydrophobicity index than that of a glutamine residue. Hydrophobicity indexes of amino acid residues are shown in Table 1.
表1に示すとおり、グルタミン残基よりも疎水性指標の大きいアミノ酸残基としては、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)アラニン(A)、グリシン(G)、スレオニン(T)、セリン(S)、トリプトファン(W)、チロシン(Y)、プロリン(P)及びヒスチジン(H)から選ばれるアミノ酸残基を挙げることができる。これらの中でも、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)及びアラニン(A)から選ばれるアミノ酸残基であることがより好ましく、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)及びフェニルアラニン(F)から選ばれるアミノ酸残基であることが更に好ましい。 As shown in Table 1, amino acid residues having a higher hydrophobicity index than glutamine residues include isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M ) amino acid residues selected from alanine (A), glycine (G), threonine (T), serine (S), tryptophan (W), tyrosine (Y), proline (P) and histidine (H); can. Among these, amino acid residues selected from isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M) and alanine (A) are more preferred. , isoleucine (I), valine (V), leucine (L) and phenylalanine (F).
第6の改変フィブロインは、REPの疎水性度が、-0.8以上であることが好ましく、-0.7以上であることがより好ましく、0以上であることが更に好ましく、0.3以上であることが更により好ましく、0.4以上であることが特に好ましい。REPの疎水性度の上限に特に制限はなく、1.0以下であってよく、0.7以下であってもよい。 The sixth modified fibroin preferably has a REP hydrophobicity of -0.8 or more, more preferably -0.7 or more, even more preferably 0 or more, and 0.3 or more. is even more preferable, and 0.4 or more is particularly preferable. There is no particular upper limit to the hydrophobicity of REP, and it may be 1.0 or less, or 0.7 or less.
本明細書において、「REPの疎水性度」は、以下の方法により算出される値である。
式1:[(A)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3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。
As used herein, the "hydrophobicity of REP" is a value calculated by the following method.
Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif, the most C-terminal In all REPs contained in the sequence obtained by removing the sequence from the located (A) n motif to the C-terminus of the domain sequence (sequence corresponding to “region A” in FIG. 3), each amino acid in the region The sum of the hydrophobic indices of the residues is v, the sequence from the (A) n motif located most C-terminal to the C-terminus of the domain sequence is removed from the domain sequence, and all REPs excluding the (A) n motif The hydrophobicity of REP is calculated as v/t, where t is the total number of amino acid residues in . In calculating the hydrophobicity of REP, the reason for targeting "the sequence obtained by removing the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" is the reason described above. It is the same.
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。 A sixth modified fibroin has a domain sequence lacking one or more glutamine residues in REP and/or one or more glutamine residues in REP compared to naturally-occurring fibroin In addition to the modification corresponding to the substitution of another amino acid residue, there may be modifications of the amino acid sequence corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues. .
第6の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列からREP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失させること、及び/又はREP中の1又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からREP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、及び/又はREP中の1又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。 A sixth modified fibroin is obtained, for example, by deleting one or more glutamine residues in REP from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence and/or by deleting one or more glutamine residues in REP. can be obtained by substituting the amino acid residue of Also, for example, deletion of one or more glutamine residues in REP from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and/or substitution of one or more glutamine residues in REP with other amino acid residues It can also be obtained by designing an amino acid sequence corresponding to , and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence.
第6の改変フィブロインのより具体的な例として、(6-i)配列番号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33若しくは配列番号42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33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。 As a more specific example of the sixth modified fibroin, (6-i) 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: 33 or SEQ ID NO: 42 (6-ii) a modified fibroin comprising the amino acid sequence shown, or (6-ii) represented by 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: 33 or SEQ ID NO: 42 Modified fibroins can include amino acid sequences having greater than 90% sequence identity with the amino acid sequence.
(6-i)の改変フィブロインについて説明する。 The modified fibroin of (6-i) will be explained.
配列番号7で示されるアミノ酸配列(Met-PRT410)は、天然由来のフィブロインであるNephila clavipes(GenBankアクセッション番号:P46804.1、GI:1174415)の塩基配列及びアミノ酸配列に基づき、(A)nモチーフ中のアラニン残基が連続するアミノ酸配列をアラニン残基が連続する数を5つにする等の生産性を向上させるためのアミノ酸の改変を行ったものである。一方、Met-PRT410は、グルタミン残基(Q)の改変は行っていないため、グルタミン残基含有率は、天然由来のフィブロインのグルタミン残基含有率と同程度である。 The amino acid sequence (Met-PRT410) represented by SEQ ID NO: 7 is based on the base and amino acid sequences of naturally occurring fibroin Nephila clavipes (GenBank Accession Number: P46804.1, GI: 1174415), (A) n Amino acid modifications were made to improve productivity, such as increasing the number of consecutive alanine residues to 5 in the amino acid sequence in which the alanine residues are consecutive in the motif. On the other hand, in Met-PRT410, since the glutamine residue (Q) is not modified, the glutamine residue content is comparable to that of naturally occurring fibroin.
配列番号27で示されるアミノ酸配列(M_PRT888)は、Met-PRT410(配列番号7)中のQQを全てVLに置換したものである。 The amino acid sequence (M_PRT888) shown in SEQ ID NO: 27 is obtained by replacing all QQs in Met-PRT410 (SEQ ID NO: 7) with VL.
配列番号28で示されるアミノ酸配列(M_PRT965)は、Met-PRT410(配列番号7)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。 The amino acid sequence (M_PRT965) shown in SEQ ID NO: 28 is obtained by replacing all QQs in Met-PRT410 (SEQ ID NO: 7) with TS and the remaining Q with A.
配列番号29で示されるアミノ酸配列(M_PRT889)は、Met-PRT410(配列番号7)中のQQを全てVLに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。 The amino acid sequence (M_PRT889) shown in SEQ ID NO: 29 is obtained by replacing all QQs in Met-PRT410 (SEQ ID NO: 7) with VL and the remaining Q with I.
配列番号30で示されるアミノ酸配列(M_PRT916)は、Met-PRT410(配列番号7)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。 The amino acid sequence (M_PRT916) shown in SEQ ID NO:30 is obtained by replacing all QQs in Met-PRT410 (SEQ ID NO:7) with VI and the remaining Q with L.
配列番号31で示されるアミノ酸配列(M_PRT918)は、Met-PRT410(配列番号7)中のQQを全てVFに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。 The amino acid sequence (M_PRT918) shown in SEQ ID NO:31 is obtained by replacing all QQs in Met-PRT410 (SEQ ID NO:7) with VF and the remaining Qs with I.
配列番号34で示されるアミノ酸配列(M_PRT525)は、Met-PRT410(配列番号7)に対し、アラニン残基が連続する領域(A5)に2つのアラニン残基を挿入し、Met-PRT410の分子量とほぼ同じになるよう、C末端側のドメイン配列2つを欠失させ、かつグルタミン残基(Q)13箇所をセリン残基(S)又はプロリン残基(P)に置換したものである。 The amino acid sequence (M_PRT525) shown in SEQ ID NO: 34 is the same as Met-PRT410 (SEQ ID NO: 7), by inserting two alanine residues into the region (A 5 ) where the alanine residues are continuous, and increasing the molecular weight of Met-PRT410. , two C-terminal domain sequences are deleted and 13 glutamine residues (Q) are replaced with serine residues (S) or proline residues (P) so as to be almost the same as .
配列番号32で示されるアミノ酸配列(M_PRT699)は、M_PRT525(配列番号34)中のQQを全てVLに置換したものである。 The amino acid sequence (M_PRT699) represented by SEQ ID NO: 32 is obtained by replacing all QQs in M_PRT525 (SEQ ID NO: 34) with VL.
配列番号33で示されるアミノ酸配列(M_PRT698)は、M_PRT525(配列番号34)中のQQを全てVLに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。 The amino acid sequence (M_PRT698) shown in SEQ ID NO: 33 is obtained by replacing all QQs in M_PRT525 (SEQ ID NO: 34) with VL, and replacing the remaining Q with I.
配列番号42で示されるアミノ酸配列(Met-PRT966)は、配列番号9で示されるアミノ酸配列(N末端に配列番号12で示されるアミノ酸配列が付加される前のアミノ酸配列)中のQQを全てVFに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。 The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 42 (Met-PRT966) is the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9 (amino acid sequence before the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 12 is added to the N-terminus). and the remaining Q is replaced by I.
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33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)。 The amino acid sequences represented by SEQ ID NOs: 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 and 42 all have a glutamine residue content of 9% or less. Yes (Table 2).
(6-i)の改変フィブロインは、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33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。 The modified fibroin of (6-i) consists of the amino acid sequence represented by 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: 33 or SEQ ID NO: 42. There may be.
(6-ii)の改変フィブロインは、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33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。 The modified fibroin of (6-ii) has an amino acid sequence represented by 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: 33, or SEQ ID NO: 42 and 90% or more contains amino acid sequences having the sequence identity of The modified fibroin of (6-ii) also has a domain represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif A protein containing a sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.
(6-ii)の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が9%以下であることが好ましい。また、(6-ii)の改変フィブロインは、GPGXXモチーフ含有率が10%以上であることが好ましい。 The modified fibroin (6-ii) preferably has a glutamine residue content of 9% or less. In addition, the modified fibroin (6-ii) preferably has a GPGXX motif content of 10% or more.
第6の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、改変フィブロインの単離、固定化、検出及び可視化等が可能となる。 The sixth modified fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and C-terminus. This enables isolation, immobilization, detection, visualization, and the like of modified fibroin.
タグ配列を含む第6の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41若しくは配列番号43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41若しくは配列番号43で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of the sixth modified fibroin containing a tag sequence include (6-iii) 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: 41 or Modified fibroin comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 43, or (6-iv) 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: 41 or SEQ ID NO: 41 A modified fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in 43 can be mentioned.
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41及び配列番号43で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号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33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12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41及び配列番号43で示されるアミノ酸配列は、いずれもグルタミン残基含有率が9%以下である(表3)。 The amino acid sequences shown in 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: 41 and SEQ ID NO: 43 are SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28 and SEQ ID NO: 29, respectively. , SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 33 and SEQ ID NO: 42 The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12 (including His tag sequence and hinge sequence) was added to the N-terminus It is a thing. Since the tag sequence was only added to the N-terminus, there was no change in the glutamine residue content, 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: 41 and SEQ ID NO: 43 have a glutamine residue content of 9% or less (Table 3).
(6-iii)の改変フィブロインは、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41又は配列番号43で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (6-iii) consists of the amino acid sequence represented by 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: 41 or SEQ ID NO: 43. There may be.
(6-iv)の改変フィブロインは、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41又は配列番号43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。 The modified fibroin of (6-iv) has an amino acid sequence represented by 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: 41 or SEQ ID NO: 43 and 90% or more contains amino acid sequences having the sequence identity of The modified fibroin of (6-iv) also has a domain represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif A protein containing a sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.
(6-iv)の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が9%以下であることが好ましい。また、(6-iv)の改変フィブロインは、GPGXXモチーフ含有率が10%以上であることが好ましい。 The modified fibroin (6-iv) preferably has a glutamine residue content of 9% or less. In addition, the modified fibroin (6-iv) preferably has a GPGXX motif content of 10% or more.
第6の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The sixth modified fibroin may contain a secretion signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.
本実施形態に係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。 Among the features of the modified fibroin according to the present embodiment, 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 have , modified fibroin having at least two or more characteristics.
(フィブロインの製造方法)
フィブロイン(タンパク質)は、例えば、当該タンパク質をコードする核酸配列と、当該核酸配列に作動可能に連結された1又は複数の調節配列とを有する発現ベクターで形質転換された宿主により、当該核酸を発現させることにより生産することができる。
(Method for producing fibroin)
Fibroin (proteins) can be expressed, for example, by a host transformed with an expression vector having a nucleic acid sequence encoding the protein and one or more regulatory sequences operably linked to the nucleic acid sequence. can be produced by
フィブロインをコードする核酸の製造方法は、特に制限されない。例えば、天然のフィブロインをコードする遺伝子を利用して、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)などで増幅しクローニングし、必要に応じて遺伝子工学的手法により改変する方法、又は、化学的に合成する方法によって、当該核酸を製造することができる。核酸の化学的な合成方法も特に制限されず、例えば、NCBIのウェブデータベースなどより入手したタンパク質のアミノ酸配列情報をもとに、AKTA oligopilot plus 10/100(GEヘルスケア・ジャパン株式会社)などで自動合成したオリゴヌクレオチドをPCRなどで連結する方法によって遺伝子を化学的に合成することができる。この際に、フィブロインの精製及び/又は確認を容易にするため、上記のアミノ酸配列のN末端に開始コドン及びHis10タグからなるアミノ酸配列を付加したアミノ酸配列からなるフィブロインをコードする核酸を合成してもよい。 A method for producing a nucleic acid encoding fibroin is not particularly limited. For example, by using a gene encoding natural fibroin, amplifying and cloning by polymerase chain reaction (PCR) or the like, and modifying it by genetic engineering techniques as necessary, or chemically synthesizing, The nucleic acid can be produced. The method for chemically synthesizing the nucleic acid is not particularly limited, and for example, based on the amino acid sequence information of the protein obtained from the NCBI web database, etc., with AKTA oligopilot plus 10/100 (GE Healthcare Japan Co., Ltd.). A gene can be chemically synthesized by a method of linking automatically synthesized oligonucleotides by PCR or the like. At this time, in order to facilitate purification and/or confirmation of fibroin, a nucleic acid encoding fibroin consisting of an amino acid sequence obtained by adding an amino acid sequence consisting of an initiation codon and a His10 tag to the N-terminus of the above amino acid sequence is synthesized. good too.
調節配列は、宿主におけるフィブロインの発現を制御する配列(例えば、プロモーター、エンハンサー、リボソーム結合配列、転写終結配列等)であり、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。プロモーターとして、宿主細胞中で機能し、フィブロインを発現誘導可能な誘導性プロモーターを用いてもよい。誘導性プロモーターは、誘導物質(発現誘導剤)の存在、リプレッサー分子の非存在、又は温度、浸透圧若しくはpH値の上昇若しくは低下等の物理的要因により、転写を制御できるプロモーターである。 A regulatory sequence is a sequence that controls fibroin expression in a host (eg, promoter, enhancer, ribosome binding sequence, transcription termination sequence, etc.), and can be appropriately selected according to the type of host. As a promoter, an inducible promoter that functions in host cells and can induce the expression of fibroin may be used. An inducible promoter is a promoter whose transcription can be controlled by physical factors such as the presence of an inducer (expression inducer), the absence of a repressor molecule, or an increase or decrease in temperature, osmotic pressure, or pH value.
発現ベクターの種類は、プラスミドベクター、ウイルスベクター、コスミドベクター、フォスミドベクター、人工染色体ベクター等、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。発現ベクターとしては、宿主細胞において自立複製が可能、又は宿主の染色体中への組込みが可能で、フィブロインをコードする核酸を転写できる位置にプロモーターを含有しているものが好適に用いられる。 The type of expression vector can be appropriately selected from plasmid vectors, virus vectors, cosmid vectors, fosmid vectors, artificial chromosome vectors, etc., depending on the type of host. Expression vectors that are capable of autonomous replication in host cells or that are capable of integration into host chromosomes and that contain a promoter at a position at which a nucleic acid encoding fibroin can be transcribed are preferably used.
宿主として、原核生物、並びに酵母、糸状真菌、昆虫細胞、動物細胞及び植物細胞等の真核生物のいずれも好適に用いることができる。 As hosts, both prokaryotes and eukaryotes such as yeast, filamentous fungi, insect cells, animal cells and plant cells can be suitably used.
原核生物の宿主の好ましい例として、エシェリヒア属、ブレビバチルス属、セラチア属、バチルス属、ミクロバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属及びシュードモナス属等に属する細菌を挙げることができる。エシェリヒア属に属する微生物として、例えば、エシェリヒア・コリ等を挙げることができる。ブレビバチルス属に属する微生物として、例えば、ブレビバチルス・アグリ等を挙げることができる。セラチア属に属する微生物として、例えば、セラチア・リクエファシエンス等を挙げることができる。バチルス属に属する微生物として、例えば、バチルス・サチラス等を挙げることができる。ミクロバクテリウム属に属する微生物として、例えば、ミクロバクテリウム・アンモニアフィラム等を挙げることができる。ブレビバクテリウム属に属する微生物として、例えば、ブレビバクテリウム・ディバリカタム等を挙げることができる。コリネバクテリウム属に属する微生物として、例えば、コリネバクテリウム・アンモニアゲネス等を挙げることができる。シュードモナス(Pseudomonas)属に属する微生物として、例えば、シュードモナス・プチダ等を挙げることができる。 Preferred examples of prokaryotic hosts include bacteria belonging to the genera Escherichia, Brevibacillus, Serratia, Bacillus, Microbacterium, Brevibacterium, Corynebacterium, Pseudomonas, and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Escherichia include Escherichia coli. Examples of microorganisms belonging to the genus Brevibacillus include Brevibacillus agri. Examples of microorganisms belonging to the genus Serratia include Serratia liquefaciens. Examples of microorganisms belonging to the genus Bacillus include Bacillus subtilis. Examples of microorganisms belonging to the genus Microbacterium include Microbacterium ammonium philum. Microorganisms belonging to the genus Brevibacterium include, for example, Brevibacterium divaricatum. Examples of microorganisms belonging to the genus Corynebacterium include Corynebacterium ammoniagenes. Examples of microorganisms belonging to the genus Pseudomonas include Pseudomonas putida.
原核生物を宿主とする場合、フィブロインをコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、pBTrp2(ベーリンガーマンハイム社製)、pGEX(Pharmacia社製)、pUC18、pBluescriptII、pSupex、pET22b、pCold、pUB110、pNCO2(特開2002-238569号公報)等を挙げることができる。 When a prokaryote is used as a host, examples of vectors into which fibroin-encoding nucleic acids are introduced include pBTrp2 (manufactured by Boehringer Mannheim), pGEX (manufactured by Pharmacia), pUC18, pBluescriptII, pSupex, pET22b, pCold, pUB110, and pNCO2. (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-238569).
真核生物の宿主としては、例えば、酵母及び糸状真菌(カビ等)を挙げることができる。酵母としては、例えば、サッカロマイセス属、ピキア属、シゾサッカロマイセス属等に属する酵母を挙げることができる。糸状真菌としては、例えば、アスペルギルス属、ペニシリウム属、トリコデルマ(Trichoderma)属等に属する糸状真菌を挙げることができる。 Eukaryotic hosts include, for example, yeast and filamentous fungi (such as molds). Examples of yeast include yeast belonging to the genus Saccharomyces, Pichia, Schizosaccharomyces, and the like. Examples of filamentous fungi include filamentous fungi belonging to the genus Aspergillus, Penicillium, Trichoderma, and the like.
真核生物を宿主とする場合、フィブロインをコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、YEp13(ATCC37115)、YEp24(ATCC37051)等を挙げることができる。上記宿主細胞への発現ベクターの導入方法としては、上記宿主細胞へDNAを導入する方法であればいずれも用いることができる。例えば、カルシウムイオンを用いる方法〔Proc. Natl. Acad. Sci. USA,69,2110(1972)〕、エレクトロポレーション法、スフェロプラスト法、プロトプラスト法、酢酸リチウム法、コンピテント法等を挙げることができる。 When a eukaryote is used as a host, examples of a vector into which a fibroin-encoding nucleic acid is introduced include YEp13 (ATCC37115), YEp24 (ATCC37051), and the like. Any method for introducing DNA into the host cell can be used as the method for introducing the expression vector into the host cell. For example, a method using calcium ions [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972)], electroporation method, spheroplast method, protoplast method, lithium acetate method, competent method and the like.
発現ベクターで形質転換された宿主による核酸の発現方法としては、直接発現のほか、モレキュラー・クローニング第2版に記載されている方法等に準じて、分泌生産、融合タンパク質発現等を行うことができる。 As a method for expressing a nucleic acid by a host transformed with an expression vector, in addition to direct expression, secretory production, fusion protein expression, etc. can be performed according to the method described in Molecular Cloning, Second Edition. .
フィブロインは、例えば、発現ベクターで形質転換された宿主を培養培地中で培養し、培養培地中に当該タンパク質を生成蓄積させ、該培養培地から採取することにより製造することができる。宿主を培養培地中で培養する方法は、宿主の培養に通常用いられる方法に従って行うことができる。 Fibroin can be produced, for example, by culturing a host transformed with an expression vector in a culture medium, producing and accumulating the protein in the culture medium, and collecting the protein from the culture medium. The method of culturing the host in the culture medium can be carried out according to a method commonly used for culturing the host.
宿主が、大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物である場合、培養培地として、宿主が資化し得る炭素源、窒素源及び無機塩類等を含有し、宿主の培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。 When the host is a prokaryote such as Escherichia coli or a eukaryote such as yeast, the culture medium contains carbon sources, nitrogen sources, inorganic salts, etc. that can be assimilated by the host so that the host can be efficiently cultured. Either a natural medium or a synthetic medium may be used as long as the medium is used.
炭素源としては、上記形質転換微生物が資化し得るものであればよく、例えば、グルコース、フラクトース、スクロース、及びこれらを含有する糖蜜、デンプン及びデンプン加水分解物等の炭水化物、酢酸及びプロピオン酸等の有機酸、並びにエタノール及びプロパノール等のアルコール類を用いることができる。窒素源としては、例えば、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム及びリン酸アンモニウム等の無機酸又は有機酸のアンモニウム塩、その他の含窒素化合物、並びにペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕及び大豆粕加水分解物、各種発酵菌体及びその消化物を用いることができる。無機塩類としては、例えば、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅及び炭酸カルシウムを用いることができる。 Any carbon source can be used as long as it can be assimilated by the above-mentioned transformed microorganism. Examples include carbohydrates such as glucose, fructose, sucrose, and molasses containing these, starch and starch hydrolysates, acetic acid and propionic acid, and the like. Organic acids and alcohols such as ethanol and propanol can be used. Nitrogen sources include, for example, ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium salts of inorganic or organic acids such as ammonium acetate and ammonium phosphate, other nitrogen-containing compounds, peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, Casein hydrolysates, soybean meal and soybean meal hydrolysates, various fermented cells and their digests can be used. Examples of inorganic salts that can be used include monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, and calcium carbonate.
大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物の培養は、例えば、振盪培養又は深部通気攪拌培養等の好気的条件下で行うことができる。培養温度は、例えば、15~40℃である。培養時間は、通常16時間~7日間である。培養中の培養培地のpHは3.0~9.0に保持することが好ましい。培養培地のpHの調整は、無機酸、有機酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム及びアンモニア等を用いて行うことができる。 Prokaryotes such as E. coli or eukaryotes such as yeast can be cultured under aerobic conditions such as shaking culture or deep aeration stir culture. The culture temperature is, for example, 15-40°C. Culture time is usually 16 hours to 7 days. The pH of the culture medium during cultivation is preferably maintained between 3.0 and 9.0. The pH of the culture medium can be adjusted using inorganic acids, organic acids, alkaline solutions, urea, calcium carbonate, ammonia, and the like.
また、培養中、必要に応じて、アンピシリン及びテトラサイクリン等の抗生物質を培養培地に添加してもよい。プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときには、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、lacプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはイソプロピル-β-D-チオガラクトピラノシド等を、trpプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはインドールアクリル酸等を培地に添加してもよい。 In addition, antibiotics such as ampicillin and tetracycline may be added to the culture medium during the culture, if necessary. When culturing a microorganism transformed with an expression vector using an inducible promoter as a promoter, an inducer may be added to the medium as necessary. For example, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside or the like is used when culturing a microorganism transformed with an expression vector using a lac promoter, and indole acrylic when culturing a microorganism transformed with an expression vector using a trp promoter. Acids and the like may be added to the medium.
発現させたフィブロインの単離、精製は通常用いられている方法で行うことができる。例えば、当該タンパク質が、細胞内に溶解状態で発現した場合には、培養終了後、宿主細胞を遠心分離により回収し、水系緩衝液に懸濁した後、超音波破砕機、フレンチプレス、マントンガウリンホモゲナイザー及びダイノミル等により宿主細胞を破砕し、無細胞抽出液を得る。該無細胞抽出液を遠心分離することにより得られる上清から、タンパク質の単離精製に通常用いられている方法、すなわち、溶媒抽出法、硫安等による塩析法、脱塩法、有機溶媒による沈殿法、ジエチルアミノエチル(DEAE)-セファロース、DIAION HPA-75(三菱化成社製)等のレジンを用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、S-Sepharose FF(Pharmacia社製)等のレジンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィー法、ブチルセファロース、フェニルセファロース等のレジンを用いた疎水性クロマトグラフィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフィー法、クロマトフォーカシング法、等電点電気泳動等の電気泳動法等の方法を単独又は組み合わせて使用し、精製標品を得ることができる。 Isolation and purification of the expressed fibroin can be performed by commonly used methods. For example, when the protein is expressed in a dissolved state in cells, the host cells are recovered by centrifugation after completion of the culture, suspended in an aqueous buffer, and then subjected to an ultrasonic crusher, a French press, or a mantongaurin. The host cells are disrupted with a homogenizer, a dyno mill, or the like to obtain a cell-free extract. From the supernatant obtained by centrifuging the cell-free extract, a method commonly used for protein isolation and purification, that is, a solvent extraction method, a salting-out method using ammonium sulfate, etc., a desalting method, an organic solvent Precipitation method, diethylaminoethyl (DEAE)-Sepharose, anion exchange chromatography method using resins such as DIAION HPA-75 (manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.), positive chromatography using resins such as S-Sepharose FF (manufactured by Pharmacia) Ion exchange chromatography, hydrophobic chromatography using resins such as butyl sepharose and phenyl sepharose, gel filtration using molecular sieves, affinity chromatography, chromatofocusing, and electrophoresis such as isoelectric focusing A purified sample can be obtained by using the methods such as the above alone or in combination.
また、フィブロインが細胞内に不溶体を形成して発現した場合は、同様に宿主細胞を回収後、破砕し、遠心分離を行うことにより、沈殿画分としてフィブロインの不溶体を回収する。回収したフィブロインの不溶体は、タンパク質変性剤で可溶化することができる。該操作の後、上記と同様の単離精製法によりフィブロインの精製標品を得ることができる。当該タンパク質が細胞外に分泌された場合には、培養上清から当該タンパク質を回収することができる。すなわち、培養物を遠心分離等の手法により処理することにより培養上清を取得し、その培養上清から、上記と同様の単離精製法を用いることにより、精製標品を得ることができる。 In addition, when fibroin forms an insoluble form in cells and is expressed, the host cells are similarly collected, disrupted, and centrifuged to collect an insoluble form of fibroin as a precipitate fraction. The collected insoluble fibroin can be solubilized with a protein denaturant. After this operation, a purified preparation of fibroin can be obtained by the same isolation and purification method as described above. When the protein is extracellularly secreted, the protein can be recovered from the culture supernatant. That is, a culture supernatant is obtained by treating the culture by a technique such as centrifugation, and a purified sample can be obtained from the culture supernatant by using the same isolation and purification method as described above.
〔フィブロイン繊維の製造方法〕
本発明に係るフィブロイン繊維の製造方法は、上述した本発明に係る紡糸原液を用いて乾式紡糸法によりフィブロイン繊維を紡糸するものである。すなわち、本発明に係るフィブロイン繊維の製造方法は、上述した本発明に係る紡糸原液を用意する工程と、当該紡糸原液を紡糸口金から空気中に吐出した後、加熱して有機溶媒を気化させてフィブロイン繊維を形成する工程(紡糸工程)とを少なくとも備える。当該各工程により得られたフィブロイン繊維は、そのまま任意の用途に用いてもよい。また、フィブロイン繊維を乾熱延伸する工程(乾熱延伸工程)を更に行い、任意の延伸倍率に延伸したフィブロイン繊維を得て、得られたフィブロイン繊維を任意の用途に用いてもよい。
[Method for producing fibroin fiber]
The method for producing a fibroin fiber according to the present invention comprises spinning a fibroin fiber by a dry spinning method using the above-mentioned spinning dope according to the present invention. That is, the method for producing a fibroin fiber according to the present invention includes the steps of preparing the above-described spinning dope according to the present invention, and discharging the spinning dope from a spinneret into the air, followed by heating to vaporize the organic solvent. and a step of forming fibroin fibers (spinning step). The fibroin fibers obtained by each of the steps may be used as they are for any purpose. Alternatively, the fibroin fiber may be further subjected to a dry heat drawing step (dry heat drawing step) to obtain a fibroin fiber drawn at an arbitrary draw ratio, and the obtained fibroin fiber may be used for any application.
本実施形態に係る製造方法は、吐出前に紡糸原液を濾過する工程(濾過工程)、及び/又は吐出前に紡糸原液を脱泡する工程(脱泡工程)を更に備えるものであってもよい。 The production method according to the present embodiment may further include a step of filtering the stock solution for spinning before ejection (filtration step) and/or a step of defoaming the stock solution for spinning before ejection (defoaming step). .
紡糸工程は、例えば、紡糸原液として本発明に係る紡糸原液を使用する他は、公知の乾式紡糸法により実施することができる。また、紡糸工程は、エレクトロスピニング法(静電紡糸法)により実施することもできるが、製造工程の簡易化という観点から、エレクトロスピニング法以外の方法で実施することが好ましい。 The spinning step can be carried out, for example, by a known dry spinning method, except that the spinning dope according to the present invention is used as the spinning dope. The spinning process can also be performed by an electrospinning method (electrostatic spinning method), but from the viewpoint of simplification of the manufacturing process, it is preferably performed by a method other than the electrospinning method.
紡糸工程において、紡糸口金の口金形状、ホール形状、ホール数などは特に限定されるものではなく、所望の繊維径及び単糸本数等に応じて適宜選択できる。 In the spinning process, the shape of the spinneret, the shape of the holes, the number of holes, etc. are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the desired fiber diameter, the number of single yarns, and the like.
紡糸口金のホール形状が円形である場合は、0.1mm以上0.6mm以下の孔径を例示できる。孔径が0.1mm以上であると、圧力損失を低減することができ設備費用を抑えられるので好ましい。また孔径が0.6mm以下であると、繊維径を細くするための延伸操作の必要性が低減され、吐出から引き取りまでの間で延伸切れを起こす可能性を低減できるので好ましい。 When the hole shape of the spinneret is circular, a hole diameter of 0.1 mm or more and 0.6 mm or less can be exemplified. It is preferable that the hole diameter is 0.1 mm or more because the pressure loss can be reduced and the facility cost can be suppressed. Further, when the pore diameter is 0.6 mm or less, the need for drawing operation for thinning the fiber diameter is reduced, and the possibility of drawing breakage occurring between discharge and take-up can be reduced, which is preferable.
紡糸口金から紡糸原液を吐出する方法に特に制限はないが、例えば、紡糸原液の送液手段として定量ポンプを用いる方法を使用することができる。吐出量は生産速度に応じて適宜調整することができる。 The method of discharging the dope from the spinneret is not particularly limited, but for example, a method using a metering pump as a means for feeding the dope can be used. The discharge amount can be appropriately adjusted according to the production speed.
紡糸口金を通過する際の紡糸原液の温度、及び紡糸口金の温度は、特に限定されるものではなく、用いる紡糸原液の濃度及び粘度、有機溶媒の種類等により適宜調整すればよい。当該温度は、フィブロインの劣化等を防止するという観点から、30℃~100℃が好ましい。また、当該温度は、有機溶媒の揮発による圧力上昇、紡糸原液の固形化による配管内の閉塞が発生する可能性を低減するという観点から、用いる有機溶媒の沸点に満たない温度を上限とすることが好ましい。これにより工程安定性が向上する。 The temperature of the spinning dope when passing through the spinneret and the temperature of the spinneret are not particularly limited, and may be appropriately adjusted depending on the concentration and viscosity of the spinning dope used, the type of organic solvent, and the like. The temperature is preferably 30° C. to 100° C. from the viewpoint of preventing deterioration of fibroin. In addition, from the viewpoint of reducing the possibility of pressure increase due to volatilization of the organic solvent and clogging of the pipe due to solidification of the spinning dope, the upper limit of the temperature should be a temperature lower than the boiling point of the organic solvent used. is preferred. This improves process stability.
紡糸工程で得られた未延伸糸(又は前延伸糸)は、延伸工程を経て延伸糸とすることができる。延伸方法としては、例えば、乾熱延伸が挙げられる。 The undrawn yarn (or pre-drawn yarn) obtained in the spinning step can be made into drawn yarn through the drawing step. The drawing method includes, for example, dry heat drawing.
乾熱延伸の前又は後、或いは、乾熱延伸の前及び後に、必要に応じて、未延伸糸(若しくは前延伸糸)又は延伸糸に対して、帯電抑制及び潤滑性等を付与する目的で油剤を付与してもよい。付与する油剤の種類及び付与する量等は、特に限定されるものではなく、フィブロイン繊維を使用する用途、フィブロイン繊維の取扱い性等を考慮し適宜調整することができる。 Before or after hot drawing, or before and after hot drawing, if necessary, to the undrawn yarn (or pre-drawn yarn) or drawn yarn for the purpose of imparting antistatic properties, lubricity, etc. An oil may be applied. The type and amount of the oil to be applied are not particularly limited, and can be appropriately adjusted in consideration of the use of the fibroin fiber, the handleability of the fibroin fiber, and the like.
乾熱延伸では、乾燥後の未延伸糸(又は前延伸糸)を熱延伸する。このときの加熱温度は十分な延伸及び強度が発現する条件であれば特に限定されるものではないが、例えば、100℃~270℃であってよく、140℃~230℃であってよく、140℃~200℃であってよく、160℃~200℃であってよく、160℃~180℃であってよい。また、乾熱延伸工程は、必要に応じて多段階に分けて行っても特に差し支えはない。なお、乾熱延伸する際に用いる装置としては、接触型の熱板、及び非接触型の炉などがあるが、特に限定されるものではなく、繊維を所定の温度まで昇温させ、かつ所定の倍率で延伸が可能な装置であればよい。 In dry heat drawing, the undrawn yarn (or pre-drawn yarn) after drying is hot drawn. The heating temperature at this time is not particularly limited as long as it is a condition under which sufficient stretching and strength are exhibited. °C to 200 °C, 160 °C to 200 °C, or 160 °C to 180 °C. Moreover, the dry heat drawing process may be divided into multiple stages as necessary, and there is no particular problem. The device used for dry heat drawing includes a contact hot plate, a non-contact furnace, and the like, but is not particularly limited. Any device may be used as long as it can be stretched at a magnification of .
乾熱延伸工程における延伸倍率は、未延伸糸(又は前延伸糸)に対して、例えば、2~30倍であってよく、2~20倍であってよく、3~15倍であってよく、3~10倍であることが好ましく、4~8倍であることがより好ましいが、所望する繊維の太さ、機械物性などの特性が得られる範囲であれば限定されるものではない。 The draw ratio in the hot drawing step may be, for example, 2 to 30 times, 2 to 20 times, or 3 to 15 times the undrawn yarn (or pre-drawn yarn). , preferably 3 to 10 times, more preferably 4 to 8 times.
乾熱延伸後のフィブロイン繊維はワインダーで巻取ってもよい。ワインダーでの巻取り方法については、公知のワインダーを用い、適宜張力及び接圧等の巻取り条件を調整して巻き取ることができる。 The fibroin fiber after dry heat drawing may be wound with a winder. As for the winding method using a winder, a known winder can be used, and winding conditions such as tension and contact pressure can be appropriately adjusted.
以上の方法により得られる本発明のフィブロイン繊維は、線形の形状を有する。 The fibroin fiber of the present invention obtained by the above method has a linear shape.
本発明に係るフィブロイン繊維は、さらに湿熱延伸処理を行った後、ワインダーで巻取ってもよい。湿熱延伸は、温水中、温水に有機溶剤等を加えた溶液中、又は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、40~200℃であってよく、50~180℃であってよく、50~150℃であってよく、75~90℃が好ましい。湿熱延伸では、フィブロイン繊維を、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く、2~4倍延伸することがさらに好ましい。さらに湿熱延伸処理を行うことにより、フィブロイン繊維に更に高い応力(強度)を付与することができる。また、この湿熱延伸工程は、必要に応じて多段階に分けて行ってもよい。 The fibroin fiber according to the present invention may be wound up with a winder after being further subjected to wet heat drawing treatment. The wet heat stretching can be carried out in warm water, in a solution obtained by adding an organic solvent or the like to warm water, or in steam heating. The temperature may be, for example, 40 to 200°C, 50 to 180°C, 50 to 150°C, preferably 75 to 90°C. In wet heat drawing, the fibroin fiber can be drawn, for example, 1 to 10 times, preferably 2 to 8 times, more preferably 2 to 4 times. Furthermore, by performing a wet heat drawing treatment, a higher stress (strength) can be imparted to the fibroin fiber. Moreover, this wet-heat drawing process may be performed in multiple stages as needed.
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。 The lower limit of the final draw ratio is preferably more than 1 times, 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). 7 times or more, 8 times or more, 9 times or more, and the upper limit is preferably 40 times or less, 30 times or less, 20 times or less, 15 times or less, 14 times or less, 13 times or less. , 12 times or less, 11 times or less, and 10 times or less.
〔フィブロイン繊維〕
本発明に係るフィブロイン繊維は、フィブロインと、界面活性剤とを含有する。界面活性剤の含有量の下限値は、フィブロインの含有量を基準として、0.001重量%以上、0.01重量%以上、0.1重量%以上、0.2重量%以上、0.3重量%以上、0.4重量%以上、0.5重量%以上、0.6重量%以上、0.7重量%以上、0.8重量%以上、0.9重量%以上、1重量%以上、又は1.2重量%以上であってよく、界面活性剤の含有量の上限値は、フィブロインの含有量を基準として、1.5重量%以下、2.0重量%以下、2.0重量%以下、2.5重量%以下、3.0重量%以下、4.0重量%以下、5.0重量%以下、6.0重量%以下、7.0重量%以下、8.0重量%以下、9.0重量%以下、10重量%以下、10重量%以下、15重量%以下、20重量%以下、25重量%以下、30重量%以下、35重量%以下、40重量%以下、45重量%以下、又は50重量%以下であってよい。
[Fibroin fiber]
A fibroin fiber according to the present invention contains fibroin and a surfactant. The lower limit of the surfactant content is 0.001% by weight or more, 0.01% by weight or more, 0.1% by weight or more, 0.2% by weight or more, and 0.3% by weight, based on the fibroin content. % by weight or more, 0.4% by weight or more, 0.5% by weight or more, 0.6% by weight or more, 0.7% by weight or more, 0.8% by weight or more, 0.9% by weight or more, 1% by weight or more , or 1.2 wt% or more, and the upper limit of the surfactant content is 1.5 wt% or less, 2.0 wt% or less, 2.0 wt% or less, based on the fibroin content % or less, 2.5 wt% or less, 3.0 wt% or less, 4.0 wt% or less, 5.0 wt% or less, 6.0 wt% or less, 7.0 wt% or less, 8.0 wt% Below, 9.0 wt% or less, 10 wt% or less, 10 wt% or less, 15 wt% or less, 20 wt% or less, 25 wt% or less, 30 wt% or less, 35 wt% or less, 40 wt% or less, 45 % by weight or less, or 50% by weight or less.
本実施形態に係るフィブロイン繊維は、紡糸原液に界面活性剤が含まれることから、界面活性剤が、フィブロイン繊維表面に付着している場合、フィブロイン繊維中に内包されている場合、又はフィブロイン繊維表面に付着し、かつ繊維中に内包されている場合がある。そのため、必要に応じてフィブロイン繊維表面に付着している界面活性剤、及び/又はフィブロイン繊維中に内包されている界面活性剤は、取り除いてもよい。界面活性剤を取り除く場合には、除去方法は特に限定されないが、フィブロイン繊維を水、温水、又は蒸気で洗浄してもよい。乾燥処理などが不必要であるという観点から、フィブロイン繊維を過熱水蒸気で洗浄するのが好ましい。 Since the fibroin fiber according to the present embodiment contains a surfactant in the spinning stock solution, the surfactant is attached to the surface of the fibroin fiber, is included in the fibroin fiber, or is attached to the surface of the fibroin fiber. may adhere to and be encapsulated in the fibers. Therefore, the surfactant adhering to the fibroin fiber surface and/or the surfactant included in the fibroin fiber may be removed as necessary. When removing the surfactant, the removal method is not particularly limited, but the fibroin fibers may be washed with water, hot water, or steam. It is preferable to wash the fibroin fibers with superheated steam from the viewpoint that drying treatment or the like is unnecessary.
本実施形態に係るフィブロイン繊維は、さらにフィブロイン繊維内のポリペプチド分子間で化学的に架橋させてもよい。架橋させることができる官能基は、例えば、アミノ基、カルボキシル基、チオール基及びヒドロキシ基等が挙げられる。例えば、ポリペプチドに含まれるリジン側鎖のアミノ基は、グルタミン酸又はアスパラギン酸側鎖のカルボキシル基と脱水縮合によりアミド結合で架橋できる。真空加熱下で脱水縮合反応を行なうことにより架橋してもよいし、カルボジイミド等の脱水縮合剤により架橋させてもよい。 The fibroin fiber according to this embodiment may be further chemically crosslinked between polypeptide molecules within the fibroin fiber. Functional groups that can be crosslinked include, for example, amino groups, carboxyl groups, thiol groups, and hydroxy groups. For example, the amino group of a lysine side chain contained in a polypeptide can be crosslinked with the carboxyl group of a glutamic acid or aspartic acid side chain with an amide bond through dehydration condensation. Crosslinking may be performed by performing a dehydration-condensation reaction under vacuum heating, or by using a dehydration-condensation agent such as carbodiimide.
ポリペプチド分子間の架橋は、カルボジイミド、グルタルアルデヒド等の架橋剤を用いて行ってもよく、トランスグルタミナーゼ等の酵素を用いて行ってもよい。カルボジイミドは、一般式R1N=C=NR2(但し、R1及びR2は、それぞれ独立に、炭素数1~6のアルキル基、シクロアルキル基を含む有機基を示す。)で示される化合物である。カルボジイミドの具体例として、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC)、N,N’-ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、1-シクロヘキシル-3-(2-モルホリノエチル)カルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド(DIC)等が挙げられる。これらの中でも、EDC及びDICはポリペプチド分子間のアミド結合形成能が高く、架橋反応し易いことから好ましい。 Cross-linking between polypeptide molecules may be performed using a cross-linking agent such as carbodiimide or glutaraldehyde, or may be performed using an enzyme such as transglutaminase. Carbodiimide is represented by the general formula R 1 N=C=NR 2 (where R 1 and R 2 each independently represent an organic group including an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and a cycloalkyl group). is a compound. Specific examples of carbodiimides include 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride (EDC), N,N'-dicyclohexylcarbodiimide (DCC), 1-cyclohexyl-3-(2-morpholinoethyl)carbodiimide , diisopropylcarbodiimide (DIC) and the like. Among these, EDC and DIC are preferable because they have a high ability to form an amide bond between polypeptide molecules and are easily crosslinked.
架橋処理は、フィブロイン繊維に架橋剤を付与して真空加熱乾燥で架橋するのが好ましい。架橋剤は純品をフィブロイン繊維に付与してもよいし、炭素数1~5の低級アルコール及び緩衝液等で0.005~10質量%の濃度に希釈したものをフィブロイン繊維に付与してもよい。架橋処理は、温度20~45℃で3~42時間行うのが好ましい。架橋処理により、フィブロイン繊維に更に高い応力(強度)を付与することができる。 The cross-linking treatment is preferably carried out by imparting a cross-linking agent to the fibroin fibers and performing cross-linking by vacuum heat drying. The cross-linking agent may be applied to the fibroin fibers in its pure form, or diluted to a concentration of 0.005 to 10% by mass with a lower alcohol having 1 to 5 carbon atoms and a buffer solution, etc., and applied to the fibroin fibers. good. The cross-linking treatment is preferably carried out at a temperature of 20-45° C. for 3-42 hours. The cross-linking treatment can impart higher stress (strength) to the fibroin fibers.
〔製品〕
本実施形態に係るフィブロイン繊維は、繊維又は糸として、織物、編物、組み物、不織布等の布帛に応用できる。また、ロープ、手術用縫合糸、電気部品用の可撓性止め具、さらには移植用生理活性材料(例えば、人工靭帯及び大動脈バンド)等の高強度用途にも応用できる。これらは、国際公開WO2013/065650号等に記載の方法に準じて製造することができる。また、本実施形態に係るフィブロイン繊維は、長繊維、短繊維、紡績糸、フィラメント、紙、綿、及びその等価物にも応用でき、これらは、特開2009-505668号公報、特許第5678283号公報、特許第4638735号公報等に記載の方法に準じて製造することができる。
〔product〕
The fibroin fiber according to this embodiment can be applied as a fiber or thread to fabrics such as woven fabrics, knitted fabrics, braided fabrics, and non-woven fabrics. It also finds application in high-strength applications such as ropes, surgical sutures, flexible fasteners for electrical components, and bioactive materials for implants (eg, artificial ligaments and aortic bands). These can be produced according to the method described in International Publication WO2013/065650 and the like. In addition, fibroin fibers according to the present embodiment can also be applied to long fibers, short fibers, spun yarns, filaments, paper, cotton, and equivalents thereof, which are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-505668 and Japanese Patent No. 5678283. It can be produced according to the method described in the publication, Japanese Patent No. 4638735, and the like.
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。 EXAMPLES The present invention will now be described more specifically based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
〔フィブロイン繊維の評価方法〕
フィブロイン繊維の各特性値は、以下の方法で評価した。
[Evaluation method for fibroin fiber]
Each characteristic value of the fibroin fiber was evaluated by the following methods.
(フィブロイン繊維の繊維径評価)
フィブロイン繊維軸に対して垂直方向にフィブロイン繊維を切断し、繊維断面をNikon社製ECLIPSE LV100NDを用いて観察し、画像処理ソフト(Nikon社製NIS-Elements D)を用いて繊維径を計測した。
(Fiber diameter evaluation of fibroin fiber)
The fibroin fiber was cut perpendicular to the fibroin fiber axis, the cross section of the fiber was observed using ECLIPSE LV100ND manufactured by Nikon, and the fiber diameter was measured using image processing software (NIS-Elements D manufactured by Nikon).
(フィブロイン繊維の機械物性評価)
JIS L1013に基づいて試験を実施した。インストロン社製3345シリーズの引張試験機を用いて、試験長300mm、試験速度30mm/分の試験条件でフィブロイン繊維の強度(引張強度)及び伸度を測定した。
(Evaluation of mechanical properties of fibroin fibers)
The test was conducted based on JIS L1013. Using an Instron 3345 series tensile tester, the strength (tensile strength) and elongation of fibroin fibers were measured under test conditions of a test length of 300 mm and a test speed of 30 mm/min.
〔改変フィブロインの製造〕
(1)発現ベクターの作製
ネフィラ・クラビペス(Nephila clavipes)由来のフィブロイン(GenBankアクセッション番号:P46804.1、GI:1174415)の塩基配列及びアミノ酸配列に基づき、配列番号15及び配列番号43で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン(以下、それぞれ「PRT799」及び「PRT966」ともいう。)を設計した。なお、配列番号15で示されるアミノ酸配列は、ネフィラ・クラビペス由来のフィブロインのアミノ酸配列に対して、生産性の向上を目的としてアミノ酸残基の置換、挿入及び欠失を施したアミノ酸配列を有し、さらにN末端に配列番号12で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されている。配列番号43で示されるアミノ酸配列(PRT966)は、疎水度の向上を目的として、配列番号9で示されるアミノ酸配列(N末端に配列番号12で示されるアミノ酸配列が付加される前のアミノ酸配列)中のQQを全てVFに置換し、かつ残りのQをIに置換し、さらにN末端に配列番号12で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)を付加したものである。
[Production of modified fibroin]
(1) Preparation of expression vector Based on the nucleotide sequence and amino acid sequence of Nephila clavipes-derived fibroin (GenBank Accession No.: P46804.1, GI: 1174415), represented by SEQ ID NO: 15 and SEQ ID NO: 43 A modified fibroin having an amino acid sequence (hereinafter also referred to as "PRT799" and "PRT966", respectively) was designed. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 15 has an amino acid sequence obtained by subjecting the amino acid sequence of fibroin derived from Nephila clavipes to substitution, insertion and deletion of amino acid residues for the purpose of improving productivity. , and the amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) shown in SEQ ID NO: 12 is added to the N-terminus. The amino acid sequence (PRT966) represented by SEQ ID NO: 43 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 (amino acid sequence before the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12 is added to the N-terminus) for the purpose of improving hydrophobicity. All QQs in the fragment were replaced with VF, the remaining Qs were replaced with I, and the amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) of SEQ ID NO: 12 was added to the N-terminus.
次に、PRT799及びPRT966をコードする核酸を合成した。当該核酸には、5’末端にNdeIサイト及び終止コドン下流にEcoRIサイトを付加した。当該核酸をクローニングベクター(pUC118)にクローニングした。その後、同核酸をNdeI及びEcoRIで制限酵素処理して切り出した後、それぞれタンパク質発現ベクターpET-22b(+)に組換えて発現ベクターを得た。 Next, nucleic acids encoding PRT799 and PRT966 were synthesized. The nucleic acid was added with an NdeI site at the 5' end and an EcoRI site downstream of the stop codon. The nucleic acid was cloned into a cloning vector (pUC118). Thereafter, the same nucleic acid was treated with restriction enzymes NdeI and EcoRI, cut out, and then recombined into the protein expression vector pET-22b(+) to obtain an expression vector.
(2)改変フィブロインの発現
(1)で得られた発現ベクターで、大腸菌BLR(DE3)を形質転換した。当該形質転換大腸菌を、アンピシリンを含む2mLのLB培地で15時間培養した。当該培養液を、アンピシリンを含む100mLのシード培養用培地(表4)にOD600が0.005となるように添加した。培養液温度を30℃に保ち、OD600が5になるまでフラスコ培養を行い(約15時間)、シード培養液を得た。
(2) Expression of Modified Fibroin Escherichia coli BLR (DE3) was transformed with the expression vector obtained in (1). The transformed E. coli was cultured in 2 mL of LB medium containing ampicillin for 15 hours. The culture solution was added to 100 mL of seed culture medium (Table 4) containing ampicillin to an OD 600 of 0.005. The temperature of the culture solution was kept at 30° C., and flask culture was performed until OD 600 reached 5 (about 15 hours) to obtain a seed culture solution.
当該シード培養液を500mLの生産培地(表5)を添加したジャーファーメンターにOD600が0.05となるように添加した。培養液温度を37℃に保ち、pH6.9で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の20%に維持するようにした。 The seed culture was added to a jar fermenter containing 500 mL of production medium (Table 5) to an OD 600 of 0.05. The temperature of the culture solution was kept at 37° C. and the pH was constantly controlled to 6.9 for culturing. Also, the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration.
生産培地中のグルコースが完全に消費された直後に、フィード液(グルコース455g/1L、Yeast Extract 120g/1L)を1mL/分の速度で添加した。培養液温度を37℃に保ち、pH6.9で一定に制御して培養した。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。 Immediately after the glucose in the production medium was completely consumed, 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 kept at 37° C. and the pH was constantly controlled to 6.9 for culturing. Also, the dissolved oxygen concentration in the culture medium was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration, and culture was carried out for 20 hours. After that, 1 M isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to the culture medium to a final concentration of 1 mM to induce expression of the modified fibroin. After 20 hours from the addition of IPTG, the culture solution was centrifuged to collect the cells. SDS-PAGE was performed using the cells prepared from the culture solution before and after the addition of IPTG, and the expression of the desired modified fibroin was confirmed by the appearance of the desired modified fibroin size band depending on the addition of IPTG. did.
(3)改変フィブロインの精製
IPTGを添加してから2時間後に回収した菌体を20mM Tris-HCl buffer(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の菌体を約1mMのPMSFを含む20mM Tris-HCl緩衝液(pH7.4)に懸濁させ、高圧ホモジナイザー(GEA Niro Soavi社製)で細胞を破砕した。破砕した細胞を遠心分離し、沈殿物を得た。得られた沈殿物を、高純度になるまで20mM Tris-HCl緩衝液(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の沈殿物を100mg/mLの濃度になるように8M グアニジン緩衝液(8M グアニジン塩酸塩、10mM リン酸二水素ナトリウム、20mM NaCl、1mM Tris-HCl、pH7.0)で懸濁し、60℃で30分間、スターラーで撹拌し、溶解させた。溶解後、透析チューブ(三光純薬株式会社製のセルロースチューブ36/32)を用いて水で透析を行った。透析後に得られた白色の凝集タンパク質を遠心分離により回収し、凍結乾燥機で水分を除き、凍結乾燥粉末を回収することにより、改変フィブロイン(PRT799及びPRT966)を得た。
(3) Purification of Modified Fibroin Cells collected 2 hours after the addition of IPTG were washed with 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4). The washed cells were suspended in 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) containing about 1 mM PMSF, and the cells were disrupted with a high-pressure homogenizer (manufactured by GEA Niro Soavi). The disrupted cells were centrifuged to obtain a precipitate. The resulting precipitate was washed with 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) until high purity. The precipitate after washing was suspended in 8 M guanidine buffer (8 M guanidine hydrochloride, 10 mM sodium dihydrogen phosphate, 20 mM NaCl, 1 mM Tris-HCl, pH 7.0) to a concentration of 100 mg/mL, and heated at 60°C. for 30 minutes with a stirrer to dissolve. After dissolution, dialysis was performed with water using a dialysis tube (cellulose tube 36/32 manufactured by Sanko Junyaku Co., Ltd.). The white aggregated protein obtained after dialysis was recovered by centrifugation, water was removed with a freeze dryer, and the freeze-dried powder was recovered to obtain modified fibroins (PRT799 and PRT966).
〔フィブロイン繊維の製造及び評価〕
(実施例1)
上記のようにして得られた改変フィブロイン(PRT966)25重量%と、有機溶媒としてギ酸73.5重量%と、界面活性剤としてポリオキシエチレン(20)ステアリルエーテル1.5重量%とを混合して溶解させ、紡糸原液を調製した。
[Production and evaluation of fibroin fibers]
(Example 1)
25% by weight of the modified fibroin (PRT966) obtained as described above, 73.5% by weight of formic acid as an organic solvent, and 1.5% by weight of polyoxyethylene (20) stearyl ether as a surfactant were mixed. to prepare a spinning dope.
調製した紡糸原液を目開き1μmの金属フィルターで濾過し、次いで脱泡させた後に、径0.2mmの紡糸口金を用いて、下方向に吐出した。次に紡糸口金から吐出した紡糸原液を100℃の円筒型加熱炉で30秒間加熱した後、ローラーで引き取り、フィブロイン繊維を得た。 The prepared spinning dope was filtered through a metal filter with an opening of 1 μm, then defoamed, and discharged downward using a spinneret with a diameter of 0.2 mm. Next, the spinning dope discharged from the spinneret was heated in a cylindrical heating furnace at 100° C. for 30 seconds, and then taken up with a roller to obtain a fibroin fiber.
(実施例2)
紡糸原液における溶質を、上記のようにして得られた改変フィブロイン(PRT799)とし、ギ酸の濃度及び界面活性剤の濃度を表6に記載のとおり変更した他は、実施例1と同様にして紡糸原液を調製した。調製した紡糸原液を実施例1と同様に処理し、径0.2mmの紡糸口金を用いて、下方向に吐出した。次に紡糸口金から吐出した紡糸原液を100℃の円筒型加熱炉で30秒間加熱した後、ローラーで引き取り、さらに5倍に乾熱延伸してフィブロイン繊維を得た。
(Example 2)
Spinning was carried out in the same manner as in Example 1, except that the modified fibroin (PRT799) obtained as described above was used as the solute in the spinning stock solution, and the concentrations of formic acid and surfactant were changed as shown in Table 6. A stock solution was prepared. The prepared spinning dope was treated in the same manner as in Example 1 and discharged downward using a spinneret with a diameter of 0.2 mm. Next, the spinning dope discharged from the spinneret was heated in a cylindrical heating furnace at 100° C. for 30 seconds, taken up by rollers, and further hot-drawn 5 times to obtain a fibroin fiber.
(比較例1)
紡糸原液におけるギ酸の濃度を表6に記載のとおり変更し、界面活性剤を添加しなかったことの他は、実施例1と同様にして紡糸原液を調製した。調製した紡糸原液を実施例1と同様に処理し、実施例1と同様に紡糸口金から吐出させたところ、吐出後の紡糸原液を引き延ばすことができず、繊維を形成させることができなかった。
(Comparative example 1)
A spinning dope was prepared in the same manner as in Example 1, except that the concentration of formic acid in the spinning dope was changed as shown in Table 6 and no surfactant was added. When the prepared spinning dope was treated in the same manner as in Example 1 and discharged from the spinneret in the same manner as in Example 1, the discharged spinning dope could not be stretched and fibers could not be formed.
(比較例2)
紡糸原液におけるギ酸の濃度を表6に記載のとおり変更し、界面活性剤を添加しなかったことの他は、実施例2と同様にして紡糸原液を調製した。調製した紡糸原液を実施例1と同様に処理し、実施例1と同様に紡糸口金から吐出させたところ、吐出後の紡糸原液を引き延ばすことができず、繊維を形成させることができなかった。
(Comparative example 2)
A spinning dope was prepared in the same manner as in Example 2, except that the concentration of formic acid in the spinning dope was changed as shown in Table 6 and no surfactant was added. When the prepared spinning dope was treated in the same manner as in Example 1 and discharged from the spinneret in the same manner as in Example 1, the discharged spinning dope could not be stretched and fibers could not be formed.
表6に示した通り、紡糸原液におけるフィブロイン濃度を25wt%とした場合、界面活性剤を添加した紡糸原液を用いた場合のみ、フィブロイン繊維を得ることができた。 As shown in Table 6, when the fibroin concentration in the spinning stock solution was 25 wt %, fibroin fibers could be obtained only when a surfactant-added spinning stock solution was used.
実施例2で得られたフィブロイン繊維の繊維径評価及び機械物性評価を行なった。フィブロイン繊維の繊維径、機械物性及び製造条件は表7に示されたとおりであった。 The fibroin fibers obtained in Example 2 were evaluated for fiber diameter and mechanical properties. The fiber diameter, mechanical properties and manufacturing conditions of the fibroin fibers were as shown in Table 7.
(実施例3)
紡糸原液におけるフィブロインの濃度、ギ酸の濃度、及び界面活性剤の濃度を表7に記載のとおり変更した他は、実施例2と同様にして紡糸原液を調製し、フィブロイン繊維を得た。得られたフィブロイン繊維の繊維径、機械物性及び製造条件は表7に示された通りであった。
(Example 3)
A spinning dope was prepared in the same manner as in Example 2, except that the fibroin concentration, formic acid concentration, and surfactant concentration in the spinning dope were changed as shown in Table 7 to obtain fibroin fibers. The fiber diameter, mechanical properties and production conditions of the obtained fibroin fibers were as shown in Table 7.
(実施例4)
紡糸原液におけるフィブロインの濃度、ギ酸の濃度、及び界面活性剤の濃度を表7に記載のとおり変更し、延伸倍率を4倍に変更した他は、実施例2と同様にして紡糸原液を調製し、フィブロイン繊維を得た。得られたフィブロイン繊維の繊維径、機械物性及び製造条件は表7に示された通りであった。
(Example 4)
A spinning dope was prepared in the same manner as in Example 2, except that the fibroin concentration, formic acid concentration, and surfactant concentration in the spinning dope were changed as shown in Table 7, and the draw ratio was changed to 4 times. , to obtain fibroin fibers. The fiber diameter, mechanical properties and production conditions of the obtained fibroin fibers were as shown in Table 7.
(実施例5)
紡糸原液におけるフィブロインの濃度、ギ酸の濃度、及び界面活性剤の濃度を表7に記載のとおり変更した他は、実施例2と同様にして紡糸原液を調製し、フィブロイン繊維を得た。得られたフィブロイン繊維の繊維径、機械物性及び製造条件は表7に示された通りであった。
(Example 5)
A spinning dope was prepared in the same manner as in Example 2, except that the fibroin concentration, formic acid concentration, and surfactant concentration in the spinning dope were changed as shown in Table 7 to obtain fibroin fibers. The fiber diameter, mechanical properties and production conditions of the obtained fibroin fibers were as shown in Table 7.
(比較例3)
紡糸原液におけるフィブロインの濃度、及びギ酸の濃度を表7に記載のとおり変更し、界面活性剤を添加しなかったことの他は、実施例2と同様に紡糸原液を調製した。調製した紡糸原液を実施例2と同様に処理し、実施例2と同様に紡糸口金から吐出させたところ、繊維化は可能であったものの、延伸工程における延伸倍率を高めることができず、得られたフィブロイン繊維の機械物性は低いものであった(表7)。
(Comparative Example 3)
A spinning dope was prepared in the same manner as in Example 2, except that the fibroin concentration and formic acid concentration in the spinning dope were changed as shown in Table 7, and no surfactant was added. The prepared spinning stock solution was treated in the same manner as in Example 2 and discharged from the spinneret in the same manner as in Example 2. Although fiberization was possible, the draw ratio in the drawing process could not be increased, resulting in The fibroin fibers obtained had poor mechanical properties (Table 7).
Claims (8)
前記フィブロインが、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み、
前記フィブロインの濃度が、紡糸原液全量を基準として5~40重量%であり、
前記界面活性剤の濃度が、紡糸原液全量を基準として0.1~10重量%であり、
前記界面活性剤が、非イオン界面活性剤である、乾式紡糸法用紡糸原液。
[式1及び式2中、(A) n モチーフは2~27アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示し、かつ(A) n モチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数の割合が40%以上である。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。mは2~300の整数を示す。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。] A spinning dope comprising fibroin, a surfactant, and an organic solvent,
wherein the fibroin comprises a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif;
The fibroin concentration is 5 to 40% by weight based on the total amount of the spinning dope,
The concentration of the surfactant is 0.1 to 10% by weight based on the total amount of the spinning dope,
wherein the surfactant is a nonionic surfactant;for dry spinningSpinning stock solution.
[In formulas 1 and 2, (A) n The motif represents an amino acid sequence composed of 2 to 27 amino acid residues, and (A) n The ratio of the number of alanine residues to the total number of amino acid residues in the motif is 40% or more. REP indicates an amino acid sequence composed of 2-200 amino acid residues. m represents an integer from 2 to 300; Multiple (A) n Motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. A plurality of REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. ]
請求項1~5のいずれか一項に記載の紡糸原液を用意する工程と、
前記紡糸原液を紡糸口金から空気中に吐出した後、加熱して前記有機溶媒を気化させてフィブロイン繊維を形成する工程と、
を備える、フィブロイン繊維の製造方法。 A method for producing a fibroin fiber, comprising:
A step of preparing the spinning stock solution according to any one of claims 1 to 5;
a step of discharging the spinning stock solution from a spinneret into the air and then heating to evaporate the organic solvent to form fibroin fibers;
A method for producing a fibroin fiber, comprising:
フィブロインと、界面活性剤と、有機溶媒と、を含む、紡糸原液であって、
前記フィブロインが、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み、
前記フィブロインの濃度が、紡糸原液全量を基準として5~40重量%であり、
前記界面活性剤の濃度が、紡糸原液全量を基準として0.1~10重量%である、紡糸原液の紡糸原液を用意する工程と、
前記紡糸原液を紡糸口金から空気中に吐出した後、加熱して前記有機溶媒を気化させてフィブロイン繊維を形成する工程と、を備え、
前記フィブロイン繊維を乾熱延伸する工程を更に備える、フィブロイン繊維の製造方法。
[式1及び式2中、(A) n モチーフは2~27アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示し、かつ(A) n モチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数の割合が40%以上である。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。mは2~300の整数を示す。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。] A method for producing a fibroin fiber, comprising:
A spinning dope comprising fibroin, a surfactant, and an organic solvent,
wherein the fibroin comprises a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif;
The fibroin concentration is 5 to 40% by weight based on the total amount of the spinning dope,
a step of preparing a spinning stock solution, wherein the concentration of the surfactant is 0.1 to 10% by weight based on the total amount of the spinning stock solution;
a step of discharging the spinning stock solution from a spinneret into the air and then heating it to evaporate the organic solvent to form fibroin fibers;
A method for producing a fibroin fiber, further comprising a step of hot drawing the fibroin fiber.
[In formulas 1 and 2, (A) n The motif represents an amino acid sequence composed of 2 to 27 amino acid residues, and (A) n The ratio of the number of alanine residues to the total number of amino acid residues in the motif is 40% or more. REP indicates an amino acid sequence composed of 2-200 amino acid residues. m represents an integer from 2 to 300; Multiple (A) n Motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. A plurality of REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. ]
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