JP2021054771A - Water retention-imparting agent and method of imparting water retention - Google Patents

Water retention-imparting agent and method of imparting water retention Download PDF

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JP2021054771A JP2019180806A JP2019180806A JP2021054771A JP 2021054771 A JP2021054771 A JP 2021054771A JP 2019180806 A JP2019180806 A JP 2019180806A JP 2019180806 A JP2019180806 A JP 2019180806A JP 2021054771 A JP2021054771 A JP 2021054771A
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翔太 冨樫
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佑之介 安部
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Abstract

To provide a water retention-imparting agent that can easily impart water retention to various materials or articles in a simple process, and to provide a method that can easily impart water retention to a given material or article.SOLUTION: A water retention-imparting agent comprises modified spider silk fibroin as an active ingredient. A method for imparting water retention to an article comprises a step of incorporating modified spider silk fibroin into the article.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、保水性付与剤、及び保水性を付与する方法に関する。 The present invention relates to a water retention imparting agent and a method for imparting water retention.

保水性を要求される製品及び原料が様々な分野で求められている。これまでにも保水性等の機能を向上させた製品(例えば繊維)を得る技術手段については種々の提案がなされている。例えば、ポリアミド繊維に関して、芯部と鞘部にアルカリ易溶性ポリエステルを含有する芯鞘型複合繊維を複合紡糸装置を用いて形成させ、アルカリ易溶性ポリエステルを溶出させ、各単糸に中空部と多数の微細孔を生じさせることにより、微細孔中空ポリアミド繊維を得ることが開示されている(特許文献1)。 Products and raw materials that require water retention are required in various fields. Various proposals have been made so far for technical means for obtaining products (for example, fibers) having improved functions such as water retention. For example, with respect to polyamide fibers, a core-sheath type composite fiber containing an alkali-soluble polyester in a core and a sheath is formed by using a composite spinning device to elute the alkali-soluble polyester, and each single yarn has a hollow portion and a large number. It is disclosed that a fine-pore hollow polyamide fiber is obtained by generating the fine pores of the above (Patent Document 1).

また、例えば、タンパク質繊維に関して、カイコの後部絹糸腺において水溶性タンパク質を生成させるよう、カイコに該水溶性タンパク質をコードする核酸を遺伝子導入した組換えカイコを用いて繭を形成させ、繭からフィブロイン部の内部に存在する水溶性タンパク質部を有する絹繊維を得ることにより、タンパク質繊維を得る方法が開示されている(特許文献2)。 Further, for example, regarding protein fibers, a cocoon is formed using a recombinant silk moth in which a nucleic acid encoding the water-soluble protein is introduced into the silk moth so as to generate a water-soluble protein in the posterior silk gland of the silk moth, and fibroin is formed from the cocoon. A method for obtaining a protein fiber by obtaining a silk fiber having a water-soluble protein portion existing inside the portion is disclosed (Patent Document 2).

特開2007−332486号公報JP-A-2007-332486 特開2014−198715号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-198715

しかしながら、上記文献に開示される方法では、保水性を向上させるために、種々の材料又は物品の製造工程が煩雑なものとなってしまうことが避けられなかった。 However, in the method disclosed in the above document, it is unavoidable that the manufacturing process of various materials or articles becomes complicated in order to improve the water retention.

本発明は、種々の材料又は物品に対して、簡便な工程で保水性を付与可能な保水性付与剤と、種々の物品に対して、容易に保水性を付与し得る方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a water-retaining agent capable of imparting water retention to various materials or articles in a simple process, and a method capable of easily imparting water retention to various articles. The purpose.

本発明者らは、改変クモ糸フィブロインが優れた保水性を有することを見い出した。本発明は、この新規な知見に基づくものである。 The present inventors have found that the modified spider silk fibroin has excellent water retention. The present invention is based on this novel finding.

本発明は、例えば、以下の各発明に関する。
[1]
改変クモ糸フィブロインを有効成分として含有する、保水性付与剤。
[2]
前記改変クモ糸フィブロインが、改変クモ糸フィブロインを含む、[1]に記載の保水性付与剤。
[3]
前記改変クモ糸フィブロインが、疎水性指標の平均値が−1.0以上の改変クモ糸フィブロインを含む、[1]又は[2]に記載の保水性付与剤。
[4]
粉末、液状又は繊維の形態である、[1]〜[3]のいずれかに記載の保水性付与剤。
[5]
繊維の形態である、[1]〜[4]のいずれかに記載の保水性付与剤。
[6]
物品に保水性を付与する方法であって、
前記物品に改変クモ糸フィブロインを含有させる工程を備える、方法。
[7]
前記改変クモ糸フィブロインが、改変クモ糸フィブロインを含む、[6]に記載の方法。
[8]
前記改変クモ糸フィブロインが、疎水性指標の平均値が−1.0以上の改変クモ糸フィブロインを含む、[6]又は[7]に記載の方法。
[9]
粉末、液状又は繊維の形態である、[6]〜[8]のいずれかに記載の方法。
[10]
繊維の形態である、[6]〜[9]のいずれかに記載の方法。
The present invention relates to, for example, the following inventions.
[1]
A water-retaining agent containing modified spider silk fibroin as an active ingredient.
[2]
The water-retaining agent according to [1], wherein the modified spider silk fibroin contains the modified spider silk fibroin.
[3]
The water-retaining agent according to [1] or [2], wherein the modified spider silk fibroin contains a modified spider silk fibroin having an average hydrophobicity index of −1.0 or more.
[4]
The water-retaining agent according to any one of [1] to [3], which is in the form of powder, liquid or fiber.
[5]
The water-retaining agent according to any one of [1] to [4], which is in the form of fibers.
[6]
A method of imparting water retention to an article
A method comprising the step of incorporating modified spider silk fibroin into the article.
[7]
The method according to [6], wherein the modified spider silk fibroin comprises the modified spider silk fibroin.
[8]
The method according to [6] or [7], wherein the modified spider silk fibroin contains a modified spider silk fibroin having an average hydrophobicity index of −1.0 or higher.
[9]
The method according to any one of [6] to [8], which is in the form of powder, liquid or fiber.
[10]
The method according to any one of [6] to [9], which is a form of fiber.

本発明によれば、種々の材料(原料)又は物品に対して、簡便な工程で保水性を付与可能な保水性付与剤を提供することができる。また、本発明によれば、種々の物品に対して、容易に保水性を付与し得る方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a water retention imparting agent capable of imparting water retention to various materials (raw materials) or articles in a simple process. Further, according to the present invention, it is possible to provide a method capable of easily imparting water retention to various articles.

本発明によれば、例えば、生分解性を備えた材料に対して、本発明に係る保水性付与剤を混ぜ込む等することにより、生分解性を損なうことなく、保水性を付与することができる。本発明によればまた、所定の物品に含有させる改変クモ糸フィブロイン(有効成分)の量を調節することにより、物品の保水性の程度を調節することもできる。 According to the present invention, for example, by mixing a water-retaining agent according to the present invention with a material having biodegradability, water retention can be imparted without impairing the biodegradability. it can. According to the present invention, the degree of water retention of the article can also be adjusted by adjusting the amount of the modified spider silk fibroin (active ingredient) contained in the predetermined article.

改変クモ糸フィブロインのドメイン配列の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the domain sequence of modified spider silk fibroin. 天然由来のフィブロインのz/w(%)の値の分布を示す図である。It is a figure which shows the distribution of the value of z / w (%) of naturally-derived fibroin. 天然由来のフィブロインのx/y(%)の値の分布を示す図である。It is a figure which shows the distribution of the value of x / y (%) of naturally-derived fibroin. 改変クモ糸フィブロインのドメイン配列の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the domain sequence of modified spider silk fibroin. 改変クモ糸フィブロインのドメイン配列の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the domain sequence of modified spider silk fibroin. 実施例における繊維重量当たりの含水量の割合の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the ratio of the water content per fiber weight in an Example.

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

〔保水性付与剤〕
本実施形態に係る保水性付与剤は、改変クモ糸フィブロインを有効成分として含有する。保水性とは、水分を保持した状態を維持する性質をいう。本実施形態に係る保水性付与剤は、保水性に優れるという改変クモ糸フィブロインの性質を利用するものである。
[Water retention agent]
The water-retaining agent according to the present embodiment contains modified spider silk fibroin as an active ingredient. Water retention refers to the property of maintaining a state of retaining water. The water-retaining agent according to the present embodiment utilizes the property of modified spider silk fibroin, which is excellent in water-retaining property.

(改変クモ糸フィブロイン)
本実施形態に係る改変クモ糸フィブロインは、式1:[(A)モチーフ−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。改変クモ糸フィブロインは、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。
(Modified spider silk fibroin)
The modified spider silk fibroin according to the present embodiment has a domain represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. It is a protein containing a sequence. The modified spider fibroin may further have an amino acid sequence (N-terminal sequence and C-terminal sequence) added to either or both of the N-terminal side and the C-terminal side of the domain sequence. The N-terminal sequence and the C-terminal sequence are not limited to this, but are typically regions that do not have the repetition of the amino acid motif characteristic of fibroin, and consist of about 100 residues of amino acids.

本明細書において「改変クモ糸フィブロイン」とは、人為的に製造されたフィブロイン(人造クモ糸フィブロイン)を意味する。改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列とは異なるフィブロインであってもよく、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列と同一であるフィブロインであってもよい。本明細書でいう「天然由来のクモ糸フィブロイン」もまた、式1:[(A)モチーフ−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(A)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。 As used herein, the term "modified spider silk fibroin" means artificially produced fibroin (artificial spider silk fibroin). The modified spider silk fibroin may be a fibroin whose domain sequence is different from the amino acid sequence of the naturally occurring spider silk fibroin, or may be a fibroin having the same amino acid sequence as the naturally occurring spider silk fibroin. The "naturally-derived spider silk fibroin" as used herein also has the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. It is a protein containing a domain sequence represented by.

「改変クモ糸フィブロイン」は、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列をそのまま利用したものであってもよく、天然由来のクモ糸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クモ糸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、また天然由来のクモ糸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。 The "modified spider fibroin" may be one in which the amino acid sequence of the naturally occurring spider fibroin is used as it is, or the amino acid sequence thereof is modified based on the amino acid sequence of the naturally occurring spider fibroin (for example). , Amino acid sequence modified by modifying the gene sequence of cloned naturally occurring spider fibroin), or artificially designed and synthesized regardless of naturally occurring spider fibroin (eg,) , Which has a desired amino acid sequence by chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence).

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)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)モチーフ−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(A)モチーフで表されるアミノ酸配列を意味する。ここで、(A)モチーフは、アラニン残基を主とするアミノ酸配列を示し、アミノ酸残基数は2〜27である。(A)モチーフのアミノ酸残基数は、2〜20、4〜27、4〜20、8〜20、10〜20、4〜16、8〜16、又は10〜16の整数であってよい。また、(A)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)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く、10〜40、10〜60、10〜80、10〜100、10〜120、10〜140、10〜160、又は10〜180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、8〜300、10〜300、20〜300、40〜300、60〜300、80〜300、10〜200、20〜200、20〜180、20〜160、20〜140又は20〜12010〜300の整数であってもよい。複数存在する(A)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 an amino acid sequence) and an amorphous region (typically to the REP of an amino acid sequence). It is an amino acid sequence that produces (corresponding to.), And is represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. Means an array. Here, the (A) n motif shows an amino acid sequence mainly composed of alanine residues, and the number of amino acid residues is 2-27. (A) The number of amino acid residues of the n motif may be an integer of 2 to 20, 4 to 27, 4 to 20, 8 to 20, 10 to 20, 4 to 16, 8 to 16, or 10 to 16. .. Further, (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). A plurality of (A) n motifs present in the domain sequence may be composed of at least seven alanine residues only. REP shows an amino acid sequence consisting of 2 to 200 amino acid residues. REP may be an amino acid sequence composed of 10 to 200 amino acid residues, 10 to 40, 10 to 60, 10 to 80, 10 to 100, 10 to 120, 10 to 140, 10 to 160, or It may be an amino acid sequence composed of 10 to 180 amino acid residues. m represents an integer of 2 to 300, 8 to 300, 10 to 300, 20 to 300, 40 to 300, 60 to 300, 80 to 300, 10 to 200, 20 to 200, 20 to 180, 20 to 160, It may be an integer of 20 to 140 or 20 to 12010 to 300. The plurality of (A) n motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. The plurality of REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.

本実施形態に係る改変クモ糸フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のクモ糸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。 In the modified spider silk fibroin according to the present embodiment, for example, one or more amino acid residues are substituted, deleted, inserted and / or added to the cloned naturally occurring spider silk fibroin gene sequence. It can be obtained by modifying the corresponding amino acid sequence. Substitution, deletion, insertion and / or addition of amino acid residues can be carried out by methods well known to those skilled in the art such as partial mutagenesis. Specifically, Nucleic Acid Res. It can be carried out according to the method described in the literature such as 10, 6487 (1982), Methods in Energy, 100, 448 (1983).

天然由来のクモ糸フィブロインは、式1:[(A)モチーフ−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(A)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。天然由来のクモ糸フィブロインは、具体的には、例えば、クモ類が産生するフィブロインが挙げられる。 Naturally-derived spider silk 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. It is a protein. Specific examples of the naturally occurring arachnid fibroin include fibroin produced by arachnids.

クモ類が産生するフィブロインとしては、例えば、クモ目(Araneae)に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質が挙げられる。より具体的には、オニグモ、ニワオニグモ、アカオニグモ、アオオニグモ及びマメオニグモ等のオニグモ属(Araneus属)に属するクモ、ヤマシロオニグモ、イエオニグモ、ドヨウオニグモ及びサツマノミダマシ等のヒメオニグモ属(Neoscona属)に属するクモ、コオニグモモドキ等のコオニグモモドキ属(Pronus属)に属するクモ、トリノフンダマシ及びオオトリノフンダマシ等のトリノフンダマシ属(Cyrtarachne属)に属するクモ、トゲグモ及びチブサトゲグモ等のトゲグモ属(Gasteracantha属)に属するクモ、マメイタイセキグモ及びムツトゲイセキグモ等のイセキグモ属(Ordgarius属)に属するクモ、コガネグモ、コガタコガネグモ及びナガコガネグモ等のコガネグモ属(Argiope属)に属するクモ、キジロオヒキグモ等のオヒキグモ属(Arachnura属)に属するクモ、ハツリグモ等のハツリグモ属(Acusilas属)に属するクモ、スズミグモ、キヌアミグモ及びハラビロスズミグモ等のスズミグモ属(Cytophora属)に属するクモ、ゲホウグモ等のゲホウグモ属(Poltys属)に属するクモ、ゴミグモ、ヨツデゴミグモ、マルゴミグモ及びカラスゴミグモ等のゴミグモ属(Cyclosa属)に属するクモ、及びヤマトカナエグモ等のカナエグモ属(Chorizopes属)に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質、並びにアシナガグモ、ヤサガタアシナガグモ、ハラビロアシダカグモ及びウロコアシナガグモ等のアシナガグモ属(Tetragnatha属)に属するクモ、オオシロカネグモ、チュウガタシロカネグモ及びコシロカネグモ等のシロカネグモ属(Leucauge属)に属するクモ、ジョロウグモ及びオオジョロウグモ等のジョロウグモ属(Nephila属)に属するクモ、キンヨウグモ等のアズミグモ属(Menosira属)に属するクモ、ヒメアシナガグモ等のヒメアシナガグモ属(Dyschiriognatha属)に属するクモ、クロゴケグモ、セアカゴケグモ、ハイイロゴケグモ及びジュウサンボシゴケグモ等のゴケグモ属(Latrodectus属)に属するクモ、及びユープロステノプス属(Euprosthenops属)に属するクモ等のアシナガグモ科(Tetragnathidae科)に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質が挙げられる。スパイダーシルクタンパク質としては、例えば、MaSp(MaSp1及びMaSp2)、ADF(ADF3及びADF4)等の牽引糸タンパク質、MiSp(MiSp1及びMiSp2)、AcSp、PySp、Flag等が挙げられる。 Examples of fibroin produced by arachnids include spider silk proteins produced by spiders belonging to the order Araneae. More specifically, spiders belonging to the genus Araneus, such as spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders. Spiders belonging to the genus Pronus, such as spiders, spiders belonging to the genus Trinofundamashi, such as Torinofundamashi and Otorinofundamashi, spiders belonging to the genus Cyrtarachne, spiders, spiders, spiders, spiders, etc. Spiders belonging to the genus Ordgarius, such as spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders Spiders belonging to the genus), spiders belonging to the genus Acusilas such as spiders, spiders belonging to the genus Cytophora such as spiders, spiders, spiders and spiders, and spiders belonging to the genus Poltys such as spiders. Spider silk proteins produced by spiders belonging to the genus Cyclosa, such as spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders. Spiders belonging to the genus Tetragnatha, such as Ashidaka spider and Urokoa shinagamo, spiders belonging to the genus White spider (genus Leucage), spiders belonging to the genus Leucage, spiders belonging to the genus Leucage, spiders belonging to the genus Leucage Spiders belonging to the genus Azumi (Menosira genus) such as spiders and spiders, spiders belonging to the genus Dyschiriognatha such as Himea shinagamo, spiders belonging to the genus Dyschiriognatha, spiders, spiders, sea urchins, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders Spider silk proteins produced by spiders belonging to the family Tetragnathidae, such as spiders belonging to the genus Euprostenops, and spiders belonging to the genus Euprostenops. Be done. Examples of the spider silk protein include traction thread proteins such as MaSp (MaSp1 and MaSp2) and ADF (ADF3 and ADF4), MiSp (MiSp1 and MiSp2), AcSp, PySp, Flag and the like.

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, for example, fibroin-3 (aff-3) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession numbers AAC47010 (amino acid sequence), U47855 (base sequence)). fibroin-4 (aff-4) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession numbers AAC47011 (amino acid sequence), U47856 (base sequence)), dragline silk protein spidroin 1 [derived from Nephila clavipes] (GenBank sequence No. AAC47011 (amino acid sequence), U47856 (base sequence)) ), U37520 (base sequence)), major amplifier spidroin 1 [derived from Latrodictus hesperus] (GenBank accession number ABR68856 (amino acid sequence), EF595246 (base sequence)), dragline silk protein (derived from radinic protein) Numbers AAL32472 (amino acid sequence), AF441245 (base sequence)), major amplifier protein 1 [derived from Europe protein australis] (GenBank accession numbers CAJ00428 (amino acid sequence), AJ973155 (base sequence)), and major protein (GenBank accession number CAM32249.1 (amino acid sequence), AM490169 (base sequence)), minor amplify silk protein 1 [Nephila proteins] (GenBank accession number AAC1458.91 (amino acid sequence)), minor amplifier clavipes] (GenBank accession number AAC14591.1 (amino acid sequence)), minor amplify spidroin-like protein [Nefilengys cruisetata] (GenBank access) The number ABR3778.1 (amino acid sequence) and the like can be mentioned.

天然由来のクモ糸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クモ糸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。 As a more specific example of the naturally occurring spider silk fibroin, further, spider silk fibroin whose sequence information is registered in NCBI GenBank can be mentioned. For example, among the sequence information registered in NCBI GenBank, among the sequences containing INV as DIVISION, spidroin, complete, fibroin, "silk and protein", or "silk and protein" are described as keywords in DEFINITION. It can be confirmed by extracting a sequence, a character string of a specific protein from CDS, and a sequence in which a specific character string is described in TISSUE TYPE from SOURCE.

改変クモ糸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クモ糸フィブロイン(第1の改変クモ糸フィブロイン)、グリシン残基の含有量が低減されたドメイン配列を有する改変クモ糸フィブロイン(第2の改変クモ糸フィブロイン)、(A)モチーフの含有量が低減されたドメイン配列を有する改変クモ糸フィブロイン(第3の改変クモ糸フィブロイン)、グリシン残基の含有量、及び(A)モチーフの含有量が低減された改変クモ糸フィブロイン(第4の改変クモ糸フィブロイン)、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クモ糸フィブロイン(第5の改変クモ糸フィブロイン)、並びにグルタミン残基の含有量が低減されたドメイン配列を有する改変クモ糸フィブロイン(第6の改変クモ糸フィブロイン)が挙げられる。 As a specific example of the modified spider fibroin, the content of the modified spider fibroin (first modified spider fibroin) derived from the large spitting tube bookmark thread protein produced in the large bottle-shaped gland of the spider and the glycine residue. Modified spider fibroin having a reduced domain sequence (second modified spider fibroin), (A) Modified spider fibroin having a domain sequence with reduced n motif content (third modified spider fibroin) ), Modified spider fibroin (fourth modified spider fibroin) with reduced glycine residue content, and (A) n motif content, and a domain sequence containing a region with a locally high hydrophobicity index. Examples thereof include modified spider fibroin (fifth modified spider fibroin) and modified spider fibroin (sixth modified spider fibroin) having a domain sequence having a reduced content of glutamine residues.

第1の改変クモ糸フィブロインとしては、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質が挙げられる。第1の改変クモ糸フィブロインにおいて、(A)モチーフのアミノ酸残基数は、3〜20の整数が好ましく、4〜20の整数がより好ましく、8〜20の整数が更に好ましく、10〜20の整数が更により好ましく、4〜16の整数が更によりまた好ましく、8〜16の整数が特に好ましく、10〜16の整数が最も好ましい。第1の改変クモ糸フィブロインは、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の改変クモ糸フィブロインは、式1:[(A)モチーフ−REP]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。 Examples of the first modified spider silk fibroin include proteins containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m. In the first modified spider fibroin, the number of amino acid residues of (A) n motif is preferably an integer of 3 to 20, more preferably an integer of 4 to 20, further preferably an integer of 8 to 20, and 10 to 20. Is even more preferred, an integer of 4 to 16 is even more preferred, an integer of 8 to 16 is particularly preferred, and an integer of 10 to 16 is most preferred. In the first modified spider silk fibroin, the number of amino acid residues constituting REP in the formula 1 is preferably 10 to 200 residues, more preferably 10 to 150 residues, and 20 to 100. It is more preferably a residue, and even more preferably 20 to 75 residues. In the first modified spider fibroin, the total number of residues of glycine residue, serine residue and alanine residue contained in the amino acid sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m is an amino acid. It is preferably 40% or more, more preferably 60% or more, and further preferably 70% or more with respect to the total number of residues.

第1の改変クモ糸フィブロインは、式1:[(A)モチーフ−REP]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 spider silk fibroin contains an amino acid sequence unit represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , and the C-terminal sequence is an amino acid represented by any of SEQ ID NOs: 1 to 3. It may be a polypeptide having an amino acid sequence having 90% or more homology with the amino acid sequence shown in any of the sequences or SEQ ID NOs: 1 to 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 the same as the amino acid sequence consisting of 50 residues at the C-terminal of the amino acid sequence of ADF3 (GI: 1263287, NCBI), and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is a sequence. It is the same as the amino acid sequence in which 20 residues were removed from the C-terminal of the amino acid sequence shown in No. 1, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 was obtained by removing 29 residues from the C-terminal of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. It has the same amino acid sequence.

第1の改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(1−i)配列番号4(recombinant spider silk protein ADF3KaiLargeNRSH1)で示されるアミノ酸配列、又は(1−ii)配列番号4で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変クモ糸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 spider silk fibroin, the amino acid sequence shown in (1-i) SEQ ID NO: 4 (recombinant spider silk product ADF3 KaiLargeNRSH1) or the amino acid sequence shown in (1-ii) SEQ ID NO: 4 And modified spider silk fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity. The sequence identity is preferably 95% or more.

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 the amino acid sequence of ADF3 in which the amino acid sequence (SEQ ID NO: 5) consisting of the start codon, the His10 tag and the HRV3C protease (Human rhinovirus 3C protease) recognition site is added to the N-terminal. The 13th repeat region is increased approximately twice and mutated so that the translation terminates at the 1154th amino acid residue. The amino acid sequence at the C-terminal of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 is the same as the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3.

(1−i)の改変クモ糸フィブロインは、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 spider silk fibroin of (1-i) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4.

第2の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸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の改変クモ糸フィブロインは、天然由来のクモ糸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 second modified spider silk fibroin has an amino acid sequence whose domain sequence has a reduced content of glycine residues as compared to naturally occurring spider silk fibroin. The second modified spider silk fibroin has an amino acid sequence corresponding to at least one or more glycine residues in the REP being replaced with another amino acid residue as compared with the naturally occurring spider silk fibroin. It can be said.

第2の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸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 spider fibroin has a domain sequence of GGX and GPGXX in REP (where G is a glycine residue, P is a proline residue, and X is other than glycine) as compared with naturally occurring spider fibroin. In at least one motif sequence selected from (1), an amino acid sequence corresponding to at least one or a plurality of glycine residues in the motif sequence being replaced with another amino acid residue. It may have.

第2の改変クモ糸フィブロインは、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 spider silk fibroin, the ratio of the motif sequence in which the above-mentioned glycine residue is replaced with another amino acid residue may be 10% or more with respect to the total motif sequence.

第2の改変クモ糸フィブロインは、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含み、上記ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)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)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)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 spider silk fibroin contains a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , and is located on the C-terminal side of the above domain sequence from the (A) n motif described above. Let z be the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of XGX (where X indicates amino acid residues other than glycine) contained in all REPs in the sequence excluding the sequence up to the C-terminal of the domain sequence. When the total number of amino acid residues in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the above domain sequence from the domain sequence is w, z / w is 30%. As mentioned above, it may have an amino acid sequence of 40% or more, 50% or more, or 50.9% or more. (A) The number of alanine residues with respect to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, preferably 86% or more, more preferably 90% or more, and 95% or more. It is even more preferably 100% (meaning that it is composed only of alanine residues).

第2の改変クモ糸フィブロインは、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の改変クモ糸フィブロインは、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 spider silk fibroin is preferably one in which the content ratio of the amino acid sequence consisting of XGX is increased by substituting one glycine residue of the GGX motif with another amino acid residue. The content ratio of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence of the second modified spider silk fibroin is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, still more preferably 10% or less. , 6% or less is even more preferable, 4% or less is even more preferable, and 2% or less is particularly preferable. The content ratio of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence can be calculated by the same method as the method for calculating the content ratio (z / w) of the amino acid sequence consisting of XGX below.

z/wの算出方法を更に詳細に説明する。まず、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変クモ糸フィブロイン又は天然由来のクモ糸フィブロイン)において、ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)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)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。 The method of calculating z / w will be described in more detail. First, in the fibroin (modified spider silk fibroin or naturally-derived spider silk fibroin) containing the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m, it is located most on the C-terminal side from the domain sequence. (A) An amino acid sequence consisting of XGX is extracted from all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the n motif to the C end 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. Further, for example, when X (center X) contained in two XGX exists as in the case of an amino acid sequence consisting of XGXGX, the calculation is performed by deducting the overlap (in the case of XGXGX, 5 amino acid residues are used). is there). w is the total number of amino acid residues contained in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence. For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 1, w is 4 + 50 + 4 + 100 + 4 + 10 + 4 + 20 + 4 + 30 = 230 ( excluding the (A) n motif located most on the C-terminal side). Next, z / w (%) can be calculated by dividing z by w.

ここで、天然由来のフィブロインにおけるz/wについて説明する。まず、上述のように、NCBI GenBankにアミノ酸配列情報が登録されているフィブロインを例示した方法により確認したところ、663種類のフィブロイン(このうち、クモ類由来のフィブロインは415種類)が抽出された。抽出された全てのフィブロインのうち、式1:[(A)モチーフ−REP]mで表されるドメイン配列を含み、フィブロイン中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合が6%以下である天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、上述の算出方法により、z/wを算出した。その結果を図2に示す。図2の横軸はz/w(%)を示し、縦軸は頻度を示す。図2から明らかなとおり、天然由来のクモ糸フィブロインにおけるz/wは、いずれも50.9%未満である(最も高いもので、50.86%)。 Here, z / w in naturally derived fibroin will be described. First, as described above, when the fibroin whose amino acid sequence information was registered in NCBI GenBank was confirmed by the method exemplified, 663 types of fibroin (of which 415 types of arachnid-derived fibroin were extracted) were extracted. Naturally derived fibroin containing the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m and having an amino acid sequence consisting of GGX in fibroin of 6% or less among all the extracted fibroins. From the amino acid sequence of fibroin, z / w was calculated by the above-mentioned calculation method. The result is shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 2 indicates z / w (%), and the vertical axis indicates frequency. As is clear from FIG. 2, the z / w in the naturally occurring spider silk fibroin is less than 50.9% (the highest is 50.86%).

第2の改変クモ糸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 spider silk fibroin, z / w is preferably 50.9% or more, more preferably 56.1% or more, further preferably 58.7% or more, 70. % Or more is even more preferable, and 80% or more is even more preferable. The upper limit of z / w is not particularly limited, but may be, for example, 95% or less.

第2の改変クモ糸フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のクモ糸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、天然由来のクモ糸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、天然由来のクモ糸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 spider silk fibroin, for example, from the cloned naturally occurring spider silk fibroin gene sequence, replaces at least a part of the nucleotide sequence encoding the glycine residue so as to encode another amino acid residue. It can be obtained by modifying it. 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 replaced so that z / w is 50.9% or more. It can also be obtained, for example, by designing an amino acid sequence satisfying the above aspects from the amino acid sequence of naturally occurring spider fibroin and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In each case, in addition to the modification corresponding to the substitution of the glycine residue in the REP with another amino acid residue from the amino acid sequence of the naturally occurring spider fibroin, one or more amino acid residues were further substituted. The amino acid sequence corresponding to the deletion, insertion and / or addition may be modified.

上記の別のアミノ酸残基としては、グリシン残基以外のアミノ酸残基であれば特に制限はないが、バリン(V)残基、ロイシン(L)残基、イソロイシン(I)残基、メチオニン(M)残基、プロリン(P)残基、フェニルアラニン(F)残基及びトリプトファン(W)残基等の疎水性アミノ酸残基、グルタミン(Q)残基、アスパラギン(N)残基、セリン(S)残基、リシン(K)残基及びグルタミン酸(E)残基等の親水性アミノ酸残基が好ましく、バリン(V)残基、ロイシン(L)残基、イソロイシン(I)残基、フェニルアラニン(F)残基及びグルタミン(Q)残基がより好ましく、グルタミン(Q)残基が更に好ましい。 The other amino acid residue described above is not particularly limited as long as it is an amino acid residue other than the glycine residue, but is a valine (V) residue, a leucine (L) residue, an isoleucine (I) residue, and methionine ( Hydrophobic amino acid residues such as M) residue, proline (P) residue, phenylalanine (F) residue and tryptophan (W) residue, glutamine (Q) residue, asparagine (N) residue, serine (S) ) Residues, hydrophilic amino acid residues such as lysine (K) residue and glutamate (E) residue are preferred, valine (V) residue, leucine (L) residue, isoleucine (I) residue, phenylalanine ( F) residues and glutamine (Q) residues are more preferred, and glutamine (Q) residues are even more preferred.

第2の改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(2−i)配列番号6(Met−PRT380)、配列番号7(Met−PRT410)、配列番号8(Met−PRT525)若しくは配列番号9(Met−PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(2−ii)配列番号6、配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the second modified spider silk fibroin, (2-i) SEQ ID NO: 6 (Met-PRT380), SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525) or SEQ ID NO: 9 An amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in (Met-PRT799) or the amino acid sequence shown in (2-ii) SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9. Including, modified spider silk fibroin can be mentioned.

(2−i)の改変クモ糸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、天然由来のクモ糸フィブロインに相当する配列番号10(Met−PRT313)で示されるアミノ酸配列のREP中の全てのGGXをGQXに置換したものである。配列番号7で示されるアミノ酸配列は、配列番号6で示されるアミノ酸配列から、N末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)モチーフを欠失させ、更にC末端配列の手前に[(A)モチーフ−REP]を1つ挿入したものである。配列番号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)モチーフのC末端側に2つのアラニン残基を挿入し、更に一部のグルタミン(Q)残基をセリン(S)残基に置換し、配列番号7の分子量とほぼ同じとなるようにC末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号9で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中に存在する20個のドメイン配列の領域(但し、当該領域のC末端側の数アミノ酸残基が置換されている。)を4回繰り返した配列のC末端に所定のヒンジ配列とHisタグ配列が付加されたものである。 The modified spider silk fibroin of (2-i) will be described. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 is obtained by substituting GQX for all GGX in the REP of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 (Met-PRT313) corresponding to naturally occurring spider silk fibroin. In the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7, every two (A) n motifs are deleted from the N-terminal side to the C-terminal side from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, and the amino acid sequence is further before the C-terminal sequence. One [(A) n motif-REP] is inserted in. In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8, two alanine residues are inserted on the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, and some glutamine (Q) residues are further added. It was replaced with a serine (S) residue, and some amino acids on the C-terminal side were deleted so as to have substantially the same molecular weight as that of SEQ ID NO: 7. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 is a region of 20 domain sequences existing in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). A predetermined hinge sequence and His tag sequence are added to the C-terminal of the sequence obtained by repeating the above four times.

配列番号10で示されるアミノ酸配列(天然由来のクモ糸フィブロインに相当)におけるz/wの値は、46.8%である。配列番号6で示されるアミノ酸配列、配列番号7で示されるアミノ酸配列、配列番号8で示されるアミノ酸配列、及び配列番号9で示されるアミノ酸配列におけるz/wの値は、それぞれ58.7%、70.1%、66.1%及び70.0%である。また、配列番号10、配列番号6、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列のギザ比率(後述する)1:1.8〜11.3におけるx/yの値は、それぞれ15.0%、15.0%、93.4%、92.7%及び89.8%である。 The value of z / w in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally occurring spider silk fibroin) is 46.8%. The z / w values in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 are 58.7%, respectively. It is 70.1%, 66.1% and 70.0%. Further, the value of x / y in the jagged ratio (described later) of 1: 1.8 to 11.3 of the amino acid sequences shown by SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 is They are 15.0%, 15.0%, 93.4%, 92.7% and 89.8%, respectively.

(2−i)の改変クモ糸フィブロインは、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 spider silk fibroin of (2-i) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.

(2−ii)の改変クモ糸フィブロインは、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)の改変クモ糸フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified spider fibroin of (2-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9. The modified spider silk fibroin of (2-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m. The sequence identity is preferably 95% or more.

(2−ii)の改変クモ糸フィブロインは、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 spider fibroin of (2-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and is contained in REP. When the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of XGX (where X indicates amino acid residues other than glycine) is z and the total number of amino acid residues in REP in the domain sequence is w, z / W is preferably 50.9% or more.

第2の改変クモ糸フィブロインは、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、改変クモ糸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 spider silk fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and the C-terminus. This enables isolation, immobilization, detection, visualization and the like of modified spider silk 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)による改変クモ糸フィブロインの単離に利用することができる。タグ配列の具体例として、例えば、配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含むアミノ酸配列)が挙げられる。 Examples of the tag sequence include affinity tags that utilize specific affinity (binding, affinity) with other molecules. As a specific example of the affinity tag, a histidine tag (His tag) can be mentioned. The His tag is a short peptide in which about 4 to 10 histidine residues are lined up, and has the property of specifically binding to metal ions such as nickel. It can be used for isolation. Specific examples of the tag sequence include the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11 (amino acid sequence including His tag sequence and hinge sequence).

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。 In addition, tag sequences such as glutathione-S-transferase (GST) that specifically binds to glutathione and maltose-binding protein (MBP) that specifically binds to maltose can also be used.

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クモ糸フィブロインを精製することができる。 Furthermore, an "epitope tag" utilizing an antigen-antibody reaction can also be used. By adding a peptide (epitope) exhibiting antigenicity as a tag sequence, an antibody against the epitope can be bound. Examples of the epitope tag include HA (peptide sequence of hemagglutinin of influenza virus) tag, myc tag, FLAG tag and the like. By utilizing the epitope tag, the modified spider silk fibroin can be easily purified with high specificity.

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クモ糸フィブロインを回収することもできる。 Further, a tag sequence in which the tag sequence can be separated by a specific protease can also be used. By treating the protein adsorbed via the tag sequence with a protease, the modified spider silk fibroin from which the tag sequence has been separated can also be recovered.

タグ配列を含む改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(2−iii)配列番号12(PRT380)、配列番号13(PRT410)、配列番号14(PRT525)若しくは配列番号15(PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(2−iv)配列番号12、配列番号13、配列番号14若しくは配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of the modified spider silk fibroin containing the tag sequence are shown in (2-iii) SEQ ID NO: 12 (PRT380), SEQ ID NO: 13 (PRT410), SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799). A modified spider silk fibroin comprising the amino acid sequence (2-iv), or an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. Can be mentioned.

配列番号16(PRT313)、配列番号12、配列番号13、配列番号14及び配列番号15で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号10、配列番号6、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。 The amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 16 (PRT313), SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 are represented by SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9, respectively. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 11 (including His tag sequence and hinge sequence) is added to the N-terminal of the indicated amino acid sequence.

(2−iii)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号12、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified spider silk fibroin of (2-iii) may consist of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.

(2−iv)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号12、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(2−iv)の改変クモ糸フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified spider fibroin of (2-iv) comprises an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. The modified spider silk fibroin of (2-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m. The sequence identity is preferably 95% or more.

(2−iv)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号12、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつREP中に含まれるXGX(但し、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をzとし、上記ドメイン配列中のREPの総アミノ酸残基数をwとしたときに、z/wが50.9%以上であることが好ましい。 The modified spider fibroin of (2-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 and is contained in REP. When the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of XGX (where X indicates amino acid residues other than glycine) is z and the total number of amino acid residues in REP in the domain sequence is w, z / W is preferably 50.9% or more.

第2の改変クモ糸フィブロインは、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 spider silk fibroin may contain a secretory signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.

第3の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、(A)モチーフの含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。第3の改変クモ糸フィブロインのドメイン配列は、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、少なくとも1又は複数の(A)モチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。 The third modified spider silk fibroin has an amino acid sequence whose domain sequence has a reduced content of (A) n motif as compared with naturally occurring spider silk fibroin. It can be said that the domain sequence of the third modified spider silk fibroin has an amino acid sequence corresponding to the deletion of at least one or more (A) n motifs as compared with the naturally occurring spider silk fibroin. ..

第3の改変クモ糸フィブロインは、天然由来のクモ糸フィブロインから(A)モチーフを10〜40%欠失させたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The third modified spider silk fibroin may have an amino acid sequence corresponding to a 10-40% deletion of the (A) n motif from naturally occurring spider silk fibroin.

第3の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、少なくともN末端側からC末端側に向かって1〜3つの(A)モチーフ毎に1つの(A)モチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The third modified spider silk fibroin has a domain sequence of at least 1 for every 1 to 3 (A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side as compared with the naturally occurring spider silk fibroin. A) It may have an amino acid sequence corresponding to the deletion of the n motif.

第3の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、少なくともN末端側からC末端側に向かって2つ連続した(A)モチーフの欠失、及び1つの(A)モチーフの欠失がこの順に繰り返されたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The third modified spider silk fibroin has a domain sequence of at least two consecutive deletions of the n motif from the N-terminal side to the C-terminal side as compared with the naturally occurring spider silk fibroin, and the deletion of the n motif. It may have an amino acid sequence corresponding to the deletion of one (A) n motif repeated in this order.

第3の改変クモ糸フィブロインは、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)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 spider silk fibroin has an amino acid sequence corresponding to the deletion of the (A) n motif at least every other two domain sequences from the N-terminal side to the C-terminal side. May be good.

第3の改変クモ糸フィブロインは、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含み、N末端側からC末端側に向かって、隣合う2つの[(A)モチーフ−REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としたとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が1.8〜11.3となる隣合う2つの[(A)モチーフ−REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値を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)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 third modified spider silk fibroin contains a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , and two adjacent [(A)) from the N-terminal side to the C-terminal side. When the number of amino acid residues in the REP of the n-motif-REP] unit is sequentially compared and the number of amino acid residues in the REP having a small number of amino acid residues is 1, the ratio of the number of amino acid residues in the other REP is 1. Let x be the maximum value of the sum of the number of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units, which are 8 to 11.3, and let y be the total number of amino acid residues in the domain sequence. 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 with respect to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, preferably 86% or more, more preferably 90% or more, and 95% or more. It is even more preferably 100% (meaning that it is composed only of alanine residues).

x/yの算出方法を図1を参照しながら更に詳細に説明する。図1には、改変クモ糸フィブロインからN末端配列及びC末端配列を除いたドメイン配列を示す。当該ドメイン配列は、N末端側(左側)から(A)モチーフ−第1のREP(50アミノ酸残基)−(A)モチーフ−第2のREP(100アミノ酸残基)−(A)モチーフ−第3のREP(10アミノ酸残基)−(A)モチーフ−第4のREP(20アミノ酸残基)−(A)モチーフ−第5のREP(30アミノ酸残基)−(A)モチーフという配列を有する。 The calculation method of x / y will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 1 shows a domain sequence obtained by removing the N-terminal sequence and the C-terminal sequence from the modified spider silk fibroin. From the N-terminal side (left side), the domain sequence consists of (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 an arrangement called n motifs.

隣合う2つの[(A)モチーフ−REP]ユニットは、重複がないように、N末端側からC末端側に向かって、順次選択する。このとき、選択されない[(A)モチーフ−REP]ユニットが存在してもよい。図1には、パターン1(第1のREPと第2のREPの比較、及び第3のREPと第4のREPの比較)、パターン2(第1のREPと第2のREPの比較、及び第4のREPと第5のREPの比較)、パターン3(第2のREPと第3のREPの比較、及び第4のREPと第5のREPの比較)、パターン4(第1のREPと第2のREPの比較)を示した。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 sequentially selected from the N-terminal side toward the C-terminal side so as not to overlap. At this time, there may be a [(A) n motif-REP] unit that is not selected. In FIG. 1, pattern 1 (comparison between the first REP and the second REP and comparison between the third REP and the fourth REP), pattern 2 (comparison between the first REP and the second REP, and a comparison). 4th REP and 5th REP comparison), Pattern 3 (2nd REP and 3rd REP comparison, and 4th REP and 5th REP comparison), Pattern 4 (1st REP and (Comparison of the second REP) is shown. There are other selection methods.

次に各パターンについて、選択した隣合う2つの[(A)モチーフ−REP]ユニット中の各REPのアミノ酸残基数を比較する。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. The comparison is performed by obtaining the ratio of the number of amino acid residues of the other when the one with the smaller number of amino acid residues is set to 1. For example, in the case of comparing the first REP (50 amino acid residues) and the second REP (100 amino acid residues), when the first REP having a smaller number of amino acid residues is 1, the second REP The ratio of the number of amino acid residues is 100/50 = 2. Similarly, in the case of comparing the fourth REP (20 amino acid residues) and the fifth REP (30 amino acid residues), when the fourth REP with a smaller number of amino acid residues is set to 1, the fifth REP The ratio of the number of amino acid residues in 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)モチーフ−REP]ユニットの組を実線で示した。本明細書中、この比をギザ比率と呼ぶ。よりアミノ酸残基数の少ない方を1としたときに、他方のアミノ酸残基数の比が1.8未満又は11.3超となる[(A)モチーフ−REP]ユニットの組は破線で示した。 In Figure 1, when the 1 more lesser of amino acid residues, the ratio of the other amino acid residues is from 1.8 to 11.3 a set of [(A) n motif -rep] Unit Shown by solid line. In the present specification, this ratio is referred to as a jagged ratio. When the one with the smaller number of amino acid residues is 1, the ratio of the number of amino acid residues of the other is less than 1.8 or more than 11.3 . The set of [(A) n motif-REP] units is indicated by a broken line. Indicated.

各パターンにおいて、実線で示した隣合う2つの[(A)モチーフ−REP]ユニットの全てのアミノ酸残基数を足し合わせる(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, add up the total number of amino acid residues of the two adjacent [(A) n motif-REP] units shown by the solid line (not only REP, but also the number of amino acid residues of (A) n motif. is there.). Then, the total values added are compared, and the total value (maximum value of the total value) of the pattern in which the total value is maximized is defined as x. In the example shown in FIG. 1, the total value of pattern 1 is the maximum.

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。 Next, x / y (%) can be calculated by dividing x by the total number of amino acid residues y in the domain sequence.

第3の改変クモ糸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 spider silk fibroin, x / y is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, further preferably 65% or more, and more preferably 70% or more. Even more preferably, it is even more preferably 75% or more, and particularly preferably 80% or more. The upper limit of x / y is not particularly limited and may be, for example, 100% or less. When the jagged ratio is 1: 1.9 to 11.3, x / y is preferably 89.6% or more, and when the jagged ratio is 1: 1.8 to 3.4, x. / Y is preferably 77.1% or more, and when the jagged ratio is 1: 1.9 to 8.4, x / y is preferably 75.9% or more, and the jagged ratio is 1. In the case of 1.9 to 4.1, x / y is preferably 64.2% or more.

第3の改変クモ糸フィブロインが、ドメイン配列中に複数存在する(A)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クモ糸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 spider silk fibroin is a modified spider silk 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%. The above is preferable, 50% or more is more preferable, 55% or more is further preferable, 60% or more is further more preferable, and 70% or more is even more preferable. It is particularly preferably 80% or more. The upper limit of x / y is not particularly limited and may be 100% or less.

ここで、天然由来のフィブロインにおけるx/yについて説明する。まず、上述のように、NCBI GenBankにアミノ酸配列情報が登録されているフィブロインを例示した方法により確認したところ、663種類のフィブロイン(このうち、クモ類由来のフィブロインは415種類)が抽出された。抽出された全てのフィブロインのうち、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列で構成される天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、上述の算出方法により、x/yを算出した。ギザ比率が1:1.9〜4.1の場合の結果を図3に示す。 Here, x / y in naturally derived fibroin will be described. First, as described above, when the fibroin whose amino acid sequence information was registered in NCBI GenBank was confirmed by the method exemplified, 663 types of fibroin (of which 415 types of arachnid-derived fibroin were extracted) were extracted. Of all the extracted fibroin, x / y from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin composed of the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m by the above calculation method. Was calculated. The results when the jagged ratio is 1: 1.9 to 4.1 are shown in FIG.

図3の横軸はx/y(%)を示し、縦軸は頻度を示す。図3から明らかなとおり、天然由来のクモ糸フィブロインにおけるx/yは、いずれも64.2%未満である(最も高いもので、64.14%)。 The horizontal axis of FIG. 3 indicates x / y (%), and the vertical axis indicates frequency. As is clear from FIG. 3, the x / y of the naturally occurring spider silk fibroin is less than 64.2% (the highest is 64.14%).

第3の改変クモ糸フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のクモ糸フィブロインの遺伝子配列から、x/yが64.2%以上になるように(A)モチーフをコードする配列の1又は複数を欠失させることにより得ることができる。また、例えば、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列から、x/yが64.2%以上になるように1又は複数の(A)モチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列から(A)モチーフが欠失したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 The third modified spider silk fibroin is, for example, one or more of the sequences encoding the (A) n motif so that x / y is 64.2% or more from the cloned naturally occurring spider silk fibroin gene sequence. Can be obtained by deleting. Further, for example, from the amino acid sequence of naturally-derived spider silk fibroin, an amino acid sequence corresponding to the deletion of one or more (A) n motifs so that x / y is 64.2% or more is designed. It can also be obtained by chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In each case, in addition to the modification corresponding to the deletion of (A) n motif from the amino acid sequence of naturally occurring spider fibroin, one or more amino acid residues were further substituted, deleted, inserted and /. Alternatively, the amino acid sequence corresponding to the addition may be modified.

第3の改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(3−i)配列番号17(Met−PRT399)、配列番号7(Met−PRT410)、配列番号8(Met−PRT525)若しくは配列番号9(Met−PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(3−ii)配列番号17、配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the third modified spider silk fibroin, (3-i) SEQ ID NO: 17 (Met-PRT399), SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525) or SEQ ID NO: 9 An amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in (Met-PRT799) or the amino acid sequence shown in (3-ii) SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9 Including, modified spider silk fibroin can be mentioned.

(3−i)の改変クモ糸フィブロインについて説明する。配列番号17で示されるアミノ酸配列は、天然由来のクモ糸フィブロインに相当する配列番号10(Met−PRT313)で示されるアミノ酸配列から、N末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)モチーフを欠失させ、更にC末端配列の手前に[(A)モチーフ−REP]を1つ挿入したものである。配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列は、第2の改変クモ糸フィブロインで説明したとおりである。 The modified spider silk fibroin of (3-i) will be described. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 17 is every two (A) from the N-terminal side to the C-terminal side from the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 10 (Met-PRT313) corresponding to the naturally occurring spider silk fibroin. ) The n- motif is deleted, and one [(A) n- motif-REP] is inserted before the C-terminal sequence. The amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9 is as described in the second modified spider silk fibroin.

配列番号10で示されるアミノ酸配列(天然由来のクモ糸フィブロインに相当)のギザ比率1:1.8〜11.3におけるx/yの値は15.0%である。配列番号17で示されるアミノ酸配列、及び配列番号7で示されるアミノ酸配列におけるx/yの値は、いずれも93.4%である。配列番号8で示されるアミノ酸配列におけるx/yの値は、92.7%である。配列番号9で示されるアミノ酸配列におけるx/yの値は、89.8%である。配列番号10、配列番号17、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列におけるz/wの値は、それぞれ46.8%、56.2%、70.1%、66.1%及び70.0%である。 The value of x / y in the jagged ratio of 1: 1.8 to 11.3 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally occurring spider silk fibroin) is 15.0%. The value of x / y in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17 and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 is 93.4%. The value of x / y in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 is 92.7%. The value of x / y in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 is 89.8%. The values of z / w in the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 are 46.8%, 56.2%, 70.1% and 66. 1% and 70.0%.

(3−i)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号17、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified spider silk fibroin of (3-i) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.

(3−ii)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号17、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(3−ii)の改変クモ糸フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified spider fibroin of (3-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9. The modified spider silk fibroin of (3-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m. The sequence identity is preferably 95% or more.

(3−ii)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号17、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつN末端側からC末端側に向かって、隣合う2つの[(A)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)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 spider silk fibroin of (3-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and is C from the N-terminal side. When the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared toward the terminal side, and the number of amino acid residues of REP having 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 11.3 (the jagged ratio is 1: 1.8 to 11.3) of two adjacent [(A) n motif-REP] units. When x is the maximum value of the total value obtained by adding the number of amino acid residues and y is the total number of amino acid residues in the domain sequence, x / y is preferably 64.2% or more.

第3の改変クモ糸フィブロインは、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 spider silk fibroin may contain the tag sequence described above at either or both of the N-terminus and the C-terminus.

タグ配列を含む改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(3−iii)配列番号18(PRT399)、配列番号13(PRT410)、配列番号14(PRT525)若しくは配列番号15(PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(3−iv)配列番号18、配列番号13、配列番号14若しくは配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of the modified spider silk fibroin containing the tag sequence are shown in (3-iii) SEQ ID NO: 18 (PRT399), SEQ ID NO: 13 (PRT410), SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799). A modified spider silk fibroin comprising the amino acid sequence (3-iv), or an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. Can be mentioned.

配列番号18、配列番号13、配列番号14及び配列番号15で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号17、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。 The amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 are the N-terminals of the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9, respectively. The amino acid sequence shown by (including His tag sequence and hinge sequence) is added.

(3−iii)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号18、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified spider silk fibroin of (3-iii) may consist of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.

(3−iv)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号18、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(3−iv)の改変クモ糸フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified spider fibroin of (3-iv) comprises an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. The modified spider silk fibroin of (3-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m. The sequence identity is preferably 95% or more.

(3−iv)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号18、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつN末端側からC末端側に向かって、隣合う2つの[(A)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)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 spider silk fibroin (3-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15, and is C from the N-terminal side. When the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared toward the terminal side, and the number of amino acid residues of REP having a small number of amino acid residues is set to 1. , The maximum value of the total value of the sum of the number of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units in which the ratio of the number of amino acid residues of the other REP is 1.8 to 11.3 When x is defined and the total number of amino acid residues in the domain sequence is y, x / y is preferably 64.2% or more.

第3の改変クモ糸フィブロインは、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 spider silk fibroin may contain a secretory signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.

第4の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、(A)モチーフの含有量が低減されたことに加え、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有するものである。第4の改変クモ糸フィブロインのドメイン配列は、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、少なくとも1又は複数の(A)モチーフが欠失したことに加え、更に少なくともREP中の1又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。すなわち、第4の改変クモ糸フィブロインは、上述した第2の改変クモ糸フィブロインと、第3の改変クモ糸フィブロインの特徴を併せ持つ改変クモ糸フィブロインである。具体的な態様等は、第2の改変クモ糸フィブロイン、及び第3の改変クモ糸フィブロインで説明したとおりである。 The fourth modified spider silk fibroin has a reduced domain sequence of (A) n motif content and a reduced content of glycine residues as compared with naturally occurring spider silk fibroin. It has an amino acid sequence. The domain sequence of the fourth modified spider silk fibroin lacks at least one or more (A) n motifs as compared to naturally occurring spider silk fibroin, plus at least one or more in the REP. It can be said that it has an amino acid sequence corresponding to the substitution of a glycine residue with another amino acid residue. That is, the fourth modified spider silk fibroin is a modified spider silk fibroin having the characteristics of the above-mentioned second modified spider silk fibroin and the third modified spider silk fibroin. Specific aspects and the like are as described in the second modified spider silk fibroin and the third modified spider silk fibroin.

第4の改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(4−i)配列番号7(Met−PRT410)、配列番号8(Met−PRT525)、配列番号9(Met−PRT799)、配列番号13(PRT410)、配列番号14(PRT525)若しくは配列番号15(PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(4−ii)配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号13、配列番号14若しくは配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列を含む改変クモ糸フィブロインの具体的な態様は上述のとおりである。 As more specific examples of the fourth modified spider silk fibroin, (4-i) SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525), SEQ ID NO: 9 (Met-PRT799), SEQ ID NO: 13 (PRT410), the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799), or (4-ii) SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: Examples thereof include modified spider silk fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by No. 15. Specific embodiments of the modified spider silk fibroin comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 are as described above.

第5の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸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。 The fifth modified spider fibroin has a domain sequence in which one or more amino acid residues in REP are replaced with amino acid residues having a high hydrophobicity index as compared with naturally occurring spider fibroin. And / or it may have an amino acid sequence that locally contains a region with a large hydrophobicity index, which corresponds to the insertion of one or more amino acid residues with a large hydrophobicity index in the REP.

局所的に疎水性指標の大きい領域は、連続する2〜4アミノ酸残基で構成されていることが好ましい。 The region having a locally large hydrophobicity index is preferably composed of consecutive 2 to 4 amino acid residues.

上述の疎水性指標の大きいアミノ酸残基は、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)及びアラニン(A)から選ばれるアミノ酸残基であ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). It is more preferably a residue.

第5の改変クモ糸フィブロインは、天然由来のクモ糸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、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変があってもよい。 In the fifth modified spider fibroin, one or more amino acid residues in the REP were replaced with amino acid residues having a higher hydrophobicity index as compared with the naturally occurring spider fibroin, and / or in the REP. In addition to the modification corresponding to the insertion of one or more amino acid residues having a large hydrophobicity index, one or more amino acid residues were substituted or deleted as compared with the naturally occurring spider fibroin. , Insertion and / or addition of amino acid sequences may be modified.

第5の改変クモ糸フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のクモ糸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、天然由来のクモ糸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、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列からREP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 The fifth modified spider fibroin contains, for example, one or more hydrophilic amino acid residues in REP (eg, amino acid residues having a negative hydrophobicity index) from the cloned naturally occurring spider fibroin gene sequence. It can be obtained by substituting a hydrophobic amino acid residue (eg, an amino acid residue having a positive hydrophobicity index) and / or inserting one or more hydrophobic amino acid residues in the REP. Also, for example, one or more hydrophilic amino acid residues in REP were replaced with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring spider silk fibroin, and / or one or more hydrophobic amino acids in REP. It can also be obtained by designing an amino acid sequence corresponding to the insertion of a residue and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In either case, one or more hydrophilic amino acid residues in the REP were replaced with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring spider silk fibroin, and / or one or more hydrophobic in the REP. In addition to the modification corresponding to the insertion of the sex amino acid residue, the amino acid sequence corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues may be further modified.

第5の改変クモ糸フィブロインは、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含み、最もC末端側に位置する(A)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)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 spider silk fibroin contains the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , and is located closest to the C-terminal side (A) from the n- motif to the C-terminal of the above domain sequence. In all REPs included in the sequence excluding the sequence up to the above domain sequence, the total number of amino acid residues contained in the region where the average value of the hydrophobicity index of consecutive 4 amino acid residues is 2.6 or more is p. When the total number of amino acid residues contained in the sequence obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence is q, p / q May have an amino acid sequence of 6.2% or more.

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

Figure 2021054771
Figure 2021054771

p/qの算出方法を更に詳細に説明する。算出には、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列(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。 The method of calculating p / q will be described in more detail. For the calculation, the sequence obtained by removing the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m. (Hereinafter referred to as "sequence A") is used. First, the average value of the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues is calculated for all REPs contained in the sequence A. The average value of the hydrophobicity index is obtained by dividing the total HI of each amino acid residue contained in four consecutive amino acid residues by 4 (the number of amino acid residues). The average value of the hydrophobicity index is obtained for all consecutive 4 amino acid residues (each amino acid residue is used to calculate the average value 1 to 4 times). Next, a region in which the average value of the hydrophobicity index of consecutive four amino acid residues is 2.6 or more is specified. Even if a certain amino acid residue corresponds to a plurality of "consecutive four amino acid residues having an average value of 2.6 or more of the hydrophobicity index", it should be included as one amino acid residue in the region. become. The total number of amino acid residues contained in the region is p. Further, the total number of amino acid residues contained in the sequence A is q.

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4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4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)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4の場合28/170=16.47%となる。 For example, when 20 consecutive "4 consecutive amino acid residues having an average value of the hydrophobicity index of 2.6 or more" are extracted (no duplication), the average value of the hydrophobicity index of 4 consecutive amino acid residues is 2. The region of .6 or more contains 20 consecutive 4 amino acid residues (no duplication), and p is 20 × 4 = 80. Further, for example, when two "consecutive four amino acid residues having an average value of 2.6 or more of the hydrophobicity index" are duplicated by one amino acid residue, the hydrophobicity index of the consecutive four amino acid residues A region having an average value of 2.6 or more contains 7 amino acid residues (p = 2 × 4-1 = 7. “-1” is a deduction for duplicates). For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 4, p is 7 × 4 = because there are seven “consecutive 4 amino acid residues having an average value of the hydrophobicity index of 2.6 or more” without duplication. It becomes 28. Further, for example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 4, q is 4 + 50 + 4 + 40 + 4 + 10 + 4 + 20 + 4 + 30 = 170 (excluding the (A) n motif existing at the end of the C-terminal side). Next, p / q (%) can be calculated by dividing p by q. In the case of FIG. 4, 28/170 = 16.47%.

第5の改変クモ糸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 spider silk fibroin, p / q is preferably 6.2% or more, more preferably 7% or more, further preferably 10% or more, and further preferably 20% or more. Is even more preferable, and 30% or more is even more preferable. The upper limit of p / q is not particularly limited, but may be, for example, 45% or less.

第5の改変クモ糸フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のクモ糸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、天然由来のクモ糸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、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、REP中の1又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当する改変を行ってもよい。 The fifth modified spider silk fibroin comprises, for example, one or more hydrophilic amino acid residues (eg,) in the REP such that the amino acid sequence of the cloned naturally occurring spider silk fibroin is subjected to the above p / q condition. , Amino acid residues with a negative hydrophobicity index) are replaced with hydrophobic amino acid residues (eg, amino acid residues with a positive hydrophobicity index), and / or one or more hydrophobic amino acids in the REP. By inserting a residue, it can be obtained by locally modifying the amino acid sequence to include a region having a large hydrophobicity index. Further, for example, it can be obtained by designing an amino acid sequence satisfying the above p / q condition from the amino acid sequence of naturally-derived spider silk fibroin and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In either case, one or more amino acid residues in the REP were replaced with amino acid residues with a higher hydrophobicity index compared to naturally occurring spider fibroin, and / or one or more in the REP. In addition to the modification corresponding to the insertion of a plurality of amino acid residues having a large hydrophobicity index, the modification corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues is further performed. May be good.

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。 The amino acid residue having a large hydrophobicity index is not particularly limited, but isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M) and alanine (A). ) Is preferable, and valine (V), leucine (L) and isoleucine (I) are more preferable.

第5の改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(5−i)配列番号19(Met−PRT720)、配列番号20(Met−PRT665)若しくは配列番号21(Met−PRT666)で示されるアミノ酸配列、又は(5−ii)配列番号19、配列番号20若しくは配列番号21で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the fifth modified spider silk fibroin, (5-i) the amino acid represented by SEQ ID NO: 19 (Met-PRT720), SEQ ID NO: 20 (Met-PRT665) or SEQ ID NO: 21 (Met-PRT666). Examples may be modified spider silk fibroin comprising a sequence or an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in (5-ii) SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21.

(5−i)の改変クモ糸フィブロインについて説明する。配列番号19で示されるアミノ酸配列は、配列番号7(Met−PRT410)で示されるアミノ酸配列に対し、C末端側の端末のドメイン配列を除いて、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を2カ所挿入し、更に一部のグルタミン(Q)残基をセリン(S)残基に置換し、かつC末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号20で示されるアミノ酸配列は、配列番号8(Met−PRT525)で示されるアミノ酸配列に対し、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を1カ所挿入したものである。配列番号21で示されるアミノ酸配列は、配列番号8で示されるアミノ酸配列に対し、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を2カ所挿入したものである。 The modified spider silk fibroin of (5-i) will be described. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19 consists of 3 amino acid residues every other REP, except for the domain sequence of the terminal on the C-terminal side, with respect to the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410). Two amino acid sequences (VLI) are inserted, a part of glutamine (Q) residue is replaced with a serine (S) residue, and a part of amino acid on the C-terminal side is deleted. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 20 is the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525) with one amino acid sequence (VLI) consisting of 3 amino acid residues inserted every other REP. is there. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 21 is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 with two amino acid sequences (VLI) consisting of three amino acid residues inserted every other REP.

(5−i)の改変クモ糸フィブロインは、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 spider silk fibroin of (5-i) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21.

(5−ii)の改変クモ糸フィブロインは、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)の改変クモ糸フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified spider silk fibroin of (5-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21. The modified spider silk fibroin of (5-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m. The sequence identity is preferably 95% or more.

(5−ii)の改変クモ糸フィブロインは、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)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)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 spider silk 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 most on the C-terminal side (A). ) In all REPs included in the sequence excluding the sequence from the n motif to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence, it is included in the region where the average value of the hydrophobicity index of 4 consecutive amino acid residues is 2.6 or more. Let p be the total number of amino acid residues, and let q be the total number of amino acid residues contained in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence. Occasionally, p / q is preferably 6.2% or higher.

第5の改変クモ糸フィブロインは、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 spider silk fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and the C-terminus.

タグ配列を含む改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(5−iii)配列番号22(PRT720)、配列番号23(PRT665)若しくは配列番号24(PRT666)で示されるアミノ酸配列、又は(5−iv)配列番号22、配列番号23若しくは配列番号24で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the modified spider silk fibroin comprising a tag sequence, the amino acid sequence set forth in (5-iii) SEQ ID NO: 22 (PRT720), SEQ ID NO: 23 (PRT665) or SEQ ID NO: 24 (PRT666), or (5). -Iv) Examples thereof include modified spider silk fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24.

配列番号22、配列番号23及び配列番号24で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号19、配列番号20及び配列番号21で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。 The amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 and SEQ ID NO: 24 are the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 11 (His tag) at the N-terminal of the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 and SEQ ID NO: 21, respectively. (Including array and hinge array) is added.

(5−iii)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号22、配列番号23又は配列番号24で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified spider silk fibroin of (5-iii) may consist of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24.

(5−iv)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号22、配列番号23又は配列番号24で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(5−iv)の改変クモ糸フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified spider silk fibroin of (5-iv) comprises an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24. The modified spider silk fibroin of (5-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m. The sequence identity is preferably 95% or more.

(5−iv)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号22、配列番号23又は配列番号24で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつ最もC末端側に位置する(A)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)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 spider silk fibroin (5-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24, and is located most on the C-terminal side (A). ) In all REPs included in the sequence excluding the sequence from the n motif to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence, it is included in the region where the average value of the hydrophobicity index of 4 consecutive amino acid residues is 2.6 or more. Let p be the total number of amino acid residues, and let q be the total number of amino acid residues contained in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence. Occasionally, p / q is preferably 6.2% or higher.

第5の改変クモ糸フィブロインは、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 spider silk fibroin may contain a secretory signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.

第6の改変クモ糸フィブロインは、天然由来のクモ糸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。 The sixth modified spider silk fibroin has an amino acid sequence with a reduced content of glutamine residues as compared to naturally occurring spider silk fibroin.

第6の改変クモ糸フィブロインは、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 spider silk fibroin preferably contains at least one motif selected from the GGX motif and the GPGXX motif in the amino acid sequence of REP.

第6の改変クモ糸フィブロインが、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 spider silk fibroin contains the GPGXXX motif in the REP, the content of the GPGXXX motif is usually 1% or more, may be 5% or more, and is preferably 10% or more. The upper limit of the GPGXX motif content is not particularly limited and may be 50% or less, or 30% or less.

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)モチーフ−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変クモ糸フィブロイン又は天然由来のクモ糸フィブロイン)において、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの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)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)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。
In the present specification, 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) fibroin containing a domain sequence represented by n motif (modified spider silk fibroin or natural In the derived spider silk fibroin), GPGXX contained in the region in all REPs included in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located on the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence. Let s be the number obtained by multiplying the total number of motifs by 3 (that is, corresponding to the total number of G and P in the GPGXX motif), and the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence. The GPGXX motif content is calculated as s / t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs excluding (A) n motif.

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)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)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, "the sequence obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence" is targeted at "the most C-terminal side". (A) The sequence from the n motif to the C-terminal of the domain sequence (the sequence corresponding to REP) may contain a sequence having a low correlation with the sequence characteristic of fibroin, and m is small. In this case (that is, when the domain sequence is short), it affects the calculation result of the GPGXX motif content, and this effect is eliminated. When the "GPGXX motif" is located at the C-terminal of the REP, even if "XX" is, for example, "AA", it is treated as a "GPGXX motif".

図5は、改変クモ糸フィブロインのドメイン配列を示す模式図である。図5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5に示した改変クモ糸フィブロインのドメイン配列(「[(A)モチーフ−REP]−(A)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)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5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)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5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)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5の改変クモ糸フィブロインの場合21/150=14.0%となる。 FIG. 5 is a schematic diagram showing the domain sequence of the modified spider silk fibroin. The calculation method of the GPGXX motif content rate will be specifically described with reference to FIG. First, in the domain sequence of the modified spider silk fibroin shown in FIG. 5 (“[(A) n motif-REP] m- (A) n motif” type), all REPs are “most on the C-terminal side”. Since it is included in the "sequence obtained by excluding the sequence from the located (A) n motif to the C end of the domain sequence from the domain sequence" (the sequence shown by "region A" in FIG. 5), s is calculated. The number of GPGXX motifs for this is 7, and s is 7 × 3 = 21. Similarly, all REPs are "sequences obtained by removing the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence" (the sequence shown in "Region A" in FIG. 5). Since it is contained in (.), The total number t of amino acid residues in all REPs 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% in the case of the modified spider silk fibroin of FIG.

第6の改変クモ糸フィブロインは、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 spider silk fibroin has a glutamine residue content of preferably 9% or less, more preferably 7% or less, further preferably 4% or less, and preferably 0%. Especially preferable.

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)モチーフ−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変クモ糸フィブロイン又は天然由来のクモ糸フィブロイン)において、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列(図5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)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)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)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。
In the present specification, the "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) fibroin containing a domain sequence represented by n motif (modified spider fibroin or natural In the derived spider fibroin), the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is removed from the domain sequence (the sequence corresponding to "region A" in FIG. 5). In all REPs contained in, the total number of glutamine residues contained in the region is u, and the sequence from the (A) n motif located most on the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is removed from the domain sequence, and further. (A) The glutamine residue content is calculated as u / t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs excluding the n motif. In the calculation of the glutamine residue content, the reason why "the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is excluded from the domain sequence" is the above-mentioned reason. The same is true.

第6の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸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。 The sixth modified spider silk fibroin had its domain sequence deleted of one or more glutamine residues in the REP as compared to naturally occurring spider silk fibroin, or was replaced with another amino acid residue. It may have an amino acid sequence corresponding to the above.

「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 the glutamine residue, but is preferably an amino acid residue having a larger hydrophobicity index than the glutamine residue. The hydrophobicity index of amino acid residues is as shown in Table 1.

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 larger hydrophobicity index than glutamine residues include isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), and methionine (M). ) Amino acid residues selected from alanine (A), glycine (G), threonine (T), serine (S), tryptophan (W), tyrosine (Y), proline (P) and histidine (H). it can. Among these, amino acid residues selected from isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M) and alanine (A) are more preferable. , Isoleucine (I), valine (V), leucine (L) and phenylalanine (F) are more preferably amino acid residues.

第6の改変クモ糸フィブロインは、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。 In the sixth modified spider silk fibroin, the hydrophobicity of REP is preferably −0.8 or more, more preferably −0.7 or more, further preferably 0 or more, and 0. It is even more preferably 3 or more, and particularly preferably 0.4 or more. The upper limit of the hydrophobicity of REP is not particularly limited and 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)モチーフ−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(A)モチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変クモ糸フィブロイン又は天然由来のクモ糸フィブロイン)において、最もC末端側に位置する(A)モチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列(図5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)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)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)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。
In the present specification, 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) fibroin containing a domain sequence represented by n motif (modified spider fibroin or natural In the derived spider fibroin), the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is removed from the domain sequence (the sequence corresponding to "region A" in FIG. 5). In all REPs contained in, the sum of the hydrophobicity indexes of each amino acid residue in the region is v, and the sequence from the n motif located most on the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is taken from the domain sequence. The degree of hydrophobicity of REP is calculated as v / t, where t is the total number of amino acid residues of all REPs excluding the (A) n motif. In the calculation of the hydrophobicity of REP, the reason for targeting "the sequence obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence" is the above-mentioned reason. The same is true.

第6の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸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。 The sixth modified spider fibroin had its domain sequence deleted of one or more glutamine residues in REP as compared to naturally occurring spider fibroin, and / or one or more in REP. In addition to the modification corresponding to the replacement of the glutamine residue in the above with another amino acid residue, the modification of the amino acid sequence corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues There may be.

第6の改変クモ糸フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のクモ糸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、天然由来のクモ糸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。 The sixth modified spider silk fibroin, for example, deletes one or more glutamine residues in REP from the cloned naturally occurring spider silk fibroin gene sequence and / or one or more glutamines in REP. It can be obtained by substituting the residue with another amino acid residue. Also, for example, one or more glutamine residues in REP have been deleted from the amino acid sequence of naturally occurring spider fibroin, and / or one or more glutamine residues in REP have been replaced with other amino acid residues. It can also be obtained by designing an amino acid sequence corresponding to the substitution and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence.

第6の改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(6−i)配列番号25(Met−PRT888)、配列番号26(Met−PRT965)、配列番号27(Met−PRT889)、配列番号28(Met−PRT916)、配列番号29(Met−PRT918)、配列番号30(Met−PRT699)、配列番号31(Met−PRT698)、配列番号32(Met−PRT966)、配列番号41(Met−PRT917)若しくは配列番号42(Met−PRT1028)で示されるアミノ酸配列を含む改変クモ糸フィブロイン、又は(6−ii)配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41若しくは配列番号42で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。 As more specific examples of the sixth modified spider silk fibroin, (6-i) SEQ ID NO: 25 (Met-PRT888), SEQ ID NO: 26 (Met-PRT965), SEQ ID NO: 27 (Met-PRT889), SEQ ID NO: 28 (Met-PRT916), SEQ ID NO: 29 (Met-PRT918), SEQ ID NO: 30 (Met-PRT699), SEQ ID NO: 31 (Met-PRT698), SEQ ID NO: 32 (Met-PRT966), SEQ ID NO: 41 (Met-PRT917). Alternatively, modified spider silk fibroin containing the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 42 (Met-PRT1028), or (6-ii) SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30. , A modified spider silk fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: 42.

(6−i)の改変クモ糸フィブロインについて説明する。配列番号25で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列(Met−PRT410)中のQQを全てVLに置換したものである。配列番号26で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てTSに置換し、かつ残りのQをAに置換したものである。配列番号27で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てVLに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。配列番号28で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てVIに置換し、かつ残りのQをLに置換したものである。配列番号29で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てVFに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。 The modified spider silk fibroin of (6-i) will be described. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 25 is obtained by substituting VL for all QQs in the amino acid sequence (Met-PRT410) shown in SEQ ID NO: 7. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 26 is one in which all QQs in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 are replaced with TS, and the remaining Qs are replaced with A. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 27 is one in which all QQs in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 are replaced with VL, and the remaining Qs are replaced with I. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 28 is one in which all QQs in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 are replaced with VI, and the remaining Qs are replaced with L. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 29 is one in which all QQs in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 are replaced with VF, and the remaining Qs are replaced with I.

配列番号30で示されるアミノ酸配列は、配列番号8で示されるアミノ酸配列(Met−PRT525)中のQQを全てVLに置換したものである。配列番号31で示されるアミノ酸配列は、配列番号8で示されるアミノ酸配列中のQQを全てVLに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。 The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 30 is obtained by substituting VL for all QQs in the amino acid sequence (Met-PRT525) shown in SEQ ID NO: 8. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 31 is one in which all QQs in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 are replaced with VL, and the remaining Qs are replaced with I.

配列番号32で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列(Met−PRT410)中に存在する20個のドメイン配列の領域を2回繰り返した配列中のQQを全てVFに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。 In the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 32, all the QQs in the sequence in which the regions of the 20 domain sequences existing in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410) are repeated twice are replaced with VF. And the remaining Q is replaced with I.

配列番号41で示されるアミノ酸配列(Met−PRT917)は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てLIに置換し、かつ残りのQをVに置換したものである。配列番号42で示されるアミノ酸配列(Met−PRT1028)は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てIFに置換し、かつ残りのQをTに置換したものである。 In the amino acid sequence (Met-PRT917) shown in SEQ ID NO: 41, all QQs in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 are replaced with LI, and the remaining Qs are replaced with V. In the amino acid sequence (Met-PRT1028) shown in SEQ ID NO: 42, all QQs in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 are replaced with IF, and the remaining Qs are replaced with T.

配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41及び配列番号42で示されるアミノ酸配列は、いずれもグルタミン残基含有率は9%以下である(表2)。 The amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 and SEQ ID NO: 42 are all residual glutamine. The group content is 9% or less (Table 2).

Figure 2021054771
Figure 2021054771

(6−i)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41又は配列番号42で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified spider silk fibroin of (6-i) has SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: It may consist of the amino acid sequence shown by 42.

(6−ii)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41又は配列番号42で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(6−ii)の改変クモ糸フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(A)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 spider silk fibroin of (6-ii) has SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: It contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in 42. The modified spider silk fibroin of (6-ii) is also represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. It is a protein containing a domain sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.

(6−ii)の改変クモ糸フィブロインは、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)の改変クモ糸フィブロインは、GPGXXモチーフ含有率が10%以上であることが好ましい。 The modified spider silk fibroin of (6-ii) preferably has a glutamine residue content of 9% or less. Further, the modified spider silk fibroin of (6-ii) preferably has a GPGXX motif content of 10% or more.

第6の改変クモ糸フィブロインは、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、改変クモ糸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 spider silk fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and the C-terminus. This enables isolation, immobilization, detection, visualization and the like of modified spider silk fibroin.

タグ配列を含む改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(6−iii)配列番号33(PRT888)、配列番号34(PRT965)、配列番号35(PRT889)、配列番号36(PRT916)、配列番号37(PRT918)、配列番号38(PRT699)、配列番号39(PRT698)、配列番号40(PRT966)、配列番号43(PRT917)若しくは配列番号44(PRT1028)で示されるアミノ酸配列を含む改変クモ糸フィブロイン、又は(6−iv)配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43若しくは配列番号44で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the modified spider silk fibroin containing a tag sequence, (6-iii) SEQ ID NO: 33 (PRT888), SEQ ID NO: 34 (PRT965), SEQ ID NO: 35 (PRT889), SEQ ID NO: 36 (PRT916), SEQ ID NO: Modified spider silk comprising the amino acid sequence set forth in No. 37 (PRT918), SEQ ID NO: 38 (PRT699), SEQ ID NO: 39 (PRT698), SEQ ID NO: 40 (PRT966), SEQ ID NO: 43 (PRT917) or SEQ ID NO: 44 (PRT1028). Fibroin, or (6-iv), represented by SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 or SEQ ID NO: 44. Examples thereof include modified spider silk fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence.

配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43及び配列番号44で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41及び配列番号42で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。N末端にタグ配列を付加しただけであるため、グルタミン残基含有率に変化はなく、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43及び配列番号44で示されるアミノ酸配列は、いずれもグルタミン残基含有率が9%以下である(表3)。 The amino acid sequences shown by SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 and SEQ ID NO: 44 are, respectively, SEQ ID NO: 25. , SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 and SEQ ID NO: 42 shown by SEQ ID NO: 11 at the N-terminal of the amino acid sequence. The amino acid sequence (including His tag sequence and hinge sequence) is added. Since only the tag sequence was added to the N-terminal, there was no change in the glutamine residue content, and SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39. , SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 and SEQ ID NO: 44 all have a glutamine residue content of 9% or less (Table 3).

Figure 2021054771
Figure 2021054771

(6−iii)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43又は配列番号44で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified spider silk fibroin of (6-iii) has SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 or SEQ ID NO: It may consist of the amino acid sequence shown by 44.

(6−iv)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43又は配列番号44で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(6−iv)の改変クモ糸フィブロインもまた、式1:[(A)モチーフ−REP]、又は式2:[(A)モチーフ−REP]−(A)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 spider silk fibroin of (6-iv) has SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 or SEQ ID NO: It contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in No. 44. The modified spider silk fibroin of (6-iv) is also represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. It is a protein containing a domain sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.

(6−iv)の改変クモ糸フィブロインは、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)の改変クモ糸フィブロインは、GPGXXモチーフ含有率が10%以上であることが好ましい。 The modified spider silk fibroin (6-iv) preferably has a glutamine residue content of 9% or less. Further, the modified spider silk fibroin (6-iv) preferably has a GPGXX motif content of 10% or more.

第6の改変クモ糸フィブロインは、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 spider silk fibroin may contain a secretory signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.

改変クモ糸フィブロインは、第1の改変クモ糸フィブロイン、第2の改変クモ糸フィブロイン、第3の改変クモ糸フィブロイン、第4の改変クモ糸フィブロイン、第5の改変クモ糸フィブロイン、及び第6の改変クモ糸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クモ糸フィブロインであってもよい。 The modified spider silk fibroin includes a first modified spider silk fibroin, a second modified spider silk fibroin, a third modified spider silk fibroin, a fourth modified spider silk fibroin, a fifth modified spider silk fibroin, and a sixth modified spider silk fibroin. Among the characteristics of the modified spider silk fibroin, the modified spider silk fibroin may have at least two or more characteristics.

改変クモ糸フィブロインとしては、親水性改変クモ糸フィブロインであってよく、疎水性改変クモ糸フィブロインであってもよい。本明細書において、「親水性改変クモ糸フィブロイン」とは、改変クモ糸フィブロインを構成する全てのアミノ酸残基の疎水性指標(HI)の総和を求め、次にその総和を全アミノ酸残基数で除した値(平均HI)が0以下である改変クモ糸フィブロインである。疎水性指標は表1に示したとおりである。また、平均HIが0超である改変クモ糸フィブロインを疎水性改変クモ糸フィブロインと呼ぶこともある。 The modified spider silk fibroin may be hydrophilic modified spider silk fibroin or hydrophobic modified spider silk fibroin. In the present specification, the term "hydrophilic modified spider silk fibroin" refers to the sum of the hydrophobicity indexes (HI) of all the amino acid residues constituting the modified spider silk fibroin, and then the sum is the total number of amino acid residues. It is a modified spider silk fibroin having a value divided by (mean HI) of 0 or less. The hydrophobicity index is as shown in Table 1. Further, the modified spider silk fibroin having an average HI of more than 0 may be referred to as a hydrophobic modified spider silk fibroin.

親水性改変クモ糸フィブロインとしては、例えば、配列番号4で示されるアミノ酸配列、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、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、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、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、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を含む改変クモ糸フィブロインが挙げられる。 Examples of the hydrophilic modified spider silk fibroin include the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, and sequence. The amino acid sequence represented by No. 14 or SEQ ID NO: 15, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. Examples thereof include modified spider silk fibroin containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, or SEQ ID NO: 21.

疎水性改変クモ糸フィブロインとしては、例えば、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43で示されるアミノ酸配列、配列番号35、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44で示されるアミノ酸配列を含む改変クモ糸フィブロインが挙げられる。 Examples of the hydrophobic modified spider silk fibroin include the amino acid sequence and SEQ ID NO: shown 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: 43. 35, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, Modified spider silk fibroin containing the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: 44.

改変クモ糸フィブロインは、保水性により一層優れ得る観点から、疎水性指標の平均値(平均HI)が−1.0以上である改変クモ糸フィブロインであることが好ましく、−0.9以上である改変クモ糸フィブロインであることがより好ましい。改変クモ糸フィブロインの平均HIは、例えば、−0.8以上、−0.7以上、−0.6以上、−0.5以上、−0.4以上、−0.3以上、−0.2以上、−0.1以上、0以上、0.1以上、0.2以上、又は0.3以上であってよく、1.5以下、1.4以下、1.3以下、1.2以下、1.1以下、1.0以下、又は0.9以下であってよい。 The modified spider silk fibroin is preferably a modified spider silk fibroin having an average value (mean HI) of the hydrophobicity index of -1.0 or more, preferably -0.9 or more, from the viewpoint of being more excellent in water retention. More preferably, it is a modified spider silk fibroin. The average HI of the modified spider silk fibroin is, for example, -0.8 or more, -0.7 or more, -0.6 or more, -0.5 or more, -0.4 or more, -0.3 or more, -0. 2 or more, -0.1 or more, 0 or more, 0.1 or more, 0.2 or more, or 0.3 or more, 1.5 or less, 1.4 or less, 1.3 or less, 1.2 Hereinafter, it may be 1.1 or less, 1.0 or less, or 0.9 or less.

平均HIが−1.0以上である、改変クモ糸フィブロインは、例えば、上述した疎水性改変クモ糸フィブロインであってよく、平均HIが−1.0以上である親水性改変クモ糸フィブロインであってもよい。平均HIが−1.0以上である改変クモ糸フィブロインとしては、例えば、第4のフィブロインである配列番号14(PRT525)若しくは配列番号15(PRT799)、第5のフィブロインである配列番号22(PRT720)、配列番号23(PRT665)若しくは配列番号24(PRT666)、第6のフィブロインである配列番号33(PRT888)、配列番号34(PRT965)、配列番号35(PRT889)、配列番号36(PRT916)、配列番号37(PRT918)、配列番号38(PRT699)、配列番号39(PRT698)、配列番号40(PRT966)若しくは配列番号43(PRT917)で示されるアミノ酸配列を含む改変クモ糸フィブロイン又は上記配列番号で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等が挙げられる。 The modified spider silk fibroin having an average HI of −1.0 or higher may be, for example, the above-mentioned hydrophobic modified spider silk fibroin, or a hydrophilic modified spider silk fibroin having an average HI of −1.0 or higher. You may. Examples of the modified spider silk fibroin having an average HI of -1.0 or more include the fourth fibroin, SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799), and the fifth fibroin, SEQ ID NO: 22 (PRT720). , SEQ ID NO: 23 (PRT665) or SEQ ID NO: 24 (PRT666), the sixth fibroin, SEQ ID NO: 33 (PRT888), SEQ ID NO: 34 (PRT965), SEQ ID NO: 35 (PRT889), SEQ ID NO: 36 (PRT916), Modified spider silk fibroin containing the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 37 (PRT918), SEQ ID NO: 38 (PRT699), SEQ ID NO: 39 (PRT698), SEQ ID NO: 40 (PRT966) or SEQ ID NO: 43 (PRT917) or the above SEQ ID NO: Examples thereof include an amino acid sequence having 90% or more homology with the indicated amino acid sequence.

本実施形態に係る改変クモ糸フィブロインは、当該改変クモ糸フィブロインをコードする核酸を使用して、常法により製造することができる。当該改変クモ糸フィブロインをコードする核酸は、塩基配列情報に基づいて、化学合成してもよく、PCR法等を利用して合成してもよい。また、製造した改変クモ糸フィブロインの単離及び精製も通常用いられている方法で行うことができる。 The modified spider silk fibroin according to the present embodiment can be produced by a conventional method using a nucleic acid encoding the modified spider silk fibroin. The nucleic acid encoding the modified spider silk fibroin may be chemically synthesized based on the base sequence information, or may be synthesized by using a PCR method or the like. In addition, the produced modified spider silk fibroin can be isolated and purified by a commonly used method.

(保水性付与剤)
本実施形態に係る保水性付与剤は、改変クモ糸フィブロインを1種単独で含有するものであってもよく、改変クモ糸フィブロイン2種以上を組み合わせて含有するものであってもよい。
(Water retention agent)
The water-retaining agent according to the present embodiment may contain one type of modified spider silk fibroin alone, or may contain two or more types of modified spider silk fibroin in combination.

本実施形態に係る保水性付与剤は、その形態、用途等に応じて、更に他の添加剤(有効成分以外の成分)を含むものであってもよい。添加剤としては、例えば、可塑剤、レベリング剤、架橋剤、結晶核剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、フィラー、及び合成樹脂が挙げられる。添加剤の含有量は、保水性付与剤の全量100質量部に対して、50質量部以下であってよい。 The water-retaining agent according to the present embodiment may further contain other additives (ingredients other than the active ingredient) depending on its form, use and the like. Additives include, for example, plasticizers, leveling agents, cross-linking agents, crystal nucleating agents, antioxidants, UV absorbers, colorants, fillers, and synthetic resins. The content of the additive may be 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of the water retention-imparting agent.

本実施形態に係る保水性付与剤は、例えば、粉末状、ペースト状、液状(例えば、懸濁液、溶液)、ペレット状のいずれの形態であってもよい。本実施形態に係る保水性はまた、例えば、繊維、フィルム、ゲル、多孔質体、パーティクル等の成形体の形態であってもよい。本実施形態に係る保水性の形態は、保水性を付与する対象(被保水性付与物品)及びその用途に応じて適宜設定してよい。 The water-retaining agent according to the present embodiment may be in any form of, for example, powder, paste, liquid (for example, suspension, solution), or pellet. The water retention according to the present embodiment may also be in the form of a molded product such as a fiber, a film, a gel, a porous body, or particles. The water-retaining form according to the present embodiment may be appropriately set according to the object to which water-retaining is applied (water-retaining article) and its use.

本実施形態に係る保水性付与剤は、改変クモ糸フィブロインを主成分として含有するため、上述した任意の形態に成形することができる。当該成形体は、改変クモ糸フィブロインそのものを成形したものであってもよく、改変クモ糸フィブロインと他の材料とを組み合わせて成形したものであってもよい。 Since the water-retaining agent according to the present embodiment contains modified spider silk fibroin as a main component, it can be molded into any of the above-mentioned forms. The molded product may be a molded product obtained by molding the modified spider silk fibroin itself, or may be molded by combining the modified spider silk fibroin with another material.

本実施形態に係る保水性付与剤を粉末状の形態で調製する場合、例えば、上述した改変クモ糸フィブロインの製造方法により得られるタンパク質を乾燥させて粉末状にしてもよい。タンパク質の粉末には、必要に応じて、他の添加剤を含有させてもよく、粉末の粒子径を調節してもよい。 When the water-retaining agent according to the present embodiment is prepared in the form of powder, for example, the protein obtained by the above-mentioned method for producing modified spider silk fibroin may be dried and made into powder. If necessary, the protein powder may contain other additives, and the particle size of the powder may be adjusted.

本実施形態に係る保水性付与剤を液状(例えば、溶液)の形態で調製する場合、例えば、上述した改変クモ糸フィブロインの製造方法により得られるタンパク質を溶解可能な溶媒で溶解させて液状(改変クモ糸フィブロイン溶液)にしてもよい。改変クモ糸フィブロイン溶液には、必要に応じて、他の添加剤を含有させてもよい。改変クモ糸フィブロインを溶解可能な溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ギ酸、及びヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)等が挙げられる。当該溶媒には、溶解促進剤として無機塩を添加してもよい。 When the water-retaining agent according to the present embodiment is prepared in the form of a liquid (for example, a solution), for example, the protein obtained by the above-mentioned method for producing modified spider fibroin is dissolved in a soluble solvent to be liquid (modified). It may be spider silk fibroin solution). If necessary, the modified spider silk fibroin solution may contain other additives. Examples of the solvent capable of dissolving the modified spider fibroin include dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), formic acid, hexafluoroisopropanol (HFIP) and the like. An inorganic salt may be added to the solvent as a dissolution accelerator.

本実施形態に係る保水性付与剤を液状(例えば、懸濁液)の形態で調製する場合、改変クモ糸フィブロインを分散可能な溶媒に分散させて液状にしてもよい。改変クモ糸フィブロインを分散可能な溶媒としては、例えば、低級アルコール類、水及びアルコールと水の混合溶液等が挙げられる。 When the water-retaining agent according to the present embodiment is prepared in the form of a liquid (for example, suspension), the modified spider silk fibroin may be dispersed in a dispersible solvent to make it liquid. Examples of the solvent in which the modified spider silk fibroin can be dispersed include lower alcohols, water, and a mixed solution of alcohol and water.

本実施形態に係る保水性付与剤を繊維の形態で調製する場合、例えば、上述した改変クモ糸フィブロイン溶液をドープ液とし、湿式紡糸、乾式紡糸、乾湿式紡糸又は溶融紡糸等の公知の紡糸方法により紡糸して繊維(改変クモ糸フィブロイン繊維)にしてもよい。繊維の形態としては、単一糸であってもよく、混紡糸、混繊糸、混織糸、交織糸、合撚糸及びカバーリング糸等の複合糸であってもよく、不織布等であってもよい。 When the water-retaining agent according to the present embodiment is prepared in the form of fibers, for example, a known spinning method such as wet spinning, dry spinning, dry wet spinning, or melt spinning, using the above-mentioned modified spider fibroin solution as a dope solution. May be spun into fibers (modified spider fibroin fibers). The form of the fiber may be a single yarn, a composite yarn such as a blended yarn, a mixed fiber yarn, a mixed weaving yarn, a mixed weaving yarn, a twisted yarn, a covering yarn, or a non-woven fabric. Good.

改変クモ糸フィブロイン繊維は、短繊維であっても、長繊維であってもよい。また、改変クモ糸フィブロイン繊維は、改変クモ糸フィブロイン繊維単独であってもよく、又は他の繊維と組み合わされてもよい。すなわち、改変クモ糸フィブロイン繊維のみからなる単独糸、改変クモ糸フィブロイン繊維と他の繊維とを組み合わせてなる複合糸が、それぞれ単独で、又はそれらが組み合わされて用いられてもよい。上記単独糸及び上記複合糸は、短繊維を撚り合わせたスパン糸であってもよく、長繊維を撚り合わせた、又は撚り合せていないフィラメント糸であってもよい。また、改変クモ糸フィブロイン繊維は、短繊維であっても、長繊維であっても、糸に加工することなく、単独で、又は他の繊維と組み合わせて、繊維のまま用いることもできる。他の繊維としては、例えば、ナイロン、ポリエステル等の合成繊維、キュプラ、レーヨン等の再生繊維、綿、麻等の天然繊維が挙げられる。他の繊維と組み合わせて使用する場合には、繊維全量を基準として、改変クモ糸フィブロイン繊維の含有量が、20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることが更に好ましく、50質量%以上であることが更により好ましい。 The modified spider silk fibroin fiber may be a short fiber or a long fiber. Further, the modified spider silk fibroin fiber may be the modified spider silk fibroin fiber alone or in combination with other fibers. That is, a single yarn composed of only modified spider silk fibroin fibers and a composite yarn composed of a combination of modified spider yarn fibroin fibers and other fibers may be used alone or in combination thereof. The single yarn and the composite yarn may be spun yarns in which short fibers are twisted, or filament yarns in which long fibers are twisted or not twisted. Further, the modified spider silk fibroin fiber, whether it is a short fiber or a long fiber, can be used as a fiber alone or in combination with other fibers without being processed into a yarn. Examples of other fibers include synthetic fibers such as nylon and polyester, recycled fibers such as cupra and rayon, and natural fibers such as cotton and linen. When used in combination with other fibers, the content of the modified spider silk fibroin fiber is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, based on the total amount of fibers, 40. It is more preferably mass% or more, and even more preferably 50 mass% or more.

本実施形態に係る保水性付与剤をフィルム、ゲル、多孔質体、パーティクル等の形態で調製する場合、例えば、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。 When the water-retaining agent according to the present embodiment is prepared in the form of a film, gel, porous body, particles, etc., for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-505668, Japanese Patent No. 5678283, Japanese Patent No. 4638735, etc. It can be manufactured according to the described method.

〔物品に保水性を付与する方法〕
本実施形態に係る物品に保水性を付与する方法は、物品に改変クモ糸フィブロインを含有させる工程を備える。本発明に係る改変クモ糸フィブロインは、保水性に優れているため、物品に含有させることで、物品に保水性を付与することができる。
[Method of imparting water retention to articles]
The method for imparting water retention to an article according to the present embodiment includes a step of incorporating the modified spider silk fibroin into the article. Since the modified spider silk fibroin according to the present invention has excellent water retention, it is possible to impart water retention to the article by incorporating it in the article.

物品は、保水性を付与すべきものであれば、特に制限はされない。具体的には、繊維、織物、編物、不織布、綿、スポンジ、フィルム、レジン、複合材料(本実施形態に係る保水性付与剤の形態は問わない)、及びそれらを利用して作製される各種物品等を挙げることができる。 The article is not particularly limited as long as it should be provided with water retention. Specifically, fibers, woven fabrics, knitted fabrics, non-woven fabrics, cotton, sponges, films, resins, composite materials (regardless of the form of the water-retaining agent according to the present embodiment), and various types produced using them. Goods and the like can be mentioned.

改変クモ糸フィブロインを含有させる工程では、上述した本発明に係る保水性付与剤を含有させることにより、改変クモ糸フィブロインを含有させる工程であってもよい。改変クモ糸フィブロインは、例えば、長繊維、短繊維、ゲル、パーティクル、多孔質体、フィルム等の状態で、物品に含有させてよく、物品に液状の改変クモ糸フィブロインでコーティングすること又は物品を液状の改変クモ糸フィブロインに含浸させることにより、物品に含有させてよい。 The step of containing the modified spider silk fibroin may be a step of incorporating the modified spider silk fibroin by incorporating the water-retaining agent according to the present invention described above. The modified spider silk fibroin may be contained in an article in the form of, for example, long fibers, short fibers, gels, particles, porous bodies, films, etc., and the article may be coated with liquid modified spider silk fibroin or the article may be coated. It may be contained in an article by impregnating it with liquid modified spider silk fibroin.

改変クモ糸フィブロインを含有させる方法としては、特に制限はなく、材料(原料)に改変クモ糸フィブロインを混合する方法であってもよく、上述した成形体の形態で調製した保水性付与剤を他の材料(成形体等)と組み合わせて物品を形成する方法であってもよい。また、改変クモ糸フィブロイン(必要に応じて他の添加物を含んでもよい。)そのものを成形することで物品(成形体)を形成する方法であってもよい。 The method for containing the modified spider silk fibroin is not particularly limited, and a method of mixing the modified spider silk fibroin with the material (raw material) may be used. It may be a method of forming an article in combination with the material (molded body or the like) of. Further, it may be a method of forming an article (molded article) by molding the modified spider silk fibroin (which may contain other additives if necessary) itself.

具体的には、例えば、粉末状の形態の保水性付与剤を、改変クモ糸フィブロインを溶解可能な溶媒に添加して得られたドープ液を用い、紡糸により繊維を形成してよく、キャストによりフィルムを形成してよく、ゲル、パーティクル又は多孔質体を形成してもよい。また、原料に、粉末状又はペレット状の形態の保水性付与剤を混合し、溶融紡糸して、繊維、成型品等を形成してもよい。また、樹脂に短繊維の状態で混合し、複合樹脂物を形成してもよい。 Specifically, for example, fibers may be formed by spinning using a dope solution obtained by adding a powdery water-retaining agent to a solvent in which modified spider silk fibroin can be dissolved, and by casting. A film may be formed, and a gel, particles or a porous body may be formed. Further, the raw material may be mixed with a water-retaining agent in the form of powder or pellets and melt-spun to form fibers, molded products and the like. Alternatively, a composite resin may be formed by mixing the resin with short fibers.

物品における改変クモ糸フィブロインの含有量は、物品全量を基準として、20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることが更に好ましく、50質量%以上であることが更により好ましい。改変クモ糸フィブロインの含有量の上限は、物品全量を基準として、100質量%であってもよく、90質量%以下であってもよい。物品における改変クモ糸フィブロインの含有量を調節することで、物品の保水性を制御することができる。すなわち、本発明に係る改変クモ糸フィブロインは、保水性に優れているため、物品における改変クモ糸フィブロインの含有量を高めるにつれて、物品の保水性をより高くすることができる。 The content of the modified spider silk fibroin in the article is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, further preferably 40% by mass or more, based on the total amount of the article, 50% by mass or more. It is even more preferably mass% or more. The upper limit of the content of the modified spider silk fibroin may be 100% by mass or 90% by mass or less based on the total amount of the article. By adjusting the content of the modified spider silk fibroin in the article, the water retention of the article can be controlled. That is, since the modified spider silk fibroin according to the present invention is excellent in water retention, the water retention of the article can be further increased as the content of the modified spider silk fibroin in the article is increased.

以下、実施例等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。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples and the like. However, the present invention is not limited to the following examples.

〔改変クモ糸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を有する改変クモ糸フィブロイン(以下、「PRT799」ともいう。)及び配列番号40を有する改変クモ糸フィブロイン(以下、「PRT966」ともいう。)を設計した。
[Manufacturing of modified spider silk fibroin]
(1) Preparation of expression vector Based on the nucleotide sequence and amino acid sequence of fibroin (GenBank accession number: P4684.1, GI: 11744415) derived from Nephila clavipes, a modified spider silk fibroin having SEQ ID NO: 15 (1) Hereinafter, a modified spider silk fibroin (hereinafter, also referred to as “PRT966”) having a “PRT799”) and SEQ ID NO: 40 was designed.

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11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。 The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 15 has an amino acid sequence obtained by substituting, inserting and deleting amino acid residues for the purpose of improving productivity with respect to the amino acid sequence of fibroin derived from Nephila clavipes, and further. The amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) shown by SEQ ID NO: 11 is added to the N-terminal.

配列番号40で示されるアミノ酸配列は、疎水度の向上を目的として、配列番号7で示されるアミノ酸配列(Met−PRT410)中に存在する20個のドメイン配列の領域を2回繰り返した配列中のQQを全てVFに置換し、かつ残りのQをIに置換したもの(配列番号32で示されるアミノ酸配列)に、さらにN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列が付加されている。 The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 40 is a sequence in which the regions of 20 domain sequences existing in the amino acid sequence (Met-PRT410) shown in SEQ ID NO: 7 are repeated twice for the purpose of improving the hydrophobicity. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 11 is further added to the N-terminal to which all QQs are replaced with VF and the remaining Qs are replaced with I (amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 32).

改変クモ糸フィブロインPRT799の疎水性指標の平均(平均HI)は、―0.801であり、改変クモ糸フィブロインPRT966の疎水性指標の平均(平均HI)は、0.466である。 The average hydrophobicity index (average HI) of the modified spider silk fibroin PRT799 is −0.801, and the average hydrophobicity index (average HI) of the modified spider silk fibroin PRT966 is 0.466.

次に、設計した改変クモ糸フィブロイン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 the designed modified spider silk fibroin PRT799 and PRT966 were synthesized. An NdeI site was added to the nucleic acid at the 5'end and an EcoRI site was added downstream of the stop codon. The nucleic acid was cloned into a cloning vector (pUC118). Then, the nucleic acid was cut out by restriction enzyme treatment with NdeI and EcoRI, and then recombined with the protein expression vector pET-22b (+) to obtain an expression vector.

(2)改変クモ糸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 spider silk 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 so that OD 600 was 0.005. The culture solution temperature was maintained at 30 ° C., and flask culture was carried out until the OD 600 reached 5, (about 15 hours) to obtain a seed culture solution.

Figure 2021054771
Figure 2021054771

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 solution was added to a jar fermenter to which 500 mL of the production medium (Table 5) was added so that the OD 600 was 0.05. The temperature of the culture solution was maintained at 37 ° C., and the cells were cultured under constant pH 6.9. Further, the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration.

Figure 2021054771
Figure 2021054771

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、改変クモ糸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組み換え構造タンパク質のバンドの出現により、目的とする改変クモ糸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 maintained at 37 ° C., and the cells were cultured at a constant pH of 6.9. Further, the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration, and the culture was carried out for 20 hours. Then, 1 M of isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to the culture solution to a final concentration of 1 mM to induce the expression of modified spider silk fibroin. Twenty hours after the addition of IPTG, the culture solution was centrifuged and the cells were collected. SDS-PAGE was performed using cells prepared from the culture broth before and after the addition of IPTG, and the appearance of the target recombinant structural protein band dependent on the addition of IPTG resulted in the expression of the target modified spider silk fibroin. It was confirmed.

(3)改変クモ糸フィブロインの精製
IPTGを添加してから2時間後に回収した菌体を20mM Tris−HCl buffer(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の菌体を約1mMのPMSFを含む20mM Tris−HCl緩衝液(pH7.4)に懸濁させ、高圧ホモジナイザー(GEA Niro Soavi社製)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、改変クモ糸フィブロイン(PRT799及びPRT966)を得た。
(3) Purification of modified spider silk fibroin The 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 crushed 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 washed precipitate was suspended in 8M guanidine buffer (8M guanidine hydrochloride, 10 mM sodium dihydrogen phosphate, 20 mM NaCl, 1 mM Tris-HCl, pH 7.0) to a concentration of 100 mg / mL at 60 ° C. Was stirred with a stirrer for 30 minutes to dissolve. After dissolution, dialysis was performed with water using a dialysis tube (cellulose tube 36/32 manufactured by Sanko Junyaku Co., Ltd.). The white agglutinating protein obtained after dialysis was recovered by centrifugation, water was removed by a freeze-dryer, and the freeze-dried powder was recovered to obtain modified spider silk fibroin (PRT799 and PRT966).

[改変クモ糸フィブロイン繊維の製造]
(1)ドープ液の調製
上記精製工程で得られた粉末状の形態の改変クモ糸フィブロイン(PRT799又はPRT966)とギ酸(純度99%)をそれぞれ室温で混合撹拌して溶解させた。目開き1μmの金属フィルターでろ過し、ドープ液を調製した。各ドープ液中のギ酸と改変クモ糸フィブロインの含有量は、ドープ液全量を100重量%として、それぞれ70重量%(ギ酸)、30重量%(改変クモ糸フィブロイン)とした。
[Manufacturing of modified spider silk fibroin fiber]
(1) Preparation of Dope Solution The powdered spider silk fibroin (PRT799 or PRT966) and formic acid (purity 99%) obtained in the above purification step were mixed and stirred at room temperature to dissolve them. A dope solution was prepared by filtering with a metal filter having a mesh size of 1 μm. The contents of formic acid and modified spider silk fibroin in each doping solution were 70% by weight (formic acid) and 30% by weight (modified spider silk fibroin), respectively, with the total amount of the doping solution being 100% by weight.

(2)湿式紡糸
公知の紡糸装置を使用し、上記(1)で調製した各ドープ液を、ギアポンプで凝固液中へ吐出させ、湿式紡糸を行なった。紡糸条件は下記に示すとおりとした。これにより、改変クモ糸フィブロイン繊維を得た。
(紡糸条件)
紡糸ノズル孔径:0.3mm
凝固液:18質量%硫酸ナトリウム水溶液
凝固液の温度:40℃
水洗浄浴の温度:90℃
水洗浄浴における延伸倍率:3.4倍
ホットローラー温度:60℃
(2) Wet Spinning Using a known spinning apparatus, each of the doping liquids prepared in (1) above was discharged into the coagulating liquid by a gear pump to perform wet spinning. The spinning conditions were as shown below. As a result, a modified spider silk fibroin fiber was obtained.
(Spinning conditions)
Spinning nozzle hole diameter: 0.3 mm
Coagulant: 18% by mass sodium sulfate aqueous solution Coagulant temperature: 40 ° C
Water wash bath temperature: 90 ° C
Stretching ratio in water washing bath: 3.4 times Hot roller temperature: 60 ° C

(3)収縮処理
(2)で得られた改変クモ糸フィブロイン繊維の防縮処理を以下の手順で行なった。繊維を長さ約60cmにカットして複数本束ね、繊度150デニールの繊維束とした。この繊維束を90℃の水に1時間浸漬(湿潤)させ、紡糸工程由来の繊維中の残留応力を除去し、室温で1晩静置して乾燥させた。
(3) Shrinkage treatment The modified spider silk fibroin fiber obtained in (2) was shrink-proofed according to the following procedure. The fibers were cut to a length of about 60 cm and bundled in plurality to obtain a fiber bundle having a fineness of 150 denier. The fiber bundle was immersed (wet) in water at 90 ° C. for 1 hour to remove residual stress in the fiber derived from the spinning process, and allowed to stand overnight at room temperature to dry.

[改変クモ糸フィブロインの保水性評価]
保水性の評価は、以下の(1)〜(7)の手順で行なった。サンプル数はn=3とした。比較用として、ポリエステル繊維(ジグ社製、型番5993)及び天然絹繊維(市販品、繊維径15μm)を用意した。
(1)各繊維を15cm長にカットした。
(2)各繊維50本あたりの重量から繊維1本あたりの重量と側面積の値を算出し、繊維束の側面積の和が500cmになるように繊維の本数を調整し、各サンプルを作製した。なお、側面積は、繊維の直径を測定し、繊維断面が円形であると仮定して算出した。
(3)温度20℃、相対湿度65%に設定した恒温恒湿室に各サンプルを24時間以上静置した。
(4)養生(静置)後の各サンプルの重量を測定し、これを初期重量(W)とした。
(5)各サンプルを25℃の水道水に15分間含浸した後、洗濯用ネットに小分けして入れ、洗濯機で15分間脱水した。
(6)脱水直後(0時間)の各サンプルの重量を測定した後、温度20℃、相対湿度65%に設定した恒温恒湿室に静置し、1時間毎に各サンプルの重量(W)を計8時間測定した。
(7)各時間における各サンプルの重量から含水量を算出し、保水性を評価した。
評価結果を表6と表7と図6に示した。なお、表6に示した含水量[g]と、表7と図6に示した繊維重量当たりの含水量の割合[%]は、以下の式(a)、(b)より算出した。
式(a):含水量[g]=各時間におけるサンプルの重量W[g]−サンプルの初期重量W[g]
式(b):繊維重量当たりの含水量の割合[%]=含水量[g]/サンプルの初期重量(W)[g]×100
[Evaluation of water retention of modified spider silk fibroin]
The water retention was evaluated by the following procedures (1) to (7). The number of samples was n = 3. For comparison, polyester fiber (manufactured by Jig Co., Ltd., model number 5993) and natural silk fiber (commercially available product, fiber diameter 15 μm) were prepared.
(1) Each fiber was cut into a length of 15 cm.
(2) Calculate the value of the weight per fiber and the side area from the weight per 50 fibers, adjust the number of fibers so that the sum of the side areas of the fiber bundles is 500 cm 2, and prepare each sample. Made. The side area was calculated on the assumption that the fiber diameter was measured and the fiber cross section was circular.
(3) Each sample was allowed to stand for 24 hours or more in a constant temperature and humidity chamber set at a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 65%.
(4) The weight of each sample after curing (standing) was measured and used as the initial weight ( Wi ).
(5) Each sample was impregnated in tap water at 25 ° C. for 15 minutes, then divided into small portions in a washing net and dehydrated in a washing machine for 15 minutes.
(6) After measuring the weight of each sample immediately after dehydration (0 hours), the sample is allowed to stand in a constant temperature and humidity chamber set at a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 65%, and the weight (W) of each sample is measured every hour. Was measured for a total of 8 hours.
(7) The water content was calculated from the weight of each sample at each time, and the water retention was evaluated.
The evaluation results are shown in Table 6, Table 7, and FIG. The water content [g] shown in Table 6 and the ratio [%] of the water content per fiber weight shown in Tables 7 and 6 were calculated from the following formulas (a) and (b).
Formula (a): Water content [g] = Sample weight W [g] at each time-Initial sample weight Wi [g]
Formula (b): Ratio of water content per fiber weight [%] = water content [g] / initial weight of sample ( Wi ) [g] × 100

Figure 2021054771
Figure 2021054771

Figure 2021054771
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表6、表7及び図6に示したとおり、改変クモ糸フィブロインを含む繊維(実施例1と2)は、長時間水分を保持可能であり、水分保持能に優れるとともに、水分の初期保水量(0時間)にも優れ、極めて優れた保水性を有することが確認された。これに対して、天然絹繊維(比較例1)では、水分の初期保水量に優れるが水分保持能に劣り、ポリエステル繊維(比較例2)では、水分の初期保水量と水分保持能ともに著しく劣ることが確認された。例えば、改変クモ糸フィブロインを合成樹脂繊維等に保水性付与剤として含有させることで、保水性を向上させることができる。 As shown in Tables 6, 7 and 6, the fibers containing the modified spider silk fibroin (Examples 1 and 2) can retain water for a long time, have excellent water retention ability, and have an initial water retention amount. It was confirmed that it was excellent at (0 hours) and had extremely excellent water retention. On the other hand, the natural silk fiber (Comparative Example 1) is excellent in the initial water retention capacity but inferior in the water retention capacity, and the polyester fiber (Comparative Example 2) is significantly inferior in both the initial water retention capacity and the water retention capacity. It was confirmed that. For example, the water retention can be improved by incorporating the modified spider silk fibroin in a synthetic resin fiber or the like as a water retention imparting agent.

Claims (8)

改変クモ糸フィブロインを有効成分として含有する、保水性付与剤。 A water-retaining agent containing modified spider silk fibroin as an active ingredient. 前記改変クモ糸フィブロインが、疎水性指標の平均値が−1.0以上の改変クモ糸フィブロインを含む、請求項1に記載の保水性付与剤。 The water retention-imparting agent according to claim 1, wherein the modified spider silk fibroin contains a modified spider silk fibroin having an average hydrophobicity index of −1.0 or higher. 粉末、液状又は繊維の形態である、請求項1又は2に記載の保水性付与剤。 The water retention-imparting agent according to claim 1 or 2, which is in the form of powder, liquid or fiber. 繊維の形態である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の保水性付与剤。 The water-retaining agent according to any one of claims 1 to 3, which is in the form of a fiber. 物品に保水性を付与する方法であって、
前記物品に改変クモ糸フィブロインを含有させる工程を備える、方法。
A method of imparting water retention to an article
A method comprising the step of incorporating modified spider silk fibroin into the article.
前記改変クモ糸フィブロインが、疎水性指標の平均値が−1.0以上の改変クモ糸フィブロインを含む、請求項5に記載の方法。 The method of claim 5, wherein the modified spider silk fibroin comprises a modified spider silk fibroin having an average hydrophobicity index of −1.0 or higher. 粉末、液状又は繊維の形態である、請求項5又は6に記載の方法。 The method of claim 5 or 6, which is in the form of powder, liquid or fiber. 繊維の形態である、請求項5〜7のいずれか一項に記載の方法。

The method according to any one of claims 5 to 7, which is in the form of a fiber.

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