JP2021119742A - Method for producing protein formed body and target protein formed body - Google Patents
Method for producing protein formed body and target protein formed body Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021119742A JP2021119742A JP2018058742A JP2018058742A JP2021119742A JP 2021119742 A JP2021119742 A JP 2021119742A JP 2018058742 A JP2018058742 A JP 2018058742A JP 2018058742 A JP2018058742 A JP 2018058742A JP 2021119742 A JP2021119742 A JP 2021119742A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amino acid
- seq
- protein
- sequence
- acid sequence
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K1/00—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
- C07K1/107—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length by chemical modification of precursor peptides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/435—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P21/00—Preparation of peptides or proteins
- C12P21/02—Preparation of peptides or proteins having a known sequence of two or more amino acids, e.g. glutathione
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
- D01F1/10—Other agents for modifying properties
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F4/00—Monocomponent artificial filaments or the like of proteins; Manufacture thereof
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F4/00—Monocomponent artificial filaments or the like of proteins; Manufacture thereof
- D01F4/02—Monocomponent artificial filaments or the like of proteins; Manufacture thereof from fibroin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
- C12N15/70—Vectors or expression systems specially adapted for E. coli
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
Abstract
【課題】光沢が抑制されたタンパク質成形体を簡便に製造できる方法を提供すること。【解決手段】目的タンパク質、ボイド形成物質及び溶媒を含むタンパク質溶液を用いて、前記目的タンパク質の成形体を形成する工程を備える、タンパク質成形体の製造方法。【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of easily producing a protein molded product having suppressed gloss. A method for producing a protein molded product, comprising a step of forming a molded product of the target protein using a protein solution containing a target protein, a void-forming substance and a solvent. [Selection diagram] None
Description
本発明は、タンパク質成形体の製造方法及び目的タンパク質成形体に関する。 The present invention relates to a method for producing a protein molded product and a target protein molded product.
従来から、高分子材料としてタンパク質材料を用いた成形体として繊維、フィルム、多孔体等が知られている(例えば、特許文献1〜3参照)。このようなタンパク質成形体は、使用目的に応じて、種々の機能が付与されることがある。 Conventionally, fibers, films, porous bodies and the like have been known as molded products using a protein material as a polymer material (see, for example, Patent Documents 1 to 3). Such a protein molded product may be endowed with various functions depending on the purpose of use.
例えば、タンパク質繊維の場合、成形後の繊維に光沢等を付与するため油剤等が塗布されることがある。一方で、高級感の付与等の観点から、光沢が抑制されたタンパク質成形体(特にタンパク質繊維)も求められていた。しかし、光沢が抑制されたタンパク質成形体を製造する方法はこれまであまり知られていなかった。 For example, in the case of protein fibers, an oil agent or the like may be applied to impart gloss or the like to the molded fibers. On the other hand, from the viewpoint of imparting a high-class feeling, a protein molded product having suppressed gloss (particularly protein fiber) has also been required. However, little has been known so far as a method for producing a protein molded product having suppressed gloss.
本発明は、光沢が抑制されたタンパク質成形体を簡便に製造できる方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method capable of easily producing a protein molded product having suppressed gloss.
本発明者らは、目的タンパク質、ボイド形成物質及び溶媒を含むタンパク質溶液を用いることにより、光沢が抑制されたタンパク質成形体が得られることを見出した。本発明は、この新規な知見に基づくものである。 The present inventors have found that a protein molded product having suppressed gloss can be obtained by using a protein solution containing a target protein, a void-forming substance and a solvent. The present invention is based on this novel finding.
本発明は、例えば、以下の各発明を提供する。
[1]
目的タンパク質、ボイド形成物質及び溶媒を含むタンパク質溶液を用いて、目的タンパク質の成形体を形成する工程を備える、タンパク質成形体の製造方法。
[2]
成形体が繊維である、[1]に記載のタンパク質成形体の製造方法。
[3]
ボイド形成物質が、目的タンパク質以外のタンパク質、脂質、糖、核酸及びミネラルからなる群より選択される少なくとも1種である、[1]又は[2]に記載のタンパク質成形体の製造方法。
[4]
タンパク質溶液中のボイド形成物質の含有量が、目的タンパク質100質量部に対して、3質量部以上である、[1]〜[3]のいずれかに記載のタンパク質成形体の製造方法。
[5]
タンパク質成形体中のボイドの含有体積が、タンパク質成形体中の目的タンパク質100体積%に対して、3体積%以上である、[1]〜[4]のいずれかに記載のタンパク質成形体の製造方法。
[6]
目的タンパク質が、構造タンパク質である、[1]〜[5]のいずれかに記載のタンパク質成形体の製造方法。
[7]
構造タンパク質が、クモ糸フィブロインである、[6]に記載のタンパク質成形体の製造方法。
[8]
目的タンパク質とボイド形成物質とを含み、ボイド形成物質の含有量が、目的タンパク質100質量%に対して、1質量%超である、目的タンパク質成形体。
[9]
目的タンパク質を含み、目的タンパク質100体積%に対して、ボイドを1体積%超含む、タンパク質成形体。
[10]
目的タンパク質成形体の複屈折率が、ボイドを含まない目的タンパク質成形体の複屈折率を100%としたときに、95%未満である、目的タンパク質成形体。
[11]
目的タンパク質が、構造タンパク質である、[8]〜[10]のいずれかに記載のタンパク質成形体。
[12]
構造タンパク質が、クモ糸フィブロインである、[11]に記載のタンパク質成形体。
The present invention provides, for example, the following inventions.
[1]
A method for producing a protein molded product, comprising a step of forming a molded product of the target protein using a protein solution containing the target protein, a void-forming substance, and a solvent.
[2]
The method for producing a protein molded product according to [1], wherein the molded product is a fiber.
[3]
The method for producing a protein molded product according to [1] or [2], wherein the void-forming substance is at least one selected from the group consisting of proteins other than the target protein, lipids, sugars, nucleic acids and minerals.
[4]
The method for producing a protein molded product according to any one of [1] to [3], wherein the content of the void-forming substance in the protein solution is 3 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the target protein.
[5]
The production of the protein molded product according to any one of [1] to [4], wherein the content volume of the void in the protein molded product is 3% by volume or more with respect to 100% by volume of the target protein in the protein molded product. Method.
[6]
The method for producing a protein molded product according to any one of [1] to [5], wherein the target protein is a structural protein.
[7]
The method for producing a protein molded product according to [6], wherein the structural protein is spider silk fibroin.
[8]
A target protein molded product containing a target protein and a void-forming substance, and the content of the void-forming substance is more than 1% by mass with respect to 100% by mass of the target protein.
[9]
A protein molded product containing the target protein and containing more than 1% by volume of voids with respect to 100% by volume of the target protein.
[10]
The target protein molded product has a birefringence of less than 95% when the birefringence of the target protein molded product containing no void is 100%.
[11]
The protein molded product according to any one of [8] to [10], wherein the target protein is a structural protein.
[12]
The protein molded article according to [11], wherein the structural protein is spider silk fibroin.
本発明によれば、光沢が抑制されたタンパク質成形体を簡便に製造できる方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method capable of easily producing a protein molded product having suppressed gloss.
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.
〔タンパク質成形体の製造方法〕
本実施形態に係るタンパク質成形体の製造方法は、目的タンパク質(目的とするタンパク質)、ボイド形成物質及び溶媒を含むタンパク質溶液を用いて、目的タンパク質の成形体(以下、「目的タンパク質成形体」ともいう。)を形成する工程を備える。
[Manufacturing method of protein molded product]
In the method for producing a protein molded product according to the present embodiment, a protein solution containing a target protein (target protein), a void-forming substance and a solvent is used, and the target protein molded product (hereinafter, also referred to as “target protein molded product”) is used. It is provided with a step of forming (referred to as).
タンパク質溶液は、ボイド形成物質を含むため、目的タンパク質とボイド形成物質が一緒に成形されて、成形体にボイド形成物質に由来する構造が形成される。本明細書において、ボイドは、このボイド形成物質に由来する構造を意味し、タンパク質成形体の表面又は内部に存在する。ボイドには、ボイド形成物質が存在していてもよい。また、ボイドは、一部又は全部のボイド形成物質が除去された空隙であってもよい。 Since the protein solution contains a void-forming substance, the target protein and the void-forming substance are molded together to form a structure derived from the void-forming substance in the molded product. As used herein, a void means a structure derived from this void-forming substance and is present on the surface or inside of a protein molded article. A void-forming substance may be present in the void. Further, the void may be a void from which a part or all of the void-forming substance has been removed.
目的タンパク質成形体は、光沢が抑制されている。目的タンパク質成形体は、光沢が抑制されているため、染色性に優れている。更に、目的タンパク質成形体は、保温性が向上している。 The gloss of the target protein molded product is suppressed. The target protein molded product has excellent dyeability because its gloss is suppressed. Further, the target protein molded product has improved heat retention.
(タンパク質)
目的タンパク質の種類は特に制限されず、例えば、構造タンパク質であってよい。構造タンパク質とは、生体構造を形成するタンパク質又はそれに由来するタンパク質を示す。すなわち、構造タンパク質は、天然由来の構造タンパク質であってよく、天然由来の構造タンパク質のアミノ酸配列に依拠してそのアミノ酸配列の一部(例えば、当該アミノ酸配列の10%以下)を改変した改変タンパク質であってもよい。
(protein)
The type of the target protein is not particularly limited, and may be, for example, a structural protein. The structural protein refers to a protein that forms a biological structure or a protein derived from the protein. That is, the structural protein may be a naturally occurring structural protein, and is a modified protein in which a part of the amino acid sequence (for example, 10% or less of the amino acid sequence) is modified depending on the amino acid sequence of the naturally occurring structural protein. May be.
構造タンパク質としては、例えば、フィブロイン、コラ−ゲン、レシリン、エラスチン及びケラチン、並びにこれら由来のタンパク質等を挙げることができる。フィブロインは、例えば、絹フィブロイン、クモ糸フィブロイン、及びホーネットシルクフィブロインからなる群より選択される1種以上であってよい。構造タンパク質は、絹フィブロイン、クモ糸フィブロイン又はこれらの組み合わせであってもよい。 Examples of the structural protein include fibroin, collagen, resilin, elastin and keratin, and proteins derived from these. The fibroin may be, for example, one or more selected from the group consisting of silk fibroin, spider silk fibroin, and hornet silk fibroin. The structural protein may be silk fibroin, spider silk fibroin, or a combination thereof.
本実施形態に係るフィブロインは、天然由来のフィブロインと改変フィブロインとを含む。本明細書において「天然由来のフィブロイン」とは、天然由来のフィブロインと同一のアミノ酸配列を有するフィブロインを意味し、「改変フィブロイン」とは、天然由来のフィブロインとは異なるアミノ酸配列を有するフィブロインを意味する。 The fibroin according to the present embodiment includes naturally occurring fibroin and modified fibroin. As used herein, "naturally occurring fibroin" means fibroin having the same amino acid sequence as naturally occurring fibroin, and "modified fibroin" means fibroin having an amino acid sequence different from that of naturally occurring fibroin. do.
本実施形態に係るフィブロインは、クモ糸フィブロインであることが好ましい。クモ糸フィブロインには、天然クモ糸フィブロイン、及び天然クモ糸フィブロインに由来する改変フィブロインが含まれる。天然クモ糸フィブロインとしては、例えば、クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質が挙げられる。 The fibroin according to this embodiment is preferably spider silk fibroin. Spider silk fibroin includes natural spider silk fibroin and modified fibroin derived from natural spider silk fibroin. Examples of the natural spider silk fibroin include spider silk proteins produced by spiders.
本実施形態に係るフィブロインは、例えば、式1:[(A)nモチーフ−REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ−REP]m−(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質であってもよい。本実施形態に係るフィブロインは、ドメイン配列のN末端側及びC末端側のいずれか一方又は両方に更にアミノ酸配列(N末端配列及びC末端配列)が付加されていてもよい。N末端配列及びC末端配列は、これに限定されるものではないが、典型的には、フィブロインに特徴的なアミノ酸モチーフの反復を有さない領域であり、100残基程度のアミノ酸からなる。 The fibroin according to the present embodiment is, for example, a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m − (A) n motif. It may be a protein containing. The fibroin according to the present embodiment may further have an amino acid sequence (N-terminal sequence and C-terminal sequence) added to either or both of the N-terminal side and the C-terminal side of the domain sequence. The N-terminal sequence and 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「ドメイン配列」とは、フィブロイン特有の結晶領域(典型的には、アミノ酸配列の(A)nモチーフに相当する。)と非晶領域(典型的には、アミノ酸配列のREPに相当する。)を生じるアミノ酸配列であり、式1:[(A)nモチーフ−REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ−REP]m−(A)nモチーフで表されるアミノ酸配列を意味する。ここで、(A)nモチーフは、アラニン残基を主とするアミノ酸配列を示し、アミノ酸残基数は2〜27である。(A)nモチーフのアミノ酸残基数は、2〜20、4〜27、4〜20、8〜20、10〜20、4〜16、8〜16、又は10〜16の整数であってよい。また、(A)nモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数の割合は40%以上であればよく、60%以上、70%以上、80%以上、83%以上、85%以上、86%以上、90%以上、95%以上、又は100%(アラニン残基のみで構成されることを意味する。)であってもよい。ドメイン配列中に複数存在する(A)nモチーフは、少なくとも7つがアラニン残基のみで構成されてもよい。REPは2〜200アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示す。REPは、10〜200アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列であってもよい。mは2〜300の整数を示し、10〜300の整数であってもよい。複数存在する(A)nモチーフは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。複数存在するREPは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。具体的には配列番号15(PRT799)で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質等を挙げることができる。PRT799(配列番号15)のハイドロパシーインデックスは、−0.80である。ハイドロパシーインデックスの値は国際公開第2014/103846号に記載の方法に従って算出した値である。 As used herein, the term "domain sequence" refers to a fibroin-specific crystalline region (typically corresponding to (A) n motif of amino acid sequence) and an amorphous region (typically, REP of amino acid sequence). An amino acid sequence that produces (corresponding.)), Which 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 of only 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. m represents an integer of 2 to 300 and may be an integer of 10 to 300. The plurality of (A) n motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. The plurality of REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. Specific examples thereof include proteins containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 15 (PRT799). The hydropathic index of PRT799 (SEQ ID NO: 15) is −0.80. The value of the hydropathy index is a value calculated according to the method described in International Publication No. 2014/103846.
天然由来のフィブロインとしては、例えば、式1:[(A)nモチーフ−REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ−REP]m−(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質を挙げることができる。天然由来のフィブロインの具体例としては、例えば、昆虫又はクモ類が産生するフィブロインが挙げられる。 As naturally derived fibroin, for example, a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif can be used. Examples include proteins. Specific examples of naturally occurring fibroin include, for example, fibroin produced by insects or spiders.
昆虫が産生するフィブロインとしては、例えば、ボンビックス・モリ(Bombyx mori)、クワコ(Bombyx mandarina)、天蚕(Antheraea yamamai)、柞蚕(Anteraea pernyi)、楓蚕(Eriogyna pyretorum)、蓖蚕(Pilosamia Cynthia ricini)、樗蚕(Samia cynthia)、栗虫(Caligura japonica)、チュッサー蚕(Antheraea mylitta)、ムガ蚕(Antheraea assama)等のカイコが産生する絹タンパク質、及びスズメバチ(Vespa simillima xanthoptera)の幼虫が吐出するホーネットシルクタンパク質が挙げられる。 Examples of fibroins produced by insects include Bombyx mori, Bombyx mandarina, Antheraea yamamai, Anteraea perni, tussah, and tussah. ), Silk moth (Samia synthia), Chrysanthemum (Caligra japonica), Chusser silk moth (Antheraea mylitta), Muga silk moth (Antheraea assama) Hornet silk protein can be mentioned.
昆虫が産生するフィブロインのより具体的な例としては、例えば、カイコ・フィブロインL鎖(GenBankアクセッション番号M76430(塩基配列)、及びAAA27840.1(アミノ酸配列))が挙げられる。 More specific examples of insect-produced fibroin include, for example, the silk moth fibroin L chain (GenBank accession number M76430 (nucleic acid sequence) and AAA27840.1 (amino acid sequence)).
クモ類が産生するフィブロインとしては、例えば、オニグモ、ニワオニグモ、アカオニグモ、アオオニグモ及びマメオニグモ等のオニグモ属(Araneus属)に属するクモ、ヤマシロオニグモ、イエオニグモ、ドヨウオニグモ及びサツマノミダマシ等のヒメオニグモ属(Neoscona属)に属するクモ、コオニグモモドキ等のコオニグモモドキ属(Pronus属)に属するクモ、トリノフンダマシ及びオオトリノフンダマシ等のトリノフンダマシ属(Cyrtarachne属)に属するクモ、トゲグモ及びチブサトゲグモ等のトゲグモ属(Gasteracantha属)に属するクモ、マメイタイセキグモ及びムツトゲイセキグモ等のイセキグモ属(Ordgarius属)に属するクモ、コガネグモ、コガタコガネグモ及びナガコガネグモ等のコガネグモ属(Argiope属)に属するクモ、キジロオヒキグモ等のオヒキグモ属(Arachnura属)に属するクモ、ハツリグモ等のハツリグモ属(Acusilas属)に属するクモ、スズミグモ、キヌアミグモ及びハラビロスズミグモ等のスズミグモ属(Cytophora属)に属するクモ、ゲホウグモ等のゲホウグモ属(Poltys属)に属するクモ、ゴミグモ、ヨツデゴミグモ、マルゴミグモ及びカラスゴミグモ等のゴミグモ属(Cyclosa属)に属するクモ、及びヤマトカナエグモ等のカナエグモ属(Chorizopes属)に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質、並びにアシナガグモ、ヤサガタアシナガグモ、ハラビロアシダカグモ及びウロコアシナガグモ等のアシナガグモ属(Tetragnatha属)に属するクモ、オオシロカネグモ、チュウガタシロカネグモ及びコシロカネグモ等のシロカネグモ属(Leucauge属)に属するクモ、ジョロウグモ及びオオジョロウグモ等のジョロウグモ属(Nephila属)に属するクモ、キンヨウグモ等のアズミグモ属(Menosira属)に属するクモ、ヒメアシナガグモ等のヒメアシナガグモ属(Dyschiriognatha属)に属するクモ、クロゴケグモ、セアカゴケグモ、ハイイロゴケグモ及びジュウサンボシゴケグモ等のゴケグモ属(Latrodectus属)に属するクモ、及びユープロステノプス属(Euprosthenops属)に属するクモ等のアシナガグモ科(Tetragnathidae科)に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質が挙げられる。スパイダーシルクタンパク質としては、例えば、MaSp(MaSp1及びMaSp2)、ADF(ADF3及びADF4)等の牽引糸タンパク質、MiSp(MiSp1及びMiSp2)等が挙げられる。 Examples of fibroins produced by spiders include 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 belonging to the genus Spider, spiders belonging to the genus Pronus, spiders belonging to the genus Trinofundamashi (genus Cyrtarachne), spiders belonging to the genus Trinofundamashi, and spiders belonging to the genus Cyrtarachne. Spiders belonging to (Gasteracantha genus), spiders belonging to the genus Isekigumo (genus Ordgarius) such as Mameitaisekigumo and Mutsutogaysekigumo, spiders belonging to the genus Koganegumo, Kogatakoganegumo and Nagakoganegumo, etc. Spiders belonging to the genus Arachunura, spiders belonging to the genus Acusilas such as spiders, spiders belonging to the genus Cytophora, spiders belonging to the genus Cytophora, spiders belonging to the genus Cytophora, spiders belonging to the genus Cytophora ) Spiders, spiders, 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 belonging to the genus Tetragnatha, such as Yasagata spider, Harabiroashidaka spider, and Urokoa spider, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders, spiders Spiders belonging to the genus Nephila, spiders belonging to the genus Menosira such as spiders, spiders belonging to the genus Dyschiriognatha, spiders such as spiders, spiders, spiders, spiders, spiders Spiders belonging to the genus (Latrodectus) and spiders belonging to the genus Euprostenops (genus Euprostenops) and other spiders belonging to the family Tetragnathidae Examples include pider silk protein. 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), 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 (nucleic acid sequence)). fibroin-4 (aff-4) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession numbers AAC47011 (amino acid sequence), U47856 (nucleic acid sequence)), dragline silk protein spidroin 1 [from Nephila clavipes] (GenBank sequence No. AAC4011) (Nucleotide sequence) ), U37520 (nucleic acid sequence)), major amplifier spidroin 1 [derived from Latrodictus protein] (GenBank accession number ABR68856 (nucleic acid sequence), EF595246 (nucleic acid sequence)), dragline silk protein (derived from nuclear protein) Numbers AAL32472 (nucleic acid sequence), AF441245 (nucleic acid sequence)), major aminos protein 1 [derived from Europe protein australis] (GenBank accession numbers CAJ00428 (nucleotide sequence), AJ973155 (nucleic acid sequence)), and major protein (GenBank accession number CAM32249.1 (nucleic acid sequence), AM490169 (nucleic acid sequence)), minor amplify silk protein 1 [Nephila proteins] (GenBank accession number AAC14589.1 (nucleotide sequence)), minor amplifier clavipes] (GenBank accession number AAC14591.1 (amino acid sequence)), minor amplify spidroin-like protein [Nefilengys cruisetata] (GenBank accession) The number ABR3778.1 (amino acid sequence) and the like can be mentioned.
天然由来のフィブロインのより具体的な例としては、更に、NCBI GenBankに配列情報が登録されているフィブロインを挙げることができる。例えば、NCBI GenBankに登録されている配列情報のうちDIVISIONとしてINVを含む配列の中から、DEFINITIONにspidroin、ampullate、fibroin、「silk及びpolypeptide」、又は「silk及びprotein」がキーワードとして記載されている配列、CDSから特定のproductの文字列、SOURCEからTISSUE TYPEに特定の文字列の記載された配列を抽出することにより確認することができる。 As a more specific example of naturally occurring fibroin, further, 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.
(改変フィブロイン)
改変フィブロインは、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列に依拠してそのアミノ酸配列を改変したもの(例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列を改変することによりアミノ酸配列を改変したもの)であってもよく、また天然由来のフィブロインに依らず人工的に設計及び合成したもの(例えば、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより所望のアミノ酸配列を有するもの)であってもよい。
(Modified fibroin)
The modified fibroin is, for example, one in which the amino acid sequence of naturally-derived fibroin is modified based on the amino acid sequence of naturally-derived fibroin (for example, the amino acid sequence is modified by modifying the gene sequence of cloned naturally-derived fibroin). It may be artificially designed and synthesized regardless of naturally occurring fibroin (for example, one having a desired amino acid sequence by chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence). ..
改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列に対し、例えば、1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行うことで得ることができる。アミノ酸残基の置換、欠失、挿入及び/又は付加は、部分特異的突然変異誘発法等の当業者に周知の方法により行うことができる。具体的には、Nucleic Acid Res.10,6487(1982)、Methods in Enzymology,100,448(1983)等の文献に記載されている方法に準じて行うことができる。 The modified fibroin is, for example, modifying the amino acid sequence corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues to the cloned naturally occurring fibroin gene sequence. Can be obtained at. 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).
改変フィブロインは、例えば、カイコが産生する絹タンパク質に由来する改変フィブロインであってもよく、クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質に由来する改変フィブロインであってもよい。 The modified fibroin may be, for example, a modified fibroin derived from a silk protein produced by silk moth, or a modified fibroin derived from a spider silk protein produced by spiders.
改変フィブロインの具体的な例として、クモの大瓶状腺で産生される大吐糸管しおり糸タンパク質に由来する改変フィブロイン(第1の改変フィブロイン)、グリシン残基の含有量が低減された改変フィブロイン(第2の改変フィブロイン)、(A)nモチーフの含有量が低減された改変フィブロイン(第3の改変フィブロイン)、グリシン残基の含有量、及び(A)nモチーフの含有量が低減された改変フィブロイン(第4の改変フィブロイン)、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むドメイン配列を有する改変フィブロイン(第5の改変フィブロイン)、及びグルタミン残基の含有量が低減されたドメイン配列を有する改変フィブロイン(第6の改変フィブロイン)が挙げられる。 Specific examples of modified fibroin include modified fibroin (first modified fibroin) derived from the large spitting tube bookmarker thread protein produced in the large bottle-shaped gland of spider, and modified fibroin with a reduced content of glycine residues. (Second modified fibroin), (A) reduced content of n motifs Modified fibroin (third modified fibroin), content of glycine residues, and (A) reduced content of n motifs It has a modified fibroin (fourth modified fibroin), a modified fibroin having a domain sequence containing a region having a locally high hydrophobicity index (fifth modified fibroin), and a domain sequence having a reduced content of glutamine residues. Modified fibroin (sixth modified fibroin) can be mentioned.
クモの大瓶状腺で産生される大吐糸管しおり糸タンパク質に由来する改変フィブロイン(第1の改変フィブロイン)としては、式1:[(A)nモチーフ−REP]mで表されるドメイン配列を含むタンパク質が挙げられる。第1の改変フィブロインは、式1中、nは3〜20の整数が好ましく、4〜20の整数がより好ましく、8〜20の整数が更に好ましく、10〜20の整数が更により好ましく、4〜16の整数が更によりまた好ましく、8〜16の整数が特に好ましく、10〜16の整数が最も好ましい。第1の改変フィブロインは、式1中、REPを構成するアミノ酸残基の数は、10〜200残基であることが好ましく、10〜150残基であることがより好ましく、20〜100残基であることが更に好ましく、20〜75残基であることが更により好ましい。第1の改変フィブロインは、式1:[(A)nモチーフ−REP]mで表されるアミノ酸配列中に含まれるグリシン残基、セリン残基及びアラニン残基の合計残基数がアミノ酸残基数全体に対して、40%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましく、70%以上であることが更に好ましい。 The modified fibroin (first modified fibroin) derived from the large spider thread tube bookmark thread protein produced in the large bottle-shaped gland of the spider is a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m. Examples include proteins containing. In the first modified fibroin, n 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 even more preferably an integer of 10 to 20 in Equation 1. An integer of ~ 16 is even more preferred, an integer of 8-16 is particularly preferred, and an integer of 10-16 is most preferred. In the first modified 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 residues. Is even more preferable, and 20 to 75 residues are even more preferable. In the first modified 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 the amino acid residue. It is preferably 40% or more, more preferably 60% or more, and further preferably 70% or more with respect to the total number.
第1の改変フィブロインは、式1:[(A)nモチーフ−REP]mで表されるアミノ酸配列の単位を含み、かつC末端配列が配列番号1〜3のいずれかに示されるアミノ酸配列、又は配列番号1〜3のいずれかに示されるアミノ酸配列と90%以上の相同性を有するアミノ酸配列である、ポリペプチドであってもよい。 The first modified fibroin contains the unit of the amino acid sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , and the C-terminal sequence is the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOs: 1 to 3. Alternatively, it may be a polypeptide having an amino acid sequence having 90% or more homology with the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOs: 1 to 3.
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 of 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 the 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 29 residues removed from the C-terminal of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. It has the same amino acid sequence.
第1の改変フィブロインのより具体的な例として、(1−i)配列番号4で示されるアミノ酸配列、又は(1−ii)配列番号4で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 As a more specific example of the first modified fibroin, 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in (1-i) SEQ ID NO: 4 or the amino acid sequence shown in (1-ii) SEQ ID NO: 4 Examples thereof include modified fibroin containing an amino acid sequence having. 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 a starting codon, a His10 tag and an HRV3C protease (Human rhinovirus 3C protease) recognition site is added to the N-terminal, and the first to first amino acids. 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)の改変フィブロインは、配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (1-i) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4.
グリシン残基の含有量が低減された改変フィブロイン(第2の改変フィブロイン)は、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。第2の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともREP中の1又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。 The modified fibroin (second modified fibroin) having a reduced content of glycine residue has an amino acid sequence in which the domain sequence thereof is reduced as compared with the naturally occurring fibroin. It can be said that the second modified fibroin has an amino acid sequence corresponding to at least one or more glycine residues in REP replaced with another amino acid residue as compared with naturally occurring fibroin. ..
第2の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中のGGX及びGPGXX(但し、Gはグリシン残基、Pはプロリン残基、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)から選ばれる少なくとも一つのモチーフ配列において、少なくとも1又は複数の当該モチーフ配列中の1つのグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The second modified fibroin has a domain sequence of GGX and GPGXX in REP as compared with naturally occurring fibroin (where G is a glycine residue, P is a proline residue, and X is an amino acid residue other than glycine. In at least one motif sequence selected from), it has an amino acid sequence corresponding to at least one or a plurality of glycine residues in the motif sequence being replaced with another amino acid residue. You may.
第2の改変フィブロインは、上述のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたモチーフ配列の割合が、全モチーフ配列に対して、10%以上であってもよい。 In the second modified fibroin, the ratio of the motif sequence in which the above-mentioned glycine residue is replaced with another amino acid residue may be 10% or more of the total motif sequence.
第2の改変フィブロインは、式1:[(A)nモチーフ−REP]mで表されるドメイン配列を含み、上記ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)nモチーフから上記ドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列中の全REPに含まれるXGX(但し、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をzとし、上記ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)nモチーフから上記ドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列中の総アミノ酸残基数をwとしたときに、z/wが30%以上、40%以上、50%以上又は50.9%以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよい。(A)nモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数は83%以上であってよいが、86%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることが更に好ましく、100%であること(アラニン残基のみで構成されることを意味する)が更により好ましい。 The second modified fibroin contains the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , and the domain sequence from the (A) n motif located closest to the C-terminal side from the above domain sequence. The total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of XGX (where X indicates amino acid residues other than glycine) contained in all REPs in the sequence excluding the sequence up to the C-terminal of is z, and the above domain sequence. 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 is w, z / w is 30% or more. 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 of only alanine residues).
第2の改変フィブロインは、GGXモチーフの1つのグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換することにより、XGXからなるアミノ酸配列の含有割合を高めたものであることが好ましい。第2の改変フィブロインは、ドメイン配列中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合が30%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましく、10%以下であることが更に好ましく、6%以下であることが更により好ましく、4%以下であることが更によりまた好ましく、2%以下であることが特に好ましい。ドメイン配列中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合は、下記XGXからなるアミノ酸配列の含有割合(z/w)の算出方法と同様の方法で算出することができる。 The second modified fibroin 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. In the second modified fibroin, the content ratio of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, further preferably 10% or less, 6 % Or less is even more preferable, 4% or less is even more preferable, and 2% or less is particularly preferable. The content ratio of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence can be calculated by the same method as the method for calculating the content ratio (z / w) of the amino acid sequence consisting of XGX below.
z/wの算出方法を更に詳細に説明する。まず、式1:[(A)nモチーフ−REP]mで表されるドメイン配列を含むフィブロイン(改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン)において、ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列に含まれる全てのREPから、XGXからなるアミノ酸配列を抽出する。XGXを構成するアミノ酸残基の総数がzである。例えば、XGXからなるアミノ酸配列が50個抽出された場合(重複はなし)、zは50×3=150である。また、例えば、XGXGXからなるアミノ酸配列の場合のように2つのXGXに含まれるX(中央のX)が存在する場合は、重複分を控除して計算する(XGXGXの場合は5アミノ酸残基である)。wは、ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列に含まれる総アミノ酸残基数である。例えば、図1に示したドメイン配列の場合、wは4+50+4+100+4+10+4+20+4+30=230である(最もC末端側に位置する(A)nモチーフは除いている。)。次に、zをwで除すことによって、z/w(%)を算出することができる。 The method of calculating z / w will be described in more detail. First, in the fibroin (modified fibroin or naturally-derived fibroin) containing the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m, it is located most C-terminal to the domain sequence (A) n. The amino acid sequence consisting of XGX is extracted from all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminal 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). be). 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.
第2の改変フィブロインにおいて、z/wは、50.9%以上であることが好ましく、56.1%以上であることがより好ましく、58.7%以上であることが更に好ましく、70%以上であることが更により好ましく、80%以上であることが更によりまた好ましい。z/wの上限に特に制限はないが、例えば、95%以下であってもよい。 In the second modified fibroin, z / w is preferably 50.9% or more, more preferably 56.1% or more, further preferably 58.7% or more, and 70% or more. Is even more preferable, and 80% or more is even more preferable. The upper limit of z / w is not particularly limited, but may be, for example, 95% or less.
第2の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列から、グリシン残基をコードする塩基配列の少なくとも一部を置換して別のアミノ酸残基をコードするように改変することにより得ることができる。このとき、改変するグリシン残基として、GGXモチーフ及びGPGXXモチーフにおける1つのグリシン残基を選択してもよいし、またz/wが50.9%以上になるように置換してもよい。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から上記態様を満たすアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からREP中のグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 The second modified fibroin is, for example, modified from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence by substituting at least a part of the base sequence encoding the glycine residue to encode another amino acid residue. Obtainable. At this time, one glycine residue in the GGX motif and the GPGXX motif may be selected as the glycine residue to be modified, or may be replaced so that z / w is 50.9% or more. It can also be obtained, for example, by designing an amino acid sequence satisfying the above embodiment from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In each case, in addition to the modification corresponding to the substitution of the glycine residue in REP with another amino acid residue from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, one or more amino acid residues are further substituted or deleted. , Insertion and / or modification of the amino acid sequence corresponding to the addition may be performed.
上記の別のアミノ酸残基としては、グリシン残基以外のアミノ酸残基であれば特に制限はないが、バリン(V)残基、ロイシン(L)残基、イソロイシン(I)残基、メチオニン(M)残基、プロリン(P)残基、フェニルアラニン(F)残基及びトリプトファン(W)残基等の疎水性アミノ酸残基、グルタミン(Q)残基、アスパラギン(N)残基、セリン(S)残基、リシン(K)残基及びグルタミン酸(E)残基等の親水性アミノ酸残基が好ましく、バリン(V)残基、ロイシン(L)残基、イソロイシン(I)残基及びグルタミン(Q)残基がより好ましく、グルタミン(Q)残基が更に好ましい。 The other amino acid residue 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) residues and glutamate (E) residues are preferred, with valine (V) residues, leucine (L) residues, isoleucine (I) residues and glutamine ( The Q) residue is more preferred, and the glutamine (Q) residue is even more preferred.
第2の改変フィブロインのより具体的な例として、(2−i)配列番号6、配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9で示されるアミノ酸配列、又は(2−ii)配列番号6、配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the second modified fibroin, (2-i) the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, or (2-ii) SEQ ID NO: 6, sequence. Examples thereof include modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by No. 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.
(2−i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号6で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインに相当する配列番号10で示されるアミノ酸配列のREP中の全てのGGXをGQXに置換したものである。配列番号7で示されるアミノ酸配列は、配列番号6で示されるアミノ酸配列から、N末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)nモチーフを欠失させ、更にC末端配列の手前に[(A)nモチーフ−REP]を1つ挿入したものである。配列番号8で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列の各(A)nモチーフのC末端側に2つのアラニン残基を挿入し、更に一部のグルタミン(Q)残基をセリン(S)残基に置換し、配列番号7の分子量とほぼ同じとなるようにN末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号9で示されるアミノ酸配列は、配列番号11で示されるアミノ酸配列中に存在する20個のドメイン配列の領域(但し、当該領域のC末端側の数アミノ酸残基が置換されている。)を4回繰り返した配列のC末端にHisタグが付加されたものである。 The modified fibroin of (2-i) will be 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, which corresponds to naturally occurring fibroin. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 is such that every two (A) n motifs are deleted from the N-terminal side to the C-terminal side from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, and further before the C-terminal sequence. One [(A) n motif-REP] is inserted in. 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 N-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: 11 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). This is a sequence in which the His tag is 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(天然由来のフィブロインに相当)におけるz/wの値は、46.8%である。配列番号6で示されるアミノ酸配列、配列番号7で示されるアミノ酸配列、配列番号8で示されるアミノ酸配列、及び配列番号9で示されるアミノ酸配列におけるz/wの値は、それぞれ58.7%、70.1%、66.1%及び70.0%である。また、配列番号10、配列番号6、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列のギザ比率(後述する)1:1.8〜11.3におけるx/yの値は、それぞれ15.0%、15.0%、93.4%、92.7%及び89.3%である。 The value of z / w in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally occurring fibroin) is 46.8%. The z / w values in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 are 58.7%, respectively. It is 70.1%, 66.1% and 70.0%. Further, the values 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 are They are 15.0%, 15.0%, 93.4%, 92.7% and 89.3%, respectively.
(2−i)の改変フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (2-i) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.
(2−ii)の改変フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(2−ii)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ−REP]mで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (2-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9. The modified fibroin of (2-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m. The sequence identity is preferably 95% or more.
(2−ii)の改変フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつREP中に含まれるXGX(但し、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をzとし、上記ドメイン配列中のREPの総アミノ酸残基数をwとしたときに、z/wが50.9%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (2-ii) has 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. However, X indicates an amino acid residue other than glycine.) When the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of () is z and the total number of amino acid residues in REP in the above domain sequence is w, z / w Is preferably 50.9% or more.
第2の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、改変フィブロインの単離、固定化、検出及び可視化等が可能となる。 The second modified fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and the C-terminus. This enables isolation, immobilization, detection, visualization and the like of modified fibroin.
タグ配列として、例えば、他の分子との特異的親和性(結合性、アフィニティ)を利用したアフィニティタグを挙げることができる。アフィニティタグの具体例として、ヒスチジンタグ(Hisタグ)を挙げることができる。Hisタグは、ヒスチジン残基が4から10個程度並んだ短いペプチドで、ニッケル等の金属イオンと特異的に結合する性質があるため、金属キレートクロマトグラフィー(chelating metal chromatography)による改変フィブロインの単離に利用することができる。タグ配列の具体例として、例えば、配列番号12で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含むアミノ酸配列)が挙げられる。 Examples of 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. Therefore, isolation of modified fibroin by metal chelating chromatography (chelating metal chromatography). Can be used for. Specific examples of the tag sequence include the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12 (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 an antigenic peptide (epitope) 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 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 fibroin from which the tag sequence has been separated can also be recovered.
タグ配列を含む第2の改変フィブロインのより具体的な例として、(2−iii)配列番号13、配列番号11、配列番号14若しく配列番号15で示されるアミノ酸配列、又は(2−iv)配列番号13、配列番号11、配列番号14若しく配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the second modified fibroin comprising the tag sequence, (2-iii) SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 15 or (2-iv). SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 can be mentioned as a modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 15, or SEQ ID NO: 15.
配列番号16、配列番号17、配列番号13、配列番号11、配列番号14及び配列番号15で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号10、配列番号18、配列番号6、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号12で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。 The amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14, and SEQ ID NO: 15, are SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, and SEQ ID NO: 8, respectively. And the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12 (including His tag sequence and hinge sequence) is added to the N-terminal of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9.
(2−iii)の改変フィブロインは、配列番号13、配列番号11、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (2-iii) may consist of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.
(2−iv)の改変フィブロインは、配列番号13、配列番号11、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(2−iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ−REP]mで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (2-iv) comprises an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. The modified fibroin of (2-iv) is also a protein containing the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m. The sequence identity is preferably 95% or more.
(2−iv)の改変フィブロインは、配列番号13、配列番号11、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつREP中に含まれるXGX(但し、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をzとし、上記ドメイン配列中のREPの総アミノ酸残基数をwとしたときに、z/wが50.9%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (2-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 and is contained in REP. However, X indicates an amino acid residue other than glycine.) When the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of () is z and the total number of amino acid residues in REP in the above domain sequence is w, z / w Is preferably 50.9% or more.
第2の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The second modified fibroin may contain a 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.
(A)nモチーフの含有量が低減された改変フィブロイン(第3の改変フィブロイン)は、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、(A)nモチーフの含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。第3の改変フィブロインのドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、少なくとも1又は複数の(A)nモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。 (A) modified fibroin content of n motifs has been reduced (third modified fibroin), the domain sequence is compared to the naturally occurring fibroin, amino acids with reduced content of (A) n motif Has a sequence. It can be said that the domain sequence of the third modified fibroin has an amino acid sequence corresponding to the deletion of at least one or more (A) n motifs as compared with naturally occurring fibroin.
第3の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインから(A)nモチーフを10〜40%欠失させたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The third modified fibroin may have an amino acid sequence corresponding to a 10-40% deletion of the (A) n motif from naturally occurring fibroin.
第3の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともN末端側からC末端側に向かって1〜3つの(A)nモチーフ毎に1つの(A)nモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The third modification fibroin its domain sequence, compared to the naturally occurring fibroin, at least from the N-terminal C-terminal one to three toward the side of the (A) n motif every one (A) n motif It may have an amino acid sequence corresponding to the deletion of.
第3の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともN末端側からC末端側に向かって2つ連続した(A)nモチーフの欠失、及び1つの(A)nモチーフの欠失がこの順に繰り返されたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The third modified fibroin has a domain sequence of at least two consecutive (A) n- motif deletions and one (A) from the N-terminal side to the C-terminal side as compared to naturally occurring fibroin. ) It may have an amino acid sequence corresponding to the deletion of the n-motif being repeated in this order.
第3の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、少なくともN末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)nモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The third modified fibroin may have an amino acid sequence corresponding to the deletion of the (A) n motif at least every other two domain sequences from the N-terminal side to the C-terminal side. ..
第3の改変フィブロインは、式1:[(A)nモチーフ−REP]mで表されるドメイン配列を含み、N末端側からC末端側に向かって、隣合う2つの[(A)nモチーフ−REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としたとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が1.8〜11.3となる隣合う2つの[(A)nモチーフ−REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をxとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をyとしたときに、x/yが20%以上、30%以上、40%以上又は50%以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよい。(A)nモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数は83%以上であってよいが、86%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることが更に好ましく、100%であること(アラニン残基のみで構成されることを意味する)が更により好ましい。 The third modified fibroin contains a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , and two adjacent [(A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side. -REP] When the number of amino acid residues of REP in the unit is sequentially compared and the number of amino acid residues of REP having a small number of amino acid residues is 1, the ratio of the number of amino acid residues of the other REP is 1.8 to 1. When x is the maximum value of the sum of the number of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units, which is 11.3, and y is the total number of amino acid residues in the domain sequence. In addition, 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 of only 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、フィブロインからN末端配列及びC末端配列を除いたドメイン配列を示す。当該ドメイン配列は、N末端側(左側)から(A)nモチーフ−第1のREP(50アミノ酸残基)−(A)nモチーフ−第2のREP(100アミノ酸残基)−(A)nモチーフ−第3のREP(10アミノ酸残基)−(A)nモチーフ−第4のREP(20アミノ酸残基)−(A)nモチーフ−第5のREP(30アミノ酸残基)−(A)nモチーフという配列を有する。 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 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)nモチーフ−REP]ユニットは、重複がないように、N末端側からC末端側に向かって、順次選択する。このとき、選択されない[(A)nモチーフ−REP]ユニットが存在してもよい。図1には、パターン1(第1のREPと第2のREPの比較、及び第3のREPと第4のREPの比較)、パターン2(第1のREPと第2のREPの比較、及び第4のREPと第5のREPの比較)、パターン3(第2のREPと第3のREPの比較、及び第4のREPと第5のREPの比較)、パターン4(第1のREPと第2のREPの比較)を示した。なお、これ以外にも選択方法は存在する。 Two adjacent [(A) n motif-REP] units are 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)nモチーフ−REP]ユニット中の各REPのアミノ酸残基数を比較する。比較は、よりアミノ酸残基数の少ない方を1としたときの、他方のアミノ酸残基数の比を求めることによって行う。例えば、第1のREP(50アミノ酸残基)と第2のREP(100アミノ酸残基)の比較の場合、よりアミノ酸残基数の少ない第1のREPを1としたとき、第2のREPのアミノ酸残基数の比は、100/50=2である。同様に、第4のREP(20アミノ酸残基)と第5のREP(30アミノ酸残基)の比較の場合、よりアミノ酸残基数の少ない第4のREPを1としたとき、第5のREPのアミノ酸残基数の比は、30/20=1.5である。 Next, for each pattern, the number of amino acid residues of each REP in two adjacent [(A) n motif-REP] units selected is compared. 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 4th REP (20 amino acid residues) and the 5th REP (30 amino acid residues), when the 4th REP having a smaller number of amino acid residues is 1, the 5th 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)nモチーフ−REP]ユニットの組を実線で示した。以下このような比をギザ比率と呼ぶ。よりアミノ酸残基数の少ない方を1としたときに、他方のアミノ酸残基数の比が1.8未満又は11.3超となる[(A)nモチーフ−REP]ユニットの組は破線で示した。 In FIG. 1, 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 1.8 to 11.3 [(A) n motif-REP] unit set. Shown by solid line. Hereinafter, such a 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)nモチーフ−REP]ユニットの全てのアミノ酸残基数を足し合わせる(REPのみではなく、(A)nモチーフのアミノ酸残基数もである。)。そして、足し合わせた合計値を比較して、当該合計値が最大となるパターンの合計値(合計値の最大値)をxとする。図1に示した例では、パターン1の合計値が最大である。 In each pattern, 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. be.). 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の改変フィブロインにおいて、x/yは、50%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましく、65%以上であることが更に好ましく、70%以上であることが更により好ましく、75%以上であることが更によりまた好ましく、80%以上であることが特に好ましい。x/yの上限に特に制限はなく、例えば、100%以下であってよい。ギザ比率が1:1.9〜11.3の場合には、x/yは89.6%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.8〜3.4の場合には、x/yは77.1%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.9〜8.4の場合には、x/yは75.9%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.9〜4.1の場合には、x/yは64.2%以上であることが好ましい。 In the third modified fibroin, x / y is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, further preferably 65% or more, still more preferably 70% or more. It is preferably 75% or more, even more preferably 80% or more, and particularly preferably 80% or more. The upper limit of x / y is not particularly limited and may be, for example, 100% or less. 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の改変フィブロインが、ドメイン配列中に複数存在する(A)nモチーフの少なくとも7つがアラニン残基のみで構成される改変フィブロインである場合、x/yは、46.4%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、55%以上であることが更に好ましく、60%以上であることが更により好ましく、70%以上であることが更によりまた好ましく、80%以上であることが特に好ましい。x/yの上限に特に制限はなく、100%以下であればよい。 When the third modified fibroin is a modified fibroin in which at least 7 of the (A) n motifs present in the domain sequence are composed of only alanine residues, the x / y is 46.4% or more. Is more preferable, 50% or more is more preferable, 55% or more is further preferable, 60% or more is further more preferable, 70% or more is even more preferable, and 80% or more. It is particularly preferable to have. The upper limit of x / y is not particularly limited and may be 100% or less.
第3の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列から、x/yが64.2%以上になるように(A)nモチーフをコードする配列の1又は複数を欠失させることにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、x/yが64.2%以上になるように1又は複数の(A)nモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から(A)nモチーフが欠失したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 The third modified fibroin, for example, deletes one or more of the sequences encoding the (A) n motif from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence so that x / y is 64.2% or more. Can be obtained by Further, for example, an amino acid sequence corresponding to the deletion of one or more (A) n motifs so that x / y is 64.2% or more is designed and designed from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin. It can also be obtained by chemically synthesizing a nucleic acid encoding the amino acid sequence. In each case, in addition to the modification corresponding to the deletion of (A) n motif from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, one or more amino acid residues are further substituted, deleted, inserted and / or added. The amino acid sequence corresponding to the above may be modified.
第3の改変フィブロインのより具体的な例として、(3−i)配列番号18、配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9で示されるアミノ酸配列、又は(3−ii)配列番号18、配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the third modified fibroin, (3-i) the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, or (3-ii) SEQ ID NO: 18, sequence. Examples thereof include modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by No. 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.
(3−i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号18で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインに相当する配列番号10で示されるアミノ酸配列から、N末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)nモチーフを欠失させ、更にC末端配列の手前に[(A)nモチーフ−REP]を1つ挿入したものである。配列番号7で示されるアミノ酸配列は、配列番号18で示されるアミノ酸配列のREP中の全てのGGXをGQXに置換したものである。配列番号8で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列の各(A)nモチーフのC末端側に2つのアラニン残基を挿入し、更に一部のグルタミン(Q)残基をセリン(S)残基に置換し、配列番号7の分子量とほぼ同じとなるようにN末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号9で示されるアミノ酸配列は、配列番号11で示されるアミノ酸配列中に存在する20個のドメイン配列の領域(但し、当該領域のC末端側の数アミノ酸残基が置換されている。)を4回繰り返した配列のC末端にHisタグが付加されたものである。 The modified fibroin of (3-i) will be described. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18 is obtained by deleting every other (A) n motif from the N-terminal side to the C-terminal side from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10, which corresponds to naturally occurring fibroin. Further, one [(A) n motif-REP] is inserted before the C-terminal sequence. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 is obtained by substituting GQX for all GGX in the REP of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18. 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 N-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: 11 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). This is a sequence in which the His tag is 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(天然由来のフィブロインに相当)のギザ比率1:1.8〜11.3におけるx/yの値は15.0%である。配列番号18で示されるアミノ酸配列、及び配列番号7で示されるアミノ酸配列におけるx/yの値は、いずれも93.4%である。配列番号8で示されるアミノ酸配列におけるx/yの値は、92.7%である。配列番号9で示されるアミノ酸配列におけるx/yの値は、89.3%である。配列番号10、配列番号18、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列におけるz/wの値は、それぞれ46.8%、56.2%、70.1%、66.1%及び70.0%である。 The 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 fibroin) is 15.0%. The value of x / y in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18 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 89.3%. The values of z / w in the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 are 46.8%, 56.2%, 70.1% and 66. 1% and 70.0%.
(3−i)の改変フィブロインは、配列番号18、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (3-i) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.
(3−ii)の改変フィブロインは、配列番号18、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(3−ii)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ−REP]mで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (3-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9. The modified fibroin of (3-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m. The sequence identity is preferably 95% or more.
(3−ii)の改変フィブロインは、配列番号18、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつN末端側からC末端側に向かって、隣合う2つの[(A)nモチーフ−REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としたとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が1.8〜11.3(ギザ比率が1:1.8〜11.3)となる隣合う2つの[(A)nモチーフ−REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をxとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をyとしたときに、x/yが64.2%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (3-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and is N-terminal to C-terminal. When the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared and the number of amino acid residues of REP having a small number of amino acid residues is 1, the other The amino acid residue of two adjacent [(A) n motif-REP] units having a ratio of the number of amino acid residues of REP of 1.8 to 11.3 (giza ratio of 1: 1.8 to 11.3) When the maximum value of the total value obtained by adding the radix is x and the total number of amino acid residues in the domain sequence is y, x / y is preferably 64.2% or more.
第3の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方に上述したタグ配列を含んでいてもよい。 The third modified fibroin may contain the tag sequence described above at either or both of the N-terminus and the C-terminus.
タグ配列を含む第3の改変フィブロインのより具体的な例として、(3−iii)配列番号17、配列番号11、配列番号14若しくは配列番号15で示されるアミノ酸配列、又は(3−iv)配列番号17、配列番号11、配列番号14若しくは配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the third modified fibroin containing the tag sequence, the amino acid sequence set forth in (3-iii) SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 or the (3-iv) sequence. Examples thereof include modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by No. 17, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.
配列番号16、配列番号17、配列番号13、配列番号11、配列番号14及び配列番号15で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号10、配列番号18、配列番号6、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号12で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。 The amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14, and SEQ ID NO: 15, are SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, and SEQ ID NO: 8, respectively. And the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12 (including His tag sequence and hinge sequence) is added to the N-terminal of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9.
(3−iii)の改変フィブロインは、配列番号17、配列番号11、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (3-iii) may consist of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.
(3−iv)の改変フィブロインは、配列番号17、配列番号11、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(3−iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ−REP]mで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (3-iv) comprises an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. The modified fibroin of (3-iv) is also a protein containing the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m. The sequence identity is preferably 95% or more.
(3−iv)の改変フィブロインは、配列番号17、配列番号11、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつN末端側からC末端側に向かって、隣合う2つの[(A)nモチーフ−REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としたとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が1.8〜11.3となる隣合う2つの[(A)nモチーフ−REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をxとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をyとしたときに、x/yが64.2%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (3-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15, and is N-terminal to C-terminal. When the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared and the number of amino acid residues of REP having a small number of amino acid residues is 1, the other Let x be the maximum value of the total value of the sum of the number of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units in which the ratio of the number of amino acid residues in REP is 1.8 to 11.3. , When the total number of amino acid residues in the domain sequence is y, x / y is preferably 64.2% or more.
第3の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The third modified fibroin may contain a 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.
グリシン残基の含有量、及び(A)nモチーフの含有量が低減された改変フィブロイン(第4の改変フィブロイン)は、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、(A)nモチーフの含有量が低減されたことに加え、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有するものである。第4の改変フィブロインのドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、少なくとも1又は複数の(A)nモチーフが欠失したことに加え、更に少なくともREP中の1又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。すなわち、第4の改変フィブロインは、上述したグリシン残基の含有量が低減された改変フィブロイン(第2の改変フィブロイン)と、(A)nモチーフの含有量が低減された改変フィブロイン(第3の改変フィブロイン)の特徴を併せ持つ改変フィブロインである。具体的な態様等は、第2の改変フィブロイン、及び第3の改変フィブロインで説明したとおりである。 The modified fibroin (fourth modified fibroin) having a reduced content of glycine residue and (A) n motif has a domain sequence of (A) n motif as compared with naturally occurring fibroin. In addition to having a reduced content of glycine, it has an amino acid sequence with a reduced content of glycine residues. The domain sequence of the fourth modified fibroin lacked at least one or more (A) n motifs as compared to naturally occurring fibroin, plus at least one or more glycine residues in the REP. It can be said that it has an amino acid sequence corresponding to being substituted with another amino acid residue. That is, the fourth modified fibroin includes the above-mentioned modified fibroin having a reduced content of glycine residue (second modified fibroin) and (A) modified fibroin having a reduced content of n motif (third). It is a modified fibroin that also has the characteristics of modified fibroin). Specific aspects and the like are as described in the second modified fibroin and the third modified fibroin.
第4の改変フィブロインのより具体的な例として、(4−i)配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9で示されるアミノ酸配列、(4−ii)配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロインの具体的な態様は上述のとおりである。 As a more specific example of the fourth modified fibroin, (4-i) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, (4-ii) SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: Examples thereof include modified fibroins containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in 9. Specific embodiments of the modified fibroin containing the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9 are as described above.
局所的に疎水性指標の大きい領域を含むドメイン配列を有する改変フィブロイン(第5の改変フィブロイン)は、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中の1又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むアミノ酸配列を有するものであってよい。 A modified fibroin (fifth modified fibroin) having a domain sequence containing a region having a locally high hydrophobicity index has one or more amino acid residues in the REP as compared to the naturally occurring fibroin. Is replaced with an amino acid residue having a large hydrophobicity index, and / or one or more amino acid residues having a large hydrophobicity index are inserted in the REP. It may have an amino acid sequence containing a region.
局所的に疎水性指標の大きい領域は、連続する2〜4アミノ酸残基で構成されていることが好ましい。 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 described above 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の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインと比較して、REP中の1又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する改変に加え、更に、天然由来のフィブロインと比較して、1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変があってもよい。 In the fifth modified 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 fibroin, and / or one or more in the REP. In addition to the modification corresponding to the insertion of an amino acid residue with a high hydrophobicity index, one or more amino acid residues were substituted, deleted, inserted and / or added as compared with naturally occurring fibroin. There may be a modification of the amino acid sequence corresponding to the above.
第5の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列からREP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がマイナスであるアミノ酸残基)を疎水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がプラスであるアミノ酸残基)に置換すること、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からREP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からREP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 The fifth modified fibroin, for example, leaves one or more hydrophilic amino acid residues (for example, amino acid residues having a negative hydrophobicity index) in the REP from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence. It can be obtained by substituting for a group (eg, an amino acid residue with a positive hydrophobicity index) and / or inserting one or more hydrophobic amino acid residues in the REP. Also, for example, one or more hydrophilic amino acid residues in the REP have been replaced with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and / or one or more hydrophobic amino acid residues in the REP. It can also be obtained by designing an amino acid sequence corresponding to the insertion of and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In 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 fibroin, and / or one or more hydrophobic amino acids in the REP. In addition to the modification corresponding to the insertion of the 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の改変フィブロインは、式1:[(A)nモチーフ−REP]mで表されるドメイン配列を含み、最もC末端側に位置する(A)nモチーフから上記ドメイン配列のC末端までの配列を上記ドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのREPにおいて、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域に含まれるアミノ酸残基の総数をpとし、最もC末端側に位置する(A)nモチーフから上記ドメイン配列のC末端までの配列を上記ドメイン配列から除いた配列に含まれるアミノ酸残基の総数をqとしたときに、p/qが6.2%以上であるアミノ酸配列を有してもよい。 The fifth modified fibroin contains a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , from the (A) n motif located closest to the C-terminal side to the C-terminal of the above domain sequence. In all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the above domain sequence, the total number of amino acid residues contained in the region where the average value of the hydrophobicity index of consecutive 4 amino acid residues is 2.6 or more is defined as p. 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 is 6 It may have an amino acid sequence of .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 (Hydrotherapy 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.
p/qの算出方法を更に詳細に説明する。算出には、式1:[(A)nモチーフ−REP]mで表されるドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列(以下、「配列A」とする)を用いる。まず、配列Aに含まれる全てのREPにおいて、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値を算出する。疎水性指標の平均値は、連続する4アミノ酸残基に含まれる各アミノ酸残基のHIの総和を4(アミノ酸残基数)で除して求める。疎水性指標の平均値は、全ての連続する4アミノ酸残基について求める(各アミノ酸残基は、1〜4回平均値の算出に用いられる。)。次いで、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域を特定する。あるアミノ酸残基が、複数の「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」に該当する場合であっても、領域中には1アミノ酸残基として含まれることになる。そして、当該領域に含まれるアミノ酸残基の総数がpである。また、配列Aに含まれるアミノ酸残基の総数がqである。 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, in all the REPs contained in the sequence A, the average value of the hydrophobicity index of consecutive four amino acid residues is calculated. 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2に示したドメイン配列の場合、「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」が重複せずに7つ存在するため、pは7×4=28となる。また、例えば、図2に示したドメイン配列の場合、qは4+50+4+40+4+10+4+20+4+30=170である(C末端側の最後に存在する(A)nモチーフは含めない)。次に、pをqで除すことによって、p/q(%)を算出することができる。図2の場合28/170=16.47%となる。 For example, when 20 consecutive "4 consecutive amino acid residues having an average 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 is present. 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. 2, 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. 2, 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. 2, 28/170 = 16.47%.
第5の改変フィブロインにおいて、p/qは、6.2%以上であることが好ましく、7%以上であることがより好ましく、10%以上であることが更に好ましく、20%以上であることが更により好ましく、30%以上であることが更によりまた好ましい。p/qの上限は、特に制限されないが、例えば、45%以下であってもよい。 In the fifth modified fibroin, p / q is preferably 6.2% or more, more preferably 7% or more, further preferably 10% or more, and more preferably 20% or more. Even more preferably, it is even more preferably 30% or more. The upper limit of p / q is not particularly limited, but may be, for example, 45% or less.
第5の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインのアミノ酸配列を、上記のp/qの条件を満たすように、REP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がマイナスであるアミノ酸残基)を疎水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がプラスであるアミノ酸残基)に置換すること、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入することにより、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むアミノ酸配列に改変することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から上記のp/qの条件を満たすアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインと比較して、REP中の1又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当する改変を行ってもよい。 The fifth modified fibroin is, for example, one or more hydrophilic amino acid residues (eg, a hydrophobic index) in the REP so that the amino acid sequence of the cloned naturally occurring fibroin satisfies the above p / q condition. (Amino acid residue with a negative value) is replaced with a hydrophobic amino acid residue (for example, an amino acid residue with a positive hydrophobicity index), and / or one or more hydrophobic amino acid residues are inserted in the REP. By doing so, it can be obtained by locally modifying the amino acid sequence to include a region having a large hydrophobicity index. It can also be obtained, for example, by designing an amino acid sequence satisfying the above p / q condition from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In each 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 fibroin, and / or one or more amino acid residues in the REP. In addition to the modification corresponding to the insertion of an amino acid residue having a large hydrophobicity index, the modification corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues may be performed. ..
疎水性指標の大きいアミノ酸残基としては、特に制限はないが、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)及びアラニン(A)が好ましく、バリン(V)、ロイシン(L)及びイソロイシン(I)がより好ましい。 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の改変フィブロインの具体的な例として、(5−i)配列番号19、配列番号20若しくは配列番号21で示されるアミノ酸配列、又は(5−ii)配列番号19、配列番号20若しくは配列番号21で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a specific example of the fifth modified fibroin, (5-i) the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21, or (5-ii) SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: A modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in 21 can be mentioned.
(5−i)の改変フィブロインについて説明する。配列番号22で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインの(A)nモチーフ中のアラニン残基が連続するアミノ酸配列をアラニン残基が連続する数を5つになるよう欠失したものである。配列番号19で示されるアミノ酸配列は、配列番号22で示されるアミノ酸配列に対し、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を2カ所挿入し、かつ配列番号22で示されるアミノ酸配列の分子量とほぼ同じとなるようにC末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号23で示されるアミノ酸配列は、配列番号22で示されるアミノ酸配列に対し、各(A)nモチーフのC末端側に2つのアラニン残基を挿入し、更に一部のグルタミン(Q)残基をセリン(S)残基に置換し、かつ配列番号22で示されるアミノ酸配列の分子量とほぼ同じとなるようにC末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号20で示されるアミノ酸配列は、配列番号23で示されるアミノ酸配列に対し、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を1カ所挿入したものである。配列番号21で示されるアミノ酸配列は、配列番号23で示されるアミノ酸配列に対し、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を2カ所挿入したものである。 The modified fibroin of (5-i) will be described. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 22 is an amino acid sequence in which alanine residues in the (A) n motif of naturally occurring fibroin are contiguous, and the number of contiguous alanine residues is five. .. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19 is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 22, in which two amino acid sequences (VLI) consisting of 3 amino acid residues are inserted every other REP, and the amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 22. A part of the amino acid on the C-terminal side is deleted so that the molecular weight of the amino acid sequence is almost the same as that of the amino acid sequence. In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 23, two alanine residues are inserted on the C-terminal side of each (A) n motif with respect to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 22, and a part of glutamine (Q) remains. The group 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 the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 22. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 20 is obtained by inserting one amino acid sequence (VLI) consisting of three amino acid residues every other REP into the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 23. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 21 is the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 23, in which two amino acid sequences (VLI) consisting of 3 amino acid residues are inserted every other REP.
(5−i)の改変フィブロインは、配列番号19、配列番号20又は配列番号21で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (5-i) may consist of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21.
(5−ii)の改変フィブロインは、配列番号19、配列番号20又は配列番号21で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(5−ii)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ−REP]mで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (5-ii) comprises 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 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)の改変フィブロインは、配列番号19、配列番号20又は配列番号21で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつ最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのREPにおいて、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域に含まれるアミノ酸残基の総数をpとし、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれるアミノ酸残基の総数をqとしたときに、p/qが6.2%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (5-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21, and is located most on the C-terminal side (A) n. Amino acids contained in the region where the average value of the hydrophobicity index of 4 consecutive amino acid residues is 2.6 or more in all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence. When the total number of residues is p and 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 is q. , P / q is preferably 6.2% or more.
第5の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。 The fifth modified fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and the C-terminus.
タグ配列を含む第5の改変フィブロインのより具体的な例として、(5−iii)配列番号24、配列番号25若しくは配列番号26で示されるアミノ酸配列、又は(5−iv)配列番号24、配列番号25若しくは配列番号26で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the fifth modified fibroin comprising a tag sequence, the amino acid sequence set forth in (5-iii) SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25 or SEQ ID NO: 26, or (5-iv) SEQ ID NO: 24, sequence. Examples thereof include modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by No. 25 or SEQ ID NO: 26.
配列番号24、配列番号25及び配列番号26で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号19、配列番号20及び配列番号21で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号12で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。 The amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25 and SEQ ID NO: 26 are the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 12 (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)の改変フィブロインは、配列番号24、配列番号25若しくは配列番号26で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (5-iii) may consist of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25 or SEQ ID NO: 26.
(5−iv)の改変フィブロインは、配列番号24、配列番号25若しくは配列番号26で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(5−iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ−REP]mで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (5-iv) comprises an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25 or SEQ ID NO: 26. The modified fibroin of (5-iv) is also a protein containing the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m. The sequence identity is preferably 95% or more.
(5−iv)の改変フィブロインは、配列番号24、配列番号25若しくは配列番号26で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつ最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのREPにおいて、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域に含まれるアミノ酸残基の総数をpとし、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれるアミノ酸残基の総数をqとしたときに、p/qが6.2%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (5-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25 or SEQ ID NO: 26, and is located most on the C-terminal side (A) n. Amino acids contained in the region where the average value of the hydrophobicity index of 4 consecutive amino acid residues is 2.6 or more in all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence. When the total number of residues is p and 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 is q. , P / q is preferably 6.2% or more.
第5の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The fifth modified fibroin may contain a 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.
グルタミン残基の含有量が低減されたドメイン配列を有する改変フィブロイン(第6の改変フィブロイン)は、天然由来のフィブロインと比較して、グルタミン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。 Modified fibroin having a domain sequence with a reduced content of glutamine residues (sixth modified fibroin) has an amino acid sequence with a reduced content of glutamine residues as compared to naturally occurring fibroin.
第6の改変フィブロインは、REPのアミノ酸配列中に、GGXモチーフ及びGPGXXモチーフから選ばれる少なくとも一つのモチーフが含まれていることが好ましい。 The sixth modified fibroin preferably contains at least one motif selected from the GGX motif and the GPGXX motif in the amino acid sequence of REP.
第6の改変フィブロインが、REP中にGPGXXモチーフを含む場合、GPGXXモチーフ含有率は、通常1%以上であり、5%以上であってもよく、10%以上であるのが好ましい。GPGXXモチーフ含有率の上限に特に制限はなく、50%以下であってよく、30%以下であってもよい。 When the sixth modified fibroin contains 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)nモチーフ−REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ−REP]m−(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロインにおいて、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのREPにおいて、その領域に含まれるGPGXXモチーフの個数の総数を3倍した数(即ち、GPGXXモチーフ中のG及びPの総数に相当)をsとし、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除き、更に(A)nモチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数をtとしたときに、GPGXXモチーフ含有率はs/tとして算出される。
In the present specification, the "GPGXX motif content" is a value calculated by the following method.
In the fibroin containing the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif, the most C-terminal side. In all REPs included in the sequence excluding the sequence from the located (A) n motif to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence, the total number of GPGXX motifs contained in the region is tripled (that is, that is). Let s be (corresponding to the total number of G and P in the GPGXX motif), remove the sequence from the (A) n motif located most on the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence, and further (A) n motif. The GPGXX motif content is calculated as s / t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs excluded.
GPGXXモチーフ含有率の算出において、「最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としているのは、「最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列」(REPに相当する配列)には、フィブロインに特徴的な配列と相関性の低い配列が含まれることがあり、mが小さい場合(つまり、ドメイン配列が短い場合)、GPGXXモチーフ含有率の算出結果に影響するので、この影響を排除するためである。なお、REPのC末端に「GPGXXモチーフ」が位置する場合、「XX」が例えば「AA」の場合であっても、「GPGXXモチーフ」として扱う。 In the calculation of the GPGXX motif content, "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3は、フィブロインのドメイン配列を示す模式図である。図3を参照しながらGPGXXモチーフ含有率の算出方法を具体的に説明する。まず、図3に示したフィブロインのドメイン配列(「[(A)nモチーフ−REP]m−(A)nモチーフ」タイプである。)では、全てのREPが「最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」(図3中、「領域A」で示した配列。)に含まれているため、sを算出するためのGPGXXモチーフの個数は7であり、sは7×3=21となる。同様に、全てのREPが「最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」(図3中、「領域A」で示した配列。)に含まれているため、当該配列から更に(A)nモチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数tは50+40+10+20+30=150である。次に、sをtで除すことによって、s/t(%)を算出することができ、図3のフィブロインの場合21/150=14.0%となる。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a domain sequence of fibroin. The method of calculating the GPGXX motif content will be specifically described with reference to FIG. First, in the fibroin domain sequence shown in FIG. 3 (“[(A) n motif-REP] m- (A) n motif” type), all REPs are “located closest to the C-terminal side (). A) GPGXX for calculating s because it is included in the "sequence excluding the sequence from the n motif to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence" (the sequence shown by "region A" in FIG. 3). The number of motifs 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. 3). ), 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 fibroin in FIG.
第6の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が9%以下であることが好ましく、7%以下であることがより好ましく、4%以下であることが更に好ましく、0%であることが特に好ましい。 The sixth modified fibroin has a glutamine residue content of preferably 9% or less, more preferably 7% or less, further preferably 4% or less, and particularly preferably 0%. ..
本明細書において、「グルタミン残基含有率」は、以下の方法により算出される値である。
式1:[(A)nモチーフ−REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ−REP]m−(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロインにおいて、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列(図3の「領域A」に相当する配列。)に含まれる全てのREPにおいて、その領域に含まれるグルタミン残基の総数をuとし、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除き、更に(A)nモチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数をtとしたときに、グルタミン残基含有率はu/tとして算出される。グルタミン残基含有率の算出において、「最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としている理由は、上述した理由と同様である。
In the present specification, the "glutamine residue content" is a value calculated by the following method.
In the fibroin containing the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif, the most C-terminal side. (A) All REPs included in the sequence obtained by removing the sequence from the n motif to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence (the sequence corresponding to "region A" in FIG. 3) are included in that region. Let u be the total number of glutamine residues, and remove 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, and further (A) the amino acid residue of all REPs excluding the n motif. The glutamine residue content is calculated as u / t, where t is the total number of groups. In the calculation of the glutamine residue content, the 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の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、又は他のアミノ酸残基に置換したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってよい。 The sixth modified fibroin corresponds to its domain sequence lacking one or more glutamine residues in the REP or substituting for other amino acid residues as compared to naturally occurring fibroin. It may have an amino acid sequence.
「他のアミノ酸残基」は、グルタミン残基以外のアミノ酸残基であればよいが、グルタミン残基よりも疎水性指標の大きいアミノ酸残基であることが好ましい。アミノ酸残基の疎水性指標は表1に示すとおりである。 The "other amino acid residue" may be an amino acid residue other than 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). ), Alanin (A), Glycine (G), Threonine (T), Serine (S), Tryptophan (W), Tyrosine (Y), Proline (P) and Histidine (H). Can be done. 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の改変フィブロインは、REPの疎水性度が、−0.8以上であることが好ましく、−0.7以上であることがより好ましく、0以上であることが更に好ましく、0.3以上であることが更により好ましく、0.4以上であることが特に好ましい。REPの疎水性度の上限に特に制限はなく、1.0以下であってよく、0.7以下であってもよい。 The sixth modified fibroin has a REP hydrophobicity of -0.8 or more, more preferably -0.7 or more, further preferably 0 or more, and 0.3 or more. Is even more preferable, and 0.4 or more is particularly preferable. The upper limit of the hydrophobicity of REP is not particularly limited and may be 1.0 or less, or 0.7 or less.
本明細書において、「REPの疎水性度」は、以下の方法により算出される値である。
式1:[(A)nモチーフ−REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ−REP]m−(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロインにおいて、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列(図3の「領域A」に相当する配列。)に含まれる全てのREPにおいて、その領域の各アミノ酸残基の疎水性指標の総和をvとし、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除き、更に(A)nモチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数をtとしたときに、REPの疎水性度はv/tとして算出される。REPの疎水性度の算出において、「最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としている理由は、上述した理由と同様である。
In the present specification, the "hydrophobicity of REP" is a value calculated by the following method.
In the fibroin containing the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif, the most C-terminal side. In all REPs contained in the sequence obtained by excluding the sequence from the located (A) n motif to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence (the sequence corresponding to "region A" in FIG. 3), each amino acid in that region. Let v be the sum of the hydrophobicity indexes of the residues, and remove the sequence from the (A) n motif located most on the C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence from the domain sequence, and further (A) all REP excluding the n motif. The hydrophobicity of REP is calculated as v / t, where t is the total number of amino acid residues in. 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の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、REP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、及び/又はREP中の1又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変があってもよい。 The sixth modified fibroin had its domain sequence deleted of one or more glutamine residues in REP as compared to naturally occurring fibroin, and / or one or more glutamine residues in REP. In addition to the modification corresponding to the replacement of one or more amino acid residues with other amino acid residues, there may be further modification of the amino acid sequence corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues. ..
第6の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列からREP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失させること、及び/又はREP中の1又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からREP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、及び/又はREP中の1又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。 The sixth modified fibroin, for example, deletes one or more glutamine residues in REP from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence and / or removes one or more glutamine residues in REP. It can be obtained by substituting with the amino acid residue of. Also, for example, one or more glutamine residues in REP were deleted from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and / or one or more glutamine residues in REP were replaced with other amino acid residues. It can also be obtained by designing an amino acid sequence corresponding to this and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence.
第6の改変フィブロインのより具体的な例として、(6−i)配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32若しくは配列番号33で示されるアミノ酸配列を含む、改変フィブロイン、又は(6−ii)配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32若しくは配列番号33で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the sixth modified fibroin, (6-i) the amino acid sequence 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 or SEQ ID NO: 33. The modified fibroin, or the amino acid sequence set forth in (6-ii) SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32 or SEQ ID NO: 33 and 90% or more of the sequence. A modified fibroin containing an amino acid sequence having the same identity can be mentioned.
(6−i)の改変フィブロインについて説明する。 The modified fibroin of (6-i) will be described.
配列番号7で示されるアミノ酸配列(Met−PRT410)は、天然由来のフィブロインであるNephila clavipes(GenBankアクセッション番号:P46804.1、GI:1174415)の塩基配列及びアミノ酸配列に基づき、(A)nモチーフ中のアラニン残基が連続するアミノ酸配列をアラニン残基が連続する数を5つにする等の生産性を向上させるためのアミノ酸の改変を行ったものである。一方、Met−PRT410は、グルタミン残基(Q)の改変は行っていないため、グルタミン残基含有率は、天然由来のフィブロインのグルタミン残基含有率と同程度である。 The amino acid sequence (Met-PRT410) shown in SEQ ID NO: 7 is based on the nucleotide sequence and amino acid sequence of Nephila clavipes (GenBank accession number: P4684.1, GI: 11744415), which is a naturally occurring fibroin, (A) n. The amino acid sequence in which the alanine residues are continuous in the motif is modified to improve the productivity, such as increasing the number of consecutive alanine residues to five. On the other hand, since Met-PRT410 has not been modified for the glutamine residue (Q), the glutamine residue content is about the same as the glutamine residue content of naturally occurring fibroin.
配列番号27で示されるアミノ酸配列(M_PRT888)は、Met−PRT410(配列番号7)中のQQを全てVLに置換したものである。 The amino acid sequence (M_PRT888) shown in SEQ ID NO: 27 is obtained by substituting all QQs in Met-PRT410 (SEQ ID NO: 7) with VL.
配列番号28で示されるアミノ酸配列(M_PRT965)は、Met−PRT410(配列番号7)中のQQを全てTSに置換し、かつ残りのQをAに置換したものである。 In the amino acid sequence (M_PRT965) shown in SEQ ID NO: 28, all QQs in Met-PRT410 (SEQ ID NO: 7) are replaced with TS, and the remaining Qs are replaced with A.
配列番号29で示されるアミノ酸配列(M_PRT889)は、Met−PRT410(配列番号7)中のQQを全てVLに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。 The amino acid sequence (M_PRT889) shown in SEQ ID NO: 29 is obtained by substituting all QQs in Met-PRT410 (SEQ ID NO: 7) with VL and substituting the remaining Qs with I.
配列番号30で示されるアミノ酸配列(M_PRT916)は、Met−PRT410(配列番号7)中のQQを全てVIに置換し、かつ残りのQをLに置換したものである。 In the amino acid sequence (M_PRT916) shown in SEQ ID NO: 30, all QQs in Met-PRT410 (SEQ ID NO: 7) are replaced with VI, and the remaining Qs are replaced with L.
配列番号31で示されるアミノ酸配列(M_PRT918)は、Met−PRT410(配列番号7)中のQQを全てVFに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。 In the amino acid sequence (M_PRT918) shown in SEQ ID NO: 31, all QQs in Met-PRT410 (SEQ ID NO: 7) are replaced with VF, and the remaining Qs are replaced with I.
配列番号34で示されるアミノ酸配列(M_PRT525)は、Met−PRT410(配列番号7)に対し、アラニン残基が連続する領域(A5)に2つのアラニン残基を挿入し、Met−PRT410の分子量とほぼ同じになるよう、C末端側のドメイン配列2つを欠失させ、かつグルタミン残基(Q)13箇所をセリン残基(S)又はプロリン残基(P)に置換したものである。 The amino acid sequence (M_PRT525) shown in SEQ ID NO: 34 has two alanine residues inserted in the region (A 5 ) where the alanine residues are continuous with respect to Met-PRT410 (SEQ ID NO: 7), and the molecular weight of Met-PRT410. Two domain sequences on the C-terminal side were deleted, and 13 glutamine residues (Q) were replaced with serine residues (S) or proline residues (P) so as to be substantially the same as.
配列番号32で示されるアミノ酸配列(M_PRT699)は、M_PRT525(配列番号34)中のQQを全てVLに置換したものである。 The amino acid sequence (M_PRT699) shown in SEQ ID NO: 32 is obtained by substituting all QQs in M_PRT525 (SEQ ID NO: 34) with VL.
配列番号33で示されるアミノ酸配列(M_PRT698)は、M_PRT525(配列番号34)中のQQを全てVLに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。 The amino acid sequence (M_PRT698) shown in SEQ ID NO: 33 is obtained by substituting all QQs in M_PRT525 (SEQ ID NO: 34) with VL and substituting the remaining Qs with I.
配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32及び配列番号33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: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32 and SEQ ID NO: 33 all have a glutamine residue content of 9% or less (Table 2). ).
(6−i)の改変フィブロインは、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32又は配列番号33で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (6-i) may consist of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32 or SEQ ID NO: 33. ..
(6−ii)の改変フィブロインは、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32又は配列番号33で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(6−ii)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ−REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ−REP]m−(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (6-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32 or SEQ ID NO: 33. It contains an amino acid sequence having. The modified fibroin of (6-ii) is also a domain represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m or the formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. It is a protein containing a sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.
(6−ii)の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が9%以下であることが好ましい。また、(6−ii)の改変フィブロインは、GPGXXモチーフ含有率が10%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (6-ii) preferably has a glutamine residue content of 9% or less. Further, the modified fibroin of (6-ii) preferably has a GPGXX motif content of 10% or more.
第6の改変フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、改変フィブロインの単離、固定化、検出及び可視化等が可能となる。 The sixth modified fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and the C-terminus. This enables isolation, immobilization, detection, visualization and the like of modified fibroin.
タグ配列を含む第6の改変フィブロインのより具体的な例として、(6−iii)配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40若しくは配列番号41で示されるアミノ酸配列を含む、改変フィブロイン、又は(6−iv)配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40若しくは配列番号41で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the sixth modified fibroin containing the tagged sequence, (6-iii) SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40 or SEQ ID NO: 41. Modified fibroin containing the indicated amino acid sequence, or (6-iv) amino acid sequence and 90 represented by SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40 or SEQ ID NO: 41. A modified fibroin containing an amino acid sequence having a sequence identity of% or more can be mentioned.
配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40及び配列番号41で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32及び配列番号33で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号12で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。N末端にタグ配列を付加しただけであるため、グルタミン残基含有率に変化はなく、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40及び配列番号41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: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40 and SEQ ID NO: 41 are SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29 and SEQ ID NO: 30, respectively. , The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12 (including His tag sequence and hinge sequence) is added to the N-terminal of the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32 and SEQ ID NO: 33. Since only the tag sequence was added to the N-terminal, there was no change in the glutamine residue content, and SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40 and SEQ ID NO: 41. All of the amino acid sequences shown in (Table 3) have a glutamine residue content of 9% or less (Table 3).
(6−iii)の改変フィブロインは、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40又は配列番号41で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (6-iii) may consist of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40 or SEQ ID NO: 41. ..
(6−iv)の改変フィブロインは、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40又は配列番号41で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(6−iv)の改変フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ−REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ−REP]m−(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (6-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40 or SEQ ID NO: 41. It contains an amino acid sequence having. The modified fibroin of (6-iv) is also a domain represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m or formula 2: [(A) n motif-REP] m- (A) n motif. It is a protein containing a sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.
(6−iv)の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が9%以下であることが好ましい。また、(6−iv)の改変フィブロインは、GPGXXモチーフ含有率が10%以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (6-iv) preferably has a glutamine residue content of 9% or less. Further, the modified fibroin of (6-iv) preferably has a GPGXX motif content of 10% or more.
第6の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The sixth modified fibroin may contain a 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.
本実施形態に係る改変フィブロインは、第1の改変フィブロイン、第2の改変フィブロイン、第3の改変フィブロイン、第4の改変フィブロイン、第5の改変フィブロイン、及び第6の改変フィブロインが有する特徴のうち、少なくとも2つ以上の特徴を併せ持つ改変フィブロインであってもよい。 The modified fibroin according to the present embodiment is among the characteristics of the first modified fibroin, the second modified fibroin, the third modified fibroin, the fourth modified fibroin, the fifth modified fibroin, and the sixth modified fibroin. , May be a modified fibroin having at least two or more features.
コラーゲン由来のタンパク質として、例えば、式3:[REP2]pで表されるドメイン配列を含むタンパク質(ここで、式3中、pは5〜300の整数を示す。REP2は、Gly−X−Yから構成されるアミノ酸配列を示し、X及びYはGly以外の任意のアミノ酸残基を示す。複数存在するREP2は、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。)を挙げることができる。具体的には、配列番号42で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。配列番号42で示されるアミノ酸配列は、NCBIデータベースから入手したヒトのコラーゲンタイプ4の部分的な配列(NCBIのGenBankのアクセッション番号:CAA56335.1、GI:3702452)のリピート部分及びモチーフに該当する301残基目から540残基目までのアミノ酸配列のN末端に配列番号12で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されたものである。 As a collagen-derived protein, for example, a protein containing a domain sequence represented by the formula 3: [REP2] p (where, in formula 3, p represents an integer of 5 to 300. REP2 is Gly-XY. Indicates an amino acid sequence composed of, and X and Y indicate arbitrary amino acid residues other than Gly. Multiple REP2s may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.) .. Specifically, a protein containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 42 can be mentioned. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 42 corresponds to the repeat portion and motif of a partial sequence of human collagen type 4 (NCBI GenBank accession number: CAA5635.1, GI: 3702452) obtained from the NCBI database. The amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) shown in SEQ ID NO: 12 is added to the N-terminal of the amino acid sequence from the 301st residue to the 540th residue.
レシリン由来のタンパク質として、例えば、式4:[REP3]qで表されるドメイン配列を含むタンパク質(ここで、式4中、qは4〜300の整数を示す。REP3はSer−J−J−Tyr−Gly−U−Proから構成されるアミノ酸配列を示す。Jは任意アミノ酸残基を示し、特にAsp、Ser及びThrからなる群から選ばれるアミノ酸残基であることが好ましい。Uは任意のアミノ酸残基を示し、特にPro、Ala、Thr及びSerからなる群から選ばれるアミノ酸残基であることが好ましい。複数存在するREP4は、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。)を挙げることができる。具体的には、配列番号43で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。配列番号43で示されるアミノ酸配列は、レシリン(NCBIのGenBankのアクセッション番号NP 611157、Gl:24654243)のアミノ酸配列において、87残基目のThrをSerに置換し、かつ95残基目のAsnをAspに置換した配列の19残基目から321残基目までのアミノ酸配列のN末端に配列番号12で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されたものである。
As a protein derived from resilin, for example, a protein containing a domain sequence represented by the formula 4: [REP3] q (where, in
エラスチン由来のタンパク質として、例えば、NCBIのGenBankのアクセッション番号AAC98395(ヒト)、I47076(ヒツジ)、NP786966(ウシ)等のアミノ酸配列を有するタンパク質を挙げることができる。具体的には、配列番号44で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。配列番号44で示されるアミノ酸配列は、NCBIのGenBankのアクセッション番号AAC98395のアミノ酸配列の121残基目から390残基目までのアミノ酸配列のN末端に配列番号12で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されたものである。 Examples of elastin-derived proteins include proteins having amino acid sequences such as NCBI GenBank accession numbers AAC98395 (human), I47076 (sheep), and NP786966 (bovine). Specifically, a protein containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 44 can be mentioned. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 44 is the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 12 at the N-terminal of the amino acid sequence from the 121st residue to the 390th residue of the amino acid sequence of accession number AAC98395 of GenBank of NCBI. And the hinge arrangement) are added.
ケラチン由来のタンパク質として、例えば、カプラ・ヒルクス(Capra hircus)のタイプIケラチン等を挙げることができる。具体的には、配列番号45で示されるアミノ酸配列(NCBIのGenBankのアクセッション番号ACY30466のアミノ酸配列)を含むタンパク質を挙げることができる。 Examples of the keratin-derived protein include Type I keratin of Capra hilcus. Specifically, a protein containing the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 45 (amino acid sequence of accession number ACY30466 of GenBank of NCBI) can be mentioned.
上述した構造タンパク質及び当該構造タンパク質に由来する改変構造タンパク質は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 The above-mentioned structural protein and the modified structural protein derived from the structural protein may be used alone or in combination of two or more.
(タンパク質の製造方法)
タンパク質は、例えば、当該タンパク質をコードする核酸配列と、当該核酸配列に作動可能に連結された1又は複数の調節配列とを有する発現ベクターで形質転換された宿主により、当該核酸を発現させることにより生産することができる。
(Protein manufacturing method)
The protein is expressed, for example, by expressing the nucleic acid in a host transformed with an expression vector having a nucleic acid sequence encoding the protein and one or more regulatory sequences operably linked to the nucleic acid sequence. Can be produced.
タンパク質をコードする核酸の製造方法は、特に制限されない。例えば、天然のフィブロイン等のタンパク質をコードする遺伝子を利用して、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)などで増幅しクローニングし、必要に応じて遺伝子工学的手法により改変する方法、又は、化学的に合成する方法によって、当該核酸を製造することができる。核酸の化学的な合成方法も特に制限されず、例えば、NCBIのウェブデータベースなどより入手したタンパク質のアミノ酸配列情報をもとに、AKTA oligopilot plus 10/100(GEヘルスケア・ジャパン株式会社)などで自動合成したオリゴヌクレオチドをPCRなどで連結する方法によって遺伝子を化学的に合成することができる。この際に、タンパク質の精製及び/又は確認を容易にするため、上記のアミノ酸配列のN末端に開始コドン及びHis10タグからなるアミノ酸配列を付加したアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする核酸を合成してもよい。 The method for producing the nucleic acid encoding the protein is not particularly limited. For example, using a gene encoding a protein such as natural fibroin, it is amplified and cloned by polymerase chain reaction (PCR) or the like, and if necessary, modified by a genetic engineering method or chemically synthesized. The nucleic acid can be produced by the method. The chemical synthesis method of nucleic acid is not particularly limited, and for example, based on the amino acid sequence information of the protein obtained from the NCBI web database or the like, AKTA oligonucleotide plus 10/100 (GE Healthcare Japan Co., Ltd.) or the like. Genes can be chemically synthesized by ligating automatically synthesized oligonucleotides by PCR or the like. At this time, in order to facilitate purification and / or confirmation of the protein, a nucleic acid encoding a protein consisting of an amino acid sequence in which an amino acid sequence consisting of a start codon and a His10 tag is added to the N-terminal of the above amino acid sequence is synthesized. May be good.
調節配列は、宿主におけるタンパク質の発現を制御する配列(例えば、プロモーター、エンハンサー、リボソーム結合配列、転写終結配列等)であり、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。プロモーターとして、宿主細胞中で機能し、タンパク質を発現誘導可能な誘導性プロモーターを用いてもよい。誘導性プロモーターは、誘導物質(発現誘導剤)の存在、リプレッサー分子の非存在、又は温度、浸透圧若しくはpH値の上昇若しくは低下等の物理的要因により、転写を制御できるプロモーターである。 The regulatory sequence is a sequence that controls the expression of a protein in a host (for example, a promoter, an enhancer, a ribosome binding sequence, a transcription termination sequence, etc.), and can be appropriately selected depending on the type of host. As the promoter, an inducible promoter that functions in the host cell and can induce the expression of the protein may be used. An inducible promoter is a promoter that can control transcription by the presence of an inducing substance (expression inducer), the absence of a repressor molecule, or physical factors such as an increase or decrease in temperature, osmotic pressure, or pH value.
発現ベクターの種類は、プラスミドベクター、ウイルスベクター、コスミドベクター、フォスミドベクター、人工染色体ベクター等、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。発現ベクターとしては、宿主細胞において自立複製が可能、又は宿主の染色体中への組込みが可能で、タンパク質をコードする核酸を転写できる位置にプロモーターを含有しているものが好適に用いられる。 The type of expression vector can be appropriately selected depending on the type of host, such as a plasmid vector, a viral vector, a cosmid vector, a phosmid vector, and an artificial chromosome vector. As the expression vector, a vector that can be autonomously replicated in a host cell or can be integrated into the chromosome of the host and contains a promoter at a position where a nucleic acid encoding a protein can be transcribed is preferably used.
宿主として、原核生物、並びに酵母、糸状真菌、昆虫細胞、動物細胞及び植物細胞等の真核生物のいずれも好適に用いることができる。 As the host, any of prokaryotes and eukaryotes such as yeast, filamentous fungi, insect cells, animal cells and plant cells can be preferably used.
原核生物の宿主の好ましい例として、エシェリヒア属、ブレビバチルス属、セラチア属、バチルス属、ミクロバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属及びシュードモナス属等に属する細菌を挙げることができる。エシェリヒア属に属する微生物として、例えば、エシェリヒア・コリ等を挙げることができる。ブレビバチルス属に属する微生物として、例えば、ブレビバチルス・アグリ等を挙げることができる。セラチア属に属する微生物として、例えば、セラチア・リクエファシエンス等を挙げることができる。バチルス属に属する微生物として、例えば、バチルス・サチラス等を挙げることができる。ミクロバクテリウム属に属する微生物として、例えば、ミクロバクテリウム・アンモニアフィラム等を挙げることができる。ブレビバクテリウム属に属する微生物として、例えば、ブレビバクテリウム・ディバリカタム等を挙げることができる。コリネバクテリウム属に属する微生物として、例えば、コリネバクテリウム・アンモニアゲネス等を挙げることができる。シュードモナス(Pseudomonas)属に属する微生物として、例えば、シュードモナス・プチダ等を挙げることができる。 Preferred examples of prokaryotic hosts include bacteria belonging to the genus Escherichia, Brevibacillus, Serratia, Bacillus, Microbacterium, Brevibacterium, Corynebacterium, Pseudomonas and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Escherichia include Escherichia coli and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Brevibacillus include Brevibacillus agri and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Serratia include Serratia marcescens and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Bacillus include Bacillus satirus and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Microbacterium include Microbacterium, Ammonia Philum and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Brevibacterium include Brevibacterium divaricatum and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Corynebacterium include Corynebacterium and Ammonia Genes. Examples of microorganisms belonging to the genus Pseudomonas include Pseudomonas putida and the like.
原核生物を宿主とする場合、タンパク質をコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、pBTrp2(ベーリンガーマンハイム社製)、pGEX(Pharmacia社製)、pUC18、pBluescriptII、pSupex、pET22b、pCold、pUB110、pNCO2(特開2002−238569号公報)等を挙げることができる。 When a prokaryote is used as a host, as a vector into which a nucleic acid encoding a protein is introduced, for example, pBTrp2 (manufactured by Berliner Mannheim), pGEX (manufactured by Pharmacia), pUC18, pBluescriptII, pSupex, pET22b, pCold, pUB110, pNCO2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-238569) and the like can be mentioned.
真核生物の宿主としては、例えば、酵母及び糸状真菌(カビ等)を挙げることができる。酵母としては、例えば、サッカロマイセス属、ピキア属、シゾサッカロマイセス属等に属する酵母を挙げることができる。糸状真菌としては、例えば、アスペルギルス属、ペニシリウム属、トリコデルマ(Trichoderma)属等に属する糸状真菌を挙げることができる。 Eukaryotic hosts include, for example, yeast and filamentous fungi (molds, etc.). Examples of the yeast include yeasts belonging to the genus Saccharomyces, Pichia, Schizosaccharomyces and the like. Examples of filamentous fungi include filamentous fungi belonging to the genus Aspergillus, the genus Penicillium, the genus Trichoderma, and the like.
真核生物を宿主とする場合、タンパク質をコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、YEp13(ATCC37115)、YEp24(ATCC37051)等を挙げることができる。上記宿主細胞への発現ベクターの導入方法としては、上記宿主細胞へDNAを導入する方法であればいずれも用いることができる。例えば、カルシウムイオンを用いる方法〔Proc. Natl. Acad. Sci. USA,69,2110(1972)〕、エレクトロポレーション法、スフェロプラスト法、プロトプラスト法、酢酸リチウム法、コンピテント法等を挙げることができる。 When a eukaryote is used as a host, examples of the vector into which the nucleic acid encoding the protein is introduced include YEp13 (ATCC37115) and YEp24 (ATCC37051). As a method for introducing an expression vector into the host cell, any method for introducing DNA into the host cell can be used. For example, a method using calcium ions [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972)], electroporation method, spheroplast method, protoplast method, lithium acetate method, competent method and the like can be mentioned.
発現ベクターで形質転換された宿主による核酸の発現方法としては、直接発現のほか、モレキュラー・クローニング第2版に記載されている方法等に準じて、分泌生産、融合タンパク質発現等を行うことができる。 As a method for expressing nucleic acid by a host transformed with an expression vector, in addition to direct expression, secretory production, fusion protein expression, etc. can be performed according to the method described in Molecular Cloning 2nd Edition. ..
タンパク質は、例えば、発現ベクターで形質転換された宿主を培養培地中で培養し、培養培地中に当該タンパク質を生成蓄積させ、該培養培地から採取することにより製造することができる。宿主を培養培地中で培養する方法は、宿主の培養に通常用いられる方法に従って行うことができる。 The protein can be produced, for example, by culturing a host transformed with an expression vector in a culture medium, producing and accumulating the protein in the culture medium, and collecting the protein from the culture medium. The method of culturing the host in the culture medium can be carried out according to the method usually used for culturing the host.
宿主が、大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物である場合、培養培地として、宿主が資化し得る炭素源、窒素源及び無機塩類等を含有し、宿主の培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。 When the host is a prokaryotic organism such as Escherichia coli or a eukaryotic organism such as yeast, the culture medium contains a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, etc. that can be assimilated by the host, and the host can be efficiently cultured. If so, either a natural medium or a synthetic medium may be used.
炭素源としては、上記形質転換微生物が資化し得るものであればよく、例えば、グルコース、フラクトース、スクロース、及びこれらを含有する糖蜜、デンプン及びデンプン加水分解物等の炭水化物、酢酸及びプロピオン酸等の有機酸、並びにエタノール及びプロパノール等のアルコール類を用いることができる。窒素源としては、例えば、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム及びリン酸アンモニウム等の無機酸又は有機酸のアンモニウム塩、その他の含窒素化合物、並びにペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕及び大豆粕加水分解物、各種発酵菌体及びその消化物を用いることができる。無機塩類としては、例えば、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅及び炭酸カルシウムを用いることができる。 The carbon source may be any assimilated by the transforming microorganisms, for example, glucose, fructose, sucrose, carbohydrates such as molasses, starch and starch hydrolysate containing them, acetic acid, propionic acid and the like. Organic acids and alcohols such as ethanol and propanol can be used. Examples of the nitrogen source include ammonium salts of inorganic or organic acids such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate and ammonium phosphate, other nitrogen-containing compounds, and peptone, meat extract, yeast extract and corn steep liquor. Casein hydrolyzate, soybean meal and soybean meal hydrolyzate, various fermented bacterial cells and digested products thereof can be used. As the inorganic salts, for example, primary potassium phosphate, secondary potassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate and calcium carbonate can be used.
大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物の培養は、例えば、振盪培養又は深部通気攪拌培養等の好気的条件下で行うことができる。培養温度は、例えば、15〜40℃である。培養時間は、通常16時間〜7日間である。培養中の培養培地のpHは3.0〜9.0に保持することが好ましい。培養培地のpHの調整は、無機酸、有機酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム及びアンモニア等を用いて行うことができる。 Culturing of prokaryotes such as Escherichia coli or eukaryotes such as yeast can be carried out under aerobic conditions such as shaking culture or deep aeration stirring culture. The culture temperature is, for example, 15-40 ° C. The culture time is usually 16 hours to 7 days. The pH of the culture medium during culturing is preferably maintained at 3.0 to 9.0. The pH of the culture medium can be adjusted using an inorganic acid, an organic acid, an alkaline solution, urea, calcium carbonate, ammonia or the like.
また、培養中、必要に応じて、アンピシリン及びテトラサイクリン等の抗生物質を培養培地に添加してもよい。プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときには、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、lacプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド等を、trpプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはインドールアクリル酸等を培地に添加してもよい。 In addition, antibiotics such as ampicillin and tetracycline may be added to the culture medium during the culture, if necessary. When culturing a microorganism transformed with an expression vector using an inducible promoter as a promoter, an inducer may be added to the medium as needed. For example, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside or the like is used when culturing a microorganism transformed with an expression vector using the lac promoter, and indol acrylic is used when culturing a microorganism transformed with an expression vector using the trp promoter. Acids and the like may be added to the medium.
発現させたタンパク質の単離、精製は通常用いられている方法で行うことができる。例えば、当該タンパク質が、細胞内に溶解状態で発現した場合には、培養終了後、宿主細胞を遠心分離により回収し、水系緩衝液に懸濁した後、超音波破砕機、フレンチプレス、マントンガウリンホモゲナイザー及びダイノミル等により宿主細胞を破砕し、無細胞抽出液を得る。該無細胞抽出液を遠心分離することにより得られる上清から、タンパク質の単離精製に通常用いられている方法、すなわち、溶媒抽出法、硫安等による塩析法、脱塩法、有機溶媒による沈殿法、ジエチルアミノエチル(DEAE)−セファロース、DIAION HPA−75(三菱化成社製)等のレジンを用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、S−Sepharose FF(Pharmacia社製)等のレジンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィー法、ブチルセファロース、フェニルセファロース等のレジンを用いた疎水性クロマトグラフィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフィー法、クロマトフォーカシング法、等電点電気泳動等の電気泳動法等の方法を単独又は組み合わせて使用し、精製標品を得ることができる。 The expressed protein can be isolated and purified by a commonly used method. For example, when the protein is expressed in a lysed state in cells, after the culture is completed, the host cells are collected by centrifugation, suspended in an aqueous buffer solution, and then an ultrasonic crusher, a French press, or manton gaulin. Crush the host cells with a homogenizer, dynomil, or the like to obtain a cell-free extract. From the supernatant obtained by centrifuging the cell-free extract, a method usually used for isolating and purifying a protein, that is, a solvent extraction method, a salting-out method using sulfuric acid, a desalting method, or an organic solvent is used. Precipitation method, anion exchange chromatography method using a resin such as diethylaminoethyl (DEAE) -Sepharose, DIAION HPA-75 (manufactured by Mitsubishi Kasei), positive using a resin such as S-Sepharose FF (manufactured by Pharmacia). Ion exchange chromatography method, hydrophobic chromatography method using a resin such as butyl Sepharose, phenyl Sepharose, gel filtration method using a molecular sieve, affinity chromatography method, chromatofocusing method, electrophoresis method such as isoelectric point electrophoresis, etc. Purified preparations can be obtained by using the above methods alone or in combination.
また、タンパク質が細胞内に不溶体を形成して発現した場合は、同様に宿主細胞を回収後、破砕し、遠心分離を行うことにより、沈殿画分としてタンパク質の不溶体を回収する。回収したタンパク質の不溶体は、タンパク質変性剤で可溶化することができる。該操作の後、上記と同様の単離精製法によりタンパク質の精製標品を得ることができる。当該タンパク質が細胞外に分泌された場合には、培養上清から当該タンパク質を回収することができる。すなわち、培養物を遠心分離等の手法により処理することにより培養上清を取得し、その培養上清から、上記と同様の単離精製法を用いることにより、精製標品を得ることができる。 When the protein is expressed by forming an insoluble matter in the cell, the host cell is similarly recovered, crushed, and centrifuged to recover the insoluble matter of the protein as a precipitate fraction. The insoluble form of the recovered protein can be solubilized with a protein denaturing agent. After the operation, a purified protein preparation can be obtained by the same isolation and purification method as described above. When the protein is secreted extracellularly, the protein can be recovered from the culture supernatant. That is, a purified sample can be obtained by treating the culture by a method such as centrifugation to obtain a culture supernatant, and using the same isolation and purification method as described above from the culture supernatant.
(ボイド形成物質)
ボイド形成物質とは、タンパク質と共に成形用の溶液に含有させることにより、当該溶液を用いて得られるタンパク質成形体の表面及び/又は内部にボイドを形成させる物質である。ボイド形成物質としては、例えば、目的タンパク質以外のタンパク質(他のタンパク質)、脂質、糖、核酸、ミネラル(例えば、リン酸)挙げられる。ボイド形成物質は、1種の物質単独であっても、2種以上の物質を組み合わせたものであってもよい。
(Void forming substance)
The void-forming substance is a substance that forms voids on the surface and / or inside of a protein molded product obtained by using the solution by containing it in a molding solution together with a protein. Examples of the void-forming substance include proteins other than the target protein (other proteins), lipids, sugars, nucleic acids, and minerals (for example, phosphoric acid). The void-forming substance may be one kind of substance alone or a combination of two or more kinds of substances.
目的タンパク質が組換えタンパク質を発現した細胞由来のタンパク質である場合、他のタンパク質は、意図的に細胞に発現させた目的タンパク質以外のタンパク質をいう。この場合、他のタンパク質としては、例えば、酵素タンパク質、構造タンパク質、輸送タンパク質、貯蔵タンパク質、収縮タンパク質、防御タンパク質、調節タンパク質等が挙げられる。 When the target protein is a protein derived from a cell expressing a recombinant protein, the other protein refers to a protein other than the target protein intentionally expressed in the cell. In this case, examples of other proteins include enzyme proteins, structural proteins, transport proteins, storage proteins, contractile proteins, defense proteins, regulatory proteins and the like.
脂質としては、特に限定されないが、単純脂質、複合脂質、誘導脂質等が挙げられる。単純脂質とは、アルコールと脂肪酸とのエステルである。単純脂質としては、特に限定されないが、例えば、アシルグリセロール、蝋、セラミド等が挙げられる。複合脂質とは、分子中に、リン酸、糖等を含む脂質である。複合脂質としては、特に限定されないが、例えば、リン脂質、糖脂質、リポタンパク質、スルホ脂質等が挙げられる。誘導脂質とは、単純脂質及び/又は複合脂質から、加水分解によって誘導される化合物である。誘導脂質としては、特に限定されないが、例えば、脂肪酸、テルペノイド、ステロイド、カロテノイド等が挙げられる。 The lipid is not particularly limited, and examples thereof include simple lipids, complex lipids, and inducible lipids. Simple lipids are esters of alcohols and fatty acids. The simple lipid is not particularly limited, and examples thereof include acylglycerol, wax, and ceramide. The complex lipid is a lipid containing phosphoric acid, sugar, etc. in the molecule. The complex lipid is not particularly limited, and examples thereof include phospholipids, glycolipids, lipoproteins, and sulfolipids. Induced lipids are compounds derived by hydrolysis from simple lipids and / or complex lipids. The inducible lipid is not particularly limited, and examples thereof include fatty acids, terpenoids, steroids, and carotenoids.
核酸とは、リボ核酸(RNA)及びデオキシリボ核酸(DNA)である。リボ核酸(RNA)としては、アデニン、ウラシル、グアニン、シトシンが挙げられる。デオキシリボ核酸(DNA)としては、アデニン、チミン、グアニン、シトシンが挙げられる。 Nucleic acids are ribonucleic acid (RNA) and deoxyribonucleic acid (DNA). Examples of ribonucleic acid (RNA) include adenine, uracil, guanine, and cytosine. Examples of deoxyribonucleic acid (DNA) include adenine, thymine, guanine, and cytosine.
糖としては、例えば、スクロース、グルコース、ガラクトースが挙げられる。 Examples of sugars include sucrose, glucose and galactose.
ミネラルとしては、例えば、リン酸、リン酸塩、アルカリ金属(例えば、ナトリウム、カリウム)の塩酸塩又は硫酸塩、アルカリ土類金属(例えば、カルシウム)の塩酸塩又は硫酸塩の硫酸塩が挙げられる。 Examples of minerals include phosphoric acid, phosphate, alkali metal (eg, sodium, potassium) hydrochloride or sulfate, alkaline earth metal (eg, calcium) hydrochloride or sulfate sulfate. ..
ボイド形成物質は、他のタンパク質、糖、核酸、脂質及びミネラルからなる群より選択される少なくとも1種の物質であってよい。 The void-forming substance may be at least one substance selected from the group consisting of other proteins, sugars, nucleic acids, lipids and minerals.
タンパク質溶液中のボイド形成物質の含有量は、目的タンパク質100質量部に対して、1質量部以上、2質量部以上、3質量部以上、4質量部以上、5質量部以上、10質量部以上、15質量部以上、20質量部以上、30質量部以上、40質量部以上、60質量部以上、80質量部以上又は100質量部以上であってよく、40質量部以下、50質量部以下、80質量部以下又は100質量部以下であってもよい。タンパク質溶液中のボイド形成物質の含有量は、目的タンパク質100質量部に対して、1質量部以上100質量部以下、2質量部以上100質量部以下、3質量部以上100質量部以下、4質量部以上100質量部以下、5質量部以上100質量部以下、10質量部以上80質量部以下、15質量部以上80質量部以下、20質量部以上50質量部以下、又は40質量部以上50質量部以下であってもよい。 The content of the void-forming substance in the protein solution is 1 part by mass or more, 2 parts by mass or more, 3 parts by mass or more, 4 parts by mass or more, 5 parts by mass or more, and 10 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the target protein. , 15 parts by mass or more, 20 parts by mass or more, 30 parts by mass or more, 40 parts by mass or more, 60 parts by mass or more, 80 parts by mass or more or 100 parts by mass or more, 40 parts by mass or less, 50 parts by mass or less, It may be 80 parts by mass or less or 100 parts by mass or less. The content of the void-forming substance in the protein solution is 1 part by mass or more and 100 parts by mass or less, 2 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, 3 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the target protein. Parts or more and 100 parts by mass or less, 5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, 10 parts by mass or more and 80 parts by mass or less, 15 parts by mass or more and 80 parts by mass or less, 20 parts by mass or more and 50 parts by mass or less, or 40 parts by mass or more and 50 parts by mass It may be less than or equal to a part.
(溶媒)
タンパク質溶液は溶媒を含む。溶媒は、目的タンパク質を溶解する溶媒であればよい。溶媒としては、例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)、ヘキサフルオロアセトン(HFA)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ギ酸、並びに尿素、グアニジン、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、臭化リチウム、塩化カルシウム及びチオシアン酸リチウム等を含む水溶液等を挙げることができる。これらの溶媒は、1種単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
(solvent)
The protein solution contains a solvent. The solvent may be any solvent that dissolves the target protein. Solvents include, for example, hexafluoroisopropanol (HFIP), hexafluoroacetone (HFA), dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), formic acid, and urea, guanidine, sodium dodecylsulfate (SDS), Examples thereof include an aqueous solution containing lithium bromide, calcium chloride, lithium thiocyanate and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
(タンパク質溶液)
タンパク質溶液は、目的タンパク質、ボイド形成物質及び溶媒を含むものである。タンパク質溶液は、目的タンパク質及びボイド形成物質を溶媒に溶解させることにより、得ることができる。目的タンパク質及びボイド形成物質を溶解させる順序に制限はなく、目的タンパク質を溶媒に溶解させてから、その溶液にボイド形成物質を溶解させてもよく、ボイド形成物質を溶解させてから、その溶液に目的タンパク質を溶解させてもよく、目的タンパク質及びボイド形成物質を一緒に溶媒に溶解させてもよい。タンパク質溶液を調製する際、必要に応じて、ろ過により、不溶性画分を除去してもよい。
(Protein solution)
The protein solution contains a protein of interest, a void-forming substance and a solvent. The protein solution can be obtained by dissolving the target protein and the void-forming substance in a solvent. There is no limitation on the order in which the target protein and the void-forming substance are dissolved, and the target protein may be dissolved in a solvent and then the void-forming substance may be dissolved in the solution. The target protein may be dissolved, or the target protein and the void-forming substance may be dissolved together in a solvent. When preparing the protein solution, the insoluble fraction may be removed by filtration, if necessary.
タンパク質溶液中の目的タンパク質の含有量は、タンパク質溶液全量に対して、1質量%以上、10質量%以上、15質量%以上、又は20質量%以上であってよく、30質量%以下、35質量%以下、又は40質量%以下であってもよい。目的タンパク質の含有量は、タンパク質溶液全量に対して、1〜40質量%であってよく、好ましくは10〜40質量%であり、より好ましくは15〜35質量%である。 The content of the target protein in the protein solution may be 1% by mass or more, 10% by mass or more, 15% by mass or more, or 20% by mass or more, and 30% by mass or less, 35% by mass, based on the total amount of the protein solution. % Or less, or 40% by mass or less. The content of the target protein may be 1 to 40% by mass, preferably 10 to 40% by mass, and more preferably 15 to 35% by mass with respect to the total amount of the protein solution.
タンパク質溶液は、更に溶解促進剤を含むものであってもよい。溶解促進剤としては、溶解促進剤としては、例えば、以下に示すルイス酸とルイス塩基とからなる無機塩が挙げられる。ルイス塩基としては、例えば、オキソ酸イオン(硝酸イオン、過塩素酸イオン等)、金属オキソ酸イオン(過マンガン酸イオン等)、ハロゲン化物イオン、チオシアン酸イオン、シアン酸イオン等が挙げられる。ルイス酸としては、例えば、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン等の金属イオン、アンモニウムイオン等の多原子イオン、錯イオン等が挙げられる。ルイス酸とルイス塩基とからなる無機塩の具体例としては、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、硝酸リチウム、過塩素酸リチウム、及びチオシアン酸リチウム等のリチウム塩、塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、硝酸カルシウム、過塩素酸カルシウム、及びチオシアン酸カルシウム等のカルシウム塩、塩化鉄、臭化鉄、ヨウ化鉄、硝酸鉄、過塩素酸鉄、及びチオシアン酸鉄等の鉄塩、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、硝酸アルミニウム、過塩素酸アルミニウム、及びチオシアン酸アルミニウム等のアルミニウム塩、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、硝酸カリウム、過塩素酸カリウム、及びチオシアン酸カリウム等のカリウム塩、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、硝酸ナトリウム、過塩素酸ナトリウム、及びチオシアン酸ナトリウム等のナトリウム塩、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、硝酸亜鉛、過塩素酸亜鉛、及びチオシアン酸亜鉛等の亜鉛塩、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、硝酸マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、及びチオシアン酸マグネシウム等のマグネシウム塩、塩化バリウム、臭化バリウム、ヨウ化バリウム、硝酸バリウム、過塩素酸バリウム、及びチオシアン酸バリウム等のバリウム塩、並びに塩化ストロンチウム、臭化ストロンチウム、ヨウ化ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、過塩素酸ストロンチウム、及びチオシアン酸ストロンチウム等のストロンチウム塩が挙げられる。 The protein solution may further contain a dissolution accelerator. Examples of the dissolution accelerator include the following inorganic salts composed of Lewis acid and Lewis base. Examples of the Lewis base include oxoacid ion (nitrate ion, perchlorate ion, etc.), metal oxoacid ion (permanganate ion, etc.), halide ion, thiocyanate ion, cyanate ion, and the like. Examples of the Lewis acid include metal ions such as alkali metal ions and alkaline earth metal ions, polyatomic ions such as ammonium ions, and complex ions. Specific examples of the inorganic salt composed of Lewis acid and Lewis base include lithium salts such as lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, lithium nitrate, lithium perchlorate, and lithium thiocyanate, calcium chloride, and calcium bromide. , Calcium salts such as calcium iodide, calcium nitrate, calcium perchlorate, and calcium thiocyanate, iron chlorides, iron bromide, iron iodide, iron nitrate, iron perchlorate, and iron salts such as iron thiocyanate, Aluminum salts such as aluminum chloride, aluminum bromide, aluminum iodide, aluminum nitrate, aluminum perchlorate, and aluminum thiocyanate, potassium chloride, potassium bromide, potassium iodide, potassium nitrate, potassium perchlorate, and potassium thiocyanate. Potassium salts, sodium chloride, sodium bromide, sodium iodide, sodium nitrate, sodium perchlorate, and sodium salts such as zinc chloride, zinc bromide, zinc iodide, zinc nitrate, perchloric acid, etc. Zinc and zinc salts such as zinc thiocyanate, magnesium chloride, magnesium bromide, magnesium iodide, magnesium nitrate, magnesium perchlorate, and magnesium salts such as magnesium thiocyanate, barium chloride, barium bromide, barium iodide, Examples thereof include barium salts such as barium nitrate, barium perchlorate, and barium thiocyanate, and strontium salts such as strontium chloride, strontium bromide, strontium iodide, strontium nitrate, strontium perchlorate, and strontium thiocyanate.
溶解促進剤の含有量は、目的タンパク質の全量100質量部に対して、1.0質量部以上、5.0質量部以上、9.0質量部以上、15質量部以上又は20.0質量部以上であってよい。溶解促進剤の含有量は、目的タンパク質の全量100質量部に対して、40質量部以下、35質量部以下又は30質量部以下であってよい。 The content of the dissolution accelerator is 1.0 part by mass or more, 5.0 part by mass or more, 9.0 part by mass or more, 15 part by mass or more, or 20.0 part by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the target protein. That may be the above. The content of the dissolution accelerator may be 40 parts by mass or less, 35 parts by mass or less, or 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of the target protein.
本実施形態に係るタンパク質溶液の製造時に、30〜90℃に加温してもよい。使用する溶媒、目的タンパク質及びボイド形成物質の種類等に応じて溶解可能な温度を適時設定すればよい。溶解を促進するために振盪、撹拌してもよい。 When producing the protein solution according to this embodiment, it may be heated to 30 to 90 ° C. The solubilizable temperature may be set in a timely manner according to the solvent used, the target protein, the type of void-forming substance, and the like. It may be shaken and stirred to promote dissolution.
本実施形態に係るタンパク質溶液の粘度は、タンパク質溶液の用途等に応じて適宜設定してよい。例えば、本実施形態に係るタンパク質溶液を紡糸原液として使用する場合、その粘度は、紡糸方法に応じて適宜設定してよく、例えば、35℃において100〜15,000cP(センチポイズ)、100〜50000に設定してよく、40℃において100〜30,000cP(センチポイズ)、100〜50000に設定してよい。タンパク質溶液の粘度は、例えば京都電子工業社製の商品名“EMS粘度計”を使用して測定することができる。 The viscosity of the protein solution according to this embodiment may be appropriately set according to the use of the protein solution and the like. For example, when the protein solution according to the present embodiment is used as a spinning stock solution, its viscosity may be appropriately set according to the spinning method, and is, for example, 100 to 15,000 cP (centipoise) and 100 to 50,000 at 35 ° C. It may be set, and may be set to 100 to 30,000 cP (centipoise) and 100 to 50,000 at 40 ° C. The viscosity of the protein solution can be measured using, for example, the trade name "EMS viscometer" manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.
(目的タンパク質成形体)
目的タンパク質成形体の形状は、特に限定されず、例えば、繊維、フィルム、多孔質体等であってよい。
(Target protein molded product)
The shape of the target protein molded product is not particularly limited, and may be, for example, a fiber, a film, a porous body, or the like.
目的タンパク質成形体中の目的タンパク質の含有量は、目的タンパク質成形体100質量%(W/W%)に対して、例えば50質量%以上、60質量%以上、80質量%以上、85質量%以上、90質量%以上、95質量%以上、96質量%以上、97質量%以上、98質量%以上、又は99質量%以上であってよい。目的タンパク質成形体中の目的タンパク質の含有量は、例えば、タンパク質溶液中のボイド形成物質の含有量を調整すること等により、適宜調整することができる。 The content of the target protein in the target protein molded product is, for example, 50% by mass or more, 60% by mass or more, 80% by mass or more, 85% by mass or more with respect to 100% by mass (W / W%) of the target protein molded product. , 90% by mass or more, 95% by mass or more, 96% by mass or more, 97% by mass or more, 98% by mass or more, or 99% by mass or more. The content of the target protein in the target protein molded product can be appropriately adjusted by, for example, adjusting the content of the void-forming substance in the protein solution.
目的タンパク質成形体がボイド形成物質を含む場合、目的タンパク質成形体中のボイド形成物質の含有量は、目的タンパク質100質量%(W/W%)に対して、例えば、1質量%超、2質量%以上、3質量%以上、4質量%以上、5質量%以上、10質量%以上、15質量%以上、20質量%以上、又は40質量%以上であってよく、100質量%以下、80質量%以下、50質量%以下、又は40質量%以下であってよい。目的タンパク質成形体中のボイド形成物質の含有量は、例えば、タンパク質溶液中のボイド形成物質の含有量を調整すること等により、上記数値範囲内に調整することができる。 When the target protein molded product contains a void-forming substance, the content of the void-forming substance in the target protein molded product is, for example, more than 1% by mass and 2% by mass with respect to 100% by mass (W / W%) of the target protein. % Or more, 3% by mass or more, 4% by mass or more, 5% by mass or more, 10% by mass or more, 15% by mass or more, 20% by mass or more, or 40% by mass or more, 100% by mass or less, 80% by mass. % Or less, 50% by mass or less, or 40% by mass or less. The content of the void-forming substance in the target protein molded product can be adjusted within the above numerical range by, for example, adjusting the content of the void-forming substance in the protein solution.
目的タンパク質成形体のボイド形成物質の含有量の測定方法は特に限定されず、例えば電気泳動装置、ICP発光分析装置、分光光度計等を用いる方法、電子天秤(例えば、株式会社島津製作所製のUX6200H)を使用し、定量する方法が挙げられる。 The method for measuring the content of the void-forming substance in the target protein molded product is not particularly limited, and for example, a method using an electrophoresis apparatus, an ICP emission spectrometer, a spectrophotometer, or the like, an electronic balance (for example, UX6200H manufactured by Shimadzu Corporation). ) Is used to quantify.
目的タンパク質成形体は、目的タンパク質100体積%に対して、ボイドを1体積%超含んでいてもよい。目的タンパク質成形体中のボイドの含有体積は、目的タンパク質100体積%(V/V%)対して、例えば、1体積%超、2体積%以上、3体積%以上、4体積%以上、5体積%以上、10体積%以上、15体積%以上、20体積%以上、又は40体積%以上であってよく、50体積%以下、又は40体積%以下であってよい。 The target protein molded product may contain more than 1% by volume of voids with respect to 100% by volume of the target protein. The volume of voids contained in the target protein compact is, for example, more than 1% by volume, 2% by volume or more, 3% by volume or more, 4% by volume or more, and 5 volumes with respect to 100% by volume (V / V%) of the target protein. % Or more, 10% by volume or more, 15% by volume or more, 20% by volume or more, or 40% by volume or more, and 50% by volume or less, or 40% by volume or less.
目的タンパク質成形体中のボイドの含有体積の測定方法は特に限定されず、例えば電子天秤、密度計、光学顕微鏡等が挙げられる。 The method for measuring the volume of voids contained in the target protein molded product is not particularly limited, and examples thereof include an electronic balance, a density meter, and an optical microscope.
目的タンパク質成形体の複屈折率は、例えば、ボイドを含むことにより、減少する。目的タンパク質成形体の複屈折率は、ボイドを有しない目的タンパク質成形体の複屈折率を100%としたときに、例えば、95%以下、95%未満、90%以下、85%以下、80%以下、75%以下、70%以下、65%以下、60%以下、又は55%以下であってよく、20%以上、30%以上、40%以上、又は50%以上であってもよい。 The birefringence of the protein article of interest is reduced, for example, by including voids. The birefringence of the target protein molded product is, for example, 95% or less, less than 95%, 90% or less, 85% or less, 80% when the birefringence of the target protein molded product having no void is 100%. Below, it may be 75% or less, 70% or less, 65% or less, 60% or less, or 55% or less, and may be 20% or more, 30% or more, 40% or more, or 50% or more.
目的タンパク質成形体の複屈折率の測定方法は特に限定されず、例えば偏光顕微鏡などが挙げられ、偏光顕微鏡:BX51 (OLYMPUS)を使用する場合、レタデーション測定ソフト: WPA-ViewVer.2.4.2.9 (Photonic Lattice, Inc.)により算出する方法などが挙げられる。 The method for measuring the birefringence of the target protein molded product is not particularly limited, and examples thereof include a polarizing microscope. When using a polarizing microscope: BX51 (OLYMPUS), retardation measurement software: WPA-View Ver.2.4.2.9 (Photonic) Lattice, Inc.) can be used to calculate.
成形体が繊維状の成形体(タンパク質繊維)である場合、紡糸方法としては、湿式紡糸等が挙げられる。タンパク質溶液を紡糸原液として、凝固液に付与すると、タンパク質が凝固する。この際、タンパク質溶液を糸状の液体として凝固液に付与することで、タンパク質が糸状に凝固し、未延伸糸が形成できる。未延伸糸の形成は、例えば特許第5584932号公報に記載されている方法に準じて行うことができる。 When the molded product is a fibrous molded product (protein fiber), the spinning method includes wet spinning and the like. When a protein solution is applied to a coagulation solution as a spinning stock solution, the protein coagulates. At this time, by applying the protein solution to the coagulating liquid as a thread-like liquid, the protein can be coagulated into a thread-like form to form an undrawn thread. The undrawn yarn can be formed, for example, according to the method described in Japanese Patent No. 5584932.
凝固液は、脱溶媒できる溶液であればよい。凝固液はメタノール、エタノール、2−プロパノール等の炭素数1〜5の低級アルコール又はアセトンであることが好ましい。凝固液は、水を含んでいてもよい。凝固液の温度は、紡糸の安定性の観点から、5〜30℃が好ましい。 The coagulating solution may be any solution that can be desolvated. The coagulation liquid is preferably a lower alcohol having 1 to 5 carbon atoms such as methanol, ethanol and 2-propanol, or acetone. The coagulant may contain water. The temperature of the coagulating liquid is preferably 5 to 30 ° C. from the viewpoint of spinning stability.
タンパク質溶液を糸状の液体として付与する方法は、特に限定されないが、例えば紡糸用の口金から脱溶媒槽の凝固液に押し出す方法が挙げられる。タンパク質が凝固することにより未延伸糸が得られる。タンパク質溶液を凝固液に押し出す場合の押出し速度は、口金の直径及びタンパク質溶液の粘度等に応じて適宜設定できるが、例えば、直径0.1〜0.6mmのノズルを有するシリンジポンプの場合、紡糸の安定性の観点から、押し出し速度は1ホール当たり、0.2〜6.0mL/hが好ましく、1ホール当たり、1.4〜4.0mL/hがより好ましい。凝固液を入れる脱溶媒槽(凝固液槽)の長さは特に限定されないが、例えば長さは200〜500mmであってよい。タンパク質の凝固により形成された未延伸糸の引き取り速度は例えば1〜14m/min、滞留時間は例えば0.01〜0.15minであってよい。未延伸糸の引き取り速度は、脱溶媒の効率の観点から、1〜3m/minが好ましい。タンパク質の凝固により形成された未延伸糸は、さらに凝固液において延伸(前延伸)をしてもよいが、凝固液に用いる低級アルコールの蒸発を抑える観点から、凝固液を低温に維持し、未延伸糸の状態で凝固液から引き取るのが好ましい。 The method of applying the protein solution as a filamentous liquid is not particularly limited, and examples thereof include a method of extruding the protein solution from a spinning mouthpiece into a coagulating liquid in a solvent-removing tank. Undrawn yarn is obtained by coagulation of the protein. The extrusion speed when extruding the protein solution into the coagulation liquid can be appropriately set according to the diameter of the mouthpiece, the viscosity of the protein solution, etc., but for example, in the case of a syringe pump having a nozzle with a diameter of 0.1 to 0.6 mm, spinning From the viewpoint of stability, the extrusion speed is preferably 0.2 to 6.0 mL / h per hole, and more preferably 1.4 to 4.0 mL / h per hole. The length of the desolvation tank (coagulant tank) for containing the coagulant is not particularly limited, but may be, for example, 200 to 500 mm. The take-up speed of the undrawn yarn formed by the coagulation of the protein may be, for example, 1 to 14 m / min, and the residence time may be, for example, 0.01 to 0.15 min. The take-up speed of the undrawn yarn is preferably 1 to 3 m / min from the viewpoint of solvent removal efficiency. The undrawn yarn formed by coagulation of the protein may be further stretched (pre-stretched) in the coagulation liquid, but from the viewpoint of suppressing evaporation of the lower alcohol used in the coagulation liquid, the coagulation liquid is kept at a low temperature and is not yet drawn. It is preferable to take it from the coagulating liquid in the state of drawn yarn.
上述する方法で得られた未延伸糸を、さらに延伸する工程を含むこともできる。延伸は一段延伸でもよいし、2段以上の多段延伸でもよい。多段で延伸すると、分子を多段で配向させ、トータル延伸倍率も高くすることができるため、タフネスの高い繊維の製造に適している。 It is also possible to include a step of further drawing the undrawn yarn obtained by the above-mentioned method. The stretching may be one-step stretching or multi-step stretching of two or more steps. When drawn in multiple stages, the molecules can be oriented in multiple stages and the total draw ratio can be increased, which is suitable for producing fibers with high toughness.
成形体がフィルム状の成形体(タンパク質フィルム)である場合、タンパク質をフィルム化する方法は、特に限定されず、タンパク質溶液を溶媒に耐性のある平板に所定の厚さに塗布して、塗膜を形成させ、塗膜から溶媒を除去することで、所定の厚さのフィルムを得る方法等を用いることができる。塗膜を形成する平板としては、ガラス板等の溶媒に耐性のある平板が用いられる。塗膜の厚さは、特に限定されないが、例えば1〜1000μmであってよい。タンパク質フィルムは、例えば、特許第5678283号公報に記載の方法に準じて製造することができる。 When the molded product is a film-shaped molded product (protein film), the method for forming the protein into a film is not particularly limited, and the protein solution is applied to a solvent-resistant flat plate to a predetermined thickness to form a coating film. A method of obtaining a film having a predetermined thickness or the like can be used by forming the film and removing the solvent from the coating film. As the flat plate on which the coating film is formed, a flat plate resistant to a solvent such as a glass plate is used. The thickness of the coating film is not particularly limited, but may be, for example, 1 to 1000 μm. The protein film can be produced, for example, according to the method described in Japanese Patent No. 5678283.
多孔質状の成形体(タンパク質多孔質体)は、成形体として多孔質体が得られる条件であれば特に制限されないが、例えば、上記タンパク質溶液を用いて、特許第5796147号公報に記載の方法に準じて、製造することができる。 The porous molded body (protein porous body) is not particularly limited as long as the conditions for obtaining the porous body as the molded body are not particularly limited. For example, the method described in Japanese Patent No. 5796147 using the above protein solution. It can be manufactured according to the above.
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
〔改変フィブロインの製造〕
〔(1)目的タンパク質の発現株(組換え細胞)の作製〕
配列番号15で示されるアミノ酸配列を有するクモ糸由来の配列を有するフィブロイン(クモ糸フィブロイン)(PRT799)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。各タンパク質のハイドロパシーインデックス及び分子量は表4に示したとおりである。
[Manufacturing of modified fibroin]
[(1) Preparation of expression strain (recombinant cell) of target protein]
A nucleic acid encoding fibroin (spider silk fibroin) (PRT799) having a sequence derived from spider silk having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 15 was 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 hydropathic index and molecular weight of each protein are as shown in Table 4.
この核酸をクローニングベクター(pUC118)にクローニングした。その後、同核酸をNdeI及びEcoRIで制限酵素処理して切り出した後、タンパク質発現ベクターpET−22b(+)に組換えて発現ベクターを得た。PRT799をコードする核酸を含むpET−22b(+)発現ベクターで、大腸菌BLR(DE3)をそれぞれ形質転換して、目的タンパク質を発現する形質転換大腸菌(組換え細胞)を得た。 This 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 recombinant into a protein expression vector pET-22b (+) to obtain an expression vector. Escherichia coli BLR (DE3) was transformed with a pET-22b (+) expression vector containing a nucleic acid encoding PRT799 to obtain transformed Escherichia coli (recombinant cells) expressing the target protein.
〔(2)目的とするタンパク質の発現〕
上記形質転換大腸菌を、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5)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 target protein]
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 5) 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.
500mLの生産培地(表6)を添加したジャーファーメンターにOD600が0.05となるように当該シード培養液を添加した。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%に維持した。 The seed culture solution was added to the jar fermenter to which 500 mL of the production medium (Table 6) 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 at a constant pH of 6.9. Moreover, the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration.
生産培地中のグルコースが完全に消費された直後に、フィード液(グルコース455g/1L、酵母エキス 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、目的タンパク質を発現誘導させた。IPTG添加後20時間経過した時点で、培養液を遠心分離し、菌体を回収した。IPTG添加前とIPTG添加後の培養液から調製した菌体を用いてSDS−PAGEを行い、IPTG添加に依存した目的タンパク質サイズのバンドの出現により、目的とするタンパク質が不溶体として発現されていることを確認した。 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 the target protein. 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 medium before and after the addition of IPTG, and the target protein was expressed as an insoluble solution by the appearance of a band of the target protein size depending on the addition of IPTG. It was confirmed.
〔(3)タンパク質の精製〕
IPTGを添加してから2時間後に回収した菌体を20mM Tris−HCl buffer(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の菌体を約1mMのPMSFを含む20mMTris−HCl緩衝液(pH7.4)に懸濁させ、高圧ホモジナイザー(GEA Niro Soavi社)で細胞を破砕した。破砕した細胞を遠心分離し、沈殿物を得た。得られた沈殿物を、高純度になるまで20mMTris−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、20mMNaCl、1mMTris−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、凍結乾燥させた粉末状の目的タンパク質(PRT799)を回収した。
[(3) Purification of protein]
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 (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 and 30 at 60 ° C. Stir for minutes with a stirrer to dissolve. After dissolution, dialysis was performed with water using a dialysis tube (cellulose tube 36/32 manufactured by Sanko Junyaku Co., Ltd.). The white aggregated protein obtained after dialysis was recovered by centrifugation, water was removed by a freeze-dryer, and the freeze-dried powdered target protein (PRT799) was recovered.
〔紡糸原液及び成形体の作製〕
ボイド形成物質として、以下の材料を準備した。
・脂質(菌体抽出物)
・スクロース(試薬・特級グレード、和光純薬工業株式会社製)
・リン酸(o-phosphoric acid)(試薬・99%グレード、シグマアルドリッチ社製)
・宿主細胞粉末(目的タンパク質以外のタンパク質、脂質、糖及びミネラルを含む試料、培養菌体乾燥物)
・デオキシリボ核酸(試薬・デオキシリボ核酸魚類精子由来、シグマアルドリッチ社製)
[Preparation of undiluted spinning solution and molded product]
The following materials were prepared as void-forming substances.
・ Lipid (cell extract)
・ Sucrose (reagent / special grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
-Phosphoric acid (reagent-99% grade, manufactured by Sigma-Aldrich)
-Host cell powder (sample containing proteins other than the target protein, lipids, sugars and minerals, dried cultured cells)
・ Deoxyribonucleic acid (reagent, deoxyribonucleic acid derived from fish sperm, manufactured by Sigma-Aldrich)
パイレックス(登録商標)ガラス製のスクリュー管瓶に所定量のギ酸(溶媒)を秤量した。目的タンパク質を溶媒に添加し、目的の濃度(溶解時26質量%)となるように秤量し、同時に各種ボイド形成物質を、表7又は表8に示す含有量(質量%)となるように添加し、スクリュー管瓶に入れた。続いて、目的タンパク質及び各種ボイド形成物質を含むDMSOを温度40℃の条件にて、スターラーで1時間以上撹拌した。得られた溶液を遠心分離機により脱泡した(条件:2000rpm、30分間以上)。これにより、目的タンパク質及びボイド形成物質を含む紡糸原液(タンパク質溶液)を作製した。また、ボイド含有物質を添加しなかったこと以外は、上記同様にして、比較例のタンパク質繊維用のタンパク質溶液を作製した。各タンパク質溶液の粘度は5000cpに調整した。粘度測定は、EMS粘度計用いて実施した。なお、表7〜8及び図5〜8に示す含有量(単位:質量%)は、タンパク質成形体100質量%に対する含有量である。 A predetermined amount of formic acid (solvent) was weighed in a screw tube bottle made of Pyrex (registered trademark) glass. The target protein is added to the solvent, weighed to the desired concentration (26% by mass at the time of dissolution), and at the same time, various void-forming substances are added so as to have the content (mass%) shown in Table 7 or Table 8. And put it in a screw tube bottle. Subsequently, DMSO containing the target protein and various void-forming substances was stirred with a stirrer for 1 hour or more under the condition of a temperature of 40 ° C. The obtained solution was defoamed by a centrifuge (conditions: 2000 rpm, 30 minutes or more). As a result, a spinning stock solution (protein solution) containing the target protein and the void-forming substance was prepared. Further, a protein solution for the protein fiber of the comparative example was prepared in the same manner as described above except that the void-containing substance was not added. The viscosity of each protein solution was adjusted to 5000 cp. Viscosity measurement was performed using an EMS viscometer. The content (unit: mass%) shown in Tables 7 to 8 and FIGS. 5 to 8 is the content with respect to 100% by mass of the protein molded product.
紡糸原液を40℃(ヒーター温度)にて目開き1μmのフィルターで濾過し、次いで、脱泡させた後(脱泡条件:30秒、2000rpm)、40℃(ヒーター温度)にてノズルからギアポンプを用いて、凝固液(メタノール)中へ吐出させた。凝固後のタンパク質を、下記の紡糸条件で紡糸することにより、表7又は表8に示す実施例及び比較例のタンパク質繊維(フィブロイン繊維)を得た。凝固後のタンパク質を紡糸する過程で、実施例5−2以外については、洗浄浴(洗浄浴液:水)を用いた洗浄を実施した。
紡糸条件
(第一固化浴)
凝固液:メタノール(温度:5℃)
(ホットローラー)
温度:55℃
総延伸倍率:5.17倍
(洗浄浴)
洗浄浴液:水(実施例5−2以外は実施)
The undiluted spinning solution is filtered at 40 ° C. (heater temperature) with a filter having an opening of 1 μm, and then defoamed (defoaming conditions: 30 seconds, 2000 rpm), and then the gear pump is operated from the nozzle at 40 ° C. (heater temperature). It was discharged into the coagulation liquid (methanol). The protein after coagulation was spun under the following spinning conditions to obtain protein fibers (fibroin fibers) of Examples and Comparative Examples shown in Table 7 or Table 8. In the process of spinning the protein after coagulation, washing was carried out using a washing bath (washing bath solution: water) except for Example 5-2.
Spinning conditions (first solidification bath)
Coagulant: Methanol (Temperature: 5 ° C)
(Hot roller)
Temperature: 55 ° C
Total draw ratio: 5.17 times (washing bath)
Washing bath liquid: water (implemented except for Example 5-2)
タンパク質繊維の複屈折率の測定結果を表7〜8に示す。複屈折率は、タンパク質繊維に存在するボイドと相関しており、ボイドが形成されていると、複屈折率の値が低くなることが知られている。なお、複屈折率は、偏光顕微鏡:BX51 (OLYMPUS)を使用し、レタデーション測定ソフト: WPA-View Ver.2.4.2.9 (Photonic Lattice, Inc.)により算出した。各実施例のタンパク質成形体の複屈折率は、比較例1のボイド形成物質及びボイドを含まないタンパク質成形体の複屈折率を100%としたときの複屈折率である。 The measurement results of the birefringence of protein fibers are shown in Tables 7-8. The birefringence is correlated with the voids present in the protein fibers, and it is known that the value of the birefringence decreases when the voids are formed. The birefringence was calculated using a polarizing microscope: BX51 (OLYMPUS) and retardation measurement software: WPA-View Ver.2.4.2.9 (Photonic Lattice, Inc.). The birefringence of the protein compact of each example is the birefringence when the birefringence of the void-forming substance and the protein compact of Comparative Example 1 is 100%.
光沢評価は、目視により実施した。光沢評価では、光沢ありの場合「−」、光沢が比較例1と比べて抑制されている場合「+」、光沢なしの場合「++」と評価した。 The gloss evaluation was performed visually. In the gloss evaluation, it was evaluated as "-" when there was gloss, "+" when the gloss was suppressed as compared with Comparative Example 1, and "++" when there was no gloss.
図4〜9は、タンパク質繊維の顕微鏡写真、並びに、表面構造(スキン層)及び内部構造(切断面)の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。図10は、実施例及び比較例のタンパク質繊維の写真である。図10において、Aは比較例1(コントロール)、Bは実施例1−1(DNA)、C〜Dはそれぞれ実施例2−1及び実施例2−2(脂質)、E〜Fはそれぞれ実施例3−1〜3−2(スクロース)、G〜Hはそれぞれ実施例4−1及び4−2(リン酸)、I〜Jはそれぞれ実施例5−1及び5−2(乾燥細胞)のタンパク質繊維の写真を示す。 FIGS. 4-9 are micrographs of protein fibers and scanning electron microscope (SEM) photographs of the surface structure (skin layer) and internal structure (cut surface). FIG. 10 is a photograph of protein fibers of Examples and Comparative Examples. In FIG. 10, A is Comparative Example 1 (control), B is Example 1-1 (DNA), C to D are Examples 2-1 and Example 2-2 (lipid), and E to F are carried out, respectively. Examples 3-1 to 3-2 (sucrose) and GH are from Examples 4-1 and 4-2 (phosphoric acid), respectively, and I to J are from Examples 5-1 and 5-2 (dried cells), respectively. A photograph of protein fibers is shown.
図5〜9に示すとおり、ボイド形成物質を含む紡糸原液を用いて、タンパク質繊維を成形した場合、得られるタンパク質繊維にボイドが形成されることが確認された。 As shown in FIGS. 5 to 9, when protein fibers were molded using a spinning stock solution containing a void-forming substance, it was confirmed that voids were formed in the obtained protein fibers.
表7〜8及び図10に示すとおり、ボイド形成物質を含む紡糸原液を用いて得たタンパク質繊維は、ボイド形成物質を含まない紡糸原液を用いて得たタンパク質繊維と比べて、光沢が抑制されていた。複屈折率が95%以上である場合では、タンパク質繊維に光沢があった。一方、複屈折率が95%未満75%以上である場合では、タンパク質繊維の光沢が抑制され(比較例1との対比)、複屈折率が75%未満である場合では、タンパク質繊維に光沢がなかった。 As shown in Tables 7 to 8 and FIG. 10, the protein fibers obtained by using the spinning stock solution containing the void-forming substance have suppressed gloss as compared with the protein fibers obtained by using the spinning stock solution containing no void-forming substance. Was there. When the birefringence was 95% or more, the protein fibers were glossy. On the other hand, when the birefringence is less than 95% and 75% or more, the gloss of the protein fiber is suppressed (compared to Comparative Example 1), and when the birefringence is less than 75%, the protein fiber is glossy. There wasn't.
Claims (12)
前記ボイド形成物質の含有量が、前記目的タンパク質100質量%に対して、1質量%超である、目的タンパク質成形体。 Contains target proteins and void-forming substances
A target protein molded product in which the content of the void-forming substance is more than 1% by mass with respect to 100% by mass of the target protein.
前記目的タンパク質100体積%に対して、ボイドを1体積%超含む、目的タンパク質成形体。 Contains the protein of interest
A target protein molded product containing more than 1% by volume of voids with respect to 100% by volume of the target protein.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018058742A JP2021119742A (en) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | Method for producing protein formed body and target protein formed body |
| PCT/JP2019/012983 WO2019189248A1 (en) | 2018-03-26 | 2019-03-26 | Method for producing protein formed body and target protein formed body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018058742A JP2021119742A (en) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | Method for producing protein formed body and target protein formed body |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021119742A true JP2021119742A (en) | 2021-08-19 |
Family
ID=68060051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018058742A Pending JP2021119742A (en) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | Method for producing protein formed body and target protein formed body |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2021119742A (en) |
| WO (1) | WO2019189248A1 (en) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5924233B2 (en) * | 1979-02-05 | 1984-06-07 | 株式会社クラレ | polyester synthetic fiber |
| JP2004332179A (en) * | 2003-05-12 | 2004-11-25 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Acrylic synthetic fiber and method for producing the same |
| EP2716798B1 (en) * | 2011-06-01 | 2019-12-18 | Spiber Inc. | Artificial polypeptide fiber and method for producing same |
| US20190031843A1 (en) * | 2016-01-29 | 2019-01-31 | Riken | Molded Article, Production Method for Same, and Method for Improving Toughness of Molded Article |
| WO2017222034A1 (en) * | 2016-06-23 | 2017-12-28 | Spiber株式会社 | Modified fibroin |
-
2018
- 2018-03-26 JP JP2018058742A patent/JP2021119742A/en active Pending
-
2019
- 2019-03-26 WO PCT/JP2019/012983 patent/WO2019189248A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019189248A1 (en) | 2019-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6959482B2 (en) | A molded product, a method for manufacturing the molded product, and a method for improving the toughness of the molded product. | |
| JP2020150945A (en) | Modified fibroin | |
| CN112469298B (en) | Fiber for artificial hair, method for producing same, and artificial hair | |
| JPWO2019151429A1 (en) | Method for producing protein fiber | |
| JP2024012433A (en) | Method for producing a protein molded body, method for producing a protein solution, and method for producing a protein | |
| JPWO2018164189A1 (en) | Protein molded article, method for producing the same, and protein solution | |
| JPWO2019066053A1 (en) | Protein fiber manufacturing method, protein fiber manufacturing equipment, and protein fiber processing method | |
| JP2022078360A (en) | Method for producing artificial hair fiber, and method for producing artificial hair | |
| JPWO2019151436A1 (en) | Method for manufacturing protein crimped staples | |
| JP7287621B2 (en) | Modified fibroin fiber and method for producing same | |
| JPWO2020067554A1 (en) | Manufacturing method and structure of molded product Protein molded product | |
| JP2021119742A (en) | Method for producing protein formed body and target protein formed body | |
| WO2019151437A1 (en) | Manufacturing method for protein spun yarn | |
| JP2020055904A (en) | Hygroscopic exothermicity imparting agent, and method for imparting hygroscopic exothermicity | |
| JP2021055222A (en) | Small-diameter fiber with void formed therein | |
| WO2021065794A1 (en) | Method for manufacturing protein molded body | |
| WO2021066040A1 (en) | Fiber for artificial hair and method for producing same | |
| JPWO2020067553A1 (en) | Method for manufacturing protein spun yarn | |
| WO2019151432A1 (en) | Method for preparing oil adhesion protein crimped fiber | |
| JP2022024190A (en) | Original protein molded article and method for producing the same, stock solution for molding and method for producing the same, and coloring agent for original protein molded article | |
| JP2021167277A (en) | Artificial fibroin fiber | |
| JP2020121962A (en) | Protein film and method for producing protein film | |
| JPWO2019066006A1 (en) | Twisted yarn manufacturing method, false twisted yarn manufacturing method, and yarn twisting processing method | |
| JP7345155B2 (en) | Heat retention agent and method for imparting heat retention to articles | |
| JP2021152224A (en) | High-density unwoven fabric and method for manufacturing the same |
