JP2022160015A - Adhesive for synthetic leather, and synthetic leather and production method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】生分解性を有する合成皮革用接着剤を提供すること。
【解決手段】クモ糸フィブロインを含む、合成皮革用接着剤。
【選択図】なし
An object of the present invention is to provide a biodegradable synthetic leather adhesive.
A synthetic leather adhesive containing spider silk fibroin.
[Selection figure] None
Description
本発明は、合成皮革用接着剤、並びに合成皮革及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an adhesive for synthetic leather, synthetic leather, and a method for producing the same.
従来から、天然皮革の代替品として人工皮革等の合成皮革が使用されている。合成皮革は、供給に限界がある天然皮革とは異なって、人工的に大量生産が可能なため、近年では、衣料品、靴、バック等の装飾品、各種のカバー、家具類等、より広い用途に用いられるようになってきている。 BACKGROUND ART Conventionally, synthetic leather such as artificial leather has been used as a substitute for natural leather. Unlike natural leather, which is limited in supply, synthetic leather can be artificially mass-produced. It has come into use.
例えば、特許文献1には、糊剤高分子物質で前処理した不織布にポリウレタン樹脂溶液を含浸させて湿式凝固させた後、糊剤高分子物質を除去して人工皮革を製造する方法において、不織布を反応性メチルHシリコンと金属触媒との混合エマルジョンに含浸させた後100~150℃にて加熱する工程を含むことを特徴とする人工皮革の製造方法が開示されている。
For example,
近年、環境意識の高まりから合成皮革に対しても環境負荷の低減が求められている。一般的な合成皮革用の接着剤に用いられるポリビニルアルコール(PVA)等の合成樹脂は、生分解性を有しておらず、環境負荷が大きかった。 In recent years, due to the heightened awareness of the environment, synthetic leather is also required to reduce the environmental load. Synthetic resins such as polyvinyl alcohol (PVA), which are generally used as adhesives for synthetic leather, are not biodegradable and have a large environmental impact.
そこで、本発明は、生分解性を有する合成皮革用接着剤を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a biodegradable adhesive for synthetic leather.
本発明は、以下の各発明を提供する。
[1]クモ糸フィブロインを含む、合成皮革用接着剤。
[2]有機溶媒を更に含む、[1]に記載の合成皮革用接着剤。
[3]有機溶媒がギ酸である、[2]に記載の合成皮革用接着剤。
[4]グリセロールを更に含む、[1]~[3]のいずれかに記載の合成皮革用接着剤。
[5]表皮層と、繊維基材を含む基材層と、表皮層及び基材層を互いに接着する接着剤層と、を備え、接着剤層がクモ糸フィブロインを含む、合成皮革。
[6]接着剤層がグリセロールを更に含む、[5]に記載の合成皮革。
[7]表皮層と、繊維基材を含む基材層と、表皮層及び基材層が互いに接着されている、合成皮革を製造する方法であって、表皮層上に、クモ糸フィブロインを含む接着剤層を形成する工程と、接着剤層を介して表皮層及び基材層を接着する工程と、を備える、方法。
[8]基材層及び表皮層の少なくとも一方が、生分解性素材を含む、[7]に記載の方法。
[9]基材層及び表皮層の少なくとも一方がクモ糸フィブロインを含む、[8]に記載の方法。
The present invention provides each of the following inventions.
[1] An adhesive for synthetic leather containing spider silk fibroin.
[2] The adhesive for synthetic leather according to [1], which further contains an organic solvent.
[3] The adhesive for synthetic leather according to [2], wherein the organic solvent is formic acid.
[4] The synthetic leather adhesive according to any one of [1] to [3], further comprising glycerol.
[5] A synthetic leather comprising a skin layer, a base material layer containing a fiber base material, and an adhesive layer for bonding the skin layer and the base material layer to each other, wherein the adhesive layer contains spider silk fibroin.
[6] The synthetic leather according to [5], wherein the adhesive layer further contains glycerol.
[7] A method for producing a synthetic leather, wherein the skin layer, the base layer containing the fiber base material, and the skin layer and the base layer are adhered to each other, wherein the skin layer contains spider silk fibroin A method comprising forming an adhesive layer and adhering a skin layer and a substrate layer via the adhesive layer.
[8] The method according to [7], wherein at least one of the base layer and the skin layer contains a biodegradable material.
[9] The method of [8], wherein at least one of the base layer and the skin layer contains spider silk fibroin.
本発明によれば、生分解性を有する合成皮革用接着剤を提供することができる。 According to the present invention, a biodegradable synthetic leather adhesive can be provided.
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。本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments for carrying out the present invention will be described in detail below. The present invention is not limited to the following embodiments.
<合成皮革用接着剤>
本実施形態に係る合成皮革用接着剤は、クモ糸フィブロインを含む。本実施形態に係る合成皮革用接着剤は、生分解性を有するクモ糸フィブロインを有効成分として含むものであるため、環境負荷が低減された合成皮革の提供が可能となる。本実施形態に係る合成皮革用接着剤によれば、例えば、織布、編布、不織布等の繊維基材を含む基材層と表皮層とを備える合成皮革用接着剤において、基材層と表皮層とを互いに充分に接着させることができる。
<Adhesive for synthetic leather>
The synthetic leather adhesive according to the present embodiment contains spider silk fibroin. Since the adhesive for synthetic leather according to the present embodiment contains the biodegradable spider silk fibroin as an active ingredient, it is possible to provide synthetic leather with reduced environmental load. According to the synthetic leather adhesive according to the present embodiment, for example, in the synthetic leather adhesive comprising a base material layer containing a fiber base material such as woven fabric, knitted fabric, or non-woven fabric and a skin layer, the base layer and The skin layers can be well adhered to each other.
合成皮革は、天然皮革様の外観及び機能を有するものであり、本明細書において、合成皮革には、いわゆる人工皮革(基材に特殊不織布(ランダム三次元立体構造を有する繊維層を主とした基材にポリウレタン又はそれに類する可撓性を有する高分子物質を含浸させたもの)を用いているもの)も含まれる。すなわち、本実施形態に係る合成皮革用接着剤は、特殊不織布を含む基材層と、表皮層とを接着させることにも好適に用いられる。 Synthetic leather has the appearance and functions of natural leather, and in this specification, synthetic leather includes so-called artificial leather (a special non-woven fabric (a fiber layer having a random three-dimensional three-dimensional structure as a base material) The base material is impregnated with polyurethane or similar flexible polymeric material). That is, the synthetic leather adhesive according to the present embodiment is also suitably used for adhering a base material layer containing a special nonwoven fabric and a skin layer.
本実施形態に係る合成皮革用接着剤における、クモ糸フィブロインの含有量は、合成皮革用接着剤の全質量を基準として、1~90質量%、1~80質量%、1~70質量%、1~60質量%、1~50質量%、1~40質量%、1~30質量%、1~20質量%、1~10質量%、1~5質量%、2~20質量%、2~15質量%、2~10質量%、2~8質量%、2~5質量%、3~15質量%、3~12質量%、3~10質量%、又は4~8質量%であってもよい。 The content of spider silk fibroin in the synthetic leather adhesive according to the present embodiment is 1 to 90% by mass, 1 to 80% by mass, 1 to 70% by mass, based on the total mass of the synthetic leather adhesive. 1-60% by mass, 1-50% by mass, 1-40% by mass, 1-30% by mass, 1-20% by mass, 1-10% by mass, 1-5% by mass, 2-20% by mass, 2- 15% by weight, 2 to 10% by weight, 2 to 8% by weight, 2 to 5% by weight, 3 to 15% by weight, 3 to 12% by weight, 3 to 10% by weight, or 4 to 8% by weight good.
クモ糸フィブロインの含有量は、合成皮革用接着剤の全質量を基準して、1質量%以上、2質量%以上、3質量%以上、4質量%以上、5質量%以上、6質量%以上、7質量%以上、8質量%以上、9質量%以上、10質量%以上、又は15質量%以上であってよく、40質量%以下、35質量%以下、30質量%以下、25質量%以下、20質量%以下、18質量%以下、15質量%以下、12質量%以下、10質量%以下、9質量%以下、8質量%以下、7質量%以下、6質量%以下、又は5質量%以下であってもよい。 The content of spider silk fibroin is 1% by mass or more, 2% by mass or more, 3% by mass or more, 4% by mass or more, 5% by mass or more, 6% by mass or more, based on the total mass of the synthetic leather adhesive. , 7% by mass or more, 8% by mass or more, 9% by mass or more, 10% by mass or more, or 15% by mass or more, and 40% by mass or less, 35% by mass or less, 30% by mass or less, 25% by mass or less , 20% by mass or less, 18% by mass or less, 15% by mass or less, 12% by mass or less, 10% by mass or less, 9% by mass or less, 8% by mass or less, 7% by mass or less, 6% by mass or less, or 5% by mass It may be below.
表皮層がクモ糸フィブロインを含む場合、合成皮革用接着剤中のクモ糸フィブロインの含有量は、表皮層中のクモ糸フィブロインの含有量以下の濃度であることが好ましい。 When the skin layer contains spider silk fibroin, the content of spider silk fibroin in the adhesive for synthetic leather is preferably less than or equal to the spider silk fibroin content in the skin layer.
[液状媒体]
本実施形態に係る合成皮革用接着剤は、液状媒体を更に含んでいてもよい。液状媒体を含む場合、クモ糸フィブロインは、合成皮革用接着剤において、液状媒体に溶解又は分散していてよい。液状媒体は、水、有機溶媒又はこれらの組み合わせであってよい。本明細書において、「有機溶媒」とは、25℃において液状であり、かつ、大気圧における沸点が250℃未満の有機化合物を意味する。
[Liquid medium]
The synthetic leather adhesive according to the present embodiment may further contain a liquid medium. When a liquid medium is included, the spider silk fibroin may be dissolved or dispersed in the liquid medium in the adhesive for synthetic leather. The liquid medium may be water, organic solvents or combinations thereof. As used herein, "organic solvent" means an organic compound that is liquid at 25°C and has a boiling point of less than 250°C at atmospheric pressure.
有機溶媒の種類は、クモ糸フィブロインの種類、濃度等に応じて、適宜選択することができる。すなわち、一実施形態に係る合成皮革用接着剤は、クモ糸フィブロインと、該クモ糸フィブロインが溶解又は分散された有機溶媒とを含んでいてよい。 The type of organic solvent can be appropriately selected according to the type and concentration of spider silk fibroin. That is, the adhesive for synthetic leather according to one embodiment may contain spider silk fibroin and an organic solvent in which the spider silk fibroin is dissolved or dispersed.
有機溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ギ酸及びアルコールが挙げられる。アルコールは、例えば、炭素数1~5の低級アルコールであってよい。炭素数1~5の低級アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール及び2-プロパノールが挙げられる。アルコールは、少なくとも一部の水素原子がフッ素原子等のハロゲン原子に置換されたアルコールであってよく、例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)であってよい。 Organic solvents include, for example, dimethylsulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), formic acid and alcohols. The alcohol may be, for example, a lower alcohol having 1-5 carbon atoms. Lower alcohols having 1 to 5 carbon atoms include, for example, methanol, ethanol and 2-propanol. The alcohol may be an alcohol in which at least part of the hydrogen atoms are substituted with halogen atoms such as fluorine atoms, such as hexafluoroisopropanol (HFIP).
本実施形態に係る合成皮革用接着剤における液状媒体の含有量は、合成皮革用接着剤の全質量を基準として、10質量%以上、30質量%、50質量%以上、60質量%以上、又は70質量%以上であってよく、95質量%以下、90質量%以下、85質量%以下、又は80質量%以下であってよい。 The content of the liquid medium in the synthetic leather adhesive according to the present embodiment is, based on the total mass of the synthetic leather adhesive, 10% by mass or more, 30% by mass, 50% by mass or more, 60% by mass or more, or It may be 70% by mass or more, and may be 95% by mass or less, 90% by mass or less, 85% by mass or less, or 80% by mass or less.
[可塑剤]
本実施形態に係る合成皮革用接着剤は、可塑剤を更に含んでいてよい。可塑剤としては、例えば、多価アルコール、末端カルボキシル基オリゴ-アルキレングリコール(末端カルボキシル基ポリ(エチレングリコール)等)が挙げられる。
[Plasticizer]
The synthetic leather adhesive according to the present embodiment may further contain a plasticizer. Examples of plasticizers include polyhydric alcohols and carboxyl-terminated oligo-alkylene glycols (carboxyl-terminated poly(ethylene glycol), etc.).
多価アルコールとしては、例えば、グリセロール、ポリエチレングリコール(PEG)等のポリアルキレングリコールが挙げられる。ポリアルキレングリコールの数平均分子量は、200~600であることが好ましい。数平均分子量が200~600であるポリアルキレングリコールとして、例えば、ポリエチレングリコール400を用いることができる。数平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)で標準ポリスチレンによる検量線を用いたポリスチレン換算値である。 Examples of polyhydric alcohols include polyalkylene glycols such as glycerol and polyethylene glycol (PEG). The polyalkylene glycol preferably has a number average molecular weight of 200-600. Polyethylene glycol 400, for example, can be used as the polyalkylene glycol having a number average molecular weight of 200-600. The number average molecular weight is a polystyrene-equivalent value obtained by gel permeation chromatography (GPC) using a standard polystyrene calibration curve.
可塑剤の含有量は、合成皮革用接着剤の全質量を基準として、1質量%以上、2質量%以上、3質量%以上、4質量%以上、5質量%以上、6質量%以上、7質量%以上、8質量%以上、9質量%以上、10質量%以上、又は15質量%以上であってよく、40質量%以下、35質量%以下、30質量%以下、25質量%以下、20質量%以下、18質量%以下、15質量%以下、12質量%以下、10質量%以下、9質量%以下、8質量%以下、7質量%以下、6質量%以下、又は5質量%以下であってもよい。 The content of the plasticizer is 1% by mass or more, 2% by mass or more, 3% by mass or more, 4% by mass or more, 5% by mass or more, 6% by mass or more, 7% by mass or more, based on the total mass of the synthetic leather adhesive. 8% by mass or more, 9% by mass or more, 10% by mass or more, or 15% by mass or more, 40% by mass or less, 35% by mass or less, 30% by mass or less, 25% by mass or less, 20 % by mass or less, 18% by mass or less, 15% by mass or less, 12% by mass or less, 10% by mass or less, 9% by mass or less, 8% by mass or less, 7% by mass or less, 6% by mass or less, or 5% by mass or less There may be.
合成皮革用接着剤における、クモ糸フィブロインの質量に対する可塑剤の質量の比(可塑剤/クモ糸フィブロイン)は、0.2以上、0.25以上、0.3以上、0.4以上、0.5以上、0.8以上、1.0以上、1.1以上、1.2以上、1.3以上、1.4以上、1.5以上、1.6以上、1.7以上、1.8以上、1.9以上、2.0以上、2.5以上、3.0以上、3.5以上、4.0以上、又は4.5以上であってよく、4.5以下、4.0以下、3.5以下、3.0以下、2.5以下、2.0以下、1.9以下、1.8以下、1.7以下、又は1.6以下であってよい。 In the adhesive for synthetic leather, the ratio of the mass of the plasticizer to the mass of spider silk fibroin (plasticizer/spider silk fibroin) is 0.2 or more, 0.25 or more, 0.3 or more, 0.4 or more, 0 .5 or more, 0.8 or more, 1.0 or more, 1.1 or more, 1.2 or more, 1.3 or more, 1.4 or more, 1.5 or more, 1.6 or more, 1.7 or more, 1 .8 or greater, 1.9 or greater, 2.0 or greater, 2.5 or greater, 3.0 or greater, 3.5 or greater, 4.0 or greater, or 4.5 or greater, 4.5 or greater, 4 .0 or less, 3.5 or less, 3.0 or less, 2.5 or less, 2.0 or less, 1.9 or less, 1.8 or less, 1.7 or less, or 1.6 or less.
[他の添加剤]
合成皮革用接着剤は、他の添加剤(クモ糸フィブロイン、液状媒体及び可塑剤に該当するものは除く。)を更に含んでいてよい。他の添加剤としては、例えば、無機塩等の溶解促進剤、着色剤、平滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、染料、充填剤、架橋剤、艶消し剤、レベリング剤、難燃剤、発泡剤が挙げられる。
[Other additives]
The adhesive for synthetic leather may further contain other additives (except those corresponding to spider silk fibroin, liquid medium and plasticizer). Other additives include, for example, dissolution accelerators such as inorganic salts, coloring agents, smoothing agents, antioxidants, ultraviolet absorbers, dyes, fillers, cross-linking agents, matting agents, leveling agents, flame retardants, foaming agents, agents.
他の添加剤は、クモ糸フィブロインの種類又は濃度等に応じて、適宜の量をブレンドすることができる。他の添加剤の総含有量は、合成皮革用接着剤の全質量に対して、0.1質量%以上、1質量%以上、4質量%以上、7質量%以上、10質量%以上、又は15質量%以上であってよく、20質量%以下、16質量%以下、12質量%以下、又は9質量%以下であってよい。他の添加剤の総含有量は、合成皮革用接着剤におけるクモ糸フィブロイン、液状媒体及び可塑剤以外の成分の合計含有量である。 Other additives can be blended in an appropriate amount depending on the type or concentration of spider silk fibroin. The total content of other additives is 0.1% by mass or more, 1% by mass or more, 4% by mass or more, 7% by mass or more, 10% by mass or more, or It may be 15% by mass or more, and may be 20% by mass or less, 16% by mass or less, 12% by mass or less, or 9% by mass or less. The total content of other additives is the total content of components other than spider silk fibroin, liquid medium and plasticizer in the adhesive for synthetic leather.
<合成皮革>
本実施形態に係る合成皮革は、繊維基材を含む基材層と、表皮層と、基材層及び表皮層を互いに接着する接着剤層と、を備えている。接着剤層は、クモ糸フィブロインを含有する。本実施形態に係る合成皮革では、生分解性を有するクモ糸フィブロインを含む接着剤層を介して接着されているため、環境負荷が低減されている。
<Synthetic leather>
The synthetic leather according to this embodiment includes a base material layer containing a fiber base material, a skin layer, and an adhesive layer that bonds the base material layer and the skin layer to each other. The adhesive layer contains spider silk fibroin. In the synthetic leather according to the present embodiment, since the synthetic leather is adhered via the adhesive layer containing the biodegradable spider silk fibroin, the environmental load is reduced.
図1は、一実施形態に係る合成皮革の模式断面図である。図1に示す合成皮革20は、基材層2と表皮層1とが、接着剤層3を介して接着されている。図1に示す合成皮革20において、表皮層1は、合成皮革の形状を保持するための形状保持層としても機能する。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a synthetic leather according to one embodiment. In the
基材層及び表皮層の少なくとも一方が、生分解性素材を含んでいてよく、基材層及び表皮層の両方が生分解性素材を含んでいてよい。生分解性材料は、微生物によって完全に消費され自然的副産物(炭酸ガス、メタン、水、バイオマスなど)のみを生じる材料である。生分解性素材は、例えば、生分解性高分子であってよい。生分解性素材としては、例えば、セルロース、デンプンのような植物由来の多糖;キチン、ヒアルロン酸のような動物由来の多糖;タンパク質が挙げられる。タンパク質は、例えば、コラーゲン、アルブミン酸のような動物由来のタンパク質であってよく、クモ糸フィブロインであってよい。 At least one of the base layer and the skin layer may contain a biodegradable material, and both the base layer and the skin layer may contain a biodegradable material. Biodegradable materials are materials that are completely consumed by microorganisms and produce only natural by-products (carbon dioxide, methane, water, biomass, etc.). A biodegradable material may be, for example, a biodegradable polymer. Examples of biodegradable materials include plant-derived polysaccharides such as cellulose and starch; animal-derived polysaccharides such as chitin and hyaluronic acid; and proteins. The protein may be, for example, an animal-derived protein such as collagen, albuminic acid, or spider silk fibroin.
[接着剤層]
接着剤層は、クモ糸フィブロインを含有する。接着剤層は、例えば、上述の合成皮革用接着剤から形成させることができる。
[Adhesive layer]
The adhesive layer contains spider silk fibroin. The adhesive layer can be formed, for example, from the synthetic leather adhesive described above.
接着剤層は、クモ糸フィブロインのみからなっていてもよく、クモ糸フィブロイン以外の成分を含んでいてもよい。接着剤層におけるクモ糸フィブロインの含有量は、例えば、接着剤層の全質量を基準として、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上又は35質量%以上であってよく、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、60質量%以下、50質量%以下又は45質量%以下であってよい。 The adhesive layer may consist only of spider silk fibroin, or may contain components other than spider silk fibroin. The content of spider silk fibroin in the adhesive layer may be, for example, 10% by mass or more, 20% by mass or more, 30% by mass or more, or 35% by mass or more, based on the total mass of the adhesive layer, and 90% by mass. % or less, 80 mass % or less, 70 mass % or less, 60 mass % or less, 50 mass % or less, or 45 mass % or less.
クモ糸フィブロイン以外の成分としては、例えば、可塑剤及び添加剤として上述した成分が挙げられる。接着剤層は、可塑剤を含むことが好ましく、多価アルコールを含むことがより好ましい。 Components other than spider silk fibroin include, for example, the components described above as plasticizers and additives. The adhesive layer preferably contains a plasticizer, and more preferably contains a polyhydric alcohol.
接着剤層における可塑剤の含有量は、例えば、接着剤層の全質量を基準として、30質量%以上、40質量%以上、50質量%以上又は55質量%以上であってよく、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、又は65質量%以下であってよい。 The content of the plasticizer in the adhesive layer may be, for example, 30% by mass or more, 40% by mass or more, 50% by mass or more, or 55% by mass or more, based on the total mass of the adhesive layer, and 90% by mass. 80% by mass or less, 70% by mass or less, or 65% by mass or less.
接着剤層における、クモ糸フィブロインの質量に対する可塑剤の質量の比(可塑剤/クモ糸フィブロイン)は、0.2以上、0.25以上、0.3以上、0.4以上、0.5以上、0.8以上、1.0以上、1.1以上、1.2以上、1.3以上、1.4以上、1.5以上、1.6以上、1.7以上、1.8以上、1.9以上、2.0以上、2.5以上、3.0以上、3.5以上、4.0以上、又は4.5以上であってよく、4.5以下、4.0以下、3.5以下、3.0以下、2.5以下、2.0以下、1.9以下、1.8以下、1.7以下、又は1.6以下であってよい。 The ratio of the mass of plasticizer to the mass of spider silk fibroin (plasticizer/spider silk fibroin) in the adhesive layer is 0.2 or more, 0.25 or more, 0.3 or more, 0.4 or more, 0.5 0.8 or more, 1.0 or more, 1.1 or more, 1.2 or more, 1.3 or more, 1.4 or more, 1.5 or more, 1.6 or more, 1.7 or more, 1.8 1.9 or more, 2.0 or more, 2.5 or more, 3.0 or more, 3.5 or more, 4.0 or more, or 4.5 or more, 4.5 or less, 4.0 3.5 or less, 3.0 or less, 2.5 or less, 2.0 or less, 1.9 or less, 1.8 or less, 1.7 or less, or 1.6 or less.
接着剤層は、例えば、上述した合成皮革用接着剤の塗膜を、必要により、乾燥させることにより形成させることができる。乾燥温度は、例えば、90℃~150℃であってよい。乾燥時間は、例えば、5分~24時間であってよい。 The adhesive layer can be formed, for example, by drying a coating film of the adhesive for synthetic leather described above, if necessary. The drying temperature may be, for example, 90°C to 150°C. Drying times may be, for example, from 5 minutes to 24 hours.
接着剤層の厚みは、特に制限はないが、例えば、1~50μmであってよく、1~40μmであってよく、5~30μmであってよく、5~20μmであってよい。 The thickness of the adhesive layer is not particularly limited, but may be, for example, 1 to 50 μm, 1 to 40 μm, 5 to 30 μm, or 5 to 20 μm.
[基材層]
基材層は、繊維基材を含む。基材層は、基材層としての機能を損なわない限りにおいて、その他成分を含むことを排除するものではなく、例えば、基材層は、繊維基材と、高分子物質とを含んでいてよい。
[Base material layer]
The substrate layer includes a fibrous substrate. The base material layer may contain other components as long as the function as the base material layer is not impaired. For example, the base material layer may contain a fiber base material and a polymer substance. .
基材層は単層であってもよく、複数の繊維基材の層からなる多層構造であってもよい。基材層の厚みは、得られた合成皮革の用途により任意に選択でき、特に限定されるものではないが、接着剤層及び表皮層とのバランスの点から、例えば、100~2000μmであってよく、100~1000μmであってよく、500~1000μmであってよく、500~750μmであってよい。 The substrate layer may be a single layer, or may have a multilayer structure composed of a plurality of layers of fiber substrates. The thickness of the base material layer can be arbitrarily selected depending on the use of the obtained synthetic leather, and is not particularly limited, but from the viewpoint of the balance between the adhesive layer and the skin layer, for example, 100 to 2000 μm. Well, it can be 100-1000 μm, it can be 500-1000 μm, it can be 500-750 μm.
基材層は、片面又は両面が起毛されていてもよい。起毛は、片面起毛であっても両面起毛であってもよい。隣接する接着剤層との接着性の観点から、少なくとも接着剤層と接する側の面が起毛されていることが好ましい。 The substrate layer may be raised on one side or both sides. Raised fabric may be raised on one side or raised on both sides. From the viewpoint of adhesiveness to the adjacent adhesive layer, it is preferable that at least the surface on the side in contact with the adhesive layer is raised.
(繊維基材)
繊維基材は、例えば、適度な厚み及び充実感を有し、且つ柔軟な風合いを有するシートを使用することができる。繊維基材としては、例えば、従来一般の皮革様シートの製造方法に使用されている各種の繊維基材をそのまま使用することもできる。
(fiber base material)
As the fiber base material, for example, a sheet having a suitable thickness and a feeling of fullness and having a soft texture can be used. As the fiber base material, for example, various fiber base materials used in conventional methods for producing leather-like sheets can be used as they are.
繊維基材は、例えば、編織体、又は不織布であってよい。繊維基材としての編織体又は不織布は、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール等の合成繊維、綿、麻等の天然繊維、レーヨン、スフ、アセテート、コラーゲン等の再生繊維、人造カゼイン、コラーゲン、フィブロイン等の人造タンパク質繊維等の単独又はこれらの混紡繊維、あるいは、少なくとも一成分を溶解したり、二成分繊維を分割したりすることにより極細繊維に変性された多成分繊維からなっていてよい。 The fibrous substrate may be, for example, a woven or non-woven fabric. Knitted or nonwoven fabrics as fiber base materials include synthetic fibers such as polyester, polyamide, polyacrylonitrile, polyolefin and polyvinyl alcohol, natural fibers such as cotton and hemp, regenerated fibers such as rayon, staple fiber, acetate and collagen, artificial casein, It consists of single or blended fibers such as artificial protein fibers such as collagen and fibroin, or multicomponent fibers denatured to ultrafine fibers by dissolving at least one component or splitting bicomponent fibers. good.
繊維基材は、生分解性、吸湿性及び強度の観点から、好ましくはタンパク質を含む。タンパク質としては、構造タンパク質であってよく、フィブロインであることが好ましく、クモ糸フィブロインであることがより好ましい。フィブロイン(好ましくは、クモ糸フィブロイン)を含むことにより、繊維基材に保温性、吸湿発熱性及び/又は難燃性の機能性を付与することができる。ひいては、本実施形態に係る合成皮革に保温性、吸湿発熱性及び/又は難燃性の機能性を付与することができ、材料としての価値がより高くなる。タンパク質は、タンパク質繊維として繊維基材に含まれていてもよい。改変フィブロインの好ましい態様は後述する。 The fiber base material preferably contains protein from the viewpoint of biodegradability, hygroscopicity and strength. The protein may be a structural protein, preferably fibroin, more preferably spider silk fibroin. By including fibroin (preferably, spider silk fibroin), it is possible to impart the functionality of heat retention, hygroscopic heat generation and/or flame retardancy to the fiber base material. As a result, the synthetic leather according to the present embodiment can be imparted with the functionality of heat retention, moisture absorption heat generation and/or flame retardancy, and the value as a material is further increased. Proteins may be included in the fiber base material as protein fibers. Preferred embodiments of modified fibroin are described below.
編織体とは、編地及び織地の総称である。編地は、横編、丸編等の緯編組織を有する編地(単に「緯編地」ともいう。)、トリコット、ラッセル等の経編組織を有する編地(単に「経編地」ともいう。)のいずれであってもよい。織地は、平織、綾織、又は繻子織のうちのいずれの組織を有する織地であってもよい。編織体は、編成又は織成により得られる未加工の編織体そのものであってもよいし、編成又は織成後に撥水加工等の加工を施した編織体であってもよい。 A knitted fabric is a general term for knitted fabrics and woven fabrics. Knitted fabrics include knitted fabrics with weft knitting structures such as weft knitting and circular knitting (also referred to simply as "weft knitted fabrics"), knitted fabrics with warp knitting structures such as tricot and raschel (simply referred to as "warp knitted fabrics"). ) can be either. The fabric may be a fabric having any of a plain weave, a twill weave, or a satin weave. The knitted or woven body may be an unprocessed knitted or woven body itself obtained by knitting or weaving, or may be a knitted or woven body that has undergone a water-repellent finish or the like after knitting or weaving.
編織体は、原料糸を編成又は織成して得ることができる。編成方法及び織成方法としては公知の方法を利用することができる。使用される編機としては、例えば、丸編機、経編機、横編機などが使用でき、生産性の観点からは、丸編機の使用が好ましい。横編機としては、成型編み機、無縫製編機などがあるが、特に最終製品の形態で編地を製造可能であることから、無縫製編機の使用がより好ましい。使用される織機としては、例えば、有杼織機、及び、グリッパー織機、レピア織機、エアジェット織機等の無杼織機が挙げられる。 A knitted or woven body can be obtained by knitting or weaving raw material yarns. Known methods can be used as the knitting method and the weaving method. As the knitting machine to be used, for example, a circular knitting machine, a warp knitting machine, a flat knitting machine, etc. can be used, and from the viewpoint of productivity, use of a circular knitting machine is preferable. The flat knitting machine includes a forming knitting machine, a seamless knitting machine, and the like, but the use of a seamless knitting machine is more preferable because it can produce a knitted fabric in the form of a final product. The looms used include shuttle looms and shuttleless looms such as gripper looms, rapier looms and air jet looms.
原料糸は、単独糸であってもよく、複合糸(例えば、混紡糸、混繊糸、カバーリング糸等。)であってもよく、これらを組み合わせて用いてもよい。単独糸及び複合糸は、短繊維を撚り合わせたスパン糸であってもよく、長繊維を撚り合わせたフィラメント糸であってもよい。原料糸に含まれる繊維としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレート及びポリテトラフルオロエチレン等の合成繊維、キュプラ、レーヨン及びリヨセル等の再生繊維、綿、麻及び絹等の天然繊維、並びにタンパク質繊維が挙げられる。 The raw yarn may be a single yarn, a composite yarn (for example, a blended yarn, a mixed yarn, a covering yarn, etc.), or a combination thereof. The single yarn and composite yarn may be a spun yarn obtained by twisting short fibers, or a filament yarn obtained by twisting long fibers. Examples of fibers contained in the raw yarn include synthetic fibers such as nylon, polyester, polyamide, polyacrylonitrile, polyolefin, polyvinyl alcohol, polyethylene terephthalate and polytetrafluoroethylene; regenerated fibers such as cupra, rayon and lyocell; and natural fibers such as silk, and protein fibers.
不織布は、例えば、上述した繊維を用いて、公知の製造方法により製造することができる。具体的には、例えば、上述した繊維から、乾式法、湿式法及びエアレイド法等でウェブ(単層ウェブ、及び積層ウェブを含む。)を形成させた後、ケミカルボンド法(浸漬法、スプレー法等)及びニードルパンチ法等によりウェブの繊維間を結合させて、不織布を得ることができる。 A nonwoven fabric can be manufactured by a well-known manufacturing method using the fiber mentioned above, for example. Specifically, for example, after forming a web (including a single-layer web and a laminated web) from the above-described fibers by a dry method, a wet method, an airlaid method, etc., a chemical bond method (immersion method, spray method) etc.) and by needle punching or the like to bond the fibers of the web to obtain a nonwoven fabric.
タンパク質を含む不織布は、例えば、タンパク質を、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、又はヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)等の溶媒に、必要に応じて、溶解促進剤としての無機塩と共に添加し、溶解してドープ液を作製した後、当該ドープ液を用いてエレクトロスピニング法(静電紡糸法)により紡糸することにより得ることもできる。エレクトロスピニング法(静電紡糸法)は、供給側電極(紡糸口金と兼用できる)と捕集側電極(例えば、金属ロール又は金属ネット等)間に電圧を印加し、紡糸口金から押し出したドープ液に電荷を与えて捕集側電極に吹き飛ばす。この際にドープ液は伸張されて繊維形成される。印加電圧は、通常5~100kVであり、好ましくは10~50kVである。電極間距離は、通常1~25cmであり、好ましくは2~20cmである。 Protein-containing nonwoven fabrics, for example, proteins are dissolved in solvents such as dimethylsulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), formic acid, or hexafluoroisopropanol (HFIP) as a dissolution accelerator, if necessary. It can also be obtained by adding it together with an inorganic salt of and dissolving it to prepare a dope solution, and then spinning it by an electrospinning method (electrospinning method) using the dope solution. In the electrospinning method (electrostatic spinning method), a voltage is applied between a supply side electrode (which can also be used as a spinneret) and a collection side electrode (for example, a metal roll or a metal net), and the dope liquid is extruded from the spinneret. is given an electric charge and blown away to the collection side electrode. At this time, the dope is stretched to form fibers. The applied voltage is usually 5-100 kV, preferably 10-50 kV. The distance between the electrodes is usually 1-25 cm, preferably 2-20 cm.
不織布は、繊維密度(目付)、空隙率、かさ密度等の数値範囲が、例えば、防水性と透湿性とを充分に確保し得る範囲となるように適宜設定される。なお、それら目付、空隙率、かさ密度等の調整は、例えば、ウェブを構成する繊維量を増減すること、積層ウェブの場合は、積層数を増減することにより行うことができる。 Numerical ranges of the fiber density (basis weight), porosity, bulk density, etc. of the non-woven fabric are appropriately set so that, for example, waterproofness and moisture permeability can be sufficiently ensured. The basis weight, porosity, bulk density, etc. can be adjusted, for example, by increasing or decreasing the amount of fibers constituting the web, or by increasing or decreasing the number of laminations in the case of a laminated web.
(高分子物質)
基材層は、高分子物質を更に含んでいてよい。分子物質は、繊維基材の繊維間の隙間に、繊維に固着した状態で存在していてよい。高分子物質は、例えば、高分子物質と該溶媒が溶解又は分散した媒体とを含む含侵液に、繊維基材を含侵させ、その後、脱溶媒により凝固(固化)することにより、繊維基材に固着させることができる。高分子物質は、繊維基材と一体化された、所謂含浸体として、繊維基材と共に合成皮革の基材層を構成していてよい。高分子物質を用いることにより、繊維基材の繊維同士を相互に連結させて、基材層の形状を保持しやすくなるとともに、基材層に対して所定の強度を付与しやすくなる。
(Polymer substance)
The base layer may further contain polymeric substances. The molecular substance may be present in the interstices between the fibers of the fiber substrate in a state of being fixed to the fibers. The polymeric substance is obtained by, for example, impregnating the fiber base material with an impregnating liquid containing the polymeric substance and a medium in which the solvent is dissolved or dispersed, and then solidifying (solidifying) the fiber base material by removing the solvent. It can be attached to the material. The polymeric substance may constitute the base layer of the synthetic leather together with the fiber base material as a so-called impregnated body integrated with the fiber base material. By using a polymer substance, the fibers of the fiber base material are connected to each other, making it easier to maintain the shape of the base material layer and to easily impart a predetermined strength to the base material layer.
高分子物質としては、例えば、従来から皮革様シートの製造に使用されている樹脂を用いることもできる。高分子物質としての樹脂は、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリビニルブチラール系樹脂、ポリアクリル酸系樹脂、ポリアミノ酸系樹脂、シリコン系樹脂やこれらの樹脂の混合物が挙げられ、これら樹脂は1種のモノマーを重合して得られる重合体であってもよいし、2種以上のモノマーを重合して得られる共重合体であってもよい。 As the polymeric substance, for example, resins conventionally used for manufacturing leather-like sheets can also be used. Resins as polymeric substances include, for example, polyurethane-based resins, polyvinyl chloride-based resins, polyvinyl butyral-based resins, polyacrylic acid-based resins, polyamino acid-based resins, silicone-based resins, and mixtures of these resins. The resin may be a polymer obtained by polymerizing one type of monomer, or a copolymer obtained by polymerizing two or more types of monomers.
高分子物質は、生分解性、吸湿性及び強度の観点から、タンパク質を含むことが好ましい。タンパク質としては、構造タンパク質であってよく、フィブロインであることが好ましく、クモ糸フィブロインであることがより好ましい。フィブロイン(好ましくは、クモ糸フィブロイン)を含有することにより、基材層に保温性、吸湿発熱性及び/又は難燃性の機能性を付与することができる。ひいては、本実施形態に係る合成皮革に保温性、吸湿発熱性及び/又は難燃性の機能性を付与することができ、材料としての価値がより高くなる。フィブロインの好ましい態様は後述する。 The polymer substance preferably contains protein from the viewpoint of biodegradability, hygroscopicity and strength. The protein may be a structural protein, preferably fibroin, more preferably spider silk fibroin. By containing fibroin (preferably, spider silk fibroin), it is possible to impart the functionality of heat retention, moisture absorption heat generation and/or flame retardancy to the substrate layer. As a result, the synthetic leather according to the present embodiment can be imparted with the functionality of heat retention, moisture absorption heat generation and/or flame retardancy, and the value as a material is further increased. Preferred embodiments of fibroin are described below.
[表皮層]
表皮層は、主に高分子で形成される層である。表皮層は、多孔質樹脂で形成された多孔質層であってよく、無孔質樹脂で形成された無孔質層であってもよい。
[Skin layer]
A skin layer is a layer mainly formed of polymers. The skin layer may be a porous layer made of a porous resin, or a non-porous layer made of a non-porous resin.
表皮層を形成する高分子としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル系高分子、アクリロニトリル系高分子等の合成樹脂、並びにタンパク質が挙げられる。表皮層を形成する高分子として、合成樹脂とタンパク質との複合材料を用いてもよい。ポリウレタンとしては、例えば、ポリエーテル系ポリウレタン、ポリエステル系ポリウレタン、ポリカーボネート系ポリウレタンを挙げることができ、これらを1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Polymers forming the skin layer include, for example, synthetic resins such as polyvinyl chloride, polyolefin, polystyrene, polyurethane, polyester resin, epoxy resin, acrylic polymer, acrylonitrile polymer, and protein. A composite material of synthetic resin and protein may be used as the polymer forming the skin layer. Examples of polyurethane include polyether-based polyurethane, polyester-based polyurethane, and polycarbonate-based polyurethane, and these may be used alone or in combination of two or more.
表皮層は、タンパク質を含むことが好ましい。タンパク質としては、コラーゲン、カゼイン、フィブロインを含むことが好ましく、クモ糸フィブロインを含むことがより好ましい。 The epidermal layer preferably contains protein. The protein preferably contains collagen, casein and fibroin, more preferably spider silk fibroin.
表皮層は、必要に応じて、公知の添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、着色剤(例えば、染料、顔料)、平滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、充填剤、架橋剤、可塑剤、艶消し剤、レベリング剤、難燃剤、発泡剤等が挙げられる。 The skin layer may contain known additives as necessary. Additives include, for example, colorants (e.g., dyes, pigments), smoothing agents, antioxidants, ultraviolet absorbers, fillers, cross-linking agents, plasticizers, matting agents, leveling agents, flame retardants, foaming agents, etc. is mentioned.
表皮層の厚みは、特に制限はないが、例えば、1~500μmであってよく、1~400μmであってよく、5~300μmであってよく、50~200μmであってよい。 The thickness of the skin layer is not particularly limited, but may be, for example, 1 to 500 μm, 1 to 400 μm, 5 to 300 μm, or 50 to 200 μm.
表皮層の表面(接着層と接する面とは反対側の面)は、表面加工が施されていてもよい。表面加工は、公知の方法を適用することができる。表面加工としては、例えば、エンボス加工、バフスエード加工、フィルムラミネート加工、グラビア加工(グラビア印刷)が挙げられる。 The surface of the skin layer (the surface opposite to the surface in contact with the adhesive layer) may be surface-treated. Surface processing can apply a well-known method. Examples of surface processing include embossing, buff suede processing, film lamination processing, and gravure processing (gravure printing).
<合成皮革の製造方法>
本実施形態に係る合成皮革は、例えば、表皮層上に、クモ糸フィブロインを含む接着剤層を形成する工程(接着剤層形成工程)と、接着剤層を介して表皮層及び基材層を接着する工程(接着工程)と、を備える方法によって、製造することができる。表皮層、接着剤層及び基材層は、上述したものと同様の態様を適用することができる。
<Manufacturing method of synthetic leather>
The synthetic leather according to the present embodiment includes, for example, a step of forming an adhesive layer containing spider silk fibroin on the skin layer (adhesive layer forming step), and the skin layer and the base layer through the adhesive layer. and a step of adhering (adhesion step). The skin layer, the adhesive layer and the base material layer can be applied in the same manner as described above.
本実施形態に係る合成皮革の製造方法は、接着剤層形成工程の前に、離型紙上に表皮層を形成する工程(表皮層形成工程)を備えていてよい。表皮層形成工程を備える場合、接着剤層形成工程において、接着剤層は、表皮層の離型紙と接する面とは反対側の面上に形成される。 The synthetic leather manufacturing method according to the present embodiment may include a step of forming a skin layer on the release paper (skin layer forming step) before the adhesive layer forming step. When the skin layer forming step is provided, the adhesive layer is formed on the surface of the skin layer opposite to the surface in contact with the release liner in the adhesive layer forming step.
以下、本実施形態に係る合成皮革の製造方法の一例として、表皮層形成工程、接着剤層形成工程及び接着工程を備える、製造方法について説明する。 Hereinafter, as an example of the synthetic leather manufacturing method according to the present embodiment, a manufacturing method including a skin layer forming step, an adhesive layer forming step, and a bonding step will be described.
図2は、図1に示す合成皮革を製造する際の製造装置の一例を示す模式図である。図2に示す製造装置900を使用した製造方法では、まず、離型紙を巻き取ったロールから離型紙91を引き出し、離型紙91上に表皮層樹脂(高分子)92を塗布し、乾燥機93で乾燥させる。これにより、離型紙91上に表皮層を形成させる。次いで、表皮層の表面(離型紙91と接している面とは反対側の面)に接着剤94を塗布し、乾燥機93で乾燥させる。これにより、離型紙、表皮層及び接着剤層をこの順に備える積層体を得る。そして、基材層96を巻き取ったロールから基材層96を引き出し、接着剤層の表面(表皮層と接している面とは反対側の面)に重ね、熱プレスロール95により熱圧着して接合させ、基材層と、接着剤層と、表皮層と、離型紙とがこの順に積層した合成皮革97をロールに巻き取ることで、合成皮革を製造することができる。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a production apparatus for producing the synthetic leather shown in FIG. In the manufacturing method using the
(合成皮革の用途)
本実施形態に係る合成皮革は、例えば、従来の合成皮革(例えば、合成樹脂で構成される合成皮革)と同じ用途に使用することができる。本実施形態に係る合成皮革は、例えば、衣料品、靴及び鞄等の装飾品、各種のカバー及び家具類等、並びに自動車内装材等の用途に使用することができる。
(Uses of synthetic leather)
The synthetic leather according to the present embodiment can be used, for example, for the same applications as conventional synthetic leather (for example, synthetic leather made of synthetic resin). The synthetic leather according to the present embodiment can be used for applications such as clothing, accessories such as shoes and bags, various covers and furniture, and automotive interior materials.
<クモ糸フィブロイン>
本明細書において、「クモ糸フィブロイン」は、改変クモ糸フィブロイン、又は天然由来のクモ糸フィブロインである。
<Spider silk fibroin>
As used herein, "spider silk fibroin" is modified spider silk fibroin or naturally occurring spider silk fibroin.
本実施形態に係る改変クモ糸フィブロインは、式1:[(A)nモチーフ-REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ-REP]m-(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。改変クモ糸フィブロインは、ドメイン配列のN末端側及びC末端側のいずれか一方又は両方に更にアミノ酸配列(N末端配列及びC末端配列)が付加されていてもよい。N末端配列及びC末端配列は、これに限定されるものではないが、典型的には、フィブロインに特徴的なアミノ酸モチーフの反復を有さない領域であり、100残基程度のアミノ酸からなる。 The modified spider silk fibroin according to this embodiment has a domain represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif A protein containing a sequence. The modified spider silk fibroin may further have an amino acid sequence (N-terminal sequence and C-terminal sequence) added to either one or both of the N-terminal side and the C-terminal side of the domain sequence. The N-terminal sequence and C-terminal sequence are typically, but not limited to, regions that do not have repeated amino acid motifs characteristic of fibroin and consist of about 100 amino acids.
本明細書において「改変クモ糸フィブロイン」とは、人為的に製造されたクモ糸フィブロイン(人造クモ糸フィブロイン)を意味する。改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列とは異なるクモ糸フィブロインであってもよく、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列と同一であるクモ糸フィブロインであってもよい。本明細書でいう「天然由来のクモ糸フィブロイン」もまた、式1:[(A)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。 As used herein, “modified spider silk fibroin” means artificially produced spider silk fibroin (artificial spider silk fibroin). The modified spider silk fibroin may be a spider silk fibroin whose domain sequence differs from the amino acid sequence of the naturally occurring spider silk fibroin, or is a spider silk fibroin whose domain sequence is identical to the amino acid sequence of the naturally occurring spider silk fibroin. may As used herein, "naturally occurring spider silk fibroin" also refers to Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif is a protein containing a domain sequence represented by
「改変クモ糸フィブロイン」は、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列をそのまま利用したものであってもよく、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列に依拠してそのアミノ酸配列を改変したもの(例えば、クローニングした天然由来のクモ糸フィブロインの遺伝子配列を改変することによりアミノ酸配列を改変したもの)であってもよく、また天然由来のクモ糸フィブロインに依らず人工的に設計及び合成したもの(例えば、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより所望のアミノ酸配列を有するもの)であってもよい。 "Modified spider silk fibroin" may be one that uses the amino acid sequence of naturally occurring spider silk fibroin as it is, or one in which the amino acid sequence is modified based on the amino acid sequence of naturally occurring spider silk fibroin (e.g., , modified amino acid sequence by modifying the gene sequence of cloned naturally occurring spider silk fibroin), or artificially designed and synthesized without relying on naturally occurring spider silk fibroin (e.g. , having a desired amino acid sequence by chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence).
本明細書において「ドメイン配列」とは、クモ糸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。 As used herein, the term “domain sequence” refers to a crystalline region (typically corresponding to the (A) n motif of the amino acid sequence) and an amorphous region (typically, the amino acid sequence REP) and is represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif means an amino acid sequence that Here, (A) n motif indicates an amino acid sequence mainly composed of alanine residues, and has 2 to 27 amino acid residues. (A) The number of amino acid residues in the n motif may be an integer of 2-20, 4-27, 4-20, 8-20, 10-20, 4-16, 8-16, or 10-16 . In addition, (A) the ratio of the number of alanine residues to the total number of amino acid residues in the n motif may be 40% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, 83% or more, 85% or more, It may be 86% or more, 90% or more, 95% or more, or 100% (meaning that it is composed only of alanine residues). At least seven of the (A) n motifs present in the domain sequence may be composed only of alanine residues. REP indicates an amino acid sequence composed of 2-200 amino acid residues. REP may be an amino acid sequence composed of 10-200 amino acid residues. m represents an integer of 2 to 300, and may be an integer of 10 to 300. A plurality of (A) n motifs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences. A plurality of REPs may have the same amino acid sequence or different amino acid sequences.
本実施形態に係る改変クモ糸フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のクモ糸フィブロインの遺伝子配列に対し、例えば、1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行うことで得ることができる。アミノ酸残基の置換、欠失、挿入及び/又は付加は、部分特異的突然変異誘発法等の当業者に周知の方法により行うことができる。具体的には、Nucleic Acid Res.10,6487(1982)、Methods in Enzymology,100,448(1983)等の文献に記載されている方法に準じて行うことができる。 The modified spider silk fibroin according to the present embodiment is obtained by, for example, replacing, deleting, inserting and/or adding one or more amino acid residues to the gene sequence of the cloned naturally-derived spider silk fibroin. It can be obtained by modifying the corresponding amino acid sequence. Substitution, deletion, insertion and/or addition of amino acid residues can be performed by methods well known to those skilled in the art such as partial directed mutagenesis. Specifically, Nucleic Acid Res. 10, 6487 (1982), Methods in Enzymology, 100, 448 (1983).
天然由来のクモ糸フィブロインは、式1:[(A)nモチーフ-REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ-REP]m-(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質であり、具体的には、例えば、クモ類が産生するフィブロインが挙げられる。 Naturally occurring spider silk fibroin comprises a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif It is a protein, and specific examples thereof include fibroin produced by spiders.
クモ類が産生するフィブロインとしては、例えば、クモ目(Araneae)に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質が挙げられる。より具体的には、オニグモ、ニワオニグモ、アカオニグモ、アオオニグモ及びマメオニグモ等のオニグモ属(Araneus属)に属するクモ、ヤマシロオニグモ、イエオニグモ、ドヨウオニグモ及びサツマノミダマシ等のヒメオニグモ属(Neoscona属)に属するクモ、コオニグモモドキ等のコオニグモモドキ属(Pronus属)に属するクモ、トリノフンダマシ及びオオトリノフンダマシ等のトリノフンダマシ属(Cyrtarachne属)に属するクモ、トゲグモ及びチブサトゲグモ等のトゲグモ属(Gasteracantha属)に属するクモ、マメイタイセキグモ及びムツトゲイセキグモ等のイセキグモ属(Ordgarius属)に属するクモ、コガネグモ、コガタコガネグモ及びナガコガネグモ等のコガネグモ属(Argiope属)に属するクモ、キジロオヒキグモ等のオヒキグモ属(Arachnura属)に属するクモ、ハツリグモ等のハツリグモ属(Acusilas属)に属するクモ、スズミグモ、キヌアミグモ及びハラビロスズミグモ等のスズミグモ属(Cytophora属)に属するクモ、ゲホウグモ等のゲホウグモ属(Poltys属)に属するクモ、ゴミグモ、ヨツデゴミグモ、マルゴミグモ及びカラスゴミグモ等のゴミグモ属(Cyclosa属)に属するクモ、及びヤマトカナエグモ等のカナエグモ属(Chorizopes属)に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質、並びにアシナガグモ、ヤサガタアシナガグモ、ハラビロアシダカグモ及びウロコアシナガグモ等のアシナガグモ属(Tetragnatha属)に属するクモ、オオシロカネグモ、チュウガタシロカネグモ及びコシロカネグモ等のシロカネグモ属(Leucauge属)に属するクモ、ジョロウグモ及びオオジョロウグモ等のジョロウグモ属(Nephila属)に属するクモ、キンヨウグモ等のアズミグモ属(Menosira属)に属するクモ、ヒメアシナガグモ等のヒメアシナガグモ属(Dyschiriognatha属)に属するクモ、クロゴケグモ、セアカゴケグモ、ハイイロゴケグモ及びジュウサンボシゴケグモ等のゴケグモ属(Latrodectus属)に属するクモ、及びユープロステノプス属(Euprosthenops属)に属するクモ等のアシナガグモ科(Tetragnathidae科)に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質が挙げられる。スパイダーシルクタンパク質としては、例えば、MaSp(MaSp1及びMaSp2)、ADF(ADF3及びADF4)等の牽引糸タンパク質、MiSp(MiSp1及びMiSp2)、AcSp、PySp、Flag等が挙げられる。 Fibroin produced by spiders includes, for example, spider silk proteins produced by spiders belonging to the order Araneae. More specifically, spiders belonging to the genus Araneus, such as Araneus spiders, Araneus spiders, red spiders, green spiders, and bean spiders, spiders belonging to the genus Neoscona, such as Araneus spiders, house spiders, loch spiders, and Satsumanomidamashi. Spiders belonging to the genus Pronus, such as the genus Pronus, spiders belonging to the genus Cyrtarachne, such as Torinofundami and the genus Cyrtarachne, and genus Gasteracantha, such as spiny spiders and spiny spiders Spiders belonging to the genus Ordgarius such as spiders belonging to, Ordgarius spiders, and spiders belonging to the genus Ordgarius, spiders belonging to the genus Argiope, such as the argiope spider, the argiope spider, and the argiope spider spiders belonging to the genus), spiders belonging to the genus Acusilas, such as spiders, spiders belonging to the genus Cytophora, such as spiders, spiders, and spiders belonging to the genus Cytophora, spiders belonging to the genus Poltys, such as Spider silk proteins produced by spiders belonging to the genus Cyclosa, such as the genus Cyclosa, such as the brown spider, the genus Cyclosa, and the genus Chorizopes, such as the brown spider, and the spider silk protein produced by the spider, Spiders belonging to the genus Tetragnatha, such as the genus Tetragnatha, spiders belonging to the genus Leucauge, such as spiders, spiders, and spiders belonging to the genus Leucauge, spiders belonging to the genus Nephila, such as Nephila Spiders belonging to the genus Menosira, such as spiders belonging to the family, spiders belonging to the genus Menosira, spiders belonging to the genus Dyschiriognatha, such as the lesser paper spider, widow spiders, such as black widow spiders, redback spiders, gray widow spiders, and large widow spiders (Latrodectus genus) Spider silk proteins produced by spiders belonging to the family Tetragnathidae, such as spiders belonging to the genus Euprosthenops and spiders belonging to the genus Euprosthenops be done. Spider silk proteins include, for example, dragline proteins such as MaSp (MaSp1 and MaSp2), ADF (ADF3 and ADF4), MiSp (MiSp1 and MiSp2), AcSp, PySp, Flag, and the like.
クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質のより具体的な例としては、例えば、fibroin-3(adf-3)[Araneus diadematus由来](GenBankアクセッション番号AAC47010(アミノ酸配列)、U47855(塩基配列))、fibroin-4(adf-4)[Araneus diadematus由来](GenBankアクセッション番号AAC47011(アミノ酸配列)、U47856(塩基配列))、dragline silk protein spidroin 1[Nephila clavipes由来](GenBankアクセッション番号AAC04504(アミノ酸配列)、U37520(塩基配列))、major ampullate spidroin 1[Latrodectus hesperus由来](GenBankアクセッション番号ABR68856(アミノ酸配列)、EF595246(塩基配列))、dragline silk protein spidroin 2[Nephila clavata由来](GenBankアクセッション番号AAL32472(アミノ酸配列)、AF441245(塩基配列))、major ampullate spidroin 1[Euprosthenops australis由来](GenBankアクセッション番号CAJ00428(アミノ酸配列)、AJ973155(塩基配列))、及びmajor ampullate spidroin 2[Euprosthenops australis](GenBankアクセッション番号CAM32249.1(アミノ酸配列)、AM490169(塩基配列))、minor ampullate silk protein 1[Nephila clavipes](GenBankアクセッション番号AAC14589.1(アミノ酸配列))、minor ampullate silk protein 2[Nephila clavipes](GenBankアクセッション番号AAC14591.1(アミノ酸配列))、minor ampullate spidroin-like protein[Nephilengys cruentata](GenBankアクセッション番号ABR37278.1(アミノ酸配列)等が挙げられる。 More specific examples of spider silk proteins produced by spiders include fibroin-3 (adf-3) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession number AAC47010 (amino acid sequence), U47855 (nucleotide sequence)), fibroin-4 (adf-4) [derived from Araneus diadematus] (GenBank Accession No. AAC47011 (amino acid sequence), U47856 (nucleotide sequence)), dragline silk protein spidroin 1 [derived from Nephila clavipes] (GenBank Accession No. AAC04504 (amino acid sequence ), U37520 (nucleotide sequence)), major ampullate spidroin 1 [derived from Latrodectus hesperus] (GenBank accession number ABR68856 (amino acid sequence), EF595246 (nucleotide sequence)), dragline silk protein spidroin 2 [derived from Nephila clavata] (derived from Nephila clavata) No. AAL32472 (amino acid sequence), AF441245 (nucleotide sequence)), major ampullate spidroin 1 [from Euprosthenops australis] (GenBank Accession No. CAJ00428 (amino acid sequence), AJ973155 (nucleotide sequence)), and major ampullate spidropin 2 [Euprosthenops australispin] (GenBank Accession No. CAM32249.1 (amino acid sequence), AM490169 (nucleotide sequence)), minor ampullate silk protein 1 [Nephila clavipes] (GenBank Accession No. AAC14589.1 (amino acid sequence)), minor ampullate silk protein 2 [Nephila clavipes] (GenBank Accession No. AAC14591.1 (amino acid sequence)), minor ampullate spidroin-like protein [Nephilengys crentata] (GenBank Accession and Section No. ABR37278.1 (amino acid sequence).
天然由来のクモ糸フィブロインのより具体的な例としては、更に、NCBI GenBankに配列情報が登録されているクモ糸フィブロインを挙げることができる。例えば、NCBI GenBankに登録されている配列情報のうちDIVISIONとしてINVを含む配列の中から、DEFINITIONにspidroin、ampullate、fibroin、「silk及びpolypeptide」、又は「silk及びprotein」がキーワードとして記載されている配列、CDSから特定のproductの文字列、SOURCEからTISSUE TYPEに特定の文字列の記載された配列を抽出することにより確認することができる。 A more specific example of naturally occurring spider silk fibroin is spider silk fibroin whose sequence information is registered in NCBI GenBank. For example, among sequence information registered in NCBI GenBank, spidroin, ampullate, fibroin, "silk and polypeptide", or "silk and protein" are described as keywords in DEFINITION from among sequences containing INV as DIVISION. It can be confirmed by extracting the specific product character string from the sequence, CDS, and the sequence described with the specific character string from SOURCE to TISSUE TYPE.
改変クモ糸フィブロインの具体的な例として、クモの大瓶状腺で産生される大吐糸管しおり糸タンパク質に由来する改変クモ糸フィブロイン(第1の改変クモ糸フィブロイン)、グリシン残基の含有量が低減されたドメイン配列を有する改変クモ糸フィブロイン(第2の改変クモ糸フィブロイン)、(A)nモチーフの含有量が低減されたドメイン配列を有する改変クモ糸フィブロイン(第3の改変クモ糸フィブロイン)、グリシン残基の含有量、及び(A)nモチーフの含有量が低減された改変クモ糸フィブロイン(第4の改変クモ糸フィブロイン)、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むドメイン配列を有する改変クモ糸フィブロイン(第5の改変クモ糸フィブロイン)、並びにグルタミン残基の含有量が低減されたドメイン配列を有する改変クモ糸フィブロイン(第6の改変クモ糸フィブロイン)が挙げられる。 Specific examples of modified spider silk fibroin include modified spider silk fibroin (first modified spider silk fibroin) derived from dragline silk protein produced in the major pituitary gland of spiders, content of glycine residues (A) modified spider silk fibroin having a domain sequence with reduced content of n motifs (third modified spider silk fibroin); ), the content of glycine residues, and (A) a modified spider silk fibroin with reduced content of n motifs (fourth modified spider silk fibroin), a domain sequence containing a region with a locally high hydrophobicity index. and a modified spider silk fibroin with a reduced content of glutamine residues (sixth modified spider silk fibroin).
第1の改変クモ糸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の改変クモ糸フィブロインにおいて、(A)nモチーフのアミノ酸残基数は、3~20の整数が好ましく、4~20の整数がより好ましく、8~20の整数が更に好ましく、10~20の整数が更により好ましく、4~16の整数が更によりまた好ましく、8~16の整数が特に好ましく、10~16の整数が最も好ましい。第1の改変クモ糸フィブロインは、式1中、REPを構成するアミノ酸残基の数は、10~200残基であることが好ましく、10~150残基であることがより好ましく、20~100残基であることが更に好ましく、20~75残基であることが更により好ましい。第1の改変クモ糸フィブロインは、式1:[(A)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。
A first modified spider silk fibroin includes a protein comprising a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . In the first modified spider silk fibroin, the number of amino acid residues in the (A) n motif is preferably an integer of 3 to 20, more preferably an integer of 4 to 20, still more preferably an integer of 8 to 20, and 10 to 20. is even more preferred, integers from 4 to 16 are even more preferred, integers from 8 to 16 are particularly preferred, and integers from 10 to 16 are most preferred. In the first modified spider silk fibroin, in
第1の改変クモ糸フィブロインは、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 spider silk fibroin comprises an amino acid sequence unit represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , and the amino acid whose C-terminal sequence is shown in any of SEQ ID NOs: 1 to 3 It may be a polypeptide that is an amino acid sequence that has 90% or more homology with any of the sequences or the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 1-3.
配列番号1に示されるアミノ酸配列は、ADF3(GI:1263287、NCBI)のアミノ酸配列のC末端の50残基のアミノ酸からなるアミノ酸配列と同一であり、配列番号2に示されるアミノ酸配列は、配列番号1に示されるアミノ酸配列のC末端から20残基取り除いたアミノ酸配列と同一であり、配列番号3に示されるアミノ酸配列は、配列番号1に示されるアミノ酸配列のC末端から29残基取り除いたアミノ酸配列と同一である。
The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is identical to the amino acid sequence consisting of the C-
第1の改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(1-i)配列番号4(recombinant spider silk protein ADF3KaiLargeNRSH1)で示されるアミノ酸配列、又は(1-ii)配列番号4で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 As a more specific example of the first modified spider silk fibroin, (1-i) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 (recombinant spider silk protein ADF3KaiLargeNRSH1) or (1-ii) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 Modified spider silk fibroins can include amino acid sequences having greater than 90% sequence identity with. Preferably, the sequence identity is 95% or greater.
配列番号4で示されるアミノ酸配列は、N末端に開始コドン、His10タグ及びHRV3Cプロテアーゼ(Human rhinovirus 3Cプロテアーゼ)認識サイトからなるアミノ酸配列(配列番号5)を付加したADF3のアミノ酸配列において、第1~13番目の反復領域をおよそ2倍になるように増やすとともに、翻訳が第1154番目アミノ酸残基で終止するように変異させたものである。配列番号4で示されるアミノ酸配列のC末端のアミノ酸配列は、配列番号3で示されるアミノ酸配列と同一である。 The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 4 is an amino acid sequence (SEQ ID NO: 5) consisting of an initiation codon, a His10 tag and an HRV3C protease (Human rhinovirus 3C protease) recognition site added to the N-terminus of ADF3. The 13th repeat region was increased to approximately double and mutated so that translation stops at the 1154th amino acid residue. The C-terminal amino acid sequence of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO:4 is identical to the amino acid sequence shown by SEQ ID NO:3.
(1-i)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号4で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified spider silk fibroin (1-i) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:4.
第2の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。第2の改変クモ糸フィブロインは、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、少なくともREP中の1又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。 The second modified spider silk fibroin has an amino acid sequence in which the domain sequence has a reduced content of glycine residues compared to the naturally-derived spider silk fibroin. The second modified spider silk fibroin has an amino acid sequence corresponding to at least one or more glycine residues in REP being replaced with another amino acid residue, compared with the naturally occurring spider silk fibroin. It can be said that
第2の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、REP中のGGX及びGPGXX(但し、Gはグリシン残基、Pはプロリン残基、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)から選ばれる少なくとも一つのモチーフ配列において、少なくとも1又は複数の当該モチーフ配列中の1つのグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The second modified spider silk fibroin has a domain sequence of GGX and GPGXX (where G is a glycine residue, P is a proline residue, and X is a non-glycine residue) in REP compared to naturally occurring spider silk fibroin. In at least one motif sequence selected from ), an amino acid sequence corresponding to at least one or more glycine residues in the motif sequence being replaced with another amino acid residue may have.
第2の改変クモ糸フィブロインは、上述のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたモチーフ配列の割合が、全モチーフ配列に対して、10%以上であってもよい。 In the second modified spider silk fibroin, the percentage of the motif sequence in which the glycine residue is substituted with another amino acid residue may be 10% or more of the entire motif sequence.
第2の改変クモ糸フィブロインは、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 spider silk fibroin comprises a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m , and from the domain sequence, the (A) n motif located most C-terminally to the above Let z be the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of XGX (where X represents an amino acid residue other than glycine) contained in all REPs in the sequence excluding the sequence up to the C-terminus of the domain sequence, and the above z/w is 30%, where w is the total number of amino acid residues in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side of the domain sequence to the C-terminus of the domain sequence. It may have an amino acid sequence that is 40% or more, 50% or more, or 50.9% or more. (A) The number of alanine residues relative to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, preferably 86% or more, more preferably 90% or more, and 95% or more. 100% (meaning composed only of alanine residues) is even more preferred.
第2の改変クモ糸フィブロインは、GGXモチーフの1つのグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換することにより、XGXからなるアミノ酸配列の含有割合を高めたものであることが好ましい。第2の改変クモ糸フィブロインは、ドメイン配列中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合が30%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましく、10%以下であることが更に好ましく、6%以下であることが更により好ましく、4%以下であることが更によりまた好ましく、2%以下であることが特に好ましい。ドメイン配列中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合は、下記XGXからなるアミノ酸配列の含有割合(z/w)の算出方法と同様の方法で算出することができる。 The second modified spider silk fibroin preferably has an increased content of the amino acid sequence consisting of XGX by substituting one glycine residue in the GGX motif with another amino acid residue. In the second modified spider silk fibroin, the content of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, and even more preferably 10% or less. , is even more preferably 6% or less, even more preferably 4% or less, and particularly preferably 2% or less. The content ratio of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence can be calculated by the same method as the method for calculating the content ratio (z/w) of the amino acid sequence consisting of XGX below.
z/wの算出方法を更に詳細に説明する。まず、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列を含むクモ糸フィブロイン(改変クモ糸フィブロイン又は天然由来のクモ糸フィブロイン)において、ドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)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3に示したドメイン配列の場合、wは4+50+4+100+4+10+4+20+4+30=230である(最もC末端側に位置する(A)nモチーフは除いている。)。次に、zをwで除すことによって、z/w(%)を算出することができる。 A method for calculating z/w will be described in more detail. First, in spider silk fibroin (modified spider silk fibroin or naturally occurring spider silk fibroin) containing a domain sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m , from the domain sequence to the most C-terminal side An amino acid sequence consisting of XGX is extracted from all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the located (A) n motif to the C-terminus of the domain sequence. The total number of amino acid residues constituting XGX is z. For example, when 50 amino acid sequences consisting of XGX are extracted (no duplication), z is 50×3=150. In addition, for example, when there is an X (central X) contained in two XGX, as in the case of an amino acid sequence consisting of XGXGX, the calculation is performed by subtracting the overlap (in the case of XGXGX, 5 amino acid residues be). w is the total number of amino acid residues contained in the domain sequence, excluding the sequence from the (A) n motif positioned most on the C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence. For example, for the domain sequence shown in Figure 3, w is 4 + 50 + 4 + 100 + 4 + 10 + 4 + 20 + 4 + 30 = 230 (excluding the most C-terminal (A) n motif). Then z/w (%) can be calculated by dividing z by w.
ここで、クモ糸フィブロイン及びその他のフィブロインを含む、天然由来のフィブロインにおけるz/wについて説明する。まず、上述のように、NCBI GenBankにアミノ酸配列情報が登録されているフィブロインを例示した方法により確認したところ、663種類のフィブロイン(このうち、クモ類由来のフィブロイン(クモ糸フィブロイン)は415種類)が抽出された。抽出された全てのフィブロインのうち、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列を含み、フィブロイン中のGGXからなるアミノ酸配列の含有割合が6%以下である天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、上述の算出方法により、z/wを算出した。その結果を図4に示す。図4の横軸はz/w(%)を示し、縦軸は頻度を示す。図4から明らかなとおり、天然由来のフィブロインにおけるz/wは、いずれも50.9%未満である(最も高いもので、50.86%)。 The z/w in naturally occurring fibroins, including spider silk fibroin and other fibroins, will now be described. First, as described above, when fibroin whose amino acid sequence information is registered in NCBI GenBank was confirmed by the method exemplified, 663 types of fibroin (among them, 415 types of fibroin derived from arachnids (spider silk fibroin)). was extracted. Naturally derived fibroin containing a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m and having an amino acid sequence consisting of GGX in fibroin content of 6% or less among all the extracted fibroin z/w was calculated from the amino acid sequence of fibroin in the above-described calculation method. The results are shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 4 indicates z/w (%), and the vertical axis indicates frequency. As is clear from FIG. 4, the z/w for naturally-occurring fibroin is all less than 50.9% (the highest is 50.86%).
第2の改変クモ糸フィブロインにおいて、z/wは、50.9%以上であることが好ましく、56.1%以上であることがより好ましく、58.7%以上であることが更に好ましく、70%以上であることが更により好ましく、80%以上であることが更によりまた好ましい。z/wの上限に特に制限はないが、例えば、95%以下であってもよい。 In the second modified spider silk fibroin, z/w is preferably 50.9% or more, more preferably 56.1% or more, even more preferably 58.7% or more, and 70 % or more, and even more preferably 80% or more. Although the upper limit of z/w is not particularly limited, it may be, for example, 95% or less.
第2の改変クモ糸フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のクモ糸フィブロインの遺伝子配列から、グリシン残基をコードする塩基配列の少なくとも一部を置換して別のアミノ酸残基をコードするように改変することにより得ることができる。このとき、改変するグリシン残基として、GGXモチーフ及びGPGXXモチーフにおける1つのグリシン残基を選択してもよいし、またz/wが50.9%以上になるように置換してもよい。また、例えば、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列から上記態様を満たすアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列からREP中のグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 The second modified spider silk fibroin, for example, replaces at least part of the nucleotide sequence encoding the glycine residue from the cloned naturally occurring spider silk fibroin gene sequence to encode another amino acid residue. It can be obtained by modification. At this time, one glycine residue in the GGX motif and the GPGXX motif may be selected as the glycine residue to be modified, or may be substituted so that z/w is 50.9% or more. Alternatively, for example, it can be obtained by designing an amino acid sequence that satisfies the above aspect from the amino acid sequence of naturally occurring spider silk fibroin, and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In any case, in addition to the modification corresponding to replacing the glycine residue in REP with another amino acid residue from the amino acid sequence of naturally occurring spider silk fibroin, one or more amino acid residues are further substituted, Amino acid sequence alterations corresponding to deletions, insertions and/or additions may be made.
上記の別のアミノ酸残基としては、グリシン残基以外のアミノ酸残基であれば特に制限はないが、バリン(V)残基、ロイシン(L)残基、イソロイシン(I)残基、メチオニン(M)残基、プロリン(P)残基、フェニルアラニン(F)残基及びトリプトファン(W)残基等の疎水性アミノ酸残基、グルタミン(Q)残基、アスパラギン(N)残基、セリン(S)残基、リシン(K)残基及びグルタミン酸(E)残基等の親水性アミノ酸残基が好ましく、バリン(V)残基、ロイシン(L)残基、イソロイシン(I)残基、フェニルアラニン(F)残基及びグルタミン(Q)残基がより好ましく、グルタミン(Q)残基が更に好ましい。 The other amino acid residue mentioned above is not particularly limited as long as it is an amino acid residue other than glycine residue, but valine (V) residue, leucine (L) residue, isoleucine (I) residue, methionine ( Hydrophobic amino acid residues such as M) residues, proline (P) residues, phenylalanine (F) residues and tryptophan (W) residues, glutamine (Q) residues, asparagine (N) residues, serine (S ) residues, lysine (K) residues and glutamic acid (E) residues are preferred, and hydrophilic amino acid residues such as valine (V) residues, leucine (L) residues, isoleucine (I) residues, phenylalanine ( F) residues and glutamine (Q) residues are more preferred, and glutamine (Q) residues are even more preferred.
第2の改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(2-i)配列番号6(Met-PRT380)、配列番号7(Met-PRT410)、配列番号8(Met-PRT525)若しくは配列番号9(Met-PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(2-ii)配列番号6、配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。 As more specific examples of the second modified spider silk fibroin, (2-i) SEQ ID NO: 6 (Met-PRT380), SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525) or SEQ ID NO: 9 (Met-PRT799), or (2-ii) an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9 Modified spider silk fibroin can be mentioned, including:
(2-i)の改変クモ糸フィブロインについて説明する。配列番号6で示されるアミノ酸配列は、天然由来のクモ糸フィブロインに相当する配列番号10(Met-PRT313)で示されるアミノ酸配列のREP中の全てのGGXをGQXに置換したものである。配列番号7で示されるアミノ酸配列は、配列番号6で示されるアミノ酸配列から、N末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)nモチーフを欠失させ、更にC末端配列の手前に[(A)nモチーフ-REP]を1つ挿入したものである。配列番号8で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列の各(A)nモチーフのC末端側に2つのアラニン残基を挿入し、更に一部のグルタミン(Q)残基をセリン(S)残基に置換し、配列番号7の分子量とほぼ同じとなるようにC末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号9で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中に存在する20個のドメイン配列の領域(但し、当該領域のC末端側の数アミノ酸残基が置換されている。)を4回繰り返した配列のC末端に所定のヒンジ配列とHisタグ配列が付加されたものである。 The modified spider silk fibroin (2-i) will be explained. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6 is obtained by replacing all GGX in REP of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 10 (Met-PRT313) corresponding to naturally occurring spider silk fibroin with GQX. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 is obtained by deleting every two (A) n motifs from the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6 from the N-terminal side to the C-terminal side, and furthermore, in front of the C-terminal sequence. [(A) n motif-REP] is inserted into the . The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 has two alanine residues inserted on the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, and a partial glutamine (Q) residue. It is obtained by substituting serine (S) residues and deleting some amino acids on the C-terminal side so that the molecular weight is almost the same as that of SEQ ID NO:7. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9 is a region of 20 domain sequences present in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 (however, several amino acid residues on the C-terminal side of the region are substituted). A predetermined hinge sequence and a His tag sequence are added to the C-terminus of a sequence in which is repeated four times.
配列番号10で示されるアミノ酸配列(天然由来のクモ糸フィブロインに相当)におけるz/wの値は、46.8%である。配列番号6で示されるアミノ酸配列、配列番号7で示されるアミノ酸配列、配列番号8で示されるアミノ酸配列、及び配列番号9で示されるアミノ酸配列におけるz/wの値は、それぞれ58.7%、70.1%、66.1%及び70.0%である。また、配列番号10、配列番号6、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列のギザ比率(後述する)1:1.8~11.3におけるx/yの値は、それぞれ15.0%、15.0%、93.4%、92.7%及び89.8%である。 The z/w value in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally occurring spider silk fibroin) is 46.8%. The z/w values in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8, and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9 are each 58.7%, 70.1%, 66.1% and 70.0%. In addition, the value of x/y in the jagged ratio (described later) of 1:1.8 to 11.3 of the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 is 15.0%, 15.0%, 93.4%, 92.7% and 89.8% respectively.
(2-i)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified spider silk fibroin (2-i) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:6, SEQ ID NO:7, SEQ ID NO:8 or SEQ ID NO:9.
(2-ii)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(2-ii)の改変クモ糸フィブロインもまた、式1:[(A)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 spider silk fibroin (2-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9. The modified spider silk fibroin of (2-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.
(2-ii)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつREP中に含まれるXGX(但し、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をzとし、上記ドメイン配列中のREPの総アミノ酸残基数をwとしたときに、z/wが50.9%以上であることが好ましい。 (2-ii) modified spider silk fibroin has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and is included in REP When the total number of amino acid residues in an amino acid sequence consisting of XGX (wherein X represents an amino acid residue other than glycine) is z, and the total number of amino acid residues of REP in the domain sequence is w, then z /w is preferably 50.9% or more.
第2の改変クモ糸フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、改変クモ糸フィブロインの単離、固定化、検出及び可視化等が可能となる。 The second modified spider silk fibroin may contain a tag sequence at either or both the N-terminus and the C-terminus. This enables isolation, immobilization, detection, visualization, etc. of the modified spider silk fibroin.
タグ配列として、例えば、他の分子との特異的親和性(結合性、アフィニティ)を利用したアフィニティタグを挙げることができる。アフィニティタグの具体例として、ヒスチジンタグ(Hisタグ)を挙げることができる。Hisタグは、ヒスチジン残基が4から10個程度並んだ短いペプチドで、ニッケル等の金属イオンと特異的に結合する性質があるため、金属キレートクロマトグラフィー(chelating metal chromatography)による改変クモ糸フィブロインの単離に利用することができる。タグ配列の具体例として、例えば、配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含むアミノ酸配列)が挙げられる。 Examples of tag sequences include affinity tags that utilize specific affinity with other molecules. A specific example of the affinity tag is a histidine tag (His tag). The His tag is a short peptide in which about 4 to 10 histidine residues are arranged, and has the property of specifically binding to metal ions such as nickel. It can be used for isolation. A specific example of the tag sequence is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 (an amino acid sequence containing a His tag sequence and a hinge sequence).
また、グルタチオンに特異的に結合するグルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)、マルトースに特異的に結合するマルトース結合タンパク質(MBP)等のタグ配列を利用することもできる。 Also, tag sequences such as glutathione-S-transferase (GST) that specifically binds to glutathione and maltose binding protein (MBP) that specifically binds to maltose can be used.
さらに、抗原抗体反応を利用した「エピトープタグ」を利用することもできる。抗原性を示すペプチド(エピトープ)をタグ配列として付加することにより、当該エピトープに対する抗体を結合させることができる。エピトープタグとして、HA(インフルエンザウイルスのヘマグルチニンのペプチド配列)タグ、mycタグ、FLAGタグ等を挙げることができる。エピトープタグを利用することにより、高い特異性で容易に改変クモ糸フィブロインを精製することができる。 Furthermore, an "epitope tag" using an antigen-antibody reaction can also be used. By adding an antigenic peptide (epitope) as a tag sequence, an antibody against the epitope can be bound. Examples of epitope tags include HA (peptide sequence of influenza virus hemagglutinin) tag, myc tag, FLAG tag, and the like. By using an epitope tag, the modified spider silk fibroin can be easily purified with high specificity.
さらにタグ配列を特定のプロテアーゼで切り離せるようにしたものも使用することができる。当該タグ配列を介して吸着したタンパク質をプロテアーゼ処理することにより、タグ配列を切り離した改変クモ糸フィブロインを回収することもできる。 Furthermore, a tag sequence that can be cleaved by a specific protease can also be used. The modified spider silk fibroin from which the tag sequence has been cut off can also be recovered by treating the protein adsorbed via the tag sequence with protease.
タグ配列を含む改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(2-iii)配列番号12(PRT380)、配列番号13(PRT410)、配列番号14(PRT525)若しくは配列番号15(PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(2-iv)配列番号12、配列番号13、配列番号14若しくは配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。 As more specific examples of modified spider silk fibroin containing a tag sequence, (2-iii) SEQ ID NO: 12 (PRT380), SEQ ID NO: 13 (PRT410), SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799) or (2-iv) an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15, modified spider silk fibroin can be mentioned.
配列番号16(PRT313)、配列番号12、配列番号13、配列番号14及び配列番号15で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号10、配列番号6、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。 The amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 16 (PRT313), SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 are SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9, respectively. The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11 (including His tag sequence and hinge sequence) was added to the N-terminus of the amino acid sequence shown.
(2-iii)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号12、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified spider silk fibroin (2-iii) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.
(2-iv)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号12、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(2-iv)の改変クモ糸フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 (2-iv) modified spider silk fibroin contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. (2-iv) modified spider silk fibroin is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.
(2-iv)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号12、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつREP中に含まれるXGX(但し、Xはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。)からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をzとし、上記ドメイン配列中のREPの総アミノ酸残基数をwとしたときに、z/wが50.9%以上であることが好ましい。 (2-iv) modified spider silk fibroin has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15, and is included in REP When the total number of amino acid residues in an amino acid sequence consisting of XGX (wherein X represents an amino acid residue other than glycine) is z, and the total number of amino acid residues of REP in the domain sequence is w, then z /w is preferably 50.9% or more.
第2の改変クモ糸フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The second modified spider silk fibroin may contain a secretion signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.
第3の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、(A)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の改変クモ糸フィブロインのドメイン配列は、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、少なくとも1又は複数の(A)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 third modified spider silk fibroin has an amino acid sequence in which the domain sequence has a reduced content of (A) n motifs compared to naturally-derived spider silk fibroin. The domain sequence of the third modified spider silk fibroin can be said to have an amino acid sequence corresponding to deletion of at least one or more (A) n motifs compared to the naturally occurring spider silk fibroin. .
第3の改変クモ糸フィブロインは、天然由来のクモ糸フィブロインから(A)nモチーフを10~40%欠失させたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 A third modified spider silk fibroin may have an amino acid sequence corresponding to 10-40% deletion of the (A) n motif from naturally occurring spider silk fibroin.
第3の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、少なくともN末端側からC末端側に向かって1~3つの(A)nモチーフ毎に1つの(A)nモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 A third modified spider silk fibroin has a domain sequence at least one every 1-3 (A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side compared to the naturally-derived spider silk fibroin ( A) It may have an amino acid sequence corresponding to deletion of the n motif.
第3の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、少なくともN末端側からC末端側に向かって2つ連続した(A)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 spider silk fibroin has at least two consecutive (A) n motif deletions from the N-terminal side to the C-terminal side compared to the naturally-derived spider silk fibroin, and It may have an amino acid sequence corresponding to deletion of one (A) n motif repeated in this order.
第3の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、少なくともN末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)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 spider silk fibroin has an amino acid sequence corresponding to deletion of at least every two (A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side of the domain sequence, good too.
第3の改変クモ糸フィブロインは、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列を含み、N末端側からC末端側に向かって、隣合う2つの[(A)nモチーフ-REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としたとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が1.8~11.3となる隣合う2つの[(A)nモチーフ-REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をxとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をyとしたときに、x/yが20%以上、30%以上、40%以上又は50%以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよい。(A)nモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数は83%以上であってよいが、86%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることが更に好ましく、100%であること(アラニン残基のみで構成されることを意味する)が更により好ましい。 A third modified spider silk fibroin comprises a domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , with two adjacent [(A) The number of amino acid residues of the REP of the n motif-REP] unit is sequentially compared, and when the number of amino acid residues of the REP with a smaller number of amino acid residues is set to 1, the ratio of the number of amino acid residues of the other REP is 1. Let x be the maximum sum of the sums of the numbers of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units of 8 to 11.3, and y be the total number of amino acid residues in the domain sequence. It may have an amino acid sequence in which x/y is 20% or more, 30% or more, 40% or more, or 50% or more. (A) The number of alanine residues relative to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, preferably 86% or more, more preferably 90% or more, and 95% or more. 100% (meaning composed only of alanine residues) is even more preferred.
x/yの算出方法を図3を参照しながら更に詳細に説明する。図3には、改変クモ糸フィブロインからN末端配列及びC末端配列を除いたドメイン配列を示す。当該ドメイン配列は、N末端側(左側)から(A)nモチーフ-第1のREP(50アミノ酸残基)-(A)nモチーフ-第2のREP(100アミノ酸残基)-(A)nモチーフ-第3のREP(10アミノ酸残基)-(A)nモチーフ-第4のREP(20アミノ酸残基)-(A)nモチーフ-第5のREP(30アミノ酸残基)-(A)nモチーフという配列を有する。 A method for calculating x/y will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 3 shows the domain sequences of the modified spider silk fibroin with the N-terminal and C-terminal sequences removed. The domain sequence is, from the N-terminal side (left side), (A) n motif-first REP (50 amino acid residues)-(A) n motif-second REP (100 amino acid residues)-(A) n Motif-third REP (10 amino acid residues)-(A) n motif-fourth REP (20 amino acid residues)-(A) n motif-fifth REP (30 amino acid residues)-(A) It has a sequence called n motif.
隣合う2つの[(A)nモチーフ-REP]ユニットは、重複がないように、N末端側からC末端側に向かって、順次選択する。このとき、選択されない[(A)nモチーフ-REP]ユニットが存在してもよい。図3には、パターン1(第1のREPと第2のREPの比較、及び第3のREPと第4のREPの比較)、パターン2(第1のREPと第2のREPの比較、及び第4のREPと第5のREPの比較)、パターン3(第2のREPと第3のREPの比較、及び第4のREPと第5のREPの比較)、パターン4(第1のREPと第2のREPの比較)を示した。なお、これ以外にも選択方法は存在する。 Two adjacent [(A) n -motif-REP] units are selected sequentially from the N-terminal side to the C-terminal side so that there is no overlap. At this time, unselected [(A) n motif-REP] units may be present. In FIG. 3, pattern 1 (comparison of the first REP and the second REP, and comparison of the third REP and the fourth REP), pattern 2 (comparison of the first REP and the second REP, and comparison of the fourth REP and the fifth REP), pattern 3 (comparison of the second REP and the third REP, and comparison of the fourth REP and the fifth REP), pattern 4 (comparison of the first REP and A second REP comparison) was shown. Note that there are other selection methods.
次に各パターンについて、選択した隣合う2つの[(A)nモチーフ-REP]ユニット中の各REPのアミノ酸残基数を比較する。比較は、よりアミノ酸残基数の少ない方を1としたときの、他方のアミノ酸残基数の比を求めることによって行う。例えば、第1のREP(50アミノ酸残基)と第2のREP(100アミノ酸残基)の比較の場合、よりアミノ酸残基数の少ない第1のREPを1としたとき、第2のREPのアミノ酸残基数の比は、100/50=2である。同様に、第4のREP(20アミノ酸残基)と第5のREP(30アミノ酸残基)の比較の場合、よりアミノ酸残基数の少ない第4のREPを1としたとき、第5のREPのアミノ酸残基数の比は、30/20=1.5である。 Next, for each pattern, the number of amino acid residues of each REP in two adjacent [(A) n motif-REP] units selected is compared. Comparison is carried out by determining the ratio of the number of amino acid residues to the number of amino acid residues of the other. For example, when comparing the first REP (50 amino acid residues) and the second REP (100 amino acid residues), when the first REP with fewer amino acid residues is set to 1, the second REP is The ratio of amino acid residue numbers is 100/50=2. Similarly, when comparing the fourth REP (20 amino acid residues) and the fifth REP (30 amino acid residues), when the fourth REP with fewer amino acid residues is set to 1, the fifth REP is 30/20=1.5.
図3中、よりアミノ酸残基数の少ない方を1としたときに、他方のアミノ酸残基数の比が1.8~11.3となる[(A)nモチーフ-REP]ユニットの組を実線で示した。本明細書中、この比をギザ比率と呼ぶ。よりアミノ酸残基数の少ない方を1としたときに、他方のアミノ酸残基数の比が1.8未満又は11.3超となる[(A)nモチーフ-REP]ユニットの組は破線で示した。 In FIG. 3, a set of [(A) n motif-REP] units having a ratio of 1.8 to 11.3 for the number of amino acid residues of the other is set to 1 for the one with the smaller number of amino acid residues. It is indicated by a solid line. This ratio is referred to herein as the serration ratio. A set of [(A) n motif-REP] units in which the other amino acid residue number ratio is less than 1.8 or greater than 11.3 when the number of amino acid residues is less than 1 is indicated by a dashed line. Indicated.
各パターンにおいて、実線で示した隣合う2つの[(A)nモチーフ-REP]ユニットの全てのアミノ酸残基数を足し合わせる(REPのみではなく、(A)nモチーフのアミノ酸残基数もである。)。そして、足し合わせた合計値を比較して、当該合計値が最大となるパターンの合計値(合計値の最大値)をxとする。図3に示した例では、パターン1の合計値が最大である。
In each pattern, the numbers of all amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units indicated by solid lines are summed up (not only REP but also the number of amino acid residues of (A) n motifs). be.). Then, the added total values are compared, and the total value (maximum total value) of the pattern with the maximum total value is defined as x. In the example shown in FIG. 3, the total value of
次に、xをドメイン配列の総アミノ酸残基数yで除すことによって、x/y(%)を算出することができる。 Then x/y (%) can be calculated by dividing x by the total number of amino acid residues y in the domain sequence.
第3の改変クモ糸フィブロインにおいて、x/yは、50%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましく、65%以上であることが更に好ましく、70%以上であることが更により好ましく、75%以上であることが更によりまた好ましく、80%以上であることが特に好ましい。x/yの上限に特に制限はなく、例えば、100%以下であってよい。ギザ比率が1:1.9~11.3の場合には、x/yは89.6%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.8~3.4の場合には、x/yは77.1%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.9~8.4の場合には、x/yは75.9%以上であることが好ましく、ギザ比率が1:1.9~4.1の場合には、x/yは64.2%以上であることが好ましい。 In the third modified spider silk fibroin, x/y is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, even more preferably 65% or more, and preferably 70% or more. Even more preferably, 75% or more is even more preferable, and 80% or more is particularly preferable. The upper limit of x/y is not particularly limited, and may be, for example, 100% or less. When the serration ratio is 1:1.9 to 11.3, x/y is preferably 89.6% or more, and when the serration ratio is 1:1.8 to 3.4, x /y is preferably 77.1% or more, and when the serration ratio is 1:1.9 to 8.4, x/y is preferably 75.9% or more, and the serration ratio is 1 : 1.9 to 4.1, x/y is preferably 64.2% or more.
第3の改変クモ糸フィブロインが、ドメイン配列中に複数存在する(A)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クモ糸フィブロインである場合、x/yは、46.4%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、55%以上であることが更に好ましく、60%以上であることが更により好ましく、70%以上であることが更によりまた好ましく、80%以上であることが特に好ましい。x/yの上限に特に制限はなく、100%以下であればよい。 When the third modified spider silk fibroin is a modified spider silk fibroin in which at least 7 of the (A) n motifs present in the domain sequence are composed only of alanine residues, x/y is 46.4%. is preferably at least 50%, more preferably at least 55%, even more preferably at least 60%, even more preferably at least 70%, 80% or more is particularly preferred. The upper limit of x/y is not particularly limited as long as it is 100% or less.
ここで、クモ糸フィブロイン及びその他のフィブロインを含む、天然由来のフィブロインにおけるx/yについて説明する。まず、上述のように、NCBI GenBankにアミノ酸配列情報が登録されているフィブロインを例示した方法により確認したところ、663種類のフィブロイン(このうち、クモ類由来のフィブロイン(クモ糸フィブロイン)は415種類)が抽出された。抽出された全てのフィブロインのうち、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列で構成される天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、上述の算出方法により、x/yを算出した。ギザ比率が1:1.9~4.1の場合の結果を図5に示す。 We now describe x/y in naturally occurring fibroins, including spider silk fibroin and other fibroins. First, as described above, when fibroin whose amino acid sequence information is registered in NCBI GenBank was confirmed by the method exemplified, 663 types of fibroin (among them, 415 types of fibroin derived from arachnids (spider silk fibroin)). was extracted. Of all the extracted fibroin, from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin composed of the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m , x/y was calculated. FIG. 5 shows the results when the serration ratio is 1:1.9 to 4.1.
図5の横軸はx/y(%)を示し、縦軸は頻度を示す。図5から明らかなとおり、天然由来のフィブロインにおけるx/yは、いずれも64.2%未満である(最も高いもので、64.14%)。 The horizontal axis of FIG. 5 indicates x/y (%), and the vertical axis indicates frequency. As is clear from FIG. 5, the x/y ratios for naturally occurring fibroin are all less than 64.2% (the highest is 64.14%).
第3の改変クモ糸フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のクモ糸フィブロインの遺伝子配列から、x/yが64.2%以上になるように(A)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、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列から、x/yが64.2%以上になるように1又は複数の(A)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、天然由来のクモ糸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 spider silk fibroin is obtained, for example, from the cloned naturally occurring spider silk fibroin gene sequence such that x/y is 64.2 % or more. It can be obtained by deleting the Alternatively, for example, an amino acid sequence corresponding to deletion of one or more (A) n motifs such that x/y is 64.2% or more from the amino acid sequence of naturally occurring spider silk fibroin is designed. , can also be obtained by chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In any case, in addition to the modification corresponding to deletion of the (A) n motif from the amino acid sequence of naturally occurring spider silk fibroin, one or more amino acid residues are substituted, deleted, inserted and/or Alternatively, modification of the amino acid sequence corresponding to the addition may be performed.
第3の改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(3-i)配列番号17(Met-PRT399)、配列番号7(Met-PRT410)、配列番号8(Met-PRT525)若しくは配列番号9(Met-PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(3-ii)配列番号17、配列番号7、配列番号8若しくは配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the third modified spider silk fibroin, (3-i) SEQ ID NO: 17 (Met-PRT399), SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525) or SEQ ID NO: 9 (Met-PRT799), or (3-ii) an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9 Modified spider silk fibroin can be mentioned, including:
(3-i)の改変クモ糸フィブロインについて説明する。配列番号17で示されるアミノ酸配列は、天然由来のクモ糸フィブロインに相当する配列番号10(Met-PRT313)で示されるアミノ酸配列から、N末端側からC末端側に向かって2つおきに(A)nモチーフを欠失させ、更にC末端配列の手前に[(A)nモチーフ-REP]を1つ挿入したものである。配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列は、第2の改変クモ糸フィブロインで説明したとおりである。 The modified spider silk fibroin (3-i) will be explained. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 17 is every two (A ) n motif is deleted and one [(A) n motif-REP] is inserted in front of the C-terminal sequence. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9 is as described for the second modified spider silk fibroin.
配列番号10で示されるアミノ酸配列(天然由来のクモ糸フィブロインに相当)のギザ比率1:1.8~11.3におけるx/yの値は15.0%である。配列番号17で示されるアミノ酸配列、及び配列番号7で示されるアミノ酸配列におけるx/yの値は、いずれも93.4%である。配列番号8で示されるアミノ酸配列におけるx/yの値は、92.7%である。配列番号9で示されるアミノ酸配列におけるx/yの値は、89.8%である。配列番号10、配列番号17、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列におけるz/wの値は、それぞれ46.8%、56.2%、70.1%、66.1%及び70.0%である。 The x/y value of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally-occurring spider silk fibroin) is 15.0% at a jagged ratio of 1:1.8 to 11.3. The x/y values of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 17 and the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 are both 93.4%. The value of x/y in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 8 is 92.7%. The value of x/y in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9 is 89.8%. The z/w values in the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 are 46.8%, 56.2%, 70.1%, 66.0%, respectively. 1% and 70.0%.
(3-i)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号17、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified spider silk fibroin (3-i) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9.
(3-ii)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号17、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(3-ii)の改変クモ糸フィブロインもまた、式1:[(A)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 spider silk fibroin (3-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9. The modified spider silk fibroin of (3-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.
(3-ii)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号17、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつN末端側からC末端側に向かって、隣合う2つの[(A)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。 (3-ii) modified spider silk fibroin has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and When the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared toward the terminal side, and the number of amino acid residues of REP having a smaller number of amino acid residues is set to 1 , two adjacent [(A) n motif-REP] units in which the ratio of the number of amino acid residues in the other REP is 1.8 to 11.3 (the jagged ratio is 1:1.8 to 11.3) It is preferable that x/y is 64.2% or more, where x is the maximum value of the total sum of the numbers of amino acid residues, and y is the total number of amino acid residues in the domain sequence.
第3の改変クモ糸フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方に上述したタグ配列を含んでいてもよい。 The third modified spider silk fibroin may contain the tag sequences described above at either or both the N-terminus and the C-terminus.
タグ配列を含む改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(3-iii)配列番号18(PRT399)、配列番号13(PRT410)、配列番号14(PRT525)若しくは配列番号15(PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(3-iv)配列番号18、配列番号13、配列番号14若しくは配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of modified spider silk fibroin containing a tag sequence include (3-iii) SEQ ID NO: 18 (PRT399), SEQ ID NO: 13 (PRT410), SEQ ID NO: 14 (PRT525), or SEQ ID NO: 15 (PRT799). or (3-iv) an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15, modified spider silk fibroin can be mentioned.
配列番号18、配列番号13、配列番号14及び配列番号15で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号17、配列番号7、配列番号8及び配列番号9で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。 The amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 have SEQ ID NO: 11 at the N-terminus of the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9, respectively. The amino acid sequence shown in (including His tag sequence and hinge sequence) is added.
(3-iii)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号18、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified spider silk fibroin of (3-iii) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15.
(3-iv)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号18、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(3-iv)の改変クモ糸フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 (3-iv) modified spider silk fibroin contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. The modified spider silk fibroin (3-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.
(3-iv)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号18、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつN末端側からC末端側に向かって、隣合う2つの[(A)nモチーフ-REP]ユニットのREPのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないREPのアミノ酸残基数を1としたとき、他方のREPのアミノ酸残基数の比が1.8~11.3となる隣合う2つの[(A)nモチーフ-REP]ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をxとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をyとしたときに、x/yが64.2%以上であることが好ましい。 (3-iv) modified spider silk fibroin has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15, and When the number of amino acid residues of REP of two adjacent [(A) n motif-REP] units is sequentially compared toward the terminal side, and the number of amino acid residues of REP having a smaller number of amino acid residues is set to 1 , the maximum sum of the numbers of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units with a ratio of the number of amino acid residues of the other REP of 1.8 to 11.3. When x is the total number of amino acid residues in the domain sequence and y is the total number of amino acid residues, x/y is preferably 64.2% or more.
第3の改変クモ糸フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The third modified spider silk fibroin may contain a secretion signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.
第4の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、(A)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の改変クモ糸フィブロインのドメイン配列は、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、少なくとも1又は複数の(A)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の改変クモ糸フィブロインは、上述した第2の改変クモ糸フィブロインと、第3の改変クモ糸フィブロインの特徴を併せ持つ改変クモ糸フィブロインである。具体的な態様等は、第2の改変クモ糸フィブロイン、及び第3の改変クモ糸フィブロインで説明したとおりである。 The fourth modified spider silk fibroin has a reduced content of glycine residues in addition to a reduced content of (A) n motifs in its domain sequence compared to naturally-derived spider silk fibroin. have the same amino acid sequence. The domain sequence of the fourth modified spider silk fibroin has at least one or more (A) n motifs deleted compared to the naturally-derived spider silk fibroin, and at least one or more of the It can be said to have an amino acid sequence corresponding to substitution of a glycine residue with another amino acid residue. That is, the fourth modified spider silk fibroin is a modified spider silk fibroin having both the characteristics of the second modified spider silk fibroin and the third modified spider silk fibroin. Specific aspects and the like are as described in the second modified spider silk fibroin and the third modified spider silk fibroin.
第4の改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(4-i)配列番号7(Met-PRT410)、配列番号8(Met-PRT525)、配列番号9(Met-PRT799)、配列番号13(PRT410)、配列番号14(PRT525)若しくは配列番号15(PRT799)で示されるアミノ酸配列、又は(4-ii)配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号13、配列番号14若しくは配列番号15で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号13、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列を含む改変クモ糸フィブロインの具体的な態様は上述のとおりである。
As more specific examples of the fourth modified spider silk fibroin, (4-i) SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525), SEQ ID NO: 9 (Met-PRT799), SEQ ID NO: 13 (PRT410), the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799), or (4-ii) SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or sequence A modified spider silk fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in
第5の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、REP中の1又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むアミノ酸配列を有するものであってよい。 The fifth modified spider silk fibroin has a domain sequence in which one or more amino acid residues in REP are replaced with amino acid residues with a large hydrophobicity index compared to the naturally-derived spider silk fibroin. and/or may have an amino acid sequence containing regions of high local hydrophobicity index corresponding to the insertion of one or more amino acid residues with high hydrophobicity index into REP.
局所的に疎水性指標の大きい領域は、連続する2~4アミノ酸残基で構成されていることが好ましい。 A region with a locally high hydrophobicity index is preferably composed of 2 to 4 consecutive amino acid residues.
上述の疎水性指標の大きいアミノ酸残基は、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)及びアラニン(A)から選ばれるアミノ酸残基であることがより好ましい。 The amino acid residue having a large hydrophobicity index is an amino acid selected from isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M) and alanine (A). A residue is more preferred.
第5の改変クモ糸フィブロインは、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、REP中の1又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する改変に加え、更に、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変があってもよい。 The fifth modified spider silk fibroin has one or more amino acid residues in REP substituted with amino acid residues with a larger hydrophobicity index than the naturally-derived spider silk fibroin, and / or In addition to the modification corresponding to the insertion of one or more amino acid residues with a large hydrophobicity index, one or more amino acid residues are substituted or deleted compared to the naturally-derived spider silk fibroin There may be alterations in the amino acid sequence corresponding to insertions and/or additions.
第5の改変クモ糸フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のクモ糸フィブロインの遺伝子配列からREP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がマイナスであるアミノ酸残基)を疎水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がプラスであるアミノ酸残基)に置換すること、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列からREP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列からREP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 The fifth modified spider silk fibroin, for example, removes one or more hydrophilic amino acid residues (eg, amino acid residues with a negative hydrophobicity index) in REP from the cloned naturally occurring spider silk fibroin gene sequence. It can be obtained by substituting a hydrophobic amino acid residue (for example, an amino acid residue with a positive hydrophobicity index) and/or inserting one or more hydrophobic amino acid residues into REP. Further, for example, substitution of one or more hydrophilic amino acid residues in REP with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring spider silk fibroin, and/or one or more hydrophobic amino acids in REP It can also be obtained by designing an amino acid sequence corresponding to the inserted residue and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In any case, substitution of one or more hydrophilic amino acid residues in REP with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring spider silk fibroin, and/or one or more hydrophobic amino acid residues in REP In addition to the modification corresponding to the insertion of an amino acid residue, the amino acid sequence may be modified by substituting, deleting, inserting and/or adding one or more amino acid residues.
第5の改変クモ糸フィブロインは、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。 A fifth modified spider silk fibroin comprises a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m , and the (A) n motif located most C-terminally to the C-terminal The total number of amino acid residues 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 sequences excluding the sequences from the domain sequence to p and q is the total number of amino acid residues contained in the sequence obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence, p/q is 6.2% or more.
アミノ酸残基の疎水性指標については、公知の指標(Hydropathy index:Kyte J,&Doolittle R(1982)“A simple method for displaying the hydropathic character of a protein”,J.Mol.Biol.,157,pp.105-132)を使用する。具体的には、各アミノ酸の疎水性指標(ハイドロパシー・インデックス、以下「HI」とも記す。)は、下記表1に示すとおりである。 Hydropathy indexes of amino acid residues are known (Hydropathy index: Kyte J, & Doolittle R (1982) "A simple method for displaying the hydropathic character of a protein", J. Mol. Biol., 157, pp. 157). 105-132). Specifically, the hydropathic index (hereinafter also referred to as “HI”) of each amino acid is as shown in Table 1 below.
p/qの算出方法を更に詳細に説明する。算出には、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列から、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列を除いた配列(以下、「配列A」とする)を用いる。まず、配列Aに含まれる全てのREPにおいて、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値を算出する。疎水性指標の平均値は、連続する4アミノ酸残基に含まれる各アミノ酸残基のHIの総和を4(アミノ酸残基数)で除して求める。疎水性指標の平均値は、全ての連続する4アミノ酸残基について求める(各アミノ酸残基は、1~4回平均値の算出に用いられる。)。次いで、連続する4アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が2.6以上となる領域を特定する。あるアミノ酸残基が、複数の「疎水性指標の平均値が2.6以上となる連続する4アミノ酸残基」に該当する場合であっても、領域中には1アミノ酸残基として含まれることになる。そして、当該領域に含まれるアミノ酸残基の総数がpである。また、配列Aに含まれるアミノ酸残基の総数がqである。
A method for calculating p/q will be described in more detail. For the calculation, the sequence from the domain sequence represented by the formula 1: [(A) n motif-REP] m excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence (hereinafter referred to as “sequence A”) is used. First, in all REPs contained in sequence A, the average value of the hydrophobic index of 4 consecutive amino acid residues is calculated. The average value of the hydrophobicity index is obtained by dividing the sum of HI of each amino acid residue contained in four consecutive amino acid residues by 4 (the number of amino acid residues). The average value of the hydrophobicity index is obtained for all four consecutive amino acid residues (each amino acid residue is used to calculate the
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6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6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6の場合28/170=16.47%となる。 For example, if 20 “continuous 4 amino acid residues with an average hydrophobic index of 2.6 or more” are extracted (no overlap), the average hydrophobic index of 4 consecutive amino acid residues is 2 A region that is 0.6 or greater will contain 20 consecutive 4-amino acid residues (no overlap), and p is 20×4=80. Further, for example, when two "consecutive 4 amino acid residues having an average hydrophobicity index of 2.6 or more" exist overlapping by one amino acid residue, the hydrophobic index of the consecutive 4 amino acid residues A region with an average of 2.6 or more contains 7 amino acid residues (p=2×4−1=7, where “−1” is duplicate subtraction). For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 6, there are seven non-overlapping “continuous 4 amino acid residues with an average hydrophobicity index of 2.6 or more”, so p is 7 × 4 = 28. For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 6, q is 4+50+4+40+4+10+4+20+4+30=170 (not including the (A) n motif present at the end of the C-terminal side). Then p/q (%) can be calculated by dividing p by q. In the case of FIG. 6, 28/170=16.47%.
第5の改変クモ糸フィブロインにおいて、p/qは、6.2%以上であることが好ましく、7%以上であることがより好ましく、10%以上であることが更に好ましく、20%以上であることが更により好ましく、30%以上であることが更によりまた好ましい。p/qの上限は、特に制限されないが、例えば、45%以下であってもよい。 In the fifth modified spider silk fibroin, p/q is preferably 6.2% or more, more preferably 7% or more, even more preferably 10% or more, and 20% or more. is even more preferred, and 30% or more is even more preferred. Although the upper limit of p/q is not particularly limited, it may be, for example, 45% or less.
第5の改変クモ糸フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列を、上記のp/qの条件を満たすように、REP中の1又は複数の親水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がマイナスであるアミノ酸残基)を疎水性アミノ酸残基(例えば、疎水性指標がプラスであるアミノ酸残基)に置換すること、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入することにより、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むアミノ酸配列に改変することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列から上記のp/qの条件を満たすアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、REP中の1又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び/又はREP中に1又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当する改変を行ってもよい。 The fifth modified spider silk fibroin is obtained by, for example, converting the amino acid sequence of the cloned naturally occurring spider silk fibroin into one or more hydrophilic amino acid residues (eg, REP) in REP so as to satisfy the above p/q conditions. , amino acid residues with a negative hydrophobicity index) with hydrophobic amino acid residues (e.g., amino acid residues with a positive hydrophobicity index), and/or one or more hydrophobic amino acids in REP By inserting residues, it can be obtained by locally modifying the amino acid sequence to include a region with a large hydrophobicity index. Alternatively, for example, it can be obtained by designing an amino acid sequence that satisfies the above p/q conditions from the amino acid sequence of naturally occurring spider silk fibroin, and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In any case, one or more amino acid residues in REP have been replaced with amino acid residues with a higher hydrophobicity index compared to naturally occurring spider silk fibroin, and/or one or more In addition to the modification corresponding to the insertion of a plurality of amino acid residues with a large hydrophobicity index, the modification corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues is performed. good too.
疎水性指標の大きいアミノ酸残基としては、特に制限はないが、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)及びアラニン(A)が好ましく、バリン(V)、ロイシン(L)及びイソロイシン(I)がより好ましい。 Amino acid residues with a large hydrophobicity index are not particularly limited, but areoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M) and alanine (A). ) are preferred, and valine (V), leucine (L) and isoleucine (I) are more preferred.
第5の改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(5-i)配列番号19(Met-PRT720)、配列番号20(Met-PRT665)若しくは配列番号21(Met-PRT666)で示されるアミノ酸配列、又は(5-ii)配列番号19、配列番号20若しくは配列番号21で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the fifth modified spider silk fibroin, (5-i) the amino acid represented by SEQ ID NO: 19 (Met-PRT720), SEQ ID NO: 20 (Met-PRT665) or SEQ ID NO: 21 (Met-PRT666) or (5-ii) a modified spider silk fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21.
(5-i)の改変クモ糸フィブロインについて説明する。配列番号19で示されるアミノ酸配列は、配列番号7(Met-PRT410)で示されるアミノ酸配列に対し、C末端側の端末のドメイン配列を除いて、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を2カ所挿入し、更に一部のグルタミン(Q)残基をセリン(S)残基に置換し、かつC末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号20で示されるアミノ酸配列は、配列番号8(Met-PRT525)で示されるアミノ酸配列に対し、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を1カ所挿入したものである。配列番号21で示されるアミノ酸配列は、配列番号8で示されるアミノ酸配列に対し、REP一つ置きにそれぞれ3アミノ酸残基からなるアミノ酸配列(VLI)を2カ所挿入したものである。 The modified spider silk fibroin (5-i) will be explained. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19 consists of 3 amino acid residues every other REP except for the terminal domain sequence on the C-terminal side with respect to the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410). The amino acid sequence (VLI) was inserted at two sites, some glutamine (Q) residues were substituted with serine (S) residues, and some amino acids on the C-terminal side were deleted. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 20 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525) in which an amino acid sequence (VLI) consisting of three amino acid residues is inserted at every other REP. be. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 21 is obtained by inserting two amino acid sequences (VLI) each consisting of 3 amino acid residues every other REP into the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 8.
(5-i)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号19、配列番号20又は配列番号21で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified spider silk fibroin (5-i) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21.
(5-ii)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号19、配列番号20又は配列番号21で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(5-ii)の改変クモ糸フィブロインもまた、式1:[(A)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 spider silk fibroin (5-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21. The modified spider silk fibroin of (5-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.
(5-ii)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号19、配列番号20又は配列番号21で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつ最もC末端側に位置する(A)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。 (5-ii) modified spider silk fibroin has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21, and is located at the most C-terminal side (A ) In all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the n motif to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence, contained in the region where the average value of the hydrophobic index of 4 consecutive amino acid residues is 2.6 or more Let p be the total number of amino acid residues contained in the domain sequence, and q be the total number of amino acid residues contained in the sequence obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence. Sometimes it is preferred that p/q is greater than or equal to 6.2%.
第5の改変クモ糸フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。 The fifth modified spider silk fibroin may contain a tag sequence at either or both the N-terminus and the C-terminus.
タグ配列を含む改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(5-iii)配列番号22(PRT720)、配列番号23(PRT665)若しくは配列番号24(PRT666)で示されるアミノ酸配列、又は(5-iv)配列番号22、配列番号23若しくは配列番号24で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of modified spider silk fibroin containing a tag sequence include (5-iii) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 22 (PRT720), SEQ ID NO: 23 (PRT665), or SEQ ID NO: 24 (PRT666), or (5 -iv) Modified spider silk fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:22, SEQ ID NO:23 or SEQ ID NO:24.
配列番号22、配列番号23及び配列番号24で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号19、配列番号20及び配列番号21で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。 The amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 and SEQ ID NO: 24 are added to the N-terminals of the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 and SEQ ID NO: 21, respectively, where the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11 (His tag sequence and hinge sequence) are added.
(5-iii)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号22、配列番号23又は配列番号24で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified spider silk fibroin of (5-iii) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:22, SEQ ID NO:23 or SEQ ID NO:24.
(5-iv)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号22、配列番号23又は配列番号24で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(5-iv)の改変クモ糸フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ-REP]mで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 (5-iv) modified spider silk fibroin contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:22, SEQ ID NO:23 or SEQ ID NO:24. The modified spider silk fibroin of (5-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.
(5-iv)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号22、配列番号23又は配列番号24で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有し、かつ最もC末端側に位置する(A)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。 (5-iv) modified spider silk fibroin has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24, and is located on the most C-terminal side (A ) In all REPs contained in the sequence excluding the sequence from the n motif to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence, contained in the region where the average value of the hydrophobic index of 4 consecutive amino acid residues is 2.6 or more Let p be the total number of amino acid residues contained in the domain sequence, and q be the total number of amino acid residues contained in the sequence obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence. Sometimes it is preferred that p/q is greater than or equal to 6.2%.
第5の改変クモ糸フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The fifth modified spider silk fibroin may contain a secretion signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.
第6の改変クモ糸フィブロインは、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、グルタミン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。 A sixth modified spider silk fibroin has an amino acid sequence with a reduced content of glutamine residues compared to the naturally occurring spider silk fibroin.
第6の改変クモ糸フィブロインは、REPのアミノ酸配列中に、GGXモチーフ及びGPGXXモチーフから選ばれる少なくとも一つのモチーフが含まれていることが好ましい。 The sixth modified spider silk fibroin preferably contains at least one motif selected from a GGX motif and a GPGXX motif in the REP amino acid sequence.
第6の改変クモ糸フィブロインが、REP中にGPGXXモチーフを含む場合、GPGXXモチーフ含有率は、通常1%以上であり、5%以上であってもよく、10%以上であるのが好ましい。GPGXXモチーフ含有率の上限に特に制限はなく、50%以下であってよく、30%以下であってもよい。 When the sixth modified spider silk fibroin contains a GPGXX motif in REP, the GPGXX motif content is usually 1% or more, may be 5% or more, and preferably 10% or more. The upper limit of the GPGXX motif content is not particularly limited, and may be 50% or less, or 30% or less.
本明細書において、「GPGXXモチーフ含有率」は、以下の方法により算出される値である。
式1:[(A)nモチーフ-REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ-REP]m-(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むクモ糸フィブロイン(改変クモ糸フィブロイン又は天然由来のクモ糸フィブロイン)において、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのREPにおいて、その領域に含まれるGPGXXモチーフの個数の総数を3倍した数(即ち、GPGXXモチーフ中のG及びPの総数に相当)をsとし、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除き、更に(A)nモチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数をtとしたときに、GPGXXモチーフ含有率はs/tとして算出される。
As used herein, the "GPGXX motif content" is a value calculated by the following method.
Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif spider silk fibroin (modified spider silk fibroin or naturally occurring spider silk fibroin ). The number obtained by multiplying the total number of GPGXX motifs by three (i.e., corresponding to the total number of G and P in the GPGXX motif) is s, and the most C-terminal side (A) From the n motif to the C-terminus of the domain sequence The GPGXX motif content rate is calculated as s/t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs excluding the sequence of from the domain sequence and excluding the (A) n motif.
GPGXXモチーフ含有率の算出において、「最もC末端側に位置する(A)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、クモ糸フィブロインに特徴的な配列と相関性の低い配列が含まれることがあり、mが小さい場合(つまり、ドメイン配列が短い場合)、GPGXXモチーフ含有率の算出結果に影響するので、この影響を排除するためである。なお、REPのC末端に「GPGXXモチーフ」が位置する場合、「XX」が例えば「AA」の場合であっても、「GPGXXモチーフ」として扱う。 In the calculation of the GPGXX motif content rate, the "sequence obtained by removing the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" is "the most C-terminal side (A) The sequence from the n motif to the C-terminus of the domain sequence” (sequence corresponding to REP) may include sequences that are poorly correlated with sequences characteristic of spider silk fibroin, m This is to eliminate the influence of a small σ (that is, a short domain sequence), which affects the calculation result of the GPGXX motif content. When a "GPGXX motif" is located at the C-terminus of REP, it is treated as a "GPGXX motif" even if "XX" is, for example, "AA".
図7は、改変クモ糸フィブロインのドメイン配列を示す模式図である。図7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7に示した改変クモ糸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7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7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7の改変クモ糸フィブロインの場合21/150=14.0%となる。 FIG. 7 is a schematic diagram showing the domain sequence of modified spider silk fibroin. A method for calculating the GPGXX motif content will be specifically described with reference to FIG. First, in the modified spider silk fibroin domain sequence (“[(A) n motif-REP] m -(A) n motif” type) shown in FIG. The sequence from the located (A) n motif to the C-terminus of the domain sequence is excluded from the domain sequence” (sequence shown as “region A” in FIG. 7), so s is calculated. The number of GPGXX motifs for is 7, and s is 7×3=21. Similarly, all REPs are "sequences obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" (in FIG. 7, the sequence indicated by "region A" .), the total number of amino acid residues t of all REPs further excluding the (A) n motif from the sequence is 50+40+10+20+30=150. Then s/t (%) can be calculated by dividing s by t, which is 21/150=14.0% for the modified spider silk fibroin in FIG.
第6の改変クモ糸フィブロインは、グルタミン残基含有率が9%以下であることが好ましく、7%以下であることがより好ましく、4%以下であることが更に好ましく、0%であることが特に好ましい。 The sixth modified spider silk fibroin preferably has a glutamine residue content of 9% or less, more preferably 7% or less, even more preferably 4% or less, and preferably 0%. Especially preferred.
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クモ糸フィブロイン(改変クモ糸フィブロイン又は天然由来のクモ糸フィブロイン)において、最もC末端側に位置する(A)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7の「領域A」に相当する配列。)に含まれる全てのREPにおいて、その領域に含まれるグルタミン残基の総数をuとし、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除き、更に(A)nモチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数をtとしたときに、グルタミン残基含有率はu/tとして算出される。グルタミン残基含有率の算出において、「最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としている理由は、上述した理由と同様である。
As used herein, "glutamine residue content" is a value calculated by the following method.
Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif spider silk fibroin (modified spider silk fibroin or naturally-derived spider silk fibroin), the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is removed from the domain sequence (sequence corresponding to "region A" in FIG. 7 ), the total number of glutamine residues contained in the region is u, and the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence is excluded from the domain sequence Further, (A) The glutamine residue content is calculated as u/t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs excluding the n motif. In the calculation of the glutamine residue content, the target is the "sequence obtained by removing the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" because of the reasons described above. It is the same.
第6の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、REP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、又は他のアミノ酸残基に置換したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってよい。 A sixth modified spider silk fibroin had its domain sequence deleted or substituted with other amino acid residues in one or more glutamine residues in REP compared to the naturally occurring spider silk fibroin. It may have an amino acid sequence corresponding to
「他のアミノ酸残基」は、グルタミン残基以外のアミノ酸残基であればよいが、グルタミン残基よりも疎水性指標の大きいアミノ酸残基であることが好ましい。アミノ酸残基の疎水性指標は表1に示すとおりである。 The "other amino acid residue" may be an amino acid residue other than a glutamine residue, but preferably an amino acid residue with a higher hydrophobicity index than that of a glutamine residue. Hydrophobicity indexes of amino acid residues are shown in Table 1.
表1に示すとおり、グルタミン残基よりも疎水性指標の大きいアミノ酸残基としては、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)アラニン(A)、グリシン(G)、スレオニン(T)、セリン(S)、トリプトファン(W)、チロシン(Y)、プロリン(P)及びヒスチジン(H)から選ばれるアミノ酸残基を挙げることができる。これらの中でも、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)、フェニルアラニン(F)、システイン(C)、メチオニン(M)及びアラニン(A)から選ばれるアミノ酸残基であることがより好ましく、イソロイシン(I)、バリン(V)、ロイシン(L)及びフェニルアラニン(F)から選ばれるアミノ酸残基であることが更に好ましい。 As shown in Table 1, amino acid residues having a higher hydrophobicity index than glutamine residues include isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M ) amino acid residues selected from alanine (A), glycine (G), threonine (T), serine (S), tryptophan (W), tyrosine (Y), proline (P) and histidine (H); can. Among these, amino acid residues selected from isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M) and alanine (A) are more preferred. , isoleucine (I), valine (V), leucine (L) and phenylalanine (F).
第6の改変クモ糸フィブロインは、REPの疎水性度が、-0.8以上であることが好ましく、-0.7以上であることがより好ましく、0以上であることが更に好ましく、0.3以上であることが更により好ましく、0.4以上であることが特に好ましい。REPの疎水性度の上限に特に制限はなく、1.0以下であってよく、0.7以下であってもよい。 The sixth modified spider silk fibroin preferably has a REP hydrophobicity of −0.8 or more, more preferably −0.7 or more, still more preferably 0 or more, and 0.8 or more. It is even more preferably 3 or more, and particularly preferably 0.4 or more. There is no particular upper limit to the hydrophobicity of REP, and it may be 1.0 or less, or 0.7 or less.
本明細書において、「REPの疎水性度」は、以下の方法により算出される値である。
式1:[(A)nモチーフ-REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ-REP]m-(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むクモ糸フィブロイン(改変クモ糸フィブロイン又は天然由来のクモ糸フィブロイン)において、最もC末端側に位置する(A)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7の「領域A」に相当する配列。)に含まれる全てのREPにおいて、その領域の各アミノ酸残基の疎水性指標の総和をvとし、最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除き、更に(A)nモチーフを除いた全REPのアミノ酸残基の総数をtとしたときに、REPの疎水性度はv/tとして算出される。REPの疎水性度の算出において、「最もC末端側に位置する(A)nモチーフからドメイン配列のC末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としている理由は、上述した理由と同様である。
As used herein, the "hydrophobicity of REP" is a value calculated by the following method.
Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif spider silk fibroin (modified spider silk fibroin or naturally-derived spider silk fibroin), the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminal of the domain sequence is removed from the domain sequence (sequence corresponding to "region A" in FIG. 7 ), the sum of the hydrophobicity index of each amino acid residue in the region is defined as v, and the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence is defined as the domain The hydrophobicity of REP is calculated as v/t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs, excluding the (A) n motif, removed from the sequence. In calculating the hydrophobicity of REP, the reason for targeting "the sequence obtained by removing the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" is the reason described above. It is the same.
第6の改変クモ糸フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のクモ糸フィブロインと比較して、REP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、及び/又はREP中の1又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換したことに相当する改変に加え、更に1又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び/又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変があってもよい。 A sixth modified spider silk fibroin has a domain sequence lacking one or more glutamine residues in REP and/or one or more In addition to the modification corresponding to the substitution of the glutamine residue with another amino acid residue, the modification of the amino acid sequence corresponding to the substitution, deletion, insertion and / or addition of one or more amino acid residues There may be.
第6の改変クモ糸フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のクモ糸フィブロインの遺伝子配列からREP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失させること、及び/又はREP中の1又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のクモ糸フィブロインのアミノ酸配列からREP中の1又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、及び/又はREP中の1又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。 A sixth modified spider silk fibroin is obtained, for example, by deleting one or more glutamine residues in REP from the cloned naturally occurring spider silk fibroin gene sequence, and/or deleting one or more glutamine residues in REP. It can be obtained by substituting the residue with another amino acid residue. Also, for example, deletion of one or more glutamine residues in REP from the amino acid sequence of naturally occurring spider silk fibroin, and/or one or more glutamine residues in REP to other amino acid residues It can also be obtained by designing an amino acid sequence corresponding to the substitution and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence.
第6の改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(6-i)配列番号25(Met-PRT888)、配列番号26(Met-PRT965)、配列番号27(Met-PRT889)、配列番号28(Met-PRT916)、配列番号29(Met-PRT918)、配列番号30(Met-PRT699)、配列番号31(Met-PRT698)、配列番号32(Met-PRT966)、配列番号41(Met-PRT917)若しくは配列番号42(Met-PRT1028)で示されるアミノ酸配列を含む改変クモ糸フィブロイン、又は(6-ii)配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41若しくは配列番号42で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。 As more specific examples of the sixth modified spider silk fibroin, (6-i) SEQ ID NO: 25 (Met-PRT888), SEQ ID NO: 26 (Met-PRT965), SEQ ID NO: 27 (Met-PRT889), SEQ ID NO: 28 (Met-PRT916), SEQ ID NO: 29 (Met-PRT918), SEQ ID NO: 30 (Met-PRT699), SEQ ID NO: 31 (Met-PRT698), SEQ ID NO: 32 (Met-PRT966), SEQ ID NO: 41 (Met-PRT917) or modified spider silk fibroin comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 42 (Met-PRT1028), or (6-ii) SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30 , SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: 42, and a modified spider silk fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity.
(6-i)の改変クモ糸フィブロインについて説明する。配列番号25で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列(Met-PRT410)中のQQを全てVLに置換したものである。配列番号26で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てTSに置換し、かつ残りのQをAに置換したものである。配列番号27で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てVLに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。配列番号28で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てVIに置換し、かつ残りのQをLに置換したものである。配列番号29で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てVFに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。 The modified spider silk fibroin (6-i) will be explained. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO:25 is obtained by replacing all QQs in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO:7 (Met-PRT410) with VL. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 26 is obtained by replacing all QQs in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 with TS, and replacing the remaining Q with A. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 27 is obtained by replacing all QQs in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 with VL, and replacing the remaining Q with I. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO:28 is obtained by substituting VI for all QQs in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO:7 and L for the remaining Qs. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 29 is obtained by replacing all QQs in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 with VF, and replacing the remaining Q with I.
配列番号30で示されるアミノ酸配列は、配列番号8で示されるアミノ酸配列(Met-PRT525)中のQQを全てVLに置換したものである。配列番号31で示されるアミノ酸配列は、配列番号8で示されるアミノ酸配列中のQQを全てVLに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。 The amino acid sequence shown by SEQ ID NO:30 is obtained by replacing all QQs in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO:8 (Met-PRT525) with VL. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 31 is obtained by replacing all QQs in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 8 with VL, and replacing the remaining Q with I.
配列番号32で示されるアミノ酸配列は、配列番号7で示されるアミノ酸配列(Met-PRT410)中に存在する20個のドメイン配列の領域を2回繰り返した配列中のQQを全てVFに置換し、かつ残りのQをIに置換したものである。 The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 32 consists of 20 domain sequence regions present in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410) that are repeated twice, and all QQ in the sequence are replaced with VF, And the remaining Q is replaced with I.
配列番号41で示されるアミノ酸配列(Met-PRT917)は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てLIに置換し、かつ残りのQをVに置換したものである。配列番号42で示されるアミノ酸配列(Met-PRT1028)は、配列番号7で示されるアミノ酸配列中のQQを全てIFに置換し、かつ残りのQをTに置換したものである。 The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 41 (Met-PRT917) is obtained by replacing all QQs in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 with LI and the remaining Q with V. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO:42 (Met-PRT1028) is obtained by replacing all QQs in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO:7 with IF, and replacing the remaining Q with T.
配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41及び配列番号42で示されるアミノ酸配列は、いずれもグルタミン残基含有率は9%以下である(表2)。 SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 and SEQ ID NO: 42 are all glutamine residues The group content is below 9% (Table 2).
(6-i)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41又は配列番号42で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 (6-i) modified spider silk fibroin is SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: It may consist of the amino acid sequence shown by 42.
(6-ii)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41又は配列番号42で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(6-ii)の改変クモ糸フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ-REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ-REP]m-(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 (6-ii) modified spider silk fibroin is SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: 41 It includes amino acid sequences having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by 42. The modified spider silk fibroin of (6-ii) is also 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 domain sequence that The sequence identity is preferably 95% or more.
(6-ii)の改変クモ糸フィブロインは、グルタミン残基含有率が9%以下であることが好ましい。また、(6-ii)の改変クモ糸フィブロインは、GPGXXモチーフ含有率が10%以上であることが好ましい。 The modified spider silk fibroin (6-ii) preferably has a glutamine residue content of 9% or less. In addition, the modified spider silk fibroin (6-ii) preferably has a GPGXX motif content of 10% or more.
第6の改変クモ糸フィブロインは、N末端及びC末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、改変クモ糸フィブロインの単離、固定化、検出及び可視化等が可能となる。 The sixth modified spider silk fibroin may contain a tag sequence at either or both the N-terminus and the C-terminus. This enables isolation, immobilization, detection, visualization, etc. of the modified spider silk fibroin.
タグ配列を含む改変クモ糸フィブロインのより具体的な例として、(6-iii)配列番号33(PRT888)、配列番号34(PRT965)、配列番号35(PRT889)、配列番号36(PRT916)、配列番号37(PRT918)、配列番号38(PRT699)、配列番号39(PRT698)、配列番号40(PRT966)、配列番号43(PRT917)若しくは配列番号44(PRT1028)で示されるアミノ酸配列を含む改変クモ糸フィブロイン、又は(6-iv)配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43若しくは配列番号44で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む改変クモ糸フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of modified spider silk fibroin containing a tag sequence include (6-iii) SEQ ID NO: 33 (PRT888), SEQ ID NO: 34 (PRT965), SEQ ID NO: 35 (PRT889), SEQ ID NO: 36 (PRT916), sequence Modified spider silk comprising the amino acid sequence shown in No. 37 (PRT918), SEQ ID NO: 38 (PRT699), SEQ ID NO: 39 (PRT698), SEQ ID NO: 40 (PRT966), SEQ ID NO: 43 (PRT917) or SEQ ID NO: 44 (PRT1028) fibroin, or (6-iv) represented by SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 or SEQ ID NO: 44 Modified spider silk fibroin comprising an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence can be mentioned.
配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43及び配列番号44で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号41及び配列番号42で示されるアミノ酸配列のN末端に配列番号11で示されるアミノ酸配列(Hisタグ配列及びヒンジ配列を含む)を付加したものである。N末端にタグ配列を付加しただけであるため、グルタミン残基含有率に変化はなく、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43及び配列番号44で示されるアミノ酸配列は、いずれもグルタミン残基含有率が9%以下である(表3)。 The amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 and SEQ ID NO: 44 are SEQ ID NO: 25 , SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 41 and SEQ ID NO: 42 at the N-terminus of SEQ ID NO: 11 The amino acid sequence (including the His-tag sequence and hinge sequence) is added. Since the tag sequence was only added to the N-terminus, there was no change in the glutamine residue content, SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39 , SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 and SEQ ID NO: 44 all have a glutamine residue content of 9% or less (Table 3).
(6-iii)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43又は配列番号44で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 (6-iii) modified spider silk fibroin is SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 or SEQ ID NO: It may consist of the amino acid sequence shown by 44.
(6-iv)の改変クモ糸フィブロインは、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号43又は配列番号44で示されるアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。(6-iv)の改変クモ糸フィブロインもまた、式1:[(A)nモチーフ-REP]m、又は式2:[(A)nモチーフ-REP]m-(A)nモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、95%以上であることが好ましい。 (6-iv) modified spider silk fibroin is SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 or SEQ ID NO: 43 It includes amino acid sequences having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence represented by 44. (6-iv) modified spider silk fibroin is also 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 domain sequence that The sequence identity is preferably 95% or more.
(6-iv)の改変クモ糸フィブロインは、グルタミン残基含有率が9%以下であることが好ましい。また、(6-iv)の改変クモ糸フィブロインは、GPGXXモチーフ含有率が10%以上であることが好ましい。 The modified spider silk fibroin (6-iv) preferably has a glutamine residue content of 9% or less. In addition, the modified spider silk fibroin (6-iv) preferably has a GPGXX motif content of 10% or more.
第6の改変クモ糸フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The sixth modified spider silk fibroin may contain a secretory signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretory signal can be appropriately set according to the type of host.
改変クモ糸フィブロインは、第1の改変クモ糸フィブロイン、第2の改変クモ糸フィブロイン、第3の改変クモ糸フィブロイン、第4の改変クモ糸フィブロイン、第5の改変クモ糸フィブロイン、及び第6の改変クモ糸フィブロインが有する特徴のうち、少なくとも2つ以上の特徴を併せ持つ改変クモ糸フィブロインであってもよい。 The modified spider silk fibroin includes a first modified spider silk fibroin, a second modified spider silk fibroin, a third modified spider silk fibroin, a fourth modified spider silk fibroin, a fifth modified spider silk fibroin, and a sixth modified spider silk fibroin. The modified spider silk fibroin may have at least two or more of the characteristics of the modified spider silk fibroin.
改変クモ糸フィブロインとしては、親水性改変クモ糸フィブロインであってもよく、疎水性改変クモ糸フィブロインであってもよい。本明細書において、「親水性改変クモ糸フィブロイン」とは、改変クモ糸フィブロインを構成する全てのアミノ酸残基の疎水性指標(HI)の総和を求め、次にその総和を全アミノ酸残基数で除した値(平均HI)が0以下である改変クモ糸フィブロインである。疎水性指標は表1に示したとおりである。また、「疎水性改変クモ糸フィブロイン」とは、平均HIが0超である改変クモ糸フィブロインである。親水性改変クモ糸フィブロインは、特に難燃性に優れている。疎水性改変クモ糸フィブロインは、特に吸湿発熱性及び保温性に優れている。 The modified spider silk fibroin may be hydrophilic modified spider silk fibroin or hydrophobic modified spider silk fibroin. As used herein, the term "hydrophilic modified spider silk fibroin" refers to the sum of the hydrophobicity index (HI) of all amino acid residues constituting the modified spider silk fibroin, and then the total number of all amino acid residues. is a modified spider silk fibroin whose value (average HI) divided by 0 is 0 or less. The hydrophobicity index is as shown in Table 1. A "hydrophobic modified spider silk fibroin" is a modified spider silk fibroin with an average HI of greater than zero. Hydrophilic modified spider silk fibroin is particularly excellent in flame retardancy. Hydrophobic modified spider silk fibroin is particularly excellent in hygroscopic heat generation and heat retention.
親水性改変クモ糸フィブロインとしては、例えば、配列番号4で示されるアミノ酸配列、配列番号6、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列、配列番号13、配列番号11、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列、配列番号18、配列番号7、配列番号8又は配列番号9で示されるアミノ酸配列、配列番号17、配列番号11、配列番号14又は配列番号15で示されるアミノ酸配列、配列番号19、配列番号20又は配列番号21で示されるアミノ酸配列を含む改変クモ糸フィブロインが挙げられる。 Hydrophilic modified spider silk fibroin includes, for example, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, or the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 modified spider silk fibroin comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 21.
疎水性改変クモ糸フィブロインとしては、例えば、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33又は配列番号43で示されるアミノ酸配列、配列番号35、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号41又は配列番号44で示されるアミノ酸配列を含む改変クモ糸フィブロインが挙げられる。 Hydrophobic modified spider silk fibroin includes, for example, amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 33, or SEQ ID NO: 43, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO:37, SEQ ID NO:38, SEQ ID NO:39, SEQ ID NO:40, SEQ ID NO:41 or SEQ ID NO:44.
本実施形態に係るクモ糸フィブロインは、当該クモ糸フィブロインをコードする核酸を使用して、常法により製造することができる。当該クモ糸フィブロインをコードする核酸は、塩基配列情報に基づいて、化学合成してもよく、PCR法等を利用して合成してもよい。 The spider silk fibroin according to this embodiment can be produced by a conventional method using a nucleic acid encoding the spider silk fibroin. The nucleic acid encoding the spider silk fibroin may be chemically synthesized based on base sequence information, or may be synthesized using the PCR method or the like.
クモ糸フィブロイン繊維は、例えば、クモ糸フィブロインを溶解可能な溶媒で溶解させてドープ液とし、湿式紡糸、乾式紡糸、乾湿式紡糸又は溶融紡糸等の公知の紡糸方法により紡糸して得ることができる。クモ糸フィブロインを溶解可能な溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ギ酸、及びヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)等が挙げられる。当該溶媒には、溶解促進剤として無機塩を添加してもよい。 Spider silk fibroin fibers can be obtained, for example, by dissolving spider silk fibroin in a soluble solvent to form a dope solution and spinning by a known spinning method such as wet spinning, dry spinning, dry-wet spinning, or melt spinning. . Solvents capable of dissolving spider silk fibroin include, for example, dimethylsulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), formic acid, and hexafluoroisopropanol (HFIP). An inorganic salt may be added to the solvent as a dissolution accelerator.
<タンパク質>
繊維基材、高分子物質、及び/又は表皮層に含まれるタンパク質には、特に制限はなく、任意のタンパク質を使用することができる。タンパク質としては、天然のタンパク質及び組換えタンパク質(人造タンパク質)を挙げることができる。組換えタンパク質としては、工業規模での製造が可能な任意のタンパク質を挙げることができ、例えば、工業用に利用できるタンパク質、医療用に利用できるタンパク質、構造タンパク質等を挙げることができる。工業用又は医療用に利用できるタンパク質の具体例としては、酵素、制御タンパク質、受容体、ペプチドホルモン、サイトカイン、膜又は輸送タンパク質、予防接種に使用する抗原、ワクチン、抗原結合タンパク質、免疫刺激タンパク質、アレルゲン、完全長抗体又は抗体フラグメント若しくは誘導体を挙げることができる。構造タンパク質の具体例としては、スパイダーシルク(クモ糸)、カイコシルク、ケラチン、コラ-ゲン、エラスチン及びレシリン、並びにこれら由来のタンパク質等を挙げることができる。使用するタンパク質としては、保温性、吸湿発熱性及び/又は難燃性に優れることから、フィブロインが好ましく、クモ糸フィブロインがより好ましい。
<Protein>
Proteins contained in the fiber base material, polymer substance, and/or skin layer are not particularly limited, and any protein can be used. Proteins can include naturally occurring proteins and recombinant proteins (artificial proteins). Recombinant proteins include any proteins that can be produced on an industrial scale, and include, for example, proteins that can be used for industrial purposes, proteins that can be used for medical purposes, structural proteins, and the like. Specific examples of proteins of industrial or medical use include enzymes, regulatory proteins, receptors, peptide hormones, cytokines, membrane or transport proteins, antigens used in vaccination, vaccines, antigen binding proteins, immunostimulatory proteins, Allergens, full length antibodies or antibody fragments or derivatives may be mentioned. Specific examples of structural proteins include spider silk (spider silk), silkworm silk, keratin, collagen, elastin, resilin, and proteins derived from these. As the protein to be used, fibroin is preferable, and spider silk fibroin is more preferable, because it is excellent in heat retention, hygroscopic heat generation and/or flame retardancy.
フィブロインには、上記クモ糸フィブロイン及びその他のフィブロインが含まれる。その他のフィブロインは、上述した式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ってよい。 Fibroin includes the above spider silk fibroin and other fibroins. Other fibroins are proteins comprising a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m -(A) n motif, described above. can be
その他のフィブロインは、例えば、絹フィブロイン、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。すなわち、フィブロインは、例えば、クモ糸フィブロイン、絹フィブロイン、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。 Other fibroin may be, for example, one or more selected from the group consisting of silk fibroin and hornet silk fibroin. That is, the fibroin may be, for example, one or more selected from the group consisting of spider silk fibroin, silk fibroin, and hornet silk fibroin.
絹糸は、カイコガ(Bombyx mori)の幼虫である蚕の作る繭から得られる繊維(繭糸)である。一般に、1本の繭糸は、2本の絹フィブロインと、これらを外側から覆うニカワ質(セリシン)とから構成される。絹フィブロインは、多数のフィブリルで構成される。絹フィブロインは、4層のセリシンで覆われる。実用的には、精錬により外側のセリシンを溶解して取り除いて得られる絹フィラメントが、衣料用途に使用されている。一般的な絹糸は、1.33の比重、平均3.3decitexの繊度、及び1300~1500m程度の繊維長を有する。絹フィブロインは、天然若しくは家蚕の繭、又は中古若しくは廃棄のシルク生地を原料として得られる。 Silk threads are fibers (cocoon threads) obtained from cocoons produced by silkworms, which are larvae of Bombyx mori. In general, one cocoon thread consists of two strands of silk fibroin and a glue substance (sericin) covering them from the outside. Silk fibroin is composed of numerous fibrils. Silk fibroin is covered with four layers of sericin. Practically, silk filaments obtained by dissolving and removing the outer sericin by refining are used for clothing applications. A typical silk thread has a specific gravity of 1.33, an average fineness of 3.3 decitex, and a fiber length of about 1300 to 1500 m. Silk fibroin can be obtained from natural or domestic silkworm cocoons, or from used or discarded silk fabrics.
絹フィブロインは、セリシン除去絹フィブロイン、セリシン未除去絹フィブロイン、又はこれらの組み合わせであってもよい。セリシン除去絹フィブロインは、絹フィブロインを覆うセリシン、及びその他の脂肪分などを除去して精製したものである。このようにして精製した絹フィブロインは、好ましくは、凍結乾燥粉末として用いられる。セリシン未除去絹フィブロインは、セリシンなどが除去されていない未精製の絹フィブロインである。 The silk fibroin may be sericin-removed silk fibroin, non-sericin-removed silk fibroin, or a combination thereof. The sericin-removed silk fibroin is purified by removing sericin covering the silk fibroin and other fats. The silk fibroin thus purified is preferably used as a freeze-dried powder. Sericin-unremoved silk fibroin is unpurified silk fibroin from which sericin and the like have not been removed.
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will now be described more specifically based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
<クモ糸フィブロインの製造>
配列番号40で示されるアミノ酸配列を有する改変クモ糸フィブロイン(PRT966)、及び配列番号15で示されるアミノ酸配列を有する改変クモ糸フィブロイン(PRT799)を設計した。設計した改変クモ糸フィブロインをコードする核酸を合成した。当該核酸には、5’末端にNdeIサイト、終止コドン下流にEcoRIサイトを付加した。この核酸をクローニングベクター(pUC118)にクローニングした。その後、同核酸をNdeI及びEcoRIで制限酵素処理して切り出した後、タンパク質発現ベクターpET-22b(+)に組換えて発現ベクターを得た。
<Production of spider silk fibroin>
A modified spider silk fibroin (PRT966) having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:40 and a modified spider silk fibroin (PRT799) having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:15 were designed. A nucleic acid encoding the designed modified spider silk fibroin was synthesized. An NdeI site was added to the 5' end of the nucleic acid, and an EcoRI site was added downstream of the termination codon. This nucleic acid was cloned into a cloning vector (pUC118). Thereafter, the same nucleic acid was digested with restriction enzymes NdeI and EcoRI, excised, and then recombined with the protein expression vector pET-22b(+) to obtain an expression vector.
得られた発現ベクターで、大腸菌BLR(DE3)を形質転換した。当該形質転換大腸菌を、アンピシリンを含む2mLのLB培地で15時間培養した。当該培養液を、アンピシリンを含む100mLのシード培養用培地(表4)にOD600が0.005となるように添加した。培養液温度を30℃に保ち、OD600が5になるまでフラスコ培養を行い(約15時間)、シード培養液を得た。 E. coli BLR (DE3) was transformed with the obtained expression vector. The transformed E. coli was cultured in 2 mL of LB medium containing ampicillin for 15 hours. The culture solution was added to 100 mL of seed culture medium (Table 4) containing ampicillin to an OD 600 of 0.005. The temperature of the culture solution was kept at 30° C., and flask culture was performed until OD 600 reached 5 (about 15 hours) to obtain a seed culture solution.
当該シード培養液を500mLの生産培地(表5)を添加したジャーファーメンターにOD600が0.05となるように添加した。培養液温度を37℃に保ち、pH6.9で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の20%に維持するようにした。 The seed culture was added to a jar fermenter containing 500 mL of production medium (Table 5) to an OD 600 of 0.05. The temperature of the culture solution was kept at 37° C. and the pH was constantly controlled to 6.9 for culturing. Also, the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration.
生産培地中のグルコースが完全に消費された直後に、フィード液(グルコース455g/1L、Yeast Extract 120g/1L)を1mL/分の速度で添加した。培養液温度を37℃に保ち、pH6.9で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の20%に維持するようにし、20時間培養を行った。その後、1Mのイソプロピル-β-チオガラクトピラノシド(IPTG)を培養液に対して終濃度1mMになるよう添加し、上記クモ糸フィブロインを発現誘導させた。IPTG添加後20時間経過した時点で、培養液を遠心分離し、菌体を回収した。IPTG添加前とIPTG添加後の培養液から調製した菌体を用いてSDS-PAGEを行い、IPTG添加に依存した目的とするクモ糸フィブロインサイズのバンドの出現により、目的とするクモ糸フィブロインの発現を確認した。 Immediately after the glucose in the production medium was completely consumed, the feed solution (glucose 455 g/1 L, Yeast Extract 120 g/1 L) was added at a rate of 1 mL/min. The temperature of the culture solution was kept at 37° C. and the pH was constantly controlled to 6.9 for culturing. Also, the dissolved oxygen concentration in the culture medium was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration, and culture was carried out for 20 hours. After that, 1 M isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to the culture solution to a final concentration of 1 mM to induce expression of the spider silk fibroin. After 20 hours from the addition of IPTG, the culture solution was centrifuged to collect the cells. SDS-PAGE was performed using the cells prepared from the culture solution before and after the addition of IPTG, and the appearance of the desired spider silk fibroin-sized band depending on the addition of IPTG confirmed the expression of the desired spider silk fibroin. It was confirmed.
IPTGを添加してから24時間後に回収した菌体を20mM Tris-HCl buffer(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の菌体を約1mMのPMSFを含む20mM Tris-HCl緩衝液(pH7.4)に懸濁させ、高圧ホモジナイザー(GEA Niro Soavi社製)で菌体(細胞)を破砕した。 Twenty-four hours after the addition of IPTG, the cells collected 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 disrupted with a high-pressure homogenizer (manufactured by GEA Niro Soavi).
改変クモ糸フィブロインPRT799は、次に示す方法により精製した。まず、上記の方法で破砕した細胞を遠心分離し、沈殿物を得た。得られた沈殿物を、高純度になるまで20mM Tris-HCl緩衝液(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の沈殿物を100mg/mLの濃度になるように8M グアニジン緩衝液(8M グアニジン塩酸塩、10mM リン酸二水素ナトリウム、20mM NaCl、1mM Tris-HCl、pH7.0)で懸濁し、60℃で30分間、スターラーで撹拌し、溶解させた。溶解後、透析チューブ(三光純薬株式会社製のセルロースチューブ36/32)を用いて水で透析を行った。透析後に得られた白色の凝集タンパク質を遠心分離により回収し、凍結乾燥機で水分を除き、凍結乾燥粉末を回収することにより、クモ糸フィブロインPRT799を得た。
Modified spider silk fibroin PRT799 was purified by the method described below. First, the cells crushed by the above method were centrifuged to obtain a precipitate. The resulting precipitate was washed with 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) until high purity. The precipitate after washing was suspended in 8 M guanidine buffer (8 M guanidine hydrochloride, 10 mM sodium dihydrogen phosphate, 20 mM NaCl, 1 mM Tris-HCl, pH 7.0) to a concentration of 100 mg/mL, and heated at 60°C. for 30 minutes with a stirrer to dissolve. After dissolution, dialysis was performed with water using a dialysis tube (
改変クモ糸フィブロインPRT966は、次に示す方法により精製した。まず、破砕された菌体に、3w/v%のSDSを含む緩衝液B(50mM Tris-HCL、100mM NaCl、pH7.0)300mLを加え、ミキサー(IKA社製「T18ベーシック ウルトラタラックス」、レベル2)で良く分散させた後、シェイカー(タイテック社製、200rpm、37℃)で60分間攪拌した。その後、クボタ製の遠心分離機で遠心分離(11,000g、30分、室温)し、上清を捨て、SDS洗浄顆粒(沈殿物)を得た。 Modified spider silk fibroin PRT966 was purified by the method described below. First, 300 mL of buffer solution B (50 mM Tris-HCL, 100 mM NaCl, pH 7.0) containing 3 w/v% SDS was added to the disrupted cells, and a mixer (IKA "T18 Basic Ultra Turrax", After being well dispersed in level 2), the mixture was stirred for 60 minutes with a shaker (manufactured by Taitec, 200 rpm, 37°C). Thereafter, the mixture was centrifuged (11,000 g, 30 minutes, room temperature) using a Kubota centrifuge, and the supernatant was discarded to obtain SDS-washed granules (precipitate).
SDS洗浄顆粒を100mg/mLの濃度になるよう1Mの塩化リチウムを含むDMSO溶液で懸濁し、80℃で1時間熱処理した。その後、遠心分離(11,000g、30分、室温)し、上清を回収した。 The SDS-washed granules were suspended in a DMSO solution containing 1 M lithium chloride to a concentration of 100 mg/mL and heat-treated at 80° C. for 1 hour. Then, it was centrifuged (11,000 g, 30 minutes, room temperature) and the supernatant was collected.
回収した上清に対して3倍量のエタノールを準備し、エタノールに回収した上清を加え、室温で1時間静置した。その後、遠心分離(11,000g、30分、室温)し、凝集タンパク質を回収した。次に純水を用いて凝集タンパク質を洗浄し、遠心分離により凝集タンパク質を回収するという工程を3回繰り返した後、凍結乾燥機で水分を除き、凍結乾燥粉末として、改変クモ糸フィブロインPRT966を得た。 Three volumes of ethanol were prepared with respect to the recovered supernatant, the recovered supernatant was added to the ethanol, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 1 hour. Thereafter, centrifugation (11,000 g, 30 minutes, room temperature) was performed to collect aggregated proteins. Next, after repeating the process of washing the aggregated protein with pure water and recovering the aggregated protein by centrifugation three times, water was removed with a freeze dryer to obtain modified spider silk fibroin PRT966 as a freeze-dried powder. rice field.
PRT966は、平均HIが0超である疎水性改変クモ糸フィブロインである。PRT799は、平均HIが0以下である親水性改変クモ糸フィブロインである。 PRT966 is a hydrophobically modified spider silk fibroin with an average HI greater than zero. PRT799 is a hydrophilic modified spider silk fibroin with an average HI of 0 or less.
<基材層の作製>
[不織布の作製]
クモ糸フィブロインPRT966の凍結乾燥粉末を、ギ酸に濃度28質量%となるよう添加し、シェーカーを使用して3時間溶解させた。得られた溶解液から不溶物と泡を取り除き、フィブロイン溶液(紡糸原液)を得た。得られたフィブロイン溶液をドープ液(紡糸原液)とし、公知の乾湿式紡糸装置を用いた乾湿式紡糸によってクモ糸フィブロイン繊維を製造した。次いで、得られたクモ糸フィブロイン繊維を長さ50mmの短繊維となるように切断した後、公知のカード処理によりシート(ウェブ)を得た。その後、得られたシートを公知のニードルパンチ機でパンチして、クモ糸フィブロイン繊維からなる、不織布を製造した。不織布の目付(繊維密度)は100~200g/m2であった。乾湿式紡糸の条件は以下のとおりである。
凝固浴温度:2~15℃
総延伸倍率:1~4倍
乾燥温度:100℃
<Preparation of base material layer>
[Preparation of nonwoven fabric]
Lyophilized powder of spider silk fibroin PRT966 was added to formic acid to a concentration of 28% by mass and dissolved using a shaker for 3 hours. Insoluble matters and bubbles were removed from the resulting solution to obtain a fibroin solution (spinning dope). The resulting fibroin solution was used as a dope solution (spinning stock solution), and spider fibroin fibers were produced by dry-wet spinning using a known dry-wet spinning apparatus. Next, the obtained spider silk fibroin fibers were cut into staple fibers having a length of 50 mm, and then a sheet (web) was obtained by a known carding process. Thereafter, the obtained sheet was punched with a known needle punch machine to produce a nonwoven fabric composed of spider fibroin fibers. The basis weight (fiber density) of the nonwoven fabric was 100 to 200 g/m 2 . The conditions for dry-wet spinning are as follows.
Coagulation bath temperature: 2-15°C
Total draw ratio: 1 to 4 times Drying temperature: 100°C
[基材層の作製]
クモ糸フィブロインPRT799と、エタノール及び水の混合溶媒とを含む含侵液(フィブロイン含侵液)を準備した。クモ糸フィブロインの濃度は、含侵液の全質量に対して、5質量%であった。混合溶媒中のエタノールと水との質量比(エタノール/水)は3/7(w/w)であった。
[Preparation of base material layer]
An impregnation liquid (fibroin impregnation liquid) containing spider silk fibroin PRT799 and a mixed solvent of ethanol and water was prepared. The concentration of spider silk fibroin was 5% by weight with respect to the total weight of the impregnation liquid. The mass ratio (ethanol/water) of ethanol and water in the mixed solvent was 3/7 (w/w).
上記のようにして得た不織布に、フィブロイン含浸液をピックアップ率が400%になるように含浸させた。その後、含浸液が付着した不織布を水中に15分間浸漬し、含浸液中から溶媒を離脱させて、含浸液中の改変クモ糸フィブロインを凝固させた。次いで、不織布を水中から取り出した後、室温で乾燥させた。これにより、クモ糸フィブロイン繊維からなる不織布と、該不織布に付着したクモ糸フィブロインとで構成される基材層を製造した。基材層の厚みは1.5mmであった。 The nonwoven fabric obtained as described above was impregnated with the fibroin impregnation liquid so that the pick-up rate was 400%. Thereafter, the nonwoven fabric to which the impregnating liquid was attached was immersed in water for 15 minutes to remove the solvent from the impregnating liquid and solidify the modified spider silk fibroin in the impregnating liquid. The nonwoven fabric was then taken out of water and dried at room temperature. As a result, a base layer composed of a nonwoven fabric made of spider fibroin fibers and spider silk fibroin adhered to the nonwoven fabric was produced. The thickness of the base material layer was 1.5 mm.
<表皮層の作製>
クモ糸フィブロインPRT799の凍結乾燥粉末を、ギ酸に濃度20質量%となるよう添加し、シェーカーを使用して40℃で1時間以上溶解させて、フィブロイン溶液を得た。その後、フィブロイン溶液に顔料を濃度5質量%となるように添加した後、不溶物と泡を取り除いた。これにより、顔料を含むフィブロイン溶液からなる表皮層用樹脂を調製した。上記のようにして得た表皮層用樹脂を、鉄板上に貼り付けた離型紙の上に0.5mmの厚さとなるようにコーティングした後、90℃で10分間乾燥させた。
<Preparation of skin layer>
A freeze-dried powder of spider silk fibroin PRT799 was added to formic acid to a concentration of 20% by mass and dissolved using a shaker at 40° C. for 1 hour or more to obtain a fibroin solution. After that, the pigment was added to the fibroin solution so as to have a concentration of 5% by mass, and then insoluble matter and bubbles were removed. Thus, a skin layer resin was prepared from a fibroin solution containing a pigment. The skin layer resin obtained as described above was coated on release paper pasted on an iron plate so as to have a thickness of 0.5 mm, and then dried at 90° C. for 10 minutes.
<接着剤の作製>
ギ酸に、凍結乾燥品である粉末状のクモ糸フィブロインPRT799を濃度10質量%、グリセロールを濃度15質量%となるように添加し、シェーカーを使用して40℃で1時間以上溶解させた。その後脱泡を行なった。これにより、クモ糸フィブロイン、ギ酸及びグリセロールを含む接着剤を得た。クモ糸フィブロインの上記濃度及びグリセロールの上記濃度は接着剤の全質量を基準とする濃度である。
<Production of adhesive>
Powdered spider silk fibroin PRT799, which is a freeze-dried product, was added to formic acid to a concentration of 10% by mass, and glycerol was added to a concentration of 15% by mass, and dissolved at 40° C. for 1 hour or more using a shaker. After that, defoaming was performed. This gave an adhesive containing spider silk fibroin, formic acid and glycerol. The concentrations of spider silk fibroin and glycerol are based on the total weight of the adhesive.
<合成皮革の製造及び評価>
接着剤を厚みが0.1~1.0mmになるように表皮層の片面上にコーティングした。これにより、表皮層と、接着層とがこの順に積層された積層体を得た。この積層体の接着層の表皮層と接する面とは反対側の面上に基材層を貼り付け、その後、室温で乾燥させた。これにより、表皮層と、基材層と、表皮層及び基材層を互いに接着する接着剤層とを備える合成皮革を得た。図8は得られた合成皮革を示す写真である。
<Manufacturing and evaluation of synthetic leather>
The adhesive was coated on one side of the skin layer to a thickness of 0.1-1.0 mm. As a result, a laminate was obtained in which the skin layer and the adhesive layer were laminated in this order. A substrate layer was attached to the surface of the adhesive layer of this laminate opposite to the surface in contact with the skin layer, and then dried at room temperature. As a result, a synthetic leather comprising a skin layer, a base layer, and an adhesive layer for bonding the skin layer and the base layer to each other was obtained. FIG. 8 is a photograph showing the obtained synthetic leather.
合成皮革において、表皮層及び基材層は、接着剤層を介して、充分に接着されていることが確認された(図8)。図8に示すとおり、接着剤層を介した基材層と表皮層との密着性は充分に高かった。また、表皮層が基材層に含浸しないことも示された。 In the synthetic leather, it was confirmed that the skin layer and the base material layer were sufficiently adhered via the adhesive layer (Fig. 8). As shown in FIG. 8, the adhesion between the substrate layer and the skin layer via the adhesive layer was sufficiently high. It has also been shown that the skin layer does not impregnate the substrate layer.
1…表皮層、2…基材層、3…接着剤層、20…合成皮革、91…離型紙、92…表皮層樹脂(高分子)、93…乾燥機、94…接着剤、95…熱プレスロール、96…基材層、97…合成皮革、900…合成皮革の製造装置。
REFERENCE SIGNS
Claims (9)
前記表皮層上に、クモ糸フィブロインを含む接着剤層を形成する工程と、
前記接着剤層を介して前記表皮層及び前記基材層を接着する工程と、を備える、方法。 A method for producing synthetic leather, wherein a skin layer, a base layer containing a fiber base material, and the skin layer and the base layer are adhered to each other,
forming an adhesive layer containing spider silk fibroin on the skin layer;
and adhering the skin layer and the base layer via the adhesive layer.
9. The method of claim 8, wherein at least one of the base layer and skin layer comprises spider silk fibroin.
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| CN119662160A (en) * | 2024-12-30 | 2025-03-21 | 萍乡高恒材料科技有限公司 | A bio-based acrylic pressure-sensitive adhesive and preparation method thereof |
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