JP7446578B2 - man-made fiber cotton - Google Patents
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Description
本発明は、人造繊維綿に関し、特に改変フィブロインを含有する人造フィブロイン繊維を含む人造繊維綿に関する。 The present invention relates to man-made fiber cotton, and particularly to man-made fiber cotton containing man-made fibroin fibers containing modified fibroin.
従来から、綿は様々な分野で利用されている。例えば、衣料品や寝具等では、保温材として用いられ、家具等にはクッション材等として使用されている。 Traditionally, cotton has been used in various fields. For example, it is used as a heat insulating material in clothing and bedding, and as a cushioning material in furniture.
このような綿の原料には、合成繊維又は天然繊維が用いられるが、その中でも、近年の環境保全意識の高まりから、例えばシルク又はウール等の生分解性を備えた天然繊維製の綿が、今後多く利用さていくと考えられる。 Synthetic fibers or natural fibers are used as raw materials for such cotton, but among these, due to increasing awareness of environmental conservation in recent years, cotton made from biodegradable natural fibers such as silk or wool is becoming more popular. It is thought that it will be used more often in the future.
ところが、従来の天然繊維製の綿は、天然材料であるがために、一定の品質のものを安定的に生産することが困難であった。 However, since conventional natural fiber cotton is a natural material, it has been difficult to stably produce it with a certain quality.
本発明は、生分解性を有し、且つ一定の品質で安定的に生産可能な人造繊維綿を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an artificial fiber cotton that is biodegradable and can be stably produced with constant quality.
本発明者らは、改変フィブロインを含有する人造フィブロイン繊維を含む人造繊維綿が、安定的に生産可能な人造繊維綿を提供できることを見出した。本発明は、この新規な知見に基づくものである。 The present inventors have discovered that an artificial fiber cotton containing an artificial fibroin fiber containing modified fibroin can provide an artificial fiber cotton that can be stably produced. The present invention is based on this new finding.
本発明は、例えば、以下の各発明に関する。
［１］
改変フィブロインを含有する人造フィブロイン繊維を含む、人造繊維綿。
［２］
前記人造フィブロイン繊維が、紡糸後に水との接触により不可逆的に収縮された収縮履歴を有する繊維である、［１］に記載の人造繊維綿。
［３］
前記人造フィブロイン繊維が、下記式で定義される湿潤収縮率が２％以上である、［１］又は［２］に記載の人造繊維綿。
湿潤収縮率＝｛１－（水に接触させて湿潤状態にした人造フィブロイン繊維の長さ／紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン繊維の長さ）｝×１００（％）
［４］
前記人造フィブロイン繊維が、下記式で定義される乾燥収縮率が７％超である、［１］～［３］のいずれかに記載の人造繊維綿。
乾燥収縮率＝｛１－（乾燥状態にしたフィブロイン繊維の長さ／紡糸後、水と接触する前のフィブロイン繊維の長さ）｝×１００（％）
［５］
前記人造フィブロイン繊維が、水との接触により捲縮されたものである、［１］～［４］のいずれかに記載の人造繊維綿。
［６］
前記改変フィブロインが改変クモ糸フィブロインである、［１］～［５］のいずれかに記載の人造繊維綿。
The present invention relates to the following inventions, for example.
[1]
An artificial fiber cotton comprising an artificial fibroin fiber containing modified fibroin.
[2]
The artificial fiber cotton according to [1], wherein the artificial fibroin fiber is a fiber having a shrinkage history irreversibly contracted by contact with water after spinning.
[3]
The artificial fiber cotton according to [1] or [2], wherein the artificial fibroin fiber has a wet shrinkage rate defined by the following formula of 2% or more.
Wet shrinkage rate = {1 - (Length of artificial fibroin fiber in wet state by contacting with water/Length of artificial fibroin fiber after spinning and before contact with water)} x 100 (%)
[4]
The artificial fiber cotton according to any one of [1] to [3], wherein the artificial fibroin fiber has a drying shrinkage rate defined by the following formula of more than 7%.
Drying shrinkage rate = {1 - (Length of dry fibroin fiber/Length of fibroin fiber after spinning and before contact with water)} x 100 (%)
[5]
The artificial fiber cotton according to any one of [1] to [4], wherein the artificial fibroin fiber is crimped by contact with water.
[6]
The artificial fiber cotton according to any one of [1] to [5], wherein the modified fibroin is modified spider silk fibroin.
本発明の人造繊維綿によれば、生分解性を有し、且つ一定の品質で安定的に生産可能な人造繊維綿を提供することが可能となる。 According to the artificial fiber cotton of the present invention, it is possible to provide an artificial fiber cotton that is biodegradable and can be stably produced with constant quality.
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
〔人造繊維綿〕
本実施形態に係る人造繊維綿は、人造フィブロイン繊維を含み、該人造フィブロイン繊維は改変フィブロインを含む。上記人造フィブロイン繊維が、紡糸後に水との接触により不可逆的に収縮された収縮履歴を有するものであってよい。
[Artificial fiber cotton]
The artificial fiber cotton according to the present embodiment includes artificial fibroin fibers, and the artificial fibroin fibers include modified fibroin. The artificial fibroin fiber may have a shrinkage history of irreversibly shrinking due to contact with water after spinning.
（改変フィブロイン）
本実施形態に係る改変フィブロインは、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ、又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。改変フィブロインは、ドメイン配列のＮ末端側及びＣ末端側のいずれか一方又は両方に更にアミノ酸配列（Ｎ末端配列及びＣ末端配列）が付加されていてもよい。Ｎ末端配列及びＣ末端配列は、これに限定されるものではないが、典型的には、フィブロインに特徴的なアミノ酸モチーフの反復を有さない領域であり、１００残基程度のアミノ酸からなる。
(modified fibroin)
The modified fibroin according to the present embodiment has 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 containing. The modified fibroin may further have an amino acid sequence (N-terminal sequence and C-terminal sequence) added to either or both of the N-terminal side and C-terminal side of the domain sequence. Although the N-terminal sequence and the C-terminal sequence are not limited thereto, typically they are regions that do not have repeated amino acid motifs characteristic of fibroin, and consist of about 100 amino acid residues.
本明細書において「改変フィブロイン」とは、人為的に製造されたフィブロイン（人造フィブロイン）を意味する。改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列とは異なるフィブロインであってもよく、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列と同一であるフィブロインであってもよい。本明細書でいう「天然由来のフィブロイン」もまた、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ、又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。 As used herein, "modified fibroin" means artificially produced fibroin (artificial fibroin). The modified fibroin may be a fibroin whose domain sequence is different from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, or may be a fibroin whose domain sequence is the same as the amino acid sequence of naturally occurring fibroin. "Naturally derived fibroin" as used herein 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 that contains a domain sequence that is
「改変フィブロイン」は、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列をそのまま利用したものであってもよく、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列に依拠してそのアミノ酸配列を改変したもの（例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列を改変することによりアミノ酸配列を改変したもの）であってもよく、また天然由来のフィブロインに依らず人工的に設計及び合成したもの（例えば、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより所望のアミノ酸配列を有するもの）であってもよい。 "Modified fibroin" may be one that uses the amino acid sequence of naturally-derived fibroin as is, or one that relies on the amino acid sequence of naturally-derived fibroin and has its amino acid sequence modified (for example, a cloned naturally-derived fibroin). The amino acid sequence may be modified by modifying the gene sequence of fibroin), or it may be artificially designed and synthesized without relying on naturally occurring fibroin (for example, a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence). The desired amino acid sequence may be obtained by chemical synthesis).
本明細書において「ドメイン配列」とは、フィブロイン特有の結晶領域（典型的には、アミノ酸配列の（Ａ）ｎモチーフに相当する。）と非晶領域（典型的には、アミノ酸配列のＲＥＰに相当する。）を生じるアミノ酸配列であり、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ、又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるアミノ酸配列を意味する。ここで、（Ａ）ｎモチーフは、アラニン残基を主とするアミノ酸配列を示し、アミノ酸残基数は２～２７である。（Ａ）ｎモチーフのアミノ酸残基数は、２～２０、４～２７、４～２０、８～２０、１０～２０、４～１６、８～１６、又は１０～１６の整数であってよい。また、（Ａ）ｎモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数の割合は４０％以上であればよく、６０％以上、７０％以上、８０％以上、８３％以上、８５％以上、８６％以上、９０％以上、９５％以上、又は１００％（アラニン残基のみで構成されることを意味する。）であってもよい。ドメイン配列中に複数存在する（Ａ）ｎモチーフは、少なくとも７つがアラニン残基のみで構成されてもよい。ＲＥＰは２～２００アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示す。ＲＥＰは、１０～２００アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列であってもよい。ｍは２～３００の整数を示し、１０～３００の整数であってもよい。複数存在する（Ａ）ｎモチーフは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。複数存在するＲＥＰは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。 In this specification, the term "domain sequence" refers to the crystalline region (typically, corresponding to the (A) n motif of the amino acid sequence) unique to fibroin and the amorphous region (typically, corresponding to the REP of the amino acid sequence). ), and is an amino acid sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m or formula 2: [(A) n motif-REP] m - (A) n motif. means an array. Here, the (A) n motif indicates an amino acid sequence consisting mainly of alanine residues, and the number of amino acid residues is 2 to 27. (A) The number of amino acid residues in the n motif may be an integer of 2 to 20, 4 to 27, 4 to 20, 8 to 20, 10 to 20, 4 to 16, 8 to 16, or 10 to 16. . In addition, the ratio of the number of alanine residues to the total number of amino acid residues in the (A) n motif may be 40% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, 83% or more, 85% or more, It may be 86% or more, 90% or more, 95% or more, or 100% (meaning that it is composed only of alanine residues). At least seven of the (A) n motifs present in a plurality in the domain sequence may be composed of only alanine residues. REP indicates an amino acid sequence composed of 2 to 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 may have different amino acid sequences. A plurality of REPs may have the same or different amino acid sequences.
本実施形態に係る改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列に対し、例えば、１又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び／又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行うことで得ることができる。アミノ酸残基の置換、欠失、挿入及び／又は付加は、部分特異的突然変異誘発法等の当業者に周知の方法により行うことができる。具体的には、Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｒｅｓ．１０，６４８７（１９８２）、Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ，１００，４４８（１９８３）等の文献に記載されている方法に準じて行うことができる。 The modified fibroin according to the present embodiment has an amino acid sequence corresponding to, for example, substitution, deletion, insertion, and/or addition of one or more amino acid residues to the cloned naturally occurring fibroin gene sequence. It can be obtained by modifying . Substitutions, deletions, insertions and/or additions of amino acid residues can be performed by methods well known to those skilled in the art, such as site-directed mutagenesis. Specifically, Nucleic Acid Res. 10, 6487 (1982), Methods in Enzymology, 100, 448 (1983), and the like.
天然由来のフィブロインは、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ、又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質であり、具体的には、例えば、昆虫又はクモ類が産生するフィブロインが挙げられる。 Naturally derived fibroin is a protein containing a domain sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m or formula 2: [(A) n motif-REP] m - (A) n motif. Specific examples include fibroin produced by insects or arachnids.
昆虫が産生するフィブロインとしては、例えば、ボンビックス・モリ（Ｂｏｍｂｙｘ ｍｏｒｉ）、クワコ（Ｂｏｍｂｙｘ ｍａｎｄａｒｉｎａ）、天蚕（Ａｎｔｈｅｒａｅａ ｙａｍａｍａｉ）、柞蚕（Ａｎｔｅｒａｅａ ｐｅｒｎｙｉ）、楓蚕（Ｅｒｉｏｇｙｎａ ｐｙｒｅｔｏｒｕｍ）、蓖蚕（Ｐｉｌｏｓａｍｉａ Ｃｙｎｔｈｉａ ｒｉｃｉｎｉ）、樗蚕（Ｓａｍｉａ ｃｙｎｔｈｉａ）、栗虫（Ｃａｌｉｇｕｒａ ｊａｐｏｎｉｃａ）、チュッサー蚕（Ａｎｔｈｅｒａｅａ ｍｙｌｉｔｔａ）、ムガ蚕（Ａｎｔｈｅｒａｅａ ａｓｓａｍａ）等のカイコが産生する絹タンパク質、及びスズメバチ（Ｖｅｓｐａ ｓｉｍｉｌｌｉｍａ ｘａｎｔｈｏｐｔｅｒａ）の幼虫が吐出するホーネットシルクタンパク質が挙げられる。 Examples of fibroin produced by insects include Bombyx mori, Bombyx mandarina, Antheraea yamamai, Anteraea pernyi, and Eriogyna pyretor. um), Pilosamia Cynthia ricini ), Samia cynthia, Caligura japonica, Chussar silkworm (Antheraea mylitta), Muga silkworm (Antheraea assama), and silk proteins produced by silkworms such as Vespa si millima xanthoptera) larvae expel Examples include hornet silk protein.
昆虫が産生するフィブロインのより具体的な例としては、例えば、カイコ・フィブロインＬ鎖（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号Ｍ７６４３０（塩基配列）、及びＡＡＡ２７８４０．１（アミノ酸配列））が挙げられる。 More specific examples of fibroin produced by insects include silkworm fibroin L chain (GenBank accession numbers M76430 (nucleotide sequence) and AAA27840.1 (amino acid sequence)).
クモ類が産生するフィブロインとしては、例えば、オニグモ、ニワオニグモ、アカオニグモ、アオオニグモ及びマメオニグモ等のオニグモ属（Ａｒａｎｅｕｓ属）に属するクモ、ヤマシロオニグモ、イエオニグモ、ドヨウオニグモ及びサツマノミダマシ等のヒメオニグモ属（Ｎｅｏｓｃｏｎａ属）に属するクモ、コオニグモモドキ等のコオニグモモドキ属（Ｐｒｏｎｕｓ属）に属するクモ、トリノフンダマシ及びオオトリノフンダマシ等のトリノフンダマシ属（Ｃｙｒｔａｒａｃｈｎｅ属）に属するクモ、トゲグモ及びチブサトゲグモ等のトゲグモ属（Ｇａｓｔｅｒａｃａｎｔｈａ属）に属するクモ、マメイタイセキグモ及びムツトゲイセキグモ等のイセキグモ属（Ｏｒｄｇａｒｉｕｓ属）に属するクモ、コガネグモ、コガタコガネグモ及びナガコガネグモ等のコガネグモ属（Ａｒｇｉｏｐｅ属）に属するクモ、キジロオヒキグモ等のオヒキグモ属（Ａｒａｃｈｎｕｒａ属）に属するクモ、ハツリグモ等のハツリグモ属（Ａｃｕｓｉｌａｓ属）に属するクモ、スズミグモ、キヌアミグモ及びハラビロスズミグモ等のスズミグモ属（Ｃｙｔｏｐｈｏｒａ属）に属するクモ、ゲホウグモ等のゲホウグモ属（Ｐｏｌｔｙｓ属）に属するクモ、ゴミグモ、ヨツデゴミグモ、マルゴミグモ及びカラスゴミグモ等のゴミグモ属（Ｃｙｃｌｏｓａ属）に属するクモ、及びヤマトカナエグモ等のカナエグモ属（Ｃｈｏｒｉｚｏｐｅｓ属）に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質、並びにアシナガグモ、ヤサガタアシナガグモ、ハラビロアシダカグモ及びウロコアシナガグモ等のアシナガグモ属（Ｔｅｔｒａｇｎａｔｈａ属）に属するクモ、オオシロカネグモ、チュウガタシロカネグモ及びコシロカネグモ等のシロカネグモ属（Ｌｅｕｃａｕｇｅ属）に属するクモ、ジョロウグモ及びオオジョロウグモ等のジョロウグモ属（Ｎｅｐｈｉｌａ属）に属するクモ、キンヨウグモ等のアズミグモ属（Ｍｅｎｏｓｉｒａ属）に属するクモ、ヒメアシナガグモ等のヒメアシナガグモ属（Ｄｙｓｃｈｉｒｉｏｇｎａｔｈａ属）に属するクモ、クロゴケグモ、セアカゴケグモ、ハイイロゴケグモ及びジュウサンボシゴケグモ等のゴケグモ属（Ｌａｔｒｏｄｅｃｔｕｓ属）に属するクモ、及びユープロステノプス属（Ｅｕｐｒｏｓｔｈｅｎｏｐｓ属）に属するクモ等のアシナガグモ科（Ｔｅｔｒａｇｎａｔｈｉｄａｅ科）に属するクモが産生するスパイダーシルクタンパク質が挙げられる。スパイダーシルクタンパク質としては、例えば、ＭａＳｐ（ＭａＳｐ１及びＭａＳｐ２）、ＡＤＦ（ＡＤＦ３及びＡＤＦ４）等の牽引糸タンパク質、ＭｉＳｐ（ＭｉＳｐ１及びＭｉＳｐ２）等が挙げられる。 Fibroin produced by spiders includes, for example, spiders belonging to the Araneus genus (Araneus genus) such as Araneus spider, Japanese Araneus spider, Red Araneus spider, Blue Araneus spider, and Bean Araneus spider, and Araneus genus Araneus (Araneus genus) such as Araneus Araneus, Araneus Araneus, Araneus Araneus, Brown Araneus spider, and Satsuma flea spider. spiders that belong to the genus Cyrtarachne, such as spiders belonging to the genus Cyrtarachne, such as spiders belonging to the genus Pronus, such as the genus Pronus, spiders that belong to the genus Cyrtarachne, such as the genus Cyrtachne, and genus spiny spiders such as the spiny spider and the staghorn spider. Spiders belonging to the genus Ordgarius (genus Gasteracantha); spiders belonging to the genus Ordgarius (genus Ordgarius), such as the Japanese red-winged spider and spider spider; spiders belonging to the genus Argiope, such as Argiope spiders; Spiders belonging to the genus Arachnura (genus Arachnura); spiders belonging to the genus Acusilas (genus Acusilas), such as the spider spider; ), spiders belonging to the genus Cyclosa (genus Cyclosa), such as the spider spider, spider spider, spider spider, spider spider belonging to the genus Chorizopes, such as the spider spider, and the spider spider, Spiders that belong to the genus Tetragnatha, such as the white-legged spider, the black-legged spider, and the scaly spider; spiders that belong to the genus Leucauge, such as the giant white-backed spider, the white-backed spider, and the white-necked spider; Spiders belonging to the genus Nephila (genus Nephila), spiders belonging to the genus Menosira such as the golden brown spider, spiders belonging to the genus Dyschiriognatha such as the brown recluse spider, black widow spiders, redback spiders, brown widow spiders, brown widow spiders, etc. Examples include spider silk proteins produced by spiders belonging to the Tetragnathidae family, such as spiders belonging to the genus Latrodectus and spiders belonging to the genus Euprosthenops. Examples of spider silk proteins include drag thread proteins such as MaSp (MaSp1 and MaSp2) and ADF (ADF3 and ADF4), MiSp (MiSp1 and MiSp2), and the like.
クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質のより具体的な例としては、例えば、ｆｉｂｒｏｉｎ－３（ａｄｆ－３）［Ａｒａｎｅｕｓ ｄｉａｄｅｍａｔｕｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ４７０１０（アミノ酸配列）、Ｕ４７８５５（塩基配列））、ｆｉｂｒｏｉｎ－４（ａｄｆ－４）［Ａｒａｎｅｕｓ ｄｉａｄｅｍａｔｕｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ４７０１１（アミノ酸配列）、Ｕ４７８５６（塩基配列））、ｄｒａｇｌｉｎｅ ｓｉｌｋ ｐｒｏｔｅｉｎ ｓｐｉｄｒｏｉｎ １［Ｎｅｐｈｉｌａ ｃｌａｖｉｐｅｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ０４５０４（アミノ酸配列）、Ｕ３７５２０（塩基配列））、ｍａｊｏｒ ａｍｐｕｌｌａｔｅ ｓｐｉｄｒｏｉｎ １［Ｌａｔｒｏｄｅｃｔｕｓ ｈｅｓｐｅｒｕｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＢＲ６８８５６（アミノ酸配列）、ＥＦ５９５２４６（塩基配列））、ｄｒａｇｌｉｎｅ ｓｉｌｋ ｐｒｏｔｅｉｎ ｓｐｉｄｒｏｉｎ ２［Ｎｅｐｈｉｌａ ｃｌａｖａｔａ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＬ３２４７２（アミノ酸配列）、ＡＦ４４１２４５（塩基配列））、ｍａｊｏｒ ａｍｐｕｌｌａｔｅ ｓｐｉｄｒｏｉｎ １［Ｅｕｐｒｏｓｔｈｅｎｏｐｓ ａｕｓｔｒａｌｉｓ由来］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＣＡＪ００４２８（アミノ酸配列）、ＡＪ９７３１５５（塩基配列））、及びｍａｊｏｒ ａｍｐｕｌｌａｔｅ ｓｐｉｄｒｏｉｎ ２［Ｅｕｐｒｏｓｔｈｅｎｏｐｓ ａｕｓｔｒａｌｉｓ］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＣＡＭ３２２４９．１（アミノ酸配列）、ＡＭ４９０１６９（塩基配列））、ｍｉｎｏｒ ａｍｐｕｌｌａｔｅ ｓｉｌｋ ｐｒｏｔｅｉｎ １［Ｎｅｐｈｉｌａ ｃｌａｖｉｐｅｓ］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ１４５８９．１（アミノ酸配列））、ｍｉｎｏｒ ａｍｐｕｌｌａｔｅ ｓｉｌｋ ｐｒｏｔｅｉｎ ２［Ｎｅｐｈｉｌａ ｃｌａｖｉｐｅｓ］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＡＣ１４５９１．１（アミノ酸配列））、ｍｉｎｏｒ ａｍｐｕｌｌａｔｅ ｓｐｉｄｒｏｉｎ－ｌｉｋｅ ｐｒｏｔｅｉｎ［Ｎｅｐｈｉｌｅｎｇｙｓ ｃｒｕｅｎｔａｔａ］（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＢＲ３７２７８．１（アミノ酸配列）等が挙げられる。 More specific examples of spider silk proteins produced by arachnids include, for example, fibroin-3 (adf-3) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession numbers AAC47010 (amino acid sequence), U47855 (nucleotide sequence)), fibroin-4 (adf-4) [derived from Araneus diadematus] (GenBank accession numbers AAC47011 (amino acid sequence), U47856 (nucleotide sequence)), dragline silk protein spidroin 1 [derived from Nephila clavipes] ] (GenBank accession number AAC04504 (amino acid sequence ), U37520 (nucleotide sequence)), major ampullate spidroin 1 [derived from Latrodectus hesperus] (GenBank accession numbers ABR68856 (amino acid sequence), EF595246 (nucleotide sequence)), dragline silk protein n spidroin 2 [derived from Nephila clavata] (GenBank accession No. AAL32472 (amino acid sequence), AF441245 (nucleotide sequence)), major amplate spidroin 1 [derived from Euprosthenops australis] (GenBank accession number CAJ00428 (amino acid sequence), AJ973155 (nucleotide sequence)), and ma jor ampullate spidroin 2 [Euprosthenops australis] (GenBank accession number CAM32249.1 (amino acid sequence), AM490169 (base sequence)), minor amplify silk protein 1 [Nephila clavipes] (GenBank accession number AAC14589.1 (amino acid sequence)), minor amp ullate silk protein 2 [Nephila clavipes] (GenBank accession number AAC14591.1 (amino acid sequence)), minor ampullate spidroin-like protein [Nephilengys cruentata] (GenBank accession number ABR37278.1 (amino acid sequence), etc. Can be mentioned.
天然由来のフィブロインのより具体的な例としては、更に、ＮＣＢＩ ＧｅｎＢａｎｋに配列情報が登録されているフィブロインを挙げることができる。例えば、ＮＣＢＩ ＧｅｎＢａｎｋに登録されている配列情報のうちＤＩＶＩＳＩＯＮとしてＩＮＶを含む配列の中から、ＤＥＦＩＮＩＴＩＯＮにｓｐｉｄｒｏｉｎ、ａｍｐｕｌｌａｔｅ、ｆｉｂｒｏｉｎ、「ｓｉｌｋ及びｐｏｌｙｐｅｐｔｉｄｅ」、又は「ｓｉｌｋ及びｐｒｏｔｅｉｎ」がキーワードとして記載されている配列、ＣＤＳから特定のｐｒｏｄｕｃｔの文字列、ＳＯＵＲＣＥからＴＩＳＳＵＥ ＴＹＰＥに特定の文字列の記載された配列を抽出することにより確認することができる。 A more specific example of naturally-derived fibroin includes fibroin whose sequence information is registered in NCBI GenBank. For example, among sequence information registered in NCBI GenBank that includes INV as DIVISION, spidroin, ampullate, fibroin, "silk and polypeptide", or "silk and protein" are listed as keywords in DEFINITION. This can be confirmed by extracting the sequence, the character string of a specific product from the CDS, and the sequence in which the specific character string is written in TISSUE TYPE from the SOURCE.
本実施形態に係る改変フィブロインは、改変絹（シルク）フィブロイン（カイコが産生する絹タンパク質のアミノ酸配列を改変したもの）であってもよく、改変クモ糸フィブロイン（クモ類が産生するスパイダーシルクタンパク質のアミノ酸配列を改変したもの）であってもよい。改変フィブロインとしては、改変クモ糸フィブロインが好ましい。 The modified fibroin according to the present embodiment may be modified silk fibroin (the amino acid sequence of silk protein produced by silkworms is modified), or modified spider silk fibroin (the amino acid sequence of silk protein produced by spiders is modified). (modified amino acid sequence) may also be used. As the modified fibroin, modified spider silk fibroin is preferred.
改変フィブロインの具体的な例として、クモの大瓶状腺で産生される大吐糸管しおり糸タンパク質に由来する改変フィブロイン（第１の改変フィブロイン）、グリシン残基の含有量が低減されたドメイン配列を有する改変フィブロイン（第２の改変フィブロイン）、（Ａ）ｎモチーフの含有量が低減されたドメイン配列を有する改変フィブロイン（第３の改変フィブロイン）、グリシン残基の含有量、及び（Ａ）ｎモチーフの含有量が低減された改変フィブロイン（第４の改変フィブロイン）、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むドメイン配列を有する改変フィブロイン（第５の改変フィブロイン）、並びにグルタミン残基の含有量が低減されたドメイン配列を有する改変フィブロイン（第６の改変フィブロイン）が挙げられる。 Specific examples of modified fibroin include modified fibroin (first modified fibroin) derived from the large retractor dragline protein produced in the large flial gland of spiders, and a domain sequence with a reduced content of glycine residues. a modified fibroin having a domain sequence with a reduced content of (A) n motif (a third modified fibroin), a content of glycine residues, and (A) n Modified fibroin with reduced motif content (fourth modified fibroin), modified fibroin with a domain sequence including a region with a locally large hydrophobicity index (fifth modified fibroin), and content of glutamine residues modified fibroin having a reduced domain sequence (sixth modified fibroin).
第１の改変フィブロインとしては、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質が挙げられる。第１の改変フィブロインにおいて、（Ａ）ｎモチーフのアミノ酸残基数は、３～２０の整数が好ましく、４～２０の整数がより好ましく、８～２０の整数が更に好ましく、１０～２０の整数が更により好ましく、４～１６の整数が更によりまた好ましく、８～１６の整数が特に好ましく、１０～１６の整数が最も好ましい。第１の改変フィブロインは、式１中、ＲＥＰを構成するアミノ酸残基の数は、１０～２００残基であることが好ましく、１０～１５０残基であることがより好ましく、２０～１００残基であることが更に好ましく、２０～７５残基であることが更により好ましい。第１の改変フィブロインは、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるアミノ酸配列中に含まれるグリシン残基、セリン残基及びアラニン残基の合計残基数がアミノ酸残基数全体に対して、４０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることが更に好ましい。
The first modified fibroin includes a protein containing a domain sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m . In the first modified 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, even more preferably an integer of 8 to 20, and an integer of 10 to 20. is even more preferred, an integer of 4 to 16 is even more preferred, an integer of 8 to 16 is particularly preferred, and an integer of 10 to 16 is most preferred. In the first modified fibroin, the number of amino acid residues constituting REP in
第１の改変フィブロインは、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるアミノ酸配列の単位を含み、かつＣ末端配列が配列番号１～３のいずれかに示されるアミノ酸配列又は配列番号１～３のいずれかに示されるアミノ酸配列と９０％以上の相同性を有するアミノ酸配列であるポリペプチドであってもよい。 The first modified fibroin contains an amino acid sequence unit represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m , and has an amino acid sequence whose C-terminal sequence is shown in any of SEQ ID NOs: 1 to 3, or It may be a polypeptide having an amino acid sequence having 90% or more homology with the amino acid sequence shown in any of SEQ ID NOs: 1 to 3.
配列番号１に示されるアミノ酸配列は、ＡＤＦ３（ＧＩ：１２６３２８７、ＮＣＢＩ）のアミノ酸配列のＣ末端の５０残基のアミノ酸からなるアミノ酸配列と同一であり、配列番号２に示されるアミノ酸配列は、配列番号１に示されるアミノ酸配列のＣ末端から２０残基取り除いたアミノ酸配列と同一であり、配列番号３に示されるアミノ酸配列は、配列番号１に示されるアミノ酸配列のＣ末端から２９残基取り除いたアミノ酸配列と同一である。
The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is the same as the amino acid sequence consisting of the C-
第１の改変フィブロインのより具体的な例として、（１－ｉ）配列番号４（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔ ｓｐｉｄｅｒ ｓｉｌｋ ｐｒｏｔｅｉｎ ＡＤＦ３ＫａｉＬａｒｇｅＮＲＳＨ１）で示されるアミノ酸配列、又は（１－ｉｉ）配列番号４で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。 As a more specific example of the first modified fibroin, (1-i) the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 4 (recombinant spider silk protein ADF3KaiLargeNRSH1), or (1-ii) the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 4 and 90 Mention may be made of modified fibroin comprising amino acid sequences having % or more sequence identity. Preferably, the sequence identity is 95% or more.
配列番号４で示されるアミノ酸配列は、Ｎ末端に開始コドン、Ｈｉｓ１０タグ及びＨＲＶ３Ｃプロテアーゼ（Ｈｕｍａｎ ｒｈｉｎｏｖｉｒｕｓ ３Ｃプロテアーゼ）認識サイトからなるアミノ酸配列（配列番号５）を付加したＡＤＦ３のアミノ酸配列において、第１～１３番目の反復領域をおよそ２倍になるように増やすとともに、翻訳が第１１５４番目アミノ酸残基で終止するように変異させたものである。配列番号４で示されるアミノ酸配列のＣ末端のアミノ酸配列は、配列番号３で示されるアミノ酸配列と同一である。 The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 4 is the amino acid sequence of ADF3 with an amino acid sequence (SEQ ID NO: 5) consisting of a start codon, a His10 tag, and an HRV3C protease (Human rhinovirus 3C protease) recognition site added to the N-terminus. The 13th repeat region has been increased approximately twice as much, and the translation has been mutated so that it terminates at the 1154th amino acid residue. The C-terminal amino acid sequence of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 4 is the same as the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 3.
（１－ｉ）の改変フィブロインは、配列番号４で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin (1-i) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4.
第２の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。第２の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともＲＥＰ中の１又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。 The second modified fibroin has an amino acid sequence whose domain sequence has a reduced content of glycine residues compared to naturally occurring fibroin. The second modified fibroin can be said to have an amino acid sequence that corresponds to at least one or more glycine residues in REP being substituted with another amino acid residue, compared to naturally occurring fibroin. .
第２の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、ＲＥＰ中のＧＧＸ及びＧＰＧＸＸ（但し、Ｇはグリシン残基、Ｐはプロリン残基、Ｘはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。）から選ばれる少なくとも一つのモチーフ配列において、少なくとも１又は複数の当該モチーフ配列中の１つのグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The second modified fibroin has a domain sequence of GGX and GPGXX in REP (where G is a glycine residue, P is a proline residue, and X is an amino acid residue other than glycine), compared to naturally-derived fibroin. ) has an amino acid sequence corresponding to the substitution of one glycine residue in at least one or more of the motif sequences with another amino acid residue. It's okay.
第２の改変フィブロインは、上述のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたモチーフ配列の割合が、全モチーフ配列に対して、１０％以上であってもよい。 In the second modified fibroin, the proportion of the motif sequence in which the above-mentioned glycine residue is substituted with another amino acid residue may be 10% or more of the total motif sequence.
第２の改変フィブロインは、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含み、上記ドメイン配列から、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフから上記ドメイン配列のＣ末端までの配列を除いた配列中の全ＲＥＰに含まれるＸＧＸ（但し、Ｘはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。）からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をｚとし、上記ドメイン配列から、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフから上記ドメイン配列のＣ末端までの配列を除いた配列中の総アミノ酸残基数をｗとしたときに、ｚ／ｗが３０％以上、４０％以上、５０％以上又は５０．９％以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよい。（Ａ）ｎモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数は８３％以上であってよいが、８６％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％以上であることが更に好ましく、１００％であること（アラニン残基のみで構成されることを意味する）が更により好ましい。 The second modified fibroin includes a domain sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m , and from the above domain sequence, from the (A) n motif located at the most C-terminal side to the above domain sequence. Let z be the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of z/w is 30% or more, 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 to the C-terminus of the above domain sequence, It may have an amino acid sequence of 40% or more, 50% or more, or 50.9% or more. (A) The number of alanine residues 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. It is more preferable that it be present, and even more preferable that it be 100% (meaning that it is composed only of alanine residues).
第２の改変フィブロインは、ＧＧＸモチーフの１つのグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換することにより、ＸＧＸからなるアミノ酸配列の含有割合を高めたものであることが好ましい。第２の改変フィブロインは、ドメイン配列中のＧＧＸからなるアミノ酸配列の含有割合が３０％以下であることが好ましく、２０％以下であることがより好ましく、１０％以下であることが更に好ましく、６％以下であることが更により好ましく、４％以下であることが更によりまた好ましく、２％以下であることが特に好ましい。ドメイン配列中のＧＧＸからなるアミノ酸配列の含有割合は、下記ＸＧＸからなるアミノ酸配列の含有割合（ｚ／ｗ）の算出方法と同様の方法で算出することができる。 The second modified fibroin preferably has an increased content of an amino acid sequence consisting of XGX by replacing one glycine residue of the GGX motif with another amino acid residue. The content of the amino acid sequence consisting of GGX in the domain sequence of the second modified fibroin is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, even more preferably 10% or less, and 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フィブロイン（改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン）において、ドメイン配列から、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列を除いた配列に含まれる全てのＲＥＰから、ＸＧＸからなるアミノ酸配列を抽出する。ＸＧＸを構成するアミノ酸残基の総数がｚである。例えば、ＸＧＸからなるアミノ酸配列が５０個抽出された場合（重複はなし）、ｚは５０×３＝１５０である。また、例えば、ＸＧＸＧＸからなるアミノ酸配列の場合のように２つのＸＧＸに含まれるＸ（中央のＸ）が存在する場合は、重複分を控除して計算する（ＸＧＸＧＸの場合は５アミノ酸残基である）。ｗは、ドメイン配列から、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列を除いた配列に含まれる総アミノ酸残基数である。例えば、図１に示したドメイン配列の場合、ｗは４＋５０＋４＋１００＋４＋１０＋４＋２０＋４＋３０＝２３０である（最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフは除いている。）。次に、ｚをｗで除すことによって、ｚ／ｗ（％）を算出することができる。 The method for calculating z/w will be explained in more detail. First, in fibroin (modified fibroin or naturally-derived fibroin) containing a domain sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m , (A) n is located closest to the C-terminus from the domain sequence. Amino acid sequences consisting of XGX are extracted from all REPs included in the sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminus of the domain sequence. The total number of amino acid residues constituting XGX is z. For example, if 50 amino acid sequences consisting of XGX are extracted (no overlap), z is 50×3=150. In addition, for example, in the case of an amino acid sequence consisting of XGXGX, if there is an X included in two XGX (center be). w is the total number of amino acid residues contained in the domain sequence excluding the sequence from the (A) n motif located on the C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence. For example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 1, w is 4+50+4+100+4+10+4+20+4+30=230 (excluding the (A) n motif located on the most C-terminal side). Next, by dividing z by w, z/w (%) can be calculated.
ここで、天然由来のフィブロインにおけるｚ／ｗについて説明する。まず、上述のように、ＮＣＢＩ ＧｅｎＢａｎｋにアミノ酸配列情報が登録されているフィブロインを例示した方法により確認したところ、６６３種類のフィブロイン（このうち、クモ類由来のフィブロインは４１５種類）が抽出された。抽出された全てのフィブロインのうち、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含み、フィブロイン中のＧＧＸからなるアミノ酸配列の含有割合が６％以下である天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、上述の算出方法により、ｚ／ｗを算出した。その結果を図２に示す。図２の横軸はｚ／ｗ（％）を示し、縦軸は頻度を示す。図２から明らかなとおり、天然由来のフィブロインにおけるｚ／ｗは、いずれも５０．９％未満である（最も高いもので、５０．８６％）。 Here, z/w in naturally derived fibroin will be explained. First, as described above, when fibroin whose amino acid sequence information is registered in NCBI GenBank was confirmed by the method described above, 663 types of fibroin (415 types of fibroin derived from arachnids) were extracted. Of all the extracted fibroin, naturally derived fibroin contains a domain sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m , and the content of the amino acid sequence consisting of GGX in fibroin is 6% or less. From the amino acid sequence of fibroin, z/w was calculated using the calculation method described above. The results are shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 2 shows z/w (%), and the vertical axis shows frequency. As is clear from FIG. 2, the z/w of naturally derived fibroin is less than 50.9% (the highest is 50.86%).
第２の改変フィブロインにおいて、ｚ／ｗは、５０．９％以上であることが好ましく、５６．１％以上であることがより好ましく、５８．７％以上であることが更に好ましく、７０％以上であることが更により好ましく、８０％以上であることが更によりまた好ましい。ｚ／ｗの上限に特に制限はないが、例えば、９５％以下であってもよい。 In the second modified fibroin, z/w is preferably 50.9% or more, more preferably 56.1% or more, even more preferably 58.7% or more, and 70% or more. Even more preferably, it is 80% or more. The upper limit of z/w is not particularly limited, but may be, for example, 95% or less.
第２の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列から、グリシン残基をコードする塩基配列の少なくとも一部を置換して別のアミノ酸残基をコードするように改変することにより得ることができる。このとき、改変するグリシン残基として、ＧＧＸモチーフ及びＧＰＧＸＸモチーフにおける１つのグリシン残基を選択してもよいし、またｚ／ｗが５０．９％以上になるように置換してもよい。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から上記態様を満たすアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からＲＥＰ中のグリシン残基を別のアミノ酸残基に置換したことに相当する改変に加え、更に１又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び／又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 The second modified fibroin can be produced, for example, by modifying the cloned naturally occurring fibroin gene sequence so that it encodes another amino acid residue by replacing at least a portion of the base sequence encoding a glycine residue. Obtainable. At this time, one glycine residue in the GGX motif and 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. It can also be obtained, for example, by designing an amino acid sequence that satisfies the above aspects from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In either case, in addition to the modification equivalent to replacing the glycine residue in REP with another amino acid residue from the amino acid sequence of naturally-derived fibroin, one or more amino acid residues are further substituted or deleted. , insertion and/or addition may be made to the amino acid sequence.
上記の別のアミノ酸残基としては、グリシン残基以外のアミノ酸残基であれば特に制限はないが、バリン（Ｖ）残基、ロイシン（Ｌ）残基、イソロイシン（Ｉ）残基、メチオニン（Ｍ）残基、プロリン（Ｐ）残基、フェニルアラニン（Ｆ）残基及びトリプトファン（Ｗ）残基等の疎水性アミノ酸残基、グルタミン（Ｑ）残基、アスパラギン（Ｎ）残基、セリン（Ｓ）残基、リシン（Ｋ）残基及びグルタミン酸（Ｅ）残基等の親水性アミノ酸残基が好ましく、バリン（Ｖ）残基、ロイシン（Ｌ）残基、イソロイシン（Ｉ）残基、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 above-mentioned other amino acid residues are not particularly limited as long as they are amino acid residues other than glycine residues, but include valine (V) residues, leucine (L) residues, isoleucine (I) residues, methionine ( M) residues, hydrophobic amino acid residues such as 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 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の改変フィブロインのより具体的な例として、（２－ｉ）配列番号６（Ｍｅｔ－ＰＲＴ３８０）、配列番号７（Ｍｅｔ－ＰＲＴ４１０）、配列番号８（Ｍｅｔ－ＰＲＴ５２５）若しくは配列番号９（Ｍｅｔ－ＰＲＴ７９９）で示されるアミノ酸配列、又は（２－ｉｉ）配列番号６、配列番号７、配列番号８若しくは配列番号９で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the second modified 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, Mention may be made of modified fibroin.
（２－ｉ）の改変フィブロインについて説明する。配列番号６で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインに相当する配列番号１０（Ｍｅｔ－ＰＲＴ３１３）で示されるアミノ酸配列のＲＥＰ中の全てのＧＧＸをＧＱＸに置換したものである。配列番号７で示されるアミノ酸配列は、配列番号６で示されるアミノ酸配列から、Ｎ末端側からＣ末端側に向かって２つおきに（Ａ）ｎモチーフを欠失させ、更にＣ末端配列の手前に［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］を１つ挿入したものである。配列番号８で示されるアミノ酸配列は、配列番号７で示されるアミノ酸配列の各（Ａ）ｎモチーフのＣ末端側に２つのアラニン残基を挿入し、更に一部のグルタミン（Ｑ）残基をセリン（Ｓ）残基に置換し、配列番号７の分子量とほぼ同じとなるようにＣ末端側の一部のアミノ酸を欠失させたものである。配列番号９で示されるアミノ酸配列は、配列番号７で示されるアミノ酸配列中に存在する２０個のドメイン配列の領域（但し、当該領域のＣ末端側の数アミノ酸残基が置換されている。）を４回繰り返した配列のＣ末端に所定のヒンジ配列とＨｉｓタグ配列が付加されたものである。 The modified 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), which corresponds to naturally occurring fibroin, with GQX. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 is obtained by deleting every two (A) n motifs from the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6 from the N-terminal side to the C-terminal side, and further before the C-terminal sequence. One [(A) n- motif-REP] is inserted into the [(A) n-motif-REP]. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 8 is obtained by inserting two alanine residues at the C-terminal side of each (A) n motif of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7, and further adding some glutamine (Q) residues. It is substituted with a serine (S) residue and some amino acids on the C-terminal side are deleted so that the molecular weight is almost the same as that of 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 His tag sequence are added to the C-terminus of a sequence that is repeated four times.
配列番号１０で示されるアミノ酸配列（天然由来のフィブロインに相当）におけるｚ／ｗの値は、４６．８％である。配列番号６で示されるアミノ酸配列、配列番号７で示されるアミノ酸配列、配列番号８で示されるアミノ酸配列、及び配列番号９で示されるアミノ酸配列におけるｚ／ｗの値は、それぞれ５８．７％、７０．１％、６６．１％及び７０．０％である。また、配列番号１０、配列番号６、配列番号７、配列番号８及び配列番号９で示されるアミノ酸配列のギザ比率（後述する）１：１．８～１１．３におけるｘ／ｙの値は、それぞれ１５．０％、１５．０％、９３．４％、９２．７％及び８９．８％である。 The value of z/w in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally occurring fibroin) is 46.8%. The value of z/w in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6, the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7, the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 8, and the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 9 is 58.7%, respectively. They are 70.1%, 66.1% and 70.0%. In addition, the values of x/y at the jagged ratio (described later) of 1:1.8 to 11.3 of the amino acid sequences shown by SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, and SEQ ID NO: 9 are: They are 15.0%, 15.0%, 93.4%, 92.7% and 89.8%, respectively.
（２－ｉ）の改変フィブロインは、配列番号６、配列番号７、配列番号８又は配列番号９で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin (2-i) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, or SEQ ID NO: 9.
（２－ｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号６、配列番号７、配列番号８又は配列番号９で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（２－ｉｉ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。 The modified fibroin (2-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9. The modified fibroin (2-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.
（２－ｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号６、配列番号７、配列番号８又は配列番号９で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有し、かつＲＥＰ中に含まれるＸＧＸ（但し、Ｘはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。）からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をｚとし、上記ドメイン配列中のＲＥＰの総アミノ酸残基数をｗとしたときに、ｚ／ｗが５０．９％以上であることが好ましい。 The modified fibroin (2-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and has XGX ( However, when z is the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of is preferably 50.9% or more.
第２の改変フィブロインは、Ｎ末端及びＣ末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、改変フィブロインの単離、固定化、検出及び可視化等が可能となる。 The second modified fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and C-terminus. This makes it possible to isolate, immobilize, detect, visualize, etc. the modified fibroin.
タグ配列として、例えば、他の分子との特異的親和性（結合性、アフィニティ）を利用したアフィニティタグを挙げることができる。アフィニティタグの具体例として、ヒスチジンタグ（Ｈｉｓタグ）を挙げることができる。Ｈｉｓタグは、ヒスチジン残基が４から１０個程度並んだ短いペプチドで、ニッケル等の金属イオンと特異的に結合する性質があるため、金属キレートクロマトグラフィー（ｃｈｅｌａｔｉｎｇ ｍｅｔａｌ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）による改変フィブロインの単離に利用することができる。タグ配列の具体例として、例えば、配列番号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 (binding ability, affinity) with other molecules. A specific example of the affinity tag is a histidine tag (His tag). The His tag is a short peptide with about 4 to 10 histidine residues arranged in a row, and has the property of specifically binding to metal ions such as nickel, making it possible to isolate modified fibroin by chelating metal chromatography. It can be used for. A specific example of the tag sequence is, for example, the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 11 (an amino acid sequence including 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。 Furthermore, tag sequences such as glutathione-S-transferase (GST), which specifically binds to glutathione, and maltose binding protein (MBP), which specifically binds to maltose, can also be used.
さらに、抗原抗体反応を利用した「エピトープタグ」を利用することもできる。抗原性を示すペプチド（エピトープ）をタグ配列として付加することにより、当該エピトープに対する抗体を結合させることができる。エピトープタグとして、ＨＡ（インフルエンザウイルスのヘマグルチニンのペプチド配列）タグ、ｍｙｃタグ、ＦＬＡＧタグ等を挙げることができる。エピトープタグを利用することにより、高い特異性で容易に改変フィブロインを精製することができる。 Furthermore, "epitope tags" that utilize antigen-antibody reactions can also be used. By adding a peptide (epitope) exhibiting antigenicity as a tag sequence, an antibody against the epitope can be bound. Examples of epitope tags include HA (peptide sequence of influenza virus hemagglutinin) tag, myc tag, FLAG tag, and the like. By using epitope tags, modified fibroin can be easily purified with high specificity.
さらにタグ配列を特定のプロテアーゼで切り離せるようにしたものも使用することができる。当該タグ配列を介して吸着したタンパク質をプロテアーゼ処理することにより、タグ配列を切り離した改変フィブロインを回収することもできる。 Furthermore, it is also possible to use tag sequences whose tag sequences can be cleaved with a specific protease. Modified fibroin from which the tag sequence has been removed can also be recovered by treating the protein adsorbed via the tag sequence with a protease.
タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、（２－ｉｉｉ）配列番号１２（ＰＲＴ３８０）、配列番号１３（ＰＲＴ４１０）、配列番号１４（ＰＲＴ５２５）若しくは配列番号１５（ＰＲＴ７９９）で示されるアミノ酸配列、又は（２－ｉｖ）配列番号１２、配列番号１３、配列番号１４若しくは配列番号１５で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of modified fibroin containing a tag sequence include (2-iii) the amino acid represented by SEQ ID NO: 12 (PRT380), SEQ ID NO: 13 (PRT410), SEQ ID NO: 14 (PRT525), or SEQ ID NO: 15 (PRT799); or (2-iv) a modified fibroin comprising 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. .
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 by 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 the His tag sequence and hinge sequence) is added to the N-terminus of the shown amino acid sequence.
（２－ｉｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号１２、配列番号１３、配列番号１４又は配列番号１５で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin (2-iii) may consist of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15.
（２－ｉｖ）の改変フィブロインは、配列番号１２、配列番号１３、配列番号１４又は配列番号１５で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（２－ｉｖ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。 The modified fibroin (2-iv) 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. The modified fibroin (2-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.
（２－ｉｖ）の改変フィブロインは、配列番号１２、配列番号１３、配列番号１４又は配列番号１５で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有し、かつＲＥＰ中に含まれるＸＧＸ（但し、Ｘはグリシン以外のアミノ酸残基を示す。）からなるアミノ酸配列の総アミノ酸残基数をｚとし、上記ドメイン配列中のＲＥＰの総アミノ酸残基数をｗとしたときに、ｚ／ｗが５０．９％以上であることが好ましい。 The modified fibroin (2-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15, and has XGX ( However, when z is the total number of amino acid residues in the amino acid sequence consisting of is preferably 50.9% or more.
第２の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The second modified fibroin may contain a secretion signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretion signal can be appropriately set depending on the type of host.
第３の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、（Ａ）ｎモチーフの含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。第３の改変フィブロインのドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、少なくとも１又は複数の（Ａ）ｎモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。 The third modified fibroin has an amino acid sequence in which the content of the (A) n motif is reduced in the domain sequence compared to naturally occurring fibroin. The domain sequence of the third modified fibroin can be said to have an amino acid sequence corresponding to the deletion of at least one or more (A) n motifs compared to naturally occurring fibroin.
第３の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインから（Ａ）ｎモチーフを１０～４０％欠失させたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The third modified fibroin may have an amino acid sequence corresponding to a 10 to 40% deletion of the (A) n motif from naturally occurring fibroin.
第３の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともＮ末端側からＣ末端側に向かって１～３つの（Ａ）ｎモチーフ毎に１つの（Ａ）ｎモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The third modified fibroin has a domain sequence that is at least one (A) n motif for every one to three (A) n motifs from the N-terminal side to the C-terminal side, compared to naturally-derived fibroin. may have an amino acid sequence corresponding to the deletion.
第３の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、少なくともＮ末端側からＣ末端側に向かって２つ連続した（Ａ）ｎモチーフの欠失、及び１つの（Ａ）ｎモチーフの欠失がこの順に繰り返されたことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The third modified fibroin has a domain sequence that is at least two consecutive (A) n motifs deleted from the N-terminus to the C-terminus, and one (A ) It may have an amino acid sequence corresponding to deletions of the n motif repeated in this order.
第３の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、少なくともＮ末端側からＣ末端側に向かって２つおきに（Ａ）ｎモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってもよい。 The third modified fibroin may have an amino acid sequence whose domain sequence corresponds to deletion of (A) n motif from every second domain sequence from the N-terminal side to the C-terminal side. .
第３の改変フィブロインは、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含み、Ｎ末端側からＣ末端側に向かって、隣合う２つの［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ユニットのＲＥＰのアミノ酸残基数を順次比較して、アミノ酸残基数が少ないＲＥＰのアミノ酸残基数を１としたとき、他方のＲＥＰのアミノ酸残基数の比が１．８～１１．３となる隣合う２つの［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ユニットのアミノ酸残基数を足し合わせた合計値の最大値をｘとし、ドメイン配列の総アミノ酸残基数をｙとしたときに、ｘ／ｙが２０％以上、３０％以上、４０％以上又は５０％以上であるアミノ酸配列を有するものであってもよい。（Ａ）ｎモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数は８３％以上であってよいが、８６％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％以上であることが更に好ましく、１００％であること（アラニン残基のみで構成されることを意味する）が更により好ましい。 The third modified fibroin contains a domain sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m , and two adjacent [(A) n motifs from the N-terminal side toward the C-terminal side. -REP] sequentially compare the number of amino acid residues of the REPs in the unit, and when the number of amino acid residues of the REP with the smallest number of amino acid residues is set as 1, the ratio of the number of amino acid residues of the other REP is 1.8 ~ 11.3, where x is the maximum value of the sum of the numbers of amino acid residues in two adjacent [(A) n motif-REP] units, and y is the total number of amino acid residues in the domain sequence. Furthermore, it may have an amino acid sequence in which x/y is 20% or more, 30% or more, 40% or more, or 50% or more. (A) The number of alanine residues relative to the total number of amino acid residues in the n motif may be 83% or more, preferably 86% or more, more preferably 90% or more, and 95% or more. It is more preferable that it be present, and even more preferable that it be 100% (meaning that it is composed only of alanine residues).
ｘ／ｙの算出方法を図１を参照しながら更に詳細に説明する。図１には、改変フィブロインからＮ末端配列及びＣ末端配列を除いたドメイン配列を示す。当該ドメイン配列は、Ｎ末端側（左側）から（Ａ）ｎモチーフ－第１のＲＥＰ（５０アミノ酸残基）－（Ａ）ｎモチーフ－第２のＲＥＰ（１００アミノ酸残基）－（Ａ）ｎモチーフ－第３のＲＥＰ（１０アミノ酸残基）－（Ａ）ｎモチーフ－第４のＲＥＰ（２０アミノ酸残基）－（Ａ）ｎモチーフ－第５のＲＥＰ（３０アミノ酸残基）－（Ａ）ｎモチーフという配列を有する。 The method for calculating x/y will be explained in more detail with reference to FIG. FIG. 1 shows the domain sequence of modified fibroin with the N-terminal sequence and C-terminal sequence removed. The domain sequence is from the N-terminal side (left side): (A) n motif - 1st REP (50 amino acid residues) - (A) n motif - 2nd REP (100 amino acid residues) - (A) n Motif - 3rd REP (10 amino acid residues) - (A) n motif - 4th REP (20 amino acid residues) - (A) n motif - 5th REP (30 amino acid residues) - (A) It has a sequence called n motif.
隣合う２つの［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ユニットは、重複がないように、Ｎ末端側からＣ末端側に向かって、順次選択する。このとき、選択されない［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ユニットが存在してもよい。図１には、パターン１（第１のＲＥＰと第２のＲＥＰの比較、及び第３のＲＥＰと第４のＲＥＰの比較）、パターン２（第１のＲＥＰと第２のＲＥＰの比較、及び第４のＲＥＰと第５のＲＥＰの比較）、パターン３（第２のＲＥＰと第３のＲＥＰの比較、及び第４のＲＥＰと第５のＲＥＰの比較）、パターン４（第１のＲＥＰと第２のＲＥＰの比較）を示した。なお、これ以外にも選択方法は存在する。 Two adjacent [(A) n- motif-REP] units are selected sequentially from the N-terminus to the C-terminus so that there is no overlap. At this time, there may be an unselected [(A) n motif-REP] unit. FIG. 1 shows pattern 1 (comparison of first REP and second REP, and comparison of third REP and fourth REP), pattern 2 (comparison of first REP and second REP, and Pattern 3 (Comparison of the 2nd REP and the 3rd REP, and Comparison of the 4th REP and the 5th REP), Pattern 4 (Comparison of the 1st REP and the 5th REP) A comparison of the second REP) was shown. Note that there are other selection methods besides this.
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 the two selected adjacent [(A) n motif-REP] units is compared. The comparison is performed by determining the ratio of the number of amino acid residues of the other amino acid residue, when the one with the smaller number of amino acid residues is set to 1. For example, when comparing the first REP (50 amino acid residues) and the second REP (100 amino acid residues), if the first REP with fewer amino acid residues is set as 1, then the second REP The ratio of the number of amino acid residues 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 as 1, the fifth REP The ratio of the number of amino acid residues is 30/20=1.5.
図１中、よりアミノ酸残基数の少ない方を１としたときに、他方のアミノ酸残基数の比が１．８～１１．３となる［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ユニットの組を実線で示した。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 Figure 1, when the one with the smaller number of amino acid residues is set as 1, the set of [(A) n motif-REP] units in which the ratio of the number of amino acid residues of the other one is 1.8 to 11.3 is Indicated by a solid line. In this specification, this ratio is referred to as the jagged ratio. When the one with the smaller number of amino acid residues is set as 1, the pair of [(A) n motif-REP] units in which the ratio of the number of amino acid residues of the other one is less than 1.8 or more than 11.3 is indicated by a broken line. Indicated.
各パターンにおいて、実線で示した隣合う２つの［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ユニットの全てのアミノ酸残基数を足し合わせる（ＲＥＰのみではなく、（Ａ）ｎモチーフのアミノ酸残基数もである。）。そして、足し合わせた合計値を比較して、当該合計値が最大となるパターンの合計値（合計値の最大値）をｘとする。図１に示した例では、パターン１の合計値が最大である。
For each pattern, add all the numbers of amino acid residues in the two adjacent [(A) n motif - REP] units shown by solid lines (not only the number of amino acid residues in REP but also the number of amino acid residues in the (A) n motif). be.). Then, the added total values are compared, and the total value of the pattern in which the total value is the maximum (the maximum value of the total values) is set as x. In the example shown in FIG. 1, 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。 Next, x/y (%) can be calculated by dividing x by the total number of amino acid residues y in the domain sequence.
第３の改変フィブロインにおいて、ｘ／ｙは、５０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましく、６５％以上であることが更に好ましく、７０％以上であることが更により好ましく、７５％以上であることが更によりまた好ましく、８０％以上であることが特に好ましい。ｘ／ｙの上限に特に制限はなく、例えば、１００％以下であってよい。ギザ比率が１：１．９～１１．３の場合には、ｘ／ｙは８９．６％以上であることが好ましく、ギザ比率が１：１．８～３．４の場合には、ｘ／ｙは７７．１％以上であることが好ましく、ギザ比率が１：１．９～８．４の場合には、ｘ／ｙは７５．９％以上であることが好ましく、ギザ比率が１：１．９～４．１の場合には、ｘ／ｙは６４．２％以上であることが好ましい。 In the third modified fibroin, x/y is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, even more preferably 65% or more, and even more preferably 70% or more. It is preferably at least 75%, even more preferably at least 80%, particularly preferably at least 80%. 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 89.6% or more. /y is preferably 77.1% or more, and when the jagged ratio is 1:1.9 to 8.4, x/y is preferably 75.9% or more, and the jagged ratio is 1:1.9 to 8.4. : 1.9 to 4.1, x/y is preferably 64.2% or more.
第３の改変フィブロインが、ドメイン配列中に複数存在する（Ａ）ｎモチーフの少なくとも７つがアラニン残基のみで構成される改変フィブロインである場合、ｘ／ｙは、４６．４％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましく、５５％以上であることが更に好ましく、６０％以上であることが更により好ましく、７０％以上であることが更によりまた好ましく、８０％以上であることが特に好ましい。ｘ／ｙの上限に特に制限はなく、１００％以下であればよい。 If the third modified fibroin is a modified fibroin in which there is a plurality of modified fibroin in the domain sequence (A) in which at least seven of the n motifs are composed of only alanine residues, x/y must be 46.4% or more. is preferably at least 50%, even more preferably at least 55%, even more preferably at least 60%, even more preferably at least 70%, and even more preferably at least 80%. It is particularly preferable that there be. There is no particular restriction on the upper limit of x/y, as long as it is 100% or less.
ここで、天然由来のフィブロインにおけるｘ／ｙについて説明する。まず、上述のように、ＮＣＢＩ ＧｅｎＢａｎｋにアミノ酸配列情報が登録されているフィブロインを例示した方法により確認したところ、６６３種類のフィブロイン（このうち、クモ類由来のフィブロインは４１５種類）が抽出された。抽出された全てのフィブロインのうち、式１：［（Ａ）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３に示す。 Here, x/y in naturally derived fibroin will be explained. First, as described above, when fibroin whose amino acid sequence information is registered in NCBI GenBank was confirmed by the method described above, 663 types of fibroin (415 types of fibroin derived from arachnids) were extracted. Of all the extracted fibroins, from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin consisting of the domain sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m , x/y was calculated. Figure 3 shows the results when the jaggedness ratio is 1:1.9 to 4.1.
図３の横軸はｘ／ｙ（％）を示し、縦軸は頻度を示す。図３から明らかなとおり、天然由来のフィブロインにおけるｘ／ｙは、いずれも６４．２％未満である（最も高いもので、６４．１４％）。 The horizontal axis of FIG. 3 indicates x/y (%), and the vertical axis indicates frequency. As is clear from FIG. 3, x/y in naturally derived fibroin is less than 64.2% (the highest is 64.14%).
第３の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列から、ｘ／ｙが６４．２％以上になるように（Ａ）ｎモチーフをコードする配列の１又は複数を欠失させることにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から、ｘ／ｙが６４．２％以上になるように１又は複数の（Ａ）ｎモチーフが欠失したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から（Ａ）ｎモチーフが欠失したことに相当する改変に加え、更に１又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び／又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 The third modified fibroin is obtained by, for example, deleting one or more sequences encoding the (A) n motif from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence so that x/y is 64.2% or more. This can be obtained by For example, from the amino acid sequence of naturally-derived fibroin, an amino acid sequence corresponding to the deletion of one or more (A) n motifs such that x/y is 64.2% or more can be designed. It can also be obtained by chemically synthesizing a nucleic acid encoding the amino acid sequence. In either case, in addition to the modification corresponding to the deletion of (A) n motif from the amino acid sequence of naturally-derived fibroin, one or more amino acid residues are further substituted, deleted, inserted, and/or added. The amino acid sequence may be modified to correspond to the above.
第３の改変フィブロインのより具体的な例として、（３－ｉ）配列番号１７（Ｍｅｔ－ＰＲＴ３９９）、配列番号７（Ｍｅｔ－ＰＲＴ４１０）、配列番号８（Ｍｅｔ－ＰＲＴ５２５）若しくは配列番号９（Ｍｅｔ－ＰＲＴ７９９）で示されるアミノ酸配列、又は（３－ｉｉ）配列番号１７、配列番号７、配列番号８若しくは配列番号９で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the third modified 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, Mention may be made of modified fibroin.
（３－ｉ）の改変フィブロインについて説明する。配列番号１７で示されるアミノ酸配列は、天然由来のフィブロインに相当する配列番号１０（Ｍｅｔ－ＰＲＴ３１３）で示されるアミノ酸配列から、Ｎ末端側からＣ末端側に向かって２つおきに（Ａ）ｎモチーフを欠失させ、更にＣ末端配列の手前に［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］を１つ挿入したものである。配列番号７、配列番号８又は配列番号９で示されるアミノ酸配列は、第２の改変フィブロインで説明したとおりである。 The modified fibroin (3-i) will be explained. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 17 is derived from the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 10 (Met-PRT313), which corresponds to naturally occurring fibroin, from the N-terminal side to the C-terminal side every two (A) n The motif is deleted and one [(A) n motif-REP] is inserted before the C-terminal sequence. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9 is as explained for the second modified fibroin.
配列番号１０で示されるアミノ酸配列（天然由来のフィブロインに相当）のギザ比率１：１．８～１１．３におけるｘ／ｙの値は１５．０％である。配列番号１７で示されるアミノ酸配列、及び配列番号７で示されるアミノ酸配列におけるｘ／ｙの値は、いずれも９３．４％である。配列番号８で示されるアミノ酸配列におけるｘ／ｙの値は、９２．７％である。配列番号９で示されるアミノ酸配列におけるｘ／ｙの値は、８９．８％である。配列番号１０、配列番号１７、配列番号７、配列番号８及び配列番号９で示されるアミノ酸配列におけるｚ／ｗの値は、それぞれ４６．８％、５６．２％、７０．１％、６６．１％及び７０．０％である。 The x/y value of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 10 (corresponding to naturally occurring fibroin) at a jagged ratio of 1:1.8 to 11.3 is 15.0%. The value of x/y in both the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 17 and the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 is 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 values of z/w in the amino acid sequences shown 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%, and 66. 1% and 70.0%.
（３－ｉ）の改変フィブロインは、配列番号１７、配列番号７、配列番号８又は配列番号９で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified 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）の改変フィブロインは、配列番号１７、配列番号７、配列番号８又は配列番号９で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（３－ｉｉ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。 The modified 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 fibroin (3-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.
（３－ｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号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。 The modified fibroin of (3-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and has a sequence identity of 90% or more from the N-terminal side to the C-terminal side. The number of amino acid residues in the REPs of two adjacent [(A) n motif-REP] units are compared sequentially, and when the number of amino acid residues in the REP with the smallest number of amino acid residues is set as 1, The amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units in which the ratio of the number of amino acid residues of REP is 1.8 to 11.3 (ratio of 1:1.8 to 11.3) When the maximum value of the sum of the base numbers is x and the total number of amino acid residues in the domain sequence is y, it is preferable that x/y is 64.2% or more.
第３の改変フィブロインは、Ｎ末端及びＣ末端のいずれか一方又は両方に上述したタグ配列を含んでいてもよい。 The third modified fibroin may contain the above-described tag sequence at either or both of the N-terminus and C-terminus.
タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、（３－ｉｉｉ）配列番号１８（ＰＲＴ３９９）、配列番号１３（ＰＲＴ４１０）、配列番号１４（ＰＲＴ５２５）若しくは配列番号１５（ＰＲＴ７９９）で示されるアミノ酸配列、又は（３－ｉｖ）配列番号１８、配列番号１３、配列番号１４若しくは配列番号１５で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of modified fibroin containing a tag sequence include (3-iii) the amino acids shown by SEQ ID NO: 18 (PRT399), SEQ ID NO: 13 (PRT410), SEQ ID NO: 14 (PRT525), or SEQ ID NO: 15 (PRT799); or (3-iv) a modified fibroin comprising 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. .
配列番号１８、配列番号１３、配列番号１４及び配列番号１５で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号１７、配列番号７、配列番号８及び配列番号９で示されるアミノ酸配列のＮ末端に配列番号１１で示されるアミノ酸配列（Ｈｉｓタグ配列及びヒンジ配列を含む）を付加したものである。 The amino acid sequences shown by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 are the amino acid sequences shown 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 fibroin (3-iii) may consist of the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15.
（３－ｉｖ）の改変フィブロインは、配列番号１８、配列番号１３、配列番号１４又は配列番号１５で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（３－ｉｖ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。 The modified fibroin (3-iv) 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 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。 The modified fibroin of (3-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15, and has a sequence identity from the N-terminus to the C-terminus. The number of amino acid residues in the REPs of two adjacent [(A) n motif-REP] units are compared sequentially, and when the number of amino acid residues in the REP with the smallest number of amino acid residues is set as 1, Let x be the maximum value of the sum of the numbers of amino acid residues of two adjacent [(A) n motif-REP] units where the ratio of the number of amino acid residues of REP is 1.8 to 11.3. , x/y is preferably 64.2% or more, where y is the total number of amino acid residues in the domain sequence.
第３の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The third modified fibroin may contain a secretion signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretion signal can be appropriately set depending on the type of host.
第４の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、（Ａ）ｎモチーフの含有量が低減されたことに加え、グリシン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有するものである。第４の改変フィブロインのドメイン配列は、天然由来のフィブロインと比較して、少なくとも１又は複数の（Ａ）ｎモチーフが欠失したことに加え、更に少なくともＲＥＰ中の１又は複数のグリシン残基が別のアミノ酸残基に置換されたことに相当するアミノ酸配列を有するものということができる。すなわち、第４の改変フィブロインは、上述した第２の改変フィブロインと、第３の改変フィブロインの特徴を併せ持つ改変フィブロインである。具体的な態様等は、第２の改変フィブロイン、及び第３の改変フィブロインで説明したとおりである。 The fourth modified fibroin has a domain sequence that has a reduced content of (A) n motifs as well as an amino acid sequence that has a reduced content of glycine residues compared to naturally-derived fibroin. It is something that you have. The fourth modified fibroin has a domain sequence in which at least one or more (A) n motifs are deleted compared to naturally occurring fibroin, and in addition, at least one or more glycine residues in REP are deleted. It can be said to have an amino acid sequence corresponding to substitution with another amino acid residue. That is, the fourth modified fibroin is a modified fibroin that has both the characteristics of the above-described second modified fibroin and the third modified fibroin. Specific aspects are as described for the second modified fibroin and the third modified fibroin.
第４の改変フィブロインのより具体的な例として、（４－ｉ）配列番号７（Ｍｅｔ－ＰＲＴ４１０）、配列番号８（Ｍｅｔ－ＰＲＴ５２５）、配列番号９（Ｍｅｔ－ＰＲＴ７９９）、配列番号１３（ＰＲＴ４１０）、配列番号１４（ＰＲＴ５２５）若しくは配列番号１５（ＰＲＴ７９９）で示されるアミノ酸配列、又は（４－ｉｉ）配列番号７、配列番号８、配列番号９、配列番号１３、配列番号１４若しくは配列番号１５で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。配列番号７、配列番号８、配列番号９、配列番号１３、配列番号１４又は配列番号１５で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロインの具体的な態様は上述のとおりである。 More specific examples of the fourth modified fibroin include (4-i) SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525), SEQ ID NO: 9 (Met-PRT799), and SEQ ID NO: 13 (PRT410). ), the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 14 (PRT525) or SEQ ID NO: 15 (PRT799), or (4-ii) SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15 Examples of modified fibroin include an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in . Specific embodiments of the modified fibroin comprising the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, or SEQ ID NO: 15 are as described above.
第５の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、ＲＥＰ中の１又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び／又はＲＥＰ中に１又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むアミノ酸配列を有するものであってよい。 The fifth modified fibroin has a domain sequence in which one or more amino acid residues in REP are substituted with amino acid residues having a large hydrophobicity index compared to naturally occurring fibroin, and/or REP It may have an amino acid sequence that includes a region with a locally large hydrophobic index, which corresponds to the insertion of one or more amino acid residues with a large hydrophobic index.
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。 Preferably, a region with a locally large hydrophobicity index is 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 above-mentioned amino acid residues having a large hydrophobicity index are amino acids selected from isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M), and alanine (A). More preferably, it is a residue.
第５の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインと比較して、ＲＥＰ中の１又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び／又はＲＥＰ中に１又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する改変に加え、更に、天然由来のフィブロインと比較して、１又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び／又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変があってもよい。 The fifth modified fibroin is characterized in that one or more amino acid residues in REP are substituted with amino acid residues having a larger hydrophobicity index than in naturally occurring fibroin, and/or one or more amino acid residues in REP In addition to the modification corresponding to the insertion of an amino acid residue with a large hydrophobicity index, one or more amino acid residues are substituted, deleted, inserted, and/or added compared to naturally-derived fibroin. There may also be modifications in the amino acid sequence corresponding to the changes made.
第５の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列からＲＥＰ中の１又は複数の親水性アミノ酸残基（例えば、疎水性指標がマイナスであるアミノ酸残基）を疎水性アミノ酸残基（例えば、疎水性指標がプラスであるアミノ酸残基）に置換すること、及び／又はＲＥＰ中に１又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からＲＥＰ中の１又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び／又はＲＥＰ中に１又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からＲＥＰ中の１又は複数の親水性アミノ酸残基を疎水性アミノ酸残基に置換したこと、及び／又はＲＥＰ中に１又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入したことに相当する改変に加え、更に１又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び／又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変を行ってもよい。 For example, the fifth modified fibroin can be obtained by replacing one or more hydrophilic amino acid residues (for example, amino acid residues with a negative hydrophobicity index) in REP with hydrophobic amino acid residues from the cloned naturally occurring fibroin gene sequence. It can be obtained by substituting a group (for example, an amino acid residue with a positive hydrophobic index) and/or by inserting one or more hydrophobic amino acid residues into REP. In addition, for example, one or more hydrophilic amino acid residues in REP are substituted with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally-derived fibroin, and/or one or more hydrophobic amino acid residues in REP It can also be obtained by designing an amino acid sequence corresponding to the insertion of , and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In either case, one or more hydrophilic amino acid residues in REP are substituted with hydrophobic amino acid residues from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and/or one or more hydrophobic amino acids in REP In addition to the modification corresponding to the insertion of a residue, the amino acid sequence may be further modified corresponding to the substitution, deletion, insertion, and/or addition of one or more amino acid residues.
第５の改変フィブロインは、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含み、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフから上記ドメイン配列のＣ末端までの配列を上記ドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのＲＥＰにおいて、連続する４アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が２．６以上となる領域に含まれるアミノ酸残基の総数をｐとし、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフから上記ドメイン配列のＣ末端までの配列を上記ドメイン配列から除いた配列に含まれるアミノ酸残基の総数をｑとしたときに、ｐ／ｑが６．２％以上であるアミノ酸配列を有してもよい。 The fifth modified fibroin contains a domain sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m , and a region from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the above domain sequence. In all REPs included in the sequence obtained by removing the sequence from the above domain sequence, p is the total number of amino acid residues included in the region where the average value of the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues is 2.6 or more, When q is the total number of amino acid residues contained in 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 above domain sequence from the above domain sequence, p/q is 6. .2% or more of the amino acid sequence.
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。 Regarding the hydrophobicity index of amino acid residues, known indexes (Hydropathy index: Kyte J, & Doolittle R (1982) “A simple method for displaying the hydropathic character of a pro tein”, J. Mol. Biol., 157, pp. 105-132). Specifically, the hydrophobic index (hydropathy index, hereinafter also referred to as "HI") of each amino acid is as shown in Table 1 below.
ｐ／ｑの算出方法を更に詳細に説明する。算出には、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列から、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列を除いた配列（以下、「配列Ａ」とする）を用いる。まず、配列Ａに含まれる全てのＲＥＰにおいて、連続する４アミノ酸残基の疎水性指標の平均値を算出する。疎水性指標の平均値は、連続する４アミノ酸残基に含まれる各アミノ酸残基のＨＩの総和を４（アミノ酸残基数）で除して求める。疎水性指標の平均値は、全ての連続する４アミノ酸残基について求める（各アミノ酸残基は、１～４回平均値の算出に用いられる。）。次いで、連続する４アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が２．６以上となる領域を特定する。あるアミノ酸残基が、複数の「疎水性指標の平均値が２．６以上となる連続する４アミノ酸残基」に該当する場合であっても、領域中には１アミノ酸残基として含まれることになる。そして、当該領域に含まれるアミノ酸残基の総数がｐである。また、配列Ａに含まれるアミノ酸残基の総数がｑである。
The method for calculating p/q will be explained in more detail. For calculation, use formula 1: [(A) n motif - REP] From the domain sequence represented by m , remove the sequence from the (A) n motif located on the C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence. (hereinafter referred to as "array A") is used. First, in all REPs included in sequence A, the average value of the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues is calculated. The average value of the hydrophobicity index is determined by dividing the sum of HI of each amino acid residue included in four consecutive amino acid residues by 4 (the number of amino acid residues). The average value of the hydrophobicity index is determined 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４に示したドメイン配列の場合、「疎水性指標の平均値が２．６以上となる連続する４アミノ酸残基」が重複せずに７つ存在するため、ｐは７×４＝２８となる。また、例えば、図４に示したドメイン配列の場合、ｑは４＋５０＋４＋４０＋４＋１０＋４＋２０＋４＋３０＝１７０である（Ｃ末端側の最後に存在する（Ａ）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４の場合２８／１７０＝１６．４７％となる。 For example, if 20 "4 consecutive amino acid residues with an average hydrophobicity index of 2.6 or more" are extracted (no overlap), the average value of the hydrophobicity index of the 4 consecutive amino acid residues is 2. The region with a value of .6 or more includes 20 consecutive 4 amino acid residues (no overlap), and p is 20×4=80. In addition, for example, if two "four consecutive amino acid residues with an average value of hydrophobicity index of 2.6 or more" overlap by one amino acid residue, the hydrophobicity index of the four consecutive amino acid residues The region where the average value of is 2.6 or more contains 7 amino acid residues (p=2×4−1=7. “−1” is the deduction of overlap.). For example, in the case of the domain sequence shown in Figure 4, there are 7 non-overlapping "4 consecutive amino acid residues with an average hydrophobicity index of 2.6 or more", so p is 7 x 4 = It becomes 28. Further, for example, in the case of the domain sequence shown in FIG. 4, q is 4+50+4+40+4+10+4+20+4+30=170 (not including the (A) n motif present at the end of the C-terminal side). Next, p/q (%) can be calculated by dividing p by q. In the case of FIG. 4, it is 28/170=16.47%.
第５の改変フィブロインにおいて、ｐ／ｑは、６．２％以上であることが好ましく、７％以上であることがより好ましく、１０％以上であることが更に好ましく、２０％以上であることが更により好ましく、３０％以上であることが更によりまた好ましい。ｐ／ｑの上限は、特に制限されないが、例えば、４５％以下であってもよい。 In the fifth modified fibroin, p/q is preferably 6.2% or more, more preferably 7% or more, even more preferably 10% or more, and even more preferably 20% or more. It is even more preferable, and even more preferable that it is 30% or more. The upper limit of p/q is not particularly limited, but may be, for example, 45% or less.
第５の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインのアミノ酸配列を、上記のｐ／ｑの条件を満たすように、ＲＥＰ中の１又は複数の親水性アミノ酸残基（例えば、疎水性指標がマイナスであるアミノ酸残基）を疎水性アミノ酸残基（例えば、疎水性指標がプラスであるアミノ酸残基）に置換すること、及び／又はＲＥＰ中に１又は複数の疎水性アミノ酸残基を挿入することにより、局所的に疎水性指標の大きい領域を含むアミノ酸配列に改変することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列から上記のｐ／ｑの条件を満たすアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。いずれの場合においても、天然由来のフィブロインと比較して、ＲＥＰ中の１又は複数のアミノ酸残基が疎水性指標の大きいアミノ酸残基に置換されたこと、及び／又はＲＥＰ中に１又は複数の疎水性指標の大きいアミノ酸残基が挿入されたことに相当する改変に加え、更に１又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び／又は付加したことに相当する改変を行ってもよい。 The fifth modified fibroin is, for example, one or more hydrophilic amino acid residues in REP (e.g., hydrophobic index substituting a hydrophobic amino acid residue (e.g., an amino acid residue with a positive hydrophobicity index) and/or inserting one or more hydrophobic amino acid residues into the REP. By doing so, 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 condition from the amino acid sequence of naturally occurring fibroin, and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence. In either case, one or more amino acid residues in REP have been substituted with amino acid residues with a higher hydrophobic index compared to naturally occurring fibroin, and/or one or more amino acid residues in REP In addition to the modification that corresponds to the insertion of an amino acid residue with a large hydrophobic index, modifications that correspond to the substitution, deletion, insertion, and/or addition of one or more amino acid residues may also be performed. .
疎水性指標の大きいアミノ酸残基としては、特に制限はないが、イソロイシン（Ｉ）、バリン（Ｖ）、ロイシン（Ｌ）、フェニルアラニン（Ｆ）、システイン（Ｃ）、メチオニン（Ｍ）及びアラニン（Ａ）が好ましく、バリン（Ｖ）、ロイシン（Ｌ）及びイソロイシン（Ｉ）がより好ましい。 Amino acid residues with a large hydrophobic index are not particularly limited, but include isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M), and alanine (A). ) are preferred, and valine (V), leucine (L) and isoleucine (I) are more preferred.
第５の改変フィブロインのより具体的な例として、（５－ｉ）配列番号１９（Ｍｅｔ－ＰＲＴ７２０）、配列番号２０（Ｍｅｔ－ＰＲＴ６６５）若しくは配列番号２１（Ｍｅｔ－ＰＲＴ６６６）で示されるアミノ酸配列、又は（５－ｉｉ）配列番号１９、配列番号２０若しくは配列番号２１で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 As a more specific example of the fifth modified fibroin, (5-i) the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19 (Met-PRT720), SEQ ID NO: 20 (Met-PRT665), or SEQ ID NO: 21 (Met-PRT666), or (5-ii) modified fibroin containing 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 fibroin (5-i) will be explained. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19 is different from the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410), except for the terminal domain sequence on the C-terminal side, consisting of 3 amino acid residues in every other REP. The amino acid sequence (VLI) is inserted at two positions, some glutamine (Q) residues are replaced with serine (S) residues, and some amino acids on the C-terminal side are deleted. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 20 is obtained by inserting an amino acid sequence (VLI) consisting of 3 amino acid residues at every other REP in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 8 (Met-PRT525). be. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 21 is obtained by inserting an amino acid sequence (VLI) consisting of 3 amino acid residues at two positions in every other REP with respect to the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 8.
（５－ｉ）の改変フィブロインは、配列番号１９、配列番号２０又は配列番号２１で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin (5-i) may consist of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, or SEQ ID NO: 21.
（５－ｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号１９、配列番号２０又は配列番号２１で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（５－ｉｉ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。 The modified fibroin (5-ii) contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, or SEQ ID NO: 21. The modified fibroin (5-ii) is also a protein containing a domain sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.
（５－ｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号１９、配列番号２０又は配列番号２１で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有し、かつ最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのＲＥＰにおいて、連続する４アミノ酸残基の疎水性指標の平均値が２．６以上となる領域に含まれるアミノ酸残基の総数をｐとし、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれるアミノ酸残基の総数をｑとしたときに、ｐ／ｑが６．２％以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (5-ii) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, or SEQ ID NO: 21, and is located closest to the C-terminus (A) n Amino acids included in a region where the average value of the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues is 2.6 or more in all REPs included in the domain sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminus of the domain sequence. When the total number of residues is p, and the total number of amino acid residues contained in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence located on the most C-terminal side is q. , p/q is preferably 6.2% or more.
第５の改変フィブロインは、Ｎ末端及びＣ末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。 The fifth modified fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and C-terminus.
タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、（５－ｉｉｉ）配列番号２２（ＰＲＴ７２０）、配列番号２３（ＰＲＴ６６５）若しくは配列番号２４（ＰＲＴ６６６）で示されるアミノ酸配列、又は（５－ｉｖ）配列番号２２、配列番号２３若しくは配列番号２４で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、改変フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of modified fibroin containing a tag sequence include (5-iii) the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 22 (PRT720), SEQ ID NO: 23 (PRT665), or SEQ ID NO: 24 (PRT666); or (5-iv) ) Modified fibroin containing 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 can be mentioned.
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 by SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 and SEQ ID NO: 24 have the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 11 (His tag) at the N-terminus of the amino acid sequences shown by SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 and SEQ ID NO: 21, respectively. (including the hinge arrangement and the hinge arrangement).
（５－ｉｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号２２、配列番号２３又は配列番号２４で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin (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）の改変フィブロインは、配列番号２２、配列番号２３又は配列番号２４で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（５－ｉｖ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。 The modified fibroin (5-iv) 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 fibroin (5-iv) is also a protein containing a domain sequence represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m . The sequence identity is preferably 95% or more.
（５－ｉｖ）の改変フィブロインは、配列番号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。 The modified fibroin (5-iv) has 90% or more sequence identity with the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 24, and is located at the most C-terminal side (A) n Amino acids included in a region where the average value of the hydrophobicity index of four consecutive amino acid residues is 2.6 or more in all REPs included in the domain sequence excluding the sequence from the motif to the C-terminus of the domain sequence. When the total number of residues is p, and the total number of amino acid residues contained in the sequence excluding the sequence from the (A) n motif to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence located on the most C-terminal side is q. , p/q is preferably 6.2% or more.
第５の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The fifth modified fibroin may contain a secretion signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretion signal can be appropriately set depending on the type of host.
第６の改変フィブロインは、天然由来のフィブロインと比較して、グルタミン残基の含有量が低減されたアミノ酸配列を有する。 The sixth modified fibroin has an amino acid sequence with a reduced content of glutamine residues compared to naturally occurring fibroin.
第６の改変フィブロインは、ＲＥＰのアミノ酸配列中に、ＧＧＸモチーフ及びＧＰＧＸＸモチーフから選ばれる少なくとも一つのモチーフが含まれていることが好ましい。 The sixth modified fibroin preferably contains at least one motif selected from a GGX motif and a GPGXX motif in the amino acid sequence of REP.
第６の改変フィブロインが、ＲＥＰ中にＧＰＧＸＸモチーフを含む場合、ＧＰＧＸＸモチーフ含有率は、通常１％以上であり、５％以上であってもよく、１０％以上であるのが好ましい。ＧＰＧＸＸモチーフ含有率の上限に特に制限はなく、５０％以下であってよく、３０％以下であってもよい。 When the sixth modified fibroin contains a GPGXX motif in REP, the GPGXX motif content is usually 1% or more, may be 5% or more, and is preferably 10% or more. The upper limit of the GPGXX motif content is not particularly limited, and may be 50% or less, or 30% or less.
本明細書において、「ＧＰＧＸＸモチーフ含有率」は、以下の方法により算出される値である。
式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ、又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン（改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン）において、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列に含まれる全てのＲＥＰにおいて、その領域に含まれるＧＰＧＸＸモチーフの個数の総数を３倍した数（即ち、ＧＰＧＸＸモチーフ中のＧ及びＰの総数に相当）をｓとし、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除き、更に（Ａ）ｎモチーフを除いた全ＲＥＰのアミノ酸残基の総数をｔとしたときに、ＧＰＧＸＸモチーフ含有率はｓ／ｔとして算出される。
In this specification, "GPGXX motif content" is a value calculated by the following method.
Formula 1: [(A) n motif-REP] m or formula 2: [(A) n motif-REP] m - ( A ) fibroin (modified fibroin or naturally In fibroin, the number of GPGXX motifs contained in that region of all REPs contained in the sequence from the (A) n motif located on the C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence is removed from the domain sequence. The total number multiplied by 3 (i.e., equivalent to the total number of G and P in the GPGXX motif) is defined as s, and the sequence from the (A) n motif located on the C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence is calculated from the domain sequence. The GPGXX motif content is calculated as s/t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs excluding (A) n 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、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 calculating the GPGXX motif content rate, the target is the "sequence obtained by removing from the domain sequence the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence". (A) The sequence from the n motif to the C-terminus of the domain sequence (corresponding to REP) may include sequences that have low correlation with sequences characteristic of fibroin, and m is small. (that is, when the domain sequence is short), this will affect the calculation result of the GPGXX motif content, so this is to eliminate this influence. Note that 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５は、改変フィブロインのドメイン配列を示す模式図である。図５を参照しながらＧＰＧＸＸモチーフ含有率の算出方法を具体的に説明する。まず、図５に示した改変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５中、「領域Ａ」で示した配列。）に含まれているため、ｓを算出するためのＧＰＧＸＸモチーフの個数は７であり、ｓは７×３＝２１となる。同様に、全てのＲＥＰが「最もＣ末端側に位置する（Ａ）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５中、「領域Ａ」で示した配列。）に含まれているため、当該配列から更に（Ａ）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５の改変フィブロインの場合２１／１５０＝１４．０％となる。 FIG. 5 is a schematic diagram showing the domain sequence of modified fibroin. A method for calculating the GPGXX motif content will be specifically described with reference to FIG. 5. First, in the domain sequence of the modified fibroin shown in Figure 5 (which is of the "[(A) n motif-REP] m - (A) n motif" type), all REPs are "located at the most C-terminal side. (A) A sequence obtained by excluding the sequence from the n motif to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" (sequence shown as "region A" in Figure 5), so it is necessary to calculate s. The number of GPGXX motifs is 7, and s is 7×3=21. Similarly, all REPs are defined as "a sequence obtained by removing from the domain sequence the sequence from the (A) n motif located on the most C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence" (the sequence indicated by "Region A" in Figure 5). ), the total number t of amino acid residues in all REPs, excluding the (A) n motif, is 50+40+10+20+30=150. Next, s/t (%) can be calculated by dividing s by t, which is 21/150=14.0% for the modified fibroin in FIG.
第６の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が９％以下であることが好ましく、７％以下であることがより好ましく、４％以下であることが更に好ましく、０％であることが特に好ましい。 The sixth modified fibroin preferably has a glutamine residue content of 9% or less, more preferably 7% or less, even more preferably 4% or less, and particularly preferably 0%. .
本明細書において、「グルタミン残基含有率」は、以下の方法により算出される値である。
式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ、又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン（改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン）において、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列（図５の「領域Ａ」に相当する配列。）に含まれる全てのＲＥＰにおいて、その領域に含まれるグルタミン残基の総数をｕとし、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除き、更に（Ａ）ｎモチーフを除いた全ＲＥＰのアミノ酸残基の総数をｔとしたときに、グルタミン残基含有率はｕ／ｔとして算出される。グルタミン残基含有率の算出において、「最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としている理由は、上述した理由と同様である。
In this specification, "glutamine residue content" is a value calculated by the following method.
Formula 1: [(A) n motif-REP] m or formula 2: [(A) n motif-REP] m - ( A ) fibroin (modified fibroin or naturally In fibroin), everything contained in the sequence (corresponding to "region A" in Figure 5) obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence (sequence corresponding to "region A" in Figure 5). In REP, the total number of glutamine residues included in that 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 removed from the domain sequence, and then (A) n The glutamine residue content is calculated as u/t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs excluding motifs. In calculating the glutamine residue content, we target "sequences obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" due to the above-mentioned reasons and The same is true.
第６の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、ＲＥＰ中の１又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、又は他のアミノ酸残基に置換したことに相当するアミノ酸配列を有するものであってよい。 The sixth modified fibroin corresponds to a domain sequence in which one or more glutamine residues in REP are deleted or substituted with other amino acid residues compared to naturally occurring fibroin. It may have an amino acid sequence.
「他のアミノ酸残基」は、グルタミン残基以外のアミノ酸残基であればよいが、グルタミン残基よりも疎水性指標の大きいアミノ酸残基であることが好ましい。アミノ酸残基の疎水性指標は表１に示すとおりである。 "Other amino acid residues" may be any amino acid residues other than glutamine residues, but are preferably amino acid residues with a larger hydrophobicity index than glutamine residues. The hydrophobicity index of amino acid residues is as shown in Table 1.
表１に示すとおり、グルタミン残基よりも疎水性指標の大きいアミノ酸残基としては、イソロイシン（Ｉ）、バリン（Ｖ）、ロイシン（Ｌ）、フェニルアラニン（Ｆ）、システイン（Ｃ）、メチオニン（Ｍ）アラニン（Ａ）、グリシン（Ｇ）、スレオニン（Ｔ）、セリン（Ｓ）、トリプトファン（Ｗ）、チロシン（Ｙ）、プロリン（Ｐ）及びヒスチジン（Ｈ）から選ばれるアミノ酸残基を挙げることができる。これらの中でも、イソロイシン（Ｉ）、バリン（Ｖ）、ロイシン（Ｌ）、フェニルアラニン（Ｆ）、システイン（Ｃ）、メチオニン（Ｍ）及びアラニン（Ａ）から選ばれるアミノ酸残基であることがより好ましく、イソロイシン（Ｉ）、バリン（Ｖ）、ロイシン（Ｌ）及びフェニルアラニン（Ｆ）から選ばれるアミノ酸残基であることが更に好ましい。 As shown in Table 1, amino acid residues with a higher hydrophobic index than glutamine residues include isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), and methionine (M ) Amino acid residues selected from alanine (A), glycine (G), threonine (T), serine (S), tryptophan (W), tyrosine (Y), proline (P) and histidine (H) may be mentioned. can. Among these, amino acid residues selected from isoleucine (I), valine (V), leucine (L), phenylalanine (F), cysteine (C), methionine (M) and alanine (A) are more preferred. , isoleucine (I), valine (V), leucine (L) and phenylalanine (F).
第６の改変フィブロインは、ＲＥＰの疎水性度が、－０．８以上であることが好ましく、－０．７以上であることがより好ましく、０以上であることが更に好ましく、０．３以上であることが更により好ましく、０．４以上であることが特に好ましい。ＲＥＰの疎水性度の上限に特に制限はなく、１．０以下であってよく、０．７以下であってもよい。 In the sixth modified fibroin, the degree of hydrophobicity of REP is preferably -0.8 or more, more preferably -0.7 or more, still more preferably 0 or more, and 0.3 or more. It is even more preferable that it is, and it is especially preferable that it is 0.4 or more. The upper limit of the degree of hydrophobicity of REP is not particularly limited, and may be 1.0 or less, or may be 0.7 or less.
本明細書において、「ＲＥＰの疎水性度」は、以下の方法により算出される値である。
式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ、又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるドメイン配列を含むフィブロイン（改変フィブロイン又は天然由来のフィブロイン）において、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列（図５の「領域Ａ」に相当する配列。）に含まれる全てのＲＥＰにおいて、その領域の各アミノ酸残基の疎水性指標の総和をｖとし、最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除き、更に（Ａ）ｎモチーフを除いた全ＲＥＰのアミノ酸残基の総数をｔとしたときに、ＲＥＰの疎水性度はｖ／ｔとして算出される。ＲＥＰの疎水性度の算出において、「最もＣ末端側に位置する（Ａ）ｎモチーフからドメイン配列のＣ末端までの配列をドメイン配列から除いた配列」を対象としている理由は、上述した理由と同様である。
In this specification, "hydrophobicity of REP" is a value calculated by the following method.
Formula 1: [(A) n motif-REP] m or formula 2: [(A) n motif-REP] m - ( A ) fibroin (modified fibroin or naturally In fibroin), everything contained in the sequence (corresponding to "region A" in Figure 5) obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence (sequence corresponding to "region A" in Figure 5). In REP, the sum of the hydrophobicity indices of each amino acid residue in that region is 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 removed from the domain sequence, and further ( A) The hydrophobicity of REP is calculated as v/t, where t is the total number of amino acid residues in all REPs excluding the n motif. In calculating the degree of hydrophobicity of REP, we target "sequences obtained by excluding the sequence from the (A) n motif located on the C-terminal side to the C-terminus of the domain sequence from the domain sequence" due to the above-mentioned reasons and The same is true.
第６の改変フィブロインは、そのドメイン配列が、天然由来のフィブロインと比較して、ＲＥＰ中の１又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、及び／又はＲＥＰ中の１又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換したことに相当する改変に加え、更に１又は複数のアミノ酸残基を置換、欠失、挿入及び／又は付加したことに相当するアミノ酸配列の改変があってもよい。 The sixth modified fibroin has a domain sequence in which one or more glutamine residues in REP are deleted compared to naturally occurring fibroin, and/or one or more glutamine residues in REP In addition to modifications corresponding to the substitution of other amino acid residues, there may also be modifications of the amino acid sequence corresponding to substitutions, deletions, insertions, and/or additions of one or more amino acid residues. .
第６の改変フィブロインは、例えば、クローニングした天然由来のフィブロインの遺伝子配列からＲＥＰ中の１又は複数のグルタミン残基を欠失させること、及び／又はＲＥＰ中の１又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換することにより得ることができる。また、例えば、天然由来のフィブロインのアミノ酸配列からＲＥＰ中の１又は複数のグルタミン残基を欠失したこと、及び／又はＲＥＰ中の１又は複数のグルタミン残基を他のアミノ酸残基に置換したことに相当するアミノ酸配列を設計し、設計したアミノ酸配列をコードする核酸を化学合成することにより得ることもできる。 The sixth modified fibroin can be produced by, for example, deleting one or more glutamine residues in REP from the cloned naturally-derived fibroin gene sequence, and/or replacing one or more glutamine residues in REP with another one. can be obtained by substituting the amino acid residue of In addition, for example, one or more glutamine residues in REP have been deleted from the amino acid sequence of naturally-derived fibroin, and/or one or more glutamine residues in REP have been replaced with other amino acid residues. It can also be obtained by designing a corresponding amino acid sequence and chemically synthesizing a nucleic acid encoding the designed amino acid sequence.
第６の改変フィブロインのより具体的な例として、（６－ｉ）配列番号２５（Ｍｅｔ－ＰＲＴ８８８）、配列番号２６（Ｍｅｔ－ＰＲＴ９６５）、配列番号２７（Ｍｅｔ－ＰＲＴ８８９）、配列番号２８（Ｍｅｔ－ＰＲＴ９１６）、配列番号２９（Ｍｅｔ－ＰＲＴ９１８）、配列番号３０（Ｍｅｔ－ＰＲＴ６９９）、配列番号３１（Ｍｅｔ－ＰＲＴ６９８）、配列番号３２（Ｍｅｔ－ＰＲＴ９６６）、配列番号４１（Ｍｅｔ－ＰＲＴ９１７）若しくは配列番号４２（Ｍｅｔ－ＰＲＴ１０２８）で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロイン、又は（６－ｉｉ）配列番号２５、配列番号２６、配列番号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３０、配列番号３１、配列番号３２、配列番号４１若しくは配列番号４２で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む改変フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of the sixth modified fibroin include (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 sequence Modified fibroin comprising the amino acid sequence shown by number 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 modified fibroin containing an amino acid sequence having 90% or more sequence identity.
（６－ｉ）の改変フィブロインについて説明する。配列番号２５で示されるアミノ酸配列は、配列番号７で示されるアミノ酸配列（Ｍｅｔ－ＰＲＴ４１０）中のＱＱを全てＶＬに置換したものである。配列番号２６で示されるアミノ酸配列は、配列番号７で示されるアミノ酸配列中のＱＱを全てＴＳに置換し、かつ残りのＱをＡに置換したものである。配列番号２７で示されるアミノ酸配列は、配列番号７で示されるアミノ酸配列中のＱＱを全てＶＬに置換し、かつ残りのＱをＩに置換したものである。配列番号２８で示されるアミノ酸配列は、配列番号７で示されるアミノ酸配列中のＱＱを全てＶＩに置換し、かつ残りのＱをＬに置換したものである。配列番号２９で示されるアミノ酸配列は、配列番号７で示されるアミノ酸配列中のＱＱを全てＶＦに置換し、かつ残りのＱをＩに置換したものである。 The modified fibroin (6-i) will be explained. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 25 is obtained by replacing all QQ 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 QQ 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 QQ 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 replacing all QQ in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 with VI, and replacing the remaining Q with L. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 29 is obtained by replacing all QQ 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 QQ 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 QQ 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 shown by SEQ ID NO: 32 is obtained by replacing all QQ with VF in the sequence in which the 20 domain sequence regions present in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 (Met-PRT410) are repeated twice, 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 QQ in the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 7 with LI, and replacing the remaining Q with V. The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 42 (Met-PRT1028) is obtained by replacing all QQ 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）。 The amino acid sequences shown by 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 all contain glutamine residues. The group content is below 9% (Table 2).
（６－ｉ）の改変フィブロインは、配列番号２５、配列番号２６、配列番号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３０、配列番号３１、配列番号３２、配列番号４１又は配列番号４２で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (6-i) 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: 42. It may consist of the amino acid sequence shown.
（６－ｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号２５、配列番号２６、配列番号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３０、配列番号３１、配列番号３２、配列番号４１又は配列番号４２で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（６－ｉｉ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ、又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (6-ii) 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: 42. It contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the indicated amino acid sequence. The modified fibroin of (6-ii) also has a domain represented by Formula 1: [(A) n motif-REP] m or Formula 2: [(A) n motif-REP] m - (A) n motif. It is a protein that contains a sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.
（６－ｉｉ）の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が９％以下であることが好ましい。また、（６－ｉｉ）の改変フィブロインは、ＧＰＧＸＸモチーフ含有率が１０％以上であることが好ましい。 The modified fibroin (6-ii) preferably has a glutamine residue content of 9% or less. Furthermore, the modified fibroin (6-ii) preferably has a GPGXX motif content of 10% or more.
第６の改変フィブロインは、Ｎ末端及びＣ末端のいずれか一方又は両方にタグ配列を含んでいてもよい。これにより、改変フィブロインの単離、固定化、検出及び可視化等が可能となる。 The sixth modified fibroin may contain a tag sequence at either or both of the N-terminus and C-terminus. This makes it possible to isolate, immobilize, detect, visualize, etc. the modified fibroin.
タグ配列を含む改変フィブロインのより具体的な例として、（６－ｉｉｉ）配列番号３３（ＰＲＴ８８８）、配列番号３４（ＰＲＴ９６５）、配列番号３５（ＰＲＴ８８９）、配列番号３６（ＰＲＴ９１６）、配列番号３７（ＰＲＴ９１８）、配列番号３８（ＰＲＴ６９９）、配列番号３９（ＰＲＴ６９８）、配列番号４０（ＰＲＴ９６６）、配列番号４３（ＰＲＴ９１７）若しくは配列番号４４（ＰＲＴ１０２８）で示されるアミノ酸配列を含む改変フィブロイン、又は（６－ｉｖ）配列番号３３、配列番号３４、配列番号３５、配列番号３６、配列番号３７、配列番号３８、配列番号３９、配列番号４０、配列番号４３若しくは配列番号４４で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む改変フィブロインを挙げることができる。 More specific examples of modified fibroin containing tag sequences include (6-iii) SEQ ID NO: 33 (PRT888), SEQ ID NO: 34 (PRT965), SEQ ID NO: 35 (PRT889), SEQ ID NO: 36 (PRT916), SEQ ID NO: 37 (PRT918), SEQ ID NO: 38 (PRT699), SEQ ID NO: 39 (PRT698), SEQ ID NO: 40 (PRT966), SEQ ID NO: 43 (PRT917) or SEQ ID NO: 44 (PRT1028), or ( 6-iv) Amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 or SEQ ID NO: 44 and 90 Mention may be made of modified fibroin comprising amino acid sequences having % or more sequence identity.
配列番号３３、配列番号３４、配列番号３５、配列番号３６、配列番号３７、配列番号３８、配列番号３９、配列番号４０、配列番号４３及び配列番号４４で示されるアミノ酸配列は、それぞれ配列番号２５、配列番号２６、配列番号２７、配列番号２８、配列番号２９、配列番号３０、配列番号３１、配列番号３２、配列番号４１及び配列番号４２で示されるアミノ酸配列のＮ末端に配列番号１１で示されるアミノ酸配列（Ｈｉｓタグ配列及びヒンジ配列を含む）を付加したものである。Ｎ末端にタグ配列を付加しただけであるため、グルタミン残基含有率に変化はなく、配列番号３３、配列番号３４、配列番号３５、配列番号３６、配列番号３７、配列番号３８、配列番号３９、配列番号４０、配列番号４３及び配列番号４４で示されるアミノ酸配列は、いずれもグルタミン残基含有率が９％以下である（表３）。 The amino acid sequences shown by SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39, SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43 and SEQ ID NO: 44 are SEQ ID NO: 25, respectively. , 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. The amino acid sequence (including 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, and SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34, SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36, SEQ ID NO: 37, SEQ ID NO: 38, SEQ ID NO: 39 , SEQ ID NO: 40, SEQ ID NO: 43, and SEQ ID NO: 44 all have a glutamine residue content of 9% or less (Table 3).
（６－ｉｉｉ）の改変フィブロインは、配列番号３３、配列番号３４、配列番号３５、配列番号３６、配列番号３７、配列番号３８、配列番号３９、配列番号４０、配列番号４３又は配列番号４４で示されるアミノ酸配列からなるものであってもよい。 The modified fibroin of (6-iii) 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: 44. It may consist of the amino acid sequence shown.
（６－ｉｖ）の改変フィブロインは、配列番号３３、配列番号３４、配列番号３５、配列番号３６、配列番号３７、配列番号３８、配列番号３９、配列番号４０、配列番号４３又は配列番号４４で示されるアミノ酸配列と９０％以上の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むものである。（６－ｉｖ）の改変フィブロインもまた、式１：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ、又は式２：［（Ａ）ｎモチーフ－ＲＥＰ］ｍ－（Ａ）ｎモチーフで表されるドメイン配列を含むタンパク質である。上記配列同一性は、９５％以上であることが好ましい。 The modified fibroin of (6-iv) 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: 44. It contains an amino acid sequence having 90% or more sequence identity with the indicated amino acid sequence. The modified fibroin of (6-iv) also has a domain represented by formula 1: [(A) n motif-REP] m or formula 2: [(A) n motif-REP] m - (A) n motif. It is a protein that contains a sequence. The sequence identity is preferably 95% or more.
（６－ｉｖ）の改変フィブロインは、グルタミン残基含有率が９％以下であることが好ましい。また、（６－ｉｖ）の改変フィブロインは、ＧＰＧＸＸモチーフ含有率が１０％以上であることが好ましい。 The modified fibroin (6-iv) preferably has a glutamine residue content of 9% or less. Furthermore, the modified fibroin (6-iv) preferably has a GPGXX motif content of 10% or more.
第６の改変フィブロインは、組換えタンパク質生産系において生産されたタンパク質を宿主の外部に放出するための分泌シグナルを含んでいてもよい。分泌シグナルの配列は、宿主の種類に応じて適宜設定することができる。 The sixth modified fibroin may contain a secretion signal for releasing the protein produced in the recombinant protein production system to the outside of the host. The sequence of the secretion signal can be appropriately set depending on the type of host.
改変フィブロインは、第１の改変フィブロイン、第２の改変フィブロイン、第３の改変フィブロイン、第４の改変フィブロイン、第５の改変フィブロイン、及び第６の改変フィブロインが有する特徴のうち、少なくとも２つ以上の特徴を併せ持つ改変フィブロインであってもよい。 The modified fibroin has at least two or more of the characteristics possessed by the first modified fibroin, the second modified fibroin, the third modified fibroin, the fourth modified fibroin, the fifth modified fibroin, and the sixth modified fibroin. It may also be a modified fibroin that has the following characteristics.
改変フィブロインは、親水性改変フィブロインであってもよく、疎水性改変フィブロインであってもよい。本明細書において、「疎水性改変フィブロイン」とは、改変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超である改変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、「親水性改変フィブロイン」とは、平均ＨＩが０以下である改変フィブロインである。改変フィブロインとしては、耐燃焼性に優れるという観点から、親水性改変フィブロインが好ましく、吸湿発熱性に優れるという観点からは、疎水性改変フィブロインが好ましい。 The modified fibroin may be a hydrophilic modified fibroin or a hydrophobic modified fibroin. As used herein, "hydrophobically modified fibroin" refers to the value obtained by calculating the sum of the hydrophobicity index (HI) of all amino acid residues constituting the modified fibroin, and then dividing the sum by the total number of amino acid residues. (Average HI) of more than 0. The hydrophobicity index is as shown in Table 1. Moreover, "hydrophilic modified fibroin" is modified fibroin whose average HI is 0 or less. As the modified fibroin, hydrophilic modified fibroin is preferred from the viewpoint of excellent combustion resistance, and hydrophobic modified fibroin is preferred from the viewpoint of excellent hygroscopic exothermic property.
疎水性改変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フィブロインが挙げられる。 Examples of the hydrophobically modified fibroin include the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 30, SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 33, or SEQ ID NO: 43, SEQ ID NO: 35, Examples include modified fibroin containing the amino acid sequence shown by 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.
親水性改変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フィブロインが挙げられる。 Examples of the hydrophilic modified fibroin include the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 4, the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14. or the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 15, the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 15. Examples include modified fibroin containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20, or SEQ ID NO: 21.
本実施形態に係る人造フィブロイン繊維は、改変フィブロインを１種単独で含有するものであってもよく、改変フィブロイン２種以上を組み合わせて含有するものであってもよい。 The artificial fibroin fiber according to the present embodiment may contain one type of modified fibroin alone, or may contain a combination of two or more types of modified fibroin.
（改変フィブロインの製造方法）
上記いずれの実施形態に係る改変フィブロインも、例えば、当該改変フィブロインをコードする核酸配列と、当該核酸配列に作動可能に連結された１又は複数の調節配列とを有する発現ベクターで形質転換された宿主により、当該核酸を発現させることにより生産することができる。
(Method for producing modified fibroin)
The modified fibroin according to any of the above embodiments can be used, for example, in a host transformed with an expression vector having a nucleic acid sequence encoding the modified fibroin and one or more regulatory sequences operably linked to the nucleic acid sequence. can be produced by expressing the nucleic acid.
改変フィブロインをコードする核酸の製造方法は、特に制限されない。例えば、天然のフィブロインをコードする遺伝子を利用して、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）などで増幅しクローニングし、遺伝子工学的手法により改変する方法、又は、化学的に合成する方法によって、当該核酸を製造することができる。核酸の化学的な合成方法も特に制限されず、例えば、ＮＣＢＩのウェブデータベースなどより入手したフィブロインのアミノ酸配列情報をもとに、ＡＫＴＡ ｏｌｉｇｏｐｉｌｏｔ ｐｌｕｓ １０／１００（ＧＥヘルスケア・ジャパン株式会社）などで自動合成したオリゴヌクレオチドをＰＣＲなどで連結する方法によって遺伝子を化学的に合成することができる。この際に、改変フィブロインの精製及び／又は確認を容易にするため、上記のアミノ酸配列のＮ末端に開始コドン及びＨｉｓ１０タグからなるアミノ酸配列を付加したアミノ酸配列からなる改変フィブロインをコードする核酸を合成してもよい。 The method for producing a nucleic acid encoding modified fibroin is not particularly limited. For example, the nucleic acid is produced by using a gene encoding natural fibroin, amplifying it by polymerase chain reaction (PCR), cloning it, modifying it by genetic engineering techniques, or chemically synthesizing it. can do. The method of chemically synthesizing nucleic acids is also not particularly limited, and for example, it can be synthesized using AKTA oligopilot plus 10/100 (GE Healthcare Japan Co., Ltd.) based on the amino acid sequence information of fibroin obtained from the NCBI web database. Genes can be chemically synthesized by linking automatically synthesized oligonucleotides using PCR or the like. At this time, in order to facilitate purification and/or confirmation of modified fibroin, a nucleic acid encoding modified fibroin consisting of an amino acid sequence with an amino acid sequence consisting of a start codon and a His10 tag added to the N-terminus of the above amino acid sequence was synthesized. You may.
調節配列は、宿主における改変フィブロインの発現を制御する配列（例えば、プロモーター、エンハンサー、リボソーム結合配列、転写終結配列等）であり、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。プロモーターとして、宿主細胞中で機能し、改変フィブロインを発現誘導可能な誘導性プロモーターを用いてもよい。誘導性プロモーターは、誘導物質（発現誘導剤）の存在、リプレッサー分子の非存在、又は温度、浸透圧若しくはｐＨ値の上昇若しくは低下等の物理的要因により、転写を制御できるプロモーターである。 The regulatory sequence is a sequence (eg, promoter, enhancer, ribosome binding sequence, transcription termination sequence, etc.) that controls the expression of modified fibroin in the host, and can be appropriately selected depending on the type of host. As the promoter, an inducible promoter that functions in the host cell and can induce expression of the modified fibroin may be used. An inducible promoter is a promoter whose transcription can be controlled by the presence of an inducer (expression inducer), the absence of a repressor molecule, or a physical factor such as an increase or decrease in temperature, osmotic pressure, or pH value.
発現ベクターの種類は、プラスミドベクター、ウイルスベクター、コスミドベクター、フォスミドベクター、人工染色体ベクター等、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。発現ベクターとしては、宿主細胞において自立複製が可能、又は宿主の染色体中への組込みが可能で、改変フィブロインをコードする核酸を転写できる位置にプロモーターを含有しているものが好適に用いられる。 The type of expression vector can be appropriately selected depending on the type of host, such as a plasmid vector, a virus vector, a cosmid vector, a fosmid vector, or an artificial chromosome vector. As the expression vector, one that is capable of autonomous replication in the host cell or can be integrated into the chromosome of the host, and contains a promoter at a position where the nucleic acid encoding the modified fibroin can be transcribed is preferably used.
宿主として、原核生物、並びに酵母、糸状真菌、昆虫細胞、動物細胞及び植物細胞等の真核生物のいずれも好適に用いることができる。 As the host, any of prokaryotes and eukaryotes such as yeast, filamentous fungi, insect cells, animal cells, and plant cells can be suitably used.
原核生物の宿主の好ましい例として、エシェリヒア属、ブレビバチルス属、セラチア属、バチルス属、ミクロバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属及びシュードモナス属等に属する細菌を挙げることができる。エシェリヒア属に属する微生物として、例えば、エシェリヒア・コリ等を挙げることができる。ブレビバチルス属に属する微生物として、例えば、ブレビバチルス・アグリ等を挙げることができる。セラチア属に属する微生物として、例えば、セラチア・リクエファシエンス等を挙げることができる。バチルス属に属する微生物として、例えば、バチルス・サチラス等を挙げることができる。ミクロバクテリウム属に属する微生物として、例えば、ミクロバクテリウム・アンモニアフィラム等を挙げることができる。ブレビバクテリウム属に属する微生物として、例えば、ブレビバクテリウム・ディバリカタム等を挙げることができる。コリネバクテリウム属に属する微生物として、例えば、コリネバクテリウム・アンモニアゲネス等を挙げることができる。シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）属に属する微生物として、例えば、シュードモナス・プチダ等を挙げることができる。 Preferred examples of prokaryotic hosts include bacteria belonging to the genus Escherichia, Brevibacillus, Serratia, Bacillus, Microbacterium, Brevibacterium, Corynebacterium, Pseudomonas, and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Escherichia include Escherichia coli. Examples of microorganisms belonging to the genus Brevibacillus include Brevibacillus agri. Examples of microorganisms belonging to the genus Serratia include Serratia liquefaciens. Examples of microorganisms belonging to the genus Bacillus include Bacillus subtilis. Examples of microorganisms belonging to the genus Microbacterium include Microbacterium ammoniaphyllum. Examples of microorganisms belonging to the genus Brevibacterium include Brevibacterium divaricatum. Examples of microorganisms belonging to the genus Corynebacterium include Corynebacterium ammoniagenes. Examples of microorganisms belonging to the genus Pseudomonas include Pseudomonas putida.
原核生物を宿主とする場合、改変フィブロインをコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、ｐＢＴｒｐ２（ベーリンガーマンハイム社製）、ｐＧＥＸ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ社製）、ｐＵＣ１８、ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔＩＩ、ｐＳｕｐｅｘ、ｐＥＴ２２ｂ、ｐＣｏｌｄ、ｐＵＢ１１０、ｐＮＣＯ２（特開２００２－２３８５６９号公報）等を挙げることができる。 When a prokaryote is used as a host, vectors for introducing a nucleic acid encoding modified fibroin include, for example, pBTrp2 (manufactured by Boehringer Mannheim), pGEX (manufactured by Pharmacia), pUC18, pBluescript II, pSupex, pET22b, pCold, pUB110, Examples include pNCO2 (Japanese Patent Application Laid-open No. 2002-238569).
真核生物の宿主としては、例えば、酵母及び糸状真菌（カビ等）を挙げることができる。酵母としては、例えば、サッカロマイセス属、ピキア属、シゾサッカロマイセス属等に属する酵母を挙げることができる。糸状真菌としては、例えば、アスペルギルス属、ペニシリウム属、トリコデルマ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）属等に属する糸状真菌を挙げることができる。 Eukaryotic hosts include, for example, yeast and filamentous fungi (molds, etc.). Examples of yeast include yeasts belonging to the genus Saccharomyces, Pichia, Schizosaccharomyces, and the like. Examples of filamentous fungi include filamentous fungi belonging to the genus Aspergillus, Penicillium, Trichoderma, and the like.
真核生物を宿主とする場合、改変フィブロインをコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、ＹＥＰ１３（ＡＴＣＣ３７１１５）、ＹＥｐ２４（ＡＴＣＣ３７０５１）等を挙げることができる。上記宿主細胞への発現ベクターの導入方法としては、上記宿主細胞へＤＮＡを導入する方法であればいずれも用いることができる。例えば、カルシウムイオンを用いる方法〔Ｐｒｏｃ． Ｎａｔｌ． Ａｃａｄ． Ｓｃｉ． ＵＳＡ，６９，２１１０（１９７２）〕、エレクトロポレーション法、スフェロプラスト法、プロトプラスト法、酢酸リチウム法、コンピテント法等を挙げることができる。 When a eukaryote is used as a host, examples of vectors for introducing a nucleic acid encoding modified fibroin include YEP13 (ATCC 37115) and YEp24 (ATCC 37051). Any method for introducing DNA into the host cells can be used as a method for introducing the expression vector into the host cells. For example, a method using calcium ions [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972)], electroporation method, spheroplast method, protoplast method, lithium acetate method, competent method, and the like.
発現ベクターで形質転換された宿主による核酸の発現方法としては、直接発現のほか、モレキュラー・クローニング第２版に記載されている方法等に準じて、分泌生産、融合タンパク質発現等を行うことができる。 In addition to direct expression, methods for expressing nucleic acids by hosts transformed with expression vectors include secretory production, fusion protein expression, etc. according to the methods described in Molecular Cloning, 2nd edition. .
改変フィブロインは、例えば、発現ベクターで形質転換された宿主を培養培地中で培養し、培養培地中に当該改変フィブロインを生成及び蓄積させ、該培養培地から採取することにより製造することができる。宿主を培養培地中で培養する方法は、宿主の培養に通常用いられる方法に従って行うことができる。 Modified fibroin can be produced, for example, by culturing a host transformed with an expression vector in a culture medium, producing and accumulating the modified fibroin in the culture medium, and collecting it from the culture medium. The host can be cultured in a culture medium according to a method commonly used for culturing hosts.
宿主が、大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物である場合、培養培地として、宿主が資化し得る炭素源、窒素源及び無機塩類等を含有し、宿主の培養を効率的に行える培地であれば天然培地及び合成培地のいずれを用いてもよい。 When the host is a prokaryote such as Escherichia coli or a eukaryote such as yeast, the culture medium contains a carbon source, nitrogen source, inorganic salts, etc. that can be assimilated by the host, and allows efficient culture of the host. Either a natural medium or a synthetic medium may be used.
炭素源としては、上記形質転換微生物が資化し得るものであればよく、例えば、グルコース、フラクトース、スクロース、及びこれらを含有する糖蜜、デンプン及びデンプン加水分解物等の炭水化物、酢酸及びプロピオン酸等の有機酸、並びにエタノール及びプロパノール等のアルコール類を用いることができる。窒素源としては、例えば、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム及びリン酸アンモニウム等の無機酸又は有機酸のアンモニウム塩、その他の含窒素化合物、並びにペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕及び大豆粕加水分解物、各種発酵菌体及びその消化物を用いることができる。無機塩類としては、例えば、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅及び炭酸カルシウムを用いることができる。 The carbon source may be anything that can be assimilated by the transformed microorganisms, such as carbohydrates such as glucose, fructose, sucrose, molasses containing these, starch and starch hydrolysates, and acetic acid and propionic acid. Organic acids and alcohols such as ethanol and propanol can be used. Examples of nitrogen sources include ammonium salts of inorganic or organic acids such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate and ammonium phosphate, other nitrogen-containing compounds, as well as peptone, meat extract, yeast extract, corn steep liquor, Casein hydrolysates, soybean meal and soybean meal hydrolysates, various fermented microbial cells, and digested products thereof can be used. As the inorganic salts, for example, potassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, and calcium carbonate can be used.
大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物の培養は、例えば、振盪培養又は深部通気攪拌培養等の好気的条件下で行うことができる。培養温度は、例えば、１５～４０℃である。培養時間は、通常１６時間～７日間である。培養中の培養培地のｐＨは３．０～９．０に保持することが好ましい。培養培地のｐＨの調整は、無機酸、有機酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム及びアンモニア等を用いて行うことができる。 Culture of prokaryotes such as Escherichia coli or eukaryotes such as yeast can be carried out under aerobic conditions such as shaking culture or deep aeration agitation culture. The culture temperature is, for example, 15 to 40°C. The culture time is usually 16 hours to 7 days. The pH of the culture medium during culture is preferably maintained at 3.0 to 9.0. The pH of the culture medium can be adjusted using inorganic acids, organic acids, alkaline solutions, urea, calcium carbonate, ammonia, and the like.
また、培養中、必要に応じて、アンピシリン及びテトラサイクリン等の抗生物質を培養培地に添加してもよい。プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときには、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、ｌａｃプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはイソプロピル－β－Ｄ－チオガラクトピラノシド等を、ｔｒｐプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはインドールアクリル酸等を培地に添加してもよい。 Furthermore, during culture, antibiotics such as ampicillin and tetracycline may be added to the culture medium as necessary. When culturing a microorganism transformed with an expression vector using an inducible promoter as a promoter, an inducer may be added to the medium as necessary. For example, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside is used when culturing a microorganism transformed with an expression vector using the lac promoter, and indole acrylate is used when culturing a microorganism transformed with an expression vector using the trp promoter. An acid or the like may be added to the medium.
発現させた改変フィブロインの単離及び精製は通常用いられている方法で行うことができる。例えば、当該改変フィブロインが、細胞内に溶解状態で発現した場合には、培養終了後、宿主細胞を遠心分離により回収し、水系緩衝液に懸濁した後、超音波破砕機、フレンチプレス、マントンガウリンホモゲナイザー及びダイノミル等により宿主細胞を破砕し、無細胞抽出液を得る。該無細胞抽出液を遠心分離することにより得られる上清から、タンパク質の単離精製に通常用いられている方法、すなわち、溶媒抽出法、硫安等による塩析法、脱塩法、有機溶媒による沈殿法、ジエチルアミノエチル（ＤＥＡＥ）－セファロース、ＤＩＡＩＯＮ ＨＰＡ－７５（三菱化成社製）等のレジンを用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、Ｓ－Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ ＦＦ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ社製）等のレジンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィー法、ブチルセファロース、フェニルセファロース等のレジンを用いた疎水性クロマトグラフィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフィー法、クロマトフォーカシング法、等電点電気泳動等の電気泳動法等の方法を単独又は組み合わせて使用し、精製標品を得ることができる。 The expressed modified fibroin can be isolated and purified by commonly used methods. For example, when the modified fibroin is expressed in a dissolved state in cells, after the completion of culture, the host cells are collected by centrifugation, suspended in an aqueous buffer, and then processed using an ultrasonicator, French press, or Manton. Host cells are disrupted using a Gaulin homogenizer, Dynomill, etc. to obtain a cell-free extract. From the supernatant obtained by centrifuging the cell-free extract, methods commonly used for isolation and purification of proteins, such as solvent extraction, salting out with ammonium sulfate, desalting, and organic solvents. precipitation method, diethylaminoethyl (DEAE)-Sepharose, anion exchange chromatography method using resins such as DIAION HPA-75 (manufactured by Mitsubishi Kasei Corporation), and positive chromatography method using resins such as S-Sepharose FF (manufactured by Pharmacia Corporation). Ion exchange chromatography, hydrophobic chromatography using resins such as butyl Sepharose and phenyl Sepharose, gel filtration using molecular sieves, affinity chromatography, chromatofocusing, and electrophoresis such as isoelectric focusing. A purified sample can be obtained by using these methods alone or in combination.
また、改変フィブロインが細胞内に不溶体を形成して発現した場合は、同様に宿主細胞を回収後、破砕し、遠心分離を行うことにより、沈殿画分として改変フィブロインの不溶体を回収する。回収した改変フィブロインの不溶体はタンパク質変性剤で可溶化することができる。該操作の後、上記と同様の単離精製法により改変フィブロインの精製標品を得ることができる。当該改変フィブロインが細胞外に分泌された場合には、培養上清から当該改変フィブロインを回収することができる。すなわち、培養物を遠心分離等の手法により処理することにより培養上清を取得し、その培養上清から、上記と同様の単離精製法を用いることにより、精製標品を得ることができる。 In addition, when the modified fibroin is expressed by forming an insoluble body within the cells, the host cells are similarly collected, disrupted, and centrifuged to recover the insoluble body of the modified fibroin as a precipitate fraction. The recovered insoluble modified fibroin can be solubilized with a protein denaturing agent. After this operation, a purified sample of modified fibroin can be obtained by the same isolation and purification method as above. When the modified fibroin is secreted extracellularly, the modified fibroin can be recovered from the culture supernatant. That is, a culture supernatant is obtained by processing a culture using techniques such as centrifugation, and a purified sample can be obtained from the culture supernatant by using the same isolation and purification method as described above.
（人造フィブロイン原繊維の製造方法）
本実施形態に係る人造フィブロイン原繊維は、上述した改変フィブロインを紡糸したものであり、上述した改変フィブロインを主成分として含む。本実施形態に係る人造フィブロイン原繊維は、紡糸後、水と接触する前の繊維である。
(Method for producing artificial fibroin fibrils)
The artificial fibroin fibril according to this embodiment is obtained by spinning the modified fibroin described above, and contains the modified fibroin described above as a main component. The artificial fibroin fibril according to the present embodiment is a fiber after spinning but before contact with water.
本実施形態に係る人造フィブロイン原繊維は、公知の紡糸方法によって製造することができる。すなわち、例えば、まず、上述した方法に準じて製造した改変フィブロイン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）、又はヘキサフルオロイソプロノール（ＨＦＩＰ）等の溶媒に、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する。次いで、このドープ液を用いて、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、目的とする人造フィブロイン原繊維を得ることができる。好ましい紡糸方法としては、湿式紡糸又は乾湿式紡糸を挙げることができる。 The artificial fibroin fibril according to this embodiment can be produced by a known spinning method. That is, for example, first, modified fibroin produced according to the method described above is added to a solvent such as dimethyl sulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), or hexafluoroisopronol (HFIP) as a solubility promoter. A dope solution is prepared by adding it together with an inorganic salt and dissolving it. Next, using this dope solution, the desired artificial fibroin fibrils can be obtained by spinning by a known spinning method such as wet spinning, dry spinning, dry-wet spinning, or melt spinning. Preferred spinning methods include wet spinning or dry-wet spinning.
図６は、人造フィブロイン原繊維を製造するための紡糸装置の一例を概略的に示す説明図である。図６に示す紡糸装置１０は、乾湿式紡糸用の紡糸装置の一例であり、押出し装置１と、未延伸糸製造装置２と、湿熱延伸装置３と、乾燥装置４とを有している。
FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing an example of a spinning device for producing artificial fibroin fibrils. A
紡糸装置１０を使用した紡糸方法を説明する。まず、貯槽７に貯蔵されたドープ液６が、ギアポンプ８により口金９から押し出される。ラボスケールにおいては、ドープ液をシリンダーに充填し、シリンジポンプを用いてノズルから押し出してもよい。次いで、押し出されたドープ液６は、エアギャップ１９を経て、凝固液槽２０の凝固液１１内に供給され、溶媒が除去されて、改変フィブロインが凝固し、繊維状凝固体が形成される。次いで、繊維状凝固体が、延伸浴槽２１内の温水１２中に供給されて、延伸される。延伸倍率は供給ニップローラ１３と引き取りニップローラ１４との速度比によって決まる。その後、延伸された繊維状凝固体が、乾燥装置４に供給され、糸道２２内で乾燥されて、人造フィブロイン原繊維が、巻糸体５として得られる。１８ａ～１８ｇは糸ガイドである。
A spinning method using the
凝固液１１としては、脱溶媒できる溶媒であればよく、例えば、メタノール、エタノール及び２－プロパノール等の炭素数１～５の低級アルコール、並びにアセトン等を挙げることができる。凝固液１１は、適宜水を含んでいてもよい。凝固液１１の温度は、０～３０℃であることが好ましい。口金９として、直径０．１～０．６ｍｍのノズルを有するシリンジポンプを使用する場合、押出し速度は１ホール当たり、０．２～６．０ｍｌ／時間が好ましく、１．４～４．０ｍｌ／時間であることがより好ましい。凝固したタンパク質が凝固液１１中を通過する距離（実質的には、糸ガイド１８ａから糸ガイド１８ｂまでの距離）は、脱溶媒が効率的に行える長さがあればよく、例えば、２００～５００ｍｍである。未延伸糸の引き取り速度は、例えば、１～２０ｍ／分であってよく、１～３ｍ／分であることが好ましい。凝固液１１中での滞留時間は、例えば、０．０１～３分であってよく、０．０５～０．１５分であることが好ましい。また、凝固液１１中で延伸（前延伸）をしてもよい。凝固液槽２０は多段設けてもよく、また延伸は必要に応じて、各段、又は特定の段で行ってもよい。
The coagulating
なお、人造フィブロイン原繊維を得る際に実施される延伸は、例えば、上記した凝固液槽２０内で行う前延伸、及び延伸浴槽２１内で行う湿熱延伸の他、乾熱延伸も採用される。
Note that the stretching performed when obtaining the artificial fibroin fibrils includes, for example, the pre-stretching performed in the
湿熱延伸は、温水中、温水に有機溶剤等を加えた溶液中、又はスチーム加熱中で行うことができる。温度としては、例えば、５０～９０℃であってよく、７５～８５℃が好ましい。湿熱延伸では、未延伸糸（又は前延伸糸）を、例えば、１～１０倍延伸することができ、２～８倍延伸することが好ましい。 The wet heat stretching can be carried out in warm water, in a solution prepared by adding an organic solvent or the like to warm water, or in steam heating. The temperature may be, for example, 50 to 90°C, preferably 75 to 85°C. In the wet heat drawing, the undrawn yarn (or pre-drawn yarn) can be stretched, for example, by 1 to 10 times, preferably 2 to 8 times.
乾熱延伸は、電気管状炉、乾熱板等を使用して行うことができる。温度としては、例えば、１４０℃～２７０℃であってよく、１６０℃～２３０℃が好ましい。乾熱延伸では、未延伸糸（又は前延伸糸）を、例えば、０．５～８倍延伸することができ、１～４倍延伸することが好ましい。 Dry heat stretching can be performed using an electric tubular furnace, a dry heat plate, or the like. The temperature may be, for example, 140°C to 270°C, preferably 160°C to 230°C. In the dry heat drawing, the undrawn yarn (or pre-drawn yarn) can be stretched by, for example, 0.5 to 8 times, preferably 1 to 4 times.
湿熱延伸及び乾熱延伸はそれぞれ単独で行ってもよく、またこれらを多段で、又は組み合わせて行ってもよい。すなわち、一段目延伸を湿熱延伸で行い、二段目延伸を乾熱延伸で行う、又は一段目延伸を湿熱延伸行い、二段目延伸を湿熱延伸行い、更に三段目延伸を乾熱延伸で行う等、湿熱延伸及び乾熱延伸を適宜組み合わせて行うことができる。 The wet heat stretching and the dry heat stretching may be performed individually, or may be performed in multiple stages or in combination. That is, the first stage stretching is performed by wet heat stretching, the second stage stretching is performed by dry heat stretching, or the first stage stretching is performed by wet heat stretching, the second stage stretching is performed by wet heat stretching, and the third stage stretching is performed by dry heat stretching. For example, wet heat stretching and dry heat stretching can be carried out in an appropriate combination.
最終的な延伸倍率は、その下限値が、未延伸糸（又は前延伸糸）に対して、好ましくは、１倍超、２倍以上、３倍以上、４倍以上、５倍以上、６倍以上、７倍以上、８倍以上、９倍以上のうちのいずれかであり、上限値が、好ましくは４０倍以下、３０倍以下、２０倍以下、１５倍以下、１４倍以下、１３倍以下、１２倍以下、１１倍以下、１０倍以下である。人造フィブロイン原繊維が２倍以上の延伸倍率で紡糸された繊維であると、人造フィブロイン原繊維を水に接触させて湿潤状態にした際の収縮率は、より高くなる。 The lower limit of the final drawing ratio is preferably more than 1 time, 2 times or more, 3 times or more, 4 times or more, 5 times or more, or 6 times the undrawn yarn (or pre-drawn yarn). or more, 7 times or more, 8 times or more, or 9 times or more, and the upper limit is preferably 40 times or less, 30 times or less, 20 times or less, 15 times or less, 14 times or less, or 13 times or less. , 12 times or less, 11 times or less, and 10 times or less. When the artificial fibroin fibril is a fiber spun at a draw ratio of 2 times or more, the shrinkage rate when the artificial fibroin fibril is brought into contact with water and brought into a wet state becomes higher.
（人造フィブロイン繊維の製造方法）
本実施形態に係る人造フィブロイン繊維は、紡糸後、水と接触する前の繊維（人造フィブロイン原繊維）であってよく、水との接触により捲縮されたものであってもよい。一実施形態に係る水との接触により捲縮された人造フィブロイン繊維は、紡糸後に水との接触により不可逆的に収縮された収縮履歴を有する人造フィブロイン繊維（以下、「収縮履歴を有する人造フィブロイン繊維」又は単に「人造フィブロイン繊維」という場合がある）であって、人造フィブロイン原繊維を水により収縮させる収縮工程を備える製造方法により得ることができる。収縮工程は、例えば、上述した人造フィブロイン原繊維（紡糸後、水と接触する前の繊維）を、水と接触させて不可逆的に収縮させるステップ（接触ステップ）を備えるものであってよい。収縮工程は、接触ステップの後、繊維を乾燥させて更に収縮させるステップ（乾燥ステップ）を備えるものであってもよい。
(Method for producing artificial fibroin fiber)
The artificial fibroin fiber according to the present embodiment may be a fiber (artificial fibroin fibril) that has not been contacted with water after spinning, or may be a fiber that has been crimped by contact with water. The artificial fibroin fibers crimped by contact with water according to one embodiment are artificial fibroin fibers having a shrinkage history that are irreversibly contracted by contact with water after spinning (hereinafter referred to as "artificial fibroin fibers having a shrinkage history"). '' or simply ``artificial fibroin fiber''), and can be obtained by a manufacturing method that includes a shrinking step of shrinking artificial fibroin fibrils with water. The shrinking step may include, for example, a step (contact step) of irreversibly shrinking the above-mentioned artificial fibroin fibrils (fibers after spinning but before contacting with water) by contacting them with water. The shrinking step may include, after the contacting step, drying the fibers to further shrink them (drying step).
図７は、水との接触による人造フィブロイン原繊維及び人造フィブロイン繊維の長さ変化の例を示す図である。本実施形態に係る人造フィブロイン原繊維は、水に接触（湿潤）させることにより不可逆的に収縮する（図７中、「一次収縮」で示した長さ変化）特性を有する。一次収縮後、乾燥させると更に収縮する（図７中、「二次収縮」で示した長さ変化）。一次収縮又は二次収縮を経て得られた人造フィブロイン繊維は、水に接触させて湿潤状態にすると二次収縮前と同一又はそれに近似した長さにまで伸長し、以後乾燥と湿潤を繰り返すと、二次収縮と同程度の幅（図７中、「伸縮率」で示した幅）で、収縮と伸長を繰り返す。 FIG. 7 is a diagram showing an example of changes in length of artificial fibroin fibrils and artificial fibroin fibers due to contact with water. The artificial fibroin fibril according to this embodiment has the property of irreversibly shrinking (change in length indicated by "primary shrinkage" in FIG. 7) when brought into contact with (wetting) water. After the primary shrinkage, drying causes further shrinkage (length change indicated by "secondary shrinkage" in FIG. 7). When the artificial fibroin fibers obtained through primary contraction or secondary contraction are brought into contact with water and kept in a wet state, they elongate to the same length as before the secondary contraction or to a length similar to that before the secondary contraction, and after repeated drying and wetting, The contraction and expansion are repeated with the same width as the secondary contraction (width indicated by "stretch rate" in FIG. 7).
接触ステップでの人造フィブロイン原繊維の不可逆的な収縮（図７中の「一次収縮」）は、例えば、以下の理由により生ずると考えられる。すなわち、一つの理由は、人造フィブロイン原繊維の二次構造又は三次構造に起因すると考えられ、また別の一つの理由は、例えば、製造工程での延伸等によって残留応力を有する人造フィブロイン原繊維において、水が繊維間又は繊維内へ浸入することにより、残留応力が緩和されることで生ずると考えられる。したがって、収縮工程での人造フィブロイン原繊維の収縮率は、例えば、上記した人造フィブロイン原繊維の製造過程での延伸倍率の大きさに応じて任意にコントロールすることもできると考えられる。 Irreversible contraction of the artificial fibroin fibrils in the contact step ("primary contraction" in FIG. 7) is thought to occur, for example, for the following reasons. That is, one reason is thought to be due to the secondary structure or tertiary structure of the artificial fibroin fibril, and another reason is that the artificial fibroin fibril has residual stress due to, for example, stretching during the manufacturing process. This is thought to be caused by the relaxation of residual stress due to the infiltration of water between or into the fibers. Therefore, it is considered that the shrinkage rate of the artificial fibroin fibrils in the shrinking process can be arbitrarily controlled depending on, for example, the magnitude of the stretching ratio in the above-described manufacturing process of the artificial fibroin fibrils.
接触ステップでは、紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン原繊維を水と接触させて、人造フィブロイン原繊維を湿潤状態にする。湿潤状態とは、人造フィブロイン原繊維の少なくとも一部が水で濡れた状態を意味する。これにより、外力によらずに人造フィブロイン原繊維を収縮させることができる。この収縮は不可逆的なものである（図７の「一次収縮」に相当する）。 In the contacting step, the artificial fibroin fibrils after spinning and before coming into contact with water are brought into contact with water to bring the artificial fibroin fibrils into a wet state. A wet state means a state in which at least a portion of the artificial fibroin fibril is wet with water. Thereby, the artificial fibroin fibrils can be contracted without using external force. This contraction is irreversible (corresponds to "primary contraction" in FIG. 7).
接触ステップで人造フィブロイン原繊維に接触させる水の温度は、沸点未満であってよい。これにより、取扱い性及び収縮工程の作業性等が向上する。また、収縮時間を充分に短縮するという観点からは、水の温度の下限値が、１０℃以上であることが好ましく、４０℃以上であることがより好ましく、７０℃以上であることが更に好ましい。水の温度の上限値は９０℃以下であることが好ましい。 The temperature of the water that is contacted with the artificial fibroin fibrils in the contacting step may be below the boiling point. This improves the ease of handling and the workability of the shrinking process. In addition, from the viewpoint of sufficiently shortening the shrinkage time, the lower limit of the water temperature is preferably 10°C or higher, more preferably 40°C or higher, and even more preferably 70°C or higher. . The upper limit of the water temperature is preferably 90°C or less.
接触ステップにおいて、水を人造フィブロイン原繊維に接触させる方法は、特に限定されない。当該方法として、例えば、人造フィブロイン原繊維を水中に浸漬する方法、人造フィブロイン原繊維に対して水を常温で又は加温したスチーム等の状態で噴霧する方法、及び人造フィブロイン原繊維を水蒸気が充満した高湿度環境下に暴露する方法等が挙げられる。これらの方法の中でも、接触ステップにおいては、収縮時間の短縮化が効果的に図れるとともに、加工設備の簡素化等が実現できることから、人造フィブロイン原繊維を水中に浸漬する方法が好ましい。 In the contacting step, the method of bringing water into contact with the artificial fibroin fibrils is not particularly limited. Examples of such methods include immersing the artificial fibroin fibrils in water, spraying the artificial fibroin fibrils with water at room temperature or in a heated steam state, and filling the artificial fibroin fibrils with water vapor. For example, exposure to a high-humidity environment may be mentioned. Among these methods, a method in which the artificial fibroin fibrils are immersed in water is preferred because it can effectively shorten the shrinkage time and simplify the processing equipment in the contact step.
接触ステップにおいて、人造フィブロイン原繊維を弛緩させた状態で水に接触させると、人造フィブロイン原繊維が、単に収縮するだけでなく、波打つように縮れてしまうことがある。このような縮れの発生を防止するために、例えば、人造フィブロイン原繊維を繊維軸方向に緊張させ（引っ張り）ながら水と接触させるなど、人造フィブロイン原繊維を弛緩させない状態で接触ステップを実施してもよい。 In the contacting step, if the artificial fibroin fibrils are brought into contact with water in a relaxed state, the artificial fibroin fibrils may not only contract but also become wavy. In order to prevent the occurrence of such curls, the contact step is performed without relaxing the artificial fibroin fibrils, such as by contacting the artificial fibroin fibrils with water while tensioning (pulling) them in the fiber axis direction. Good too.
本実施形態に係る収縮履歴を有する人造フィブロイン繊維の製造方法は、乾燥ステップを更に備えるものであってもよい。乾燥ステップは、接触ステップを経た人造フィブロイン原繊維（又は接触ステップを経て得られた人造フィブロイン繊維）を乾燥させて更に収縮させる工程である（図７の「二次収縮」に相当する）。乾燥は、例えば、自然乾燥でもよく、乾燥設備を使用して強制的に乾燥させてもよい。乾燥設備としては、接触型又は非接触型の公知の乾燥設備がいずれも使用可能である。また、乾燥温度も、例えば、人造フィブロイン原繊維に含まれるタンパク質が分解したり、人造フィブロイン原繊維が熱的損傷を受けたりする温度よりも低い温度であれば何ら限定されるものではないが、一般には、２０～１５０℃の範囲内の温度であり、５０～１００℃の範囲内の温度であることが好ましい。温度がこの範囲にあることにより、繊維の熱的損傷、又は繊維に含まれるタンパク質の分解が生ずることなく、繊維が、より迅速且つ効率的に乾燥される。乾燥時間は、乾燥温度等に応じて適宜に設定され、例えば、過乾燥による人造フィブロイン繊維の品質及び物性等への影響が可及的に排除され得る時間等が採用される。 The method for producing artificial fibroin fibers having a shrinkage history according to this embodiment may further include a drying step. The drying step is a step of drying and further shrinking the artificial fibroin fibrils that have undergone the contact step (or the artificial fibroin fibers obtained through the contact step) (corresponds to "secondary shrinkage" in FIG. 7). Drying may be, for example, natural drying or forced drying using drying equipment. As the drying equipment, any known contact type or non-contact type drying equipment can be used. Furthermore, the drying temperature is not limited in any way as long as it is lower than the temperature at which the proteins contained in the artificial fibroin fibrils are decomposed or the artificial fibroin fibrils are thermally damaged. Generally, the temperature is within the range of 20 to 150°C, preferably within the range of 50 to 100°C. This temperature range allows the fibers to dry more quickly and efficiently without thermal damage to the fibers or degradation of the proteins contained in the fibers. The drying time is appropriately set depending on the drying temperature and the like, and for example, a time is adopted in which the influence of overdrying on the quality and physical properties of the artificial fibroin fibers can be eliminated as much as possible.
図８は、収縮履歴を有する人造フィブロイン繊維を製造するための製造装置の一例を概略的に示す説明図である。図８に示す製造装置４０は、人造フィブロイン原繊維を送り出すフィードローラ４２と、人造フィブロイン繊維３８を巻き取るワインダー４４と、接触ステップを実施するウォーターバス４６と、乾燥ステップを実施する乾燥機４８と、を有して構成されている。
FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing an example of a manufacturing apparatus for manufacturing artificial fibroin fibers having a shrinkage history. The
より詳細には、フィードローラ４２は、人造フィブロイン原繊維３６の巻回物が装着可能とされており、図示しない電動モータ等の回転によって、人造フィブロイン原繊維３６の巻回物から人造フィブロイン原繊維３６を連続的且つ自動的に送り出し得るようになっている。ワインダー４４は、フィードローラ４２から送り出された後、接触ステップと乾燥ステップを経て製造された人造フィブロイン繊維３８を、図示しない電動モータの回転によって連続的且つ自動的に巻き取り得るようになっている。なお、ここでは、フィードローラ４２による人造フィブロイン原繊維３６の送出し速度と、ワインダー４４による人造フィブロイン繊維３８の巻取り速度とが、互いに独立して制御可能とされている。
More specifically, the feed roller 42 can be fitted with a wound article of the
ウォーターバス４６と乾燥機４８は、フィードローラ４２とワインダー４４との間に、人造フィブロイン原繊維３６の送り方向の上流側と下流側にそれぞれ並んで配置されている。なお、図８に示す製造装置４０は、フィードローラ４２からワインダー４４に向かって走行する接触ステップ前及び後の人造フィブロイン原繊維３６を中継するリレーローラ５０及び５２を有している。
The water bath 46 and the
ウォーターバス４６はヒータ５４を有し、このヒータ５４にて加温された水４７が、ウォーターバス４６内に収容されている。また、ウォーターバス４６内には、テンションローラ５６が、水４７中に浸漬された状態で設置されている。これにより、フィードローラ４２から送り出された人造フィブロイン原繊維３６が、ウォーターバス４６内を、テンションローラ５６に巻き掛けられた状態で水４７中に浸漬されつつ、ワインダー４４側に向かって走行するようになっている。なお、人造フィブロイン原繊維３６の水４７中への浸漬時間は、人造フィブロイン原繊維３６の走行速度に応じて適宜にコントロールされる。
The water bath 46 has a heater 54, and water 47 heated by the heater 54 is accommodated in the water bath 46. Further, a
乾燥機４８は、一対のホットローラ５８を有している。一対のホットローラ５８は、ウォーターバス４６内から離脱してワインダー４４側に向かって走行する人造フィブロイン原繊維３６が巻き掛け可能とされている。これにより、ウォーターバス４６内で水４７に浸漬された人造フィブロイン原繊維３６が、乾燥機４８内で一対のホットローラ５８にて加熱され、乾燥させられた後、ワインダー４４に向かって更に送り出されるようになっている。
The
このような構造を有する製造装置４０を用いて、人造フィブロイン繊維３８を製造する際には、先ず、例えば、図６に示された紡糸装置１０を用いて紡糸された人造フィブロイン原繊維３６の巻回物をフィードローラ４２に装着する。次に、フィードローラ４２から人造フィブロイン原繊維３６を連続的に送り出して、ウォーターバス４６内で水４７に浸漬させる。このとき、例えば、ワインダー４４の巻き取り速度をフィードローラ４２の送り出し速度よりも遅くしておく。これにより、人造フィブロイン原繊維３６が、フィードローラ４２とワインダー４４との間で弛緩しないように緊張された状態で、水４７との接触により収縮するため、縮れの発生を防止することができる。水４７との接触により人造フィブロイン原繊維３６は不可逆的に収縮する（図７の「一次収縮」に相当する）。
When manufacturing the artificial fibroin fibers 38 using the
次に、水４７と接触した後の人造フィブロイン原繊維３６（又は水４７との接触を経て製造された人造フィブロイン繊維３８）を、乾燥機４８の一対のホットローラ５８により加熱する。これにより、水４７と接触した後の人造フィブロイン原繊維３６（又は水４７との接触を経て製造された人造フィブロイン繊維３８）を乾燥させ、更に収縮させることができる（図７の「二次収縮」に相当する）。このとき、フィードローラ４２の送出し速度とワインダー４４の巻取り速度との比率をコントロールすることで、人造フィブロイン繊維３８を更に収縮させることもできるし、長さを変化させないこともできる。そして、得られた人造フィブロイン繊維３８をワインダー４４にて巻き取って、人造フィブロイン繊維３８の巻回物を得る。
Next, the
なお、一対のホットローラ５８に代えて、図９（ｂ）に示されるような乾熱板６４等、単なる熱源のみからなる乾燥設備を用いて水４７と接触した後の人造フィブロイン原繊維３６を乾燥させてもよい。この場合にも、フィードローラ４２の送出し速度とワインダー４４の巻取り速度との互いの相対速度を、乾燥設備として一対のホットローラ５８を使用する場合と同様に調節することにより、人造フィブロイン繊維３８を更に収縮させることもできるし、長さを変化させないこともできる。ここでは、乾燥手段が乾熱板６４にて構成されることとなる。また、乾燥機４８は必須ではない。
Note that instead of the pair of hot rollers 58, the
上述のように、製造装置４０を用いることによって、目的とする人造フィブロイン繊維３８を自動的且つ連続的に、しかも極めて容易に製造することができる。
As described above, by using the
図９は、人造フィブロイン繊維を製造するための製造装置の別の例を概略的に示す説明図である。図９（ａ）は、当該製造装置に備わる、接触ステップを実施する加工装置を示し、図９（ｂ）は、当該製造装置に備わる、乾燥ステップを実施する乾燥装置を示す。図９に示される製造装置は、人造フィブロイン原繊維３６に対する接触ステップを実施する加工装置６０と、接触ステップ後の人造フィブロイン原繊維３６（又は接触ステップを経て製造された人造フィブロイン繊維３８）を乾燥させる乾燥装置６２とを有し、それらが互いに独立した構造とされている。
FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing another example of a manufacturing apparatus for manufacturing artificial fibroin fibers. FIG. 9(a) shows a processing device included in the manufacturing apparatus that performs the contact step, and FIG. 9(b) shows a drying device provided in the manufacturing device that performs the drying step. The manufacturing device shown in FIG. 9 includes a
より具体的には、図９（ａ）に示す加工装置６０は、図８に示された製造装置４０から乾燥機４８を省略して、フィードローラ４２とウォーターバス４６とワインダー４４とを、人造フィブロイン原繊維３６の走行方向の上流から下流側に向かって順に並べて配置してなる構造を有している。このような加工装置６０は、フィードローラ４２から送り出された人造フィブロイン原繊維３６を、ウォーターバス４６内の水４７中に浸漬させて、収縮させるようになっている。そして、得られた人造フィブロイン繊維３８をワインダー４４にて巻き取るように構成されている。
More specifically, the
図９（ｂ）に示す乾燥装置６２は、フィードローラ４２及びワインダー４４と、乾熱板６４とを有している。乾熱板６４は、フィードローラ４２とワインダー４４との間に、乾熱面６６が、人造フィブロイン繊維３８に接触し、且つその走行方向に沿って伸びるように配置されている。この乾燥装置６２では、前述したように、例えば、フィードローラ４２の送出し速度とワインダー４４の巻取り速度との比率をコントロールすることで、人造フィブロイン繊維３８を更に収縮させることもできるし、長さを変化させないこともできる。
The drying device 62 shown in FIG. 9(b) includes a feed roller 42, a
このような構造を有する製造装置を用いることによって、人造フィブロイン原繊維３６を加工装置６０により収縮させて人造フィブロイン繊維３８を得た後、乾燥装置６２にて人造フィブロイン繊維３８を乾燥させることができる。
By using a manufacturing device having such a structure, the
なお、図９（ａ）に示された加工装置６０からフィードローラ４２とワインダー４４とを省略して、ウォーターバス４６のみで加工装置を構成してもよい。このような加工装置を有する製造装置を用いる場合には、例えば、人造フィブロイン繊維が、いわゆるバッチ式で製造されることとなる。また、図９（ｂ）に示す乾燥装置６２は必須ではない。
Note that the feed roller 42 and the
（捲縮）
本実施形態に係る収縮履歴を有する人造フィブロイン繊維は、水との接触により捲縮されたものであってもよい。捲縮の度合いは制限されず、捲縮数は、例えば、１０～１００個／４０ｍｍであってよく、２０～４０個／４０ｍｍであってもよい。水との接触により捲縮された人造フィブロイン繊維は、例えば、人造フィブロイン原繊維を水性媒体と接触させることにより行うことができる。水性媒体とは、水（水蒸気を含む。）を含む液体又は気体（スチーム）の媒体である。水性媒体は水であってもよいし、水と親水性溶媒との混合液であってもよい。また、親水性溶媒としては、例えば、エタノール及びメタノール等の揮発性溶媒又はその蒸気を用いることも可能である。水性媒体は、水とエタノールとの混合溶液であることが好ましい。揮発性溶媒又はその蒸気を含む水性媒体を使用することで、人造フィブロイン繊維が早く乾燥し、よりソフト感のある仕上がりになる。水と揮発性溶媒又はその蒸気との比率は、特に限定されず、例えば、水：揮発性溶媒又はその蒸気は、質量比で１０：９０～９０：１０であってもよい。
(crimping)
The artificial fibroin fiber having a shrinkage history according to this embodiment may be crimped by contact with water. The degree of crimp is not limited, and the number of crimp may be, for example, 10 to 100/40 mm, or 20 to 40/40 mm. Artificial fibroin fibers crimped by contact with water can be produced, for example, by contacting artificial fibroin fibrils with an aqueous medium. The aqueous medium is a liquid or gaseous (steam) medium containing water (including water vapor). The aqueous medium may be water or a mixture of water and a hydrophilic solvent. Further, as the hydrophilic solvent, it is also possible to use, for example, volatile solvents such as ethanol and methanol, or their vapors. The aqueous medium is preferably a mixed solution of water and ethanol. By using an aqueous medium containing a volatile solvent or its vapor, the artificial fibroin fibers dry quickly and have a softer finish. The ratio of water to the volatile solvent or its vapor is not particularly limited, and for example, the mass ratio of water to volatile solvent or its vapor may be 10:90 to 90:10.
水性媒体が液体である場合、水性媒体には、例えば、工程通過用（例えば、帯電防止用等）又は仕上げ用の油剤等、公知の油剤を分散させてもよい。すなわち、水性媒体の代わりに、水性媒体と、水性媒体に分散された油剤とを含む油剤分散液を使用することもできる。このような油剤分散液を用いることによって、人造フィブロイン原繊維を捲縮させるとともに、人造フィブロイン原繊維の捲縮により得られた人造フィブロイン繊維に油剤を付着させることができる。人造フィブロイン繊維に油剤を付着させることで、人造フィブロイン繊維に種々の特性を付与することができる。なお、油剤の量は、特に限定されず、例えば、水性媒体と油剤の全量に対して１～１０質量％であってもよく、２～５質量％であってよい。 When the aqueous medium is a liquid, a known oil agent such as a process-passing (for example, antistatic) or finishing oil agent may be dispersed in the aqueous medium. That is, instead of an aqueous medium, an oil dispersion containing an aqueous medium and an oil dispersed in the aqueous medium may be used. By using such an oil dispersion, the artificial fibroin fibrils can be crimped, and the oil can be attached to the artificial fibroin fibers obtained by crimping the artificial fibroin fibrils. By attaching an oil agent to artificial fibroin fibers, various properties can be imparted to the artificial fibroin fibers. Note that the amount of the oil agent is not particularly limited, and may be, for example, 1 to 10% by mass, or 2 to 5% by mass, based on the total amount of the aqueous medium and oil agent.
水性媒体の温度は、１０℃以上、２５℃以上、４０℃以上、６０℃以上、又は１００℃以上であってよく、２３０℃以下、１２０℃以下、又は１００℃以下であってよい。より具体的には、水性媒体が気体（スチーム）である場合、水性媒体の温度は１００～２３０℃が好ましく、１００～１２０℃がより好ましい。水性媒体のスチームが２３０℃以下であると、人造フィブロイン繊維の熱変性を防ぐことができる。水性媒体が液体である場合、水性媒体の温度は、効率良く捲縮を付与する観点から、１０℃以上、２５℃以上、又は４０℃以上が好ましく、人造フィブロイン繊維の繊維強度を高く保つ観点から、６０℃以下が好ましい。水性媒体に人造フィブロイン原繊維を接触させる時間は、特に制限されないが、３０秒以上、１分以上、又は２分以上であってよく、生産性の観点から１０分以下であることが好ましい。人造フィブロイン原繊維への水性媒体の接触は、常圧下で行ってもよく、減圧下（例えば、真空）で行ってもよい。 The temperature of the aqueous medium may be 10°C or higher, 25°C or higher, 40°C or higher, 60°C or higher, or 100°C or higher, and may be 230°C or lower, 120°C or lower, or 100°C or lower. More specifically, when the aqueous medium is a gas (steam), the temperature of the aqueous medium is preferably 100 to 230°C, more preferably 100 to 120°C. When the steam temperature of the aqueous medium is 230° C. or lower, heat denaturation of the artificial fibroin fibers can be prevented. When the aqueous medium is a liquid, the temperature of the aqueous medium is preferably 10°C or higher, 25°C or higher, or 40°C or higher from the viewpoint of efficiently imparting crimp, and from the viewpoint of maintaining high fiber strength of the artificial fibroin fiber. , 60°C or less is preferable. The time for contacting the artificial fibroin fibrils with the aqueous medium is not particularly limited, but may be 30 seconds or more, 1 minute or more, or 2 minutes or more, and is preferably 10 minutes or less from the viewpoint of productivity. The aqueous medium may be brought into contact with the artificial fibroin fibrils under normal pressure or under reduced pressure (for example, vacuum).
人造フィブロイン原繊維を水性媒体に接触させる方法としては、人造フィブロイン原繊維を水中に浸漬する方法、人造フィブロイン原繊維に対して水性媒体のスチームを噴霧する方法、水性媒体のスチームが充満した環境に人造フィブロイン原繊維を暴露する方法等が挙げられる。水性媒体がスチームである場合、人造フィブロイン原繊維への水性媒体の接触は、一般的なスチームセット装置を使用して行うことができる。スチームセット装置の具体例としては、製品名：ＦＭＳＡ型スチームセッター（福伸工業株式会社製）、製品名：ＥＰＳ－４００（辻井染機工業株式会社製）等の装置を挙げることができる。水性媒体のスチームにより人造フィブロイン原繊維を捲縮させる方法の具体例としては、所定の収容室内に人造フィブロイン原繊維を収容する一方、収容室内に水性媒体のスチームを導入して、収容室内の温度を上記所定温度（例えば、１００℃～２３０℃）に調整しつつ、人造フィブロイン原繊維にスチームを接触させることが挙げられる。 Methods for bringing the artificial fibroin fibrils into contact with an aqueous medium include immersing the artificial fibroin fibrils in water, spraying the artificial fibroin fibrils with steam from an aqueous medium, and placing the artificial fibroin fibrils in an environment filled with steam from an aqueous medium. Examples include a method of exposing artificial fibroin fibrils. When the aqueous medium is steam, contacting the aqueous medium to the artificial fibroin fibrils can be performed using a common steam set device. Specific examples of the steam setting device include devices such as product name: FMSA type steam setter (manufactured by Fukushin Kogyo Co., Ltd.) and product name: EPS-400 (manufactured by Tsujii Senko Kogyo Co., Ltd.). As a specific example of a method for crimping artificial fibroin fibrils using steam from an aqueous medium, artificial fibroin fibrils are stored in a predetermined storage chamber, and steam from an aqueous medium is introduced into the storage chamber to maintain the temperature within the storage chamber. One example is bringing the artificial fibroin fibrils into contact with steam while adjusting the temperature to the above-mentioned predetermined temperature (for example, 100° C. to 230° C.).
なお、水性媒体との接触による人造フィブロイン原繊維の捲縮工程は、好ましくは人造フィブロイン原繊維に対して引張力が何ら加えられない（繊維軸方向に何ら緊張されない）状態、又は所定の大きさだけ加えられた（繊維軸方向に所定量だけ緊張させられた）状態で実施される。その際に、人造フィブロイン原繊維に加えられる引張力を調整することで、捲縮の程度をコントロールすることが可能となる。人造フィブロイン原繊維に加えられる引張力の調整方法としては、例えば、人造フィブロイン原繊維に様々な重さの重りを吊す等して、人造フィブロイン原繊維に対して負荷される荷重を調整する方法、人造フィブロイン原繊維を弛ませた状態で両末端を固定するとともに、その弛み量を種々変更する方法、人造フィブロイン原繊維を紙管又はボビン等の被巻回体に巻き付けるとともに、その際の巻き付け力（紙管又はボビンへの締付力）を適宜に変更する方法等が挙げられる。 The crimping process of the artificial fibroin fibrils by contact with an aqueous medium is preferably carried out in a state where no tensile force is applied to the artificial fibroin fibrils (no tension is applied in the fiber axis direction), or when the artificial fibroin fibrils are crimped to a predetermined size. (tensioned by a predetermined amount in the fiber axis direction). At this time, the degree of crimp can be controlled by adjusting the tensile force applied to the artificial fibroin fibrils. As a method for adjusting the tensile force applied to the artificial fibroin fibrils, for example, a method of adjusting the load applied to the artificial fibroin fibrils by suspending weights of various weights on the artificial fibroin fibrils; A method of fixing both ends of an artificial fibroin fibril in a relaxed state and varying the amount of slack; winding the artificial fibroin fibril around a wound object such as a paper tube or bobbin, and adjusting the winding force at that time. Examples include a method of appropriately changing the tightening force on the paper tube or bobbin.
人造フィブロイン原繊維を水性媒体に接触させた後、人造フィブロイン原繊維を乾燥してもよい。乾燥方法は、特に限定されず、自然乾燥でもよく、乾燥設備を使用して強制的に人造フィブロイン原繊維を乾燥させてもよい。水性媒体による捲縮とその後の乾燥は、連続的に行うことができる。具体的には、例えば、ボビンから人造フィブロイン原繊維を送り出しながら、水性媒体中に浸漬した後、熱風を吹き付けるか、又はホットローラー上に送り出すことで乾燥することができる。乾燥温度としては、特に限定されず、例えば、２０～１５０℃であってよく、４０～１２０℃であることが好ましく、６０～１００℃であることがより好ましい。 After contacting the artificial fibroin fibrils with the aqueous medium, the artificial fibroin fibrils may be dried. The drying method is not particularly limited, and may be natural drying, or the artificial fibroin fibrils may be forcibly dried using drying equipment. Crimping with an aqueous medium and subsequent drying can be carried out continuously. Specifically, for example, the artificial fibroin fibrils can be immersed in an aqueous medium while being fed from a bobbin, and then dried by blowing hot air onto them or by feeding them onto a hot roller. The drying temperature is not particularly limited, and may be, for example, 20 to 150°C, preferably 40 to 120°C, and more preferably 60 to 100°C.
上記からも明らかなように、人造フィブロイン繊維を得るために実施される、人造フィブロイン原繊維の水による収縮工程には、人造フィブロイン原繊維の長さを短縮するだけの（縮れさせない）工程以外に、人造フィブロイン原繊維を捲縮させる（縮れさせて長さを短縮させる）工程も含まれる。なお、条件の設定次第では、人造フィブロイン原繊維を水により収縮（長さを短縮）させる収縮工程（接触ステップ、乾燥ステップ）と捲縮させる工程を同時に又は段階的に実施することもできる。 As is clear from the above, the shrinkage process of artificial fibroin fibrils with water, which is carried out to obtain artificial fibroin fibrils, includes a process other than simply shortening the length of the artificial fibroin fibrils (not causing them to curl). , also includes a step of crimping the artificial fibroin fibrils (creating them to shorten their length). Depending on the setting of conditions, the shrinking step (contact step, drying step) of shrinking (shortening the length) the artificial fibroin fibrils with water and the crimp step can be performed simultaneously or in stages.
（人造フィブロイン繊維の実施形態）
本実施形態に係る人造フィブロイン繊維は、下記式で定義される湿潤収縮率が２％以上であってよい。
湿潤収縮率＝｛１－（水に接触させて湿潤状態にした人造フィブロイン繊維の長さ／紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン原繊維の長さ）｝×１００（％）
(Embodiment of artificial fibroin fiber)
The artificial fibroin fiber according to the present embodiment may have a wet shrinkage rate defined by the following formula of 2% or more.
Wet shrinkage rate = {1 - (Length of artificial fibroin fiber in wet state by contacting with water/Length of artificial fibroin fibril after spinning and before contact with water)} x 100 (%)
本実施形態に係る人造フィブロイン繊維は、湿潤収縮率が、２．５％以上、３％以上、３．５％以上、４％以上、４．５％以上、５％以上、５．５％以上、又は６％以上であってよい。湿潤収縮率の上限は特に限定されないが、８０％以下、６０％以下、４０％以下、２０％以下、１０％以下、７％以下、６％以下、５％以下、４％以下、又は３％以下であってよい。 The artificial fibroin fiber according to the present embodiment has a wet shrinkage rate of 2.5% or more, 3% or more, 3.5% or more, 4% or more, 4.5% or more, 5% or more, or 5.5% or more. , or 6% or more. The upper limit of the wet shrinkage rate is not particularly limited, but is 80% or less, 60% or less, 40% or less, 20% or less, 10% or less, 7% or less, 6% or less, 5% or less, 4% or less, or 3%. It may be the following.
本実施形態に係る人造フィブロイン繊維は、下記式で定義される乾燥収縮率が７％超であってよい。
乾燥収縮率＝｛１－（乾燥状態にした人造フィブロイン繊維の長さ／紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン原繊維の長さ）｝×１００（％）
ここで、「乾燥状態にした人造フィブロイン繊維の長さ」とは、人造フィブロイン繊維を水に接触させて湿潤状態にしたのち、さらに乾燥状態にしたときの長さを指す。
The artificial fibroin fiber according to the present embodiment may have a drying shrinkage rate defined by the following formula of more than 7%.
Drying shrinkage rate = {1 - (Length of dry artificial fibroin fiber/Length of artificial fibroin fibril after spinning and before contact with water)} x 100 (%)
Here, "the length of the artificial fibroin fiber in a dry state" refers to the length when the artificial fibroin fiber is brought into contact with water to become wet and then further dried.
本実施形態に係る人造フィブロイン繊維は、乾燥収縮率が、８％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、３７％以上、３８％以上、又は３９％以上であってよい。乾燥収縮率の上限は特に限定されないが、８０％以下、７０％以下、６０％以下、５０％以下、又は４０％以下であってよい。 The artificial fibroin fiber according to the present embodiment has a drying shrinkage rate of 8% or more, 10% or more, 15% or more, 20% or more, 25% or more, 30% or more, 35% or more, 37% or more, 38% or more. , or 39% or more. The upper limit of the drying shrinkage rate is not particularly limited, but may be 80% or less, 70% or less, 60% or less, 50% or less, or 40% or less.
本実施形態に係る人造フィブロイン繊維は、下記式Ａに従って求められる最高吸湿発熱度が０．０２５℃／ｇ超であってよい。
式Ａ：最高吸湿発熱度＝｛（試料を、試料温度が平衡に達するまで低湿度環境下に置いた後、高湿度環境下に移したときの試料温度の最高値）－（試料を、試料温度が平衡に達するまで低湿度環境下に置いた後、高湿度環境下に移すときの試料温度）｝（℃）／試料重量（ｇ）
なお、式Ａ中、低湿度環境は、温度２０℃及び相対湿度４０％の環境を意味し、高湿度環境は、温度２０℃及び相対湿度９０％の環境を意味する。
The artificial fibroin fiber according to the present embodiment may have a maximum hygroscopic exothermic degree determined according to the following formula A of more than 0.025° C./g.
Formula A: Maximum hygroscopic exotherm = {(Maximum value of sample temperature when the sample is placed in a low humidity environment until the sample temperature reaches equilibrium and then transferred to a high humidity environment) - (The sample temperature is transferred to a high humidity environment) Sample temperature when placed in a low humidity environment until the temperature reaches equilibrium and then transferred to a high humidity environment)} (°C) / Sample weight (g)
In Formula A, the low humidity environment means an environment with a temperature of 20° C. and a relative humidity of 40%, and the high humidity environment means an environment with a temperature of 20° C. and a relative humidity of 90%.
本実施形態に係る人造フィブロイン繊維は、最高吸湿発熱度が０．０２６℃／ｇ以上であってもよく、０．０２７℃／ｇ以上であってもよく、０．０２８℃／ｇ以上であってもよく、０．０２９℃／ｇ以上であってもよく、０．０３０℃／ｇ以上であってもよく、０．０３５℃／ｇ以上であってもよく、０．０４０℃／ｇ以上であってもよい。最高吸湿発熱度の上限に特に制限はないが、通常、０．０６０℃／ｇ以下である。 The artificial fibroin fiber according to this embodiment may have a maximum hygroscopic exotherm of 0.026°C/g or more, 0.027°C/g or more, or 0.028°C/g or more. may be 0.029°C/g or more, 0.030°C/g or more, 0.035°C/g or more, 0.040°C/g or more It may be. There is no particular restriction on the upper limit of the maximum hygroscopic exotherm, but it is usually 0.060° C./g or less.
本実施形態に係る人造フィブロイン繊維は、限界酸素指数（ＬＯＩ）値が、１８以上であってよく、２０以上であってもよく、２２以上であってもよく、２４以上であってもよく、２６以上であってもよく、２８以上であってもよく、２９以上であってもよく、３０以上であってもよい。本明細書において、ＬＯＩ値は、消防庁危険物規制課長 消防危５０号平成７年５月３１日の粉粒状又は融点の低い合成樹脂の試験方法に準拠して測定される値である。 The artificial fibroin fiber according to the present embodiment may have a limiting oxygen index (LOI) value of 18 or more, 20 or more, 22 or more, 24 or more, It may be 26 or more, 28 or more, 29 or more, or 30 or more. In the present specification, the LOI value is a value measured in accordance with the test method for synthetic resins in the form of powder or granules or with a low melting point published by the Fire and Disaster Management Agency, Hazardous Materials Regulation Division, Fire Safety No. 50, May 31, 1995.
（人造繊維綿）
本実施形態に係る人造繊維綿は、上述した人造フィブロイン繊維を含有する。人造繊維綿には、紡績糸の製造工程で得られる綿や、衣料や寝具等に用いられる綿等が含まれる。
(artificial fiber cotton)
The artificial fiber cotton according to this embodiment contains the above-mentioned artificial fibroin fiber. Artificial fiber cotton includes cotton obtained in the process of manufacturing spun yarn, cotton used for clothing, bedding, and the like.
本実施形態に係る人造繊維綿は、上述した人造フィブロイン繊維以外の他の繊維をさらに含有するものであってもよい。他の繊維としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド繊維等の合成繊維、及び綿、麻、シルク、ウール、カシミア等の天然繊維が挙げられる。これら他の繊維は、本発明による効果を損なわない範囲で使用するのが好ましい。 The artificial fiber cotton according to the present embodiment may further contain fibers other than the above-mentioned artificial fibroin fibers. Examples of other fibers include synthetic fibers such as polyester and polyamide fibers, and natural fibers such as cotton, hemp, silk, wool, and cashmere. It is preferable to use these other fibers within a range that does not impair the effects of the present invention.
本実施形態に係る人造繊維綿は、例えば、上述した人造フィブロイン繊維を用いて製造することで、人造フィブロイン繊維を含有するものとしてもよい。本実施形態に係る人造繊維綿は、例えば、綿紡式や紡毛式の紡績方法などの公知の紡績方式で採用される方法によって得ることができる。それら公知の紡績方式によれば、例えば、人造フィブロイン繊維を含む捲縮ステープルを均一に混合して紡績溶剤を加えた後、ステープルを割きさばいてシート状に成形すること、或いはそのシート状成形体を積層することで、シート状の綿が成形される。その他、人造フィブロイン繊維を含む捲縮ステープルを、ハンドカードや各種のカード機等で単に割きさばくことで綿を得ることもできる。ほぐしてシート状の綿が成形される。 The artificial fiber cotton according to the present embodiment may contain artificial fibroin fibers by, for example, being manufactured using the above-mentioned artificial fibroin fibers. The artificial fiber cotton according to the present embodiment can be obtained by, for example, a method employed in a known spinning method such as a cotton spinning method or a wool spinning method. According to these known spinning methods, for example, after uniformly mixing crimped staples containing artificial fibroin fibers and adding a spinning solvent, the staples are split and formed into a sheet, or the sheet-like molded product is formed into a sheet. By layering the materials, a sheet of cotton is formed. Alternatively, cotton can also be obtained by simply splitting a crimped staple containing artificial fibroin fibers using a hand card or various card machines. It is loosened and formed into a sheet of cotton.
本実施形態に係る人造繊維綿は、公知の綿（シルクや綿を用いた綿等）が使用される用途の何れにも用いられ得る。 The artificial fiber cotton according to the present embodiment can be used in any of the applications in which known cotton (silk, cotton, etc.) is used.
以下、実施例等に基づいて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be explained more specifically based on Examples and the like. However, the present invention is not limited to the following examples.
〔試験例１：人造フィブロイン繊維の製造及び収縮性評価〕
（１）改変フィブロインの製造
（改変フィブロインをコードする核酸の合成、及び発現ベクターの構築）
配列番号１８で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン（ＰＲＴ３９９）、配列番号１２で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン（ＰＲＴ３８０）、配列番号１３で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン（ＰＲＴ４１０）、配列番号１５で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン（ＰＲＴ７９９）、及び配列番号３７で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン（ＰＲＴ９１８）を設計した。
[Test Example 1: Manufacture and shrinkage evaluation of artificial fibroin fibers]
(1) Production of modified fibroin (synthesis of nucleic acid encoding modified fibroin and construction of expression vector)
Modified fibroin having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 18 (PRT399), modified fibroin having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12 (PRT380), modified fibroin having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 13 (PRT410), SEQ ID NO: A modified fibroin (PRT799) having the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 15 and a modified fibroin (PRT918) having the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 37 were designed.
設計した５種類の改変フィブロインをコードする核酸をそれぞれ合成した。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。これら５種類の核酸をクローニングベクター（ｐＵＣ１１８）にそれぞれクローニングした。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（＋）に組換えてそれぞれ発現ベクターを得た。 Nucleic acids encoding the five designed modified fibroins were synthesized. An NdeI site was added to the 5' end of the nucleic acid, and an EcoRI site was added downstream of the stop codon. These five types of nucleic acids were each cloned into a cloning vector (pUC118). Thereafter, the same nucleic acid was excised by restriction enzyme treatment with NdeI and EcoRI, and then recombined with the protein expression vector pET-22b(+) to obtain the respective expression vectors.
（改変フィブロインの発現）
得られた発現ベクターで、大腸菌ＢＬＲ（ＤＥ３）を形質転換した。当該形質転換大腸菌を、アンピシリンを含む２ｍＬのＬＢ培地で１５時間培養した。当該培養液を、アンピシリンを含む１００ｍＬのシード培養用培地（表４）にＯＤ６００が０．００５となるように添加した。培養液温度を３０℃に保ち、ＯＤ６００が５になるまでフラスコ培養を行い（約１５時間）、シード培養液を得た。
(Expression of modified fibroin)
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 so that the OD 600 was 0.005. The culture solution temperature was maintained 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（下記表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％に維持した。 The seed culture solution was added to a jar fermenter supplemented with 500 ml of production medium (Table 5 below) so that the OD 600 was 0.05. Culture was carried out by keeping the culture solution temperature at 37° C. and controlling the pH to be constant at 6.9. Further, 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。培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の２０％に維持しながら、２０時間培養を行った。その後、１Ｍのイソプロピル－β－チオガラクトピラノシド（ＩＰＴＧ）を培養液に対して終濃度１ｍＭになるよう添加し、目的とする改変フィブロインを発現誘導させた。ＩＰＴＧ添加後２０時間経過した時点で、培養液を遠心分離し、菌体を回収した。ＩＰＴＧ添加前とＩＰＴＧ添加後の培養液から調製した菌体を用いてＳＤＳ－ＰＡＧＥを行い、ＩＰＴＧ添加に依存した目的とする改変フィブロインに相当するサイズのバンドの出現により、目的とする改変フィブロインの発現を確認した。 Immediately after the glucose in the production medium was completely consumed, feed solution (glucose 455 g/1 L, Yeast Extract 120 g/1 L) was added at a rate of 1 mL/min. Culture was carried out by keeping the culture solution temperature at 37° C. and controlling the pH to be constant at 6.9. Culture was carried out for 20 hours while maintaining the dissolved oxygen concentration in the culture solution at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration. Thereafter, 1M isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to the culture solution at a final concentration of 1mM to induce expression of the desired modified fibroin. After 20 hours had passed after the addition of IPTG, the culture solution was centrifuged and the bacterial cells were collected. SDS-PAGE was performed using the bacterial cells prepared from the culture medium before and after the addition of IPTG, and the appearance of a band corresponding to the target modified fibroin depending on the addition of IPTG revealed that the target modified fibroin was Expression was confirmed.
（改変フィブロインの精製）
ＩＰＴＧを添加してから２時間後に回収した菌体を２０ｍＭ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ７．４）で洗浄した。洗浄後の菌体を約１ｍＭのＰＭＳＦを含む２０ｍＭ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ７．４）に懸濁させ、高圧ホモジナイザー（ＧＥＡ Ｎｉｒｏ Ｓｏａｖｉ社）で細胞を破砕した。破砕した細胞を遠心分離し、沈殿物を得た。得られた沈殿物を、高純度になるまで２０ｍＭ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ７．４）で洗浄した。洗浄後の沈殿物を１００ｍｇ／ｍＬの濃度になるように８Ｍ グアニジン緩衝液（８Ｍ グアニジン塩酸塩、１０ｍＭ リン酸二水素ナトリウム、２０ｍＭ ＮａＣｌ、１ｍＭ Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ、ｐＨ７．０）で懸濁し、６０℃で３０分間、スターラーで撹拌し、溶解させた。溶解後、透析チューブ（三光純薬株式会社製のセルロースチューブ３６／３２）を用いて水で透析を行った。透析後に得られた白色の凝集タンパク質を遠心分離により回収した。回収した凝集タンパク質から凍結乾燥機で水分を除き、改変フィブロインの凍結乾燥粉末を得た。
(Purification of modified fibroin)
The bacterial cells collected 2 hours after adding IPTG were washed with 20mM Tris-HCl buffer (pH 7.4). The washed cells were suspended in 20mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) containing about 1mM PMSF, and the cells were disrupted using a high-pressure homogenizer (GEA Niro Soavi). The crushed cells were centrifuged to obtain a precipitate. The resulting precipitate was washed with 20mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) until high purity. The washed precipitate was suspended in 8M guanidine buffer (8M guanidine hydrochloride, 10mM sodium dihydrogen phosphate, 20mM NaCl, 1mM Tris-HCl, pH 7.0) to a concentration of 100mg/mL and incubated at 60°C. The mixture was stirred with a stirrer for 30 minutes to dissolve the mixture. After dissolution, dialysis was performed against water using a dialysis tube (
（２）人造フィブロイン原繊維の製造
（ドープ液の調製）
４．０質量％になるようにＬｉＣｌを溶解させたジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を溶媒として用意し、そこに改変フィブロインの凍結乾燥粉末を、濃度１８質量％又は２４質量％となるよう添加し（表６参照）、シェーカーを使用して３時間溶解させた。その後、不溶物と泡を取り除き、改変フィブロイン溶液を得た。
(2) Production of artificial fibroin fibrils (preparation of dope solution)
Dimethyl sulfoxide (DMSO) in which LiCl was dissolved at a concentration of 4.0% by mass was prepared as a solvent, and lyophilized powder of modified fibroin was added thereto at a concentration of 18% or 24% by mass (Table 1). 6) and dissolved for 3 hours using a shaker. Thereafter, insoluble matters and bubbles were removed to obtain a modified fibroin solution.
（紡糸）
得られた改変フィブロイン溶液をドープ液（紡糸原液）とし、図６に示す紡糸装置１０に準じた紡糸装置を用いた乾湿式紡糸によって、紡糸及び延伸された人造フィブロイン原繊維を製造した。用いた紡糸装置は、図６に示す紡糸装置１０において、未延伸糸製造装置２（第１浴）及び湿熱延伸装置３（第３浴）の間に、更に第２の未延伸糸製造装置（第２浴）を備えるものである。乾湿式紡糸の条件は以下のとおりである。
押出しノズル直径：０．２ｍｍ
第１浴～第３浴中の液体及び温度：表６参照
総延伸倍率：表６参照
乾燥温度：６０℃
(spinning)
The obtained modified fibroin solution was used as a dope solution (spinning stock solution), and spun and drawn artificial fibroin fibrils were produced by dry-wet spinning using a spinning device similar to the
Extrusion nozzle diameter: 0.2mm
Liquid and temperature in 1st to 3rd baths: See Table 6 Total stretching ratio: See Table 6 Drying temperature: 60°C
（３）人造フィブロイン繊維の製造及び評価
製造例１～１９で得た各人造フィブロイン原繊維に対して、水に接触させる接触ステップを施すこと（以下、「一次収縮」ということがある。）、又は当該接触ステップを施した後、室温で乾燥させる乾燥ステップを施すこと（以下、「二次収縮」ということがある。）により、人造フィブロイン繊維を製造した。
(3) Production and evaluation of artificial fibroin fibers Each of the artificial fibroin fibrils obtained in Production Examples 1 to 19 is subjected to a contact step of contacting with water (hereinafter sometimes referred to as "primary contraction"), Alternatively, after performing the contact step, a drying step of drying at room temperature (hereinafter sometimes referred to as "secondary shrinkage") was performed to produce artificial fibroin fibers.
＜一次収縮＞
製造例１～１９で得た人造フィブロイン原繊維の巻回物から、それぞれ、長さ３０ｃｍの複数本の人造フィブロイン原繊維を切り出した。それら複数本の人造フィブロイン原繊維を束ねて、繊度１５０デニールの人造フィブロイン原繊維束を得た。各人造フィブロイン原繊維束に０．８ｇの鉛錘を取り付け、その状態で各人造フィブロイン原繊維束を表７～１０に示す温度の水に１０分間浸漬した（接触ステップ）。その後、水中で各人造フィブロイン繊維束の長さを測定した。水中での人造フィブロイン繊維束の長さ測定は、人造フィブロイン繊維束の縮れを無くすために、人造フィブロイン繊維束に０．８ｇの鉛錘を取り付けたまま実施した。次いで、各人造フィブロイン繊維の一次収縮率（％）を、下記式Ｉに従って算出した。式Ｉ中、Ｌ０は紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン原繊維束の長さ（ここでは３０ｃｍ）を示し、Ｌｗは一次収縮を経た人造フィブロイン繊維束の長さを示す。なお、一次収縮率は、湿潤収縮率と同義である。
式Ｉ：一次収縮率＝｛１－（Ｌｗ／Ｌ０）｝×１００（％）
<Primary contraction>
A plurality of artificial fibroin fibrils each having a length of 30 cm were cut out from the wound articles of artificial fibroin fibrils obtained in Production Examples 1 to 19. These plurality of artificial fibroin fibrils were bundled to obtain an artificial fibroin fibril bundle with a fineness of 150 denier. A 0.8 g lead weight was attached to each artificial fibroin fibril bundle, and in that state, each artificial fibroin fibril bundle was immersed in water at the temperatures shown in Tables 7 to 10 for 10 minutes (contact step). Thereafter, the length of each artificial fibroin fiber bundle was measured underwater. The length measurement of the artificial fibroin fiber bundle in water was carried out with a 0.8 g lead weight attached to the artificial fibroin fiber bundle in order to eliminate curling of the artificial fibroin fiber bundle. Next, the primary shrinkage rate (%) of each artificial fibroin fiber was calculated according to Formula I below. In Formula I, L0 represents the length of the artificial fibroin fibril bundle after spinning and before contact with water (here, 30 cm), and Lw represents the length of the artificial fibroin fiber bundle after primary contraction. Note that the primary shrinkage rate is synonymous with the wet shrinkage rate.
Formula I: Primary shrinkage rate = {1-(Lw/L0)}×100(%)
＜二次収縮＞
一次収縮での水への浸漬（接触ステップ）の後、人造フィブロイン繊維束を水中から取り出した。取り出した人造フィブロイン繊維束を、０．８ｇの鉛錘を取り付けたまま、室温で２時間おいて乾燥させた（乾燥ステップ）。乾燥後、各人造フィブロイン繊維束の長さを測定した。次いで、各人造フィブロイン繊維の二次収縮率（％）を、下記式ＩＩに従って算出した。式ＩＩ中、Ｌ０は紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン原繊維束の長さ（ここでは３０ｃｍ）を示し、Ｌｗｄは二次収縮を経た人造フィブロイン繊維束の長さを示す。なお、二次収縮率は、乾燥収縮率と同義である。
式ＩＩ：二次収縮率＝｛１－（Ｌｗｄ／Ｌ０）｝×１００（％）
<Secondary contraction>
After immersion in water (contact step) with primary contraction, the artificial fibroin fiber bundle was removed from the water. The taken out artificial fibroin fiber bundle was left to dry at room temperature for 2 hours with a 0.8 g lead weight attached (drying step). After drying, the length of each artificial fibroin fiber bundle was measured. Next, the secondary shrinkage rate (%) of each artificial fibroin fiber was calculated according to the following formula II. In formula II, L0 represents the length of the artificial fibroin fibril bundle after spinning and before contact with water (here, 30 cm), and Lwd represents the length of the artificial fibroin fiber bundle after secondary contraction. Note that the secondary shrinkage rate is synonymous with the drying shrinkage rate.
Formula II: Secondary shrinkage rate = {1-(Lwd/L0)}×100(%)
結果を表７～１０に示す。
〔試験例２：人造繊維綿の製造〕
（人造フィブロイン繊維の製造）
４．０質量％になるようにＬｉＣｌを溶解させたジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を溶媒として用意し、そこに試験例１の「（１）改変フィブロインの製造」で製造した改変フィブロイン（ＰＲＴ７９９）の凍結乾燥粉末を、濃度２４質量％質量％となるよう添加し、シェーカーを使用して３時間溶解させた。その後、不溶物と泡を取り除き、改変フィブロイン溶液（紡糸原液）を得た。
[Test Example 2: Manufacture of artificial fiber cotton]
(Manufacture of artificial fibroin fiber)
Dimethyl sulfoxide (DMSO) in which LiCl was dissolved to a concentration of 4.0% by mass was prepared as a solvent, and the modified fibroin (PRT799) produced in "(1) Production of modified fibroin" of Test Example 1 was frozen there. Dry powder was added to give a concentration of 24% by weight and dissolved for 3 hours using a shaker. Thereafter, insoluble matters and bubbles were removed to obtain a modified fibroin solution (spinning stock solution).
調製した紡糸原液を６０℃にて目開き５μｍの金属フィルターで濾過し、次いで３０ｍＬのステンレスシリンジ内で静置し、脱泡させた後に、ニードル径０．２ｍｍのソリッドノズルから窒素ガスを用い１００質量％メタノール凝固浴槽中へ吐出させた。吐出温度は６０℃であり、吐出圧は０．３ＭＰａであった。凝固後、得られた原糸を巻き取り速度３．００ｍ／分で巻き取り、自然乾燥させて人造フィブロイン原繊維を得た。 The prepared spinning stock solution was filtered at 60°C through a metal filter with an opening of 5 μm, and then left to stand in a 30 mL stainless steel syringe to defoam. It was discharged into a mass% methanol coagulation bath. The discharge temperature was 60° C. and the discharge pressure was 0.3 MPa. After coagulation, the obtained filament was wound up at a winding speed of 3.00 m/min and air-dried to obtain an artificial fibroin fibril.
得られた人造フィブロイン原繊維に対して、水に接触させる接触ステップを施した後、室温で乾燥させる乾燥ステップを施すことにより、人造フィブロイン繊維（原料繊維）を製造した。 The obtained artificial fibroin fibrils were subjected to a contact step of being brought into contact with water and then a drying step of being dried at room temperature to produce artificial fibroin fibers (raw material fibers).
（人造繊維綿の製造）
得られた原料繊維を使用して、それらを集積し、その集積物をハンドカードで割きさばいて人造繊維綿を製造した。人造繊維綿の写真を図１０に示した。
(Manufacture of artificial fiber cotton)
Using the obtained raw material fibers, they were accumulated, and the aggregate was divided with a hand card to produce artificial fiber cotton. A photograph of the artificial fiber cotton is shown in FIG.
改変フィブロイン（ＰＲＴ７９９）を含む人造繊維綿は、既存の天然繊維とは異なり、ステープルの繊維長や径が均一であるため一定の品質（物性等）が安定的に得られる。また、ステープルの繊維長を任意の長さにコントロールすることができ、それによって、繊維長に応じた所望の品質が有利に確保できることが分かった。 Unlike existing natural fibers, the artificial fiber cotton containing modified fibroin (PRT799) has uniform staple fiber length and diameter, so that a certain quality (physical properties, etc.) can be stably obtained. It has also been found that the fiber length of the staple can be controlled to any desired length, thereby advantageously ensuring desired quality in accordance with the fiber length.
１…押出し装置、２…未延伸糸製造装置、３…湿熱延伸装置、４…乾燥装置、６…ドープ液、１０…紡糸装置、２０…凝固液槽、２１…延伸浴槽、３６…人造フィブロイン原繊維、３８…人造フィブロイン繊維、４０…製造装置、４２…フィードローラ、４４…ワインダー、４６…ウォーターバス、４８…乾燥機、５４…ヒータ、５６…テンションローラ、５８…ホットローラ、６０…加工装置、６２…乾燥装置、６４…乾熱板。 1... Extrusion device, 2... Undrawn yarn manufacturing device, 3... Moist heat stretching device, 4... Drying device, 6... Dope liquid, 10... Spinning device, 20... Coagulation liquid tank, 21... Stretching bath, 36... Artificial fibroin raw material Fiber, 38... Artificial fibroin fiber, 40... Manufacturing device, 42... Feed roller, 44... Winder, 46... Water bath, 48... Dryer, 54... Heater, 56... Tension roller, 58... Hot roller, 60... Processing device , 62...Drying device, 64...Drying plate.
Claims (6)
式Ａ：最高吸湿発熱度＝｛（試料を、試料温度が平衡に達するまで低湿度環境下に置いた後、高湿度環境下に移したときの試料温度の最高値）－（試料を、試料温度が平衡に達するまで低湿度環境下に置いた後、高湿度環境下に移すときの試料温度）｝（℃）／試料重量（ｇ）
（式Ａ中、低湿度環境は、温度２０℃及び相対湿度４０％の環境を意味し、高湿度環境は、温度２０℃及び相対湿度９０％の環境を意味する。） An artificial fibroin fiber containing modified fibroin, wherein the modified fibroin has the formula 1: [(A)n motif-REP]m, or the formula 2: [(A)n motif-REP]m-(A)n motif. The artificial fibroin fiber has a hydrophobicity index (HI) of -0.8 or more, and the maximum hygroscopic exothermic value of the artificial fibroin fiber is 0.0. 025°C/g , (A) n motif shows an amino acid sequence consisting mainly of alanine residues, the number of amino acid residues is 2 to 27, and all amino acid residues in (A) n motif The ratio of the number of alanine residues to the number is 40% or more, REP indicates an amino acid sequence composed of 2 to 200 amino acid residues, m indicates an integer of 2 to 300, and there is a plurality of (A) n motifs. may have the same or different amino acid sequences, and the plurality of REPs may have the same or different amino acid sequences .
Formula A: Maximum hygroscopic exotherm = {(Maximum value of sample temperature when the sample is placed in a low humidity environment until the sample temperature reaches equilibrium and then transferred to a high humidity environment) - (The sample temperature is transferred to a high humidity environment) Sample temperature when placed in a low humidity environment until the temperature reaches equilibrium and then transferred to a high humidity environment)} (°C) / Sample weight (g)
(In formula A, a low humidity environment means an environment with a temperature of 20°C and a relative humidity of 40%, and a high humidity environment means an environment with a temperature of 20°C and a relative humidity of 90%.)
湿潤収縮率＝｛１－（水に接触させて湿潤状態にした人造フィブロイン繊維の長さ／紡糸後、水と接触する前の人造フィブロイン繊維の長さ）｝×１００（％） The artificial fiber cotton according to claim 1 or 2, wherein the artificial fibroin fiber has a wet shrinkage rate defined by the following formula of 2% or more.
Wet shrinkage rate = {1 - (Length of artificial fibroin fiber in wet state by contacting with water/Length of artificial fibroin fiber after spinning and before contact with water)} x 100 (%)
乾燥収縮率＝｛１－（乾燥状態にしたフィブロイン繊維の長さ／紡糸後、水と接触する前のフィブロイン繊維の長さ）｝×１００（％） The artificial fiber cotton according to any one of claims 1 to 3, wherein the artificial fibroin fiber has a drying shrinkage rate defined by the following formula of more than 7%.
Drying shrinkage rate = {1 - (Length of dry fibroin fiber/Length of fibroin fiber after spinning and before contact with water)} x 100 (%)
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