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JP2018178296A - Solvent for dissolving protein, protein solution, method for producing protein fiber, and method for refining objective protein - Google Patents

Solvent for dissolving protein, protein solution, method for producing protein fiber, and method for refining objective protein Download PDF

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JP2018178296A
JP2018178296A JP2017077344A JP2017077344A JP2018178296A JP 2018178296 A JP2018178296 A JP 2018178296A JP 2017077344 A JP2017077344 A JP 2017077344A JP 2017077344 A JP2017077344 A JP 2017077344A JP 2018178296 A JP2018178296 A JP 2018178296A
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solution
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dissolving
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祐哉 佐藤
Yuya Sato
祐哉 佐藤
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Spiber Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solvent for dissolving protein capable of further reducing cost.SOLUTION: Provided is a solvent for dissolving protein comprising dimethyl sulfoxide and calcium chloride, and in which the concentration of the calcium chloride is 0.001 mol/L or more and 0.5 mol/L or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、タンパク質溶解用溶媒、タンパク質溶液、タンパク質繊維の製造方法、及び目的タンパク質の精製方法に関する。   The present invention relates to a solvent for protein dissolution, a protein solution, a method for producing a protein fiber, and a method for purifying a target protein.

ジメチルスルホキシド(DMSO)等の極性溶媒は、クモ糸タンパク質及びシルクタンパク質等のタンパク質の溶媒として使用されている。また、これら極性溶媒に、溶解促進剤として無機塩を添加することが知られている(例えば、特許文献1〜3)。   Polar solvents such as dimethylsulfoxide (DMSO) are used as solvents for proteins such as spider silk proteins and silk proteins. Moreover, it is known to add an inorganic salt as a solubility promoter to these polar solvents (for example, patent documents 1-3).

特許第5427322号公報Patent No. 5427322 特許第5584932号公報Patent No. 5584932 国際公開第2016/163337号International Publication No. 2016/163337

DMSOに無機塩(例えば、塩化リチウム)を添加した溶媒は、タンパク質を溶解させる溶媒として極めて優れている。一方、工業的な利用という観点からは、コストをより低減できる溶媒が求められている。   A solvent obtained by adding an inorganic salt (eg, lithium chloride) to DMSO is extremely excellent as a solvent for dissolving a protein. On the other hand, from the viewpoint of industrial use, a solvent that can further reduce the cost is required.

本発明は、コストをより低減できるタンパク質溶解用溶媒の提供を目的とする。   An object of the present invention is to provide a solvent for protein dissolution which can further reduce the cost.

本発明者らは、DMSOに無機塩として塩化カルシウムを添加した溶媒は、塩化カルシウム濃度が低くてもタンパク質の溶解性に優れることを見出した。当該溶媒は、塩化カルシウム濃度が低いため、原料費の低減が可能になると共に、タンパク質から無機塩を除去する工程において、洗浄回数を大幅に減らすことが可能になることから、コストをより低減することができる。本発明は、この新規な知見に基づくものである。   The present inventors have found that a solvent in which calcium chloride is added to DMSO as an inorganic salt is excellent in protein solubility even at a low calcium chloride concentration. The solvent has a low calcium chloride concentration, so that the raw material cost can be reduced, and in the process of removing inorganic salts from proteins, the number of washings can be significantly reduced, thereby further reducing the cost. be able to. The present invention is based on this novel finding.

本発明は、例えば、以下の各発明に関する。
[1]
ジメチルスルホキシド及び塩化カルシウムを含み、
上記塩化カルシウムの濃度が、0.001mol/L以上0.5mol/L以下である、タンパク質溶解用溶媒。
[2]
上記塩化カルシウムの濃度が、0.025mol/L以上0.5mol/L以下である、[1]に記載のタンパク質溶解用溶媒。
[3]
上記塩化カルシウムの濃度が、0.025mol/L以上0.1mol/L以下である、[1]又は[2]に記載のタンパク質溶解用溶媒。
[4]
温度が、20℃以上100℃以下である、[1]〜[3]のいずれかに記載のタンパク質溶解用溶媒。
[5]
温度が、50℃以上70℃以下である、[1]〜[4]のいずれかに記載のタンパク質溶解用溶媒。
[6]
[1]〜[5]のいずれかに記載のタンパク質溶解用溶媒にタンパク質が溶解している、タンパク質溶液。
[7]
ドープ液である、[6]に記載のタンパク質溶液。
[8]
上記タンパク質が、構造タンパク質である、[6]又は[7]に記載のタンパク質溶液。
[9]
上記構造タンパク質が、クモ糸タンパク質である、[8]に記載のタンパク質溶液。
[10]
[6]〜[9]のいずれかに記載のタンパク質溶液をドープ液とし、
上記ドープ液を凝固液に押し出し、未延伸糸を得る工程を含む、タンパク質繊維の製造方法。
[11]
上記未延伸糸を延伸する工程を更に含む、[10]に記載のタンパク質繊維の製造方法。
[12]
目的タンパク質を発現している宿主細胞を、[1]〜[5]のいずれかに記載のタンパク質溶解用溶媒に溶解させる工程を含む、目的タンパク質の精製方法。
[13]
上記目的タンパク質が、構造タンパク質である、[12]に記載の目的タンパク質の精製方法。
[14]
上記構造タンパク質が、クモ糸タンパク質である、[13]に記載の目的タンパク質の精製方法。
The present invention relates to, for example, the following inventions.
[1]
Contains dimethyl sulfoxide and calcium chloride,
The solvent for protein solution whose density | concentration of the said calcium chloride is 0.001 mol / L or more and 0.5 mol / L or less.
[2]
The protein dissolving solvent according to [1], wherein the concentration of calcium chloride is 0.025 mol / L or more and 0.5 mol / L or less.
[3]
The solvent for protein dissolution as described in [1] or [2] whose density | concentration of the said calcium chloride is 0.025 mol / L or more and 0.1 mol / L or less.
[4]
The solvent for protein dissolution in any one of [1]-[3] whose temperature is 20 degreeC or more and 100 degrees C or less.
[5]
The solvent for protein dissolution in any one of [1]-[4] whose temperature is 50 degreeC or more and 70 degrees C or less.
[6]
A protein solution in which a protein is dissolved in the protein dissolving solvent according to any one of [1] to [5].
[7]
The protein solution according to [6], which is a dope solution.
[8]
The protein solution according to [6] or [7], wherein the protein is a structural protein.
[9]
The protein solution according to [8], wherein the structural protein is spider silk protein.
[10]
Using the protein solution according to any one of [6] to [9] as a doping solution,
A method for producing a protein fiber, comprising the steps of: extruding the dope solution into a coagulating solution to obtain an undrawn yarn.
[11]
The method for producing a protein fiber according to [10], further comprising the step of drawing the undrawn yarn.
[12]
A method for purifying a target protein, comprising the step of dissolving a host cell expressing the target protein in the protein dissolving solvent according to any one of [1] to [5].
[13]
The method for purifying a target protein according to [12], wherein the target protein is a structural protein.
[14]
The method for purifying a protein of interest according to [13], wherein the structural protein is spider silk protein.

本発明によれば、コストをより低減することができるタンパク質溶解用溶媒の提供が可能となる。本発明のタンパク質溶解用溶媒は、塩化カルシウム濃度が低くてもタンパク質の溶解性に優れるため、無機塩(塩化カルシウム)の使用量を大幅に低減することができる。これにより、原料費の低減が可能になると共に、タンパク質から無機塩を除去する工程において、洗浄回数を大幅に減らすことが可能になることから、コストをより低減することができる。また、無機塩(塩化カルシウム)の使用量が少なくて済むことから、製造設備等の劣化を抑制することもできる。   According to the present invention, it is possible to provide a solvent for protein dissolution which can further reduce the cost. The solvent for protein dissolution of the present invention is excellent in protein solubility even at a low calcium chloride concentration, so the amount of inorganic salt (calcium chloride) used can be significantly reduced. As a result, it is possible to reduce the cost of raw materials and also to reduce the number of times of washing significantly in the process of removing inorganic salts from proteins, thereby further reducing costs. In addition, since the amount of use of the inorganic salt (calcium chloride) can be small, it is possible to suppress the deterioration of the production facility and the like.

更に、本発明によれば、塩化カルシウム濃度を所定の範囲(0.025mol/L以上0.5mol/L以下)に調整することで、タンパク質溶液のゲル化を抑制することもできる。   Furthermore, according to the present invention, the gelation of the protein solution can be suppressed by adjusting the calcium chloride concentration to a predetermined range (0.025 mol / L or more and 0.5 mol / L or less).

タンパク質繊維の製造装置の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the manufacturing apparatus of protein fiber. タンパク質繊維の製造装置の一例を示す説明図である。図2(A)は、未延伸糸製造装置−1段目延伸装置を示し、図2(B)は2段目延伸装置を示す。It is explanatory drawing which shows an example of the manufacturing apparatus of protein fiber. FIG. 2 (A) shows an undrawn yarn manufacturing apparatus-first-stage drawing apparatus, and FIG. 2 (B) shows a second-stage drawing apparatus. タンパク質繊維の製造装置の他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the manufacturing apparatus of protein fiber. タンパク質繊維の製造装置の他の例を示す説明図である。図4(A)は、未延伸糸製造装置を示し、図4(B)は、乾熱延伸装置を示す。It is explanatory drawing which shows the other example of the manufacturing apparatus of protein fiber. Fig. 4 (A) shows an undrawn yarn production apparatus, and Fig. 4 (B) shows a dry heat drawing apparatus. 実施例におけるSDS(Sodium dodecyl sulfate)−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of SDS (Sodium dodecyl sulfate) -polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) in an Example. 実施例におけるSDS−PAGEの結果を示す図である。It is a figure which shows the result of SDS-PAGE in an Example. 実施例における改変フィブロイン抽出液のゲル化試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the gelation test of the modified fibroin extract in an Example. 実施例における各温度及び反応時間条件下での改変フィブロインの粉末回収率を示す図である。It is a figure which shows the powder recovery of the modified fibroin under each temperature and reaction time conditions in an Example. 実施例におけるSDS−PAGEの結果を示す図である。It is a figure which shows the result of SDS-PAGE in an Example.

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

〔1.タンパク質溶解用溶媒〕
本実施形態に係るタンパク質溶解用溶媒は、ジメチルスルホキシド(DMSO)、及び所定濃度の塩化カルシウム(CaCl)を含む。
[1. Protein Dissolution Solvent]
The solvent for dissolving a protein according to the present embodiment contains dimethylsulfoxide (DMSO) and calcium chloride (CaCl 2 ) at a predetermined concentration.

塩化カルシウムの濃度は、0.001mol/L以上0.5mol/L以下であってよい。本実施形態に係るタンパク質溶解用溶媒は、塩化カルシウム濃度が低くても、タンパク質の溶解性に優れているため、原料費の低減が可能になると共に、タンパク質から無機塩を除去する工程において、洗浄回数を減らすことが可能になることから、コストをより低減することができる。   The concentration of calcium chloride may be 0.001 mol / L or more and 0.5 mol / L or less. The solvent for protein dissolution according to the present embodiment is excellent in the solubility of protein even if the concentration of calcium chloride is low, so that the cost of raw materials can be reduced, and in the process of removing inorganic salts from protein The cost can be further reduced because it becomes possible to reduce the number of times.

本実施形態に係るタンパク質溶解用溶媒は、塩化カルシウム濃度が低くてもタンパク質の溶解性に優れていることから、塩化カルシウム濃度を更に低減することもできる。すなわち、塩化カルシウムの濃度は、0.25mol/L以下であってもよく、0.1mol/L以下であってもよく、0.09mol/L以下であってもよく、0.08mol/L以下であってもよく、0.07mol/L以下であってもよく、0.06mol/L以下であってもよい。塩化カルシウム濃度をこのように低減した範囲内に調整することにより、上述したコスト低減の効果をより一層顕著に発揮することができる。塩化カルシウム濃度の下限は、0.001mol/L以上であれば、充分に優れたタンパク質の溶解性を示すことができる。塩化カルシウム濃度の下限は、タンパク質の溶解性に加えて、タンパク質溶液のゲル化を抑制する観点から、0.025mol/L以上であることが好ましい。   The solvent for protein dissolution according to the present embodiment can also further reduce the calcium chloride concentration because it is excellent in protein solubility even if the calcium chloride concentration is low. That is, the concentration of calcium chloride may be 0.25 mol / L or less, 0.1 mol / L or less, or 0.09 mol / L or less, 0.08 mol / L or less It may be 0.07 mol / L or less and may be 0.06 mol / L or less. By adjusting the calcium chloride concentration to such a reduced range, the above-described cost reduction effect can be more significantly exhibited. If the lower limit of the calcium chloride concentration is 0.001 mol / L or more, sufficiently high protein solubility can be exhibited. The lower limit of the calcium chloride concentration is preferably 0.025 mol / L or more from the viewpoint of suppressing the gelation of the protein solution in addition to the solubility of the protein.

本実施形態に係るタンパク質溶解用溶媒は、更にアルコール及び/又は水を含んでもよい。タンパク質溶解用溶媒を100質量%としたとき、DMSOと塩化カルシウムの割合が22質量%以上100質量%以下であり、残余はアルコールを含んでもよい。アルコールとしては、炭素数1〜6の低級アルコールが好ましく、メタノール、エタノール及び2−プロパノールからなる群から選ばれる1種以上のアルコールがより好ましい。また、タンパク質溶解用溶媒を100質量%としたとき、DMSOと塩化カルシウムの割合が10質量%以上100質量%以下であり、残余は水を含んでもよい。残余は、水とアルコールを混合してもよい。   The protein dissolving solvent according to this embodiment may further contain alcohol and / or water. When the solvent for protein dissolution is 100% by mass, the ratio of DMSO and calcium chloride is 22% by mass or more and 100% by mass or less, and the balance may contain alcohol. As the alcohol, lower alcohols having 1 to 6 carbon atoms are preferable, and one or more alcohols selected from the group consisting of methanol, ethanol and 2-propanol are more preferable. Moreover, when the solvent for protein solution is made into 100 mass%, the ratio of DMSO and calcium chloride is 10 mass% or more and 100 mass% or less, and the remainder may contain water. The remainder may mix water and alcohol.

本実施形態に係るタンパク質溶解用溶媒の温度は、20℃以上100℃以下であることが好ましい。タンパク質溶解用溶媒の温度が20℃以上であると、タンパク質の溶解性がより一層優れたものとなる。同様の観点から、タンパク質溶解用溶媒の温度は、30℃以上であることがより好ましく、40℃以上であることが更に好ましく、50℃以上であることが更により好ましい。また、タンパク質溶解用溶媒の温度が100℃以下であると、溶解させたタンパク質の分解をより一層抑制することができる。同様の観点から、タンパク質溶解用溶媒の温度は、90℃以下であることがより好ましく、80℃以下であることが更に好ましく、70℃以下であることが更により好ましい。   The temperature of the protein dissolving solvent according to this embodiment is preferably 20 ° C. or more and 100 ° C. or less. When the temperature of the protein dissolving solvent is 20 ° C. or more, the solubility of the protein is further improved. From the same viewpoint, the temperature of the protein dissolving solvent is more preferably 30 ° C. or more, still more preferably 40 ° C. or more, and still more preferably 50 ° C. or more. In addition, when the temperature of the protein dissolving solvent is 100 ° C. or less, the degradation of the dissolved protein can be further suppressed. From the same viewpoint, the temperature of the protein dissolving solvent is more preferably 90 ° C. or less, still more preferably 80 ° C. or less, and still more preferably 70 ° C. or less.

〔2.タンパク質溶液〕
本実施形態に係るタンパク質溶液は、上述したタンパク質溶解用溶媒にタンパク質が溶解しているものである。なお、本実施形態に係るタンパク質溶液は、不可避的な含有成分、例えば、タンパク質に含まれている夾雑物等を含むものであってもよい。
[2. Protein solution]
The protein solution according to the present embodiment is one in which a protein is dissolved in the above-described solvent for dissolving a protein. The protein solution according to the present embodiment may contain unavoidable components, such as contaminants contained in proteins.

<目的タンパク質>
溶解させるタンパク質(以下、「目的タンパク質」ということもある。)としては、工業規模での製造が好ましい任意のタンパク質を挙げることができる。目的タンパク質としては、例えば、工業用に利用できるタンパク質、医療用に利用できるタンパク質、構造タンパク質等を挙げることができる。工業用又は医療用に利用できるタンパク質の具体例としては、酵素、制御タンパク質、受容体、ペプチドホルモン、サイトカイン、膜又は輸送タンパク質、予防接種に使用する抗原、ワクチン、抗原結合タンパク質、免疫刺激タンパク質、アレルゲン、完全長抗体又は抗体フラグメント若しくは誘導体を挙げることができる。構造タンパク質の具体例としては、クモ糸タンパク質、シルクタンパク質、コラ−ゲン、レシリン、及びエラスチン、並びにこれら由来のタンパク質等を挙げることができる。
<Target protein>
Examples of the protein to be dissolved (hereinafter sometimes referred to as "target protein") include any protein whose production on an industrial scale is preferable. Examples of the target protein include proteins that can be used for industrial use, proteins that can be used for medical use, structural proteins, and the like. Specific examples of proteins that can be used for industrial or medical use include enzymes, regulatory proteins, receptors, peptide hormones, cytokines, membrane or transport proteins, antigens used for vaccination, vaccines, antigen binding proteins, immunostimulatory proteins, Mention may be made of allergens, full-length antibodies or antibody fragments or derivatives. Specific examples of structural proteins include spider silk proteins, silk proteins, collagen, resilin and elastin, and proteins derived therefrom.

フィブロイン様タンパク質であるクモ糸タンパク質及びシルクタンパク質、並びにこれら由来のタンパク質として、例えば、式1:[(A)モチーフ−REP]で表されるドメイン配列を含むタンパク質が挙げられる。ここで、式1中、(A)モチーフは、アラニン残基を主とするアミノ酸配列を示し、nは2〜20、好ましくは4〜20、より好ましくは8〜20、更に好ましくは10〜20、更により好ましくは4〜16、更によりまた好ましくは8〜16、特に好ましくは10〜16の整数であってよい。また、(A)モチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数の割合は40%以上であればよく、60%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、80%以上であることが更に好ましく、90%以上であることが更により好ましく、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。REPは2〜200アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示す。mは2〜300の整数を示す。複数存在する(A)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。クモ糸タンパク質及びシルクタンパク質、並びにこれら由来のタンパク質の具体的としては、配列番号1(PRT410)、配列番号2(PRT587)で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。 Examples of fibroin-like proteins, such as spider silk protein and silk protein, and proteins derived therefrom, include proteins containing a domain sequence represented by Formula 1: [(A) n Motif-REP] m . Here, in Formula 1, (A) n motif indicates an amino acid sequence mainly comprising an alanine residue, n is 2 to 20, preferably 4 to 20, more preferably 8 to 20, and still more preferably 10 to 10 It may be an integer of 20, still more preferably 4 to 16, still more preferably 8 to 16, particularly preferably 10 to 16. The ratio of the number of alanine residues to the total number of amino acid residues in (A) n motif may be 40% or more, preferably 60% or more, and more preferably 70% or more. % Or more is more preferable, 90% or more is still more preferable, and 100% (meaning it is composed of only alanine residues) may be used. REP shows the amino acid sequence comprised from 2-200 amino acid residues. m shows the integer of 2-300. The plurality of (A) n motifs may be identical to each other or different from each other. The plurality of REPs may be identical amino acid sequences to each other or different amino acid sequences. Specific examples of spider silk proteins and silk proteins, and proteins derived therefrom can include proteins including the amino acid sequences shown in SEQ ID NO: 1 (PRT410) and SEQ ID NO: 2 (PRT587).

クモ糸タンパク質の一種である横糸タンパク質、及びこれに由来するタンパク質としては、例えば、式2:[REP2]で表されるドメイン配列を含むタンパク質を挙げることができる。ここで、式2中、REP2はGly−Pro−Gly−Gly−Xから構成されるアミノ酸配列を示し、Xはアラニン(Ala)、セリン(Ser)、チロシン(Tyr)及びバリン(Val)からなる群から選ばれる一つのアミノ酸を示す。oは8〜300の整数を示す。横糸タンパク質、及びこれに由来するタンパク質の具体的としては、配列番号3(Recombinant spider silk protein Flag_92_short2)で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。配列番号3で示されるアミノ酸配列は、NCBIデータベースから入手したアメリカジョロウグモの鞭毛状絹タンパク質の部分的な配列(NCBIアクセッション番号:AAF36090、GI:7106224)のリピート部分及びモチーフに該当するN末端から1220残基目から1659残基目までのアミノ酸配列(PR1配列と記す。)と、NCBIデータベースから入手したアメリカジョロウグモの鞭毛状絹タンパク質の部分配列(NCBIアクセッション番号:AAC38847、GI:2833649)のC末端から816残基目から907残基目までのC末端アミノ酸配列を結合し、結合した配列のN末端に配列番号7で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されたものである。 As a weft protein which is a kind of spider silk protein, and a protein derived therefrom, for example, a protein comprising a domain sequence represented by the formula 2: [REP2] o can be mentioned. Here, in Formula 2, REP2 represents an amino acid sequence composed of Gly-Pro-Gly-Gly-X, and X is composed of alanine (Ala), serine (Ser), tyrosine (Tyr) and valine (Val) It shows one amino acid selected from the group. o shows the integer of 8-300. Specific examples of the weft protein and the protein derived therefrom include a protein comprising an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 (Recombinant spider silk protein Flag _ 92 — short 2). The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 3 is from the N-terminus corresponding to the repeat portion and motif of the partial sequence (NCBI accession number: AAF36090, GI: 7106224) of the flagellar silk protein of American jergent spider obtained from the NCBI database The amino acid sequence from residues 1220 to 1659 (referred to as the PR1 sequence) and a partial sequence of the flagella-like silk protein of the American spider spider obtained from the NCBI database (NCBI accession numbers: AAC38847, GI: 2833649) A C-terminal amino acid sequence from the C-terminal to the residues 816 to 907 is linked, and the amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) shown in SEQ ID NO: 7 is added to the N-terminus of the linked sequence is there.

コラーゲン、及びこれに由来するタンパク質として、例えば、式3:[REP3]で表されるドメイン配列を含むタンパク質を挙げることができる。ここで、式3中、pは5〜300の整数を示す。REP3は、Gly一X一Yから構成されるアミノ酸配列を示し、X及びYはGly以外の任意のアミノ酸残基を示す。複数存在するREP3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。コラーゲン、及びこれに由来するタンパク質の具体的としては、配列番号4(Collagen−type4−Kai)で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。配列番号4で示されるアミノ酸配列は、NCBIデータベースから入手したヒトのコラーゲンタイプ4の部分的な配列(NCBIのGenBankのアクセッション番号:CAA56335.1、GI:3702452)のリピート部分及びモチーフに該当する301残基目から540残基目までのアミノ酸配列のN末端に配列番号7で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されたものである。 Examples of collagen and proteins derived therefrom include proteins containing a domain sequence represented by Formula 3: [REP3] p . Here, in Formula 3, p shows the integer of 5-300. REP3 shows the amino acid sequence comprised from Gly-X1-Y, and X and Y show arbitrary amino acid residues other than Gly. The plurality of REP3 may be identical to each other or different from each other. Specific examples of collagen and a protein derived therefrom can include a protein comprising an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 (Collagen-type 4-Kai). The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 4 corresponds to the repeat portion and motif of a partial sequence of human collagen type 4 (NCBI GenBank accession numbers: CAA56335.1, GI: 3702452) obtained from the NCBI database. The amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) shown in SEQ ID NO: 7 is added to the N-terminal of the amino acid sequence from residue 301 to residue 540.

レシリン、及びこれに由来するタンパク質として、例えば、式4:[REP4]で表されるドメイン配列を含むタンパク質を挙げることができる。ここで、式4中、qは4〜300の整数を示す。REP4はSer一J一J一Tyr一Gly一U−Proから構成されるアミノ酸配列を示す。Jは任意のアミノ酸残基を示し、特にAsp、Ser及びThrからなる群から選ばれるアミノ酸残基であることが好ましい。Uは任意のアミノ酸残基を示し、特にPro、Ala、Thr及びSerからなる群から選ばれるアミノ酸残基であることが好ましい。複数存在するREP4は、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。レシリン、及びこれに由来するタンパク質の具体的としては、配列番号5(Resilin−Kai)で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。配列番号5で示されるアミノ酸配列は、レシリン(NCBIのGenBankのアクセッション番号NP 611157、Gl:24654243)のアミノ酸配列において、87残基目のThrをSerに置換し、かつ95残基目のAsnをAspに置換した配列の19残基目から321残基目までのアミノ酸配列のN末端に配列番号7で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されたものである。 Examples of resilin and proteins derived therefrom include proteins containing a domain sequence represented by Formula 4: [REP4] q . Here, in Formula 4, q shows the integer of 4-300. REP4 shows the amino acid sequence comprised from Ser 1 J 1 J 1 Tyr 1 Gly 1 U-Pro. J represents any amino acid residue, and is particularly preferably an amino acid residue selected from the group consisting of Asp, Ser and Thr. U is any amino acid residue, and is particularly preferably an amino acid residue selected from the group consisting of Pro, Ala, Thr and Ser. The plurality of REP4 may be identical to each other or different from each other. Specific examples of resilin and proteins derived therefrom can include a protein comprising the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 5 (Resilin-Kai). The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 5 is such that in the amino acid sequence of resilin (NCBI GenBank accession numbers NP 611157, Gl: 24654243), Thr at position 87 is substituted with Ser, and Asn at position 95 The amino acid sequence (tag sequence and hinge sequence) shown in SEQ ID NO: 7 is added to the N-terminal of the amino acid sequence from the 19th residue to the 321st residue of the sequence in which

エラスチン、及びこれに由来するタンパク質として、例えば、NCBIのGenBankのアクセッション番号AAC98395(ヒト)、I47076(ヒツジ)、NP786966(ウシ)等のアミノ酸配列を有するタンパク質を挙げることができる。エラスチン、及びこれに由来するタンパク質の具体的としては、配列番号6(elastin short)で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。配列番号6で示されるアミノ酸配列は、NCBIのGenBankのアクセッション番号AAC98395のアミノ酸配列の121残基目から390残基目までのアミノ酸配列のN末端に配列番号7で示されるアミノ酸配列(タグ配列及びヒンジ配列)が付加されたものである。   Examples of elastin and proteins derived therefrom include proteins having amino acid sequences such as NCBI GenBank accession numbers AAC98395 (human), I47076 (sheep), NP786966 (bovine) and the like. Specific examples of elastin and proteins derived therefrom can include a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 (elastin short). The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7 at the N-terminus of the amino acid sequence from residue 121 to residue 390 of the amino acid sequence of NCBI GenBank accession number AAC 98 395 (tag sequence And hinge arrangement) are added.

目的タンパク質としては、溶解性がより優れるという観点から、クモ糸タンパク質及びシルクタンパク質、並びにこれら由来のタンパク質等のフィブロイン様タンパク質が好ましく、クモ糸タンパク質、及びこれに由来するタンパク質がより好ましい。   From the viewpoint of better solubility, the target protein is preferably spider silk protein and silk protein, and fibroin-like proteins such as proteins derived therefrom, and spider silk protein and a protein derived therefrom are more preferred.

目的タンパク質は、例えば、遺伝子工学的手法を用いた一般的な方法により取得できる。具体的には、例えば、目的タンパク質(例えば、組換えクモ糸タンパク質)は、組換えの対象となる天然型クモ糸タンパク質をコードする遺伝子を含有する発現ベクターで形質転換した宿主を用いて製造することができる。遺伝子の製造方法としては、特に制限されないが、例えば、天然型クモ糸タンパク質をコードする遺伝子をクモ由来の細胞からポリメラーゼ連鎖反応(PCR)等で増幅してクローニングする方法、及び化学的に合成する方法が挙げられる。遺伝子の化学的な合成方法としては、特に制限されないが、例えば、NCBIのウェブデータベース等より入手した天然型クモ糸タンパク質のアミノ酸配列情報をもとに、AKTA oligopilot plus 10/100(GEヘルスケア・ジャパン株式会社)等で自動合成したオリゴヌクレオチドをPCR等で連結して合成する方法が挙げられる。目的タンパク質には、タンパク質の精製及び確認を容易にするため、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てもよい。発現ベクターとしては、DNA配列からタンパク質を発現し得るプラスミド、ファージ又はウイルス等の発現ベクターを用いることができる。プラスミド型発現ベクターとしては、宿主細胞内で目的の遺伝子が発現し、かつそれ自体が増幅することのできるものであればよく、特に限定されない。具体的には、例えば、宿主として大腸菌Rosetta(DE3)を用いる場合は、pET22b(+)プラスミドベクター、pColdプラスミドベクター等を用いることができる。プラスミド型発現ベクターとしては、タンパク質の生産性に優れるという観点から、pET22b(+)プラスミドベクターを用いることが好ましい。宿主としては、例えば、動物細胞、植物細胞、微生物等を用いることができる。   The target protein can be obtained, for example, by a general method using genetic engineering techniques. Specifically, for example, a target protein (eg, recombinant spider silk protein) is produced using a host transformed with an expression vector containing a gene encoding a natural spider silk protein to be recombinantly be able to. The gene production method is not particularly limited. For example, a gene encoding a natural spider silk protein is amplified from cells of spider origin by polymerase chain reaction (PCR) and cloned, and chemically synthesized The method is mentioned. The chemical synthesis method of the gene is not particularly limited, but, for example, AKTA oligopilot plus 10/100 (GE Healthcare) based on the amino acid sequence information of natural spider protein obtained from the NCBI web database etc. There is a method of linking and synthesizing oligonucleotides automatically synthesized by Japan Co., Ltd. etc. by PCR etc. To the target protein, an amino acid sequence consisting of an initiation codon and a His10 tag may be added to the N-terminus of the amino acid sequence to facilitate purification and confirmation of the protein. As an expression vector, an expression vector such as a plasmid, phage or virus capable of expressing a protein from a DNA sequence can be used. The plasmid-type expression vector is not particularly limited as long as it can express a target gene in a host cell and can amplify itself. Specifically, for example, when E. coli Rosetta (DE3) is used as a host, pET22b (+) plasmid vector, pCold plasmid vector, etc. can be used. From the viewpoint of excellent protein productivity, it is preferable to use a pET22b (+) plasmid vector as the plasmid type expression vector. As a host, for example, animal cells, plant cells, microorganisms and the like can be used.

<タンパク質溶液の調製方法>
本実施形態に係るタンパク質溶液は、本発明に係るタンパク質溶解用溶媒に目的タンパク質を溶解させることで得ることができる。目的タンパク質を溶解させる方法は、特に制限されないが、例えば、目的タンパク質を発現している宿主、又は目的タンパク質そのものにタンパク質溶解用溶媒を加える方法が挙げられる。当該方法は、必要に応じて、不溶物を分離することを含んでもよい。不溶物の分離は、沈降物(凝集物)を分離できればよく、特に限定されない。不溶物の分離は、取扱いの簡便性から、濾過による分離及び/又は遠心分離により行うことが好ましい。濾過による分離は、例えば、ろ紙、ろ過膜等を用いて行うことができる。遠心分離の条件は、特に限定されない。例えば、室温(20±5℃)、8000×g〜15000×gで5〜20分間行うことができる。不溶物の分離は2回以上行ってもよい。
<Method of preparing protein solution>
The protein solution according to the present embodiment can be obtained by dissolving the target protein in the protein dissolving solvent according to the present invention. The method for dissolving the target protein is not particularly limited, and examples thereof include a method in which a solvent for protein dissolution is added to a host expressing the target protein or the target protein itself. The method may optionally include separating insolubles. The separation of the insolubles is not particularly limited as long as the precipitate (aggregates) can be separated. It is preferable to carry out separation of insolubles by separation by filtration and / or centrifugation for the convenience of handling. The separation by filtration can be performed using, for example, filter paper, a filtration membrane, and the like. The conditions for centrifugation are not particularly limited. For example, it can be carried out at room temperature (20 ± 5 ° C.), 8000 × g to 15,000 × g for 5 to 20 minutes. The insolubles may be separated twice or more.

<ドープ液>
本実施形態に係るタンパク質溶液は、例えば、ドープ液として用いることができる。本実施形態に係るドープ液は、湿式紡糸に好適に用いることができ、またキャストフィルム液等として有用である。本実施形態に係るドープ液は、例えば、タンパク質溶液の粘度を、紡糸できる粘度に調整して製造される。ドープ液の粘度は、例えば、100〜10,000cP(センチポイズ)である。ドープ液の粘度の調整は、例えば、溶液中のタンパク質の濃度を調整することで行うことができる。ドープ液の粘度は、例えば、京都電子工業社製の商品名“EMS粘度計”を使用して測定することができる。
<Doping solution>
The protein solution according to the present embodiment can be used, for example, as a dope. The dope liquid which concerns on this embodiment can be used suitably for wet spinning, and is useful as a cast film liquid etc. The dope solution according to the present embodiment is manufactured, for example, by adjusting the viscosity of the protein solution to a viscosity at which it can be spun. The viscosity of the dope solution is, for example, 100 to 10,000 cP (centipoise). Adjustment of the viscosity of the dope solution can be performed, for example, by adjusting the concentration of protein in the solution. The viscosity of the dope solution can be measured, for example, using a trade name "EMS viscometer" manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.

〔3.タンパク質繊維の製造方法〕
本実施形態に係るタンパク質繊維の製造方法は、本発明に係るタンパク質溶液をドープ液とし、当該ドープ液を凝固液に押し出し、未延伸糸を得る工程(以下、「紡糸工程」ともいう。)を含む。本実施形態に係る製造方法は、未延伸糸を延伸する工程(以下、「延伸工程」ともいう。)を更に含むものであってもよい。
[3. Method for producing protein fiber]
The method for producing a protein fiber according to the present embodiment is a step of obtaining the undrawn yarn by using the protein solution according to the present invention as a dope solution, extruding the dope solution into a coagulating solution (hereinafter also referred to as a "spinning step"). Including. The manufacturing method according to the present embodiment may further include the step of drawing the undrawn yarn (hereinafter, also referred to as “drawing step”).

<紡糸工程>
本実施形態に係る製造方法は、湿式紡糸を採用するものである。紡糸工程により、ドープ液から目的タンパク質を溶解させた溶媒を除去する(脱溶媒又は凝固ともいう。)と共に繊維形成して未延伸糸を得る。
<Spinning process>
The manufacturing method according to the present embodiment employs wet spinning. In the spinning step, the solvent in which the target protein is dissolved is removed from the dope solution (also referred to as desolvation or coagulation) to form fibers to obtain an undrawn yarn.

ドープ液中の目的タンパク質の濃度は、ドープ液全量を基準として、3質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが更に好ましい。目的タンパク質の溶解性を良好に保つ観点から、ドープ液中の目的タンパク質の濃度は、60質量%以下であることが好ましく、50質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましい。   The concentration of the target protein in the dope solution is preferably 3% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and still more preferably 20% by mass or more, based on the total amount of the dope solution. From the viewpoint of maintaining good solubility of the target protein, the concentration of the target protein in the dope solution is preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, and 40% by mass or less Is more preferred.

凝固液は、脱溶媒できるものであれば特に制限されず、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、並びにアセトンを使用することができる。凝固液には、適宜水を加えてもよい。凝固液の温度は、例えば、5〜30℃である。凝固液の温度がこの範囲であれば、より安定に紡糸することができる。   The coagulation liquid is not particularly limited as long as it can remove the solvent, and, for example, lower alcohols having 1 to 5 carbon atoms such as methanol, ethanol and 2-propanol, and acetone can be used. Water may be added to the coagulating solution as appropriate. The temperature of the coagulating liquid is, for example, 5 to 30 ° C. If the temperature of the coagulating liquid is in this range, spinning can be performed more stably.

紡糸工程では、例えば、ドープ液を紡糸口金(口金)から脱溶媒槽の凝固液に押し出すことにより、未延伸糸が得られる。ドープ液を、直径0.1〜0.6mmのノズルを有するシリンジポンプから押し出す場合、押し出し速度は、例えば、1ホール当たり0.2〜6.0ml/時間であってよく、1.4〜4.0ml/時間であってもよい。押し出し速度がこの範囲であれば、より安定に紡糸することができる。   In the spinning step, for example, an undrawn yarn can be obtained by extruding the dope solution from a spinneret into a coagulated solution in a solvent removal tank. When the dope solution is extruded from a syringe pump having a nozzle with a diameter of 0.1 to 0.6 mm, the extrusion speed may be, for example, 0.2 to 6.0 ml / hour per hole, 1.4 to 4 It may be .0 ml / hour. If the extrusion speed is in this range, spinning can be performed more stably.

脱溶媒槽(凝固液槽)の長さは、例えば、200〜500mmであってよい。脱溶媒槽からの未延伸糸の引き取り速度は、例えば、1〜14m/分であってよく、1〜3m/分であってもよい。脱溶媒槽での滞留時間は、例えば、0.01〜0.15分であってよい。脱溶媒又は凝固に関する各条件がこれらの範囲であれば、脱溶媒又は凝固をより効率よく行うことができる。また、未延伸糸に対し、凝固液中で延伸(前延伸)を行ってもよいが、凝固液(例えば、低級アルコール)の蒸発し易さを考慮すれば、凝固液は低温に維持し、未延伸糸の状態で引き取るのが好ましい。   The length of the desolvation tank (coagulation liquid tank) may be, for example, 200 to 500 mm. The withdrawal speed of the undrawn yarn from the solvent removal tank may be, for example, 1 to 14 m / min, or 1 to 3 m / min. The residence time in the desolvation tank may be, for example, 0.01 to 0.15 minutes. If the conditions for desolvation or coagulation fall within these ranges, desolvation or coagulation can be performed more efficiently. Further, the undrawn yarn may be stretched (pre-stretching) in the coagulating solution, but the coagulating solution is maintained at a low temperature in consideration of the ease of evaporation of the coagulating solution (for example, lower alcohol), It is preferable to pick up in the undrawn yarn state.

<延伸工程>
未延伸糸の延伸は、一段延伸で行ってもよいし、2段以上の多段延伸で行ってもよい。目的タンパク質が、天然クモ糸タンパク質に由来するタンパク質等の分子が配向し難いタンパク質である場合、多段延伸を行うにより、分子を多段で配向させることができ、トータル延伸倍率も高くすることができるため、結果としてタフネスの高い繊維を得ることができる。
<Stretching process>
The undrawn yarn may be drawn by one-step drawing or may be performed by two or more multi-step drawing. When the target protein is a protein in which a molecule such as a protein derived from a natural spider silk protein is difficult to orient, by performing multistage stretching, the molecules can be oriented in multiple stages, and the total stretching magnification can also be increased. As a result, fibers with high toughness can be obtained.

図1及び図2は、タンパク質繊維の製造装置の一例を示す説明図である。図1に示す製造装置は、紡糸工程と延伸工程(2段延伸)を連続して行う紡糸延伸装置である。紡糸延伸装置10は、押し出し装置1と、未延伸糸製造装置2と、湿熱延伸装置3と、乾熱延伸装置4を備える。ドープ液6は、貯槽7に貯蔵され、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。押し出されたドープ液6は、エアギャップ19を介して、又はエアギャップ19を介さずに直接、凝固液槽20の凝固液11内に供給される。凝固液11内でドープ液6から溶媒が除去され、未延伸糸が形成される。次いで、未延伸糸は、延伸浴槽21内の温水12内に供給され、1段目延伸が行われる。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。1段目延伸を経た延伸糸は、次いで乾熱延伸装置17に供給され、糸道22内で2段目延伸が行われる。2段目延伸を経た延伸糸は、巻き取られて巻糸体5となる。2段目延伸における延伸倍率は供給ニップローラ15と引き取りニップローラ16との速度比によって決まる。18a〜18fは糸ガイドである。   FIG.1 and FIG.2 is explanatory drawing which shows an example of the manufacturing apparatus of protein fiber. The manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is a spinning and drawing apparatus that continuously performs a spinning process and a drawing process (two-stage drawing). The spinning and drawing apparatus 10 includes an extrusion apparatus 1, an undrawn yarn production apparatus 2, a wet heat drawing apparatus 3, and a dry heat drawing apparatus 4. The dope solution 6 is stored in the storage tank 7 and is pushed out of the base 9 by the gear pump 8. In the lab scale, the dope solution may be filled into a cylinder and pushed out of the nozzle using a syringe pump. The extruded dope 6 is supplied into the coagulation liquid 11 of the coagulation tank 20 directly through the air gap 19 or not through the air gap 19. The solvent is removed from the dope solution 6 in the coagulating solution 11 to form an undrawn yarn. Next, the undrawn yarn is supplied into the warm water 12 in the drawing bath 21 and the first stage drawing is performed. The draw ratio is determined by the speed ratio between the feed nip roller 13 and the take-up nip roller 14. The drawn yarn that has undergone the first-stage drawing is then supplied to the dry-heat drawing device 17, and the second-stage drawing is performed in the yarn path 22. The drawn yarn that has undergone the second-step drawing is taken up to form a wound yarn body 5. The draw ratio in the second stage drawing is determined by the speed ratio between the feed nip roller 15 and the take-up nip roller 16. 18a to 18f are yarn guides.

図2に示す製造装置は、紡糸工程と延伸工程(2段延伸)を行う紡糸延伸装置である。図2(A)は、未延伸糸製造装置30及び1段目延伸装置40を示し、図2(B)は、2段目延伸装置50を示す。それぞれの装置ごとに糸を巻き取るか又は巻き取らずに容器に溜めてもよい。未延伸糸製造装置30においては、押し出し装置(マイクロシリンジ)31内にドープ液32を入れておき、シリンジポンプを用いて矢印P方向に移動させ、ノズル33からドープ液32を押し出し、凝固液槽34内の凝固液35にドープ液32を供給し、未延伸糸36とする。続いて、1段目延伸装置40においては、未延伸糸36を延伸浴槽37内の温水38内に供給し、1段目延伸し、1段目延伸糸の巻糸体39とする。延伸倍率は供給ニップローラ41と引き取りニップローラ42との速度比によって決まる。次いで巻糸体39から1段目延伸糸を引き出し、乾熱延伸装置43に供給し、糸道47内で2段目延伸する。延伸倍率は供給ニップローラ45と引き取りニップローラ46との速度比によって決まる。次いで延伸糸を巻糸体44に巻き取る。   The manufacturing apparatus shown in FIG. 2 is a spinning and drawing apparatus that performs a spinning process and a drawing process (two-step drawing). FIG. 2A shows the undrawn yarn production device 30 and the first-stage drawing device 40, and FIG. 2B shows the second-stage drawing device 50. For each device, the yarn may be wound up or stored in a container without being wound up. In the unstretched yarn manufacturing apparatus 30, the dope solution 32 is placed in an extrusion device (micro syringe) 31 and moved in the direction of arrow P by using a syringe pump to extrude the dope solution 32 from the nozzle 33 and coagulating solution tank The dope solution 32 is supplied to the coagulating solution 35 in 34 to form an undrawn yarn 36. Subsequently, in the first-stage drawing apparatus 40, the undrawn yarn 36 is supplied into the warm water 38 in the drawing bath 37 and drawn for the first stage to form a wound yarn body 39 of the first-stage drawn yarn. The draw ratio is determined by the speed ratio between the feed nip roller 41 and the take-up nip roller 42. Next, the first-step drawn yarn is drawn out from the wound body 39, supplied to the dry-heat drawing device 43, and drawn in the yarn path 47 for the second step. The draw ratio is determined by the speed ratio between the feed nip roller 45 and the take-up nip roller 46. Then, the drawn yarn is wound around the winding body 44.

図3及び図4は、タンパク質繊維の製造装置の他の例を示す説明図である。図3に示す製造装置は、紡糸工程と延伸工程(1段延伸)を連続して行う紡糸延伸装置である。紡糸延伸装置60は、押し出し装置61と、未延伸糸製造装置62と、乾熱延伸装置63を備える。ドープ液66は、貯槽67に貯蔵され、ギアポンプ68により口金69から押し出される。ラボスケールにおいては、紡糸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。押し出されたドープ液66は、エアギャップ73を介して、又はエアギャップ73を介さずに直接、凝固液槽72の凝固液71内に供給される。凝固液71内でドープ液66から溶媒が除去され、未延伸糸が形成される。次いで、未延伸糸は、乾熱延伸装置77に供給され、糸道78内で延伸が行われる。延伸を経た延伸糸は、巻き取られ巻糸体64となる。延伸倍率は供給ニップローラ75と引き取りニップローラ76との速度比によって決まる。74a〜74fは糸ガイドである。   FIG.3 and FIG.4 is explanatory drawing which shows the other example of the manufacturing apparatus of protein fiber. The manufacturing apparatus shown in FIG. 3 is a spinning and drawing apparatus which continuously performs a spinning process and a drawing process (one-stage drawing). The spinning and drawing device 60 includes an extrusion device 61, an undrawn yarn production device 62, and a dry heat drawing device 63. The dope 66 is stored in the reservoir 67 and is pushed out of the base 69 by the gear pump 68. In the lab scale, the spinning solution may be filled into a cylinder and pushed out of the nozzle using a syringe pump. The extruded dope 66 is supplied into the coagulation liquid 71 of the coagulation tank 72 directly via the air gap 73 or not via the air gap 73. The solvent is removed from the dope solution 66 in the coagulating solution 71 to form an undrawn yarn. Next, the undrawn yarn is supplied to a dry heat drawing apparatus 77, and drawing is performed in the yarn path 78. The drawn yarn which has undergone drawing is wound to form a wound yarn body 64. The draw ratio is determined by the speed ratio between the feed nip roller 75 and the take-up nip roller 76. 74a to 74f are yarn guides.

図4に示す製造装置は、紡糸工程と延伸工程(1段延伸)を行う紡糸延伸装置である。図4(A)は、未延伸糸製造装置80を示し、図4(B)は、乾熱延伸装置90を示す。それぞれの装置ごとに糸を巻き取るか又は巻き取らずに容器に溜めてもよい。未延伸糸製造装置80においては、押し出し装置(マイクロシリンジ)81内にドープ液82を入れておき、シリンジポンプを用いて矢印P方向に移動させ、ノズル83からドープ液82を押し出し、凝固液槽84内の凝固液85に供給し、未延伸糸の巻糸体86とする。次に、乾熱延伸装置90においては、巻糸体86から未延伸糸を引き出し、乾熱延伸装置89に供給し、糸道91内で延伸する。延伸倍率は供給ニップローラ87と引き取りニップローラ88との速度比によって決まる。次いで延伸糸を巻糸体92に巻き取る。これにより延伸糸を得る。   The manufacturing apparatus shown in FIG. 4 is a spinning and drawing apparatus that performs a spinning process and a drawing process (one-stage drawing). FIG. 4A shows an undrawn yarn production apparatus 80, and FIG. 4B shows a dry heat drawing apparatus 90. For each device, the yarn may be wound up or stored in a container without being wound up. In the unstretched yarn manufacturing apparatus 80, the dope solution 82 is placed in an extrusion device (micro syringe) 81, moved in the direction of arrow P using a syringe pump, the dope solution 82 is extruded from the nozzle 83, and the coagulation solution tank The solution is supplied to the coagulating solution 85 in 84 to form an undrawn yarn wound body 86. Next, in the dry heat drawing apparatus 90, the undrawn yarn is drawn out from the winding body 86, supplied to the dry heat drawing apparatus 89, and drawn in the yarn path 91. The draw ratio is determined by the speed ratio between the feed nip roller 87 and the take-up nip roller 88. Then, the drawn yarn is wound around a winding body 92. Thus, a drawn yarn is obtained.

〔4.目的タンパク質の精製方法〕
本実施形態に係る目的タンパク質の精製方法は、目的タンパク質を発現している宿主細胞を、本発明に係るタンパク質溶解用溶媒に溶解させる工程(以下、「溶解工程」ともいう。)を含む。
[4. Purification method of target protein]
The method for purifying a target protein according to the present embodiment includes the step of dissolving a host cell expressing the target protein in the protein dissolving solvent according to the present invention (hereinafter, also referred to as “dissolution step”).

目的タンパク質を発現する宿主細胞は、例えば、目的タンパク質を生来発現する宿主細胞を目的タンパク質の発現量を指標にスクリーニングする方法、目的タンパク質をコードする遺伝子を含有する発現ベクターで形質転換して、目的タンパク質(組換えタンパク質)を発現する宿主細胞(例えば、組換え微生物)を得る方法により得ることができる。目的タンパク質を発現する宿主細胞を常法により培養することで、当該宿主細胞に目的タンパク質を発現させることができる。   For example, a method of screening host cells that naturally express a target protein using the expression amount of the target protein as an indicator, and transforming the host cell that expresses the target protein with an expression vector containing a gene encoding the target protein It can be obtained by a method of obtaining a host cell (for example, a recombinant microorganism) that expresses a protein (recombinant protein). The target protein can be expressed in the host cell by culturing the host cell that expresses the target protein by a conventional method.

目的タンパク質を発現した宿主細胞から当該目的タンパク質を溶解するために添加する本発明に係るタンパク質溶解用溶媒の添加量は特に制限されるものではないが、目的タンパク質の溶解性を高める観点から、例えば、宿主細胞の重量(g)に対するタンパク質溶解用溶媒の体積(mL)の比(体積(mL)/重量(g))として、5倍以上であることが好ましく、7倍以上であることがより好ましく、10倍以上であることが更に好ましい。タンパク質溶解用溶媒を添加する際の宿主細胞は、乾燥した状態でもよく、湿った状態でもよい。   The amount of the solvent for dissolving a protein according to the present invention to be added to dissolve the target protein from host cells expressing the target protein is not particularly limited, but from the viewpoint of enhancing the solubility of the target protein, The ratio (volume (mL) / weight (g)) of the volume (mL) of the solvent for protein solubilization to the weight (g) of the host cell is preferably 5 or more, more preferably 7 or more Preferably, it is more preferably 10 times or more. The host cells at the time of addition of the protein dissolving solvent may be in a dry state or in a wet state.

溶解工程を実施する際の温度は、特に限定されないが、例えば、20℃以上100℃以下であってよい。当該温度は、目的タンパク質の溶解性をより高める観点から、30℃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、50℃以上であることが更に好ましい。また、当該温度は、目的タンパク質の分解をより抑制するという観点から、90℃以下であることがより好ましく、80℃以下であることが更に好ましく、70℃以下であることが更により好ましい。溶解工程を実施する時間は、特に限定されないが、例えば、10〜300分間であってよく、30〜180分間であることが好ましい。   Although the temperature at the time of implementing a melt | dissolution process is not specifically limited, For example, 20 degreeC or more and 100 degrees C or less may be sufficient. The temperature is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, and still more preferably 50 ° C. or higher, from the viewpoint of further enhancing the solubility of the target protein. The temperature is more preferably 90 ° C. or less, still more preferably 80 ° C. or less, and still more preferably 70 ° C. or less from the viewpoint of further suppressing the degradation of the target protein. The time for carrying out the dissolution step is not particularly limited, and may be, for example, 10 to 300 minutes, and preferably 30 to 180 minutes.

本実施形態に係る目的タンパク質の精製方法は、溶解工程で得られた宿主細胞の溶解物から不溶物を分離する工程(以下、「分離工程」ともいう。)を更に備えていてもよい。不溶物の分離は、沈降物(凝集物)を分離できればよく、特に限定されない。不溶物の分離は、取扱いの簡便性から、濾過による分離及び/又は遠心分離により行うことが好ましい。濾過による分離は、例えば、ろ紙、ろ過膜等を用いて行うことができる。遠心分離の条件は、特に限定されない。例えば、室温(20±5℃)、8000×g〜15000×gで5〜20分間行うことができる。不溶物の分離は2回以上行ってもよい。   The method for purifying a target protein according to the present embodiment may further include a step of separating insolubles from the host cell lysate obtained in the lysis step (hereinafter, also referred to as “separation step”). The separation of the insolubles is not particularly limited as long as the precipitate (aggregates) can be separated. It is preferable to carry out separation of insolubles by separation by filtration and / or centrifugation for the convenience of handling. The separation by filtration can be performed using, for example, filter paper, a filtration membrane, and the like. The conditions for centrifugation are not particularly limited. For example, it can be carried out at room temperature (20 ± 5 ° C.), 8000 × g to 15,000 × g for 5 to 20 minutes. The insolubles may be separated twice or more.

本実施形態に係る目的タンパク質の精製方法は、溶解工程で得られた宿主細胞の溶解物、又は分離工程で不溶物を分離した溶液に希釈用溶媒を添加する工程を更に備えていてもよい。希釈用溶媒としては、例えば、溶解工程で使用したタンパク質溶解用溶媒、DMSO等が挙げられる。   The purification method of the target protein according to the present embodiment may further comprise the step of adding a dilution solvent to the host cell lysate obtained in the lysis step or the solution from which insolubles have been separated in the separation step. As a solvent for dilution, for example, a solvent for protein dissolution used in the dissolution step, DMSO and the like can be mentioned.

本実施形態に係る精製方法により得られた目的タンパク質が溶解されたタンパク質溶液は、例えば、目的タンパク質の精製に用いてもよいし、そのままドープ液として用いてもよい。   The protein solution in which the target protein obtained by the purification method according to this embodiment is dissolved may be used, for example, for purification of the target protein, or may be used as it is as a dope solution.

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be more specifically described based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

〔(1)目的タンパク質発現株の作製、及び目的タンパク質の発現〕
目的タンパク質として、ネフィラ・クラビペス(Nephila clavipes)由来のフィブロイン(GenBankアクセッション番号:P46804.1、GI:1174415)の塩基配列及びアミノ酸配列に基づき、配列番号2で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン(「PRT587」ともいう。)を設計した。配列番号2で示されるアミノ酸配列は、ネフィラ・クラビペス由来のフィブロインのアミノ酸配列に対して、生産性の向上を目的としてアミノ酸残基の置換、挿入及び欠失を施したアミノ酸配列を有し、さらにN末端にタグ配列及びヒンジ配列を付加したものである。
[(1) Preparation of Target Protein Expression Strain and Expression of Target Protein]
Based on the nucleotide sequence and amino acid sequence of fibroin (GenBank accession number: P46804.1, GI: 1174415) derived from Nephila clavipes as a target protein, a modified fibroin (amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2) Also called "PRT 587." The amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 2 has an amino acid sequence obtained by substituting, inserting and deleting amino acid residues for the purpose of improving productivity with respect to the amino acid sequence of fibroin derived from Nephila clavipes, further A tag sequence and a hinge sequence are added to the N terminus.

次に、PRT587をコードする核酸を合成した。当該核酸には、5’末端にNdeIサイト及び終止コドン下流にEcoRIサイトを付加した。当該核酸をクローニングベクター(pUC118)にクローニングした。その後、同核酸をNdeI及びEcoRIで制限酵素処理して切り出した後、タンパク質発現ベクターpET−22b(+)に組換えて発現ベクターを得た。   Next, the nucleic acid encoding PRT587 was synthesized. The NdeI site at the 5 'end and the EcoRI site downstream of the stop codon were added to the nucleic acid. The nucleic acid was cloned into a cloning vector (pUC118). Thereafter, the same nucleic acid was digested with NdeI and EcoRI, cut out, and then recombined into a protein expression vector pET-22b (+) to obtain an expression vector.

得られたpET−22b(+)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1)にOD600が0.005となるように添加した。培養液温度を30℃に保ち、OD600が5になるまでフラスコ培養を行い(約15時間)、シード培養液を得た。
E. coli BLR (DE3) was transformed with the obtained pET-22b (+) 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 1) 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 the OD 600 reached 5 (about 15 hours) to obtain a seed culture solution.

当該シード培養液を500mlの生産培地(表2)を添加したジャーファーメンターにOD600が0.05となるように添加した。培養液温度を37℃に保ち、pH6.9で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の20%に維持するようにした。
The seed culture solution was added to a jar fermenter to which 500 ml of production medium (Table 2) was added so that the OD 600 was 0.05. The temperature of the culture solution was maintained at 37 ° C., and the culture was controlled at a constant pH of 6.9. Also, the dissolved oxygen concentration in the culture solution was maintained at 20% of the dissolved oxygen saturation concentration.

生産培地中のグルコースが完全に消費された直後に、フィード液(グルコース455g/1L、Yeast Extract 120g/1L)を1ml/分の速度で添加した。培養液温度を37℃に保ち、pH6.9で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の20%に維持するようにし、20時間培養を行った。その後、1Mのイソプロピル−β−チオガラクトピラノシド(IPTG)を培養液に対して終濃度1mMになるよう添加し、目的タンパク質(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。回収した菌体を20mM Tris−HCl buffer(pH7.4)で洗浄した。洗浄後の菌体を乾燥して、目的タンパク質を発現する大腸菌の乾燥菌体を所定量得た。なお、IPTG添加前とIPTG添加後の培養液から調製した菌体を用いてSDS−PAGEを行い、IPTG添加に依存した目的タンパク質サイズのバンドの出現により、目的タンパク質の発現を確認した。   Immediately after the glucose in the production medium was completely consumed, the feed solution (glucose 455 g / 1 L, Yeast Extract 120 g / 1 L) was added at a rate of 1 ml / min. The temperature of the culture solution was maintained at 37 ° C., and the culture was controlled at a constant pH of 6.9. Further, the 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, 1 M isopropyl-β-thiogalactopyranoside (IPTG) was added to the culture solution to a final concentration of 1 mM to induce expression of the target protein (modified fibroin). Twenty hours after the addition of IPTG, the culture solution was centrifuged to recover the cells. The collected cells were washed with 20 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4). The washed cells were dried to obtain a predetermined amount of dried cells of E. coli expressing the target protein. In addition, SDS-PAGE was performed using cells prepared from the culture solution before IPTG addition and after IPTG addition, and expression of the target protein was confirmed by appearance of a band of the target protein size depending on IPTG addition.

〔(2)目的タンパク質の精製−タンパク質溶解用溶液の検討〕
上記のようにして得られた、目的タンパク質(改変フィブロイン)を発現している組換え大腸菌の乾燥菌体を10g計りとり、溶媒を添加した。溶媒として、DMSO(100mL)、0.5M 塩化リチウム(LiCl)を含むDMSO(100mL)、0.001M、0.005M、0.01M、0.025M、0.05M、0.075M、0.1M又は0.15M 塩化カルシウム(CaCl)を含むDMSO(各100mL)を使用した。溶媒の添加後、60℃で1時間撹拌しながら熱溶解させた。熱溶解終了後、撹拌しながら100mLのRO水を添加し、この状態で5分間程撹拌した後、ボトルろ過フィルターに反応溶液を流し込み、真空ポンプで減圧ろ過することで、夾雑物と目的タンパク質溶液(改変フィブロイン抽出液)を分離した。ろ過開始2〜3時間後、ろ液の抽出が完了したことを確認した。
[(2) Purification of target protein-examination of solution for protein dissolution]
10 g of the dry cells of recombinant E. coli expressing the target protein (modified fibroin) obtained as described above were weighed out, and a solvent was added. As a solvent, DMSO (100 mL), 0.5 M Lithium chloride (LiCl) in DMSO (100 mL), 0.001 M, 0.005 M, 0.01 M, 0.025 M, 0.05 M, 0.075 M, 0.1 M Alternatively, DMSO (100 mL each) containing 0.15 M calcium chloride (CaCl 2 ) was used. After addition of the solvent, it was thermally dissolved while stirring at 60 ° C. for 1 hour. After completion of thermal dissolution, 100 mL of RO water is added with stirring, and after stirring for about 5 minutes in this state, the reaction solution is poured into a bottle filtration filter, and vacuum filtration is performed using a vacuum pump to remove contaminants and target protein solution. The (modified fibroin extract) was separated. Two to three hours after the start of filtration, it was confirmed that the extraction of the filtrate was completed.

改変フィブロイン抽出液からSDS−PAGE解析用のサンプルとゲル化確認用のサンプルを分取した後、改変フィブロイン抽出液を1.5倍量のエタノール中に添加し、10分間静置した。静置後、改変フィブロイン抽出液−エタノールの溶液を撹拌(200rpm)し、貧溶媒による改変フィブロインの析出を確認した。改変フィブロインの析出を確認後、更に1時間50分静置して析出を進めた。析出終了後、沈殿物を遠心分離(11,000g、30分間、20℃)で回収し、上清を取り除いた後、上清と等量のRO水を添加した。RO水添加後、沈殿物を分散機で分散させて沈殿物を洗浄した。洗浄後、溶液の導電率を測定し、溶液の導電率が100μs/cm以下になるまで遠心分離と洗浄を繰り返した。洗浄終了後、ろ過物を凍結乾燥し、改変フィブロインの粉末を回収した。表3に改変フィブロイン粉末の回収量を示した。   After separating a sample for SDS-PAGE analysis and a sample for gelation confirmation from the modified fibroin extract, the modified fibroin extract was added to 1.5 volumes of ethanol and allowed to stand for 10 minutes. After standing, the solution of the modified fibroin extract solution-ethanol was stirred (200 rpm), and the precipitation of the modified fibroin by the poor solvent was confirmed. After confirming the precipitation of the modified fibroin, it was allowed to stand still for 1 hour and 50 minutes to advance the precipitation. After completion of the precipitation, the precipitate was collected by centrifugation (11,000 g, 30 minutes, 20 ° C.), the supernatant was removed, and RO water equivalent to the supernatant was added. After addition of RO water, the precipitate was dispersed by a disperser to wash the precipitate. After washing, the conductivity of the solution was measured, and centrifugation and washing were repeated until the conductivity of the solution became 100 μs / cm or less. After washing, the filtrate was lyophilized to recover a powder of modified fibroin. Table 3 shows the recovery of the modified fibroin powder.

〔(3)SDS−PAGEによる解析〕
得られた改変フィブロイン粉末、改変フィブロイン抽出液、及びろ過残渣について、SDS−PAGEによる解析を行った。
[(3) Analysis by SDS-PAGE]
The resulting modified fibroin powder, the modified fibroin extract, and the filtration residue were analyzed by SDS-PAGE.

<タンパク質の定量(BCA法)>
改変フィブロイン粉末、改変フィブロイン抽出液、及びろ過残渣に対してDMSOを添加した後、1500rpmで攪拌しながら、85℃で30分間反応させることで各サンプルを溶解させた。溶解後、適宜希釈し、BCA Reagent Aを必要量混合し、エッペンチューブに分取した。分取したエッペンチューブにBCA Reagent Bを添加し、37℃で30分間静置して反応させた。反応終了後、各サンプルの吸光強度の測定を行った。
<Quantification of protein (BCA method)>
After DMSO was added to the modified fibroin powder, the modified fibroin extract, and the filtration residue, each sample was dissolved by reacting at 85 ° C. for 30 minutes while stirring at 1500 rpm. After dissolution, it was diluted appropriately, and necessary amount of BCA Reagent A was mixed and aliquoted into an Eppendorf tube. BCA Reagent B was added to the separated Eppendorf tube, and allowed to react at 37 ° C. for 30 minutes. After completion of the reaction, the absorbance intensity of each sample was measured.

<SDS−PAGE>
改変フィブロイン粉末(Purified sample)、改変フィブロイン抽出液(Extraction solution)、及びろ過残渣(Residual dross)について、BCA法による測定から得られた結果を基に、タンパク質濃度が10mg/mLになるようにSDS−PAGE用サンプルを調製した。Mini−PROTEAN(登録商標) Tetra SystemにMini−PROTEAN(登録商標) TGX(登録商標) Gelsをセットし、調製した各SDS−PAGE用サンプルをロードし、電気泳動を行った。電気泳動終了後、Gel DOC(登録商標) EZ Imagerで解析を行った。結果を図5及び図6に示す。
<SDS-PAGE>
Based on the results obtained from the measurement by BCA method for modified fibroin powder (Purified sample), modified fibroin extract (Extraction solution), and filtration residue (Residual dross), the protein concentration is adjusted to 10 mg / mL. -A sample for PAGE was prepared. The Mini-PROTEAN (registered trademark) Tetra System was set to Mini-PROTEAN (registered trademark) TGX (registered trademark) Gels, and each prepared sample for SDS-PAGE was loaded and subjected to electrophoresis. After the electrophoresis was completed, analysis was performed with Gel DOC (registered trademark) EZ Imager. The results are shown in FIG. 5 and FIG.

図5の左の写真及び図6の左の写真は、電気泳動後、全てのタンパク質を染色可能なOriole(商標)蛍光ゲルステイン(Bio−Rad社製)で染色したもの、図5の右の写真及び図6の右の写真は、電気泳動後、PRT410のHisタグ領域に反応するInVision(商標)Hisタグ付きゲル内染色試薬(Thermo Fisher Scientific社製)で染色したものである。理論分子量が105.7kDaのPRT587は、100kDa〜150kDaの分子量マーカの間にバンドとして検出された。   The photograph on the left of FIG. 5 and the photograph on the left of FIG. 6 show that after electrophoresis, all proteins are stained with Striable Oriole (trademark) fluorescent gel stain (manufactured by Bio-Rad), the right of FIG. The photograph and the photograph on the right of FIG. 6 are those after electrophoresis and stained with InVisionTM His-tagged in-gel staining reagent (manufactured by Thermo Fisher Scientific) that reacts to the His-tag region of PRT410. PRT 587 with a theoretical molecular weight of 105.7 kDa was detected as a band between molecular weight markers of 100 kDa to 150 kDa.

〔(4)ゲル化の確認〕
改変フィブロイン抽出液を室温で1週間静置した後、当該抽出液のゲル化の有無を確認した。結果の一例を図7に示す。タンパク質溶解用溶媒として、CaClを0.025M以上含むDMSOを使用した場合、ゲル化は確認されなかった(CaClを0.05M、0.075M、0.1M又は0.15M含むDMSOは図示せず。)。
[(4) Confirmation of gelation]
The modified fibroin extract was allowed to stand at room temperature for 1 week, and then the extract was checked for gelation. An example of the result is shown in FIG. When DMSO containing 0.025 M or more of CaCl 2 was used as a solvent for protein dissolution, gelation was not confirmed (DMSO containing 0.05 M, 0.075 M, 0.1 M or 0.15 M of CaCl 2 is shown in FIG. Not show.).

〔(5)目的タンパク質の精製−温度及び時間の検討〕
タンパク質溶解用溶媒として0.025MのCaClを含むDMSOを使用した。まず、上記(1)で得られた目的タンパク質(改変フィブロイン)を発現している組換え大腸菌の乾燥菌体を10g計りとり、タンパク質溶解用溶媒を100mL添加したものを必要数用意した。各温度条件(50℃、60℃、70℃又は80℃)、及び各反応時間条件(各温度条件に対し、0.5時間、1時間、2時間又は6時間)のもと、撹拌しながら熱溶解させた。熱溶解終了後、撹拌しながら100mLのRO水を添加し、この状態で5分程撹拌した後、ボトルろ過フィルターに反応溶液を流し込み、真空ポンプで減圧ろ過することで、夾雑物と目的タンパク質溶液(改変フィブロイン抽出液)を分離した。ろ過開始2〜3時間後、ろ液の抽出が完了したことを確認した。
[(5) Purification of target protein-examination of temperature and time]
DMSO containing 0.025 M CaCl 2 was used as a solvent for protein dissolution. First, 10 g of dry cells of recombinant E. coli expressing the target protein (modified fibroin) obtained in the above (1) were weighed out, and 100 mL of a solvent for dissolving the protein was added. While stirring under each temperature condition (50 ° C., 60 ° C., 70 ° C. or 80 ° C.) and each reaction time condition (0.5 hours, 1 hour, 2 hours or 6 hours for each temperature condition) It was melted by heat. After completion of thermal dissolution, 100 mL of RO water is added while stirring, and after stirring for about 5 minutes in this state, the reaction solution is poured into a bottle filtration filter, and vacuum filtration is performed using a vacuum pump to remove contaminants and target protein solution. The (modified fibroin extract) was separated. Two to three hours after the start of filtration, it was confirmed that the extraction of the filtrate was completed.

改変フィブロイン抽出液からSDS−PAGE解析用のサンプルを分取した後、改変フィブロイン抽出液を1.5倍量のエタノール中に添加し、10分間静置した。静置後、改変フィブロイン抽出液−エタノールの溶液を撹拌(200rpm)し、貧溶媒による改変フィブロインの析出を確認した。改変フィブロインの析出を確認後、更に1時間50分静置して析出を進めた。析出終了後、沈殿物を遠心分離(11,000g、30分間、20℃)で回収し、上清を取り除いた後、上清と等量のRO水を添加した。RO水添加後、沈殿物を分散機で分散させて沈殿物を洗浄した。洗浄後、溶液の導電率を測定し、溶液の導電率が100μs/cm以下になるまで遠心分離と洗浄を繰り返した。洗浄終了後、ろ過物を凍結乾燥し、改変フィブロインの粉末を回収した。SDS−PAGEによる解析は、上記(3)と同様に行った。結果を図8及び図9、並びに表4に示す。   After separating a sample for SDS-PAGE analysis from the modified fibroin extract, the modified fibroin extract was added to 1.5 volumes of ethanol and allowed to stand for 10 minutes. After standing, the solution of the modified fibroin extract solution-ethanol was stirred (200 rpm), and the precipitation of the modified fibroin by the poor solvent was confirmed. After confirming the precipitation of the modified fibroin, it was allowed to stand still for 1 hour and 50 minutes to advance the precipitation. After completion of the precipitation, the precipitate was collected by centrifugation (11,000 g, 30 minutes, 20 ° C.), the supernatant was removed, and RO water equivalent to the supernatant was added. After addition of RO water, the precipitate was dispersed by a disperser to wash the precipitate. After washing, the conductivity of the solution was measured, and centrifugation and washing were repeated until the conductivity of the solution became 100 μs / cm or less. After washing, the filtrate was lyophilized to recover a powder of modified fibroin. Analysis by SDS-PAGE was performed in the same manner as in (3) above. The results are shown in FIGS. 8 and 9 and Table 4.

図8及び表4は、各条件下における改変フィブロインの粉末回収率(%)を示すものである。粉末回収率は、各条件下で得られた改変フィブロイン粉末の回収量から、80℃で6時間反応させる条件下での回収量を100%として算出したものである。   FIG. 8 and Table 4 show the powder recovery rate (%) of the modified fibroin under each condition. The powder recovery rate is calculated from the recovery amount of the modified fibroin powder obtained under each condition as 100% recovery amount under the conditions of reaction at 80 ° C. for 6 hours.

図9は、電気泳動後、全てのタンパク質を染色可能なOriole(商標)蛍光ゲルステイン(Bio−Rad社製)で染色したものである。   FIG. 9 shows the result of staining of all proteins with Oriole (trademark) fluorescent gel stain (manufactured by Bio-Rad) after electrophoresis.

〔(6)洗浄回数の比較〕
タンパク質溶解用溶媒として、0.5MのLiClを含むDMSO、及び0.025MのCaClを含むDMSOを使用した。まず、上記(1)で得られた目的タンパク質(改変フィブロイン)を発現している組換え大腸菌の乾燥菌体を10g計りとり、タンパク質溶解用溶媒を各100mL添加した。添加後、60℃で1時間、撹拌しながら熱溶解させた。熱溶解終了後、撹拌しながら100mLのRO水を添加し、この状態で5分程撹拌した後、ボトルろ過フィルターに対して反応溶液を流し込み、真空ポンプによって減圧ろ過することで、夾雑物と目的タンパク質溶液(改変フィブロイン抽出液)分離した。ろ過開始2〜3時間後、ろ液の抽出が完了したことを確認した。
[(6) Comparison of the number of times of cleaning]
As a solvent for protein dissolution, DMSO containing 0.5 M LiCl and DMSO containing 0.025 M CaCl 2 were used. First, 10 g of dry cells of recombinant E. coli expressing the target protein (modified fibroin) obtained in the above (1) were weighed out, and 100 mL of a solvent for protein dissolution was added. After addition, it was thermally dissolved at 60 ° C. for 1 hour while stirring. After completion of thermal dissolution, 100 mL of RO water is added with stirring, and after stirring for about 5 minutes in this state, the reaction solution is poured into a bottle filtration filter, and vacuum filtration is performed by a vacuum pump to remove impurities and objects. The protein solution (modified fibroin extract) was separated. Two to three hours after the start of filtration, it was confirmed that the extraction of the filtrate was completed.

改変フィブロイン抽出液を1.5倍量のエタノール中に添加し、10分間静置した。静置後、改変フィブロイン抽出液−エタノールの溶液を撹拌(200rpm)し、貧溶媒による改変フィブロインの析出を確認した。改変フィブロインの析出を確認後、更に1時間50分静置して析出を進めた。析出終了後、沈殿物を遠心分離(11,000g、30分間、20℃)で回収し、上清を取り除いた後、沈殿物の約10倍量のRO水を添加した。RO水添加後、沈殿物を分散機で分散させて沈殿物を洗浄した。洗浄後、溶液の導電率を測定した。この操作を4回繰り返した。結果を表5に示す。   The modified fibroin extract was added to 1.5 volumes of ethanol and allowed to stand for 10 minutes. After standing, the solution of the modified fibroin extract solution-ethanol was stirred (200 rpm), and the precipitation of the modified fibroin by the poor solvent was confirmed. After confirming the precipitation of the modified fibroin, it was allowed to stand still for 1 hour and 50 minutes to advance the precipitation. After completion of precipitation, the precipitate was collected by centrifugation (11,000 g, 30 minutes, 20 ° C.), and after removing the supernatant, about 10 times the amount of RO water of the precipitate was added. After addition of RO water, the precipitate was dispersed by a disperser to wash the precipitate. After washing, the conductivity of the solution was measured. This operation was repeated four times. The results are shown in Table 5.

タンパク質溶解用溶媒として0.025MのCaClを含むDMSOを使用した場合は、0.5MのLiClを含むDMSOを使用した場合と比較して、少ない洗浄回数で導電率を低下させること(無機塩を除去すること)ができた。 When the DMSO containing 0.025 M CaCl 2 is used as a solvent for protein dissolution, the conductivity can be reduced with a smaller number of washings than when the DMSO containing 0.5 M LiCl is used (inorganic salt Was able to remove

1,31,61,81…押し出し装置、2,30,62,80…未延伸糸製造装置、3,40…湿熱延伸装置(1段目延伸装置)、4,50,63,90…乾熱延伸装置(2段目延伸装置)、5,39,44,64,86,92…巻糸体、6,32,66,82…ドープ液、7,67…貯槽、8,68…ギアポンプ、9,69,83…口金、10,60…紡糸延伸装置、11,35,71,85…凝固液、36…未延伸糸、12,38…温水、13,15,41,45,75,87…供給ニップローラ、14,16,42,46,76,88…引き取りニップローラ、17,43,77,89…乾熱延伸装置、18a〜18f,74a〜74f…糸ガイド、19,73…エアギャップ、20,34,72,84…凝固液槽、21,37…延伸浴槽、22,47,78,91…糸道。   1, 31, 61, 81: extrusion device, 2, 30, 62, 80: undrawn yarn production device, 3, 40: wet heat stretching device (first stage stretching device), 4, 50, 63, 90: dry heat Stretching device (second stage stretching device), 5, 39, 44, 64, 86, 92 ... Winding body, 6, 32, 66, 82 ... Doping solution, 7, 67 ... Storage tank, 8, 68 ... Gear pump, 9 , 69, 83: spinneret, 10, 60: spinning and drawing apparatus, 11, 35, 71, 85: coagulating solution, 36: undrawn yarn, 12, 38: hot water, 13, 15, 41, 45, 75, 87 ... Supply nip roller, 14, 16, 42, 46, 76, 88: take-up nip roller, 17, 43, 77, 89: dry heat stretching device, 18a to 18f, 74a to 74f, yarn guide, 19, 73, air gap, 20 , 34, 72, 84 ... Coagulation liquid tank, 21, 37 ... Stretching Bath, 22,47,78,91 ... yarn path.

Claims (14)

ジメチルスルホキシド及び塩化カルシウムを含み、
前記塩化カルシウムの濃度が、0.001mol/L以上0.5mol/L以下である、タンパク質溶解用溶媒。
Contains dimethyl sulfoxide and calcium chloride,
The protein dissolving solvent, wherein the concentration of calcium chloride is 0.001 mol / L or more and 0.5 mol / L or less.
前記塩化カルシウムの濃度が、0.025mol/L以上0.5mol/L以下である、請求項1に記載のタンパク質溶解用溶媒。   The protein dissolving solvent according to claim 1, wherein the concentration of the calcium chloride is 0.025 mol / L or more and 0.5 mol / L or less. 前記塩化カルシウムの濃度が、0.025mol/L以上0.1mol/L以下である、請求項1又は2に記載のタンパク質溶解用溶媒。   The solvent for protein dissolution according to claim 1 or 2, wherein the concentration of calcium chloride is 0.025 mol / L or more and 0.1 mol / L or less. 温度が、20℃以上100℃以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のタンパク質溶解用溶媒。   The solvent for protein dissolution as described in any one of Claims 1-3 whose temperature is 20 degreeC or more and 100 degrees C or less. 温度が、50℃以上70℃以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のタンパク質溶解用溶媒。   The solvent for protein dissolution as described in any one of Claims 1-4 whose temperature is 50 degreeC or more and 70 degrees C or less. 請求項1〜5のいずれか一項に記載のタンパク質溶解用溶媒にタンパク質が溶解されている、タンパク質溶液。   A protein solution in which a protein is dissolved in the protein dissolving solvent according to any one of claims 1 to 5. ドープ液である、請求項6に記載のタンパク質溶液。   The protein solution according to claim 6, which is a dope solution. 前記タンパク質が、構造タンパク質である、請求項6又は7に記載のタンパク質溶液。   The protein solution according to claim 6 or 7, wherein the protein is a structural protein. 前記構造タンパク質が、クモ糸タンパク質である、請求項8に記載のタンパク質溶液。   The protein solution according to claim 8, wherein the structural protein is spider silk protein. 請求項6〜9のいずれか一項に記載のタンパク質溶液をドープ液とし、
前記ドープ液を凝固液に押し出し、未延伸糸を得る工程を含む、タンパク質繊維の製造方法。
A protein solution according to any one of claims 6 to 9 is used as a dope.
A method for producing a protein fiber, comprising the steps of: extruding the dope solution into a coagulating solution to obtain an undrawn yarn.
前記未延伸糸を延伸する工程を更に含む、請求項10に記載のタンパク質繊維の製造方法。   The method for producing a protein fiber according to claim 10, further comprising the step of drawing the undrawn yarn. 組換えタンパク質を発現している宿主細胞を、請求項1〜5のいずれか一項に記載のタンパク質溶解用溶媒に溶解させる工程を含む、組換えタンパク質の精製方法。   A method for purifying a recombinant protein, comprising the step of dissolving a host cell expressing the recombinant protein in the protein dissolving solvent according to any one of claims 1 to 5. 前記組換えタンパク質が、構造タンパク質である、請求項12に記載の組換えタンパク質の精製方法。   The method for purifying a recombinant protein according to claim 12, wherein the recombinant protein is a structural protein. 前記構造タンパク質が、クモ糸タンパク質である、請求項13に記載の組換えタンパク質の精製方法。   The method for purifying a recombinant protein according to claim 13, wherein the structural protein is spider silk protein.
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