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機能分子つなぐ「結合の手」持つシルクの高効率生産に成功―遺伝子組み換えカイコ用いて実現:農業・食品産業技術総合研究機構ほか

(2018年3月1日発表)

蛍光色素を結合させた例「結合の手」に
色素や薬剤など望みの機能分子をつなげる
ことで、単一のシルクから様々な性質をも
つシルクを作出できます。
(提供:農研機構)

 (国)農業・食品産業技術総合研究機構と(国)理化学研究所は31日、共同で遺伝子組換えカイコを用いて機能分子を簡単につなげられる「結合の手」を持ったシルク(絹)を高効率で生産することに成功したと発表した。

 「結合の手」に色素や薬剤などの望みの機能分子をつなげることで、簡便・柔軟にシルクの性質を変えることができ、繰り返し洗濯しても色落ちしにくいカラーシルクや、薬効を持ったシルクなどが効率良く作れるという。企業との共同研究などによって実用に結び付けたいとしている。

 シルクは、カイコの繭(まゆ)から紡いだフィブロインというたんぱく質を主成分とする繊維。カイコは、一頭で300㎎ものシルクを作り出す能力を持っている。

 農研機構は、シルクを従来からの衣料の分野だけでなくインテリア素材、産業資材、医療素材、電子材料などとして利用することを目指した研究を進めており、その一環として今回のもととなる遺伝子組み換えカイコを用いて様々な機能分子を簡単につなげられる「結合の手」を持ったシルクを2014年に開発している。

 しかし、「結合の手」を持たせるためには非天然型アミノ酸と呼ばれる高価なアミノ酸を大量に混ぜたエサをカイコに食べさせて繭を作らせないとならないという大きな問題があって実用にはほど遠かった。

 たんぱく質は、20種類のアミノ酸が連なってできている。非天然型アミノ酸は、天然のアミノ酸には存在しない様々な原子団(官能基)を分子内に持つ通常のたんぱく質合成には使われないアミノ酸で、その一つ「4—アジドフェニルアラニン(AzPhe)」を多量に含む飼料をカイコに与えないとならなかった。

 今回、農研機構と理研ライフサイエンス技術基盤研究センターは、AzPheを認識する効率が高い遺伝子をカイコに導入することで「結合の手」であるAzPheのシルクへの組み込み効率をこれまでの約30倍に高めることに成功した。

 これにより必要な非天然型アミノ酸の大幅コストダウンが可能となり、実用生産への道が開けたという。

 農研機構は、「結合の手」を持つシルクを通常の遺伝子組み換え繭の1050%程度のコスト増で生産できると見ている。