[发明专利]长均质重组蛋白纤维

说明书

本公开提供了具有期望物理特性的改进的长均质重组蛋白纤维。本公开还提供了衍生自长均质重组蛋白纤维的组合物。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年9月14日提交的美国临时专利申请No.62/394,683的权益，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

总体上，本公开涉及重组蛋白纤维。具体地，本公开涉及物理、机械和化学性能的均匀性增加的的重组蛋白纤维。

背景技术

重组蛋白纤维，例如由蜘蛛丝中的多肽合成的那些，由于商业规模制造的困难以及生产可制成线、纱和纺织品的纤维的技术挑战，而不能商购获得。

可以生产具有各种有用性能的许多类型的重组蛋白纤维。

一个实例是由通过修饰蜘蛛丝蛋白和蛋白片段设计的蛋白制备的重组蛋白纤维。不能使用与施用于蚕丝的相同方法进行蜘蛛丝的商业养殖和收获。这部分地归因于蜘蛛的侵略和地域性质。因此，合成生产蜘蛛丝最有可能具有成本效益并成为可行的商业化途径。

单一种类的蜘蛛产生各种纤维，其每一种用于不同的功能。这些不同功能的示例包括拖丝、网捕获螺旋丝、猎物固定丝和卵囊保护丝。拖丝具有卓越的机械性能。相对于它们的重量和直径，它们非常强，并且还组合显示了高延伸性和高极限拉伸强力。

不同类型的丝和蜘蛛种类之间的氨基酸组成和蛋白结构差别很大。例如，圆网蜘蛛(orb weaving spiders)具有六种独特类型的腺体，其产生聚合成纤维的不同的丝多肽序列，所述纤维经剪裁以适合环境或生命周期的小生境。纤维以其起源的腺体命名，多肽用腺体缩写标记，例如蛛丝蛋白用“Sp”(蜘蛛蛛丝蛋白的缩写)。在圆网蜘蛛中，例子包括大壶状腺丝(Major Ampullate，MaSp，也称为拖丝)、小壶状腺丝(Minor Ampullate，MiSp)、鞭状腺丝(Flagelliform，Flag)、葡萄状腺丝(Aciniform，AcSp)、管状腺丝(Tubuliform，TuSp)和梨状腺丝(Pyriform，PySp)。

有一类常见的圆网蜘蛛MaSp拖丝(例如，金丝圆蛛(Nephila clavipes)MaSpl)，其中重复结构域含有富甘氨酸区域(这些区域与纤维的非晶区域相连，可能含有α-螺旋和/或β-转角)和聚丙氨酸区域(其与纤维的β-折叠晶体区域相连)。氨基酸组成和序列以及纤维形成细节都影响纤维的机械性能。

目前，重组丝纤维商业上不可获得，并且除少数例外之外，不在大肠杆菌和其他革兰氏阴性原核生物之外的微生物中产生。迄今为止生产的重组丝很大程度上由聚合的短丝序列基序或天然重复结构域的片段组成，有时与NTD和/或CTD组合。虽然这些方法能够使用细胞内表达和通过色谱法或大量沉淀纯化来生产小规模的重组丝多肽(实验室规模为毫克级，生物加工规模为千克级)，但它们尚未放大至商业制造所需的量级。已经用于制备丝多肽的其他生产宿主包括转基因山羊、转基因蚕和植物。相似地，这些宿主也尚未实现丝的商业规模生产。

公开了重组蛋白纤维的连续纺丝方法。一些参考文献一般性地公开了用于重组蛋白纤维连续纺丝的系统，然而实际上没有公开通过连续方法产生纤维的工作实例。参见美国专利号7,868,146、7,335,739、8,979,992、9,023,142、9,051,453、PCT/JP2013/062429和美国专利公开号2003/0201560、2007/0256250、2005/0054830，通过引用整体并入本文。所有工作实例(如PCT/JP2013/062429，以及美国专利公开号20050054830中的工作实例)都通过使用从注射器分配的纺液来生产，而不是能够分配长连续纤维所需体积的较大容器。结果，纤维的均匀性差、再现性差或两者都差。