(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下のアミノ酸配列；SerCysProValTrpPheSerAspValGlyAspPheMetValCysSerを含むペプチド領域を含むレアアース種の捕捉剤。
【請求項２】
前記レアアース種は、ライトレアアース種である、請求項１に記載の捕捉剤。
【請求項３】
前記ライトレアアース種の酸化物を捕捉する、請求項２に記載の捕捉剤。
【請求項４】
前記ライトレアアース種のイオンをミネラル化して捕捉する、請求項２又は３に記載の捕捉剤。
【請求項５】
前記ライトレアアース種はネオジムに由来する、請求項２〜４のいずれかに記載の捕捉剤。
【請求項６】
２以上の前記ペプチド領域を備える、請求項１〜５のいずれかに記載の捕捉剤。
【請求項７】
以下のアミノ酸配列；SerCysProValTrpPheSerAspValGlyAspPheMetValCysSerを含むペプチド。
【請求項８】
レアアース種と、請求項１〜６のいずれかに記載の捕捉剤と、を備える、複合体。
【請求項９】
レアアース種と、請求項１〜６のいずれかに記載の捕捉剤と、を接触させる接触工程、
を備える、レアアース種の捕捉方法。
【請求項１０】
前記接触工程において、前記レアアース種は、ライトレアアースイオンであり、前記ライトレアアースイオンに由来するミネラルとして前記レアアース種を捕捉する、請求項９に記載の捕捉方法。
【請求項１１】
前記接触工程において、前記レアアース種は、ライトレアアースの酸化物である、請求項９に記載の捕捉方法。
【請求項１２】
前記接触工程において、前記レアアース種は、ライトレアアースイオンである、請求項９に記載の捕捉方法。
【請求項１３】
前記レアアース種はネオジムに由来する、請求項９〜１２のいずれかに記載の捕捉方法。
【請求項１４】
レアアース種と、請求項１〜６のいずれかに記載の捕捉剤と、を接触させて、前記レアアース種を回収する工程、
を備える、レアアース種の回収方法。
【請求項１５】
レアアース種と、請求項１〜６のいずれかに記載の捕捉剤と、を接触させて、前記レアアース種を検出する工程と、
を備える、レアアース種の検出方法。
【請求項１６】
ライトレアアース種の捕捉能を有するペプチドのスクリーニング方法であって、
ライトレアアースの酸化物と、被験ペプチドとを接触させて、前記ライトレアアースの酸化物に対する前記被験ペプチドの捕捉能を評価する工程、
を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、レアアース種捕捉ペプチド及びその利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レアアースを中心とした無機元素の活用が必須となってきている。一方、レアアースの安定供給やレアアースによる環境への影響も懸念されている。そのため、レアアース類を自然界から効率的に収集する技術の開発や、廃棄された製品や排水中に含まれる希薄なレアアースを低エネルギーで選択的かつ効率良く回収してリサイクルする技術の確立が望まれている。
【０００３】
たとえば、ネオジムは、ランタノイド系に属するレアアースであり、特には、ＬａからＧｄまでの元素及びＳｃを含むライトレアアース系列に含まれている。ネオジムは、永久磁石やモーターに使用されている酸化ネオジムの構成金属である。
【０００４】
こうしたレアアース回収手法として、Ｎ，Ｎ−ジオクチルジグリコールアミド酸（ＤＯＤＧＡＡ）等を活用した溶媒抽出や還元微生物を利用して回収する方法が報告されている。一方、ランタノイドイオンなどのレアアースイオンと結合するペプチドが報告されている（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許公開公報第２００３／０２２８６２２号
【特許文献２】特開２０１４−５１４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した溶媒抽出法や還元微生物を利用した回収方法は、コスト面の採算を取ることが困難である。また、特許文献１、２の方法では、ランタノイドイオンと結合したとしても、ランタノイドイオンをレアアース鉱物（レアアースミネラル）として捕捉できるわけではなく、その回収は依然困難である。さらに、現時点においては、ネオジムイオンなどのライトレアアースに属するイオン自体を捕捉したり、レアアースミネラルとして捕捉したりすることもできない。
【０００７】
本明細書の開示は、ライトレアアースに属するイオンやその鉱物などのライトレアアース種を含むレアアース種を捕捉又は回収する効率に優れる材料及びその利用を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、酸化ネオジムを捕捉又は回収できるペプチドを探索したところ、酸化ネオジムと結合し、さらにネオジムイオンを捕捉できるほか、ネオジムをネオジムミネラルとして捕捉するのに有用なペプチドの特徴を取得した。さらに、当該ペプチドがネオジムイオン以外のレアアースについても、同様の作用を奏するほか、広くヘヴィレアアースについても同様の作用を奏するという知見を得た。本明細書の開示は、かかる知見に基づいて以下の手段を提供する。
【０００９】
（１）レアアース種を捕捉するレアアース種捕捉能を有するレアアース種捕捉ペプチド領域を含むレアアース種捕捉剤。
（２）前記レアアース種は、ライトレアアース種である、（１）に記載の捕捉剤。
（３）前記ライトレアアース種の酸化物を捕捉する、（２）に記載の捕捉剤。
（４）前記ライトレアアース種のイオンをミネラル化して捕捉する、（２）又は（３）に記載の捕捉剤。
（５）前記ライトレアアース種はネオジムに由来する、（２）〜（４）のいずれかに記載の捕捉剤。
（６）前記レアアース種捕捉ペプチド領域は、１又は２以上の酸性アミノ酸残基を含む、（１）〜（５）のいずれかに記載の捕捉剤。
（７）前記レアアース種捕捉ペプチド領域は、２以上の酸性アミノ酸残基を含む、（６）に記載の捕捉剤。
（８）前記酸性アミノ酸残基は、グルタミン酸及びアスパラギン酸から選択される、（６）又は（７）に記載の捕捉剤。
（９）前記レアアース種捕捉ペプチド領域は、以下のアミノ酸配列を有する、（１）〜（８）のいずれかに記載の捕捉剤。
（１）Ｘ１−Ｘ２−Ｘ３−Ｘ４−Ｘ５−Ａ１−Ｘ６−Ｘ７−Ａ２−Ｘ８−Ｘ９−Ｘ１０（配列番号１）
（ただし、Ａ１及びＡ２は、それぞれ独立して酸性アミノ酸であり、Ｘ１は、プロリンであり、Ｘ２は、バリンであり、Ｘ３は、トリプトファンであり、Ｘ４はセフェニルアラニンであり、Ｘ５は、セリンであり、Ｘ６は、バリンであり、Ｘ７は、グリシンであり、Ｘ８は、フェニルアラニンであり、Ｘ９は、メチオニンであり、Ｘ１０は、バリンである。）
（１０）前記アミノ酸配列は、Pro-Val-Trp-Phe-Ser-Asp/Glu-Val-Gly-Asp/Glu-Phe-Met-Val（配列番号２）からなる、（９）に記載の捕捉剤。
（１１）２以上の前記レアアース種捕捉ペプチド領域を備える、（１）〜（１０）のいずれかに記載の捕捉剤。
（１２）以下のアミノ酸配列を有する、ペプチド。
（１）Ｘ１−Ｘ２−Ｘ３−Ｘ４−Ｘ５−Ａ１−Ｘ６−Ｘ７−Ａ２−Ｘ８−Ｘ９−Ｘ１０（配列番号１）
（ただし、Ａ１及びＡ２は、それぞれ独立して酸性アミノ酸であり、Ｘ１は、プロリンであり、Ｘ２は、バリンであり、Ｘ３は、トリプトファンであり、Ｘ４はセフェニルアラニンであり、Ｘ５は、セリンであり、Ｘ６は、バリンであり、Ｘ７は、グリシンであり、Ｘ８は、フェニルアラニンであり、Ｘ９は、メチオニンであり、Ｘ１０は、バリンである。）
（１３）前記酸性アミノ酸は、アスパラギン酸又はグルタミン酸である、（１２）に記載のペプチド。
（１４）前記アミノ酸配列は、Pro-Val-Trp-Phe-Ser-Asp/Glu-Val-Gly-Asp/Glu-Phe-Met-Val（配列番号２）からなる、（１２）又は（１３）に記載のペプチド。
（１５）レアアース種と、（１）〜（１１）のいずれかに記載の捕捉剤と、を備える、複合体。
（１６）レアアース種と、（１）〜（１１）のいずれかに記載の捕捉剤と、を接触させる接触工程、
を備える、レアアース種の捕捉方法。
（１７）前記接触工程において、前記レアアース種は、ライトレアアースイオンであり、前記ライトレアアースイオンに由来するミネラルとして前記レアアース種を捕捉する、（１６）に記載の捕捉方法。
（１８）前記接触工程において、前記レアアース種は、ライトレアアースの酸化物である、（１６）に記載の製造方法。
（１９）前記接触工程において、前記レアアース種は、ライトレアアースイオンである、（１６）に記載の捕捉方法。
（２０）前記レアアース種はネオジムに由来する、（１６）〜（１９）のいずれかに記載の捕捉方法。
（２１）レアアース種と、（１）〜（１１）のいずれかに記載の捕捉剤と、を接触させて、前記レアアース種を回収する工程、
を備える、レアアース種の回収方法。
（２２）レアアース種と、（１）〜（１１）のいずれかに記載の捕捉剤と、を接触させて、前記レアアース種を検出する工程と、
を備える、レアアース種の検出方法。
（２３）ライトレアアース種の捕捉能を有するペプチドのスクリーニング方法であって、
ライトレアアースの酸化物と、被験ペプチドとを接触させて、前記ライトレアアースの酸化物に対する前記被験ペプチドの捕捉能を評価する工程、
を備える、方法。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ファージディスプレイ法によるバイオパンニングの概要を示す図である。
【図２】バイオパンニングのラウンド数と酸化ネオジム結合ファージ力価測定結果を示す図である。
【図３】酸化ネオジムに対する単クローンファージの結合能評価結果を示す図である。
【図４】Ｌａｍｐ−３ペプチドについての各種ランタノイドイオン（Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ）のミネラリゼーション能の評価結果を示す図である。
【図５】Ｌａｍｐ−３ペプチドについての各種ランタノイドイオン（Ｄｙ、Ｌｕ）のミネラリゼーション能の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示は、レアアースミネラル及び／又はレアアースイオンなどのレアアース種を捕捉するレアアース種捕捉能を有するレアアース種捕捉剤及びその利用に関する。
【００１２】
本開示のレアアース種捕捉剤は、そのペプチド領域を介して、レアアースイオン又はレアアースの鉱物であるレアアースミネラルであるレアアース種に結合し容易に捕捉することができる。レアアース種捕捉剤を分離又は回収することで、レアアース種を容易に分離又は回収できる。
【００１３】
また、本開示のレアアース種捕捉剤は、ライトレアアース種に対する捕捉能に優れている。例えば、ライトレアアース酸化物を捕捉でき、ライトレアアースイオンと接してライトレアアースをミネラル化してライトレアアースミネラルとして捕捉できる。
【００１４】
本明細書において、「レアアース種」とは、レアアースイオン及びレアアースミネラルを含んでいる。
【００１５】
本明細書において「レアアース」とは、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）の２元素と、ランタノイドのランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミニウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）及びルテチウム（Ｌｕ）が挙げられる。
【００１６】
本明細書において、「ライトレアアース」とは、ランタノイドのランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）及びガドリニウム（Ｇｄ）及びスカンジウム（Ｓｃ）が挙げられる。ネオジムは、磁石材料等として有用である。なお、本明細書において
へビィレアアース」とは、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、Ｔｍ（ツリウム）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）及びイットリウム（Ｙ）である。また、本明細書において、「メディアムレアアース」とは、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）及びガドリニウム（Ｇｄ）が挙げられる。
【００１７】
本明細書において、「レアアースイオン」とは、各レアアースに関し可能性ある酸化数の価数のイオンの状態も含まれる。
【００１８】
また、本明細書において、「レアアースミネラル」は、各レアアースに関し可能性ある酸化数での酸化物、水酸化物、無機酸塩及び有機酸塩を含んでいる。好ましくは、酸化物や水酸化物である。水系媒体中におけるレアアースイオンのミネラリゼーション剤によって生成されるレアアースミネラルは、典型的には、水酸化物である。
【００１９】
（レアアース種捕捉剤）
本開示に係るレアアース種捕捉剤（以下、単に、捕捉剤という。）は、レアアース種捕捉能を有するペプチド領域を備えることができる。
【００２０】
（レアアース種捕捉能）
レアアース種捕捉能とは、レアアース種と接触してレアアース種を分離又は保持できる能力をいうものとする。レアアース種捕捉能は、レアアースの酸化物などのレアアースミネラルと接触してそのままレアアースミネラルとして分離又は保持できる能力（レアアースミネラル捕捉能）を含むことができる。また、レアアース種捕捉能は、レアアースイオンと接触してレアアースイオンを分離又は保持できる能力（レアアースイオン捕捉能）を含むことができる。さらに、レアアース種捕捉能は、レアアースイオンを捕捉してレアアースの水酸化物などのレアアースミネラルを生成する能力（ミネラリゼーション能）を含むことができる。
【００２１】
以下、特に断らない限り、レアアース種捕捉能又はレアアース種を捕捉すると称するとき、上記したいずれか１種又は２種以上の能力に基づくことを意図するものとする。また、レアアースミネラル捕捉能又はレアアースミネラルの捕捉と称するときは、レアアースミネラル捕捉能に基づくことを意図するものとする。また、レアアースイオン捕捉能又はレアアースイオンの捕捉と称するときは、レアアースイオン捕捉能に基づくことを意図するものとする。さらに、ミネラリゼーション能又はレアアースイオンのミネラリゼーションと個別に称するときは、ミネラリゼーション能に基づくことを意図するものとする。
【００２２】
後述するように、こうしたレアアース種捕捉能を有するペプチドは、標的とするレアアース種に対する捕捉能に関して種々のペプチドライブラリ（ランダムペプチドライブラリを含む。）を適用してスクリーニングすることで取得することができる。
【００２３】
（レアアース種捕捉ペプチド領域）
レアアース種捕捉ペプチド領域（以下、単に捕捉領域という。）は、レアアース種捕捉能を有するペプチド領域である。捕捉領域は、レアアースミネラル捕捉能、レアアースイオン捕捉能及びミネラリゼーション能のいずれかあるいは２以上を発揮するペプチド鎖を備えている。
【００２４】
捕捉領域は、レアアース種と共有結合以外の相互作用により、レアアース種を捕捉可能な程度にレアアース種との複合体を少なくとも一時的に形成できる。非共有結合性の相互作用としては、静電的結合、イオン結合、水素結合等が挙げられるが、本明細書における「捕捉」に関わる相互作用は、これらに限定されるものではない。
【００２５】
捕捉領域は、少なくとも一種のレアアース種を捕捉できるものであればよい。すなわち、捕捉領域が捕捉するレアアース種は、１種又は２種以上のレアアース種（イオン及び／又はミネラル）であればよい。捕捉領域は、３種以上、好ましくは４種以上、より好ましくは５種以上のレアアース種を捕捉するものであってもよい。
【００２６】
捕捉領域は、ミネラリゼーション能を備えていることが好ましい。ミネラリゼーション能を備えていると、レアアースイオンを含む液性媒体中から、レアアースの水酸化物などのレアアースミネラルを生成させることができる。このため、イオン化したレアアースを分離するとともに、当該イオンから一挙にレアアースミネラルを生成できて、分離及び回収も容易となりレアアース種の分離回収に効率化に大きく寄与することができる。
【００２７】
本明細書において、ペプチドとは、通常、数個以上の天然アミノ酸及び／又は非天然アミノ酸を酸アミド結合で連結したポリマーである。ペプチドは、概して、アミノ酸残基数が１００個以下程度である。捕捉領域のアミノ酸残基数は特に限定しないが、アミノ酸残基数が５個以上であることが好ましく、より好ましくは７個以上であり、さらに好ましくは８個以上であり、一層好ましくは１０個以上である。また、アミノ酸残基数の上限も特に限定しないが、レアアース種捕捉能を考慮すると、２５個以下であってもよいし、２０個以下であってもよいし、１５個以下であってもよい。
【００２８】
捕捉領域は、Ｌ体のアミノ酸残基のポリマーであることが好ましいが、Ｄ体ポリマーであることを排除するものではない。
【００２９】
捕捉領域は、直鎖状であってもよいし、分子内ジスルフィド結合等によって環状化されていてもよい。環状化されている場合、捕捉領域中の潜在的にレアアース種との結合に寄与すると考えられるアミノ酸配列（以下、単に捕捉配列という。例えば、酸性アミノ酸残基を含むその上流及び下流の適数個のアミノ酸残基を含むアミノ酸配列である。）以外で連結されて環状化されていることが好ましい。こうした捕捉領域としては、典型的には、捕捉配列の両側に直接又は１又は２以上の適数個のアミノ酸残基を介してそれぞれシステイン残基を備える捕捉領域であって、当該システイン残基で環状化された捕捉領域が挙げられる。なお、システイン残基を介した環状化は、システイン残基を含むペプチドにヨウ素や過酸化水素などの酸化剤を付与することで、容易に実現される。
【００３０】
捕捉領域が捕捉するレアアース種の金属は、ランタノイドのランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）及びユウロピウム（Ｅｕ）からなる群から選択される１種又は２種以上のであるライトレアアース種であることが好ましい。
【００３１】
捕捉領域の有するレアアース種捕捉能は、後述するスクリーニング方法等によって種々の性能のものを取得できる。捕捉したいレアアース種を対象として、ファージディスプレイ法等による各種ペプチドライブラリを適用して、標的レアアース種を捕捉するペプチドをスクリーニングすることができる。標的とするレアアース種は、レアアースイオンとしてもよいし、レアアースミネラルとしてもよい。
【００３２】
捕捉領域の有するレアアース種捕捉能は、アミノ酸配列に応じて変化すると考えられる。すなわち、例えば、ネオジム種を高い選択性で捕捉する捕捉領域もあれば、ランタン種を高い選択性で捕捉する捕捉領域もある。また、複数のレアアース種をほぼ平均的に捕捉する捕捉領域もある。また、レアアースイオン及びレアアースミネラルの双方を捕捉する捕捉領域もある。
【００３３】
捕捉領域が備える捕捉配列として、既に説明したように、１又は２以上の酸性アミノ酸残基を含んでいることが好ましい。捕捉配列は、３以上の酸性アミノ酸残基を含んでいることを排除するものではないが、好ましくは２つの酸性アミノ酸残基を含んでいる。推論であって本開示を拘束するものではないが、レアアース捕捉能は、１又は２以上の酸性アミノ酸残基を備えていることにより確保することができるものと推測される。酸性アミノ酸残基を含むアミノ酸配列によって捕捉強度や捕捉の標的核酸となるレアアース種の種類がある程度異なってくるものと考えられる。
【００３４】
酸性アミノ酸残基としては、グルタミン酸、アスパラギン酸、イソアスパラギン酸、イソグルタミン酸、2-アミノアジピン酸、2-アミノスベリン酸等が挙げられる。好ましくは、アスパラギン酸、グルタミン酸である。２以上の酸性アミノ酸残基は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００３５】
捕捉配列が２以上の酸性アミノ酸残基を有している場合、最も近接する酸性アミノ酸残基は、直接隣り合っていてもよいし、１又は２以上４以下程度のアミノ酸残基を介して隣接していてもよい。より好ましくは２個のアミノ酸残基を介している。当該介在されるアミノ酸残基（介在アミノ酸残基）の種類は特に限定されないが、中性アミノ酸残基、芳香族アミノ酸残基などで介在されていることが好ましい。介在アミノ酸残基は、より好ましくは中性アミノ酸残基を含んでいる。
【００３６】
なお、ここで中性アミノ酸残基とは、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、セリン、トレオニン、ノルバリンが挙げられる。また、塩基性アミノ酸残基としては、リジン、ノルロイシン、2-アミノブタン酸、メチオニン、o-メチルセリン、t-ブチルグリシン、t-ブチルアラニン、シクロヘキシルアラニンが挙げられる。また、酸アミドアミノ酸残基としては、アスパラギン、グルタミンが挙げられる。塩基性アミノ酸残基としては、リジン、アルギニン、オルニチン、2,4-ジアミノブタン酸、2,3-ジアミノプロピオン酸が挙げられる。環状アミノ酸残基としては、プロリン、3-ヒドロキシプロリン、4-ヒドロキシプロリンが挙げられる。ＯＨ含有アミノ酸残基としては、セリン、スレオニン、ホモセリンが挙げられる。芳香族アミノ酸残基としては、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファンが挙げられる。
【００３７】
捕捉領域は、例えば、以下の捕捉配列（１）を有することができる。
（１）Ｘ１−Ｘ２−Ｘ３−Ｘ４−Ｘ５−Ａ１−Ｘ６−Ｘ７−Ａ２−Ｘ８−Ｘ９−Ｘ１０（配列番号１）
（ただし、Ａ１及びＡ２は、それぞれ独立して酸性アミノ酸であり、Ｘ１は、プロリンであり、Ｘ２は、バリンであり、Ｘ３は、トリプトファンであり、Ｘ４はセフェニルアラニンであり、Ｘ５は、セリンであり、Ｘ６は、バリンであり、Ｘ７は、グリシンであり、Ｘ８は、フェニルアラニンであり、Ｘ９は、メチオニンであり、Ｘ１０は、バリンである。）。上記補足配列は、より具体的には、Ｐｒｏ−Ｖａｌ−Ｔｒｐ−Ｐｈｅ−Ｓｅｒ−Ａｓｐ／Ｇｌｕ−Ｖａｌ−Ｇｌｙ−Ａｓｐ／Ｇｌｕ−Ｐｈｅ−Ｍｅｔ−Ｖａｌ（配列番号２）からなることができる。
【００３８】
捕捉配列（１）において、酸性アミノ酸は、好ましくはアスパラギン酸又はグルタミン酸である。より具体的には、例えば以下が挙げられる。以下に示すアミノ酸配列中、捕捉配列は、好ましくはＮ末端の３アミノ酸残基及びＣ末端の２アミノ酸残基を除く配列であり、より好ましくは両末端のSC−及び−CSを除く配列である。さらに好ましくは両末端の１アミノ酸基（S）を除く配列である。
【００３９】
SerCys-Pro-Val-Trp-Phe-Ser-Asp-Val-Gly-Asp-Phe-Met-Val-CysSer（配列番号３）
SerCys-Pro-Val-Trp-Phe-Ser-Asp-Val-Gly-Glu-Phe-Met-Val-CysSer（配列番号４）
SerCys-Pro-Val-Trp-Phe-Ser-Glu-Val-Gly-Asp-Phe-Met-Val-CysSer（配列番号５）
SerCys-Pro-Val-Trp-Phe-Ser-Glu-Val-Gly-Glu-Phe-Met-Val-CysSer（配列番号６）
【００４０】
上記捕捉配列は、ライトレアアースであるランタノイドのランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）及びユウロピウム（Ｅｕ）のレアアース種に対するレアアース種捕捉能を有し、なかでも、ランタン、ネオジム、サマリウムのレアアース種に対する捕捉能を有している。上記捕捉配列は、ライトレアアース種に対するレアアースミネラル捕捉能及びレアアースイオン捕捉能を有し、特に、ライトレアアース種に対するミネラリゼーション能を有している。また、上記捕捉配列は、ヘビィレアアース種に対するレアアース種捕捉能を有している。また、特に、ヘビィレアアース種に対するミネラリゼーション能を有している。すなわち、上記捕捉配列は、ライトレアアースからヘビィレアアースにわたって広くレアアースイオンに対するミネラリゼーション能を有している。
【００４１】
以上説明した各種の捕捉配列のＮ末端やＣ末端に１又は複数個のアミノ酸残基がさらに付加されていてもよい。例えば、１個又は２個のアミノ酸残基が付加されていてもよいし、１個以上３個以下のアミノ酸残基が付加されていてもよいし、１個以上５個以下のアミノ酸残基が付加されていてもよいし、１個以上７個以下のアミノ酸残基が付加されていてもよいし、１個以上１９個以下のアミノ酸残基が付加されていてもよいし、１個以上１０個以下のアミノ酸残基が付加されていてもよい。
【００４２】
また、捕捉配列の末端に付加するアミノ酸残基としては、例えば、セリン、システイン、アスパラギン等が挙げられる。また、両末端にシステインを導入することで、本ペプチドを環状化することが可能となる。
【００４３】
捕捉剤は、１種又は２種以上の捕捉領域を備えることができる。例えば、１種の捕捉配列によって特徴付けられる捕捉領域を、１又は２以上備えることができる。また、異なる捕捉配列を有する捕捉領域を２個又は３個以上備えていてもよい。用途に応じて、同一又は異なるレアアース種捕捉能を有する捕捉領域を組み合わせることができる。
【００４４】
複数個の捕捉領域は、直接又は適当なリンカーを介して連結されていてもよし、後述する集合要素を含む領域を介して連結されていてもよい。こうしたリンカーとしては、公知のリンカーほか、βシート構造あるいはαヘリックス構造を形成するものであってもよい。
【００４５】
捕捉剤が、全体としてペプチドである場合、公知の化学合成法のほか、遺伝子工学的な方法等、当業者において周知の方法により取得することができる。また、捕捉領域に対して集合要素を連結する場合においても、集合要素の種類、例えば、集合要素がペプチドや核酸の場合など、当業者であれば、この種の化合物の連結は、公知の方法を適用して適宜実施可能である。
【００４６】
捕捉剤は、このほか、標識物質を備えていてもよい。標識物質を備えていることにより、レアアース種を捕捉した捕捉剤を容易に識別できるようになり、分離・回収等に都合がよい。標識としては特に限定しないで公知の各種標識物質を用いることができる。標識物質は、目視にて識別可能なものであってもよいし、所定の波長の光によって発光等するものであってもよい。また、それ自体、着色しているもののほか、他の化合物との反応等により発色可能なものであってもよい。また、標識物質はビーズ等の担体に保持されていてもよい。こうした標識物質としては、たとえば、着色ビーズ、金コロイド、蛍光化合物、酵素タンパク質が挙げられる。また、標識物質には、抗体−抗体反応を利用したもの、ビオチン−アビジン結合を利用したものなどの標識結合物質を包含する。標識結合物質は、標識物質を結合する物質であり、こうした標識結合物質も標識物質として機能できる。
【００４７】
標識物質は、公知の方法で結合される。典型的には、本ペプチドに対して適数個のリンカーペプチドを介して本ペプチドのＮ末端及び／又はＣ末端に付与される。
【００４８】
レアアース種に対する捕捉特異性が異なる捕捉領域を備える捕捉剤を２種以上組み合わせて用いる場合には、捕捉剤毎に異なる標識物質を備えることができる。
【００４９】
さらに、捕捉剤は、アフィニティークロマトグラフィー等を用いて回収可能なように、タグを備えていてもよい。タグは、抗原（エピトープ）等であってもよいし、公知のHisタグのほか、ビオチン等を用いることができる。こうしたタグは適当なリンカーを介して結合されていてもよい。
【００５０】
さらに、捕捉剤又は捕捉領域に対する抗体を取得し当該抗体を用いることで、捕捉剤を何ら標識することなく、本ペプチドを識別できる。
【００５１】
捕捉剤は、さらに他の機能的なペプチド鎖を備えることができ、レアアース種捕捉能のほか、当該他の機能を備える複合材料とすることができる。複合材料においては、捕捉領域のレアアース種捕捉能が実質的に維持されるように複合化されている。レアアース種捕捉能が実質的に維持されるとは、当初のレアアース種捕捉能の特異性が維持されるとともに、当初のレアアース種捕捉能による特定のレアアース種の捕捉の程度（量）が好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上、より一層好ましくは８０％以上、さらに一層好ましくは９０％以上である。融合タンパク質において当初のレアアース種捕捉能が維持されているか否かは、後述する実施例等に基づき確認することができる。
【００５２】
他の機能的なペプチド鎖は、所望の特性や機能を備えることができる。こうしたペプチド鎖は、既に説明した、捕捉剤の分離・回収・識別以外の他の機能を捕捉剤に付与することができる。こうしたペプチド鎖としては、抗体、酵素、膜タンパク質、などの各種公知のタンパク質を、必要に応じて選択できる。当業者であれば、こうした複合材料は、周知の遺伝子工学的手法ないしは化学的手法により取得することができる。
【００５３】
（捕捉剤によるレアアース種の捕捉）
捕捉剤によるレアアース種の捕捉は、捕捉剤の備える捕捉領域が備えるレアアース種捕捉能に対応する。すなわち、捕捉領域がレアアースミネラル捕捉能を備えるときには、レアアースの酸化物や水酸化物などのレアアースミネラルと接触しこれを捕捉する形態でレアアース種を捕捉可能である。また、捕捉領域がミネラリゼーション能を有するとき、レアアースイオンと接触しこれを捕捉してレアアース水酸化物などのレアアースミネラルを生成するミネラリゼーションの形態でレアアース種を捕捉可能である。
【００５４】
（レアアースミネラル捕捉能によるレアアース種の捕捉）
捕捉剤によるレアアースミネラルの捕捉のための条件は、捕捉剤のレアアースミネラル捕捉能が発揮される限り特に限定されない。例えば、捕捉剤とレアアースミネラルとを適当な条件下で接触させ、必要に応じてインキュベートすればよい。
【００５５】
こうした捕捉条件は、液性媒体のｐＨ、温度、塩濃度において条件を異ならせて、捕捉剤とレアアースミネラルとを接触させて、捕捉剤によるレアアースミネラルの捕捉状態を確認することで取得できる。例えば、液性媒体としては、捕捉剤のレアアースミネラル捕捉能を発揮できる限り、いかなる液体媒体であってもよい。液性媒体は、水性媒体であっても有機溶媒であってもよく、これらの混合媒体であってもよい。典型的には、中性付近のバッファ等やそれらを含む混液等用いることができる。また、例えば、ｐＨは、特に限定されないが、５以上８以下程度とすることができ、塩濃度も特に限定されないが、１０ｍＭ以上１Ｍ以下とすることができる。さらに、温度も、特に限定されないで、温度制御なくて容易に結合を実現できるが、典型的には、４℃以上８０℃以下、より好ましくは１０℃以上４０℃以下とすることができ、さらに好ましくは１５℃以上３０℃以下とすることができる。レアアースミネラルと捕捉剤との接触のためには、適宜撹拌して接触効率を高めることもできる。また、接触のための時間は、特に限定しないが、１０分程度から数時間程度とすることができ、好ましくは３０分以上８時間以下とすることができ、上限時間はより好ましくは６時間以下、さらに好ましくは４時間以下程度とすることができる。また、より好ましくは１時間以上３時間以下程度とすることができる。
【００５６】
捕捉剤によるレアアースミネラル捕捉能を発揮させるための液体媒体中の捕捉剤の濃度及びレアアースミネラル濃度も特に限定されない。例えば、捕捉剤濃度が２０ｎＭ以上の濃度であることが好ましく、レアアースミネラル濃度が１００μＭ以上であることが好ましい。
【００５７】
（ミネラリゼーション能によるレアアース種の捕捉）
捕捉剤によるレアアースイオンの捕捉又はレアアースミネラルの生成のための条件は、捕捉剤のミネラリゼーション能が発揮される限り特に限定されない。レアアースミネラル捕捉能による場合と同様、捕捉剤とレアアースイオンとを適当な条件下で接触させ、必要に応じてインキュベートすればよい。
【００５８】
なお、ミネラリゼーション能によるレアアース種の捕捉の場合、レアアースミネラルを生成するためのレアアースイオンと、当該レアアースイオンとミネラルを形成する無機酸イオンや水酸化イオンなどの陰イオン（これらを併せてミネラリゼーション原料という場合がある。）が供給される必要がある。こうした陰イオン類のうち、無機酸イオンは酸あるいは塩の添加により、捕捉に用いる液性媒体中に存在させるようにすることができる。また、水酸化物イオンは、水の電離等により水を含む液性媒体に含まれうる。
【００５９】
捕捉条件は、レアアースミネラル捕捉能による場合と同様、液性媒体のｐＨ、温度、塩濃度において条件を異ならせて、捕捉剤とミネラリゼーション原料とを接触させて、捕捉剤によるレアアースイオンの捕捉状態（レアアースミネラルの生成状態）を確認することで取得できる。捕捉条件は、典型的には、既に説明した捕捉剤のレアアースミネラルの捕捉形態のための条件を採用できる。なお、ｐＨ、温度及び／又はインキュベート時間によりレアアースミネラルの生成状況や析出状況が異なるため、ｐＨ調節、温度調節及び／又はインキュベート時間を適宜延長したり短縮したりするなど適宜調節することが好ましい。
【００６０】
捕捉剤のミネラリゼーション能を発揮させるための液体媒体中の本ペプチド濃度及びミネラリゼーション原料濃度も特に限定されない。例えば、捕捉剤が５μＭ以上の濃度であることが好ましく、ミネラリゼーション原料のレアアースイオン濃度が１００μＭ以上であることが好ましい。また、レアアースイオン以外の他のミネラリゼーション原料についても、レアアースイオン濃度と同様であることが好ましい。
【００６１】
なお、ミネラリゼーションにより生成するレアアースミネラルは、インキュベーション中の液性媒体において不溶物（沈殿物）等として取得することができる。遠心分離等の公知の固液分離手段により固相を回収し、必要に応じて界面活性剤等を利用して捕捉剤等を分離することで、捕捉剤と分離したレアアースミネラルを得ることができる。また、必要に応じ、乾燥及び／又は焼成によりレアアースミネラルを得ることができる。ミネラリゼーションによって得られるレアアースミネラルの乾燥及び非晶質のレアアースミネラルの結晶化のための焼成については、後述する。
【００６２】
捕捉剤によるミネラリゼーションは、簡易な低コスト条件で実現できる点において有利である。
【００６３】
捕捉剤のミネラリゼーション能に基づいて生成するレアアースミネラルは、レアアースが検出される粒子として生成される。生成したレアアースミネラルは、レアアース水酸化物、レアアースの塩、レアアース酸化物（又はその水和物）であると推定される。生成するレアアースミネラルは、生成時点においては結晶質であってもよいし、非晶質であってもよい。非晶質の場合、必要に応じて焼成工程を実施することで結晶質化することができる。
【００６４】
なお、本明細書によれば、ペプチドからなる捕捉領域、捕捉剤及び複合材料をコードするヌクレオチドなどのＤＮＡや、こうしたＤＮＡを所定のアミノ酸配列のペプチドとして発現させるためのＤＮＡ及び当該ＤＮＡを含むベクターも提供される。こうしたＤＮＡの取得や発現用ベクターの構築は、当該分野において周知の手法によって当業者であれば容易に実施できる。発現用ベクターは、捕捉領域、捕捉剤等をコードするＤＮＡを発現させるための宿主細胞の種類に応じてその要素が選択される。
【００６５】
（捕捉剤固定化固相担体）
捕捉剤は固相担体に保持されていてもよい。例えば、各種ビーズ等の粒状体や、各種材料からなるシート状体に保持されていてもよい。こうした固相担体は、公知であり、当業者であれば適宜選択して利用できる。こうした固相担体の表面へのペプチドの固定化形態や手法は公知である。当業者であれば、適宜固定化手法を選択し、所望の形態（シート状の固相担体への固定化パターンなど）を選択し、ペプチド固相担体を得ることができる。粒子状固相担体は、典型的にはディッピング等により固相担体表面全体に本ペプチドを保持させた形態を採ることができる。また、シート状固相担体は、ディッピング、コーティングあるいはスポッティング等により、膜状にあるいは任意のパターンで本ペプチドを保持させた形態を採ることができる。
【００６６】
レアアース種に対する捕捉能の異なる（捕捉選択性など）２以上の捕捉剤を固相担体に固定化する場合、各捕捉剤を、異なる識別性を有する粒子状の固相担体にそれぞれ固定化してもよい。また、各捕捉剤を、異なる位置情報に基づいたスポットとして、シート状の固相担体に固定化してもよい。
【００６７】
また、捕捉剤は、生物担体を伴っていてもよい。具体的には、捕捉剤は、細胞等の生物担体の表層に提示された状態又は表層を構成する状態であってもよい。生物担体は、各種微生物、植物細胞、動物細胞のほか、ウイルスやファージ等が挙げられる。本ペプチドは、例えば、酵母や大腸菌等の微生物の表層に提示されてもよいし、ファージやウイルスに外殻タンパク質として構成したものであってもよい。
【００６８】
捕捉剤は、多量化体の形態で固相担体に保持されていることも好ましい。こうすることで固相担体上において効率的にレアアース種を捕捉できるようになる。
【００６９】
以上説明したように、捕捉剤は、レアアース種捕捉剤、レアアースミネラル回収剤、レアアースイオン回収剤及びミネラリゼーション剤（レアアースミネラル生産剤）として使用可能である。また、これらのほか、レアアース種の検出剤（プローブ）としても利用できる。さらに、捕捉剤固定化固相担体は、これらの用途にいずれも有用である。捕捉剤固定化固相担体は、レアアース種の回収、分離、検出のためのクロマトグラフィー等のためのカラムやアレイデバイスとしても有用である。
【００７０】
（レアアース種の捕捉方法）
本開示のレアアース種の捕捉方法は、捕捉剤と、レアアース種とを接触させる工程と、を備えることができる。本方法によれば、レアアース種を捕捉することで、レアアース種の分離、回収及び検出が可能となる。本方法は、また、捕捉剤でレアアース種を捕捉して複合体を形成させることができるため、レアアース種に対して捕捉剤に基づく、分離、回収、検出のための指標を付与することができる。
【００７１】
レアアース種の捕捉は、既に説明したように、２つの捕捉形態を含みうる。これらの各形態に応じて既に説明した捕捉条件を適用することで、レアアース種を捕捉することができる。捕捉剤としては、捕捉剤の単量体や多量化体を使用できるほか、捕捉剤固定化固相担体が使用されうる。
【００７２】
レアアース種の捕捉に際して、捕捉剤を、レアアース種を含む可能性のある試料と接触させることになる。こうした試料としては、レアアース種を含む可能性のある石炭灰、石油灰等の各種リサイクル材料、鉱山資源材料、海洋資源材料等の各種の資源材料が挙げられる。
【００７３】
（レアアース種の回収方法）
（レアアースミネラルの回収方法）
本開示のレアアースミネラルの回収方法は、捕捉剤が備える捕捉領域のレアアースミネラル捕捉能に基づいて、レアアースミネラルを回収できる。すなわち、標的とするレアアースミネラルに対してレアアースミネラル捕捉能を有する捕捉領域を備える捕捉剤と、標的とするレアアースミネラルが存在する可能性のある試料とを接触させることで、レアアースミネラルを回収できる。
【００７４】
レアアースミネラルを回収するには、レアアースミネラルを捕捉した捕捉剤（複合体）を利用することが好ましい。例えば、捕捉剤における捕捉領域、捕捉剤に付与したタグ及び標識等を利用して回収することができる。例えば、これらに特異的に結合する抗体等を利用して適切な回収工程を実施することができる。本回収方法は、レアアースミネラルを捕捉した捕捉剤を、回収指標として利用できるため、効率的な回収が可能となっている。なお、捕捉剤固定化固相担体を用いる場合には、捕捉剤は既に固相に分離されているので有利である。
【００７５】
さらに、レアアースミネラルと捕捉剤との複合体からのレアアースミネラルの回収は、例えば、イソプロパノールやメタノール・アセトンの混液（例えば１：１等）、あるいは界面活性剤溶液などを用いることができる。すなわち、こうした各種液体を用いて、捕捉剤を変性させるか、あるいは捕捉剤とレアアース種との相互作用を遮断するような溶媒と接触させるなどの処理により、レアアースを捕捉剤と分離して回収することができる。こうした複合体における捕捉剤とレアアース種との相互作用を解消する処理やその程度は、レアアース種や捕捉剤との結合強度に応じて適宜選択できる。
【００７６】
また、複合体からのレアアースミネラルの回収は、複合体を焼成するなどして捕捉剤を消失させるようにしてもよい。
【００７７】
（レアアースイオンの回収方法及びレアアースミネラルの生産方法）
本開示のレアアースイオンの回収方法及びレアアースミネラルの生産方法は、捕捉剤が備える捕捉領域のミネラリゼーション能に基づいて、レアアースイオンを分離し回収でき、また、レアアースミネラルを生産できる。すなわち、標的とするレアアースイオンに関しミネラリゼーション能を有する捕捉領域を備える捕捉剤と、標的とするレアアースイオンが存在する可能性のある試料とを接触させることで、レアアースイオンを回収し又はレアアースミネラルを生産できる。
【００７８】
これらの方法は、いずれも捕捉領域のミネラリゼーション能に基づくものである。レアアースイオンは、最終的に、試料からレアアースミネラルとして回収される。レアアースミネラルは、既に説明した方法により回収することができる。なお、回収したレアアースミネラルを、必要に応じて適宜溶解することなどにより、イオンとして解離させることもできる。
【００７９】
レアアースミネラルの生産としては、既に説明したように、複合体からレアアースミネラルを回収するための焼成工程を備えることができる。そのほか、レアアースミネラルが非晶質の場合に結晶化を促進するための、複合体又は回収したレアアースミネラルの焼成工程を備えることができる。また、レアアースミネラル水酸化物などの場合、当該ミネラルから脱水等して酸化物等に変換させるための焼成工程を備えることができる。
【００８０】
結晶化のための焼成工程は、公知の非晶質化合物を結晶化するための公知の条件に基づいて行うことができる。例えば、加熱温度を、３００℃以上１５００℃以下とすることができる。レアアースミネラルが炭酸塩などの無機塩類の場合、当該無機塩の状態を維持して結晶化するための加熱温度を設定することができる。また、水酸化物からの脱水や炭酸塩などからの脱炭酸等など無機酸を脱離させて酸化物を得る場合には、当該脱離が生じる温度を適宜選択することができる。
【００８１】
本生産方法は、ｎｍレベルのレアアースミネラルの粒子を製造できるというメリットもある。
【００８２】
なお、以上説明した、レアアース種の捕捉方法を始めとする各種方法は、レアアース種の検出工程を備えることで、レアアース種の検出方法としても実施できる。検出工程としては、捕捉剤が捕捉したレアアース種を特異的に検出するようにするほか、捕捉剤のレアアース種に対する選択性に基づき、捕捉剤が備える捕捉領域やタグ等を検出指標として検出することができる。
【００８３】
（レアアース種捕捉能を有するペプチドのスクリーニング方法）
本開示のレアアース種捕捉能を有するペプチドのスクリーニング方法は、レアアース種と、１又は２以上の被験者ペプチドと、を接触させて、前記１又は２以上の被験ペプチドの前記レアアース種に対する結合能を評価する工程を備えることができる。本スクリーニング方法によれば、レアアース種に対する捕捉能を有するペプチドをスクリーニングできる。換言すれば、捕捉配列又は捕捉領域をスクリーニングないし同定することができる。
【００８４】
レアアース種は、既に記載したとおり、レアアースイオン及びレアアースミネラルを含む。これらは、それぞれ独立してスクリーニング標的となりうる。レアアースイオンの場合、硝酸塩又は塩酸塩等の溶液とすることができる。また、レアアースミネラルの場合、分散液等とすることができる。
【００８５】
レアアースミネラルは、レアアースの酸化物等とすることができる。酸化物をターゲットとして捕捉能を評価することで、当該酸化物に対する捕捉能ほか、レアアースイオン捕捉能及びミネラリゼーション能を有する捕捉配列又は捕捉領域をスクリーニングできる。例えば、ライトレアアース種に対する捕捉能（ミネラリゼーション能を含む。）をスクリーニングする際、酸化ネオジムに対する捕捉能でスクリーニングですることで、ネオジムイオン他のライトレアアースに対するミネラリゼーション能を有する捕捉配列又は捕捉領域をスクリーニングできる。ひいては、へビィレアアースに対するミネラリゼーション能を有する捕捉配列をスクリーニングできる。
【００８６】
被験ペプチドとは、特に限定しないで、天然のアミノ酸配列ほか、人工のアミノ酸配列を有するペプチドが挙げられる。ペプチド長は特に限定しないが、既に説明したように、概してアミノ酸残基数が１００個以下程度とすることができ、典型的には、アミノ酸残基数が５個以上であることが好ましく、より好ましくは７以上であり、さらに好ましくは８個以上である。また、２５個以下であってもよいし、２０個以下であってもよいし、１５個以下であってもよい。また、被験ペプチドは環状ペプチドであってもよい。環状ペプチドは、２以上のシステイン残基によるジスルフィド結合により形成できる。
【００８７】
被験ペプチドは、天然のＬ体のポリマーであってもよいし、非天然のＤ体のポリマーであってもよい。さらに、被験ペプチドは、人工的なアミノ酸残基を含んでいてもよい。
【００８８】
被験ペプチドは、例えば、ファージディスプレイ法、リボソームディスプレイ法、インビトロウイルス法などを用いて多様なペプチドを提示させる方式でスクリーニングに供することができる。このほか、化学合成や、無細胞タンパク質合成系等を含む遺伝子工学的な合成により取得し、スクリーニングに供することができる。被験ペプチドは、また、一定のアミノ酸配列を元に公知の手法により作製した変異体ライブラリに属するものであってもよい。さらに、被験ペプチドは、捕捉剤と同様、固相担体や生物担体に保持された形態であってもよい。
【００８９】
被験ペプチドには、捕捉領域について既に説明したように、レアアース種の捕捉能の評価に都合がよいように、標識物質やタグを付与しておくことができる。あるいは、被験ペプチドのアミノ酸配列が既に知得されている場合には、予め被験ペプチドに特異的に結合する抗体を準備しておくこともできる。このような付加物のある被験ペプチドの利用は、レアアース種との結合能をさらに評価する二次スクリーニングに好適である。
【００９０】
被験ペプチドとレアアース種との接触は、既に説明したように、被験ペプチドの変性が抑制された状態でレアアース種と接触させればよい。典型的には、既に説明したような捕捉条件を備える水系媒体などの液性媒体内において、被験ペプチドとレアアース種とを接触させる。
【００９１】
１又は２以上のレアアース種と被験ペプチドとの接触形態は特に限定しない。特に、高精度にレアアース種の捕捉能を評価する二次スクリーニングにおいては、例えば、レアアース種をアレイ状に固相担体に固定するなどした、レアアース種固定化固相担体を用いることもできる。こうしたレアアース種固定化固相担体を用いることで、複数のレアアース種及び複数の被験ペプチドについて、一挙に捕捉能を評価することができる。レアアース種固定化固相担体は、例えば、シート（プレート）状の固相担体に形成されたウェル内にレアアース種が固定化されていてもよい。レアアース種は、レアアース種の分散液をガラスやプラスチックなどの表面に対して供給し、例えば、真空下などでの乾燥などにより固着される。
【００９２】
次いで、レアアース種と被験ペプチドとが接触して被験ペプチドがレアアース種を捕捉した複合体を回収する。複合体は、ペプチド自体あるいはそれに付与した標識物質を介して識別し回収できる。
【００９３】
複合体の回収にあたり、複合体と、複合体を形成しないレアアース種及び被験ペプチドは、その質量が複合体より小さいため、遠心分離等の質量差を利用した分離法で上清等として除去することで、遠沈物として複合体を精製することもできる。
【００９４】
複合体を回収するのにあたり、さらに、回収した複合体に対して、界面活性剤溶液などを付与して、被験ペプチドとレアアース種との弱い又は非特異的な捕捉状態を解除した後、再び遠心分離してこれを上清等として除去することができる。これにより、レアアース種をより強く及び／又はより高い特異性で捕捉した被験ペプチドによる複合体を選別回収できる。
【００９５】
こうした洗浄操作を行うことで、より高い確度でレアアース種を強く及び／又は特異的に捕捉する被験ペプチドをスクリーニングできる。また、こうした洗浄操作を組み合わせたスクリーニングを複数回行うことにより、レアアース種に対する被験ペプチドの濃度が高まり、レアアース種に対してより強く及び／又はより特異的に捕捉能を有する被験ペプチドをスクリーニングできるようになる。こうしたスクリーニングのセットは、３回以上行うことが好ましく、より好ましくは４回以上であり、さらに好ましくは５回以上であり、一層好ましくは６回以上である。１０回程度までは概して洗浄操作による効果を認めることができる。
【００９６】
レアアース種捕捉能の評価は、複合体又は複合体を形成した被験ペプチドを特定するとともに、レアアース種の捕捉量を測定することにより行う。レアアース種の捕捉量をレアアースミネラルによる濁度やレアアース種の種類に応じた定量法により取得する。これにより、標的としたレアアース種に対して捕捉能を有する被験ペプチドをスクリーニングできる。被験ペプチドのアミノ酸配列が既に特定されている場合、当該アミノ酸配列を、標的としたイオン種に対して捕捉能を肯定し、捕捉配列として同定又はスクリーニングすることができる。被験ペプチドがファージディスプレイ法などによって取得されたものである場合など、そのアミノ酸配列が不知の場合がある。この場合、被験ペプチドの配列解析を行うことで、当該アミノ酸配列を標的としたイオン種に対して捕捉能を肯定し、同定又はスクリーニングすることができる。
【００９７】
例えば、レアアース種として、レアアースの酸化物などのレアアースミネラルを標的として、当該標的に対する捕捉能が強い被験ペプチドをスクリーニングすることができる。これにより、そのレアアースについてのレアアースミネラル捕捉能のほか、そのレアアースイオンのミネラリゼーション能も有する捕捉配列又は捕捉領域をスクリーニングできる。
【００９８】
以上のようなスクリーニング方法は、例えば、特定のレアアース種に対する一次スクリーニング方法として行うことができる。特に、一次スクリーニングには、多様なアミノ酸配列のペプチドを被験ペプチドとすることができるファージディスプレイ法等を用いて行うことが好ましい。また、上記のような洗浄操作のセットの繰り返し（実施例におけるパンニング）を伴うことが好ましい。
【００９９】
また、本スクリーニング方法は、一次スクリーニングでレアアース種捕捉能を確認できた被験ペプチドやその変異体についての二次スクリーニングにも有効である。また、特定のレアアース種又は複数のレアアース種に対する捕捉能を評価するなどの二次スクリーニングには、標的とするレアアース種を固相担体等に固定化した固相担体（アレイ等）を用いて行うことが精度の良好な評価に有用である。
【０１００】
本スクリーニング方法によれば、特定のレアアース種や２以上のレアアース種に対する捕捉能を有する捕捉配列又は捕捉領域を同定・スクリーニングできる。また、特定のレアアース種に対して強い及び／又は特異的に捕捉能を有する捕捉配列又は捕捉領域を同定・スクリーニングできる。
【実施例】
【０１０１】
以下、本明細書の開示を実施例を挙げて具体的に説明する。なお、以下の実施例は、本発明を限定するものではない。
【実施例１】
【０１０２】
（ランダムペプチド提示型T7ファージライブラリの構築）
２種類のオリゴヌクレオチドプライマーT7-Libup（ATG ATT ACC AGG ATC CGA ATT CAG GTG GAG GTT CG、配列番号７）,T7-Libdownt（ACT ATC GTC GGC CGC AAG CTT TTA GCT、配列番号８）を用いて、PCR反応を行い、テンプレートDNA（CGA ATT CAG GTG GAG GTT CGT GT（配列番号９）＋(NNK)9-12＋TGT AGC TAA AAG CTT GCG GCC GA（配列番号１０））を増幅した。
N＝A２５％、T２５％、G２５％、C２５％（A/T/G/Cの等量混合塩基）
K＝A０％、T５０％、G５０％、C０％の混合塩基
【０１０３】
増幅したDNA断片は、一般的なプロトコールに従ってフェノール処理、ブタノール濃縮を行った後,QIAquick PCR Purificationkit（QIAGEN）を用いて精製した。精製したDNAは、制限酵素Hind III、Eco RI（タカラバイオ）で処理した後、T7 select 10-3 vector arm(Novagen)にライゲーションし、T7ファージゲノムを構築した。
【０１０４】
構築したファージゲノムを、T7select packaging溶液（Novagen）と混合することで、ランダムペプチド遺伝子導入型のT7ゲノムDNAを有するT7ファージを構築した。この際、一部を用いて構築されたファージ集団の数を計測したところ、１．０×１０6〜４．０×１０7の配列多様性を有するファージライブラリが構築されていることを確認した。
【０１０５】
構築したファージ集団は、OD660nm＝０．６〜１．０まで培養した大腸菌E.coli BLT5403株に感染させ増幅後、８％ポリエチレングリコール、０．２２μｍフィルター処理を行うことで濃縮・精製した。精製後にファージ数を計測した結果、各ライブラリは約１．０×１０12pfu／mlのファージを有しており、ペプチドファージ１種あたり１００，０００〜１，０００，０００倍に増幅していることを確認した。
【実施例２】
【０１０６】
（ランダムペプチド提示型T7ファージライブラリを用いた酸化ネオジムに対するバイオパンニング）
実施例１にて作製したランダムペプチド提示型T7ファージライブラリにより、酸化ネオジム（Ｎｄ2Ｏ3）（シグマ−アルドリッチ社）に結合するペプチドを提示するT7ファージの単離を試みた。一連のスキームを図１に示す。
【０１０７】
酸化ネオジムをメタノール：アセトン混液（１：１）で洗浄し、次いでイソプロパノールにて洗浄後、TBS（５０ｍＭTris、１５０ｍＭ ＮａＣｌ）に分散させた。
【０１０８】
５００μｇの酸化ネオジムを分散させた溶液とT7ファージライブラリを混合し、１時間室温にて反応後、遠心（６０００ｒｐｍ、３分）により粒子を沈殿させ上清を除去することで、非結合ファージを除去した。
【０１０９】
上清除去後、TBSTを加えて酸化ネオジムを分散させ、再度遠心操作して粒子に非特異的に結合したファージの除去を試みた。本操作（洗浄操作）を、３〜１０回繰り返すことで、酸化ネオジムに非特異的に結合するペプチドファージの除去を行った。
【０１１０】
非結合ファージ、非特異的に結合しているファージを洗浄により除去した後、OD660nm ＝０．６〜１．０まで培養した大腸菌E.coli BLT 5403溶液１０ｍｌと混合し、大腸菌が完全に溶菌するまで３７℃で培養を行った。
【０１１１】
大腸菌が完全に溶菌した後、培養溶液に対して１／１０量の５Ｍ ＮａＣｌを加えて遠心（３５００ｒｐｍ、１５分）を行い、大腸菌の細胞壁などの不溶性画分を沈殿させ、上清を回収した。
【０１１２】
回収した上清に対して、１／６量の５０％ポリエチレングリコール６０００溶液を加え、撹拌後３５００ｒｐｍで１５分遠心しT7ファージを沈殿させた。沈殿したT7ファージ集団は、TBS溶液で溶解後、０．２２μｍフィルター処理を行い、使用まで４℃で保存した。
【実施例３】
【０１１３】
（バイオパンニングにより酸化ネオジム結合ファージの濃縮確認）
実施例２の一連の操作について５回繰り返した後、各ラウンド後のファージについて酸化ネオジムに対する結合ファージ数を測定した。
【０１１４】
まず、酸化ネオジムをメタノール・アセトン混液（１：１）で洗浄し、次いでイソプロパノールにて洗浄後TBSに分散させた。
【０１１５】
５００μｇの酸化ネオジムを分散させた溶液と各ラウンド後のファージプールをそれぞれ混合し、１時間室温下にて反応後、遠心分離（６０００ｒｐｍで３分）し、上清を除去した。次いで、ＴＢＳＴにて１０回洗浄操作を行った。
【０１１６】
洗浄後、酸化ネオジム粒子に結合したファージ数をプラークアッセイにより測定した。結果を図２に示す。図２に示すように、パンニングのラウンドを重ねるにつれ、酸化ネオジム粒子に対する結合ファージ数の上昇が確認された。これらの結果から、ラウンドを重ねることで酸化ネオジムに対する結合能に優れたペプチドを提示するファージをスクリーニングできることがわかった。
【実施例４】
【０１１７】
（酸化ネオジムに結合するペプチドを提示する単クローンファージのスクリーニング）
５ラウンドのパンニングを行った後のファージプールについて、単クローン化を行い、得られた９６種のファージについて、酸化ネオジム粒子への結合を測定した。
【０１１８】
洗浄しTBSに分散させた酸化ネオジム５００μｇと各ファージをそれぞれ混合し、１時間室温下にて反応後、遠心分離（６０００ｒｐｍ、３分）し、上清を除去した。次いで、TBSTにて１０回洗浄操作を行った。洗浄後、酸化ネオジム粒子に結合したファージ数をプラークアッセイ法により測定した。結果を図３に示す。図３に示すように、１１種のクローンについて酸化ネオジムへの結合性が確認された。
【０１１９】
これらの、クローンについて、提示ペプチドの配列解析を行った。その結果、図３に示すクローン７２、７９、８５、８８、８９及び９５は同一のアミノ酸配列SerCys-Pro-Val-Trp-Phe-Ser-Asp-Val-Gly-Asp-Phe-Met-Val-CysSer（配列番号３）を有していることがわかった。本配列をＬａｍｐ−３と命名した。
【実施例５】
【０１２０】
（合成ペプチドの調製）
酸化ネオジムへの結合が確認された各ファージが提示するペプチド（Ｌａｍｐ−３）について、Fmoc固相合成法により、合成ペプチドを調製した。なお、合成ペプチドのＮ末端には、ｇ１０配列由来のGGGを介してビオチン化を行った。
【０１２１】
樹脂より切り出し脱保護したペプチドは、ヨウ素等の適当な酸化剤で分子内ジスルフィド結合を形成させた後、逆相ＨＰＬＣにて精製し、凍結乾燥した。
【実施例６】
【０１２２】
（合成ペプチドのミネラリゼーション現象の評価）
実施例５にて調製した合成ペプチド（Ｌａｍｐ−３）を用いて、ミネラリゼーション能を評価した。HEPESバッファ（HEPES １ｍＭ、ｐＨ６．２）にＬａｍｐ−3ペプチドを１０μＭ（ＤＭＳＯ３％）になるように希釈し、ｐＨを調整後、５種類のランタノイドイオンを個別に加えて室温下で揺らしながらインキュベートした。５時間後、１５０００ｒｐｍで１０分間遠心し、上清を除去後、１００μｌの超純水を加えて良く撹拌洗浄した。遠心と撹拌洗浄とを２回繰り返した後、２０μｌの超純水で沈殿を分散させ、カーボンテープ上に１０μｌ滴下してクリンベンチ内で完全に乾燥するまで放置した。ＳＥＭ／ＥＤＸ（日立ハイテクノロジーズ）による解析結果を図４及び図５に示す。
【０１２３】
図４及び図５に示すように、Ｌａｍｐ−３ペプチドは、５種類のランタノイドイオン（Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｌｕ）のいずれも認識し、それぞれのレアアースミネラルの粒子を生成することを確認した。以上の結果から、Ｌａｍｐ−３ペプチドは、広くライトレアアースからへビィレアアースのイオンまで広くミネラリゼーションできることがわかった。
【配列表フリーテキスト】
【０１２４】
配列番号１〜６：合成ペプチド
配列番号７〜１０：合成ヌクレオチド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【配列表】
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