JPH08238100A - Method for specifically detecting nucleic acid having prescribed sequence, and probe and kit used in the same method - Google Patents

Method for specifically detecting nucleic acid having prescribed sequence, and probe and kit used in the same method

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JPH08238100A
JPH08238100A JP7044124A JP4412495A JPH08238100A JP H08238100 A JPH08238100 A JP H08238100A JP 7044124 A JP7044124 A JP 7044124A JP 4412495 A JP4412495 A JP 4412495A JP H08238100 A JPH08238100 A JP H08238100A
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JP
Japan
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probe
dna
nucleic acid
site
reaction
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JP7044124A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoru Hase
哲 長谷
Tsugunobu Noutomi
継宣 納富
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Eiken Chemical Co Ltd
Tanabe Seiyaku Co Ltd
Original Assignee
Eiken Chemical Co Ltd
Tanabe Seiyaku Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a method of specifically detecting a prescribed sequence of a nucleic acid in high sensitivity, especially a method increasing the detecting sensitivity by utilizing a signal amplifying reaction, and a probe and a kit used in the methods. CONSTITUTION: In the objective method, a probe capable of hybridizing with a specific nucleic acid in a specimen, having AP-site bonded to DNA at 5'-side and 3'-side, the site is able to be cut by AP-endonuclease only when the probe is hybridized with the nucleic acid and only the cut probe is able to be dissociated from the nucleic acid is used. The probe and the AP-endonuclease are reacted with a target nucleic acid and a reaction in which the nucleic acid in a specimen hybridizes with the probe, a reaction in which an AP-site of the hybridized probe is cut by a specific AP-endonuclease of a double stranded DNA and a reaction in which the cut probe is dissociated from the nucleic acid, are repeated in the same turn.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、所定の核酸の配列を高
い感度で特異的に検出する方法、特にシグナル増幅反応
を利用して検出感度を高める方法、並びにこれに使用さ
れるプローブ及びキットに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for specifically detecting a sequence of a predetermined nucleic acid with high sensitivity, particularly a method for increasing detection sensitivity by utilizing a signal amplification reaction, and a probe and a kit used therefor. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】核酸配列の相補性に基づくプローブ法
は、遺伝的な特徴を直接的に分析することができるた
め、遺伝的疾患、癌、微生物の識別等には有力な手段で
ある。しかし、相補性を単純に利用する従来の分析技術
では、検体中のDNAとプローブとが一対一で結合する
ため、検出感度に限界があり、検体中に目的の遺伝子量
が少ない場合には検出は容易ではなく、標的遺伝子その
ものあるいは検出シグナル等を増幅することが必要とな
る場合が多かった。
2. Description of the Related Art The probe method based on the complementarity of nucleic acid sequences is a powerful means for identifying genetic diseases, cancers, microorganisms, etc., because the genetic characteristics can be directly analyzed. However, in conventional analysis techniques that simply utilize complementarity, the DNA in a sample and the probe bind one-to-one, so there is a limit to detection sensitivity, and detection is performed when the target gene amount in the sample is small. It was not easy and it was often necessary to amplify the target gene itself or the detection signal.

【0003】標的遺伝子を増幅する方法としては、PC
R(Polymerase Chain Reaction)法が一般に行われてい
る。PCR法は、in vitroにおける核酸の増幅技術とし
て最も一般的な方法であるが、問題点がいくつか存在す
る。例えば、特別な温度調節装置が必要なこと、用いる
プライマーにより増幅効率が異なりその増幅が対数的に
進むことから定量性に問題が生ずること、増幅した産物
によるコンタミネーションが起こりやすいこと等であ
る。特に多数の検体を同時に扱う場合には、コンタミネ
ーションは重大な問題となる。
As a method for amplifying a target gene, PC
The R (Polymerase Chain Reaction) method is generally performed. The PCR method is the most general method for amplifying nucleic acids in vitro, but there are some problems. For example, a special temperature control device is required, amplification efficiency varies depending on the primer used, and the amplification proceeds logarithmically, which causes a problem in quantification, and contamination by the amplified product is likely to occur. Contamination becomes a serious problem especially when a large number of specimens are handled at the same time.

【0004】特殊な装置を必要とせず、単純な反応系で
コンタミネーションの影響を受けにくいシグナル増幅法
が開発されている。例えば、DNA‐RNA‐DNA配
列を持つキメラプローブを標的核酸とハイブリダイズさ
せて、RNaseHによりプローブ中のRNA配列を分
解し、結果として標的核酸から分解プローブが解離する
一連の反応を繰り返すことを利用した「サイクリングプ
ローブ反応法」が挙げられる(特表平2-504110号公報参
照)。この方法の検出感度も良く、またPCR法の種々
の欠点も解決できるので、最近注目されている。また、
DNA−RNA−DNAのようなキメラプローブをハイ
ブリダイズさせることを利用して標的核酸を検出する方
法としては特開昭62-190086 号公報に記載されているよ
うな方法もある。
A signal amplification method has been developed which requires no special equipment and is not easily affected by contamination in a simple reaction system. For example, a chimeric probe having a DNA-RNA-DNA sequence is hybridized with a target nucleic acid, RNA sequence in the probe is decomposed by RNaseH, and as a result, a series of reactions in which the decomposed probe dissociates from the target nucleic acid is repeated. "Cycling probe reaction method" described above (see Japanese Patent Publication No. 2-504110). Since this method has good detection sensitivity and can solve various drawbacks of the PCR method, it has recently attracted attention. Also,
As a method for detecting a target nucleic acid by utilizing hybridization of a chimeric probe such as DNA-RNA-DNA, there is a method described in JP-A-62-190086.

【0005】しかし、これらの方法には、DNA−RN
A−DNAキメラプローブの合成法が難しく、高価であ
るという難点がある。DNA−RNAを合成するには、
最初にDNA合成した後、一度反応を停止させて新たに
RNA合成する必要があるからである。また、RNAは
化学的に不安定な構造であると同時に、種々のRNA分
解酵素の混入による非特異的分解が起きやすく、RNA
を一部に含むことに起因するプローブの取扱上の困難が
予想される。RNA分解酵素は、実験器具や技術者の体
表面にも日常的に存在しており、その影響を完全に取り
除くのは難しい。
However, these methods include DNA-RN
The method for synthesizing the A-DNA chimera probe is difficult and expensive. To synthesize DNA-RNA,
This is because it is necessary to first stop the reaction and then newly synthesize RNA after the DNA synthesis. In addition, RNA has a chemically unstable structure, and at the same time, nonspecific degradation is likely to occur due to contamination with various RNA degrading enzymes.
It is expected that the handling of the probe will be difficult due to the inclusion of a part of RNA degrading enzymes are also routinely present on the surface of laboratory equipment and technicians, and it is difficult to completely remove their effects.

【0006】加えて、DNA−RNA−DNA構造を持
つキメラプローブのRNaseHによる分解産物末端に
はRNA(リボヌクレオシド)が1分子残っているた
め、通常のオリゴDNAの様にDNAリガーゼによる基
質とはなり難い。またRNaseHの分解反応は、DN
A−RNAキメラ構造におけるRNA部分の塩基配列に
依存し、RNA配列によって分解のされ易さが異なると
いう問題もある。例えばシトシンに比ベアデニンは分解
されにくい。このような問題により、DNA−RNA−
DNAキメラプローブを使用する方法は、原理的には優
れていながら実用化が進んでいないのが現状である。更
に、特開昭62-190086 号公報の方法は、従来の増幅を伴
わないプローブ法が抱える問題を内包してしまってい
る。この方法では、キメラプローブと標的核酸とのハイ
ブリダイズを利用しているだけで、プローブの特異的切
断がサイクル反応につながらず、シグナル増幅は期待で
きない。
In addition, since one molecule of RNA (ribonucleoside) remains at the end of the degradation product of RNase H of a chimeric probe having a DNA-RNA-DNA structure, it is unlikely to be a substrate for DNA ligase like ordinary oligo DNA. Hard to become. Moreover, the decomposition reaction of RNase H is
There is also a problem that depending on the base sequence of the RNA portion in the A-RNA chimera structure, the easiness of decomposition differs depending on the RNA sequence. For example, compared to cytosine, baredenine is less likely to be decomposed. Due to such problems, DNA-RNA-
At present, the method using the DNA chimera probe is excellent in principle but not yet put into practical use. Furthermore, the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-190086 contains the problem of the conventional probe method without amplification. In this method, only the hybridization between the chimeric probe and the target nucleic acid is used, and the specific cleavage of the probe does not lead to the cycle reaction, and the signal amplification cannot be expected.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように、遺伝子の
配列の相補性を利用した従来の分析技術では、感度を得
にくいという問題があり、また、PCR、LCR等の公
知のシグナル増幅技術においては、定量性が無く、ノイ
ズに弱く、更には温度制御が煩雑であるという問題を有
している。
As described above, there is a problem in that it is difficult to obtain sensitivity in the conventional analysis technique utilizing the complementarity of gene sequences, and in known signal amplification techniques such as PCR and LCR. Has a problem that it is not quantitative, it is weak against noise, and temperature control is complicated.

【0008】このような背景の下、本発明者らは、大腸
菌エクソヌレアーゼIII (以下「Exo III 」と略称す
る)の3´→5´エクソヌレアーゼ活性を利用したシグ
ナル増幅法について研究を行い、既に特許出願を行った
(特開平6-327499号公報)。特開平6-327499号公報に
は、ハイブリダイズしたプローブが Exo IIIによって端
部から分解され、2本鎖を維持できない長さになったと
きに外れ、外れた後に別のプローブがハイブリダイズし
再びこれがExo III によって端部から分解され、2本鎖
を維持できない長さになったときに外れ、これを繰り返
すというサイクル反応を行い、このサイクル反応により
生じ増幅されたオリゴヌクレオチド(2本鎖を維持でき
ない長さになって標的核酸から外れたプローブ)を検出
することにより、標的核酸の検出を行う方法が記載され
ている。
Against this background, the present inventors have conducted a study on a signal amplification method utilizing the 3 ′ → 5 ′ exonuclearase activity of Escherichia coli exonureaase III (hereinafter abbreviated as “Exo III”), and have already patented it. An application was filed (JP-A-6-327499). Japanese Patent Laid-Open No. 6-327499 discloses that a hybridized probe is decomposed from the end by Exo III and becomes a length that cannot maintain a double strand, and is disengaged. This was decomposed from the end by Exo III, and when it became a length that could not maintain the double strand, it was disengaged, and this cycle was repeated. It describes a method of detecting a target nucleic acid by detecting a probe that becomes an unusable length and deviates from the target nucleic acid.

【0009】この方法では、一定温度のもとで単純な反
応系により繰り返し反応を定量的に実現することができ
る有用な核酸検出法であるが、生成するプローブの分解
産物の長さが必ずしも一定でないことから、分解産物を
電気泳動のような物理的な手法で検出する場合には、複
数のバンドの総量を測定しなければならない場合もあ
り、操作性の面ではなお改善すべき点があった。
This method is a useful nucleic acid detection method that can quantitatively realize repeated reactions by a simple reaction system at a constant temperature, but the length of the degradation product of the probe produced is not always constant. Therefore, when detecting degradation products by a physical method such as electrophoresis, it may be necessary to measure the total amount of multiple bands, and there are still points that need to be improved in terms of operability. It was

【0010】本発明は、以上のような課題に鑑みてなさ
れたものであり、DNA−RNA−DNAという構造の
プローブで問題となる安定性を改善し、この方法(プロ
ーブ切断〜1本鎖分離サイクル)を利用した核酸の検出
方法の実用性を高め、プローブ切断〜1本鎖分離サイク
ルを利用した核酸の検出方法において、様々な検出系の
構築を可能とする新しいプローブを提供することを目的
とする。また、プローブのみならず、新しいプローブを
利用した検出方法や試薬組成物をも提供することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and improves stability which is a problem with a probe having a structure of DNA-RNA-DNA. This method (probe cleavage-single strand separation) Cycle) to improve the practicality of a nucleic acid detection method, and to provide a new probe capable of constructing various detection systems in the nucleic acid detection method using a probe cleavage to single-strand separation cycle And Moreover, it aims at providing not only a probe but the detection method and reagent composition using a new probe.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明者らは、Exo III などのAPエンド
ヌクレアーゼを利用したシグナル増幅法を考案した。
In order to solve the above problems, the present inventors have devised a signal amplification method using AP endonuclease such as Exo III.

【0012】本発明者らは、様々なAPエンドヌクレア
ーゼが2本鎖DNAの種々のタイプのホスホジエステル
結合を加水分解する酵素活性を有すること、具体的に
は、アプリン酸もしくはアピリミジン酸部位(以下「A
P部位」と略称)において、ホスホジエステル結合を加
水分解する5´−APエンドヌクレアーゼ活性を有して
いることに着目して、本発明を完成するに至った。
The present inventors have found that various AP endonucleases have an enzymatic activity of hydrolyzing various types of phosphodiester bonds of double-stranded DNA, specifically, an apurinic acid or apyrimidic acid site ( Below "A
The present invention has been completed by focusing on the fact that 5'-AP endonuclease activity that hydrolyzes a phosphodiester bond is present in the "P site".

【0013】本発明に係るプローブは、要するにAP部
位の5´側および3´側にDNAを結合した構造(DNA-
AP-DNA)を持つプローブであり、詳しくは試料中の特定
の核酸とハイブリダイズすることが可能であり、5´側
および3´側にDNAを結合したAP部位を少なくとも
一つ有し、該AP部位は該プローブが該特定の核酸とハ
イブリダイズしたときのみAPエンドヌクレアーゼによ
って切断可能であり、切断を受けたプローブのみが該特
定の核酸から解離可能となるプローブであることを特徴
とする。
The probe according to the present invention essentially has a structure in which DNA is bound to the 5'side and 3'side of the AP site (DNA-
AP-DNA), which is capable of hybridizing with a specific nucleic acid in a sample, and has at least one AP site to which DNA is bound on the 5'side and 3'side, The AP site is characterized in that it can be cleaved by an AP endonuclease only when the probe hybridizes with the specific nucleic acid, and only the cleaved probe can be dissociated from the specific nucleic acid.

【0014】このような本発明に係るプローブは、試料
中の特定の核酸の分析に用いられるプローブであり、以
下の反応が順に繰り返し起こることを特徴とする。
The probe according to the present invention as described above is a probe used for analysis of a specific nucleic acid in a sample, and is characterized in that the following reactions occur repeatedly in sequence.

【0015】(1) 試料中の該特定の核酸と該プローブと
がハイブリダイズする反応、(2) 2本鎖DNA特異的A
Pエンドヌクレアーゼによってハイブリダイズした該プ
ローブのAP部位が切断される反応、(3) 切断された該
プローブが該特定の核酸から解離する反応。
(1) a reaction in which the specific nucleic acid in the sample hybridizes with the probe, (2) double-stranded DNA-specific A
Reaction in which the AP site of the probe hybridized with P endonuclease is cleaved, (3) Reaction in which the cleaved probe is dissociated from the specific nucleic acid.

【0016】本発明に係るプローブを用いて試料中の特
定の核酸を分析するための方法は、上記の反応が順に繰
り返し起こることにより生じた切断されたプローブ(以
下、断片化プローブという)を検出することにより特定
の核酸を検出することを特徴とする。なお、上記反応
は、条件を適当に設定することにより、1サイクルでス
トップさせることも可能である。
The method for analyzing a specific nucleic acid in a sample using the probe according to the present invention detects a cleaved probe (hereinafter referred to as a fragmented probe) generated by the above-mentioned reactions repeatedly occurring in sequence. Is characterized by detecting a specific nucleic acid. The above reaction can be stopped in one cycle by appropriately setting the conditions.

【0017】本発明の範囲には、本発明に係るプローブ
を含むキットも含まれる。このキットは、核酸を分析す
るためのキットであり、上述した反応が繰り返し起こる
こと(即ち、サイクル反応)により生ずる断片化プロー
ブを検出することによって、核酸の分析をすることがで
きる。
The scope of the present invention also includes a kit containing the probe according to the present invention. This kit is a kit for analyzing a nucleic acid, and a nucleic acid can be analyzed by detecting a fragmented probe generated by the above-described reaction (that is, a cycle reaction).

【0018】[反応原埋]次に、本発明の反応原埋を図
1を参照しながら具体的に示す。
[Reaction Filling] Next, the reaction filling of the present invention will be specifically described with reference to FIG.

【0019】標的核酸(1本鎖)、AP部位を導入した
プローブDNAであって標的核酸に対して過剰量のプロ
ーブDNA、及びAPエンドヌクレアーゼからなる反応
液を調製する。標的核酸は1本鎖でなければならないの
で、2本鎖の場合には必要に応じて加熱やアルカリ処理
などを施しておく。この反応液中で、まずプローブDN
Aが標的配列にハイブリダイズし、2本鎖を形成する。
次いで、2本鎖となった部分のプローブのAP部位に隣
接するホスホジエステル結合がAPエンドヌクレアーゼ
により分解される( class II APエンドヌクレアーゼ
であれば「DNA−」と「−AP−DNA」とに分
離)。APエンドヌクレアーゼはDNAの2本鎖部分の
AP部位のみ切断するので、標的核酸や、ハイブリダイ
ズしていない1本鎖状態にある遊離のプローブDNAは
分解されない。
A reaction solution comprising a target nucleic acid (single strand), an AP site-introduced probe DNA in excess of the target nucleic acid, and an AP endonuclease is prepared. Since the target nucleic acid must be single-stranded, if it is double-stranded, it is heated or treated with an alkali as necessary. In this reaction solution, first, probe DN
A hybridizes to the target sequence and forms a double strand.
Then, the phosphodiester bond adjacent to the AP site of the double-stranded probe is cleaved by AP endonuclease (in the case of class II AP endonuclease, it becomes "DNA-" and "-AP-DNA"). Separation). Since the AP endonuclease cleaves only the AP site of the double-stranded portion of DNA, the target nucleic acid and free probe DNA in a single-stranded state that has not hybridized are not decomposed.

【0020】APエンドヌクレアーゼによりプローブが
切断されると、標的核酸とプローブDNA間の結合力が
低下し、2本鎖構造を維持できなくなってプローブDN
Aが外れる。その結果、標的核酸はもとの1本鎖にもど
る。1本鎖にもどった標的核酸は新たなプローブDNA
とハイブリダイズするため、切断を受けていないプロー
ブDNAが存在する限り、上記反応が継続する。
When the probe is cleaved by the AP endonuclease, the binding force between the target nucleic acid and the probe DNA is reduced and the double-stranded structure cannot be maintained, resulting in the probe DN.
A comes off. As a result, the target nucleic acid returns to the original single strand. The target nucleic acid that has returned to the single strand is a new probe DNA
Therefore, the above reaction is continued as long as the probe DNA that has not been cleaved is present.

【0021】このような標的核酸がプローブDNAと繰
り返し反応するサイクル反応が継続する一方で、断片化
プローブが反応液中に蓄積されるため、この蓄積された
断片化プローブを分析すれば標的核酸の存在を検知する
ことができる。このとき標的核酸のサイクル反応により
断片化プローブが反応液中に蓄積されるので情報が増幅
されることになり高い検出感度をもたらす。
While such a cycle reaction in which the target nucleic acid repeatedly reacts with the probe DNA continues, the fragmented probe is accumulated in the reaction solution. Therefore, if the accumulated fragmented probe is analyzed, the target nucleic acid Presence can be detected. At this time, the fragmented probe is accumulated in the reaction solution due to the cycle reaction of the target nucleic acid, so that information is amplified and high detection sensitivity is brought about.

【0022】本発明において、「プローブのハイブリダ
イズ・切断・解離・新しいプローブのハイブリダイズ」
という反応サイクルを短時間にできるだけ多く起こさせ
るためには、プローブをできるだけ高濃度で用いるのが
有利である。多量のプローブを存在させることにより、
新しいプローブのハイブリダイズをより迅速に起こすこ
とができ、結果としてサイクル数の向上を期待できるの
である。従って予想される標的配列に対して許される範
囲で過剰量のプローブを利用するのが好ましい使い方で
ある。具体的には、反応液1μl あたり0.01〜50
pmol、好ましくは0.1pmol以上で用いると高いサイク
ル数を期待できる。
In the present invention, "probe hybridization / cleavage / dissociation / new probe hybridization"
In order to cause as many reaction cycles as possible in a short time, it is advantageous to use the probe at a concentration as high as possible. By having a large amount of probe present,
Hybridization of the new probe can occur more rapidly, and as a result, an improvement in the number of cycles can be expected. Therefore, it is the preferred use to utilize an excess of probe to the extent allowed for the expected target sequence. Specifically, 0.01 to 50 per 1 μl of reaction solution
When used in pmol, preferably 0.1 pmol or more, a high cycle number can be expected.

【0023】反応液の条件については、温度はプローブ
のTmに依存する。一般的に、反応温度はTmからその
10℃程度下が望ましい。しかし、それは単にTmのみ
で決定できる要因ではないので、プローブに合わせて設
定するのが良い。なお、Tmに影響する塩濃度は、一般
的にはNaClで調整する。反応温度の影響を受ける
が、0〜0.2M、好ましくは0〜0.1M程度であ
る。但し、高濃度では酵素に対して阻害的に働く場合が
あるということに注意する必要がある。
Regarding the conditions of the reaction solution, the temperature depends on the Tm of the probe. Generally, the reaction temperature is preferably about 10 ° C. below Tm. However, it is not a factor that can be determined only by Tm, so it is preferable to set it according to the probe. The salt concentration affecting Tm is generally adjusted with NaCl. Although it is affected by the reaction temperature, it is about 0 to 0.2M, preferably about 0 to 0.1M. However, it should be noted that at high concentrations, it may act inhibitory to the enzyme.

【0024】また、酵素反応のサイクル数を上げるため
には、2本鎖DNAの融解温度(Tm値、Melting Temp
rature)を低下させるDMSOなどの試薬を反応液中に添加
しても良い。
In order to increase the number of cycles of enzyme reaction, the melting temperature of double-stranded DNA (Tm value, Melting Temp
A reagent such as DMSO that lowers the rature) may be added to the reaction solution.

【0025】反応液中に蓄積された断片化プローブを直
接的に分析する方法としては、例えば、断片化プローブ
DNAを電気泳動やクロマトグラフィーによって直接的
に検出する方法、プローブDNAの切断によって信号が
変調を受けるような標識を利用し断片化プローブの指標
とする方法(標識については別に説明する)などがあ
る。
As a method of directly analyzing the fragmented probe accumulated in the reaction solution, for example, a method of directly detecting the fragmented probe DNA by electrophoresis or chromatography, or a signal generated by cleavage of the probe DNA There is a method in which a label that undergoes modulation is used as an index of a fragmented probe (the label will be described separately).

【0026】断片化プローブを1本鎖のまま検出する態
様としては、例えば、切断されたプローブの切断部位に
ターミナルトランスフェラーゼ等を用いて検出可能な分
子を含むヌクレオチドまたはその誘導体を付加させた
り、あるいは切断されたプローブの切断部位にT4RN
Aリガーゼ等を用いて検出可能な分子を含む1本鎖DN
Aを結合させることができる。これらの付加分子にはあ
らかじめ標識や、捕捉のための結合性分子(ビオチン
等)を導入しておけば断片化プローブの検出や分離を容
易に行うことができる。これらの検出技術は、後に3'−
OHを利用した方法として詳細に説明する。
As a mode for detecting the fragmented probe as a single strand, for example, a nucleotide containing a molecule detectable by using terminal transferase or the like or a derivative thereof is added to the cleavage site of the cleaved probe, or T4RN at the cleavage site of the cleaved probe
Single-stranded DN containing a molecule that can be detected using A ligase
A can be attached. If a label or a binding molecule (such as biotin) for capturing is introduced into these additional molecules in advance, the fragmented probe can be easily detected and separated. These detection techniques are later described in 3'-
It will be described in detail as a method using OH.

【0027】断片化プローブを1本鎖のまま検出する態
様に加え、断片化プローブを2本鎖としてから検出する
態様も採用できる。断片化プローブを2本鎖として検出
する態様には、断片化プローブあるいはその修飾物を捕
捉する工程が含まれる。
In addition to the aspect in which the fragmented probe is detected as a single strand, the aspect in which the fragmented probe is detected as a double strand can also be adopted. The embodiment of detecting the fragmented probe as a double strand includes a step of capturing the fragmented probe or a modified product thereof.

【0028】ここで、“捕捉”とし、“ハイブリダイ
ズ”としなかったのは、「断片化プローブ」は単独では
2本鎖構造を維持できなくなって外れたものであり、同
一反応条件下では再ハイブリダイズさせることはできな
いものであるため、特殊な技術を用いて「捕捉」を行う
必要があるからである。即ち、反応液中に蓄積された断
片化プローブは、その長さが通常のハイブリダイゼーシ
ョンを起こすためには不足しているが、特別な促進技術
によって相補配列とハイブリダイズさせることができる
ようになる。例えば、特願平6-136189号によれば、単独
ではハイブリダイゼーションできない短いヌクレオチド
鎖が、相補鎖の隣接する領域が2本鎖となっているとき
に限って安定なハイブリッドを形成することができる
(以下、「スタッキングハイブリダイゼーション(或い
は、単にCSH)」と称する)。つまり、サイクル反応
により生じた断片化プローブは、該断片化プローブと相
補的な塩基配列を有する1本鎖領域を有し、更に該1本
鎖領域の近傍に2本鎖領域を有するDNAにハイブリダ
イズさせることによって捕捉することができるのであ
る。
Here, the reason why “capture” and not “hybridization” are used is that the “fragmented probe” cannot be maintained because it cannot maintain the double-stranded structure by itself, and the fragmented probe cannot be rehybridized under the same reaction conditions. This is because it is impossible to hybridize, and it is necessary to perform “capture” using a special technique. That is, although the fragmented probe accumulated in the reaction solution is insufficient in length for normal hybridization, it can be hybridized with a complementary sequence by a special accelerating technique. . For example, according to Japanese Patent Application No. 6-136189, a short nucleotide chain that cannot hybridize alone can form a stable hybrid only when the adjacent region of the complementary chain is double-stranded. (Hereinafter, referred to as "stacking hybridization (or simply CSH)"). That is, the fragmented probe generated by the cycle reaction has a single-stranded region having a base sequence complementary to the fragmented probe, and further hybridizes to a DNA having a double-stranded region near the single-stranded region. It can be captured by soybean.

【0029】このような捕捉技術を利用することによ
り、切断を受けた後に解離した断片化プローブまたはそ
の修飾物を捕捉することによって、当該断片化プローブ
の存在を検出することができるようになる。
By utilizing such a capture technique, it becomes possible to detect the presence of the fragmented probe by capturing the fragmented probe or its modified product which is dissociated after being cleaved.

【0030】断片化プローブまたはその修飾物を捕捉す
ることによって検出する方法の態様としては、例えば、
切断を受けた後に解離した断片化プローブまたはその修
飾物を、該解離した断片化プローブと相補的な塩基配列
を有する1本鎖領域を有し、更に該1本鎖領域の近傍に
2本鎖領域を有するDNAよって捕捉することにより、
当該捕捉されたプローブ切断断片またはその修飾物を検
出する態様を示すことができる。なお、切断を受けた後
に解離した断片化プローブまたはその修飾物を捕捉する
方法や、当該捕捉された断片化プローブを検出する方法
の詳細については後述する。
The embodiment of the method for detecting by capturing the fragmented probe or its modified product is, for example,
The fragmented probe or its modified product dissociated after being cleaved has a single-stranded region having a base sequence complementary to the dissociated fragmented probe, and further has a double-stranded region near the single-stranded region. By capturing with a region-bearing DNA,
A mode of detecting the captured probe cleavage fragment or a modified product thereof can be shown. The details of the method of capturing the fragmented probe or its modified product dissociated after being cleaved, and the method of detecting the captured fragmented probe will be described later.

【0031】ここで、このような捕捉技術により検出可
能なプローブとしては、例えば、(1) 末端に、分析対象
である特定の核酸とはハイブリダイズできないが、該プ
ローブを捕捉する捕捉用DNAとはハイブリダイズ可能
な捕捉配列が付加しており、かつ、(2) 捕捉配列からA
P部位に至る部分は、分析対象である特定の核酸と相補
的な配列を有し、更に、(3) 該AP部位から捕捉配列と
反対側の末端に至る部分は、分析対象である特定の核酸
とハイブリダイズするが該捕捉用DNAとハイブリダイ
ズしない配列からなる、ことを特徴とする1本鎖DNA
を挙げることができる。
Here, as a probe detectable by such a capture technique, for example, a (1) terminal is not capable of hybridizing with a specific nucleic acid to be analyzed, but a capture DNA for capturing the probe is used. Has a hybridizable capture sequence, and (2) the capture sequence A
The portion extending to the P site has a sequence complementary to the specific nucleic acid to be analyzed, and (3) the portion extending from the AP site to the end opposite to the capture sequence has a specific sequence to be analyzed. A single-stranded DNA comprising a sequence that hybridizes with a nucleic acid but does not hybridize with the capture DNA.
Can be mentioned.

【0032】更に、本発明は、特定核酸の特定部位の特
定塩基の分析方法を提供する。
Furthermore, the present invention provides a method for analyzing a specific base at a specific site of a specific nucleic acid.

【0033】即ち、AP部位に隣接して、検出の対象と
なる特定の塩基に相補的な塩基を有するプローブを用い
ることによって、試料中の特定の核酸の特定の部位の特
定の塩基を分析することも可能である。
That is, a probe having a base complementary to a specific base to be detected adjacent to the AP site is used to analyze a specific base at a specific site of a specific nucleic acid in a sample. It is also possible.

【0034】本発明に用いるAPエンドヌクレアーゼの
代表的なものはExo III であるが、これに限られること
なく、他の酵素をも用いることができる(他の酵素の例
は後述する)。
A typical AP endonuclease used in the present invention is Exo III, but the present invention is not limited to this, and other enzymes can be used (examples of other enzymes will be described later).

【0035】ところで、Exo III は、5´‐APエンド
ヌクレアーゼ活性と共に、3´→5´エクソヌクレアー
ゼ活性を持っている。Mg2+存在下では、この3´→5
´エクソヌクレアーゼ活性により標的核酸が存在しない
状況であってもわずかずつではあるがプローブDNAも
分解し、特異性が弱くなる可能性も考えられる。この問
題点は、Mg2+の代わりにCa2+を用いるか、あるいは
クエン酸を共存させることにより解決できる。もしく
は、プローブDNAの3´末端、及びAP部位の5´側
に位置する1個以上のホスホジエステル結合をホスホロ
チオエート結合に変更しておけば、3´→5´エクソヌ
レアーゼ活性により、プローブDNAが分解されること
はない。
Exo III has a 5'-AP endonuclease activity and a 3 '→ 5' exonuclease activity. In the presence of Mg 2+ , this 3 '→ 5
Even if the target nucleic acid does not exist due to the exonuclease activity, the probe DNA may be decomposed little by little and the specificity may be weakened. This problem can be solved by using Ca 2+ instead of Mg 2+ or coexisting with citric acid. Alternatively, if one or more phosphodiester bonds located at the 3'end of the probe DNA and 5'side of the AP site are changed to phosphorothioate bonds, the probe DNA is decomposed by 3 '→ 5' exonuclearase activity. There is no such thing.

【0036】[プローブの態様(構造)]本発明に係る
プローブもしくは該プローブを用いて核酸を分析する方
法においては、そのプローブのAP部位が、アプリン酸
部位、アピリミジン酸部位、チミングリコール、ウレア
残基、テトラヒドロフラン、プロパンジオール、エチレ
ングリコール、デオキシリビトール、D−デオキシリボ
ースのα−アノマーからなる群から選択されるものであ
ることが好適である。この場合には、アプリン酸部位ま
たはアピリミジン酸部位が、プローブ中のウラシル残基
の酵素による除去によって生じるものも、アプリン酸部
位またはアピリミジン酸部位が、プローブへの紫外線照
射によって生じたチミンダイマーの酵素による除去によ
って生じるものも含む。
[Aspect of Probe (Structure)] In the probe of the present invention or a method for analyzing a nucleic acid using the probe, the AP site of the probe is an apurinic acid site, an apyrimidic acid site, thymine glycol or urea. It is preferred that it is selected from the group consisting of a residue, tetrahydrofuran, propanediol, ethylene glycol, deoxyribitol, and α-anomer of D-deoxyribose. In this case, the apurinic acid site or the apyrimidic acid site is generated by enzymatic removal of the uracil residue in the probe, and the apurinic acid site or the apyrimidic acid site is generated by the thymine dimer generated by the irradiation of the probe with ultraviolet light. It also includes those produced by the enzymatic removal of.

【0037】また、上記反応に用いるプローブDNAの
一部の塩基が無くなった状態であるAP部位は、AP部
位の3´側でβ脱離反応により切断がおきやすいために
不安定である。この解決策として、プローブDNAのA
P部位を化学修飾したものを利用できる(テトラヒドロ
フラン、プロパンジオール、エチレングリコール等の構
造のAP部位:Takeshita,M.et,al.J.Biol.Chem.262.10
l71 10179(l987))。この化学合成AP部位は化学的に非
常に安定であるので、非特異的分解は起こらないが、A
Pエンドヌクレアーゼによってのみ切断可能である。
Further, the AP site in a state where a part of the bases of the probe DNA used in the above reaction is lost is unstable because it is likely to be cleaved by β-elimination reaction on the 3'side of the AP site. As a solution, probe DNA A
Chemically modified P site can be used (AP site of structures such as tetrahydrofuran, propanediol, ethylene glycol: Takeshita, M.et, al.J.Biol.Chem.262.10).
l71 10179 (l987)). Since this chemically synthesized AP site is chemically very stable, nonspecific degradation does not occur, but A
Cleavable only by P endonuclease.

【0038】本発明に係るプローブは、AP部位が1カ
所存在していても、AP部位が2カ所以上存在していて
も良い。
The probe according to the present invention may have one AP site or two or more AP sites.

【0039】更に本発明に係るプローブは、1個以上の
検出可能な分子を含んでいてもよい。検出可能な分子
は、放射性同位元素、発光分子、蛍光分子、蛍光元素、
酵素、および特定の分子と結合性を有する分子からなる
群から選択することができる。これらの検出可能な分子
をプローブに導入する技術は既に公知である。具体的に
は、DNAの基本骨格に対して官能性のリンカーを導入
しこれに様々な分子を結合する方法、あるいはDNAの
基本骨格を構成する元素や分子構造を放射性同位元素や
蛍光を持つものに置換する方法等が知られている。
Furthermore, the probe according to the present invention may contain one or more detectable molecules. Detectable molecules include radioisotopes, luminescent molecules, fluorescent molecules, fluorescent elements,
It can be selected from the group consisting of enzymes and molecules that bind to a particular molecule. Techniques for introducing these detectable molecules into probes are already known. Specifically, a method in which a functional linker is introduced into the basic skeleton of DNA and various molecules are bonded thereto, or an element or a molecular structure constituting the basic skeleton of DNA has a radioisotope or fluorescence. A method of substituting the

【0040】検出可能な分子として蛍光や発光を生じる
ものを用いるときには、プローブの切断を分子間の距離
変化による発生した信号の変調から検知することが可能
である。たとえばフルオレセインとローダミンは、両者
が接近しているときには分子間でエネルギー転移が起
き、両者の距離がある範囲を越えるとエネルギー転移が
無くなってフルオレセインの蛍光が強くなる。この現象
を本発明に応用する場合、プローブDNAの切断によっ
て両者の位置関係が変化する部位にこれらの分子を導入
すれば、プローブDNAの切断をフルオレセインやロー
ダミンの蛍光変化として捉えることができる。
When a molecule that emits fluorescence or luminescence is used as the detectable molecule, it is possible to detect the cleavage of the probe from the modulation of the signal generated by the change in the distance between the molecules. For example, fluorescein and rhodamine cause energy transfer between molecules when they are close to each other, and when the distance between the two exceeds a certain range, energy transfer disappears and fluorescence of fluorescein becomes strong. When this phenomenon is applied to the present invention, if these molecules are introduced into a site where the positional relationship between the two changes due to the cleavage of the probe DNA, the cleavage of the probe DNA can be grasped as a fluorescence change of fluorescein or rhodamine.

【0041】この他エテノアデノシンを導入したDNA
では隣接する塩基による塩基−塩基スタッキング作用で
エテノアデノシンの蛍光が消光されるが、DNAが切断
されるとこの消光作用が失われ蛍光を生じる現象が知ら
れている(Biochemistry 30,1828-1835,1991)。
DNA in which ethenoadenosine is introduced
In the base-base stacking action by adjacent bases, the fluorescence of ethenoadenosine is quenched, but when the DNA is cleaved, this quenching action is lost and fluorescence is generated (Biochemistry 30,1828-1835, 1991).

【0042】また更に本発明のプローブに導入する特定
の分子と結合性を有する1個以上の分子は、例えばアビ
ジン、ビオチン、抗原、抗体またはその誘導体からなる
群から選択されるものである。
Furthermore, the one or more molecules having the binding property to the specific molecule to be introduced into the probe of the present invention are selected from the group consisting of, for example, avidin, biotin, an antigen, an antibody or a derivative thereof.

【0043】これらの結合性分子は、結合性を利用した
間接的な標識の導入か、固相への特異的な結合による物
理的な分離に応用することができる。例えば、ビオチン
を導入したプローブは、アビジン固相で捕捉することが
できる。あるいは、ハプテンを導入したプローブは、こ
のハプテンを認識する標識抗体を結合する。
These binding molecules can be applied to the indirect introduction of the label utilizing the binding property or the physical separation by the specific binding to the solid phase. For example, a biotin-introduced probe can be captured on an avidin solid phase. Alternatively, the hapten-introduced probe binds to a labeled antibody that recognizes this hapten.

【0044】[キット]本発明に係るプローブを使用す
る核酸分析用のキットも提供される。このキットは、試
料中の特定の核酸とハイブリダイズ可能であり、5´側
および3´側にDNAを結合したAP部位を有し、該A
P部位は該プローブが該特定の核酸とハイブリダイズし
たときのみAPエンドヌクレアーゼによって切断可能で
あることを特徴とするプローブを含む、核酸を分析する
ためのキットであり、本発明に係る核酸分析方法に従っ
て所定の分析を行う。
[Kit] A kit for nucleic acid analysis using the probe according to the present invention is also provided. This kit is capable of hybridizing with a specific nucleic acid in a sample, has AP sites bound with DNA on the 5'side and 3'side,
The P site is a kit for analyzing a nucleic acid, which contains a probe characterized in that it can be cleaved by an AP endonuclease only when the probe hybridizes with the specific nucleic acid, and the nucleic acid analysis method according to the present invention Perform a predetermined analysis according to.

【0045】[本明細書で使用される用語等] <AP部位>AP部位のAPはApyrimidine/Apurine の
頭文字で、「Aは・・・がない」という意味の接頭語で
あり、AP部位とは「Pyrimidine/Purine を欠いた部
位」という意味である。本明細書では、APをプリン/
ピリミジン塩基を持たない(=Abasic)核酸の意味で使
用している。
[Terms Used in the Present Specification] <AP site> AP at the AP site is an acronym for Apyrimidine / Apurine, which is a prefix meaning "A does not have ..." Means "site lacking Pyrimidine / Purine". In this specification, AP is purine /
It is used to mean a nucleic acid that does not have a pyrimidine base (= Abasic).

【0046】AP部位は、放射線照射により直接的に生
じたり、あるいは変異剤によるアルキル化や脱アミノ
化、あるいはdUTPが誤ってDNAに重合された時
に、これら異常塩基をDNAグリコシラーゼが切除した
後に発生する。このAP部位は、試験管内でも作製する
ことができる。生じたAP部位は、塩基を持たない2-デ
オキシリボースの構造であるので、アルカリや熱により
β脱離が起こりやすく、不安定なものである。これらの
AP部位の主鎖は、ヌクレオチドどうしが3´−5´ホ
スホジエステル結合して糖とリン酸が一つおきにつなが
っており、塩基部分が欠失したものであるが、塩基部位
が非天然型のものもあり、そのうちチミングリコール、
ウレア残基となったものは、Exo III により分解する
(Biochemistry,28,3894-3901(1989))。
The AP site is generated directly after irradiation with radiation, when alkylated or deaminated by a mutagen, or when dUTP is erroneously polymerized into DNA, after these abnormal bases are excised by DNA glycosylase. To do. This AP site can also be prepared in vitro. Since the generated AP site has a structure of 2-deoxyribose having no base, β-elimination is likely to occur due to alkali or heat and is unstable. In the main chain of these AP sites, nucleotides are linked by 3'-5 'phosphodiester bonds and sugars and phosphates are connected to each other, and the base moiety is deleted. There are also natural types, of which thymine glycol,
The urea residue is decomposed by Exo III (Biochemistry, 28, 3894-3901 (1989)).

【0047】一方、自然界には無い非ヌクレオシド(an
ucleoside site)が主鎖であるAP部位も存在する。こ
れらの非天然部位を持つプローブであって、容易に合成
可能でかつExo III やエンドヌクレアーゼIVで分解を受
けるものには、テトラヒドロフラン、プロパンジオー
ル、エチレングリコール、デオキシリビトール、あるい
はD−デオキシリボースのαアノマー等がある。これら
は2-デオキシリボースの構造ではないため、非常に安定
である(Takeshita,M.et.al.J.Biol.Chem.262.10171 10
179 (1987))。従って、これらの化学合成AP部位は化
学的に非常に安定であるので非特異的分解は起こらない
が、APエンドヌクレアーゼによってのみ切断可能とな
る。このため、これらの化学合成AP部位は本発明にと
って非常に好適なものである。
On the other hand, non-nucleosides (an
There is also an AP site in which the nucleooside site) is the main chain. Probes having these non-natural sites, which can be easily synthesized and are decomposed by Exo III or endonuclease IV, include those of tetrahydrofuran, propanediol, ethylene glycol, deoxyribitol, or D-deoxyribose. There are α anomers and the like. These are very stable because they are not the structure of 2-deoxyribose (Takeshita, M.et.al.J.Biol.Chem.262.10171 10
179 (1987)). Therefore, these chemically synthesized AP sites are chemically very stable so that non-specific degradation does not occur, but they can only be cleaved by AP endonucleases. Therefore, these chemically synthesized AP sites are very suitable for the present invention.

【0048】<AP部位の具体的な構造>以下に、AP
部位の具体的な構造を示す。
<Specific structure of AP site>
The specific structure of the site is shown.

【0049】[0049]

【化1】 Embedded image

【化2】 Embedded image

【化3】 <APプローブ>本発明に係るプローブ(APプロー
ブ)としては、次のような構造のものがある。
Embedded image <AP probe> The probe (AP probe) according to the present invention has the following structure.

【0050】[0050]

【表1】1)通常のAP部位 2)チミングリコール型AP部位 3)ウレア型AP部位 4)テトラヒドロフラン型AP部位 5)プロパンジオール型AP部位 6)エチレングリコール型AP部位 7)デオキシリビトール型AP部位 8)メトキシアミン型AP部位 9)D−デオキシリボースのαアノマー ここで、1)が通常のDNAの塩基部分のみが欠如した
構造、2)〜9)は天然の核酸には見出されないがAP
エンドヌクレアーゼにより認識され切断が可能な構造で
ある。
[Table 1] 1) Ordinary AP site 2) Thymine glycol type AP site 3) Urea type AP site 4) Tetrahydrofuran type AP site 5) Propanediol type AP site 6) Ethylene glycol type AP site 7) Deoxyribitol type AP Site 8) Methoxyamine-type AP site 9) α-anomer of D-deoxyribose Where 1) is a structure lacking only the base portion of normal DNA, 2) to 9) are not found in natural nucleic acids. AP
It is a structure that can be recognized and cleaved by an endonuclease.

【0051】前述したように、本明細書においてAP部
位(非塩基部位)は、DNA内のプリン/ピリミジン塩
基を持たない(=Abasic)核酸部位の意味で使用してい
る。塩基を持たない2-デオキシリボースの構造のように
塩基部分のみが欠失したAP部位以外に、例えばチミン
グリコール、ウレア残基のように塩基部位が非天然型と
なったものも本明細書ではAPの範囲に入れるものとす
る。なお、これらは実施例で示すようにExo III により
分解されるものである(Biochemistry,28,3894-3901(19
89))。
As mentioned above, the AP site (non-basic site) is used in the present specification to mean a nucleic acid site having no purine / pyrimidine base (= Abasic) in DNA. In addition to the AP site in which only the base moiety is deleted, such as the structure of 2-deoxyribose having no base, those in which the base moiety is non-natural such as thymine glycol and urea residue are also referred to in the present specification. It should be within the AP range. Note that these are decomposed by Exo III as shown in Examples (Biochemistry, 28, 3894-3901 (19
89)).

【0052】[1] 配列 標的配列の連続した配列に特異的であること。但し、A
P部位の両側以外は無理に完全に相補的な配列としなく
とも、ある程度のホモロジーを保っていれば条件次第で
ハイブリダイズは可能である。一般的なハイブリダイズ
の条件下では70〜80%以上の相同性を持っているプ
ローブは利用可能である。
[1] Sequence Specific to a contiguous sequence of the target sequence. However, A
Hybridization is possible depending on the conditions as long as a certain degree of homology is maintained, even if the sequences other than both sides of the P site are not forced to be completely complementary sequences. A probe having a homology of 70 to 80% or more under general hybridization conditions can be used.

【0053】プローブの配列を構成する塩基数は、特異
性を左右する重要な条件である。確率論的に、構成塩基
数が多いほど偶然の一致による非特異反応の可能性が小
さくなる。従って、高い特異性を期待するためには、プ
ローブの構成塩基数を増やすのが効果的である。一方、
あまりにも長いプローブでは合成が困難になるので、一
般的な分析対象であればプローブ全体の塩基数を5〜1
00、好ましくは50以下となるようにすると、十分な
特異性と必要な反応性とを両立することができると同時
に、容易に合成することもできるようになる。
The number of bases constituting the probe sequence is an important condition that affects specificity. Probabilistically, the larger the number of constituent bases, the smaller the possibility of non-specific reaction due to coincidence. Therefore, in order to expect high specificity, it is effective to increase the number of bases constituting the probe. on the other hand,
If the probe is too long, it will be difficult to synthesize it.
When it is set to 00, preferably 50 or less, both sufficient specificity and required reactivity can be achieved, and at the same time, easy synthesis can be achieved.

【0054】[2] AP部位に隣接する塩基は完全一致 利用するAPエンドヌクレアーゼにより、class I では
AP部位の3´側が、class IIでは同じく5´側が完全に
一致していなければ切断活性を得ることができない。
[2] Bases adjacent to AP site are perfectly matched.
Cleavage activity cannot be obtained unless the 3'side of the AP site and the 5'side of class II are the same.

【0055】なお、APエンドヌクレアーゼの特性にも
よるが、十分な切断活性を得るには、できればAP部位
の5´および3´の両端がハイブリダイズするように一
致させるのが好ましい。また、酵素によっては、AP部
位に隣接する塩基を完全にハイブリダイズさせないと、
切断できない場合もある。
Depending on the characteristics of the AP endonuclease, in order to obtain sufficient cleavage activity, it is preferable that the 5'and 3'ends of the AP site are matched so that they hybridize with each other. Also, depending on the enzyme, the base adjacent to the AP site must be completely hybridized,
In some cases, it cannot be cut.

【0056】[3] 配列と反応条件 本発明の「開裂→解離」という反応を進行させるために
はプローブDNA全体の配列(塩基数と構成塩基種)と
反応条件の関係が重要なファクターである。即ち、本発
明に係るプローブは標的配列に速やかにハイブリダイズ
すると同時に、AP部位で切断されたときにAP部位の
両側のDNAは速やかに標的配列から離れていく必要が
ある。従って[1] に基づいて設定した配列を構成する塩
基数や塩基種によって、「ハイブリダイズ→開裂→解
離」という本発明による一連の反応サイクルが迅速に回
転するように反応条件を設定する必要が有る。
[3] Sequence and Reaction Conditions In order to proceed the reaction of “cleavage → dissociation” of the present invention, the relationship between the sequence of the entire probe DNA (the number of bases and the constituent base species) and the reaction conditions is an important factor. . That is, the probe according to the present invention is required to rapidly hybridize to the target sequence, and at the same time, the DNA on both sides of the AP site must be rapidly separated from the target sequence when cleaved at the AP site. Therefore, it is necessary to set reaction conditions such that a series of reaction cycles of “hybridization → cleavage → dissociation” according to the present invention can be rapidly rotated depending on the number of bases and base species constituting the sequence set based on [1]. There is.

【0057】一般に、塩基数が多くなるほどハイブリダ
イズしやすくなると共に1本鎖に解離し難くなることが
知られている。従って、例えば高い特異性を期待してプ
ローブの構成塩基数を多くしたときには、解離しやすい
条件を選択するようにすると良い。2本鎖のDNAが1
本鎖に解離しやすい条件とは、温度を高めに設定する、
ハイブリダイズ促進成分を使わないようにする等を示す
ことができる。一方、少ない塩基数でも特異性を期待で
きるようなとき、或いは故意に特異性を下げて幅広い配
列を検出したいために少ない塩基数のプローブを利用す
るときには、ハイブリダイズを促進するために反応温度
を低めに設定するというような工夫が求められる。
It is generally known that the greater the number of bases, the easier the hybridization is and the more difficult it is to dissociate into single strands. Therefore, for example, when the number of bases constituting the probe is increased with the expectation of high specificity, it is advisable to select a condition that facilitates dissociation. 1 double-stranded DNA
Conditions that dissociate into single strands are set to a high temperature,
It is possible to show that the hybridization promoting component is not used. On the other hand, when specificity can be expected with a small number of bases, or when a probe with a small number of bases is used to detect a wide range of sequences by intentionally reducing the specificity, the reaction temperature is set to promote hybridization. Ingenuity such as setting it low is required.

【0058】塩基種については、2本鎖に含まれるGC
ペアの比率が構造の維持に影響することが知られてい
る。即ち、同じ長さの2本鎖DNAであれば、GC含量
が大きいほど1本鎖に解離し難いのである。従って、反
応条件を考えるときにはプローブの塩基数と共にGC含
量も考慮する必要が有る。
Regarding the base species, GC contained in the double strand
It is known that the ratio of pairs affects the maintenance of structure. That is, for double-stranded DNA of the same length, the larger the GC content, the more difficult it is to dissociate into single strands. Therefore, when considering the reaction conditions, it is necessary to consider the GC content as well as the number of bases in the probe.

【0059】この他ハイブリダイズと解離に影響を与え
る要因として、塩濃度やpH等を挙げることができる。
本発明においては反応系にヌクレアーゼをはじめとする
酵素も含まれているため十分な酵素活性を期待できる条
件を与える必要も有る。これらの条件を総合的に考慮
し、必要な条件を設定する。
Other factors that influence hybridization and dissociation include salt concentration and pH.
In the present invention, an enzyme such as nuclease is also included in the reaction system, so it is necessary to provide conditions under which sufficient enzyme activity can be expected. Consider these conditions comprehensively and set the necessary conditions.

【0060】<APエンドヌクレアーゼ>本発明におい
てAPエンドヌクレアーゼ(AP-endonuclease,apurinic
/apyrimidinic endonuclease)とは、DNA中の塩基が
欠落した部位を認識して、その5´側または3´側のホ
スホジエステル結合を分解する酵素をいう。例えば、大
腸菌には3種の酵素があり、Exo III 、エンドヌクレア
ーゼIVが非塩基部位の5´側で切れ目を入れるのに対し
て、エンドヌクレアーゼIII は3´側を切断する。Exo
III のもつAP一エンドヌクレアーゼ活性は菌体内のア
ルキル化損傷修復の85%以上を担っている。枯草菌、
子ウシの胸腺や肝、植物、ヒトの胎盤や培養細胞にも大
腸菌と同様の酵素が見出されている。色素乾皮症の一部
にはこの酵素の活性が低下しているものがある(生化学
事典 第二版 東京化学同人 p195)。
<AP endonuclease> In the present invention, AP endonuclease (AP-endonuclease, apurinic
/ apyrimidinic endonuclease) refers to an enzyme that recognizes a site lacking a base in DNA and decomposes a phosphodiester bond on the 5'side or 3'side thereof. For example, Escherichia coli has three kinds of enzymes, and Exo III and endonuclease IV make a cut at the 5'side of an abasic site, whereas endonuclease III cuts at the 3'side. Exo
The AP-endonuclease activity of III is responsible for over 85% of repair of alkylation damage in cells. Bacillus subtilis,
Similar enzymes to E. coli have been found in calf thymus and liver, plants, human placenta and cultured cells. In some cases of xeroderma pigmentosum, the activity of this enzyme is reduced (Seikagaku Encyclopedia, 2nd edition, Tokyo Kagaku Dojin p195).

【0061】APエンドヌクレアーゼとしてExo III を
用いた場合、反応液1μl 当たり0.01〜10Uの濃
度で用いるとよい。AP部位が天然型ではなくプロパン
ジオール型APのような合成したものである場合には、
天然型APより反応性が悪くなるので高濃度のExo III
を用いた方が良い結果を得られる。目安としては天然型
AP部位の約10倍程度を用いるのが好ましく、具体的
には反応液1μl 当たり1U以上の濃度が好適である。
When Exo III is used as the AP endonuclease, it is preferable to use it at a concentration of 0.01 to 10 U per 1 μl of the reaction solution. When the AP site is not a natural type but a synthetic one such as propanediol type AP,
Higher concentration of Exo III because it is less reactive than natural AP
You can get better results by using. As a guide, it is preferable to use about 10 times as much as the natural AP site, and specifically, a concentration of 1 U or more per 1 μl of the reaction solution is suitable.

【0062】大腸菌Exo III は2本鎖DNAの種々のタ
イプのホスホジエステル結合を加水分解する酵素活性を
持つ。即ち、DNA鎖の3´末端から順次5´−モノヌ
クレオチドを遊離する3´→5´エクソヌレアーゼ活
性、3´末端のホスホモノエステルを加水分解する3´
- ホスホターゼ活性、及びアプリン酸またはアピリミジ
ン酸部位の5´側のホスホジエステル結合を加水分解す
る5´→APエンドヌクレアーゼ活性である。また、D
NA:RNAハイブリッドのRNAのみを分解するRN
aseH活性をも有している。Mg2+存在下では各種の
ヌクレアーゼ活性が活性化されるが、Mg2+の代わりに
Ca2+を用いるか、あるいはクエン酸を共存させること
により3´→5´エクソヌレアーゼ活性を抑制し、ほぼ
5´→APエンドヌクレアーゼ活性だけとすることが可
能である。
Escherichia coli Exo III has an enzymatic activity of hydrolyzing various types of phosphodiester bonds of double-stranded DNA. That is, 3 '->5' exonuclearase activity that releases 5'-mononucleotides sequentially from the 3'end of the DNA chain, and 3'which hydrolyzes the phosphomonoester at the 3'end.
A phosphotase activity and a 5 ′ → AP endonuclease activity that hydrolyzes a phosphodiester bond on the 5 ′ side of an apurinic acid or apyrimidic acid site. Also, D
NA: RN that degrades only RNA of RNA hybrid
It also has aseH activity. Although the Mg 2+ presence various nuclease activity is activated to suppress the 3'→ 5'Ekusonureaze activity by the coexistence or using Ca 2+ in place of Mg 2+, or citric acid, approximately It is possible to have only 5 '→ AP endonuclease activity.

【0063】また3´→5´エクソヌクレアーゼ活性は
ホスホロチオエート結合等の修飾された結合を分解でき
ないので、プローブDNAの3´末端あるいはAP部位
の5´側のホスホジエステル結合をホスホロチオエート
結合に変更しておけば、3´→5´エクソヌレアーゼ活
性によりプローブDNAが分解されなくなり、5´AP
エンドヌクレアーゼ活性だけを働かせることが可能であ
る。この場合、ホスホロチオエート結合は1つよりも数
個、好ましくは末端から3つくらいの連続する結合を修
飾しておくとほぼ完全な酵素耐性を与えることができ
る。
Since the 3 '→ 5' exonuclease activity cannot decompose modified bonds such as phosphorothioate bonds, the phosphodiester bond at the 3'end of the probe DNA or at the 5'side of the AP site is changed to a phosphorothioate bond. On the contrary, the probe DNA is not decomposed due to the activity of 3 '→ 5'exonuclease, and 5'AP
It is possible to activate only the endonuclease activity. In this case, the phosphorothioate bond may be conferred with almost complete enzyme resistance by modifying several bonds, preferably about three bonds from the end, rather than one.

【0064】上記のExo III 以外に、大腸菌や枯草菌な
どの細菌のエンドヌクレアーゼIV、エンドヌクレアーゼ
III 、2本鎖特異的なAPエンドヌクレアーゼ活性を持
つ酵素、例えば植物、子ウシの胸腺や肝(B.J.S.Sander
son et al., Biochemistry,28,3894-3901(1989) )、ヒ
トの胎盤由来の酵素(APEX nuclease:L.Harrison eta
l., Human Molecular Genetics,1,677一680(l992))等
がこの反応に利用可能である。なお、Exo III とBovine
Apurinic Endonucleaseは2本鎖構造を認識しかつAP
部位のみを特異的に分解する。更に、分裂酵母などで見
出されているシクロブタン型ピリミジンダイマーや6−
4ホトプロダクトを分解する酵素を利用も可能である
が、プローブDNAにおけるAP部位は紫外線照射など
で生ずるシクロブタン型ビリミジンダイマーや6−4ホ
トプロダクトとすることが必要である(K.K.Bowman et
al., Nucleic Acid Res.22,3026-3032(l994))。
In addition to Exo III described above, endonuclease IV and endonuclease of bacteria such as Escherichia coli and Bacillus subtilis
III, enzymes with double-strand-specific AP endonuclease activity, such as plant and calf thymus and liver (BJSSander
son et al., Biochemistry, 28,3894-3901 (1989)), an enzyme derived from human placenta (APEX nuclease: L. Harrison eta)
l., Human Molecular Genetics, 1,677-1680 (l992)) and the like can be used for this reaction. Exo III and Bovine
Apurinic Endonuclease recognizes the double-stranded structure and AP
Only the site is decomposed specifically. Furthermore, cyclobutane-type pyrimidine dimer and 6-
Although it is possible to use an enzyme that decomposes 4-photoproducts, it is necessary that the AP site in the probe DNA be a cyclobutane-type virimidine dimer or 6-4 photoproducts produced by ultraviolet irradiation or the like (KKBowman et al.
al., Nucleic Acid Res. 22, 3026-3032 (l994)).

【0065】なお、先行技術として紹介した特開昭 62-
190086号公報でもExo III が利用されているが、異なる
活性(もしくは基質特異性)を利用している点で本願発
明とは明らかに相違する。即ち、特開昭 62-190086号公
報記載の発明ではExo III のRNaseH活性が利用さ
れているが、本発明ではこのような活性は利用していな
い(本発明におけるAP部位はRNaseHでは切断す
ることはできない)ので両者は明確に区別される。
Incidentally, Japanese Patent Laid-Open No. 62-
Exo III is also used in Japanese Patent Publication No. 190086, but it is clearly different from the present invention in that it uses different activities (or substrate specificities). That is, the RNase H activity of Exo III is used in the invention described in JP-A-62-190086, but such activity is not used in the present invention (the AP site in the present invention should be cleaved by RNase H). Cannot be done), so the two are clearly distinguished.

【0066】<本発明に使用できるAPエンドヌクレア
ーゼ>APエンドヌクレアーゼ(AP-endonuclease )活
性を有する酵素は、切断活性により2つに分類されてい
る。ひとつはAP部位の5´側を切断するclass II、他
の一つはAP部位の3´側を切断するclass I である。
<AP Endonuclease that can be used in the present invention> Enzymes having AP endonuclease activity are classified into two types according to their cleavage activity. One is class II that cuts the 5'side of the AP site, and the other is class I that cuts the 3'side of the AP site.

【0067】[0067]

【化4】 [class I 酵素の利用]class I 酵素(AP部位の3´
側切断)による切断の結果として、3´−AP部位‐O
Hと5´‐Pが生成する。ここで生じた3´−AP部位
‐OHは、鋳型鎖と水素結合していないので、class II
の場合と異なり、DNAポリメラーゼのプライマーとし
ては機能できない。しかし、分解にて生じた5´リン酸
化DNAはT4DNAリガーゼや大腸菌DNAリガーゼ
の基質となるので、別に用意した3´OH末端を有する
DNAと結合させることが可能となり、これを利用して
分解物のみを検出できようになる。
[Chemical 4] [Use of class I enzyme] class I enzyme (3 'of AP site
3'-AP site-O as a result of cleavage by
H and 5'-P are generated. Since the 3'-AP site-OH generated here is not hydrogen-bonded to the template chain, class II
Unlike the above case, it cannot function as a primer for DNA polymerase. However, the 5'-phosphorylated DNA generated by the decomposition serves as a substrate for T4 DNA ligase and E. coli DNA ligase, so that it becomes possible to bind to a separately prepared DNA having a 3'OH end, and the degradation product is used. Only will be able to detect.

【0068】class I 酵素には、例えばバクテリオファ
ージT4(bacteriophageT4 )由来のエンドヌクレアー
ゼ(endonuclease)のように、グリコシラーゼ活性を合
わせ持つ酵素も存在する。これは2つの酵素活性を同時
に持っているが、予めAP部位をもつプローブを使用す
る場合ではAP−エンドヌクレアーゼ活性のみを利用し
た系が可能である。あるいは、それぞれの酵素の合わせ
持つ活性を積極的に利用して、予めプローブがAP部位
をもっていなくともプローブ中に酵素の認識する構造を
持たせておけば次のような系が構成できる。即ち、バク
テリオファージT4 エンドヌクレアーゼは、チミンフ
ォトダイマー(thymine photodimer)を認識するので、
プローブ中にUV照射等でチミンフォトダイマーを導入
しておき、グリコシラーゼ活性によりAP部位を形成さ
せ、同一酵素のAP−エンドヌクレアーゼ活性によりプ
ローブを切断させることが可能となる。
Class I enzymes also include enzymes having a glycosylase activity, such as endonuclease derived from bacteriophage T4. This has two enzyme activities at the same time, but when using a probe having an AP site in advance, a system utilizing only AP-endonuclease activity is possible. Alternatively, the following system can be constructed by positively utilizing the combined activity of the respective enzymes and allowing the probe to have a structure recognized by the enzyme even if the probe does not have an AP site in advance. That is, the bacteriophage T4 endonuclease recognizes thymine photodimer,
It becomes possible to introduce a thymine photodimer into the probe by UV irradiation or the like, form an AP site by glycosylase activity, and cleave the probe by AP-endonuclease activity of the same enzyme.

【0069】[class II酵素の利用]class II(AP部位
の5'側切断)による切断の結果として、3´−OHと5
´‐P‐AP部位が生成される。
[Use of class II enzyme] As a result of cleavage by class II (5 'side cleavage of AP site), 3'-OH and 5'
A'-P-AP site is created.

【0070】本発明においては、class II酵素によって
生じた3´−OHを利用する検出法、例えばDNAター
ミナルトランスフェラーゼによる鎖の伸長反応が可能で
ある。先行技術として紹介したDNA−RNAキメラプ
ローブでは、末端にRNA分子を持つためこの種の反応
を採用することはできない。
In the present invention, a detection method utilizing 3'-OH generated by a class II enzyme, for example, a chain extension reaction by a DNA terminal transferase is possible. The DNA-RNA chimera probe introduced as the prior art cannot adopt this type of reaction because it has an RNA molecule at the end.

【0071】一方、class II酵素で生じた5´‐P末端
はλエクソヌクレアーゼ等の基質とすることができる。
したがって例えば反応後の分解物をCSHを応用してハ
イブリダイズさせて2本鎖とし、5´−末端からの酵素
的な分解を指標として検出が可能である。
On the other hand, the 5'-P end generated by the class II enzyme can be used as a substrate for λ exonuclease or the like.
Therefore, for example, the decomposed product after the reaction can be hybridized by applying CSH to form a double strand, which can be detected using the enzymatic decomposition from the 5'-end as an index.

【0072】本発明においては、APエンドヌクレアー
ゼが、class I にしろclass IIにしろ、ターゲットとハ
イブリダイズしたプローブのみを分解すること(言い換
えれば1本鎖プローブは分解しないこと)が重要であ
る。2本鎖に対して完全に特異的かどうかを明確にする
ことは難しいが、これは程度の問題であるので、下記に
示す2本鎖特異性が高いとされている酵素は、本発明に
使用できる。なお、特にExo III の場合は、Ca2+ある
いはクエン酸存在下で3´末端からの1本鎖切断活性を
検出限界以下まで下げることができる。
In the present invention, it is important that the AP endonuclease, whether class I or class II, decomposes only the probe hybridized with the target (in other words, the single-stranded probe does not decompose). It is difficult to determine whether or not it is completely specific for double strands, but since this is a matter of degree, the enzymes shown below with high double strand specificity are not suitable for the present invention. Can be used. In particular, in the case of Exo III, the single-strand break activity from the 3'end can be reduced to below the detection limit in the presence of Ca 2+ or citric acid.

【0073】以下に本発明に利用可能な酵素の例を示
す。
Examples of enzymes that can be used in the present invention are shown below.

【0074】[0074]

【表2】 class II APエンドヌクレアーゼ:AP部位の5´個のリン酸ジエステル結合 を切断する酵素 起源 名称 参考文献 E.coli Exonuclease III Endonuclease IV J.Biol.Chem.263,8066-9071 1988 S.serevisiae Apn1 Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A87, 4193-4197 1990 Hemophilus DNase Adv. Enzymol. 60,1-34 1987 influenzae (固有の名前なし) Streptococcus ExoA J.Bacteriology 171,2278-2286 pneumoniae 1989 mouse APEX nuclease J.Biol.Chem.266, 20797-20802 1991 bovine BAP1(bovine AP endonuclease I) Biochemistry 28, = APE(apurinic endodeoxy 3894-3901 1989 ribonuclease) human APEX = HAP1 = APE Biochem.Biophys.Acta 1131, 287-299 1992 class I APエンドヌクレアーゼ:AP部位の3´個のリン酸ジエステル結合を 切断する酵素 E.coli Endonuclease III Biochemistry 28,4444-4449 1989 bacteriophageT4 T4 endonuclease V J.Biol.Chem. 264,2609-2614 1989 S.serevisiae Redoxyendonuclease Biochemistry 27,2629-2634 1988 M.luteus UV endonuclease Method in Enzymology 65, 185-191 1980 AP部位に対する適切な酵素の選択は、例えばテトラヒ
ドロフラン、プロパンジオール、エチレングリコールに
対してはExo III というように当業者が適宜行い得る。
[Table 2] class II AP endonuclease: an enzyme that cleaves the 5'phosphodiester bond at the AP site Origin Name Reference E. coli Exonuclease III Endonuclease IV J.Biol.Chem.263,8066-9071 1988 S. serevisiae Apn1 Proc.Natl.Acad.Sci.USA87, 4193-4197 1990 Hemophilus DNase Adv. Enzymol. 60,1-34 1987 influenzae (no unique name) Streptococcus ExoA J. Bacteriology 171,2278-2286 pneumoniae 1989 mouse APEX nuclease J. Biol. Chem. 266, 20797-20802 1991 bovine BAP1 (bovine AP endonuclease I) Biochemistry 28, = APE (apurinic endodeoxy 3894-3901 1989 ribonuclease) human APEX = HAP1 = APE Biochem.Biophys.Acta 1131, 287-299 1992 class I AP endonuclease: an enzyme that cleaves the 3'phosphodiester bond at the AP site E. coli Endonuclease III Biochemistry 28,4444-4449 1989 bacteriophageT4 T4 endonuclease V J.Biol.Chem. 264,2609-2614 1989 S.serevisiae Redoxyendonuclease Biochemistry 27,2629-2634 1988 M.luteus UV endonuclease Method in Enzymology 65, 185-191 1980 Appropriate enzyme selection for the AP site can be made by one skilled in the art as appropriate, eg Exo III for tetrahydrofuran, propanediol, ethylene glycol.

【0075】<標的配列の選択と応用>本発明におい
て、標的配列はDNAに限られず、RNAであっても逆
転写によりDNAとすれば標的配列とすることができ
る。また、核酸の起源は限定されない。更に、2本鎖の
ものであっても、1本鎖に変性することにより標的配列
とすることができる。
<Selection and Application of Target Sequence> In the present invention, the target sequence is not limited to DNA, and even RNA may be a target sequence if it is DNA by reverse transcription. Moreover, the origin of the nucleic acid is not limited. Furthermore, even if it is double-stranded, it can be used as a target sequence by denaturing it into single-stranded one.

【0076】本発明のプローブは、非塩基部位の隣接配
列が標的と相補的でない場合に特殊な性状を持つ。即
ち、酵素としてExo III を使いCa2+存在下で反応を行
うと、プローブのAP部位5´側に隣接する塩基が相補
でないときに切断されにくくなるのである。この特徴を
利用すれば、遺伝子配列の突然変異を検出することがで
きる。即ち、プローブにおけるAP部位の5´側に隣接
する配列をコントロールすれば、標的配列に変異が起こ
ったときにだけ、あるいは正常なときにだけ開裂される
系を構成することができるのである。例えば、実施例
(ApoE3とApoE4)では、AP部位の5´側の
1塩基を変えたプローブを利用したとき、この部分が検
出対象の配列に完全に相補的である場合に限り反応が進
行することを確認している。このように、本発明のプロ
ーブを用いた場合には、そのAP部位の3´側、および
/または5´側の塩基が、検出の対象となる特定の塩基
に相補的な塩基を有しているということを検出すること
(請求項12)ができる。
The probe of the present invention has a special property when the flanking sequence of the abasic site is not complementary to the target. That is, when Exo III is used as the enzyme and the reaction is carried out in the presence of Ca 2+ , the base adjacent to the AP site 5 ′ side of the probe is not easily cleaved when it is not complementary. This feature can be used to detect mutations in gene sequences. That is, by controlling the sequence adjacent to the 5'side of the AP site in the probe, it is possible to construct a system that is cleaved only when a mutation occurs in the target sequence or only when it is normal. For example, in Examples (ApoE3 and ApoE4), when a probe in which one base on the 5'side of the AP site is changed is used, the reaction proceeds only when this portion is completely complementary to the sequence to be detected. I have confirmed that. Thus, when the probe of the present invention is used, the bases on the 3'side and / or the 5'side of the AP site have a base complementary to the specific base to be detected. It is possible to detect that there is (claim 12).

【0077】遺伝子配列の変異には、予め変異後の配列
が知られているものがあり、この種の変異では変異後の
配列に対して相補的なプローブを用意することができ
る。
Some mutations in the gene sequence are known in advance after the mutation, and in this kind of mutation, a probe complementary to the sequence after the mutation can be prepared.

【0078】<断片化プローブの検出方法>本発明を実
施することにより生じる断片化プローブ(切断断片化プ
ローブ)は、基本的には、常法に従い、電気泳動や液体
クロマトグラフィーのような技術で検出することができ
る。
<Detection Method of Fragmented Probe> The fragmented probe (cleavage fragmented probe) produced by carrying out the present invention is basically prepared by a technique such as electrophoresis or liquid chromatography according to a conventional method. Can be detected.

【0079】{断片化プローブの検出法A} <CSH現象(特願平6-136189号)を利用する方法>本
発明では開裂したプローブのTmが低下して2本鎖を維
持できなくなり、1本鎖に戻ってしまう現象がサイクル
反応の基礎になっている。従って、通常の条件では、開
裂してしまったプローブ断片を再びハイブリダイズさせ
ることはできない。しかしながら、単独では2本鎖を形
成できない断片化プローブも、隣接する部分が予め2本
鎖を形成していれば、ハイブリダイズが促進される(C
SH現象;特願平6-136189号)。具体的には、以下のよ
うな関係を持つ部分的に2本鎖を備えた捕捉プローブ
(これをスタッキングプローブと呼ぶこともある)を用
意しておけば、開裂で生じた断片を次々と捕捉していく
ことが可能である。本発明のプローブは断片化プローブ
の末端がDNAの塩基なので、更にT4ファージや大腸
菌由来のDNAリガーゼにより連結することも可能であ
る。下記のような関係を持つ捕捉プローブをAPプロー
ブとは別に固相化しておけば、断片化プローブを固相に
捕捉できる。断片化プローブが捕捉されたか否かの検出
は、本発明のプローブを予め蛍光標識(他の標識でも
可)しておき、反応後の固相の蛍光強度の検出(「他の
標識」で行った場合には、その標識に対応した検出)を
することにより、簡便に行うことができる。
{Detection method A of fragmented probe} <Method utilizing CSH phenomenon (Japanese Patent Application No. 6-136189)> In the present invention, the Tm of the cleaved probe is lowered and the double strand cannot be maintained. The phenomenon of returning to the main chain is the basis of the cycle reaction. Therefore, under normal conditions, the cleaved probe fragment cannot be hybridized again. However, even in a fragmented probe that cannot form a double strand by itself, if adjacent portions form a double strand in advance, hybridization is promoted (C
SH phenomenon; Japanese Patent Application No. 6-136189). Specifically, if a capture probe (sometimes referred to as a stacking probe) having a partially double-stranded structure having the following relationship is prepared, fragments generated by cleavage are captured one after another. It is possible to continue. In the probe of the present invention, since the end of the fragmented probe is a DNA base, it can be further ligated with a DNA ligase derived from T4 phage or E. coli. If the capture probe having the following relationship is immobilized on the solid phase separately from the AP probe, the fragmented probe can be captured on the solid phase. The detection of whether or not the fragmented probe has been captured is performed by previously labeling the probe of the present invention with a fluorescent label (other labels may be used), and detecting the fluorescence intensity of the solid phase after the reaction (performed by "other label"). In this case, the detection can be carried out easily by carrying out detection corresponding to the label.

【0080】蛍光以外の標識としては、例えばビオチン
を用いることができる。この系では、ビオチン標識して
おいたプローブをCSHによって捕捉し、これを例えば
アビジン化酵素等で検出することができる。或いは市販
のビオチン化酵素をアビジンを介して結合させても良
い。ビオチン化酵素にはビオチン化酢酸キナーゼ等が市
販されており、酢酸キナーゼによって生成するATPを
ルシフェラーゼによる生物発光反応で検出すれば極めて
高い感度を期待できる。
As a label other than fluorescence, for example, biotin can be used. In this system, a biotin-labeled probe can be captured by CSH and detected by, for example, an avidinating enzyme. Alternatively, a commercially available biotinylated enzyme may be bound via avidin. Biotinylated acetate kinase and the like are commercially available as biotinylated enzymes, and extremely high sensitivity can be expected if ATP produced by acetate kinase is detected by bioluminescence reaction by luciferase.

【0081】CSHによって捕捉した断片化プローブ
は、隣接する配列とライゲーションして連続したDNA
とすることによって更に安定な2本鎖とすることができ
る。ライゲーションには、T4DNAリガーゼ等を利用
する。なお、通常の化学合成によって得られるプローブ
の5´末端はリン酸化されていないので、この部分はリ
ガーゼによってライゲーションされることはない。こう
してより安定な2本鎖とした後でアルカリ(たとえば
0.1NのNaOH溶液)で洗浄すれば、非特異的に吸
着した標識成分等を強力に除去できる上、目的とする2
本鎖のみを残すことができるのでバックグランドの低い
検出が可能となる。
The fragmented probe captured by CSH was ligated to the adjacent sequence to form a continuous DNA fragment.
With this, a more stable double strand can be obtained. T4 DNA ligase or the like is used for ligation. Since the 5'end of the probe obtained by ordinary chemical synthesis is not phosphorylated, this portion is not ligated with ligase. If the double-stranded chain is made more stable in this way and then washed with an alkali (for example, 0.1 N NaOH solution), the labeled components and the like that are nonspecifically adsorbed can be strongly removed, and
Since only the main strand can be left, detection with low background becomes possible.

【0082】同じような2本鎖を安定させる効果は、例
えば特表昭 61-500688号(WO85/02628)に記載されたよ
うな技術を応用しても実現できる。この先行技術ではハ
イブリダイズによって形成された2本鎖を共有結合によ
って架橋し安定な2本鎖構造としている。共有結合によ
って形成された架橋構造は、洗浄等によっては外れるこ
とはない。
The same effect of stabilizing a double strand can be realized by applying the technique described in, for example, Japanese Patent Publication No. 61-500688 (WO85 / 02628). In this prior art, the double chain formed by hybridization is crosslinked by a covalent bond to form a stable double chain structure. The crosslinked structure formed by the covalent bond is not removed by washing or the like.

【0083】[0083]

【化5】{式5} 上に示したのは、CSHを応用した断片化プローブ捕捉
方法の基本的な態様である。このような態様の他に、た
とえば次のような捕捉形態を利用することができる。な
お、いずれの例においても、捕捉用DNAは、DNA末
端、あるいは適当なリンカーを導入した任意の部位で固
相との結合が可能である。
[Formula 5] {Formula 5} Shown above is the basic embodiment of a fragmented probe capture method that applies CSH. In addition to such an aspect, the following trapping forms can be used, for example. In any of the examples, the capture DNA can be bound to the solid phase at the DNA end or at any site where an appropriate linker is introduced.

【0084】1)式5における2本鎖構造を一方だけに
する。
1) Only one double-stranded structure in formula 5 is used.

【0085】2)2本鎖構造を、2本のDNAのハイブ
リッドで構成するのではなく1本のDNAの末端を折り
返して構成したヘアピン構造とする。この場合、両端を
折り返して式5に示すような構造を形成することも可能
である。
2) The double-stranded structure is not a hybrid of two DNAs but a hairpin structure formed by folding back the ends of one DNA. In this case, it is possible to fold both ends to form a structure as shown in Formula 5.

【0086】なお、この例は断片化プローブの塩基数が
不揃いな従来法では利用することはできないという点
で、本発明に特徴的な例である。
This example is a characteristic example of the present invention in that it cannot be used in the conventional method in which the number of bases of the fragmented probe is not uniform.

【0087】プローブとして、次の条件(1) −(3) を満
足する構造のプローブを採用すればCSHを利用するこ
と無く、単なる1本鎖DNAで断片化プローブの捕捉が
可能である。
If a probe having a structure satisfying the following conditions (1)-(3) is adopted as the probe, it is possible to capture the fragmented probe with simple single-stranded DNA without using CSH.

【0088】(1) 末端に分析対象である特定の核酸とは
ハイブリダイズできないが、該プローブを捕捉する捕捉
用DNAとはハイブリダイズ可能な捕捉配列が付加して
おり、(2) かつ、捕捉配列末端から非塩基部位に至る部
分は、分析対象である特定の核酸と相補的な配列を有
し、(3) 更に、該非塩基部位から捕捉配列と反対側の末
端に至る部分は、分析対象である特定の核酸とハイブリ
ダイズするが該捕捉用DNAとはハイブリダイズしない
配列からなる。
(1) A capture sequence that cannot hybridize with a specific nucleic acid to be analyzed but is hybridizable with a capture DNA that captures the probe is added to the end (2) and The part from the sequence end to the abasic site has a sequence complementary to the specific nucleic acid to be analyzed, (3) Furthermore, the part from the abasic site to the end opposite to the capture sequence is the analysis target. Which has a sequence that hybridizes with a specific nucleic acid, but does not hybridize with the capture DNA.

【0089】但し、このような捕捉システムでは断片化
していないプローブも捕捉用DNAとハイブリダイズで
きるため、非塩基部位の切断によって生じる3´−OH
を利用した検出系との組み合わせが要求されよう。
However, in such a capture system, a probe that is not fragmented can also hybridize with the capture DNA, so that the 3'-OH generated by the cleavage of the abasic site is generated.
A combination with a detection system that utilizes

【0090】{断片化プローブの検出法B} <AP部位切断により生じる断片化プローブの3´−OH
末端を利用する方法>本発明では、生じる断片化プロー
ブの長さが一定で、しかもclass II酵素との組み合わせ
では常に3´−OH末端を持つDNAを生じるので、こ
れを利用した特殊な技術を採用することができる。以
下、断片化プローブの検出方法を列挙する。
{Detection method B of fragmented probe} <3′-OH of fragmented probe generated by cleavage of AP site
Method Using Ends> In the present invention, a DNA having a constant fragmentation probe length and a 3′-OH end is always produced in combination with a class II enzyme. Therefore, a special technique utilizing this is used. Can be adopted. The methods for detecting fragmented probes are listed below.

【0091】<3´−OH末端を利用する方法1;ター
ミナルトランスフェラーゼを利用する方法>class II酵
素により生じる断片化プローブが3´−OH末端を持つ
ことを利用した検出方法の代表的なものは、ターミナル
トランスフェラーゼを利用した検出方法である。この酵
素は、3´−OHを特異的に認識して他のヌクレオチド
鎖を結合するので、切断によって生じる3´−OHのみ
を特異的に検出することが可能となるのである。ターミ
ナルトランスフェラーゼの場合は、3´−OHが鋳型と
ハイブリダイズしていることを要求しないため1本鎖の
ままで反応させることができる。
<Method 1 utilizing 3′-OH end; Method utilizing terminal transferase> A typical detection method utilizing the fact that a fragmented probe generated by a class II enzyme has a 3′-OH end is , A detection method using terminal transferase. Since this enzyme specifically recognizes 3'-OH and binds to another nucleotide chain, only 3'-OH generated by cleavage can be specifically detected. In the case of terminal transferase, it is not required that 3'-OH is hybridized with the template, and therefore, it can be reacted as a single strand.

【0092】ターミナルトランスフェラーゼ(Terminal
deoxyribonucleotidyl transferase(TdT))を利用した
方法は、具体的には次のように施行する。AP部位の5
´側をビオチン標識すると共に3´末端をジデオキシ化
したプローブを用意し、反応後、分解されて初めて生じ
た3´−OH末端に、TdTにより蛍光体(もちろん他
の標識物質でも可)を含む核酸類似体のポリマーを伸長
させる。そして、5´側のビオチンを利用してストレプ
トアビジン固相担体にトラップさせ、固相の蛍光強度を
検出する。この系では断片化プローブの3´側に標識物
質が連なるので非常に高い感度が期待できる。
Terminal transferase (Terminal
The method using deoxyribonucleotidyl transferase (TdT)) is specifically performed as follows. 5 of AP site
Prepare a probe in which the 3'end is labeled with biotin and the 3'end was dideoxylated, and after the reaction, the 3'-OH end generated for the first time after the reaction contains a fluorescent substance (of course, other labeling substances may be used) by TdT. Elongate the polymer of nucleic acid analogs. Then, the biotin on the 5 ′ side is used to trap the streptavidin solid phase carrier, and the fluorescence intensity of the solid phase is detected. In this system, a labeling substance is connected to the 3'side of the fragmented probe, so that very high sensitivity can be expected.

【0093】<3´−OH末端を利用する方法2;T4
RNAリガーゼを利用する方法(参考;Analytical Bio
chemistry 158,171-178 1986)>上記したTdTを利用
する方法と同様の検出は、T4RNAリガーゼを利用し
ても行うことができる。この方法を施行するにあたって
は、本発明に係るプローブ(AP部位をもつプローブ)
の5´末端を脱リン酸化する(通常のDNA合成では、
リン酸はついていない)と共にその3´末端をジデオキ
シ化しておき、同時にAP部位の5´側にはビオチン標
識を施しておく。
<Method 2 using the 3′-OH end; T4
Method using RNA ligase (reference; Analytical Bio
Chemistry 158, 171-178 1986)> Detection similar to the method using TdT described above can also be performed using T4 RNA ligase. In carrying out this method, the probe according to the present invention (probe having an AP site)
Dephosphorylate the 5'end of (in normal DNA synthesis,
The phosphoric acid is not attached) and its 3'end is dideoxylated, and at the same time, the 5'side of the AP site is labeled with biotin.

【0094】T4RNAリガーゼは、ヘキサミンコバル
ト塩化物(hexamine cobalt chloride)及びポリエチレ
ングリコールの存在下で、効率よく1本鎖DNA鎖どう
しの結合を行う。反応系に、T4RNAリガーゼと共
に、蛍光体(他の標識物質でも可)を含むオリゴヌクレ
オチド(5´末端はリン酸化、3´末端はジデオキシ化
したもの)を添加しておけば、反応後に生じた断片化プ
ローブの3´−OH末端に、当該蛍光体を含むオリゴヌ
クレオチドが結合する。後は、TdTを利用する方法と
同様に、5´側のビオチンを利用してアビジン固相担体
にトラップされた蛍光強度を検出することにより、標的
核酸の存否が検出できる。
T4 RNA ligase efficiently binds single-stranded DNA chains to each other in the presence of hexamine cobalt chloride and polyethylene glycol. If T4 RNA ligase was added to the reaction system together with an oligonucleotide (phosphorylated at the 5'end and dideoxylated at the 3'end) containing a fluorophore (other labeling substances are acceptable), it was generated after the reaction. An oligonucleotide containing the fluorophore is bound to the 3'-OH end of the fragmented probe. After that, as in the method using TdT, the presence or absence of the target nucleic acid can be detected by detecting the fluorescence intensity trapped in the avidin solid-phase carrier using biotin on the 5 ′ side.

【0095】<3´−OH末端を利用する方法3>出願
人が過去に出願したDNAポリメラーゼとExo III を組
み合わせたサイクリング反応(特願平5-337863号)を応
用する。このサイクリング反応は、 "ポリメラーゼによ
って付加した塩基をヌクレアーゼで分解する" という反
応サイクルを繰り返すものである。予めヌクレアーゼ耐
性としたプライマーを用い、このヌクレアーゼ耐性プラ
イマーに対してポリメラーゼで鋳型と相補的な塩基(1
塩基でよい)を付加する。付加した塩基をヌクレアーゼ
で分解すれば、再びポリメラーゼにより塩基が付加され
る。このサイクル反応は、塩基の付加にともなって生成
するピロリン酸や、塩基の分解産物を指標として高い感
度で追跡できる。本発明の断片化プローブは塩基配列が
きちんとそろっているので、このような反応系を断片化
プローブの検出に応用することができる。なお、この場
合にも断片化プローブの単独でのハイブリダイズは不可
能なので、CSHを応用する必要がある。また、この方
法を応用するときには、断片化プローブとスタッキング
プローブの3´未端をExo III 耐性となるように修飾し
ておく必要もある。
<Method 3 using 3′-OH end> The cycling reaction (Japanese Patent Application No. 5-337863) in which the DNA polymerase and the Exo III, which the applicant filed in the past, is combined is applied. This cycling reaction repeats a reaction cycle of "decomposing a base added by a polymerase with a nuclease". Using a nuclease-resistant primer in advance, a base (1
Base can be used). When the added base is decomposed by nuclease, the base is added again by the polymerase. This cycle reaction can be traced with high sensitivity using pyrophosphoric acid generated by the addition of a base or a decomposition product of the base as an index. Since the fragmentation probe of the present invention has a proper base sequence, such a reaction system can be applied to the detection of the fragmentation probe. In this case as well, since the fragmented probe cannot hybridize alone, it is necessary to apply CSH. Further, when applying this method, it is also necessary to modify the 3'ends of the fragmentation probe and the stacking probe so as to be Exo III resistant.

【0096】具体的には、3´未端がExo III 耐性とな
るようにされた本発明に係るプローブを使用し、反応を
行わせる。反応後、デオキシヌクレオシドトリリン酸、
DNAポリメラーゼ及びExo III を加え、生じるピロリ
ン酸もしくはヌクレオシドモノリン酸を検出することに
より、標的核酸の存在が確認できる。
Specifically, the reaction is carried out using the probe according to the present invention in which the 3 ′ end is Exo III resistant. After the reaction, deoxynucleoside triphosphate,
The presence of the target nucleic acid can be confirmed by adding DNA polymerase and Exo III and detecting the resulting pyrophosphate or nucleoside monophosphate.

【0097】<3´−OH末端を利用する方法4;DN
Aポリメラーゼを利用する方法>断片化プローブの3´
−OHは、ターミナルトランスフェラーゼの他に、DN
Aポリメラーゼの作用で検出することができる。この酵
素も、ターミナルトランスフェラーゼと同様に、3´−
OHを特異的に認識して他のヌクレオチド鎖を結合する
ので、切断によって生じる3´−OHのみを特異的に検
出することが可能なのである。但し、ターミナルトラン
スフェラーゼの場合は1本鎖のままで反応させることが
できるが、DNAポリメラーゼの場合には3´−OHが
鋳型とハイブリダイズしていることが要求されるため、
切断によって生じる断片化プローブを2本鎖にする必要
がある点で、上記方法1〜3とは異なる。
<4 'utilizing the 3'-OH end; DN
Method using A polymerase>3'of fragmented probe
-OH is used in addition to terminal transferase
It can be detected by the action of A polymerase. This enzyme, like terminal transferase, also has 3'-
Since it specifically recognizes OH and binds to other nucleotide chains, it is possible to specifically detect only 3'-OH generated by cleavage. However, in the case of terminal transferase, the reaction can be carried out as a single strand, but in the case of DNA polymerase, it is required that 3'-OH is hybridized with the template.
This method differs from the above methods 1 to 3 in that the fragmented probe generated by cleavage needs to be double-stranded.

【0098】ここで、断片化プローブは、塩基数が足り
ないので2本鎖を維持できないためプライマーとなるこ
とはできない。しかしながら、ここで先に述べたCSH
を利用すれば、単独では2本鎖を形成できないような短
い配列でもハイブリダイズさせ、プライマーとして機能
させることができるため、DNAポリメラーゼを利用す
ることができるようになる。
Here, the fragmented probe cannot be used as a primer because it cannot maintain a double strand because the number of bases is insufficient. However, the previously mentioned CSH
By using, it is possible to hybridize even a short sequence that cannot form a double strand by itself and to function as a primer, so that it becomes possible to use DNA polymerase.

【0099】DNAポリメラーゼを利用して検出を行う
場合には、3´側をポリメラーゼの基質にならないよう
にジデオキシ化もしくは3´−OH基のリン酸化等で予
め修飾しておくか、あるいは3´末端をハイブリダイズ
できない配列としたプローブを用い、本発明によってA
P部位を切断する。すると、もとのプローブはプライマ
ーとならないが、切断によって、修飾されていない3´
−OH未端を持つ断片化プローブが生じ、前述したCS
Hを利用すればそれをプライマーとして機能させること
ができる。この特徴を利用して、切断が生じたときにだ
けDNAポリメラーゼによる反応を開始する系を構成
し、DNAポリメラーゼによる核酸合成反応を指標と
し、断片化プローブを検出することができる。
When detection is carried out using a DNA polymerase, the 3'side is modified beforehand by dideoxylation or phosphorylation of the 3'-OH group so as not to serve as a substrate for the polymerase, or 3'side. According to the present invention, A
Cleave the P site. Then, the original probe does not serve as a primer, but it is not modified by cleavage to produce 3 '.
A fragmented probe with -OH end was generated,
If H is used, it can function as a primer. Utilizing this feature, a system for initiating a reaction by a DNA polymerase only when cleavage occurs can be constructed, and a fragmented probe can be detected by using a nucleic acid synthesis reaction by a DNA polymerase as an index.

【0100】具体的には、DNAポリメラーゼを添加し
た系にCSHのスタッキングプローブを固相に担持して
おき、ここに断片化プローブがハイブリダイズするよう
にする。この場合に、蛍光標識をしたヌクレオチドを基
質にし、断片化プローブをプライマーとしてDNA鎖を
伸長させる。本発明に係るプローブのAP部位が切断さ
れた場合には、固相に担持されたスタッキングプローブ
に断片化プローブがハイブリダイズしてプライマーとな
り、DNAポリメラーゼの作用によりDNA鎖が伸長す
る。DNA鎖の伸長は、蛍光標識されたヌクレオチドの
取り込みを伴うため、固相の蛍光を検出することによ
り、標的核酸が存在するか否か判断できる。なお、本発
明に係るプローブのAP部位の5´側を予め蛍光標識し
ておけば、DNA鎖の伸長を行わずに、固相の蛍光を検
出するだけで標的核酸の存否が判断できる。
Specifically, a CSH stacking probe is supported on a solid phase in a system to which a DNA polymerase is added, and the fragmented probe is allowed to hybridize there. In this case, the fluorescently labeled nucleotide is used as a substrate and the fragmented probe is used as a primer to extend the DNA chain. When the AP site of the probe according to the present invention is cleaved, the fragmented probe hybridizes to the stacking probe carried on the solid phase to serve as a primer, and the DNA chain is elongated by the action of DNA polymerase. Since the elongation of the DNA chain is accompanied by the incorporation of the fluorescently labeled nucleotide, it is possible to determine whether or not the target nucleic acid is present by detecting the fluorescence of the solid phase. If the 5'side of the AP site of the probe according to the present invention is fluorescently labeled in advance, the presence or absence of the target nucleic acid can be determined only by detecting the fluorescence of the solid phase without extending the DNA chain.

【0101】{断片化プローブの検出法C}AP部位の
5´側をフルオレセイン標識(他の標識でも可)すると
共に3´側をビオチン標識したプローブを用意して反応
を行う。反応後、ストレプトアビジン固相担体に、未反
応及び分解されたAP部位の3´側断片の両方をトラッ
プさせる。この場合に、AP部位が分解されていない場
合には、ビオチン標識された3´側に伴って、フルオレ
セイン標識された5´側もトラップされることとなる。
一方、AP部位が分解されている場合には、ビオチン標
識された3´側がトラップされるだけで、フルオレセイ
ン標識された5´側は溶液中に残存する。このように、
この系ではプローブDNAが切断されたときにだけ液相
中に蛍光成分が検出されるので、溶液中に残った分解さ
れたAP部位の5´側の断片の蛍光を測定することによ
り、標的核酸の存否が検出できる。
{Detection method C of fragmented probe} The reaction is carried out by preparing a probe in which the 5 ′ side of the AP site is labeled with fluorescein (other labels may be used) and the 3 ′ side is labeled with biotin. After the reaction, the streptavidin solid-phase carrier is allowed to trap both unreacted and decomposed 3'side fragments of the AP site. In this case, when the AP site is not decomposed, the 5'side labeled with fluorescein is also trapped along with the 3'side labeled with biotin.
On the other hand, when the AP site is decomposed, only the biotin-labeled 3 ′ side is trapped and the fluorescein-labeled 5 ′ side remains in the solution. in this way,
In this system, a fluorescent component is detected in the liquid phase only when the probe DNA is cleaved. Therefore, by measuring the fluorescence of the fragment on the 5'side of the decomposed AP site remaining in the solution, the target nucleic acid The presence or absence of can be detected.

【0102】{断片化プローブの検出法D}AP部位の
5´側をフルオレセイン標識、3´側をローダミン標識
(逆でも良い)したプローブを用意し、各標識物間の距
離はエネルギー転移の起こる範囲とする。反応後、分解
されたプローブではエネルギー転移が起こらなくなるの
で、エネルギー転移によるローダミンの蛍光強度は低下
(フルオレセインの蛍光強度は増加)するので、分解プ
ローブの量を定量できる(参考:Nucleic acids Reseac
h 22, 920-928, 1994 )。
{Detection method of fragmented probe D} Prepare a probe in which 5'side of AP site is labeled with fluorescein and 3'side is labeled with rhodamine (or vice versa), and energy transfer occurs in the distance between each labeled product. Range. After the reaction, energy transfer does not occur in the decomposed probe, and the fluorescence intensity of rhodamine decreases due to the energy transfer (fluorescence intensity of fluorescein increases), so the amount of decomposed probe can be quantified (reference: Nucleic acids Reseac
h 22, 920-928, 1994).

【0103】[0103]

【作用】本発明に係るプローブは、公知のプローブのR
NA部分をAP部位に置き換えただけで、保存安定性の
向上を実現している。更に、合成が容易であるという利
点も備えている。
The probe according to the present invention is a known probe R
The storage stability is improved simply by replacing the NA part with the AP part. Further, it has an advantage that it can be easily synthesized.

【0104】即ち、DNA−RNAキメラプローブで
は、RNAが末端に位置するもののみしか分解できず、
中間部分のRNAは分解できないが、AP部位を有する
プローブを用いることにより、特定の部位で確実に切断
を行うことができる。
That is, with the DNA-RNA chimera probe, only the RNA located at the terminal can be decomposed,
Although RNA in the middle part cannot be degraded, it is possible to surely cut at a specific site by using a probe having an AP site.

【0105】本発明に係るプローブはAP部位を有して
いるので、APエンドヌクレアーゼとの組み合わせによ
りDNA−RNA−DNAキメラプローブとRNase
の組み合わせでは実現することのできない多くの効果
(具体的には、例えば次ような効果)を実現することが
できる。
Since the probe of the present invention has an AP site, it can be combined with an AP endonuclease to form a DNA-RNA-DNA chimera probe and an RNase.
Many effects (specifically, for example, the following effects) that cannot be achieved by the combination of are possible.

【0106】本発明に係るプローブは、化学的に安定な
結合からなっており非特異的な分解が起こりにくい。ま
た、使用するAPエンドヌクレアーゼは2本鎖DNAに
特異的に認識して分解するが1本鎖状態のプローブを殆
ど分解しない。このため、標的DNAの存在を特異的に
検出できることになる。これに対し、DNA−RNA−
DNAキメラプローブを用いた場合には、構造的に不安
定なRNA部分が存在すること、及び容易に混入する非
特異的なRNA分解酵素により分解されやすく、これら
のためバックグランドの上昇が起こりやすい。
The probe according to the present invention has a chemically stable bond and is unlikely to undergo nonspecific decomposition. The AP endonuclease used specifically recognizes double-stranded DNA and decomposes it, but hardly decomposes the single-stranded probe. Therefore, the presence of the target DNA can be specifically detected. On the other hand, DNA-RNA-
When a DNA chimera probe is used, there is a structurally unstable RNA portion, and it is easily decomposed by a nonspecific RNA degrading enzyme that easily mixes, so that the background is likely to increase. .

【0107】本発明においては1型あるいは2型のAP
エンドヌクレアーゼを適宜使い分けることにより、切断
後の断片の検出する応用範囲が広くなることも利点であ
る。またいずれのAPエンドヌクレアーゼを用いた場合
も切断点が厳密に規定され、かつ切断後の断片は安定な
DNAであるので明確な結果を得ることができる。しか
し、RNaseHによるキメラプローブの分解反応では
末端に1個以上のRNA分子を有するものを生ずる。こ
の末端のRNA分子は特に不安定な構造で容易に分解さ
れるので、最終産物がRNA部分を持つものと持たない
ものとの混合物となる。このため、最終産物の検出が難
しくなると予想される。
In the present invention, a type 1 or type 2 AP
It is also an advantage that the range of detection of the fragment after cleavage can be widened by properly using the endonuclease properly. When any of the AP endonucleases is used, the cleavage point is strictly defined, and the fragment after the cleavage is stable DNA, so clear results can be obtained. However, the degradation reaction of the chimeric probe with RNase H yields those having one or more RNA molecules at the ends. The RNA molecules at this end are particularly labile and easily degraded, so that the final product is a mixture of those with and without the RNA portion. Therefore, it is expected that detection of the final product will be difficult.

【0108】更に重要な点として、AP部位に隣接する
塩基をAPエンドヌクレアーゼが認識するという点があ
る。したがって、隣接する塩基がミスマッチである場合
には分解反応が起こらなくなり、これを利用することに
より変異点を検出することが可能となる。
More importantly, the AP endonuclease recognizes the base adjacent to the AP site. Therefore, when adjacent bases are mismatched, the decomposition reaction does not occur, and by utilizing this, the mutation point can be detected.

【0109】[0109]

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を示すが、本発
明はこれに限られるものではない 。 [実施例1]APプローブ(構造1)/5´末端を
32P標識 <標的DNA配列>モデル実験の材料として、HBVウ
イルス核酸のe抗原遺伝子の一部をM13mp18DN
A上にクローニングしたものを用いた。標的DNAと相
補的なプローブ配列を下記に示す。
EXAMPLES The preferred examples of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited thereto. [Example 1] AP probe (structure 1) / 5 ′ end
32 P-labeled <Target DNA sequence> As a material for the model experiment, a part of the e-antigen gene of HBV viral nucleic acid was added to M13mp18DN.
The one cloned on A was used. The probe sequence complementary to the target DNA is shown below.

【0110】[0110]

【化6】5'-AATGCCCCTATCTTATCAACACTTC-OH <プローブ核酸の調製>プローブ核酸として、以下に示
す塩基配列を持つオリゴヌクレオチドを化学合成して用
いた。
Embedded image 5′-AATGCCCCTATCTTATCAACACTTC-OH <Preparation of probe nucleic acid> As a probe nucleic acid, an oligonucleotide having the base sequence shown below was chemically synthesized and used.

【0111】[0111]

【化7】5'-AATGCCCCTATCUTATCAACACTTC-OH <AP部位を持つプローブ(APプローブ)の調製>プ
ローブ内のT残基をU残基としたオリゴヌクレオチドを
化学合成した後、5´末端を32Pで標識した。次に、ウ
ラシルDNAグリコシラーゼ処理によりU残基の脱ウラ
シル化を行った。この操作により、塩基であるウラシル
を失い、AP部位が形成される。
Embedded image 5'-AATGCCCCTATCUTATCAACACTTC-OH and T residues in the probe <Preparation of Probe (AP probe) with AP sites> After chemically synthesized oligonucleotides with U residues, the 5 'end with 32 P Labeled. Next, the U residue was deuracilated by treatment with uracil DNA glycosylase. By this operation, the base uracil is lost and the AP site is formed.

【0112】<シグナル増幅反応>脱ウラシル化プロー
ブDNA及びこれと相補的なDNAを混合し、Exo III
を添加して反応させた(反応液組成;50mM Tri
s−HCl pH8.0,50mM NaCl, 10
mM 2‐メルカプトエタノール,5mM CaC
2 ,0.1μg/μl BSA,1pmol/μl
5´末端が32Pで標識されたプローブ(20pmol/
tube),0−1pmol標的DNA,1U/μl
Exo III (20U/tube),最終濃度20%DMS
O,反応液全量20μl)。
<Signal Amplification Reaction> The deuracilated probe DNA and the DNA complementary thereto were mixed, and Exo III
Was added and reacted (reaction solution composition: 50 mM Tri
s-HCl pH 8.0, 50 mM NaCl, 10
mM 2-mercaptoethanol, 5 mM CaC
l 2 , 0.1 μg / μl BSA, 1 pmol / μl
Probe labeled with 32 P at the 5'end (20 pmol /
tube), 0-1 pmol target DNA, 1 U / μl
Exo III (20U / tube), final concentration 20% DMS
O, total volume of reaction solution 20 μl).

【0113】まず、前処理として、酵素(Exo III )を
除く上記反応液を5分間煮沸し、氷上に1分間放置し、
遠心した。そして、そこに酵素(Exo III )を添加し、
37℃で60分保温した。反応後、0.5M EDTA
5μl,ホルムアミド染料5μlを添加して5分間煮
沸し、それを7M尿素を含むポリアクリルアミドゲル
(20%)で電気泳動し、オートラジオグラフィーによ
り断片化プローブを検出した。
First, as a pretreatment, the above reaction solution except the enzyme (Exo III) was boiled for 5 minutes and left on ice for 1 minute.
It was centrifuged. Then add the enzyme (Exo III),
Incubation was carried out at 37 ° C for 60 minutes. After the reaction, 0.5M EDTA
5 μl and 5 μl of formamide dye were added and boiled for 5 minutes, which was electrophoresed on a polyacrylamide gel (20%) containing 7 M urea, and the fragmented probe was detected by autoradiography.

【0114】<結果>標的DNAが存在する場合にはポ
リアクリルアミドゲル上で断片化プローブが検出され、
APプローブの分解が起こったことが確認できた。一
方、標的DNAが存在しないとき或いは相補性を有しな
いDNAを対象としたときは、いずれもAPプローブの
断片化は起らなかった。従って、この反応が標的DNA
に特異的であることがわかった。
<Results> When the target DNA was present, the fragmented probe was detected on the polyacrylamide gel,
It was confirmed that the decomposition of the AP probe occurred. On the other hand, when the target DNA was not present or when DNA having no complementarity was targeted, fragmentation of the AP probe did not occur in either case. Therefore, this reaction is the target DNA
Was found to be specific to.

【0115】標的DNA濃度が0.1pmol/μlで
もプローブDNAの分解は観察された。更に、標的DN
A濃度が0.1pmol/μl以上の場合では、全ての
プローブDNAが分解されたことから約500倍程度の
サイクル反応が起こっていることが確認できた。
Degradation of probe DNA was observed even when the target DNA concentration was 0.1 pmol / μl. Furthermore, the target DN
When the A concentration was 0.1 pmol / μl or more, it was confirmed that a cycle reaction of about 500 times occurred because all probe DNAs were decomposed.

【0116】[実施例2]APプローブ(構造5)/5
´末端を32P標識 <標的DNA配列>モデル実験の材料として、HBVウ
イルス核酸のe抗原遺伝子の一部をM13mp18DN
A上にクローニングしたものを用いた。標的DNAと相
補的なプローブ配列を下記に示す。
[Example 2] AP probe (structure 5) / 5
The 'end as the material of the 32 P-labeled <target DNA sequence> model experiments, M13mp18DN part of e antigen gene in HBV viral nucleic acid
The one cloned on A was used. The probe sequence complementary to the target DNA is shown below.

【0117】[0117]

【化8】5'-AATGCCCCTATCTTATCAACACTTC-OH <AP部位を持つプローブ(APプローブ)の調製>プ
ローブ核酸として、以下に示す塩基配列を持つオリゴヌ
クレオチドを化学合成して用いた。
Embedded image 5′-AATGCCCCTATCTTATCAACACTTC-OH <Preparation of probe having AP site (AP probe)> As a probe nucleic acid, an oligonucleotide having a base sequence shown below was chemically synthesized and used.

【0118】[0118]

【化9】5'-AATGCCCCTATCXTATCAACACTTC-OH (X:AP部位)プローブ内のT残基をプロパンジオール
の構造を持つAP部位としたオリゴヌクレオチドを化学
合成した後、5´末端を32Pで標識した。プロパンジオ
ールの構造としては、プライムシンセシス社のSpacer P
hosphoramidite C3 を用いた。
Embedded image 5'-AATGCCCCTATCXTATCAACACTTC-OH: After the T residues (X AP site) in the probe was chemically synthesized oligonucleotides with AP sites having the structure of propanediol were labeled 5 'end with 32 P . The structure of propanediol is Spacer P from Prime Synthesis.
Hosphoramidite C3 was used.

【0119】<シグナル増幅反応>プローブDNA及び
これと相補的なDNAを混合し、Exo III を添加して、
反応させた(反応液組成;50mM Tris−HCl
pH8.0,50mMNaCl,10mM 2‐メル
カプトエタノール,5mM CaCl2 ,0.1μg/
μl BSA,1pmol/μl 5´末端が32Pで標
識されたプローブ(20pmol/tube),0−1
pmol標的DNA,1U/μl Exo III (20U/
tube),最終濃度20%DMSO,反応液全量20
μl)。
<Signal Amplification Reaction> A probe DNA and a DNA complementary thereto are mixed, Exo III is added,
Reacted (reaction solution composition; 50 mM Tris-HCl
pH 8.0, 50 mM NaCl, 10 mM 2-mercaptoethanol, 5 mM CaCl 2 , 0.1 μg /
μl BSA, 1 pmol / μl 5 ′ probe labeled with 32 P (20 pmol / tube), 0-1
pmol target DNA, 1 U / μl Exo III (20 U /
tube), final concentration 20% DMSO, total reaction solution 20
μl).

【0120】まず、前処理として、酵素(Exo III )を
除く上記反応液を5分間煮沸し、氷上に1分間放置し、
遠心した。そして、そこに酵素(Exo III )を添加し、
37℃で60分保温した。反応後、0.5M EDTA
5μl,ホルムアミド染料5μlを添加して5分間煮
沸し、それを7M尿素を含むポリアクリルアミドゲル
(20%)で電気泳動し、オートラジオグラフィーによ
り断片化プローブを検出した。
First, as a pretreatment, the above reaction liquid excluding the enzyme (Exo III) was boiled for 5 minutes and allowed to stand on ice for 1 minute.
It was centrifuged. Then add the enzyme (Exo III),
Incubation was carried out at 37 ° C for 60 minutes. After the reaction, 0.5M EDTA
5 μl and 5 μl of formamide dye were added and boiled for 5 minutes, which was electrophoresed on a polyacrylamide gel (20%) containing 7 M urea, and the fragmented probe was detected by autoradiography.

【0121】<結果>標的DNAが存在する場合にはポ
リアクリルアミドゲル上で断片化プローブが検出され、
APプローブの分解が起こっていることが確認できた。
一方、標的DNAが存在しないときや相補性を有しない
DNAを対象としたときは、プローブDNAの断片化は
起らなかった。従って、この反応が標的DNAに待異的
であることがわかった。
<Results> When the target DNA was present, the fragmented probe was detected on the polyacrylamide gel,
It was confirmed that the AP probe was decomposed.
On the other hand, fragmentation of the probe DNA did not occur when the target DNA was not present or when DNA having no complementarity was targeted. Therefore, it was found that this reaction was atypical for the target DNA.

【0122】標的DNA濃度が0.1pmol/μlで
もプローブDNAの分解は観察された。更に、標的DN
A濃度が0.1pmol/μl以上の場合では、全ての
プローブDNAが分解されたことから約500倍程度の
サイクル反応が起こっていることが確認できた。
Degradation of the probe DNA was observed even when the target DNA concentration was 0.1 pmol / μl. Furthermore, the target DN
When the A concentration was 0.1 pmol / μl or more, it was confirmed that a cycle reaction of about 500 times occurred because all probe DNAs were decomposed.

【0123】[実施例3]APプローブ(構造5)/5
´末端を32P標識 <標的DNA配列>モデル実験の材料として、ヒトAp
oE3、及びApoE4遺伝子の一部をMl3mp18
DNA上にクローニングしたものを用いた。標的DNA
と相補的なプローブ配列を下記に示す。標識としたヒト
ApoE3とE4遺伝子の配列は、24塩基中1塩基だ
けが相違する非常に相同性の高い配列を備えている。
[Example 3] AP probe (structure 5) / 5
'P-end labeled with 32 P <target DNA sequence> As a material for model experiments, human Ap
oE3 and part of the ApoE4 gene were replaced with Ml3mp18
The one cloned on DNA was used. Target DNA
The probe sequence complementary to is shown below. The labeled human ApoE3 and E4 gene sequences have highly homologous sequences in which only 1 base out of 24 bases is different.

【0124】[0124]

【化10】ApoE3:5'-CGGCCGCACACGTCCTCCA-3' ApoE4:5'-CGGCCGCGCACGTCCTCCA-3' <AP部位を持つプローブ(APプローブ)の調製>A
Pプローブとして、以下に示す塩基配列を持つオリゴヌ
クレオチドを化学合成して用いた。
Embedded image ApoE3: 5′-CGGCCGCACACGTCCTCCA-3 ′ ApoE4: 5′-CGGCCGCGCACGTCCTCCA-3 ′ <Preparation of probe having AP site (AP probe)> A
As the P probe, an oligonucleotide having the base sequence shown below was chemically synthesized and used.

【0125】[0125]

【化11】ApoE3:5'-CGGCCGCAXACGTCCTCCA-3' ApoE4:5'-CGGCCGCGXACGTCCTCCA-3' (X:AP部位)プローブ内にプロパンジオールの構造を
持つAP部位(Xで示した)を有するオリゴヌクレオチ
ドを化学合成した後、5´末端を32Pで標識した。プロ
パンジオールの構造としては、プライムシンセシス社の
Spacer Phosphoamidite C3を用いた。
Embedded image ApoE3: 5′-CGGCCGCAXACGTCCTCCA-3 ′ ApoE4: 5′-CGGCCGCGXACGTCCTCCA-3 ′ (X: AP site) An oligonucleotide having an AP site (indicated by X) having a propanediol structure in the probe after chemically synthesized and labeled 5 'end with 32 P. The structure of propanediol is
Spacer Phosphoamidite C3 was used.

【0126】<シグナル増幅反応>プローブDNA及び
標的DNAを混合し、Exo III を添加して、反応させた
(反応液:50mM Tris−HCl pH8.0,
5mM CaCl2 ,10mM 2−メルカプトエタ
ノール,50mM NaCl,0.1mg/mlBS
A,20% DMS0)。反応後、ポリアクリルアミド
ゲルで電気泳動し、オートラジオグラフィーにより断片
化したプローブDNAを検出した。
<Signal Amplification Reaction> The probe DNA and the target DNA were mixed, and Exo III was added and reacted (reaction solution: 50 mM Tris-HCl pH 8.0,
5 mM CaCl 2 , 10 mM 2-mercaptoethanol, 50 mM NaCl, 0.1 mg / ml BS
A, 20% DMS0). After the reaction, electrophoresis was performed on a polyacrylamide gel, and the fragmented probe DNA was detected by autoradiography.

【0127】<結果>ApoE3或いはApoE4用の
APプローブでは、各々が対応する標的遺伝子が存在す
るときにのみ断片化プローブを生成することが確認され
た。標的遺伝子を対応していないものに置き換えたとき
の断片化プローブの生成はわずかであり、本発明によっ
て塩基の違いを認識できることが明らかとなった。
<Results> It was confirmed that each AP probe for ApoE3 or ApoE4 produces a fragmented probe only when the corresponding target gene is present. The production of fragmented probes when the target gene was replaced with a non-corresponding one was slight, and it was revealed that the present invention can recognize the difference in bases.

【0128】なお、実施例1〜3の検出系は、いずれも
単に5´末端の32P標識により切断断片を検出したもの
であるが、実施例3のみ本発明が1塩基の違いを認識で
きることを確認した。
In all of the detection systems of Examples 1 to 3, the cleavage fragment was detected only by the 32 P label at the 5'end, but only in Example 3 the present invention can recognize a difference of 1 base. It was confirmed.

【0129】また、標的DNAよりも多量のAPプロー
ブが分解されたことから、予想したサイクル反応が起こ
っていることが確認できた。
[0129] Since the AP probe was decomposed in a larger amount than the target DNA, it was confirmed that the expected cycle reaction had occurred.

【0130】言うまでもなく、いずれのプローブでも、
標的DNAが存在しないとき、或いは相補性を有しない
DNAを対象としたときは、プローブDNAの断片化は
起こらなかった。従って、この反応が標的DNAに特異
的であることがわかった。
Needless to say, with either probe,
No fragmentation of the probe DNA occurred when the target DNA was not present or when the DNA having no complementarity was targeted. Therefore, this reaction was found to be specific to the target DNA.

【0131】[0131]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、以下
のような有用な効果を有する。
As described above, the present invention has the following useful effects.

【0132】特別な温度制御操作をすることなくシグナ
ルの増幅を行えるので、操作が簡単であり自動化が容易
である。
Since the signal can be amplified without special temperature control operation, the operation is simple and the automation is easy.

【0133】生成物の増加が直線的に進むので、標的D
NAの定量が容易である。
Since the product increase proceeds linearly, target D
Quantification of NA is easy.

【0134】コンタミネーションの影響を受けにくい。
即ち、APエンドヌクレアーゼによって分解したプロー
ブ産物を検出するので、たとえ反応後の産物が汚染され
ていたとしてもその汚染が増幅されない。
Hardly affected by contamination.
That is, since the probe product decomposed by AP endonuclease is detected, even if the product after the reaction is contaminated, the contamination is not amplified.

【0135】プローブの合成が容易であり、安価であ
る。
Probe synthesis is easy and inexpensive.

【0136】プローブは安定であり、また非特異的分解
を受けにくい。
The probe is stable and is not susceptible to non-specific degradation.

【0137】分解産物の長さが一定であること、或いは
3´−OHを持つこと等、検出に有利な条件を持ってい
る。
It has conditions advantageous for detection such that the length of the degradation product is constant or it has 3'-OH.

【0138】<関連文献> 1)P.Duck et al.:Probe Amplifier System Based on
Chimeric Cycling Oligonucleotides,BioTechniques 9,
142-147(1990) 2)ID Biomedical:Will CPR beat PCR?:The Genesis R
eport/Dx,2-8(1994) 3)特開昭 61-290326号公報、“核酸配列の検出に有効
な分子” 発明者:ピーター.ダック、ロバート・ベン
ダー 出願人:ミーオジェニックス・インコーポレイテ
ッド 4)特表平2-504110号公報 “核酸配列の検出方法”
発明者:ピーター・ダック、ロバート・ベンダー 出願
人:ミーオジェニックス・インコーポレイテッド 5)M.Takeshita et al.:Oligodeoxynucleotides Conta
inig Synthetic Abasic Sites,Model Substrates for D
NA polymerases and apurinic/apyrimidinic endonucle
ases,J.Biol.Chem.262,10171-10179(l987) 6)C.C.Richardson and A.Kornberg:A Deoxyribonucle
ic acid PhosphataseExonuclease from Escherichia co
li,I.Purification of the enzyme and characterizati
on of the phoshatase activity,J.Biol.Chem.239,242-
250(1964) 7)C,C.Richardson,I.R.Lehman and A.Kornberg:A Deo
xyribonucleic acid Phosphatase Exonuclease from Es
cherichia coli, II. Characterzation of the exonu
clease activity,J.Biol.Chem.239,251-258(1964) 8)S.G.Rogers and B.Weiss:Exonuclease III of E.co
li K 12,and AP Endonuclease,Methods In Enzymology,
65,201-211(1980) 9)S.Liungquist:Endonuclease IV from E.coli,Meth
ods In Enzymology,65,212-216(1980) 10)G.Vesnaver et al.:Influence of abasic and an
ucleosidic sites onthe stability,conformation,and
melting behavior of a DNA duplex,Correlations of t
hermodynamic and structural data,Proc.Natl.Acad.Sc
i.USA,86,3614-3618(1989) 11)B.Sanderson et al.:Mechanism of DNA cleavage
and Substrate Recognition by a Bovine Apurinic En
donuclease ,Biochemisty 28 ,3894-3901 (1989) 12)L.Harrison et al.:Human apuricic Endonucleas
e gee,structure andgenomicmapping,Human Mol.Geneti
cs,1 ,677-680 (1992) 13)核酸検出法 特開平6-169800号公報 発明者:神
原秀記他、出願人:日立製作所
<Related Literature> 1) P. Duck et al .: Probe Amplifier System Based on
Chimeric Cycling Oligonucleotides, BioTechniques 9,
142-147 (1990) 2) ID Biomedical: Will CPR beat PCR?: The Genesis R
eport / Dx, 2-8 (1994) 3) Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-290326, "Molecules Effective in Detection of Nucleic Acid Sequences" Inventor: Peter. Duck, Robert Bender Applicant: Miogenics Incorporated 4) Japanese Patent Publication No. 2-504110 “Nucleic acid sequence detection method”
Inventor: Peter Duck, Robert Bender Applicant: Miogenics Incorporated 5) M.Takeshita et al.:Oligodeoxynucleotides Conta
inig Synthetic Abasic Sites, Model Substrates for D
NA polymerases and apurinic / apyrimidinic endonucle
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ic acid Phosphatase Exonuclease from Escherichia co
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clease activity, J. Biol. Chem. 239, 251-258 (1964) 8) SG Rogers and B. Weiss: Exonuclease III of E.co
li K 12, and AP Endonuclease, Methods In Enzymology,
65,201-211 (1980) 9) S.Liungquist: Endonuclease IV from E.coli, Meth
ods In Enzymology, 65,212-216 (1980) 10) G. Vesnaver et al .: Influence of abasic and an
ucleosidic sites onthe stability, conformation, and
melting behavior of a DNA duplex, Correlations of t
hermodynamic and structural data, Proc.Natl.Acad.Sc
i.USA, 86,3614-3618 (1989) 11) B. Sanderson et al .: Mechanism of DNA cleavage
and Substrate Recognition by a Bovine Apurinic En
donuclease, Biochemisty 28, 3894-3901 (1989) 12) L. Harrison et al .: Human apuricic Endonucleas
e gee, structure and genomicmapping, Human Mol. Geneti
cs, 1, 677-680 (1992) 13) Nucleic acid detection method JP-A-6-169800 Inventor: Hideki Kanbara et al., Applicant: Hitachi, Ltd.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係るプローブによるサイクル反応の
様子を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a state of a cycle reaction by a probe according to the present invention.

Claims (29)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料中の特定の核酸とハイブリダイズす
ることが可能であり、5´側および3´側にDNAを結
合した非塩基部位を少なくとも一つ有し、該非塩基部位
は該プローブが該特定の核酸とハイブリダイズしたとき
のみAPエンドヌクレアーゼによって切断可能であり、
切断を受けたプローブのみが該特定の核酸から解離可能
であることを特徴とするプローブ。
1. A hybridizable nucleic acid in a sample, which has at least one abasic site to which DNA is bound on the 5'side and the 3'side. Can be cleaved by AP endonuclease only when hybridized with the specific nucleic acid,
A probe characterized in that only the cleaved probe can be dissociated from the specific nucleic acid.
【請求項2】 以下の反応が順に繰り返し起こることを
特徴とする、試料中の特定の核酸の分析に用いられるプ
ローブであって、該特定の核酸とハイブリダイズ可能で
あり、非塩基部位の5´側および3´側にDNAを結合
した構造を持ち、該非塩基部位は該プローブが該特定の
核酸とハイブリダイズしたときのみAPエンドヌクレア
ーゼによって切断可能であることを特徴とするプロー
ブ。 (1) 試料中の該特定の核酸と該プローブとがハイブリダ
イズする反応、(2) 2本鎖DNA特異的APエンドヌク
レアーゼによってハイブリダイズした該プローブの非塩
基部位が切断される反応、(3) 切断された該プローブが
該特定の核酸から解離する反応。
2. A probe used in the analysis of a specific nucleic acid in a sample, characterized in that the following reactions occur in sequence repeatedly. A probe having a structure in which DNAs are bound to the 3'side and the abasic site, and can be cleaved by an AP endonuclease only when the probe hybridizes with the specific nucleic acid. (1) a reaction in which the specific nucleic acid in the sample hybridizes with the probe, (2) a reaction in which the abasic site of the probe hybridized with a double-stranded DNA-specific AP endonuclease is cleaved, (3 ) A reaction in which the cleaved probe dissociates from the specific nucleic acid.
【請求項3】 プローブの非塩基部位が、アプリン酸部
位、アピリミジン酸部位、チミングリコール、ウレア残
基、テトラヒドロフラン、プロパンジオール、エチレン
グリコール、デオキシリビトール、D−デオキシリボー
スのα−アノマーからなる群から選択される請求項1ま
たは2いずれかに記載のプローブ。
3. The abasic site of the probe comprises an apurinic acid site, an apyrimidic acid site, thymine glycol, a urea residue, tetrahydrofuran, propanediol, ethylene glycol, deoxyribitol, and D-deoxyribose α-anomer. The probe according to claim 1, which is selected from the group.
【請求項4】 非塩基部位を有するプローブが検出可能
な分子を含むことを特徴とする請求項1または2いずれ
かに記載のプローブ。
4. The probe according to claim 1 or 2, wherein the probe having an abasic site contains a detectable molecule.
【請求項5】 検出可能な分子が、放射性同位元素、発
光分子、蛍光分子、蛍光元素、酵素、特定の分子と結合
性を有する分子からなる群から選択されることを特徴と
する請求項4に記載のプローブ。
5. The detectable molecule is selected from the group consisting of a radioisotope, a luminescent molecule, a fluorescent molecule, a fluorescent element, an enzyme, and a molecule capable of binding to a specific molecule. The probe described in.
【請求項6】 検出可能な分子が、発光分子、蛍光分
子、および蛍光元素からなる群から選択され、かつこれ
らの検出可能な分子から発生する光信号が前記プローブ
の切断によって変調を受ける請求項4に記載のプロー
ブ。
6. The detectable molecule is selected from the group consisting of a luminescent molecule, a fluorescent molecule, and a fluorescent element, and the optical signal generated from these detectable molecules is modulated by the cleavage of the probe. The probe according to 4.
【請求項7】 非塩基部位が2カ所以上存在することを
特徴とする請求項6に記載のプローブ。
7. The probe according to claim 6, wherein there are two or more abasic sites.
【請求項8】 特定の分子と結合性を有する分子が、ア
ビジン、ビオチン、抗原、抗体またはその誘導体からな
る群から選択されることを特徴とする請求項5に記載の
プローブ。
8. The probe according to claim 5, wherein the molecule having a binding property with a specific molecule is selected from the group consisting of avidin, biotin, an antigen, an antibody or a derivative thereof.
【請求項9】 プローブの3´末端の水酸基に所定の修
飾が施されていることを特徴とする請求項1または2い
ずれかに記載のプローブ。
9. The probe according to claim 1, wherein the hydroxyl group at the 3 ′ end of the probe is modified in a predetermined manner.
【請求項10】 プローブの3´末端の水酸基が、ター
ミナルトランスフェラーゼ、リガーゼ、所定のポリメラ
ーゼにより伸長あるいは付加されないよう修飾されてい
ることを特徴とする請求項9記載のプローブ。
10. The probe according to claim 9, wherein the 3′-terminal hydroxyl group of the probe is modified so as not to be extended or added by terminal transferase, ligase, or a predetermined polymerase.
【請求項11】 以下の(1) から(3) の反応が順に繰り
返し起こることを特徴とし、系内に蓄積された切断後の
プローブを検出することにより、試料中の特定の核酸を
分析するための方法。 (1) 試料中の特定の核酸と、該特定の核酸に対してハイ
ブリダイズ可能であり、非塩基部位の5´側および3´
側にDNAを結合した構造を持ち、該非塩基部位は該プ
ローブが該特定の核酸とハイブリダイズしたときのみA
Pエンドヌクレアーゼによって切断可能であることを特
徴とするプローブとがハイブリダイズする反応、(2) 2
本鎖DNA特異的APエンドヌクレアーゼによってハイ
ブリダイズした該プローブの非塩基部位が切断される反
応、(3) 切断された該プローブが該特定の核酸から解離
する反応。
11. A specific nucleic acid in a sample is analyzed by detecting the cleaved probe accumulated in the system, which is characterized in that the following reactions (1) to (3) are repeated in order. Way for. (1) A specific nucleic acid in a sample, which can hybridize with the specific nucleic acid, and is located on the 5'side and 3'of the abasic site.
It has a structure in which DNA is bound to the side, and the abasic site is A only when the probe hybridizes with the specific nucleic acid.
A reaction which hybridizes with a probe characterized by being cleavable by P endonuclease, (2) 2
A reaction in which the abasic site of the probe hybridized with the double-stranded DNA-specific AP endonuclease is cleaved, and (3) a reaction in which the cleaved probe is dissociated from the specific nucleic acid.
【請求項12】 プローブの非塩基部位に存在するAP
エンドヌクレアーゼによる開裂部位の3´側、および/
または5´側の塩基が、検出の対象となる特定の塩基に
相補的な塩基を有していることを特徴とする請求項11
に記載の方法。
12. AP present in the abasic site of the probe
3'side of cleavage site by endonuclease, and /
Alternatively, the 5'side base has a base complementary to a specific base to be detected.
The method described in.
【請求項13】 APエンドヌクレアーゼが大腸菌エク
ソヌクレアーゼIII(Exo III )である請求項11に記
載の方法。
13. The method according to claim 11, wherein the AP endonuclease is Escherichia coli exonuclease III (Exo III).
【請求項14】 Ca2+イオンまたはクエン酸存在下で
プローブの切断反応を行うことを特徴とする請求項13
に記載の方法。
14. The cleavage reaction of the probe is carried out in the presence of Ca 2+ ion or citric acid.
The method described in.
【請求項15】 非塩基部位が、アプリン酸部位、アピ
リミジン酸部位、チミングリコール、ウレア残基、テト
ラヒドロフラン、プロパンジオール、エチレングリコー
ル、デオキシリビトール、D−デオキシリボースのα−
アノマーからなる群から選択されるプローブを用いるこ
とを特徴とする、請求項11に記載の方法。
15. The α-base of the non-basic site is an apurinic acid site, an apyrimidic acid site, thymine glycol, a urea residue, tetrahydrofuran, propanediol, ethylene glycol, deoxyribitol, D-deoxyribose.
The method according to claim 11, characterized in that a probe selected from the group consisting of anomers is used.
【請求項16】 切断されたプローブを電気泳動、また
はクロマトグラフィーによって分離し検出することを特
徴とする、請求項11に記載の方法。
16. The method according to claim 11, wherein the cleaved probe is separated and detected by electrophoresis or chromatography.
【請求項17】 検出可能な分子を含むプローブを用い
ることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
17. The method according to claim 11, characterized in that a probe containing a detectable molecule is used.
【請求項18】 検出可能な分子が、放射性同位元素、
発光分子、蛍光分子、蛍光元素、酵素、特定の分子と結
合性を有する分子からなる群から選択されることを特徴
とする請求項17に記載の方法。
18. The detectable molecule is a radioisotope,
18. The method according to claim 17, wherein the method is selected from the group consisting of a luminescent molecule, a fluorescent molecule, a fluorescent element, an enzyme, and a molecule having a binding property with a specific molecule.
【請求項19】 検出可能な分子が、発光分子、蛍光分
子、および蛍光元素からなる群から選択され、かつこれ
らの検出可能な分子から発生する光信号が前記プローブ
の切断によって変調を受ける請求項4に記載の方法。
19. The detectable molecule is selected from the group consisting of a luminescent molecule, a fluorescent molecule, and a fluorescent element, and the optical signal generated from these detectable molecules is modulated by cleavage of the probe. The method according to 4.
【請求項20】 非塩基部位が2カ所以上存在すること
を特徴とする請求項19に記載の方法。
20. The method according to claim 19, wherein there are two or more abasic sites.
【請求項21】 APエンドヌクレアーゼによる切断を
受けた後に解離したプローブ断片、またはその修飾物ま
たは未分解のプローブを捕捉することを含む、請求項1
1に記載の方法。
21. Capturing a probe fragment dissociated after being cleaved by AP endonuclease, or a modified product thereof or an undecomposed probe.
The method according to 1.
【請求項22】 APエンドヌクレアーゼによる切断を
受けた後に解離したプローブ断片、またはその修飾物ま
たは未分解のプローブを、該解離したプローブと相補的
な塩基配列を有する1本鎖領域を有し、更に該1本鎖領
域の近傍に2本鎖領域を有するDNAによって捕捉する
ことを特徴とする、請求項21に記載の方法。
22. A probe fragment dissociated after being cleaved by AP endonuclease, or a modified product thereof or an undecomposed probe, having a single-stranded region having a base sequence complementary to the dissociated probe, 22. The method according to claim 21, further comprising capturing with a DNA having a double-stranded region near the single-stranded region.
【請求項23】 捕捉したプローブをプライマーとし、
DNAポリメラーゼによってヌクレオチド合成反応を行
う請求項22に記載の方法。
23. The captured probe is used as a primer,
The method according to claim 22, wherein the nucleotide synthesis reaction is carried out by a DNA polymerase.
【請求項24】 切断されたプローブを、該切断された
プローブと相補的な塩基配列を有する1本鎖領域を有
し、更に該1本鎖領域の近傍に2本鎖領域を有するDN
Aに捕捉させた後、DNAポリメラーゼ、エクソヌクレ
アーゼ、少なくとも1種のデオキシヌクレオチド三リン
酸を作用させ、生成するピロリン酸またはヌクレオチド
一リン酸を検出することを含む、請求項22に記載の方
法。
24. A DN having a cleaved probe, a single-stranded region having a base sequence complementary to the cleaved probe, and further having a double-stranded region near the single-stranded region.
23. The method according to claim 22, which comprises reacting with DNA polymerase, exonuclease, and at least one deoxynucleotide triphosphate after being captured by A, and detecting the resulting pyrophosphate or nucleotide monophosphate.
【請求項25】 プローブとして、(1) 末端に、分析対
象である特定の核酸とはハイブリダイズできないが、該
プローブを捕捉する捕捉用DNAとはハイブリダイズ可
能な捕捉配列が付加しており、(2) かつ、捕捉配列末端
から非塩基部位に至る部分は、分析対象である特定の核
酸と相補的な配列を有し、(3) 更に、該非塩基部位から
捕捉配列と反対側の末端に至る部分は、分析対象である
特定の核酸とハイブリダイズするが該捕捉用DNAとは
ハイブリダイズしない配列からなることを特徴とする1
本鎖DNAを用い、該捕捉用DNAとして、該プローブ
とハイブリダイズする部分の該配列側に隣接して、検出
可能な分子を含む標識プローブとハイブリダイズする領
域を有する1本鎖DNAを用い、捕捉用DNAに捕捉さ
れた標識プローブを検出することを含む、請求項21に
記載の方法。
25. As a probe, at (1) end, a capture sequence that cannot hybridize with a specific nucleic acid to be analyzed but is capable of hybridizing with a capture DNA that captures the probe is added, (2) And, the portion from the end of the capture sequence to the abasic site has a sequence complementary to the specific nucleic acid to be analyzed, (3) Furthermore, from the abasic site to the end opposite to the capture sequence. The entire portion is composed of a sequence that hybridizes with a specific nucleic acid to be analyzed but does not hybridize with the capture DNA 1.
Single-stranded DNA is used, and as the capture DNA, single-stranded DNA having a region that hybridizes with a labeled probe containing a detectable molecule is adjacent to the sequence side of the portion that hybridizes with the probe, 22. The method of claim 21, comprising detecting the labeled probe captured on the capture DNA.
【請求項26】 所定の配列を持つ標識オリゴヌクレオ
チドに相補的な塩基配列、および切断されたプローブと
相補的な塩基配列を有する1本鎖領域を隣接して有し、
更に該1本鎖領域に連続する2本鎖領域を有するDNA
によって、切断されたプローブと標識オリゴヌクレオチ
ドとを捕捉することを特徴とする請求項22に記載の方
法。
26. A single-stranded region having a base sequence complementary to a labeled oligonucleotide having a predetermined sequence and a base sequence complementary to the cleaved probe is adjacently provided,
Further, a DNA having a double-stranded region continuous with the single-stranded region
23. The method according to claim 22, wherein the cleaved probe and the labeled oligonucleotide are captured by.
【請求項27】 ターミナルトランスフェラーゼで検出
可能なヌクレオチドを付加させることを特徴とする請求
項11に記載の方法。
27. The method according to claim 11, wherein a nucleotide detectable by terminal transferase is added.
【請求項28】 リガーゼにより検出可能な分子を有す
るヌクレオチドを結合させることを特徴とする請求項1
1に記載の方法。
28. A nucleotide having a molecule that can be detected by a ligase is bound.
The method according to 1.
【請求項29】 試料中の特定の核酸とハイブリダイズ
可能であり、非塩基部位の5´側および3´側にDNA
を結合した構造を持ち、該非塩基部位は該プローブが該
特定の核酸とハイブリダイズしたときのみAPエンドヌ
クレアーゼによって切断可能であることを特徴とするプ
ローブを含む、核酸を分析するためのキット。
29. DNA capable of hybridizing with a specific nucleic acid in a sample and having DNA on the 5 ′ side and the 3 ′ side of an abasic site.
A kit for analyzing a nucleic acid, which comprises a probe having a structure in which the abasic site is bound, and the abasic site is cleavable by an AP endonuclease only when the probe hybridizes with the specific nucleic acid.
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