JPH11286616A - Nucleic acid staining agent, method for detecting double-stranded nucleic acid, and reagent for detecting target nucleic acid - Google Patents

Nucleic acid staining agent, method for detecting double-stranded nucleic acid, and reagent for detecting target nucleic acid

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JPH11286616A
JPH11286616A JP9121198A JP9121198A JPH11286616A JP H11286616 A JPH11286616 A JP H11286616A JP 9121198 A JP9121198 A JP 9121198A JP 9121198 A JP9121198 A JP 9121198A JP H11286616 A JPH11286616 A JP H11286616A
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JP
Japan
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nucleic acid
group
double
ethidium bromide
probe
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JP9121198A
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Japanese (ja)
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Yasumasa Fukushima
康正 福島
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Unitika Ltd
Original Assignee
Unitika Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a nucleic acid staining agent which undergoes a marked change in fluorescent characteristics, especially, in fluorescent intensity depen dent of the presence or absence of a double-stranded nucleic acid by selecting a 3,8-diazo-6-phenylphenanthridine derivative. SOLUTION: A derivative (ethidium bromide derivative) of the formula is used. In the formula, R1 is an alkyl; R2 is a halide ion; R3 and R4 are each phenyl, anilino, hydroxyphenyl, an alkylanilino, a dialkylanilino, a dihydroxyalkylanilino, a 2-(N-alkylanilino)ethanol, naphthyl, or naphthol. The ethidium bromide derivative may be used as such or in the form dissolved or dispersed in a suitable solvent or dispersion medium. The solvent and the dispersion medium are exemplified by water, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, and various buffer solutions such as a phosphate buffer solution, and an acetate buffer solution. The solution or the dispersion has an ethidium bromide derivative concentration of, desirably, 1×10<-8> to 1×10<-5> M.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はウイルス、微生物、
動植物、ヒト等の核酸の特定の塩基配列を光学的手段を
用いて検出、同定、もしくは各種塩基配列における変異
の有無の検出に有用な核酸染色剤及びそれを用いた遺伝
子診断、有用遺伝子のクローニング、未知遺伝子の探索
等における二本鎖核酸の検出方法及び検出試薬に関する
ものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to viruses, microorganisms,
Nucleic acid stains useful for detecting and identifying specific nucleotide sequences of nucleic acids of animals, plants, humans, etc. using optical means, or detecting the presence or absence of mutations in various nucleotide sequences, gene diagnosis using the same, and cloning of useful genes The present invention relates to a double-stranded nucleic acid detection method and a detection reagent for searching for unknown genes and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】核酸の分析技術の発達により種々の変異
遺伝子が多く見いだされ、遺伝子の変異はタンパク質の
変異を起こし、それによってさまざまな疾病が引き起こ
されていることが明らかになってきた。現在、これらの
疾病は酵素によるアッセイや抗体による免疫的な方法に
よって診断、発見されることが主流であるが、早期発見
及び早期治療という観点から、遺伝子上での変異を早期
に発見することのできる遺伝子診断の重要性が指摘され
ている。また、遺伝子診断は、感染した細菌の同定にも
多く利用されている。
2. Description of the Related Art With the development of nucleic acid analysis technology, many mutant genes have been found, and it has become clear that gene mutations cause protein mutations, thereby causing various diseases. At present, these diseases are mainly diagnosed and detected by enzyme-based assays and immunological methods using antibodies.However, from the viewpoint of early detection and early treatment, it is important to detect mutations in genes as early as possible. The importance of possible genetic diagnosis has been pointed out. Genetic diagnosis is also often used to identify infected bacteria.

【0003】細菌感染症における原因細菌の遺伝子の検
出又は同定の分野においては、DNA−DNAハイブリ
ダイゼーション法又はDNA−RNAハイブリダイゼー
ション法を用いる試みがなされている。この方法は、細
菌の核酸の特定部分に着目して、その部分の塩基配列が
対象とする被検核酸サンプル中に存在するか否かをハイ
ブリダイゼーション法によって測定することによってサ
ンプル中に問題となる細菌が存在するか否かを判定する
方法である。
[0003] In the field of detection or identification of the gene of the causative bacterium in bacterial infections, attempts have been made to use a DNA-DNA hybridization method or a DNA-RNA hybridization method. This method is problematic in a sample by focusing on a specific portion of a nucleic acid of a bacterium and measuring whether or not the base sequence of that portion is present in the test nucleic acid sample of interest by a hybridization method. This is a method for determining whether or not bacteria exist.

【0004】ハイブリダイゼーション法の典型的な手順
としては、被検核酸を変性して不溶性担体に結合し、こ
れを酵素やラジオアイソトープで標識された標的核酸と
相補的な塩基配列を有するプローブとインキュベートし
てハイブリッド体を形成させ、その後、不溶性担体を洗
浄して標的配列と結合していないプローブを洗い流し、
酵素反応やラジオアイソトープ等により標的核酸量を定
量する操作である。
As a typical procedure of the hybridization method, a test nucleic acid is denatured and bound to an insoluble carrier, which is then incubated with a probe having a base sequence complementary to a target nucleic acid labeled with an enzyme or radioisotope. To form a hybrid, then wash the insoluble carrier to wash away the probe not bound to the target sequence,
This is an operation for quantifying the amount of a target nucleic acid by an enzyme reaction, radioisotope, or the like.

【0005】しかし、上記のような不溶性担体を用いた
ハイブリダイゼーション法では、未反応プローブの除去
(B/F分離)が必要であり、その操作は極めて煩雑で
ある。さらに、プローブがこの不溶性担体に吸着してし
まうため、不溶性担体上のハイブリッド体の標識物質を
測定する段階でこの不溶性担体に吸着したプローブに由
来する信号が測定結果に紛れ込み、試料中の標的核酸の
有無及びその量の測定結果に誤差が生じ、正しい判定が
困難であるという問題がある。
However, in the hybridization method using the insoluble carrier as described above, it is necessary to remove the unreacted probe (B / F separation), and the operation is extremely complicated. Further, since the probe is adsorbed on the insoluble carrier, a signal derived from the probe adsorbed on the insoluble carrier is mixed into the measurement result at the stage of measuring the labeling substance of the hybrid on the insoluble carrier, and the target in the sample is removed. There is a problem that an error occurs in the measurement result of the presence or absence of the nucleic acid and the amount thereof, and it is difficult to make a correct determination.

【0006】そこで、これらの問題を回避する方法とし
て、溶液中でのハイブリダイゼーション法、いわゆる、
均一系での方法の開発が望まれている。この均一系での
最大の課題は、標的核酸に結合しているプローブと結合
していないプローブを識別する必要があることである。
Therefore, as a method of avoiding these problems, a hybridization method in a solution, so-called,
The development of a homogeneous method is desired. The biggest challenge with this homogeneous system is that it is necessary to distinguish between probes that bind to the target nucleic acid and those that do not.

【0007】B/F分離を行わずにハイブリッド体を検
出する方法としては、蛍光偏光解消法を利用した方法が
提案されている(特開平2−75958号公報、特開平
2−295496号公報)。この方法は、蛍光色素標識
されたプローブを用い、一本鎖核酸の蛍光偏光とハイブ
リッド体の蛍光偏光の違いにより標的核酸の有無を判定
する方法であり、その原理は、プローブに結合した蛍光
色素が二本鎖になったことにより運動しにくくなり、蛍
光異方性が増大することを利用している。しかし、この
方法では検体中にタンパク質等の夾雑物が含まれている
と、プローブがそれらに非特異的に吸着し、ハイブリッ
ド体検出のバックグランドを上昇させる原因となるた
め、あらかじめこれらの夾雑物を完全に除去するという
煩雑な操作が必要となる。
As a method for detecting a hybrid without performing B / F separation, a method utilizing a fluorescence depolarization method has been proposed (JP-A-2-75958, JP-A-2-295496). . This method uses a fluorescent dye-labeled probe to determine the presence or absence of a target nucleic acid based on the difference between the fluorescence polarization of a single-stranded nucleic acid and the fluorescence polarization of a hybrid. Is made to be difficult to move due to the double-stranded structure, and the fact that the fluorescence anisotropy is increased is used. However, in this method, if impurities such as proteins are contained in the sample, the probe is non-specifically adsorbed to them and causes an increase in the background of hybrid detection. Requires a complicated operation of completely removing the.

【0008】また、光励起エネルギーの移動を利用した
ハイブリッド体の検出法が提案されている(Proc. Nat
l. Acad. Sci. USA, 85, 8790-8794 )。この方法は、
エネルギー供与体化合物とエネルギー受容体化合物とか
ら構成されており、プローブが標的核酸にハイブリッド
した時、両化合物が近接に存在するためエネルギー供与
体から励起エネルギーが受容体に移動することで、エネ
ルギー供与体の励起寿命及び蛍光強度の減少又は受容体
の蛍光強度の増加が観測される。これらの現象を利用す
ることによりハイブリダイゼーションの有無を溶液のま
ま測定でき、一連の煩雑な操作を省くことができる画期
的な方法であるが、感度が既存の方法に比べて数オーダ
ー低く、実用化には到っていないのが現状である。
A method for detecting a hybrid using the transfer of photoexcitation energy has been proposed (Proc. Nat.
l. Acad. Sci. USA, 85, 8790-8794). This method
It consists of an energy donor compound and an energy acceptor compound. When the probe hybridizes to the target nucleic acid, the excitation energy is transferred from the energy donor to the acceptor due to the presence of both compounds in close proximity, resulting in energy donation. A decrease in the excitation lifetime and fluorescence intensity of the body or an increase in the fluorescence intensity of the receptor is observed. By utilizing these phenomena, the presence or absence of hybridization can be measured as a solution, and it is an epoch-making method that can eliminate a series of complicated operations, but the sensitivity is several orders of magnitude lower than existing methods, At present, it has not been put to practical use.

【0009】さらに、インターカレーター性蛍光色素を
用いたハイブリッド体の検出方法が提案されている(特
開平8−211050号公報)。この方法は、色素がハ
イブリッド体にインターカレーションしたときの蛍光特
性の変化を測定することによりハイブリッド体を検出す
る方法である。また、特開平9−406611号公報に
は、ピリリウム塩又はその類似塩をインターカレーター
性色素として利用することができることが開示されてい
る。
Further, a method for detecting a hybrid using an intercalating fluorescent dye has been proposed (JP-A-8-21110). This method is a method of detecting a hybrid by measuring a change in fluorescence characteristics when a dye is intercalated into the hybrid. JP-A-9-406611 discloses that a pyrylium salt or a salt thereof can be used as an intercalating dye.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの色素
は、二本鎖核酸の有無に対する蛍光強度の変化が小さい
という問題点があった。本発明は、二本鎖核酸の有無に
対する蛍光特性の変化、特に蛍光強度の変化が大きい核
酸染色剤及びそれを用いた二本鎖核酸の検出方法及び検
出試薬を提供することを目的とするものである。
However, these dyes have a problem that the change in fluorescence intensity with respect to the presence or absence of double-stranded nucleic acid is small. An object of the present invention is to provide a nucleic acid stain having a large change in fluorescence characteristics with respect to the presence or absence of a double-stranded nucleic acid, particularly a large change in fluorescence intensity, and a method and a reagent for detecting a double-stranded nucleic acid using the same. It is.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者は、このような
核酸染色剤を提供するために鋭意検討の結果、3,8−
ジアゾ−6−フェニルフェナンスリジン誘導体は核酸と
相互作用することによりその蛍光強度及び蛍光波長が変
化するということを見い出し、本発明に到達した。
The present inventors have made intensive studies to provide such a nucleic acid stain, and as a result, have found that 3,8-
The present inventors have found that a diazo-6-phenylphenanthlysine derivative changes its fluorescence intensity and fluorescence wavelength by interacting with a nucleic acid, and arrived at the present invention.

【0012】すなわち、第1の発明は、下記一般式
(1)で示される3,8−ジアゾ−6−フェニルフェナ
ンスリジン誘導体(以下、エチジウムブロミド誘導体と
記載する)を含有してなることを特徴とする核酸染色剤
を要旨とするものである。
That is, the first invention comprises a 3,8-diazo-6-phenylphenanthridine derivative represented by the following general formula (1) (hereinafter referred to as an ethidium bromide derivative). The gist of the invention is a nucleic acid stain.

【0013】[0013]

【化2】 Embedded image

【0014】(なお、式中のR1 はアルキル基を表し、
2 はハロゲンイオンを表し、R3 及びR4 はフェニル
基、アニリノ基、ヒドロキシフェニル基、アルキルアニ
リノ基、ジアルキルアニリノ基、ジヒドロキシアルキル
アニリノ基、2−(N−アルキルアニリノ)エタノール
基、ナフチル基、ナフトール基を表す。)
(Wherein R 1 represents an alkyl group;
R 2 represents a halogen ion; R 3 and R 4 represent phenyl, anilino, hydroxyphenyl, alkylanilino, dialkylanilino, dihydroxyalkylanilino, 2- (N-alkylanilino) ethanol A naphthyl group or a naphthol group. )

【0015】また、第2の発明は、前記一般式(1)で
示されるエチジウムブロミド誘導体が二本鎖核酸と相互
作用することによって生じる蛍光特性の変化を測定する
ことを特徴とする二本鎖核酸の検出方法を要旨とするも
のである。さらに第3の発明は、標的核酸に相補的な核
酸配列を有する一本鎖ヌクレオチドからなるプローブ
と、前記一般式(1)で示されるエチジウムブロミド誘
導体を含有してなることを特徴とする標的核酸の検出試
薬を要旨とするものである。
[0015] The second invention is characterized in that a change in fluorescence characteristics caused by the interaction of the ethidium bromide derivative represented by the general formula (1) with a double-stranded nucleic acid is measured. The gist is a method for detecting a nucleic acid. Further, a third invention is a target nucleic acid comprising a probe consisting of a single-stranded nucleotide having a nucleic acid sequence complementary to a target nucleic acid, and an ethidium bromide derivative represented by the general formula (1). Of the present invention.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いられるエチジウムブロミド誘導体は上記一
般式(1)で示されるものである。上記一般式中のR1
としてはメチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル
基が挙げられ、R2 としては、臭素、塩素等のハロゲン
イオンが挙げられ、R3 及びR4 としては、電子供与基
であるフェニル基、アニリノ基、ヒドロキシフェニル
基、メチルアニリノ基、エチルアニリノ基等のアルキル
アニリノ基、ジメチルアニリノ基、ジエチルアニリノ基
等のジアルキルアニリノ基、ジメタノールアニリノ基、
ジエタノールアニリノ基等のジヒドロキシアルキルアニ
リノ基、2−(N−エチルアニリノ)エタノール基等の
2−(N−アルキルアニリノ)エタノール基、ナフチル
基、ナフトール基が挙げられる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.
The ethidium bromide derivative used in the present invention is represented by the above general formula (1). R 1 in the above general formula
Examples thereof include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group and a propyl group.Examples of R 2 include a bromine and a halogen ion such as chlorine.As R 3 and R 4 , a phenyl group which is an electron donating group, Alkylanilino group such as anilino group, hydroxyphenyl group, methylanilino group, ethylanilino group, dimethylanilino group, dialkylanilino group such as diethylanilino group, dimethanolanilino group,
Examples include a dihydroxyalkylanilino group such as a diethanolanilino group, a 2- (N-alkylanilino) ethanol group such as a 2- (N-ethylanilino) ethanol group, a naphthyl group, and a naphthol group.

【0017】本発明の核酸染色剤は、上記のエチジウム
ブロミド誘導体をそのまま用いてもよく、また、適当な
溶媒や分散剤に溶解又は分散させてもよい。このような
溶媒及び分散剤としては、水、アセトニトリル、ジメチ
ルスルホキシド、リン酸緩衝液、酢酸緩衝液等の各種緩
衝液等が挙げられる。このときのエチジウムブロミド誘
導体の濃度としては、1×10-8〜1×10-5Mが好ま
しい。
As the nucleic acid stain of the present invention, the above-mentioned ethidium bromide derivative may be used as it is, or may be dissolved or dispersed in an appropriate solvent or dispersant. Examples of such a solvent and a dispersant include various buffers such as water, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, a phosphate buffer, and an acetate buffer. At this time, the concentration of the ethidium bromide derivative is preferably 1 × 10 −8 to 1 × 10 −5 M.

【0018】また、本発明の核酸染色剤は、上記のエチ
ジウムブロミド誘導体が標的核酸を検出するためのプロ
ーブに結合した形であってもよい。プローブとしては、
標的核酸中の特定の塩基配列に対して完全に相補的な核
酸配列を有することが好ましいが、一部の塩基が相補的
配列でなくても標的核酸との結合に支障がなければ問題
はない。特定の塩基配列は、標的核酸中の10〜30塩
基からなる核酸配列であり、この配列が他の核酸と識別
可能な配列であることが好ましい。
The nucleic acid stain of the present invention may be in a form in which the above ethidium bromide derivative is bound to a probe for detecting a target nucleic acid. As a probe,
It is preferable to have a nucleic acid sequence completely complementary to a specific base sequence in the target nucleic acid, but there is no problem even if some bases are not complementary sequences as long as they do not interfere with binding to the target nucleic acid. . The specific base sequence is a nucleic acid sequence consisting of 10 to 30 bases in the target nucleic acid, and this sequence is preferably a sequence that can be distinguished from other nucleic acids.

【0019】エチジウムブロミド誘導体とプローブとの
結合は、プローブにエチジウムブロミド誘導体を直接結
合させてもよく、適当な分子長のリンカーを介して結合
させてもよい。リンカーとしては、ハイブリッド体形成
及びエチジウムブロミド誘導体と二本鎖核酸との相互作
用を妨げない分子であれば特に限定されるものではない
が、結合操作の容易性等の観点から、両末端に官能基を
有する二官能性炭化水素を用いることが好適である。
The ethidium bromide derivative can be bound to the probe by directly binding the ethidium bromide derivative to the probe or via a linker having an appropriate molecular length. The linker is not particularly limited as long as it does not hinder the formation of the hybrid and the interaction between the ethidium bromide derivative and the double-stranded nucleic acid. It is preferred to use a difunctional hydrocarbon having groups.

【0020】エチジウムブロミド誘導体とプローブとの
結合部位としては、同じくハイブリッド体形成及びエチ
ジウムブロミド誘導体と二本鎖核酸との相互作用を妨げ
ない部位であれば特に限定されるものではなく、プロー
ブの5’末端、3’末端又は中央部分のいずれであって
もよい。ただし、プローブを共存させた状態でPCR法
等の遺伝子増幅を実施する場合には、DNA合成酵素に
よる核酸の伸長反応を阻害しないようにエチジウムブロ
ミド誘導体をプローブの5’末端に結合させることが好
ましい。
The binding site between the ethidium bromide derivative and the probe is not particularly limited as long as it does not interfere with the formation of the hybrid and the interaction between the ethidium bromide derivative and the double-stranded nucleic acid. It may be any of the 'end, 3' end or the central part. However, when performing gene amplification such as PCR in the presence of the probe, it is preferable to attach an ethidium bromide derivative to the 5 ′ end of the probe so as not to inhibit the elongation reaction of the nucleic acid by the DNA synthase. .

【0021】次に、本発明の二本鎖核酸の検出方法につ
いて説明する。本発明の二本鎖核酸の検出方法は、上記
のエチジウムブロミド誘導体を核酸染色剤として用い、
エチジウムブロミド誘導体が二本鎖核酸と相互作用する
ことにより生じる蛍光特性の変化を測定することによっ
て行う。なお、エチジウムブロミド誘導体と二本鎖核酸
との相互作用とは、エチジウムブロミド誘導体が二本鎖
核酸にインターカレートしている状態であると思われる
が、特に本発明でいう相互作用は、インターカレーショ
ンに限定されるものではない。
Next, the method for detecting a double-stranded nucleic acid of the present invention will be described. The method for detecting a double-stranded nucleic acid of the present invention uses the above ethidium bromide derivative as a nucleic acid stain,
The measurement is performed by measuring a change in the fluorescent property caused by the ethidium bromide derivative interacting with the double-stranded nucleic acid. The interaction between the ethidium bromide derivative and the double-stranded nucleic acid is considered to be a state in which the ethidium bromide derivative is intercalated into the double-stranded nucleic acid. It is not limited to curation.

【0022】本発明においては、二本鎖核酸と相互作用
する前のエチジウムブロミド誘導体は親水性の高い水分
子に囲まれた状況にあるが、二本鎖核酸と相互作用する
と、その化合物は疎水性の高い核酸塩基に囲まれた状況
となるため、蛍光特性が変化する。このため、この蛍光
特性の変化を例えば、特定波長における蛍光強度の変化
や極大最大波長の変化等によって測定することにより、
二本鎖核酸を検出、定量することができるのである。
In the present invention, the ethidium bromide derivative before interacting with the double-stranded nucleic acid is surrounded by highly hydrophilic water molecules, but when interacting with the double-stranded nucleic acid, the compound becomes hydrophobic. Since the situation is surrounded by nucleic acid bases having high affinity, the fluorescence characteristics change. For this reason, by measuring the change in the fluorescence characteristic by, for example, a change in the fluorescence intensity at a specific wavelength or a change in the maximum maximum wavelength,
Double-stranded nucleic acids can be detected and quantified.

【0023】本発明の検出方法は、プローブを用いたハ
イブリダイゼーション法において、プローブと標的核酸
のハイブリッド体を検出するのに利用することができ
る。この場合、予めエチジウムブロミド誘導体をプロー
ブに結合させておいてこれを標的核酸とハイブリダイズ
させて検出することもできるし、エチジウムブロミド誘
導体の結合していないプローブをまず標的核酸とハイブ
リダイズさせ、これにエチジウムブロミド誘導体を添加
して検出することもできる。また、本発明の検出方法
は、プローブあるいは試料を固定した状態及び溶液中で
のハイブリダイゼーションに適応することができる。
The detection method of the present invention can be used to detect a hybrid of a probe and a target nucleic acid in a hybridization method using a probe. In this case, the ethidium bromide derivative can be bound to the probe in advance and detected by hybridizing with the target nucleic acid, or the probe without the ethidium bromide derivative bound thereto can be first hybridized with the target nucleic acid, and Can be detected by adding an ethidium bromide derivative to the mixture. Further, the detection method of the present invention can be applied to hybridization in a state where a probe or a sample is fixed and in a solution.

【0024】二本鎖核酸に添加するエチジウムブロミド
誘導体の量としては、二本鎖核酸に対してエチジウムブ
ロミド誘導体が過剰となることが好ましく、1×10-8
〜1×10-5Mとなるように添加することが好ましい。
The amount of the ethidium bromide derivative to be added to the double-stranded nucleic acid is preferably an excess of the ethidium bromide derivative with respect to the double-stranded nucleic acid, preferably 1 × 10 −8
It is preferable to add so as to be 1 × 10 −5 M.

【0025】蛍光特性の変化の測定方法としては、二本
鎖核酸と共存させない状態で測定したエチジウムブロミ
ド誘導体の蛍光スペクトルと二本鎖核酸と共存させた状
態で測定した蛍光性物質の蛍光スペクトルから蛍光極大
波長を比較することにより、又は両スペクトルの蛍光極
大波長における両スペクトルの蛍光強度を比較すること
によって蛍光特性の変化を測定すればよい。
The method for measuring the change in the fluorescence characteristics is based on the fluorescence spectrum of the ethidium bromide derivative measured in the absence of the double-stranded nucleic acid and the fluorescence spectrum of the fluorescent substance measured in the presence of the double-stranded nucleic acid. The change in the fluorescence characteristic may be measured by comparing the fluorescence maximum wavelengths or by comparing the fluorescence intensities of both spectra at the fluorescence maximum wavelengths of both spectra.

【0026】また、本発明の標的核酸の検出試薬は、プ
ローブとエチジウムブロミド誘導体を含有してなるもの
であり、エチジウムブロミド誘導体はプローブに結合し
た形でもよく、結合していない形でもよい。
The reagent for detecting a target nucleic acid according to the present invention comprises a probe and an ethidium bromide derivative, and the ethidium bromide derivative may or may not be bound to the probe.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。 実施例1 下記構造式(2)で示されるエチジウムブロマイド1g
(2.5mmol)を50mlのアセトンに溶解し、そこへ
2.8mlの6Mの塩酸(15mmol)、10mlの水及
び340mg(5.0mmol)の亜硝酸ナトリウムを加
え、0℃で2時間攪拌した。その後、826mg(5.
0mmol)の2−(N−エチルアニリノ)エタノールを添
加し、0℃で20時間攪拌した。炭酸水素ナトリウムを
添加して溶液を中性にした後、沈殿物をろ取し、水で洗
浄した。沈殿物を塩化メチレンに溶解し、シルカゲルカ
ラムで精製することにより下記構造式(3)で示される
エチジウムブロミド誘導体(以下、EB2NEEと記載
する)を得た(収量0.78g)。
The present invention will be specifically described below with reference to examples. Example 1 1 g of ethidium bromide represented by the following structural formula (2)
(2.5 mmol) was dissolved in 50 ml of acetone, and 2.8 ml of 6M hydrochloric acid (15 mmol), 10 ml of water and 340 mg (5.0 mmol) of sodium nitrite were added thereto, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 2 hours. . Thereafter, 826 mg (5.
(0 mmol) of 2- (N-ethylanilino) ethanol and stirred at 0 ° C. for 20 hours. After adding sodium hydrogen carbonate to make the solution neutral, the precipitate was collected by filtration and washed with water. The precipitate was dissolved in methylene chloride and purified with a silica gel column to obtain an ethidium bromide derivative represented by the following structural formula (3) (hereinafter, referred to as EB2NEE) (yield 0.78 g).

【0028】[0028]

【化3】 Embedded image

【0029】[0029]

【化4】 Embedded image

【0030】得られたEB2NEEを核酸染色剤として
用い、溶液中の二本鎖核酸の測定を行った。なお、二本
鎖核酸としては、市販のもの(Calf thymus DNA,ベーリ
ンガー社製)を用いた。まず、ジメチルスルホキシドに
100mMの濃度となるようにEB2NEEを溶解した
後、50mMのNaClを含む5mMのTrisHCl 緩衝液
(pH7.5)で100倍に希釈し、励起波長350n
mにおける蛍光スペクトルを蛍光分光計FP−777
(日本分光社製)を用いて測定した(図1の点線)。次
に、二本鎖核酸の塩基対濃度がEB2NEE濃度の25
倍となるように二本鎖核酸を添加し、その蛍光スペクト
ルを同様の励起波長で測定した(図1の実線)。図1
は、二本鎖核酸の存在下及び非存在下でのEB2NEE
の蛍光スペクトルを示す図であり、縦軸に蛍光強度を、
横軸に蛍光波長を示している。図1からわかるように二
本鎖核酸の非存在下でのEB2NEEの蛍光極大波長は
425nmであるが、二本鎖核酸が存在する時の蛍光極
大波長は398nmであり、EB2NEEが二本鎖核酸
と相互作用することにより、蛍光波長が27nm移動し
た。また、二本鎖核酸が存在する時の398nmの蛍光
強度は、存在しない時のそれの約50倍であった。この
ことから、蛍光波長398nmの蛍光強度を測定するこ
とによって二本鎖核酸を検出することが可能であること
がわかる。
Using the obtained EB2NEE as a nucleic acid stain, double-stranded nucleic acids in the solution were measured. As the double-stranded nucleic acid, a commercially available double-stranded nucleic acid (Calf thymus DNA, manufactured by Boehringer) was used. First, EB2NEE was dissolved in dimethyl sulfoxide to a concentration of 100 mM, and then diluted 100-fold with a 5 mM TrisHCl buffer (pH 7.5) containing 50 mM NaCl, and the excitation wavelength was changed to 350 n.
m was measured using a fluorescence spectrometer FP-777.
(Made by JASCO Corporation) (dotted line in FIG. 1). Next, the base pair concentration of the double-stranded nucleic acid was 25% of the EB2NEE concentration.
The double-stranded nucleic acid was added so as to be twice as large, and the fluorescence spectrum was measured at the same excitation wavelength (solid line in FIG. 1). FIG.
EB2NEEE in the presence and absence of double-stranded nucleic acid
It is a diagram showing a fluorescence spectrum of, the fluorescence intensity on the vertical axis,
The horizontal axis indicates the fluorescence wavelength. As can be seen from FIG. 1, the maximum fluorescence wavelength of EB2NEE in the absence of double-stranded nucleic acid is 425 nm, while the maximum fluorescence wavelength in the presence of double-stranded nucleic acid is 398 nm. The fluorescence wavelength shifted by 27 nm by interacting with. In addition, the fluorescence intensity at 398 nm when the double-stranded nucleic acid was present was about 50 times that when the double-stranded nucleic acid was not present. This indicates that double-stranded nucleic acid can be detected by measuring the fluorescence intensity at a fluorescence wavelength of 398 nm.

【0031】実施例2 1本鎖M13mp18DNA (宝酒造社製)と部分的に相
補的な塩基配列を有する配列番号1に示す20量体オリ
ゴヌクレオチドをアプライドバイオシステムズ社製39
1DNA 自動合成機を用いて合成した。CPG担体からの
切り出し、脱保護、高速液体クロマトグラフィー(HP
LC)による精製はアプライドバイオシステムズ社指定
の方法により行った。このオリゴヌクレオチドの5’末
端に、グレンリサーチ社製の試薬5’チオールモディフ
ァイアーC6を用いてチオールリンカーを結合させた。
Example 2 A 20-mer oligonucleotide having a base sequence partially complementary to a single-stranded M13mp18 DNA (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) represented by SEQ ID NO: 1 was synthesized by Applied Biosystems Inc. 39
1 DNA was synthesized using an automatic synthesizer. Excision from CPG carrier, deprotection, high performance liquid chromatography (HP
Purification by LC) was performed by a method specified by Applied Biosystems. A thiol linker was bound to the 5 'end of this oligonucleotide using a 5' thiol modifier C6 manufactured by Glen Research.

【0032】得られたオリゴヌクレオチド(260nm
における吸光度が5)を100mMのTrisHCl 緩衝液
(pH7.5)50mlに溶解し、これに1Mの硝酸銀
溶液を7.5ml加え、攪拌後、室温で40分放置し
た。1Mのジチオスレイトール(DTT)溶液を10m
l加えて攪拌後、室温で30分放置した。遠心分離によ
り沈殿物を除き、高速液体クロマトグラフィーでプロー
ブを精製した。これに0.01MのDTTを20ml加
え、攪拌後、アルゴン置換を行った。(溶液1)
The resulting oligonucleotide (260 nm
Was dissolved in 50 ml of 100 mM TrisHCl buffer (pH 7.5), and 7.5 ml of a 1 M silver nitrate solution was added thereto. After stirring, the mixture was allowed to stand at room temperature for 40 minutes. 10m of 1M dithiothreitol (DTT) solution
After adding and stirring, the mixture was left at room temperature for 30 minutes. The precipitate was removed by centrifugation, and the probe was purified by high performance liquid chromatography. 20 ml of 0.01 M DTT was added thereto, and the mixture was stirred and replaced with argon. (Solution 1)

【0033】1g(1.3mmol)のEB2NEEと0.
08g(1.4mmol)の水酸化カリウムを10mlのグ
リコールモノメチルエーテルに溶解し、そこに0.23
g(1.4mmol)の1,3−ジヨードプロパンを加え、
5時間加熱還流した。これに10mlの水を加え、よく
振り混ぜた後、水層を除去した。これにヘキサンを加え
て析出した固体を濾過して集めた(収量0.58g)。
この析出した固体の15mgをジメチルホルムアミド2
00ml、1Mのリン酸緩衝液(pH10.0)300m
l及び水500mlを加え、その後アルゴン置換した。
(溶液2)
1 g (1.3 mmol) of EB2NEE and 0.1 g
08 g (1.4 mmol) of potassium hydroxide was dissolved in 10 ml of glycol monomethyl ether.
g (1.4 mmol) of 1,3-diiodopropane are added,
The mixture was refluxed for 5 hours. To this, 10 ml of water was added, and after shaking well, the aqueous layer was removed. Hexane was added thereto, and the precipitated solid was collected by filtration (yield 0.58 g).
15 mg of the precipitated solid was dissolved in dimethylformamide 2
00 ml, 1 M phosphate buffer (pH 10.0) 300 m
l and 500 ml of water were added, followed by purging with argon.
(Solution 2)

【0034】この溶液2に溶液1を容量が2:1になる
ように混合し、室温で2時間放置した後、セファデック
スG−25(ファルマシア社製)を用いたゲル濾過に供
し、取得物を乾燥後、高速液体クロマトグラフィーで精
製することにより下記構造式(4)で示されるEB2N
EEの結合したプローブを得た。なお、高速液体クロマ
トグラフィー操作において使用した緩衝液は、0.1M
のTrisHCl (pH7.5)/50重量%アセトニトリル
であり、セファデックスG−25のゲル濾過操作に用い
た緩衝液は、0.1MのTrisHCl (pH7.5)/5重
量%アセトニトリルである。
The solution 1 was mixed with the solution 2 so that the volume became 2: 1 and left at room temperature for 2 hours, and then subjected to gel filtration using Sephadex G-25 (manufactured by Pharmacia) to obtain the obtained product. Is dried and purified by high performance liquid chromatography to obtain EB2N represented by the following structural formula (4).
An EE-bound probe was obtained. The buffer used in the high performance liquid chromatography operation was 0.1 M
Is TrisHCl (pH 7.5) / 50% by weight acetonitrile. The buffer used for the gel filtration operation of Sephadex G-25 is 0.1M TrisHCl (pH 7.5) / 5% by weight acetonitrile.

【0035】[0035]

【化5】 Embedded image

【0036】実施例3 実施例2で作製したEB2NEE結合プローブを用いて
M13mp18DNA の検出を行った。M13mp18DN
A (宝酒造社製)200pmolとBE2NEE結合プロー
ブ200pmolを50mMのNaClを含む5mMのTris
HCl 緩衝液(pH7.5)1mlに溶解し、90℃まで
加熱後、放冷して徐々に室温(約20℃)までもどして
M13mp18DNA にプローブをハイブリダイズさせ
た。このハイブリッド体の励起波長350nmにおける
蛍光スペクトルを測定した。また、M13mp18DNA
を添加しない以外は同様にして蛍光スペクトルを測定し
た。この結果、プローブだけの溶液では蛍光極大波長が
425nmであったのに対し、ハイブリッド体の場合で
は、蛍光極大波長は399nmであり、また、ハイブリ
ッド体の場合の蛍光強度はプローブだけの場合の蛍光強
度の約5倍であった。これらの結果から、試料中にEB
2NEE結合プローブを添加することにより特定核酸の
検出を行うことが可能であることがわかる。
Example 3 M13mp18 DNA was detected using the EB2NEE binding probe prepared in Example 2. M13mp18DN
A 200 pmol (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) and 200 pmol of BE2NEE binding probe were added to 5 mM Tris containing 50 mM NaCl.
It was dissolved in 1 ml of HCl buffer (pH 7.5), heated to 90 ° C., allowed to cool, and gradually returned to room temperature (about 20 ° C.) to hybridize the probe to M13mp18 DNA. The fluorescence spectrum of the hybrid at an excitation wavelength of 350 nm was measured. Also, M13mp18 DNA
The fluorescence spectrum was measured in the same manner except that no was added. As a result, the fluorescence maximum wavelength was 425 nm in the solution containing only the probe, whereas the fluorescence maximum wavelength was 399 nm in the case of the hybrid, and the fluorescence intensity in the case of the hybrid was the fluorescence intensity in the case of only the probe. It was about 5 times the strength. From these results, EB was found in the sample.
It can be seen that it is possible to detect a specific nucleic acid by adding a 2NEE binding probe.

【0037】実施例4 実施例2で作製したEB2NEE結合プローブ200pm
olに、M13mp18DNA (宝酒造社製)の0.1、
0.2、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0、
7.5、10.0、15.0又は20.0当量添加し、
実施例1と同様にして励起波長350nm、蛍光波長3
98nmの蛍光強度を測定した。その結果を図2に示
す。図2は、EB2NEE結合プローブを用いてM13
mp18DNA を定量したときの結果を示す図であり、縦
軸に蛍光強度を、横軸にプローブ量を示している。図2
より、試料中の標的核酸の量に比例して蛍光強度が増加
していることがわかる。従って、試料にEB2NEE結
合プローブを添加し、その蛍光強度を測定することによ
り試料中の特定核酸の定量を行うことができることがわ
かる。
Example 4 EB2NEE binding probe 200 pm prepared in Example 2
ol, 0.1 of M13mp18 DNA (Takara Shuzo),
0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 5.0,
7.5, 10.0, 15.0 or 20.0 equivalents are added,
Excitation wavelength 350 nm, fluorescence wavelength 3
The fluorescence intensity at 98 nm was measured. The result is shown in FIG. FIG. 2 shows that M13 using the EB2NEE binding probe
It is a figure which shows the result at the time of quantifying mp18 DNA, and a vertical axis | shaft shows fluorescence intensity and a horizontal axis shows probe quantity. FIG.
This indicates that the fluorescence intensity increases in proportion to the amount of the target nucleic acid in the sample. Therefore, it is understood that the specific nucleic acid in the sample can be quantified by adding the EB2NEE binding probe to the sample and measuring the fluorescence intensity.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明の核酸染色剤は、二本鎖核酸と相
互作用することにより、蛍光強度及び蛍光波長が変化す
るため、均一系での標的核酸の検出及び定量に利用する
ことができる。また、本発明の二本鎖核酸の検出方法及
び検出試薬によれば、標識プローブの除去操作を行うこ
となしに、標的核酸の存在の有無及び量を決定すること
が可能となる。
The nucleic acid stain of the present invention interacts with a double-stranded nucleic acid to change its fluorescence intensity and fluorescence wavelength, so that it can be used for detection and quantification of a target nucleic acid in a homogeneous system. . Further, according to the method and reagent for detecting a double-stranded nucleic acid of the present invention, the presence / absence and amount of a target nucleic acid can be determined without performing an operation of removing a labeled probe.

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

【図1】二本鎖核酸の存在下及び非存在下でのEB2N
EEの蛍光スペクトルを示す図である。
FIG. 1. EB2N in the presence and absence of double-stranded nucleic acid
It is a figure which shows the fluorescence spectrum of EE.

【図2】EB2NEEで標識されたプローブを用いて標
的核酸を定量したときの結果を示す図である。
FIG. 2 is a view showing the results of quantifying a target nucleic acid using a probe labeled with EB2NEE.

【配列表】[Sequence list]

配列番号:1 配列の長さ:20 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成DNA 配列 GTTTTCCCAG TCACGACGTT
20
SEQ ID NO: 1 Sequence length: 20 Sequence type: Nucleic acid Number of strands: Single-stranded Topology: Linear Sequence type: Other nucleic acid Synthetic DNA sequence GTTTTCCCAG TCCACGCGTT
20

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G01N 33/533 G01N 33/533 33/566 33/566 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI G01N 33/533 G01N 33/533 33/566 33/566

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式(1)で示される3,8−ジ
アゾ−6−フェニルフェナンスリジン誘導体を含有して
なることを特徴とする核酸染色剤。 【化1】 (なお、式中のR1 はアルキル基を表し、R2 はハロゲ
ンイオンを表し、R3 及びR4 はフェニル基、アニリノ
基、ヒドロキシフェニル基、アルキルアニリノ基、ジア
ルキルアニリノ基、ジヒドロキシアルキルアニリノ基、
2−(N−アルキルアニリノ)エタノール基、ナフチル
基、ナフトール基を表す。)
1. A nucleic acid staining agent comprising a 3,8-diazo-6-phenylphenanthridine derivative represented by the following general formula (1). Embedded image (In the formula, R 1 represents an alkyl group, R 2 represents a halogen ion, and R 3 and R 4 represent a phenyl group, anilino group, hydroxyphenyl group, alkylanilino group, dialkylanilino group, dihydroxyalkyl Anilino group,
2- (N-alkylanilino) represents an ethanol group, a naphthyl group, or a naphthol group. )
【請求項2】 前記一般式(1)で示される3,8−ジ
アゾ−6−フェニルフェナンスリジン誘導体が二本鎖核
酸と相互作用することによって生じる蛍光特性の変化を
測定することを特徴とする二本鎖核酸の検出方法。
2. The method according to claim 1, wherein a change in fluorescence characteristics caused by the interaction of the 3,8-diazo-6-phenylphenanthridine derivative represented by the general formula (1) with a double-stranded nucleic acid is measured. For detecting double-stranded nucleic acids.
【請求項3】 標的核酸に相補的な核酸配列を有する一
本鎖ヌクレオチドからなるプローブと、前記一般式
(1)で示される3,8−ジアゾ−6−フェニルフェナ
ンスリジン誘導体を含有してなることを特徴とする標的
核酸の検出試薬。
3. A probe comprising a single-stranded nucleotide having a nucleic acid sequence complementary to a target nucleic acid and a 3,8-diazo-6-phenylphenanthridine derivative represented by the general formula (1). A reagent for detecting a target nucleic acid, comprising:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2001086294A1 (en) * 2000-05-12 2004-01-08 協和醗酵工業株式会社 Method and apparatus for producing polynucleotide microarray and polynucleotide microarray
GB2409862A (en) * 2003-12-19 2005-07-13 Ciba Sc Holding Ag Method of colouring with capped diazotised compound and coupling component
CN106749016A (en) * 2017-01-06 2017-05-31 武汉大学 A kind of ethidium bromide derivative and its preparation and the application in antitumor

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2001086294A1 (en) * 2000-05-12 2004-01-08 協和醗酵工業株式会社 Method and apparatus for producing polynucleotide microarray and polynucleotide microarray
JP4728555B2 (en) * 2000-05-12 2011-07-20 慎哉 渡辺 Polynucleotide microarray production method, production apparatus, and polynucleotide microarray
GB2409862A (en) * 2003-12-19 2005-07-13 Ciba Sc Holding Ag Method of colouring with capped diazotised compound and coupling component
CN106749016A (en) * 2017-01-06 2017-05-31 武汉大学 A kind of ethidium bromide derivative and its preparation and the application in antitumor

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