DE19812103A1 - Iteratively synthesizing nucleic acid from oligonucleotides which contain cleavable sites, useful for preparation of genes, ribozymes etc. - Google Patents

Iteratively synthesizing nucleic acid from oligonucleotides which contain cleavable sites, useful for preparation of genes, ribozymes etc.

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DE19812103A1 DE1998112103 DE19812103A DE19812103A1 DE 19812103 A1 DE19812103 A1 DE 19812103A1 DE 1998112103 DE1998112103 DE 1998112103 DE 19812103 A DE19812103 A DE 19812103A DE 19812103 A1 DE19812103 A1 DE 19812103A1
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Abstract

Synthesis of a nucleic acid (NA) comprises: (1) preparing a first NA (1) with at least one end that permits annealing and/or linkage of another NA (2); (2) annealing/linking (2) to the end of (1), with the other end of (2) masked; (3) masking the end of NA where (2) has annealed; (4) cleaving (2) at a predetermined site to remove the mask and to generate an end that can react (as above) with further NA; and (5) (v) repeating the cycle (ii)-(iv) at least once, using any suitable NA in step (ii). An Independent claim is also included for a kit comprising at least a ligase. a polymerase, a type II S-restriction enzyme and/or uracil-DNA-glycosylase, a pyrimidase and/or endonuclease III and a formamidinopyrimidine DNA glycosylase and/or a mismatch repair enzyme. The kit may also comprise: (1) a phosphatase, (2) a terminal transferase, and/or exonuclease; and (3) a synthetic matrix, optionally with starter NA attached to it.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synthese von Nucleinsäuremolekülen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein derartiges Verfahren, das rekursiv durchgeführt wird. Die Nucleinsäurekomponenten sind vorzugsweise synthetischen oder semisynthetischen Ursprungs. Das Prinzip des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens beruht darauf, daß an bzw. mit einem bereitgestellten Nucleinsäuremolekül ein weiteres Nuclein­ säuremolekül angelagert und/oder verknüpft wird, das Ende des bereitgestellten Nucleinsäuremoleküls maskiert wird, falls an dieses bzw. mit diesem kein weiteres Nucleinsäure­ molekül angelagert und/oder verknüpft wurde, das weitere Nucleinsäuremolekül an einer vorbestimmten Stelle gespalten wird, wobei vorzugsweise wiederum ein Ende entsteht, an das bzw. mit dem ein weiteres Nucleinsäuremolekül angelagert und/oder verknüpft werden kann, und die vorgenannten Verfah­ rensschritte gegebenenfalls so oft wiederholt werden, bis das gewünschte Produkt synthetisiert ist. Die Erfindung be­ trifft ferner einen Kit zur Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens.The invention relates to a process for the synthesis of Nucleic acid molecules. In particular, the invention relates such a procedure that is performed recursively. The nucleic acid components are preferably synthetic or semi-synthetic origin. The principle of invent The inventive method is based on the fact that on or with a provided nucleic acid molecule another nuclein acid molecule is attached and / or linked, the end masking the nucleic acid molecule provided, if there is no further nucleic acid on or with this added and / or linked, the further Nucleic acid molecule cleaved at a predetermined location is, whereby preferably again an end arises to which or with which another nucleic acid molecule is attached and / or can be linked, and the aforementioned procedure Repeat steps as often as necessary until the desired product is synthesized. The invention be  also meets a kit for performing the fiction procedure.

Rekombinante Techniken zur Manipulation von Nucleinsäuren haben in den letzten zwanzig Jahren vielen wissenschaftli­ chen Disziplinen, aber auch der pharmazeutischen Industrie sowie der medizinischen Forschung einen enormen Auftrieb verliehen. In vielen Anwendungsbereichen ist es wünschens­ wert, ein Nucleinsäuremolekül mit genau definierter Sequenz auf möglichst einfache Weise mit lediglich geringem Zeit- und Kostenaufwand bereitzustellen. Die gegenwärtig am weite­ sten verbreiteten Verfahren zur Bereitstellung derartiger Nucleinsäuremoleküle beinhalten die Clonierung von DNA bei­ spielsweise aus cDNA-Genbanken, gegebenenfalls gekoppelt mit anschließender Sequenzierung der isolierten cDNA. Anderer­ seits kann DNA mit gewünschter Sequenz synthetisch, bei­ spielsweise über das konventionelle Phosphoamidit-Verfahren, hergestellt werden.Recombinant techniques for manipulating nucleic acids have had many scientific in the past twenty years disciplines, but also the pharmaceutical industry and an enormous boost for medical research awarded. It is desirable in many areas of application worth, a nucleic acid molecule with a precisely defined sequence in the simplest possible way with only little time and provide cost. The currently most far most common methods of providing such Nucleic acid molecules involve the cloning of DNA for example from cDNA libraries, optionally coupled with subsequent sequencing of the isolated cDNA. Other On the other hand, DNA with the desired sequence can be synthesized for example via the conventional phosphoamidite process, getting produced.

Übliche Verfahren zur Bereitstellung gewünschter doppel­ strängiger Nucleinsäuremoleküle werden nachfolgend am Bei­ spiel der Bereitstellung von DNA-Molekülen erläutert. Inte­ ressierende DNA-Moleküle müssen, beispielsweise durch eine cDNA- oder Positionsclonierung, isoliert und in geeignete Vektoren cloniert werden. Die Vermehrung der resultierenden Vektoren und damit der interessierenden DNA-Moleküle erfolgt in vivo. Dazu müssen die Vektoren in geeignete Wirtszellen, beispielsweise Bakterien oder Hefen, eingebracht werden. Zur weiteren Manipulation der DNA, beispielsweise für die Be­ reitstellung abgewandelter Konstrukte, die neue phänotypi­ sche Eigenschaften vermitteln, muß die DNA wieder aus den Wirtsorganismen isoliert werden. Erst dann steht sie wieder für Manipulationszwecke zur Verfügung. Zur weiteren Vermeh­ rung muß sie wiederum in geeignete Wirtsorganismen einge­ bracht werden. Somit sind oft viele Verfahrensschritte und/oder umständliche Manipulationen notwendig, um eine ge­ wünschte DNA zu erzeugen. Es ist auch leicht vorstellbar und dem Fachmann wohlbekannt, daß sich dieser Aufwand noch ver­ vielfacht, sofern eine größere Anzahl an verschiedenartigen DNAs hergestellt werden soll.Usual procedures for providing the desired double stranded nucleic acid molecules are subsequently on the case game of the provision of DNA molecules explained. Inte DNA molecules that need to be treated, for example by a cDNA or position cloning, isolated and in appropriate Vectors are cloned. The multiplication of the resulting Vectors and thus the DNA molecules of interest takes place in vivo. To do this, the vectors must be placed in suitable host cells, for example bacteria or yeast. For further manipulation of the DNA, for example for the Be provision of modified constructs, the new phenotypes mediate properties, the DNA must again from the Host organisms are isolated. Only then does it stand again available for manipulation purposes. For further propagation tion must in turn be introduced into suitable host organisms be brought. So there are often many procedural steps and / or laborious manipulations necessary to a ge wanted to generate DNA. It is also easy to imagine and  well known to those skilled in the art that this effort is still ver multiple, provided a large number of different types DNAs are to be produced.

Ein weiteres, im Stand der Technik bekanntes Verfahren für die in vitro-Synthese von doppelsträngiger DNA ist die PCR- Technik. Voraussetzung für eine derartige Herstellung ist die Verfügbarkeit geeigneter Matrizen-DNA. Die Subclonierung geeigneter DNA-Fragmente und die unter Umständen langwierige Einstellung der richtigen Reaktionsbedingungen für die PCR können die experimentellen Arbeiten beträchtlich verzögern.Another method known in the art for the in vitro synthesis of double-stranded DNA is the PCR Technology. A prerequisite for such a production is the availability of suitable template DNA. The subcloning suitable DNA fragments and the sometimes lengthy Setting the correct reaction conditions for the PCR can significantly delay the experimental work.

Die vorstehend beschriebenen, im Stand der Technik bekannten Verfahren sind immer noch relativ Zeit- und damit auch ko­ stenaufwendig. Zudem sind sie, wie im Falle der cDNA-Clonie­ rung, nicht immer ohne weiteres erfolgreich. Die syntheti­ sche Generierung von längeren Nucleinsäurefragmenten berei­ tet in der Praxis oft wesentliche Schwierigkeiten. Auch die Generierung von DNA durch PCR, obwohl sie die DNA-Rekombina­ tionstechnik weit vorangetrieben hat, kann im Einzelfall nicht von Erfolg gekrönt sein oder auf Schwierigkeiten stoßen, wie vorstehend beschrieben wurde.Those described above, known in the prior art Procedures are still relatively time-consuming and therefore also cost-effective very expensive. They are also, as in the case of the cDNA clony tion, not always successful. The syntheti generation of longer nucleic acid fragments Often there are significant difficulties in practice. Also the Generation of DNA by PCR, although it is the recombinant DNA tion technology has advanced widely in individual cases not be successful or difficult encounter as described above.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher, ein Verfahren bereitzustellen, das die Synthese von Nucleinsäuremolekülen gewünschter Sequenz und Länge auf einfache und zeitsparende Weise ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die in den An­ sprüchen gekennzeichneten Ausführungsformen gelöst.The object of the present invention was therefore a method to provide the synthesis of nucleic acid molecules desired sequence and length on simple and time-saving Way. This task is carried out by the in the An solved marked embodiments.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Synthese von Nucleinsäuremolekülen, das die folgenden Schritte umfaßt:
The invention thus relates to a method for the synthesis of nucleic acid molecules, which comprises the following steps:

  • a) Bereitstellung eines Nucleinsäuremoleküls, das minde­ stens ein Ende aufweist, das eine Anlagerung und/oder Verknüpfung von bzw. mit einem weiteren Nucleinsäuremo­ lekül erlaubt; a) Provision of a nucleic acid molecule, the min at least one end that has an attachment and / or Linking of or with a further nucleic acid mo reading allowed;  
  • b) Anlagerung und/oder Verknüpfung mindestens eines weite­ ren Nucleinsäuremoleküls an das bzw. mit dem Nucleinsäu­ remolekül, wobei das eine Ende des mindestens einen wei­ teren Nucleinsäuremoleküls an das bzw. mit dem minde­ stens eine(n) Ende des Nucleinsäuremoleküls angelagert und/oder verknüpft wird und das andere Ende des minde­ stens einen weiteren Nucleinsäuremoleküls im Falle einer Verknüpfung maskiert ist;b) attachment and / or linking of at least one wide one Ren nucleic acid molecule to or with the nucleic acid remolecule, wherein one end of the at least one white tere nucleic acid molecule to or with the mind attached at least one end of the nucleic acid molecule and / or is linked and the other end of the minde at least one further nucleic acid molecule in the case of a Link is masked;
  • c) Maskierung des mindestens einen Endes des Nucleinsäure­ moleküls, an das bzw. mit dem kein weiteres Nucleinsäu­ remolekül angelagert und/oder verknüpft wurde;c) masking the at least one end of the nucleic acid molecule to which or with which no further nucleic acid remolecule was attached and / or linked;
  • d) Spaltung des mindestens einen weiteren angelagerten und/oder verknüpften Nucleinsäuremoleküls an einer vor­ bestimmten Stelle, wobei die Maskierung entfernt wird, und ein Ende erzeugt wird, das eine Anlagerung und/oder Verknüpfung von bzw. mit einem weiteren Nucleinsäuremo­ lekül erlaubt; undd) cleavage of the at least one other attached and / or linked nucleic acid molecule on one specific location, removing the mask, and an end is generated which is an attachment and / or Linking of or with a further nucleic acid mo reading allowed; and
  • e) mindestens ein-, gegebenenfalls mehrmalige Wiederholung der Schritte (b) bis (d), wobei in Schritt (b) jeweils geeignete Nucleinsäuremoleküle eingesetzt werden.e) at least one, possibly repeated, repetition of steps (b) to (d), wherein in step (b) in each case suitable nucleic acid molecules are used.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das weitere Nucleinsäuremolekül ein Nuclein­ säure-Einzelstrangmolekül.In a preferred embodiment of the invention The other nucleic acid molecule is a nuclein acid single strand molecule.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren nach Schritt (b) folgenden Schritt:
In a particularly preferred embodiment, the method according to the invention comprises the following step after step (b):

  • a) Auffüllung des zweiten zum Einzelstrang in seiner Se­ quenz komplementären Nucleinsäurestrangs durch eine Po­ lymeraseaktivität, wobei gegebenenfalls zuvor die Mas­ kierung entfernt wird.a) Filling the second to the single strand in its Se complementary nucleic acid strand through a Po lymerase activity, the mas is removed.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform um­ faßt das erfindungsgemäße Verfahren nach Schritt (d) oder (e) folgenden Schritt:
In a further particularly preferred embodiment, the method according to the invention comprises the following step after step (d) or (e):

  • 1. (d/ea) Auffüllung des zweiten, zum Einzelstrang in seiner Sequenz komplementären Nucleinsäurestrangs durch eine Polymeraseaktivität.1. (d / ea) filling the second, to the single strand in its Sequence of complementary nucleic acid strands through a Polymerase activity.

Wie vorstehend erwähnt, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Synthese von einzelsträngiger (ssDNA), doppel­ strängiger (dsDNA) oder partiell doppelsträngiger DNA. Das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 1 dargestellt. Weitere Ausführungsformen sind in den Fig. 2 bis 7 dargestellt.As mentioned above, the method according to the invention is suitable for the synthesis of single-stranded (ssDNA), double-stranded (dsDNA) or partially double-stranded DNA. The principle of the method according to the invention is shown in FIG. 1. Further embodiments are shown in FIGS. 2 to 7.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein einzelsträngiges Nucleinsäuremolekül, ein partiell doppelsträngiges Nucleinsäuremolekül mit einem überhängenden 5'- oder 3'-Ende oder ein doppelsträngiges Nucleinsäuremole­ kül mit einem glatten Ende bereitgestellt. An dieses Ende des bereitgestellten Nucleinsäuremoleküls wird im nächsten Schritt mit Hilfe einer Ligaseaktivität, beispielsweise ei­ ner T4RNA-Ligase, ein einzelsträngiges Nucleinsäuremolekül kovalent gebunden. Das einzelsträngige Nucleinsäuremolekül kann dabei mit seinem 5'-Phosphat- oder 3'-Hydroxy-Ende an das bereitgestellte Nucleinsäuremolekül gebunden werden. Dementsprechend umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren eine Nucleinsäuresynthese in 3'-5'- oder in 5'-3'-Richtung. In diesen Ausführungsformen ist es wesentlich, daß das Ende des einzelsträngigen Nucleinsäuremoleküls, das nicht mit dem be­ reitgestellten Nucleinsäuremolekül verknüpft wird, maskiert ist. Maskiert bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, daß dieses Ende in diesem Ligationsansatz nicht mit einem anderen einzelsträngigen Nucleinsäuremolekül der gleichen Art verknüpft werden kann, und dadurch einzelsträngige Mole­ küle entstehen, die aus mehreren Kopien des gleichen Nucleinsäuremoleküls bestehen und ebenfalls mit dem bereit­ gestellten Nucleinsäuremolekül verknüpft werden können. Im Sinne der Erfindung ist eine Maskierung eine chemische, en­ zymatische oder sonstige Modifikation des Endes, das die o. g. Verknüpfung verhindert. Maskierungen im Sinne dieser Erfindung werden nachfolgend noch genauer beschrieben. Nach der Ligation werden die Enden der bereitgestellten Nuclein­ säuremoleküle maskiert, die mit keinem einzelsträngigen Nuc­ leinsäuremolekül verknüpft worden sind. Im nächsten Schritt wird das einzelsträngige Nucleinsäuremolekül, das an das be­ reitgestellte Nucleinsäuremolekül ligiert wurde, an einer vorbestimmten Stelle gespalten, wobei die Maskierung ent­ fernt wird, und ein Ende erzeugt wird, das eine Verknüpfung mit einem nächsten einzelsträngigen Nucleinsäuremolekül er­ laubt. Durch die beiden letzten Schritte gewährleistet das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise, daß in weiteren Ligationsschritten nur die Nucleinsäuremoleküle weiter verlängert werden, an die im vorangegangenen Schritt ein einzelsträngiges Nucleinsäuremolekül ligiert wurde. Der Ligations-, Maskierungs- und Spaltungsschritt kann in dieser Reihenfolge mit jeweils neu anzulagernden Molekülen nun be­ liebig oft wiederholt werden, wobei jeweils geeignete ein­ zelsträngige Nucleinsäuremoleküle eingesetzt werden.In one embodiment of the method according to the invention becomes a single-stranded nucleic acid molecule, a partial double-stranded nucleic acid molecule with an overhanging 5 'or 3' end or a double-stranded nucleic acid mole provided with a smooth end. At this end of the nucleic acid molecule provided is next Step with the aid of a ligase activity, for example egg ner T4RNA ligase, a single-stranded nucleic acid molecule covalently bound. The single-stranded nucleic acid molecule can end with its 5'-phosphate or 3'-hydroxy the nucleic acid molecule provided is bound. Accordingly, the method according to the invention comprises a Nucleic acid synthesis in the 3'-5 'or in the 5'-3' direction. In In these embodiments, it is essential that the end of the single-stranded nucleic acid molecule that is not with the be linked nucleic acid molecule is masked is. For the purposes of the present invention, masked means that this end in this ligation approach does not end with a other single-stranded nucleic acid molecule of the same Kind can be linked, and thereby single-stranded moles cooler arise from multiple copies of the same Nucleic acid molecule exist and also with the ready provided nucleic acid molecule can be linked. in the For the purposes of the invention, masking is a chemical cymatic or other modification of the end that the  o. g. Link prevented. Masking in the sense of this Invention are described in more detail below. After The ligation becomes the ends of the nuclein provided masked acid molecules that with no single-stranded Nuc linseed acid molecule have been linked. In the next step becomes the single-stranded nucleic acid molecule attached to the be provided nucleic acid molecule was ligated to one predetermined location split, the mask ent is removed, and an end is created that is a link with a next single-stranded nucleic acid molecule leaves. This ensures through the last two steps The inventive method in an advantageous manner that in further ligation steps only the nucleic acid molecules to be extended further to those in the previous step a single-stranded nucleic acid molecule was ligated. Of the Ligation, masking and cleavage step can be done in this Order with each new molecule to be added can be repeated as often as required, with a suitable one cell-stranded nucleic acid molecules are used.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Verfahrens wird nach der Synthese des kompletten ge­ wünschten Einzelstrangs der in seiner Sequenz komplementäre Gegenstrang mit einer Polymeraseaktivität synthetisiert. Wurde der Einzelstrang in 3'-5'-Richtung synthetisiert und wurde ein doppelsträngiges Nucleinsäuremolekül mit einem glatten Ende oder ein partiell doppelsträngiges Nucleinsäu­ remolekül bereitgestellt, kann der komplementäre Nucleinsäu­ restrang direkt von dem freien 3'-Ende des bereitgestellten Nucleinsäuremoleküls synthetisiert werden. Wurde jedoch ein einzelsträngiges Nucleinsäuremolekül bereitgestellt und er­ folgte die Synthese des Einzelstrangs in 3'-5'-Richtung, muß über Hybridisierung eines geeigneten einzelsträngigen Nucleinsäureoligomers an das bereitgestellte Nucleinsäuremo­ lekül vor der Polymerasereaktion ein 3'-Ende zur Verfügung gestellt werden. Erfolgte die Synthese des Nucleinsäureein­ zelstrangs in 5'-3'-Richtung, wird das letzte einzelsträn­ gige Nucleinsäuremolekül, das an den synthetisierten Nucleinsäureeinzelstrang ligiert wird, vorteilhafterweise so gewählt, daß das 3'-Ende eine Haarnadelstruktur ausbildet, so daß ein 3'-Ende für die Synthese des komplementären Nucleinsäurestrangs durch eine Polymeraseaktivität zur Ver­ fügung gestellt wird.In another preferred embodiment of the Invention according to the method is after the synthesis of the complete ge desired single strand of the complementary in its sequence Counter strand synthesized with a polymerase activity. The single strand was synthesized in the 3'-5 'direction and was a double-stranded nucleic acid molecule with a smooth end or a partially double-stranded nucleic acid Provided remolecule, the complementary nucleic acid restricted directly from the free 3 'end of the provided Nucleic acid molecule can be synthesized. However, was a provided single-stranded nucleic acid molecule and he followed the synthesis of the single strand in the 3'-5 'direction, must via hybridization of a suitable single-stranded Nucleic acid oligomers to the provided nucleic acid mo a 3 'end is available before the polymerase reaction be put. The nucleic acid was synthesized cell strand in 5'-3 'direction, the last single strand  nige nucleic acid molecule, which on the synthesized Single-stranded nucleic acid is advantageously ligated chosen that the 3 'end forms a hairpin structure, so that a 3 'end for the synthesis of the complementary Nucleic acid strand by polymerase activity for ver is provided.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens wird direkt nach (jeder) Spaltung des ligierten einzelsträngigen Nucleinsäuremoleküls vor der Ligation des nächsten einzelsträngigen Nucleinsäuremoleküls der entsprechende komplementäre Nucleinsäurestrang mittels einer Polymeraseaktivität synthetisiert. Im wesentlichen wird ansonsten dabei verfahren, wie vorstehend für die Syn­ these des kompletten komplementären Nucleinsäurestrangs be­ schrieben. Im Falle einer 5'-3'-Syntheserichtung wird dabei jedes Nucleinsäure-Einzelstrangmolekül so gewählt, daß es am 3'-Ende vorteilhafterweise eine Haarnadelstruktur ausbildet. Zusätzlich wird vor der Polymerasereaktion, die vor der Mas­ kierung der Enden der bereitgestellten Nucleinsäuremoleküle erfolgt, die Maskierung am 3'-Ende des ligierten Nucleinsäu­ remoleküls entfernt.In a further preferred embodiment of the invented The process according to the invention is carried out immediately after (each) cleavage of the ligated single-stranded nucleic acid molecule before Ligation of the next single-stranded nucleic acid molecule the corresponding complementary nucleic acid strand using synthesized a polymerase activity. Essentially otherwise the procedure is as described above for Syn thesis of the complete complementary nucleic acid strand be wrote. In the case of a 5'-3 'synthesis direction each single-stranded nucleic acid molecule is selected so that it is on 3'-end advantageously forms a hairpin structure. In addition, before the polymerase reaction that occurs before the Mas Labeling of the ends of the nucleic acid molecules provided masking at the 3 'end of the ligated nucleic acid remolecule removed.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens sind die weiteren Nucleinsäuremoleküle, die an das bereitgestellte Nucleinsäuremolekül angelagert und/oder da­ mit verknüpft werden, doppelsträngig. In dieser Ausführungs­ form ist das bereitgestellte Nucleinsäuremolekül einzel­ strängig oder partiell doppelsträngig mit einem überhängen­ den 3'- oder 5'-Ende. Besitzt das weitere Nucleinsäuremole­ kül ein entsprechendes in seiner Sequenz komplementäres überhängendes 3'- oder 5'-Ende, findet eine Anlagerung durch Hybridisierung der einzelsträngigen überhängenden Enden statt. Vorzugsweise ist das andere Ende des weiteren Nucleinsäuremoleküls glatt. Durch die vorstehend beschrie­ bene Maskierung ist gewährleistet, daß an dieses Ende keine Anlagerung über Hybridisierung kohäsiver Enden von weiteren Nucleinsäuremolekülen der gleichen Art stattfindet.In a further embodiment of the Ver driving are the other nucleic acid molecules attached to the provided nucleic acid molecule attached and / or there be linked with, double-stranded. In this execution form is the nucleic acid molecule provided single stranded or partially double-stranded with an overhang the 3 'or 5' end. Has the other nucleic acid moles cool a corresponding one in its sequence complementary overhanging 3 'or 5' end, attaches through Hybridization of the single-stranded overhanging ends instead of. Preferably the other end is further Nucleic acid molecule smooth. Described by the above This masking ensures that there is none at this end  Attachment by hybridizing cohesive ends of others Nucleic acid molecules of the same kind take place.

In einer wiederum anderen Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Verfahrens ist das weitere Nucleinsäuremolekül einzel­ strängig und es findet eine Anlagerung an das bereitge­ stellte Nucleinsäuremolekül über Hybridisierung von komple­ mentären endständigen Nucleotiden statt. In dieser Ausfüh­ rungsform ist das bereitgestellte Nucleinsäuremolekül ein­ zelsträngig oder partiell doppelsträngig mit einem überhän­ genden 3'- oder 5'-Ende. Gegebenenfalls kann das einzel­ strängige weitere Nucleinsäuremolekül zusätzlich kovalent mit dem bereitgestellten Nucleinsäuremolekül mittels einer Ligaseaktivität verknüpft werden. Findet die Hybridisierung über 3'-endständige Nucleotide statt, kann im nächsten Schritt mittels einer Polymeraseaktivität der komplementäre Strang synthetisiert werden. Findet die Hybridisierung über 5'-endständige Nucleotide statt, wird das 3'-Ende des weiteren einzelsträngigen Nucleinsäuremoleküls so gewählt, daß es eine Haarnadelstruk­ tur ausbildet, so daß ein 3'-Ende für die anschließende Po­ lymerisationsreaktion zur Synthese des komplementären Nucleinsäurestrangs bereitgestellt wird. Im nächsten Schritt wird der synthetisierte Nucleinsäuredoppelstrang an einer vorbestimmten Stelle gespalten, wobei die für die Spaltung notwendige Erkennungssequenz und das glatte Ende bzw. die Haarnadelstruktur entfernt wird und ein vorzugsweise kohäsi­ ves Ende entsteht, das eine Anlagerung über Hybridisierung und gegebenenfalls eine kovalente Verknüpfung des Nuclein­ säuremoleküls mit einem weiteren einzelsträngigen Nuclein­ säuremolekül erlaubt.In yet another embodiment of the fiction According to the method, the further nucleic acid molecule is single stringy and it attaches to the ready put nucleic acid molecule on hybridization of comple mental terminal nucleotides instead. In this version tion form is the nucleic acid molecule provided single-stranded or partially double-stranded with an overhang 3 'or 5' end. If necessary, the individual stranded further nucleic acid molecule additionally covalent with the nucleic acid molecule provided by means of a Ligase activity can be linked. Find the hybridization over 3'-terminal nucleotides can take place in the next Step by means of a polymerase activity of the complementary Strand to be synthesized. Finds hybridization via 5'-terminal nucleotides instead, the 3 'end becomes further single stranded Nucleic acid molecule chosen so that it is a hairpin structure train forms, so that a 3 'end for the subsequent Po Polymerization reaction for the synthesis of the complementary Nucleic acid strand is provided. In the next step the synthesized nucleic acid duplex on a predetermined site split, being the one for the split necessary recognition sequence and the smooth end or the Hairpin structure is removed and a preferably cohesive ves end arises that is an attachment via hybridization and optionally a covalent linkage of the nuclein acid molecule with another single-stranded nuclein acid molecule allowed.

Die vorliegende Erfindung umfaßt außerdem Verfahren, deren Anlagerungs-, Maskierungs- und/oder Spaltungsschritte Kombi­ nationen der entsprechenden Schritte der vorgenannten Aus­ führungsformen darstellen. So kann beispielsweise in einem ersten Synthesezyklus ein einzelsträngiges Nucleinsäuremole­ kül kovalent mit einem bereitgestellten Nucleinsäuremolekül verknüpft werden, anschließend der komplementäre Nucleinsäu­ restrang synthetisiert werden, der Doppelstrang wie vorste­ hend beschrieben gespalten werden, und im nächsten Synthese­ zyklus ein weiteres einzelsträngiges Nucleinsäuremolekül über Hybridisierung angelagert werden.The present invention also encompasses methods thereof Addition, masking and / or splitting steps combi nations of the corresponding steps of the aforementioned Aus represent management forms. For example, in one first synthesis cycle a single-stranded nucleic acid mole  cool covalently with a provided nucleic acid molecule linked, then the complementary nucleic acid be synthesized tightly, the double strand as before described cleaved, and in the next synthesis cycle another single-stranded nucleic acid molecule can be added via hybridization.

Werden einzelsträngige Nucleinsäuremoleküle mittels einer Ligaseaktivität mit einem bereitgestellten Nucleinsäuremole­ kül verknüpft, muß die Synthese des komplementären Nuclein­ säurestrangs nicht nach jedem Anlagerungs-, Maskierungs- und/oder Spaltungsschritt oder an Ende der Synthese des kom­ pletten Nucleinsäureeinzelstrangs erfolgen. Der Zeitpunkt des Auffüllens des komplementären Stranges kann beliebig ge­ wählt werden, in dem Sinne, daß er beispielsweise nach einer beliebigen permutierenden Anlagerungs-, Maskierungs- und/oder Spaltungsschritten gewählt wird.Are single-stranded nucleic acid molecules using a Ligase activity with a provided nucleic acid mole kül linked, the synthesis of the complementary nuclein acid strands after each addition, masking and / or cleavage step or at the end of the synthesis of the com complete nucleic acid single strand. Point of time filling the complementary strand can be any ge be chosen in the sense that, for example, after a any permuting attachment, masking and / or cleavage steps is selected.

Der Begriff "Maskierung" bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, daß eine kovalente Verknüpfung zweier Nucleinsäu­ remoleküle mittels einer Ligaseaktivität nicht möglich ist. Maskierte einzelsträngige 3'-Enden können beispielsweise durch den Einbau eines Aminoblocks, eines Didesoxynucleo­ tids, eines 3-Phosphats oder durch ein künstlich eingebautes 5'-Ende erzeugt werden. Maskierte einzelsträngige 5'-Enden zeichnen sich im Sinne der vorliegenden Erfindung beispiels­ weise durch eine fehlende Phosphatgruppe oder durch den Ein­ bau von einem 5'-modifiziertem Nucleotid (z. B. Biotin-dNTP, Digoxygenin-dNTP) aus. Findet eine Verlängerung eines be­ reitgestellten Nucleinsäuremoleküls über Hybridisierung kom­ plementärer endständiger Nucleotide statt, so wird ein dop­ pelsträngiges Nucleinsäuremolekül mit einem glatten Ende, an das kein weiteres Nucleinsäuremolekül mit seinen endständi­ gen Nucleotiden hybridisieren kann, im Sinne der vorliegen­ den Erfindung auch als maskiert bezeichnet. Ein partiell doppelsträngiges Nucleinsäuremolekül mit überhängenden ein­ zelsträngigen Enden kann somit maskiert werden, indem ein überhängendes 3'-Ende mittels einer Exonucleaseaktivität entfernt wird, oder der komplementäre Strang zu einem über­ hängenden 5'-Ende mittels einer Polymeraseaktivität synthe­ tisiert wird, so daß in beiden Fällen ein doppelsträngiges Nucleinsäuremolekül mit glatten Enden entsteht.The term "masking" means in the sense of the present Invention that a covalent linkage of two nucleic acid remolecules is not possible by means of a ligase activity. Masked single-stranded 3 'ends can, for example by incorporating an amino block, a dideoxynucleo tids, a 3-phosphate or by an artificially installed 5 'end are generated. Masked single-stranded 5 'ends stand out in the sense of the present invention for example by a missing phosphate group or by the Ein construction of a 5'-modified nucleotide (e.g. biotin-dNTP, Digoxygenin-dNTP). Finds an extension of a be provided nucleic acid molecule via hybridization com complementary terminal nucleotides instead, a dop pelstring nucleic acid molecule with a smooth end that is no further nucleic acid molecule with its terminal can hybridize gene nucleotides, in the sense of the present the invention also referred to as masked. A partial double-stranded nucleic acid molecule with overhanging one cell-stranded ends can thus be masked by a  overhanging 3 'end by means of exonuclease activity is removed, or the complementary strand becomes one over hanging 5'-end by means of a polymerase activity synthe is tized, so that in both cases a double-stranded Nucleic acid molecule with smooth ends is formed.

Der Begriff "Bereitstellen eines Nucleinsäuremoleküls" um­ faßt jegliche Form des Bereitstellens, z. B. die Clonierung eines Gens mit anschließender Restriktionsspaltung und Iso­ lierung eines Fragmentes mit z. B. einem überhängenden oder glatten Ende, das als Ausgangsmaterial für das erfindungsge­ mäße Verfahren dient. In einer anderen Ausführungsform wird das Nucleinsäuremolekül durch Aneinanderlagerung von zwei mindestens teilweise komplementären synthetischen Oligo­ nucleotiden bereitgestellt, wobei durch die Aneinanderlage­ rung ein Überhang entstehen kann. In einer weiteren Ausfüh­ rungsform werden einzelsträngige Oligonucleotide bereitge­ stellt.The term "providing a nucleic acid molecule" summarizes any form of provision, e.g. B. cloning of a gene with subsequent restriction cleavage and iso lation of a fragment with z. B. an overhanging or smooth end, which as a starting material for the fiction, ge appropriate procedure. In another embodiment the nucleic acid molecule by joining two at least partially complementary synthetic oligo nucleotides provided by the juxtaposition overhang can arise. In another version Formation are single-stranded oligonucleotides poses.

Der Begriff "an mindestens einem Ende", wie erfindungsgemäß verwendet, bedeutet, daß die Synthese uni- oder bidirektio­ nal verlaufen kann.The term "at at least one end", as in the invention used means that the synthesis is unidirectional or bidirectional nal can run.

Die "Anlagerung" der Nucleinsäure-Einzelstrangmoleküle er­ folgt vorzugsweise durch Hybridisierung. Die erforderlichen Hybridisierungsbedingungen können, falls erforderlich, vom Fachmann ohne weiteres für jeden Schritt der Anlagerung eines neuen Einzelstranges aus seinen Fachkenntnissen heraus modifiziert werden.The "attachment" of the single-stranded nucleic acid molecules follows preferably by hybridization. The necessary Hybridization conditions can, if necessary, be from Specialist for every step of the addition of a new single strand based on his specialist knowledge be modified.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Nuclein­ säure-Einzelstrangmoleküle haben eine Länge von maximal ca. 150 Nucleotiden. Bevorzugt ist eine Länge zwischen 15 und 130 Nucleotiden. Generell ist bei der Wahl der Länge der Einzelstrangmoleküle zu beachten, daß die Ausbeute intakter Oligonucleotid bei der chemischen Synthese von Einzelstrang- Vorläufermolekülen mit zunehmender Länge sinkt und zwar we­ gen fehlerhaften Einbaues von Nucleotiden. Es ist also ein Kompromiß einzugehen zwischen Länge der Oligonucleotide und deren Ausbeute. Einen Einfluß auf die Ausbeute an gewünsch­ ter Nucleinsäure mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hat auch die Qualität der für die Synthese eingesetzten Einzel­ strangmoleküle. Durch die Oligonucleotidreinigung mit Hilfe der HPLC sind die einzelnen Nucleinsäure-Einzelstrangmole­ küle für weiterführende Synthesen intakt. Schlußendlich wird sich die Länge der für weiterführende Synthesen verwendeten Oligonucleotide nach dem Mengenbedarf für einen Synthese­ schritt und der Ausbeute bei der chemischen Synthese orien­ tieren.The nuclein used in the method according to the invention single-stranded acid molecules have a maximum length of approx. 150 nucleotides. A length between 15 and is preferred 130 nucleotides. Generally, when choosing the length of the Single-stranded molecules note that the yield is more intact Oligonucleotide in Chemical Synthesis of Single-stranded Precursor molecules decrease with increasing length, namely we against incorrect incorporation of nucleotides. So it's a Compromise between the length of the oligonucleotides and their yield. An impact on the yield of desired  ter nucleic acid with the inventive method also the quality of the individual used for the synthesis strand molecules. By oligonucleotide purification with the help HPLC is the single strand of nucleic acid cooler for further synthesis intact. Eventually it will the length of those used for further syntheses Oligonucleotides according to the amount required for a synthesis step and the yield in chemical synthesis orien animals.

Der Begriff "vorbestimmte Stelle", wie erfindungsgemäß ver­ wendet, bedeutet entweder, daß diese Sequenz durch ihre Pri­ märsequenz oder durch ihre relative Positionierung zur ei­ gentlichen Spaltungsstelle definiert ist.The term "predetermined position" as ver according to the invention means either that this sequence by its Pri märsequenz or by their relative positioning to the egg generic cleavage agency is defined.

Eine vorbestimmte Stelle zur Spaltung eines Nucleinsäureein­ zelstrangs kann beispielsweise durch Inkorporation eines artifiziellen oder modifizierten Nuleotids, eines Basenana­ logons oder einer chemischen Gruppe erzeugt werden, die/das mittels eines physikalischen, chemischen oder enzymatischen Verfahrens gespalten werden kann, so daß ein 3'-OH- und/oder ein 5'-Phosphat-Ende entsteht. Nucleotide, die sich für das erfindungsgemäße Verfahren eignen, sind beispielsweise 5-Hy­ droxy-2-desoxycytidin, 5-Hydroxy-2-desoxyuridin oder 5-Hy­ droxy-2'-desoxyuridin. Während die ersten beiden Nucleotide Substrate für E. coli-Endonuclease III und Formamidopyrimi­ dine DNA Glycosylase darstellen, kann an letzterem Nucleotid mittels Uracil DNA-Glycosylase und Apyrimidase bzw. Alkali- Behandlung gespalten werden.A predetermined site for cleaving a nucleic acid cell strand can be, for example, by incorporating a artificial or modified nuleotide, a Basenana logons or a chemical group are generated by means of a physical, chemical or enzymatic Process can be split, so that a 3'-OH and / or a 5'-phosphate end is formed. Nucleotides that are for the Processes according to the invention are, for example, 5-Hy droxy-2-deoxycytidine, 5-hydroxy-2-deoxyuridine or 5-Hy droxy-2'-deoxyuridine. While the first two nucleotides E. coli endonuclease III and formamidopyrimi substrates the DNA glycosylase may be nucleotide on the latter using uracil DNA glycosylase and apyrimidase or alkali Treatment to be split.

Eine weitere Möglichkeit zur Spaltung des Nucleinsäureein­ zelstranges an einer vorbestimmten Stelle besteht in der Einführung eines "miss matches" in einer artifiziellen Haar­ nadelstruktur. Mittels eines "miss match repair"-Enzyms läßt sich diese Struktur effizient und präzise spalten.Another way to cleave the nucleic acid zelstranges at a predetermined location consists in the Introducing a "miss match" in an artificial hair needle structure. Using a "miss match repair" enzyme this structure split efficiently and precisely.

Welches (molekulare) Agens als Restriktionsaktivität zur Spaltung einer vorbestimmten Stelle in einem Nucleinsäure­ doppelstrang im erfindungsgemäßen Verfahren letzlich Verwen­ dung findet, ist nicht erfindungswesentlich. Wesentlich hin­ gegen ist für Ausführungsformen, die die Spaltung von dop­ pelsträngiger Nucleinsäure umfassen, daß, wie bereits vor­ stehend erwähnt, die Erkennungssequenz auf der Nucleinsäure und die tatsächlich gespaltene Sequenz voneinander örtlich getrennt sind. Erfindungsgemäß wird nämlich in der Regel die Erkennungssequenz durch die Spaltung aus dem wachsenden Nucleinsäure-Doppelstrangmolekül entfernt. Die Restriktions­ endonucleasen der Klasse II S besitzen Eigenschaften, die den Anforderungen an ein solches Agens entsprechen. Dabei sind je nach Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah­ rens Vertreter dieser Klasse, die ein freies, kohäsives 3'- Ende oder ein überstehendes, kohäsives 5'-Ende erzeugen, ge­ eignet.Which (molecular) agent as restriction activity for Cleavage of a predetermined site in a nucleic acid  Ultimately, use double strand in the method according to the invention finding is not essential to the invention. Essential is against for embodiments that split the dop pelstring nucleic acid include that, as before mentioned the recognition sequence on the nucleic acid and the actually split sequence from each other locally are separated. According to the invention, the Recognition sequence by splitting from the growing Removed nucleic acid double-stranded molecule. The restriction Class II S endonucleases have properties that meet the requirements for such an agent. Here are depending on the embodiment of the inventive method rens representative of this class, which a free, cohesive 3'- End or create a protruding, cohesive 5 'end, ge is suitable.

Die Eigenschaften der Restriktionsaktivitäten, die im erfin­ dungsgemäßen Verfahren einsetzbar sind, können wie folgt zu­ sammengefaßt werden:
The properties of the restriction activities which can be used in the process according to the invention can be summarized as follows:

  • - das restringierende Agens kann vielfältiger Natur sein: dazu gehören alle Nucleinsäuren spezifisch spaltenden syn­ thetischen Agentien wie synthetische Peptide, PNA (peptide nucleic acid), tripplehelikale DNA bildende Oligonucleo­ tide, die für die spezifische Prozessierung des/der Nucleinsäure-Terminus/i im Sinne dieser Erfindung geeignet sind, wie auch natürlich vorkommende DNA-spaltende Enzyme. Der Fachmann ist in der Lage, für seine jeweiligen Zwecke geeignete Restriktionsaktivitäten einzusetzen;- the restricting agent can be of various types: this includes all nucleic acids specifically cleaving syn thetic agents such as synthetic peptides, PNA (peptides nucleic acid), triple-helical DNA-forming oligonucleo tide used for the specific processing of the Nucleic acid terminus / i suitable for the purposes of this invention are, like naturally occurring DNA-cleaving enzymes. The person skilled in the art is able to for his particular purposes use appropriate restriction activities;
  • - diese können beispielseise Restriktionsendonukleasen des Typs II S sein;- These can, for example, restriction endonucleases of the Be Type II S;
  • - asymmetrische Erkennungssequenzen (Restriktionsendonuclea­ sen der Klasse II S), wie auch symmetrische Erkennungsse­ quenzen sind dabei einsetzbar;- Asymmetric recognition sequences (restriction endonuclea Class II S), as well as symmetrical recognition sequences can be used;
  • - wie bereits vorstehend erwähnt, dürfen die Spaltstellen, die durch die Restriktionsaktivität erzeugt werden, nicht innerhalb der spezifischen Erkennungssequenz liegen, son­ dern müssen 5' oder 3' distal davon lokalisiert sein; - As already mentioned above, the gaps, generated by the restriction activity, not lie within the specific recognition sequence, son they must be located 5 'or 3' distal to it;  
  • - die Entfernung der Schnittstelle von der Erkennungssequenz muß genau und eindeutig definiert sein;- the removal of the interface from the recognition sequence must be precisely and clearly defined;
  • - um die Spezifität der Anlagerung des Nucleinsäure-Einzel­ stranges in einer Ausführungsform es erfindungsgemäßen Verfahrens zu gewährleisten und eine effiziente Ligations­ reaktion zu gewährleisten, sofern diese gewünscht ist, er­ zeugt das restringierende Agens vorzugsweise kohäsive Enden. Damit entfällt auch die vorstehend diskutierte Not­ wendigkeit der Maskierung der Einzelstränge, die z. B. an die glatten Enden angelagert werden.- the specificity of the attachment of the nucleic acid single stranges in one embodiment of the invention Ensure procedural and efficient ligations guarantee reaction, if desired, he the restricting agent is preferably cohesive End up. This also eliminates the need discussed above maneuverability of masking the single strands, which, for. B. on the smooth ends are attached.

Eine geeignete Auswahl an restringierenden Agentien kann der Fachmann der beigefügten Literaturliste entnehmen.A suitable selection of restricting agents can be obtained from the Consult a specialist from the attached list of literature.

Die Durchführung des Schrittes (e) bzw. die Häufigkeit sei­ ner Durchführung hängt letztendlich von der Länge des ge­ wünschten Endproduktes als auch von der Stranglänge des zur Verfügung stehenden Ausgangsmaterials ab.The execution of step (e) or the frequency is The implementation ultimately depends on the length of the ge desired end product as well as the strand length of the Available raw material.

Die Vorteile, die die vorliegende Erfindung gegenüber dem Stand der Technik leistet, umfaßt unter anderem:The advantages that the present invention has over the State of the art includes:

1. Verfügbarkeit:
Sequenzen von Nucleinsäuren, beispielsweise von Genen sind, sofern die Nucleotidfolgen beispielsweise aus Datenbanken bekannt sind, jederzeit, überall und schnell (innerhalb von Tagen) verfügbar. In Kenntnis dieser Sequenzen sowie der er­ findungsgemäßen Lehre kann der Fachmann jedes gewünschte Nucleotidmolekül synthetisieren.
1. Availability:
Sequences of nucleic acids, for example of genes, are available anytime, anywhere and quickly (within days), provided the nucleotide sequences are known, for example, from databases. Knowing these sequences and the teaching according to the invention, the person skilled in the art can synthesize any desired nucleotide molecule.

2. Lagerung und Transport:
Nucleinsäuremoleküle in der Größe von Genen müssen nicht mehr physikalisch in Kühlschränken unter hohem Energiever­ brauch gelagert werden. Ihre Sequenzen können in EDV-Anlagen verwaltet, und bei Bedarf in einem biologischen System ein­ fach synthetisiert werden. Somit entfällt auch der Trans­ port. DNA-Sequenzen können per Email verschickt werden.
2. Storage and transport:
Nucleic acid molecules the size of genes no longer have to be physically stored in refrigerators with high energy consumption. Your sequences can be managed in EDP systems and, if necessary, easily synthesized in a biological system. This also eliminates the need for transport. DNA sequences can be sent by email.

3. Manipulierbarkeit:
Beliebige Nucleotid-, z. B. DNA-Sequenzen und Gensequenzen werden für das Erreichen bestimmter Eigenschaften, wie Sta­ bilität gegenüber Hitze, pH-Änderungen oder Löslichkeit in bestimmten Lösungsmitteln wie auch der Optimierung oder Ver­ änderung des biologischen Verhaltens ihrer Genprodukte in vitro mutiert. Die in vitro Mutagenese ist trotz vieler ver­ schiedener Verfahren ein aufwendiges Unterfangen. Durch die Synthesemöglichkeit ist das Einfügen beliebig vieler Muta­ tionen auch an weit auseinanderliegenden Sequenzpositionen möglich, da die Sequenz frei definierbar und vorherbestimm­ bar ist. Es können also beliebig viele Varianten erzeugt werden.
3. Manipulation:
Any nucleotide, e.g. B. DNA sequences and gene sequences are mutated to achieve certain properties, such as stability to heat, pH changes or solubility in certain solvents, as well as the optimization or change in the biological behavior of their gene products in vitro. Despite many different methods, in vitro mutagenesis is a complex undertaking. The synthesis option enables the insertion of any number of mutations, even at widely spaced sequence positions, since the sequence can be freely defined and predefined. Any number of variants can be created.

Die freie Synthetisierbarkeit der DNA-Sequenzen wird viele der heute üblichen Methoden zeitaufwendiger DNA-Manipulatio­ nen aus dem Labor an die Synthesemaschine verlagern, wodurch eine große Kosten-, und damit verbunden eine große Zeiter­ sparnis resultiert. Das vom Fachmann durchzuführende Experi­ ment besteht dann aus dem Design einer Nucleinsäuresequenz an einem Computereditor und der Überprüfung, ob die sich durch die Sequenzmanipulationen gewünschten Eigenschaften am biologischen Modell oder in vitro einstellen. Das erfin­ dungsgemäße Verfahren ist somit auch ein Beitrag zur Wei­ terentwicklung von Techniken der reversen Genetik.The free synthesizability of the DNA sequences becomes many the current methods of time-consuming DNA manipulation relocate them from the laboratory to the synthesis machine, whereby a great cost, and associated with it a great time savings result. The Experi ment then consists of designing a nucleic acid sequence on a computer editor and checking whether the properties desired by the sequence manipulations on set biological model or in vitro. That invented The method according to the invention is therefore also a contribution to Wei Development of techniques of reverse genetics.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nicht in das bereitgestellte Nucleinsäure­ molekül inkorporierte weitere Nucleinsäuremoleküle, Frag­ mente davon und/oder Nucleotide nach Schritt (b), (ba), (c), (d), (da), (e) und/oder (ea) abgetrennt.In a preferred embodiment of the invention Procedures are not provided in the nucleic acid Molecularly Incorporated Additional Nucleic Acid Molecules, Frag elements thereof and / or nucleotides after step (b), (ba), (c), (d), (da), (e) and / or (ea) separated.

Die Abtrennung der nicht inkorporierten Nucleinsäure-Einzel­ strangmoleküle ist zwar bevorzugt, aber nicht unbedingt not­ wendig und kann vom Fachmann nach Standardverfahren, z. B. durch säulenchromatographische Verfahren bewerkstelligt wer­ den. Die Konzentration an freien Nucleotidtriphosphaten könnte insbesondere für die Gesamtausbeute an gewünschter Nucleinsäure limitierend werden, verbrauchte Nucleotide die Synthese und Ligationsreaktion stören, die z. B. im Falle der Generierung von glatten Enden bzw. der Anlagerung von Nucleinsäure-Einzelsträngen an glatte Enden und nachfolgen­ der Erzeugung des komplementären Stranges bei der Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendig ist, wie vorstehend beschrieben wurde. Eine hohe Konzentration ver­ schiedener Einzelstrang-DNAs erhöht das Risiko unerwünschter Nebenprodukte. Praktisch ist es deshalb von Vorteil, wenn jeder einzelne Syntheseschritt unter optimalen Bedingungen ablaufen kann. Somit empfiehlt sich eine Abtrennung der nicht benötigten Einzelstränge jeweils vor dem nächsten Syn­ theseschritt, beispielsweise in einer matrixgekoppelten Re­ aktion, nach deren Ablauf verbrauchte Nucleotide und über­ schüssige Einzelstrang-Nucleinsäuren eluiert werden. Die Abtrennung kann somit selbstverständlich auch nach oder während der Durchführung des Schrittes (e) erfolgen.The separation of the unincorporated nucleic acid single strand molecules are preferred, but not absolutely necessary maneuverable and can be carried out by a person skilled in the art using standard methods, e.g. B. by column chromatographic procedures the. The concentration of free nucleotide triphosphates could be desired in particular for the overall yield Nucleic acid becoming limiting, nucleotides consumed the  Disrupt synthesis and ligation reaction, which, for. B. in the case of Generation of smooth ends or the addition of Single-stranded nucleic acid strands at blunt ends and follow the generation of the complementary strand during execution tion of the method according to the invention is necessary, such as has been described above. A high concentration ver Different single-stranded DNAs increase the risk of undesirable By-products. It is therefore a practical advantage if every single synthesis step under optimal conditions can expire. It is therefore advisable to separate the single strands not required before the next syn thesis step, for example in a matrix coupled Re action, after the expiration of used nucleotides and over single stranded nucleic acids are eluted. The separation can of course also after or while performing step (e).

Die vorstehend beschriebene optionale Ligation in der Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die die Anla­ gerung über Hybridisierung komplementärer endständiger Nucleotide umfaßt, kann beispielsweise vor, gleichzeitig mit oder nach Schritt (d) erfolgen. In einer anderen Ausfüh­ rungsform kann sie nach oder während des Schrittes (e) er­ folgen. Ein Beispiel für die Ligation nach Schritt (e) lie­ fert der Fall, daß Bakterien, z. B. E. coli, mit dem nicht ligierten Syntheseprodukt transformiert werden und die Liga­ tion durch endogene Ligasen vorgenommen wird. So ist be­ kannt, daß mit zunehmender Größe der komplementären Überlap­ pung kohesiver Enden eine Transformation beispielsweise von E. coli mit geeigneter DNA unter Ausnutzung der endogenen Ligaseaktivität zur Zikularisierung möglich ist. Dabei wer­ den Lücken und überstehende Einzelstrang-DNAs durchaus tole­ riert, da Reparaturmechanismen die Integrität des zirkulären Doppelstranges wieder herstellen. Einzelstrangbereiche wer­ den aufgefüllt und repariert, wenn zumindest ein Phosphodi­ esterrückrat intakt ist. Vorzugsweise wird eine Ligation dann vorgenommen, wenn die Überhänge nur wenige Nucleotide lang sind. Im Falle längerer Überhänge ist denkbar, daß zwi­ schen den endständigen Nucleotiden des Einzel- und des Dop­ pelstranges Lücken auftreten, die vor einer Ligationsreak­ tion beispielsweise durch eine Polymeraseaktivität geschlos­ sen werden. Da die bislang bekannten Restriktionsenzyme zu­ meist nur relativ kurze kohäsive Enden erzeugen, ist auch ein C und G bzw. A und T "tailing" mit terminaler Trans­ ferase denkbar, das lange Überlappungsbereiche erzeugt, die ohne "in vitro" Ligation direkt transformiert werden können. Schließlich kann das Syntheseprodukt auch nach Schritt der Isolierung des fertigen Syntheseproduktes einer Ligation zu­ geführt werden.The optional ligation described above embodiment of the method according to the invention, the Anla hybridization of complementary terminal Nucleotides may include, for example, before, simultaneously with or after step (d). In another version It can take the form after or during step (s) consequences. An example of the ligation after step (e) lie fert the case that bacteria, e.g. B. E. coli with which not ligated synthesis product to be transformed and the league tion is made by endogenous ligases. So be knows that with increasing size of the complementary overlap pung cohesive ends a transformation of e.g. E. coli with suitable DNA using the endogenous Ligase activity for circularization is possible. Here who the gaps and protruding single-stranded DNAs are absolutely great repaired because the integrity of the circular Restore the double strand. Single strand areas who the replenished and repaired if at least one Phosphodi backbone of the ester is intact. A ligation is preferred made when the overhangs are only a few nucleotides  are long. In the case of longer overhangs it is conceivable that between the terminal nucleotides of single and dop Pelstranges gaps occur before a ligation freak tion closed, for example, by a polymerase activity will be. Because the previously known restriction enzymes too usually only produce relatively short cohesive ends, too a C and G or A and T "tailing" with terminal trans ferase conceivable that creates long overlap areas that can be transformed directly without "in vitro" ligation. Finally, the synthesis product can also after the step Isolation of the finished synthesis product to a ligation be performed.

Wie bereits vorstehend erwähnt, wird in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die vorbe­ stimmte Stelle des Nucleinsäuremoleküls durch Inkorporation eines artifiziellen oder modidizierten Nucleotids, eines Ba­ senanalogons, einer chemischen Gruppe oder eines "miss match" in einer artifiziellen Haarnadelstruktur erzeugt wird, das/die/der mittels eines physikalischen, chemischen oder enzymatischen Verfahrens gespalten werden kann.As already mentioned above, one is preferred Embodiment of the method according to the vorbe correct location of the nucleic acid molecule by incorporation an artificial or modified nucleotide, a Ba analogues, a chemical group, or a "miss match "in an artificial hairpin structure will be carried out by means of a physical, chemical or enzymatic process can be split.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das artifizielle oder modifizierte Nucleotid 5-Hydroxy-2-desoxy­ cytidin, 5-Hydroxy-2-desoxyuridin oder 5-Hydroxy-2'-des­ oxyuridin ist.In a particularly preferred embodiment, this is artificial or modified nucleotide 5-hydroxy-2-deoxy cytidine, 5-hydroxy-2-deoxyuridine or 5-hydroxy-2'-des is oxyuridine.

Wie bereits ebenfalls vorstehend erwähnt, betrifft die vor­ liegende Erfindung in einer weiteren bevorzugten Ausfüh­ rungsform ein Verfahren, wobei die Verknüpfung über ein 3'- Hydroxy- und ein 5'-Phosphat-Ende von zwei endständigen Nucleotiden mit Hilfe einer Ligaseaktivität und die Anlage­ rung überdie Hybridisierung komplementärer Sequenzen er­ folgt.As also mentioned above, this concerns lying invention in a further preferred embodiment form of a process, the linkage being via a 3'- Hydroxy and a 5'-phosphate end of two terminals Nucleotides using a ligase activity and the attachment hybridization of complementary sequences follows.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Verfahrens ist die Nucleinsäure DNA. In another preferred embodiment of the Invention According to the method, the nucleic acid is DNA.  

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens ist die Nucleinsäure RNA. Von dem erfindungsgemäßen Verfahren umfaßt ist auch die Ge­ nerierung von DNA/RNA-Hybriden.In a further preferred embodiment of the invented The method according to the invention is the nucleic acid RNA. The Ge also includes the method generation of DNA / RNA hybrids.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Maskierung in Schritt (c) additiv und substraktiv durch Hinzufügung bzw. Entfer­ nung einer chemischen Gruppe oder eines chemischen Moleküls. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Maskierung eines 5'-Endes durch das Entfernen der Phosphat-Gruppe(n) oder den Einbau eines 5'- modifizierten Nucleotids (z. B. Biotin-dNTP, Digoxygenin-dNTP etc.). Wie vorstehend erwähnt wird durch eine Maskierung des 5'-Endes eines anzulagernden Nucleinsäure-Einzelstrangmole­ küles in der entsprechenden Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Verfahrens eine unerwünschte Ligasenebenreaktion die 5'- und 3'-Enden der Nucleinsäure-Einzelstrangmoleküle mit­ einander unterbunden und damit die mögliche Bildung von Kon­ katemeren, wodurch eine optimale Ausbeute des Verfahrens der erfindungsgemäßen Lehre gewährleistet wird.In a further preferred embodiment of the invented The method according to the invention is carried out in step (c) additive and subtractive by adding or removing a chemical group or a chemical molecule. In a preferred embodiment of the invention A 5 'end is masked by the method Removing the phosphate group (s) or installing a 5'- modified nucleotides (e.g. biotin-dNTP, digoxygenin-dNTP Etc.). As mentioned above, by masking the 5'-end of a single-stranded nucleic acid mole to be attached cool in the corresponding embodiment of the invention according to an undesired ligase side reaction 5 'and 3' ends of the single-stranded nucleic acid molecules with prevented each other and thus the possible formation of Kon katemeren, whereby an optimal yield of the process of teaching according to the invention is ensured.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Maskierung durch den Einbau mindestens eines 5'-modifizierten Nucleotids.In a particularly preferred embodiment of the invent The method according to the invention is carried out by the masking Incorporation of at least one 5'-modified nucleotide.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich, wie bereits erwähnt, ein maskiertes 3'-Ende durch das Vorhandensein eines Ami­ noblocks, eines Didesoxynucleotids, eines 3'-Phosphats oder eines künstlichen 5'-Endes aus.In a further preferred embodiment of the invented process according to the invention is, as already mentioned, a masked 3 'end by the presence of an ami noblocks, a dideoxynucleotide, a 3'-phosphate or an artificial 5 'end.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bildet das weitere Nucleinsäuremolekül an dem vom bereitgestellten Nucleinsäuremolekül nach Anlagerung und/oder Verknüpfung entfernten Ende eine Haarnadelschleife aus, die als Primer für die Polymeraseaktivität dient.In a further preferred embodiment, this forms additional nucleic acid molecule on the provided Nucleic acid molecule after attachment and / or linkage  removed a hairpin loop that acts as a primer serves for the polymerase activity.

Die Erfindung betrifft in einer weiteren bevorzugten Ausfüh­ rungsform ein Verfahren, wobei die Spaltung an einer vorbe­ stimmten Stelle in Schritt (d) durch eine sequenzspezifisch spaltende trippelhelikale DNA erfolgt. Eine tripplehelikale DNA wird z. B. dann gebildet, wenn sich eine Einzelstrang-DNA, an deren Ende ein Schwermetall (SM) gekoppelt ist, an einen DNA-Doppelstrang anlagert und, so­ fern die Sequenzbedingungen geeignet sind, eine trippleheli­ kale Struktur mit einem DNA-Doppelstrang ausbildet. Der Nucleinsäure-Doppelstrang wird von dem Schwermetall an einer definierten Position gespalten.In a further preferred embodiment, the invention relates to rungform a method, wherein the cleavage on a prep agreed place in step (d) by a sequence-specific cleaving triple helical DNA occurs. A triple helical DNA is e.g. B. formed when a single-stranded DNA, at the end of which is a heavy metal (SM) is coupled to a DNA double strand and, so if the sequence conditions are suitable, a trippleheli kale structure with a DNA double strand. Of the Nucleic acid duplex is attached to the heavy metal on one defined position split.

Darüber hinaus kann wie bereits erwähnt, erfindungsgemäß jede spezifische physikalische, chemische und enzymatische Nucleinsäurespaltung eingesetzt werden, welche für die Anla­ gerung eines Nucleinsäure-Einzelstrangmoleküles zur nachfol­ genden Ligation mit dem Nucleinsäure-Doppelstrangmolekül förderlich ist. Weitere Beispiele hierfür sind methodische Ansätze basierend auf designten Peptiden oder PNA (peptide nucleic acid). Eine Übersicht über die vorgenannten Moleküle und Beispiele für deren Einsatzmöglichkeiten kann der Fach­ mann der nachstehenden Literaturliste entnehmen.In addition, as already mentioned, according to the invention any specific physical, chemical and enzymatic Nucleic acid cleavage are used, which for the Anla succession of a single-stranded nucleic acid molecule ligation with the nucleic acid double-stranded molecule is beneficial. Other examples of this are methodological Approaches based on designed peptides or PNA (peptides nucleic acid). An overview of the aforementioned molecules and examples of their possible uses can be found in the subject refer to the list of literature below.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung be­ trifft ein Verfahren, wobei die Spaltung an einer vorbe­ stimmten Stelle in Schritt (d) durch eine Typ II S Restrik­ tionsendonuclease erfolgt. Typ oder Klasse II S Enzyme be­ sitzen eine asymmetrische, also nichtpalindromische Erken­ nungssequenz. Die Spaltstellen liegen entweder 5'- oder 3'- distal zur Erkennungssequenz. Es werden entweder 5'- (z. B. BspMI) oder 3'- (z. B. RleAI) überstehende Enden oder glatte Enden (z. B. BsmFI) erzeugt. Another preferred embodiment of the invention meets a procedure whereby the cleavage passes agreed place in step (d) by a type II S restriction endonuclease occurs. Type or class II S enzymes sit an asymmetrical or non-palindromic bay sequence. The cleavage sites are either 5 'or 3' distal to the recognition sequence. Either 5 '(e.g. BspMI) or 3'- (e.g. RleAI) protruding ends or smooth Ends (e.g. BsmFI).  

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens ist die Typ II S Restriktionsendo­ nuclease das Rle AI-Enzym aus Rhizobium leguminosarum (Vesely Z., Müller A, Schmitz G, Kaluza K, Jarsch M, Kessler C (1990) RleAI : a novel class-IIS restriction endonuclease from Rhizobium leguminosarum recognizing 5'-CCCACA(N12/9)- 3', Gene 95: 129-131).In a particularly preferred embodiment of the invent The method according to the invention is the Type II S restriction end nuclease the Rle AI enzyme from Rhizobium leguminosarum (Vesely Z., Müller A, Schmitz G, Kaluza K, Jarsch M, Kessler C (1990) RleAI: a novel class-IIS restriction endonuclease from Rhizobium leguminosarum recognizing 5'-CCCACA (N12 / 9) - 3 ', Gene 95: 129-131).

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Verfahrens ist/sind das Nucleinsäure-Doppelstrangmo­ lekül und/oder die Nucleinsäure-Einzelstrangmoleküle synthe­ tischen oder semisynthetischen Ursprungs. Besonders bevorzugt für die Synthese ist der Einsatz synthe­ tischer Einzelstrangmoleküle. Semisynthetische Moleküle sind dadurch herstellbar, daß Nucleinsäurefragmente aus "in vivo" (Bakterien, Hefe) ampli­ fizierter DNA (dsDNA, ssDNA) oder RNA an einer oder mehreren intermediären Schritte der erfindungsgemäßen Synthese an de­ finierten Stellen durch Ligationseaktionen eingebaut werden. Diese Strategie kann im Einzelfall Kosten beträchtlich redu­ zieren helfen. Beispielsweise kann das als Startermolekül Nucleinsäuremolekül ebenfalls ein "in vivo" erzeugtes DNA- Molekül sein, an das durch rekursive DNA-Synthese beliebige DNA-Sequenzen angehängt werden.In another preferred embodiment of the Invention according to the method is / are the nucleic acid double strand mo lekül and / or the nucleic acid single-stranded molecules synthe table or semi-synthetic origin. The use of synthetic is particularly preferred for synthesis single stranded molecules. Semisynthetic molecules can be produced in that Nucleic acid fragments from "in vivo" (bacteria, yeast) ampli infected DNA (dsDNA, ssDNA) or RNA on one or more intermediate steps of the synthesis according to the invention at de Finished places can be installed by ligation. This strategy can significantly reduce costs in individual cases help decorate. For example, this can be used as a starter molecule Nucleic acid molecule also an "in vivo" generated DNA Be a molecule to which any by recursive DNA synthesis DNA sequences are attached.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens ist die Synthese zumindest teilweise automatisiert. So kann beispielsweise in einem Nucleinsäure(Gen-)synthe­ seautomaten für Nucleinsäure-Doppelstränge aus Nucleinsäure- Einzelstängen eine Batterie von automatisierten chemischen Oligonucleotidsynthesen (eine bereits in großem Ausmaße praktizierte Technologie) den Rohstoff für die Synthese von biologisch aktiven, doppelsträngigen DNA-Molekülen (z. B. ganzen Genen) darstellen. Diese werden aus den chemisch syn­ thetisierten Oligonucleotiden in einem ebenfalls automati­ sierten Verfahren hergestellt. In a further preferred embodiment of the invented According to the inventive method, the synthesis is at least partially automated. For example, in a nucleic acid (gene) synthesis automatic machines for nucleic acid double strands of nucleic acid Single rods a battery of automated chemical Oligonucleotide syntheses (one already on a large scale practiced technology) the raw material for the synthesis of biologically active, double-stranded DNA molecules (e.g. whole genes). These are derived from the chemically syn thetized oligonucleotides in a likewise automati based process.  

Dabei sind in einer Synthesekammer die zu verlängernden Dop­ pelstrangnucleinsäuren an der Synthesematrix gebunden. In dieser Synthesekammer laufen in einer cyclischen Reaktions­ folge immer wieder die gleichen oben beschriebenen Schritte ab. Die Reaktionsnebenprodukte der vorhergehenden Reaktion werden vor Beginn einer neuen Reaktion aus der Synthesekam­ mer ausgewaschen. Das um ein Nucleinsäuremolekül verlängerte Startermolekül bleibt an die Synthesematrix gebunden. Bei jedem Syntheseschritt wird eine Nucleinsäure mit einer ande­ ren Sequenzfolge eingebaut, so daß schlußendlich eine gege­ benenfalls doppelsträngige Nucleinsäure mit der gewünschten Nucleotidsequenz entsteht.The dop to be extended are in a synthesis chamber pelstrangnucleic acids bound to the synthesis matrix. In this synthesis chamber run in a cyclic reaction always follow the same steps described above from. The reaction byproducts of the previous reaction are synthesized before a new reaction begins always washed out. That extended by one nucleic acid molecule Starter molecule remains bound to the synthesis matrix. At each synthesis step is a nucleic acid with another Ren sequence sequence built in, so that ultimately a counter also double-stranded nucleic acid with the desired one Nucleotide sequence arises.

Die Erfindung betrifft in einer besonders bevorzugten Aus­ führungsform ein Verfahren, wobei die Synthese matrixgebun­ den durchgeführt wird. Alle Trägermaterialien, an die sich eine Nucleinsäure binden läßt und deren Eigenschaften mit der angestrebten rekursiven Nucleinsäure-Synthese kompatibel ist, kommen als Synthesema­ trix in Frage, z. B. streptavidinbemantelte Oberflächen, wo­ bei das als Startermolekül eingesetzte Nucleinsäure-Doppel­ strangmolekül über ein eingebautes biotinyliertes Nucleotid an die Synthesematrix gekoppelt wird. Weitere Beispiele sind Nylonoberflächen, an die polydT-haltige Sequenzen durch UV- Bestrahlung gekoppelt werden und tosylaktivierte Oberflä­ chen, wobei die Bindung über einen "Aminolink" erfolgt, Glas Silikat, Latex, Polystyrol, Epoxid oder Silizium.In a particularly preferred embodiment, the invention relates to embodiment a method, the synthesis being matrix-bound which is carried out. All carrier materials to which a nucleic acid binds lets and their properties with the desired recursive Nucleic acid synthesis is compatible come as a synthesis scheme trix in question, e.g. B. streptavidin-coated surfaces where in the nucleic acid double used as the starter molecule strand molecule via a built-in biotinylated nucleotide is coupled to the synthesis matrix. Other examples are Nylon surfaces to which polydT-containing sequences by UV Radiation can be coupled and tosy-activated surface Chen, where the binding takes place via an "amino link", glass Silicate, latex, polystyrene, epoxy or silicon.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Vefahrens wird das synthetisierte Nucleinsäuremole­ kül nach der Synthese isoliert.In another preferred embodiment of the Invention according to the method, the synthesized nucleic acid mole cool isolated after synthesis.

Dies geschieht einerseits durch Einbau eines affinitätsver­ mittelnden Agens im letzten Syntheseschritt, wie z. B. Bio­ tin, Digoxiginin, eines Histidin-Tags oder eines Malto­ serestes. Die so markierten Syntheseendprodukte können somit einfach und kostengünstig mittels entsprechender Säulen iso­ liert werden. Alternativ wird im letzten Syntheseschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Plasmid mit dem Synthe­ seendprodukt verknüpft und das dadurch entstehende Nuclein­ säuremolekül, gegebenenfalls nach dessen Rezirkularisierung, in Bakterien eingeführt und vervielfältigt. Alternativ wird im bereitgestellten Nucleinsäuremolekül sowie im letzten Syntheseschritt verwendeten Nucleinsäuremoleküls definierte Sequenzen inkorporiert, an die Primer spezifisch binden kön­ nen. Mit Hilfe dieser Primer kann das fertig synthetisierte Nucleinsäuremolekül in einer PCR-Reaktion amplifiziert wer­ den, wodurch das Syntheseendprodukt von der Affinitätsmatrix isoliert werden.This is done on the one hand by incorporating an affinity ver averaging agent in the last synthesis step, such as. B. Bio tin, digoxiginine, a histidine tag or a malto serestes. The synthesis end products labeled in this way can thus simple and inexpensive by means of appropriate columns iso  be lated. Alternatively, in the last synthesis step the inventive method a plasmid with the Synthe end product and the resulting nuclein acid molecule, if necessary after its recircularization, introduced and reproduced in bacteria. Alternatively, will in the provided nucleic acid molecule as well as in the last one Synthesis step used nucleic acid molecule defined Incorporated sequences to which primers can specifically bind nen. With the help of these primers, the fully synthesized Nucleic acid molecule amplified in a PCR reaction the, whereby the final synthesis product from the affinity matrix be isolated.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Verfahrens werden Nucleinsäure-Einzelstrangmoleküle durch Denaturierung des Nucleinsäure-Doppelstrangmoleküls isoliert.In another preferred embodiment of the Invention According to the method, single-stranded nucleic acid molecules by denaturing the double-stranded nucleic acid molecule isolated.

Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dazu geeignet, Nucleinsäure-Einzelstrangmoleküle beliebiger Zusammensetzung herzustellen. In diesem Zusammenhang beson­ ders zu erwähnen ist die Möglichkeit, derartige RNA-Moleküle bereitzustellen.This embodiment of the method according to the invention is suitable for arbitrary nucleic acid single-stranded molecules Manufacture composition. In this context Another point to mention is the possibility of such RNA molecules to provide.

Schließlich betrifft die Erfindung einen Kit, mindestens enthaltendFinally, the invention relates to a kit, at least containing

  • a) eine Ligase;a) a ligase;
  • b) eine Polymerase; undb) a polymerase; and
  • c) ein Typ II S-Restriktionsenzym; und/oderc) a type II S restriction enzyme; and or
  • d) eine Uracil-DNA-Glycosylase und eine Apyrimidase und/oder eine Endonuclease III und eine Formamidopyrimi­ din DNA Glycosylase und/oder ein "miss match repair" En­ zym;d) a uracil DNA glycosylase and an apyrimidase and / or an endonuclease III and a formamidopyrimi din DNA glycosylase and / or a "miss match repair" En zym;
  • e) gegebenenfalls eine Phosphatase, eine terminale Trans­ ferase und/oder eine Exonuklease; e) optionally a phosphatase, a terminal trans ferase and / or an exonuclease;  
  • f) gegebenenfalls einen Waschpuffer zur Elution von Reakti­ onsnebenprodukten und nicht in das Produkt der erfin­ dungsgemäßen Synthese eingebautem Material;f) optionally a washing buffer for the elution of reactants by-products and not in the product of the inventor inventive synthesis of built-in material;
  • g) gegebenenfalls eine Synthesematrix mit einem gegebenen­ falls bereits daran gebundenen Nucleinsäuremolekül als Startermolekül; undg) optionally a synthesis matrix with a given if already attached nucleic acid molecule as Starter molecule; and
  • h) gegebenenfalls geeignete Reaktionspuffer für die in (a) bis (e) aufgeführten Enzyme.h) optionally suitable reaction buffers for the in (a) to (e) listed enzymes.

Aufgrund der Lehre der vorliegenden Erfindung sowie aufgrund des allgemeinen Fachwissens in diesem technischen Gebiet ist dem Hersteller des erfindungsgemäßen Kits bekannt, wie er die einzelnen Komponenten des Kits, z. B. die Puffer, her­ stellt und formuliert. Gegebenenfalls kann der erfindungsge­ mäße Kit auch ein nicht an eine Matrix gebundenes Startermo­ lekül und /oder einen Satz geeigneter Einzelstrangmoleküle enthalten. Based on the teaching of the present invention as well as general knowledge in this technical field known to the manufacturer of the kit according to the invention as he the individual components of the kit, e.g. B. the buffers represents and formulates. If necessary, the fiction kit also includes a starter motor that is not bound to a matrix lekül and / or a set of suitable single-stranded molecules contain.  

Die Figuren zeigen:The figures show:

Fig. 1. "In vitro"-ssDNA-Synthese in 3'-5'-Richtung (1). Ein an eine Matrix gekoppeltes Startermolekül (n) wird mittels einer Ligaseaktivität um ein n+1-tes Einzelstrangmolekül durch eine 3'- 5'-Phosphodiesterbindung verknüpft. Die n+1-te ssDNA besitzt terminal ein Uracildesoxynukleotid. Die glycosidische Bindung der Base Uracil wird durch die DNA-Uracilglycosylase gespalten, wodurch eine apyrimidinische Position entsteht. Diese wiederum wird durch eine apyrimidinische Endonukleaseaktivität (ExonukleaseIII) so gespalten, daß ein 5'-Phosphat und ein 3'-OH- Ende entsteht. (3) An das freiwerdende 5'-Phosphatende wird in der n+2-ten Ligationsreaktion das n+2-te ssDNA-Molekül verknüpft. Eine anschließende Phosphatesereaktion (nicht gezeigt, s. Fig. 4.) inaktiviert alle DNA-Ketten für den n+3-ten Ligationsschritt für alle folgenden Ligationsschritte, sofern kein n+2-tes ssDNA-Molekül im n+2-ten Schritt eingebaut wurde. Durch die DNA-Uracilglycosylase und die apyrimidinische Endonukleaseaktivität kann durch Prozessierung wieder ein 5'- Phospahat für die nächste Reaktionsfolge (n+3) zur Verfügung gestellt werden. Alle Schritte wiederholen sich k-mal bis das letzte ssDNA-Molekül im m-ten Schritt eingebaut wurde. Fig. 1. "In vitro" SSDNA synthesis in the 3'-5 'direction (1). A starter molecule (s) coupled to a matrix is linked by means of a ligase activity around an n + 1-th single-strand molecule by means of a 3'-5'-phosphodiester bond. The n + 1-th ssDNA has a uracil deoxynucleotide at the terminal. The glycosidic bond of the base uracil is cleaved by the uracil glycosylase, which creates an apyrimidine position. This in turn is cleaved by an apyrimidine endonuclease activity (exonuclease III) so that a 5'-phosphate and a 3'-OH end are formed. (3) The n + 2-th ssDNA molecule is linked to the released 5'-phosphate end in the n + 2-th ligation reaction. A subsequent phosphate reaction (not shown, see FIG. 4) inactivates all DNA chains for the n + 3 th ligation step for all subsequent ligation steps, provided that no n + 2 th ssDNA molecule is incorporated in the n + 2 th step has been. Through DNA-uracil glycosylase and the apyrimidine endonuclease activity, a 5'-phosphate can be made available for the next reaction sequence (n + 3) through processing. All steps are repeated k times until the last ssDNA molecule has been inserted in the mth step.

Fig. 2. "In vitro"-dSDNA-Synthese in 3'-5'-Richtung. Alle Schritte erfolgen wie in Fig. 1., dann aber wird im letzten Schritt ausgehend vom 3'-Ende des Startermoleküls eine Polymerisationsreaktion gestartet, die den neu synthetisierten Einzelstrang zum Doppelstrang auffüllt. Alternativ kann im ersten und im letzten Schritt jeweils ein Primer eines Primerpaares eingebaut werden und somit ein Doppelstrangmolekül durch Amplifikation mittels der PCR-Reaktion erzeugt werden. Fig. 2. "In vitro" dSDNA synthesis in the 3'-5 'direction. All steps take place as in FIG. 1, but then in the last step, starting from the 3 'end of the starter molecule, a polymerization reaction is started, which fills the newly synthesized single strand into a double strand. Alternatively, a primer of a pair of primers can be installed in the first and last step and a double-stranded molecule can thus be generated by amplification by means of the PCR reaction.

Fig. 3. "In vitro"-dsDNA-Synthese in 3'-5'-Richtung. Alle Schritte erfolgen wie in Fig. 1. Innerhalb eines jeden Synthesezyklus wird nach der Phosphatasebehandlung ein Polymerisationschritt eingeleitet, der die anligierte ssDNA in eine dsDNA umwandelt. Die Prozessierung kann auch mittels einer Restriktionsendunuklease des Typs IIS erfolgen, sofern eine Erkennungssequenz in jedem der ssDNA-Fragmente eingebaut vorliegt. Fig. 3. "In vitro" DSDNA synthesis in the 3'-5 'direction. All steps are carried out as in FIG. 1. Within each synthesis cycle, a polymerization step is initiated after the phosphatase treatment, which converts the ligated ssDNA into a dsDNA. The processing can also be carried out using a restriction endunuclease of type IIS, provided that a recognition sequence is built into each of the ssDNA fragments.

Fig. 4. "In vitro"-dsDNA-Synthese in 3'-5'-Richtung. Alle Schritte erfolgen wie in Fig. 1. Eine nach einem Ligationsschritt durchgeführte Phosphatesereaktion inaktiviert alle DNA-Moleküle für den nächsten Ligationsschritt und für alle folgenden Ligationsschritte, sofern kein ssDNA-Molekül im n-1ten Synthesezyklus eingebaut wurde. Durch die DNA-Uracilglycosylase und die apyrimidinische Endonukleaseaktivität in jedem Synthesezyklus kann durch Prozessierung wieder ein 5'-Phosphat für die nächste Reaktionsfolge zur Verfügung gestellt werden. Alle Schritte wiederholen sich k-mal bis das letzte ssDNA- Molekül im m-ten Schritt eingebaut wurde. Fig. 4. "In vitro" DSDNA synthesis in the 3'-5 'direction. All steps take place as in FIG. 1. A phosphate sereaction carried out after a ligation step inactivates all DNA molecules for the next ligation step and for all subsequent ligation steps, provided that no ssDNA molecule has been incorporated in the n-1st synthesis cycle. Due to the DNA uracil glycosylase and the apyrimidine endonuclease activity in each synthesis cycle, a 5'-phosphate can again be made available for the next reaction sequence by processing. All steps are repeated k times until the last ssDNA molecule has been incorporated in the mth step.

Fig. 5. "In vitro"-ssDNA-Synthese in 5'-3'-Richtung (1). Ein an eine Matrix gekoppeltes Startermolekül (n) wird mittels einer Ligaseaktivität um ein n+1-tes Einzelstrangmolekül durch eine 3'- 5'-Phosphodiesterbindung verknüpft. Die n+1-te ssDNA besitzt terminal ein Uracildesoxynukleotid, ist 5'-phosphoryliert und 3'-blockiert (-X). Die glycosidische Bindung der Base Uracil wird durch die DNA-Uracilglycosylase gespalten, wodurch eine apyrimidinische Position entsteht. Diese wiederum wird durch eine apyrimidinische Endonukleaseaktivität (ExonukleaseIII) so gespalten, daß ein 5'-Phosphat und ein 3'-OH-Ende entsteht. (3) an das freiwerdende 5'-Phosphatende wird in der n+2-ten Ligationsreaktion das n+2-te ssDNA-Molekül verknüpft. Eine anschließende terminale Transferasereaktion mit einem Didesoxytrinukleotid (nicht gezeigt, s. Fig. 7.) inaktiviert alle DNA-Ketten für den n+3-ten Ligationsschritt für alle folgenden Ligationsschritte, sofern kein n+2-tes ssDNA-Molekül im n+2-ten Schritt eingebaut wurde. Durch die DNA-Uracilglycosylase und die apyrimidinische Endonukleaseaktivität kann durch Prozessierung wieder ein 3'-OH für die nächste Reaktionsfolge (n+3) zur Verfügung gestellt werden. Alle Schritte wiederholen sich k-mal bis das letzte ssDNA-Molekül im m-ten Schritt eingebaut wurde. Fig. 5. "In vitro" SSDNA synthesis in the 5'-3 'direction (1). A starter molecule (s) coupled to a matrix is linked by means of a ligase activity around an n + 1-th single-strand molecule by means of a 3'-5'-phosphodiester bond. The n + 1-th ssDNA has a uracil deoxynucleotide, is 5'-phosphorylated and 3'-blocked (-X). The glycosidic bond of the base uracil is cleaved by the uracil glycosylase, which creates an apyrimidine position. This in turn is cleaved by an apyrimidine endonuclease activity (exonuclease III) so that a 5'-phosphate and a 3'-OH end are formed. (3) the n + 2-th ssDNA molecule is linked to the released 5'-phosphate end in the n + 2-th ligation reaction. A subsequent terminal transferase reaction with a dideoxytrinucleotide (not shown, see FIG. 7) inactivates all DNA chains for the n + 3 th ligation step for all subsequent ligation steps, provided there is no n + 2 th ssDNA molecule in the n + 2 -th step was installed. The 3-OH for the next reaction sequence (n + 3) can be made available again by processing due to the DNA uraclyglycosylase and the apyrimidine endonuclease activity. All steps are repeated k times until the last ssDNA molecule has been inserted in the mth step.

Fig. 6. "In vitro"-ssDNA-Synthese in 5'-3'-Richtung (1). Ein an eine Matrix gekoppeltes Startermolekül (n) wird mittels einer Ligaseaktivität um ein n+1-tes Einzelstrangmolekül durch eine 3'- 5'-Phosphodiesterbindung verknüpft. Alle weiteren Schritte erfolgen wie in Fig. 5. dargestellt. Im letzten Schritt kann, initiiert durch beispielsweise eine 3'- terminale Haarnadelstruktur ein 3'-Ende für eine DNA- Polymerisationsreaktion zur Verfügung gestellt werden oder eine dsDNA-Polymerisation erfolgt wie in Fig. 2 beschrieben. Fig. 6. "In vitro" SSDNA synthesis in the 5'-3 'direction (1). A starter molecule (s) coupled to a matrix is linked by means of a ligase activity around an n + 1-th single-strand molecule by means of a 3'-5'-phosphodiester bond. All further steps take place as shown in FIG. 5. In the last step, initiated by, for example, a 3'-terminal hairpin structure, a 3 'end can be made available for a DNA polymerization reaction or dsDNA polymerization can be carried out as described in FIG. 2.

Fig. 7. "In vitro"-ssDNA-Synthese in 5'-3'-Richtung (1), Darstellung der Reaktion zur Inaktivierung nicht ligierter Enden. Eine terminale Transferasereaktion mit einem Didesoxytrinukleotid inaktiviert alle DNA-Ketten für den nächsten Ligationsschritt für alle jeweils folgenden Ligationsschritte, sofern kein ssDNA-Molekül im n-1-ten Syntheseschritt eingebaut wurde. Durch die DNA-Uracilglycosylase und die apyrimidinische Endonukleaseaktivität kann durch Prozessierung wieder ein 3'-OH für die nächste Reaktionsfolge zur Verfügung gestellt werden. Alle Schritte wiederholen sich k- mal bis das letzte ssDNA-Molekül im m-ten Schritt eingebaut wurde. Fig. 7. "In vitro" SSDNA synthesis in the 5'-3 'direction (1), representation of the reaction to inactivate non-ligated ends. A terminal transferase reaction with a dideoxytrinucleotide inactivates all DNA chains for the next ligation step for all subsequent ligation steps, provided that no ssDNA molecule has been incorporated in the n-1 th synthesis step. Due to the DNA uraclyglycosylase and the apyrimidine endonuclease activity, a 3'-OH can again be made available for the next reaction sequence by processing. All steps are repeated until the last ssDNA molecule was inserted in the mth step.

Die Beispiele erläutern die Erfindung:The examples illustrate the invention:

Beispiel 1example 1

Die rekursive DNA-Synthese "in vitro" kann für Manipulation von DNA-Sequenzen "in vitro" eingesetzt werden. Zum einen können Genmutationen, wie Deletionsmutagenesen, auch mehrere Deletionen in einem Gen gleichzeitig, Gemfusionen unter Er­ zeugung neuer Eigenschaften, Insertionsmutagenesen, Substi­ tutionsmutagenesen und auch Sequenzinversionen durchgeführt werden. Des weiteren lassen sich eine bis beliebig viele Punktmutationen in eine Sequenz einführen. Alle DNA-Sequen­ zen können ohne Zwischenclonierungsschritte in parallelen Synthesen direkt erzeugt werden.Recursive DNA synthesis "in vitro" can be used for manipulation of DNA sequences are used "in vitro". On the one hand can mutations, such as deletion mutagenesis, several Deletions in one gene at the same time, gem fusions under Er generation of new properties, insertion mutagenesis, substi tution mutagenesis and sequence inversions performed become. Furthermore, you can have one to any number Introduce point mutations into a sequence. All DNA sequences zen can be done in parallel without intermediate cloning steps Syntheses can be generated directly.

Die durch die Sequenzmanipulationen resultierenden funktio­ nalen Veränderungen der biologischen Aktivität "in vivo" können sich zum einen auf der Proteinebene auswirken, so­ fern die codierenden Sequenzen in funktionale Proteine translatiert werden können. Die Methode kann somit zur Um­ setzung von Überlegungen bei Enzym- bzw. Proteindesign ein­ gesetzt werden.The functio resulting from the sequence manipulations changes in biological activity "in vivo" can affect the protein level, so far the coding sequences into functional proteins can be translated. The method can thus be used to Implementation of considerations in enzyme or protein design be set.

Zum anderen aber ist es möglich die DNA-Sequenzen regulato­ rischer cis-Elemente zu manipulieren, um die Bindungsaktivi­ tät von Transaktivatoren und Suppressoren zu verändern, de­ ren Verhalten zu untersuchen oder gar ganz neue Kombinatio­ nen von cis-Elementen zu schaffen. Weiterhin könnte auch die Aktivität von RNA-Molekülen manipuliert werden (z. B. Ribo­ zyme), sofern die manipulierte DNA transkribiert wird.On the other hand, it is possible to regulate the DNA sequences to manipulate the cis elements in order to change the activity of transactivators and suppressors, de to investigate their behavior or even a completely new combination to create cis elements. Furthermore, the Activity of RNA molecules can be manipulated (e.g. Ribo zyme), provided the manipulated DNA is transcribed.

Das folgende Beispiel für die Anwendung der rekursiven DNA- "in vitro"-Synthesemethode ist die Manipulation von DNA-Se­ quenzen zur Analyse der Bindungsaktivität eines transaktiven Regulatorproteins an einer bakteriellen Promotorregion. Durch die "in vitro" Mutagenese der Bindungsstellen werden die Auswirkungen auf das DNA-bindende Protein untersucht. The following example of the application of recursive DNA "In vitro" synthesis method is the manipulation of DNA-Se sequences for analyzing the binding activity of a transactive Regulatory protein on a bacterial promoter region. Through the "in vitro" mutagenesis of the binding sites investigated the effects on the DNA-binding protein.  

Die DNA-Wildtypsequenz und die Mutanten des cis-aktiven Ele­ mentes sind in der Fig. 7 dargestellt, die Sequenzmanipula­ tionen sind im Text erläutert. Ziel der Versuche war es, die Funktionalität der Bindung des Regulators in einem anderen Sequenzkontext "in vitro" und eventuell auch "in vivo" un­ tersuchen zu können.The DNA wild-type sequence and the mutants of the cis-active element are shown in FIG. 7, the sequence manipulations are explained in the text. The aim of the experiments was to be able to investigate the functionality of the binding of the regulator in a different sequence context “in vitro” and possibly also “in vivo”.

Auf einem SauIIIA-DNA-Fragment im Bereich eines bakteriellen Promotors finden sich palindromische Sequenzabschnitte, de­ ren Struktur starke Ähnlichkeit mit Sequenzen besitzen, die auch in anderen Systemen an der transkriptionellen Regula­ tion beteiligt sind. Die transkriptionelle Aktivität des im 5'-Sequenzbereich des 6-HDNO-Gens befindlichen S70-ähnlichen Promotors, auf dem cis-aktive Elemente liegen, wurde von Mauch et al., (1990) "in vivo" im heterologen E. coli System detailliert untersucht. Die Clonierung dieses DNA-Fragments, das in den meisten DNA-Bindungsstudien dieser Arbeit Verwen­ dung fand, wird im folgenden als WT-6-HDNO-Promotorfragment bezeichnet (Fig. 7A (1-3)).On a SauIIIA DNA fragment in the area of a bacterial promoter there are palindromic sequence sections whose structure is very similar to sequences which are also involved in the transcriptional regulation in other systems. The transcriptional activity of the S 70 -like promoter in the 5 'sequence region of the 6-HDNO gene, on which cis-active elements lie, was described by Mauch et al., (1990) "in vivo" in the heterologous E. coli system examined in detail. The cloning of this DNA fragment, which was used in most of the DNA binding studies of this work, is referred to below as the WT-6-HDNO promoter fragment ( FIG. 7A (1-3)).

Die Inkubation von Rohextrakten aus Arthrobacter ricatinovorans Zellen (10-40 mg Gesamtprotein) mit einem ra­ dioaktiv markierten 6-HDNO-Bindefragment des 6-HDNO-Gens bei Anwesenheit eines Kompetitors (i.d.R. pdloC), aus dem Promo­ torbereich, zeigt nach der Trennung der Bestandteile dieses Inkubationsansatzes im elektrischen Feld eines nativen PAA- Gels eine deutliche Retention des DNA-Fragments gegenüber einem Kontrollansatz ohne Zugabe von Rohextraktprotein.Incubation of raw extracts from Arthrobacter ricatinovorans cells (10-40 mg total protein) with a ra dioactively labeled 6-HDNO binding fragment of the 6-HDNO gene Presence of a competitor (usually pdloC) from the promo gate area, shows this after the separation of the components Incubation approach in the electric field of a native PAA Gels compared to a clear retention of the DNA fragment a control batch without the addition of crude extract protein.

Der zur Identifikation der NicR1-Bindeaktivität herangezo­ gene experimentelle Ansatz wird als Gelretentionsanalyse be­ zeichnet. Mit Hilfe dieser Methode kann das kinetische und funktionale Verhalten von DNA-Bindungsproteinen in Abhängig­ keit von verschiedenen Parametern "in vitro" qualitativ und quantitativ untersucht werden. Außerdem kann man unter be­ stimmten Voraussetzungen auch Aussagen zur Struktur des DNA/Protein-Komplexes machen. Used to identify NicR1 binding activity The experimental approach is called gel retention analysis draws. With the help of this method the kinetic and functional behavior of DNA binding proteins in dependent quality and various parameters "in vitro" be examined quantitatively. You can also be did the conditions for statements on the structure of the Make DNA / protein complex.  

Unter Verwendung von Rohextrakten kann man in der Regel im Gelretentionsexperiment eine dominante, retardierte Bande erkennen. Eine zweite Bande ist manchmal ebenfalls erkenn­ bar. Diese DNA-Bindungsaktivität konnte durch große Mengen von unmarkierter, unspezifischer Kompetitor-DNA nicht sup­ primiert werden, wohl aber durch unmarkiertes Bindefragment in sehr geringen Mengen. Es wurde deshalb angenommen, daß diese DNA-Bindeaktivität spezifisch ist und mit der transkriptionellen Regulation des Nikotinregulons in Zusam­ menhang steht. Sie wurde mit dem Kürzel NcR1 (nicotine regulator 1) bezeichnet (Mauch et al., 1990, Bernauer et al., 1992).Using raw extracts you can usually in Gel retention experiment a dominant, retarded band detect. A second gang is sometimes also recognized bar. This DNA binding activity could be caused by large amounts of unlabeled, non-specific competitor DNA not sup be primed, but probably by unmarked binding fragment in very small quantities. It was therefore assumed that this DNA binding activity is specific and with which transcriptional regulation of nicotine regulation together menhang stands. It was abbreviated to NcR1 (nicotine regulator 1) (Mauch et al., 1990, Bernauer et al., 1992).

Das Verhalten der NicR1-Bindeaktivität im Gelretentionsexpe­ riment wurde in dieser Arbeit analysiert um Aussagen über den Ort, die Spezifität, Kinetik und Stöchiometrie der Bin­ dungsreaktion treffen zu können und die Reaktion der DNA- Bindungsfunktion auf Manipulationen an dem WT-6-HDNO-Promo­ torfragment und auf potentielle Effektorsubstanzen zu unter­ suchen.The behavior of NicR1 binding activity in gel retention expe riment was analyzed in this work to obtain statements about the location, specificity, kinetics and stoichiometry of the bin reaction and the reaction of the DNA Binding function on manipulations on the WT-6 HDNO promo gate fragment and on potential effector substances search.

Diese Versuche sollten darüber Aufschluß geben, welche mole­ kularen Mechanismen für die Regulation des 6-HDNO-Gens ver­ antwortlich sein könnten. Außerdem wruden die Anzuchtbedin­ gungen und der Induktionsstatus der Arthrobacter ricatinovorans Zellen variiert, aus denen schließlich Rohex­ trakt zur Analyse im Gelretentionsexperiment hergestellt wurde. Diese Experimente sollten Aufschluß darüber geben, ob sich das Bindungsverhalten von NicR1 verändert oder die An­ wesenheit zusätzlicher Faktoren in Abhängigkeit von einem der Versuchsparameter nachzuweisen sind. Der zu den Pro­ tein/DNA-Bindungsversuchen verwendete Reaktionsstandardpuf­ fer lehnt sich an den von Garner und Revzin (1981) verwende­ ten Reaktionspuffer an. Die NicR1-Bindeaktivität ist durch Ammoniumsulfatfraktionierung anreicherbar. Die Anreicherung der NicR1-Bindungsaktivität war die Voraussetzung für Versu­ che zur Analyse des Bindungsverhaltens von NicR1 bei gleich­ zeitiger Bindung von beiden palindromischen Sequenzen, die auf dem WT-6-HDNO-Promotorfragment zu finden sind.These experiments should provide information about which moles specific mechanisms for the regulation of the 6-HDNO gene ver could be answerable. The breeding conditions were also increased conditions and the induction status of Arthrobacter ricatinovorans cells, from which eventually Rohex tract produced for analysis in the gel retention experiment has been. These experiments should shed light on whether the binding behavior of NicR1 changes or the An presence of additional factors depending on one the test parameters are to be demonstrated. The pro reaction standard puf used in tein / DNA binding experiments fer is based on that used by Garner and Revzin (1981) reaction buffer. The NicR1 binding activity is through Ammonium sulfate fractionation can be enriched. The enrichment NicR1 binding activity was the prerequisite for Versu  for the analysis of the binding behavior of NicR1 at the same time early binding of both palindromic sequences that can be found on the WT-6 HDNO promoter fragment.

Das WT-6-HDNO-Promotorfragment aus dem 5'-Kontrollbereich des 6-HDNO-Gen besitzt einige sehr interessante Sequenzmerk­ male (s. Fig. 7). Es ist von ausgedehnten invertierten Se­ quenzwiederholungen (IR) und anderen auffälligen Sequenzmo­ tiven geprägt. Charakteristische Sequenzarrangements inner­ halb der 6-HDNO-Gen-Promotorregion sind in Fig. 7 gezeigt. Dies zeigt zwei invertierte Wiederholungen, IR1 und IR2, welche extensive Homologien untereinander haben (Fig. 7). Die rechte palindromische Halbseite von IR2 wiederholt sich im 5'-Bereich noch einmal. Solche Palindrome sind struktu­ relle Merkmale, die man in vielen bakteriellen cis-aktiven Regulatorregionen findet.The WT-6-HDNO promoter fragment from the 5 'control area of the 6-HDNO gene has some very interesting sequence features (see FIG. 7). It is characterized by extensive inverted sequence repetitions (IR) and other striking sequence motifs. Characteristic sequence arrangements within the 6-HDNO gene promoter region are shown in FIG. 7. This shows two inverted repeats, IR1 and IR2, which have extensive homologies with each other ( Fig. 7). The right palindromic half of IR2 is repeated in the 5 'area. Such palindromes are structural features found in many bacterial cis-active regulator regions.

IR1 und IR2 sind durch eine 50 bp interpalindromische Se­ quenz voneinander getrennt. Die palindromischen Halbseiten von IR1 sind über 17 bp zueinander homolog, die von IR2 über 9 bp. Das Palindrom von IR1 erreicht eine um zwölf Basen­ paare größere Ausdehnung, zeigt aber in diesem Bereich zwei Insertionen von je zwei und einem Basenpaar (AT, A). Zehn von zwölf Basenpaaren von IR1 in der 5'-Hälfte und 9 von 12 Basenpaaren in der 3'-Hälfte der Sequenz sind zu IR2 homolog (Fig. 7A, Sequenzen von IR1 und IR2). Diese sequenzspezifi­ schen Merkmale könnten strukturelle und funktionale Bedeu­ tung bei der Bindung des "in trans"-bindungsaktiven Proteins NicR1 und einer S70-ähnlichen RNA-Polymerase besitzen. IR1 repräsentiert eine nahezu perfekte S70-ähnlichen Promotorse­ quenz, mit einer bemerkenswerten Modifikation. Die -10-Re­ gion unterscheidet sich von der Konsensussequenz TAT AAT durch die Insertion eines C wobei die Sequenz TAT-CAAT ent­ steht. In der Sequenz von IR2 findet man eine -30-Region, aber keine Ähnlichkeit zu der bekannten -10-Region einer S70-ähnlichen Promotorsequenz. Der Abstand der -10 und -30- Region entspricht mit 16 bp dem S70-Ideal von 17. Integriert in die Sequenz von IR2 ist die 35-Region eines S70-ähnlichen Promotors, eine konsensusähnliche -10-Region fehlt. Einige andere Sequenzmerkmale könnten auch die Aktivität weiterer am 5'-Sequenzbereich des 6-HDNO-Gens transaktiver regulato­ rischer Elemente wiederspiegeln. Innerhalb der Palindrome IR1 und IR2 befinden sich drei Nlal-(CATG)-Erkennungspalin­ drome an homologer Position. Interessant ist, daß sie hinter der linken palindromischen Halbseite von IR2, an nichthomo­ loger Position, ebenfalls eine solche Schnittstelle befin­ det. Es stellt sich die Frage von Zufall oder Notwendigkeit einer solchen Struktur. Außerhalb der palindromischen Se­ quenzen von IR1 und IR2 befinden sich ebenfalls auffallende Sequenzmotive. GC- und AT-reiche Sequenzen sind alternierend angeordnet. Ein interessantes Sequenzmerkmal dieser Domäne ist die Gegenwart GC reicher Sequenzabschnitte, welche von einem AT-reichen Sequenzabschnitt in der 6-HDNO-5'-Sequenz unterbrochen werden. Die GC-Sequenzblöcke sind oberhalb der 5'-Region des S70-ähnlichen Promotors lokalisiert. Eine de­ taillierte Basennachbarschaftsanalyse nach dem in Ebbole und Zalkin (1989) beschriebenen Algorithmus zeigte, daß diese Sequenz in hohem Maße nicht statistisch ist. Um dies zu zei­ gen, wurde eigens ein Computerprogramm in "Pascal" beschrie­ ben. Während die Sequenzen innerhalb der palindromischen Be­ reiche aus ziemlich regelmäßig alternierenden kurzen GC- und AT-Bereichen mit sehr ausgewogenem GC-Gehalt bestehen, fin­ den sich 5' zu den Palindromen größere Sequenzabschnitte mit sehr unausgewogenem GC-Gehalt (Fig. 7A). Zunächst steigt der GC-Gehalt von 5' außerhalb des Palindroms IR2 kommend an, es wird zunächst ein GC-Maximum, dann ein GU-Minimum durchlau­ fen (Fig. 7A). Die Situation wiederholt sich vor dem Palin­ drom IR1. Alternierende GC- und AT-reiche Sequenzabschnitte werden mit strukturellen Eigenschaften der Proteinbindung in Zusammenhang gebracht. Die AT-reichen Positionen drehen sich mit ihrer kleinen DNA-Furche in das Protein, die GC-reichen Sequenzblöcke zeigen nach außen. GC-reiche Promotoren, wel­ che mit den bekannten S70-ähnlichen Promotoren keine Se­ quenzähnlichkeit mehr besitzen, finden sich in Streptomyces Spezies.IR1 and IR2 are separated by a 50 bp interpalindromic sequence. The palindromic half-sides of IR1 are over 17 bp homologous, those of IR2 over 9 bp. The palindrome of IR1 reaches an extension of twelve base pairs, but shows two insertions of two and one base pair (AT, A) in this area. Ten of twelve base pairs of IR1 in the 5 'half and 9 of 12 base pairs in the 3' half of the sequence are homologous to IR2 ( Figure 7A, sequences of IR1 and IR2). These sequence-specific features could have structural and functional significance in the binding of the "in trans" binding-active protein NicR1 and an S 70- like RNA polymerase. IR1 represents an almost perfect S 70 -like promoter sequence, with a remarkable modification. The -10 region differs from the consensus sequence TAT AAT by the insertion of a C, which results in the sequence TAT-CAAT. A -30 region is found in the sequence of IR2, but is not similar to the known -10 region of an S 70 -like promoter sequence. The distance between the -10 and -30 region corresponds to the S 70 ideal of 17 at 16 bp. Integrated into the sequence of IR2 is the 35 region of an S 70 -like promoter, a consensus-like -10 region is missing. Some other sequence features could also reflect the activity of other regulatory elements transactive at the 5 'sequence region of the 6-HDNO gene. Within the palindromes IR1 and IR2 there are three Nlal (CATG) recognition palin dromes in a homologous position. It is interesting that behind the left palindromic half of IR2, in a non-homologous position, there is also such an interface. The question arises of coincidence or the need for such a structure. Outside the palindromic sequences of IR1 and IR2 there are also striking sequence motifs. Sequences rich in GC and AT are arranged alternately. An interesting sequence feature of this domain is the presence of GC-rich sequence segments, which are interrupted by an AT-rich sequence segment in the 6-HDNO-5 'sequence. The GC sequence blocks are located above the 5 'region of the S 70 -like promoter. A detailed base neighborhood analysis according to the algorithm described in Ebbole and Zalkin (1989) showed that this sequence is largely non-statistical. To show this, a computer program in "Pascal" was specifically written. While the sequences within the palindromic regions consist of fairly regularly alternating short GC and AT regions with a very balanced GC content, there are larger sequence sections 5 'to the palindromes with a very unbalanced GC content ( FIG. 7A). First, the GC content increases from 5 'outside the palindrome IR2, first a GC maximum, then a GU minimum is run through ( FIG. 7A). The situation repeats itself in front of the Palin drom IR1. Alternating GC and AT-rich sequence sections are associated with structural properties of protein binding. The AT-rich positions turn into the protein with their small DNA groove, the GC-rich sequence blocks point outwards. GC-rich promoters, which no longer have sequence similarity with the known S 70 -like promoters, can be found in Streptomyces species.

Als Startermolekül (s. Fig. 7 AA(0)) für die rekursive DNA- Synthese wurde das Plasmid pUC19 (Yanish-Perron et al., 1985) mit BamHI und KpnI doppelverdaut und über ein Agarose­ gel gereinigt. KpnI hat die Erkennungssequenz 5'-GGTAC'C-3'. An das 3'-überstehende KpnI-Ende wurde ein Oligonucleotid komplementärer Sequenz in Anwesenheit einer T4-Ligase, T4- DNA-Polymerase und 0,2 mM dNTP unter Standardbedingungen (Sambrook et al., (1989) angelagert, ligiert und zum Doppel­ strang aufgefüllt. Das Oligonucleotid besitzt am 5'-Ende die Erkennungssequenz der Restruktionsendonuclease RleAI plus einigen zusätzlichen Basen (s. Fig. 7A(1)). Das nun doppel­ strängige DNA-Molekül (aufgefüllte s, überstehendes syntheti­ sches Oligonucleotid) wurde mit einer Anreicherungsfraktion der Restriktionsendonuclease RleAI aus Rhizobium leguminosarum restringiert (jeweils Fig. 7 (2) und (3')) Die Reaktionsbedingungen wurden aus Veseley et al., (1990) ent­ nommen. Dieses Enzym erzeugt 3'-überstehende Enden außerhalb seiner asymmetrischen Bindungsstelle. Diese Spezifität ist bislang einzigartig und läßt die wiederholte Anlagerung eines Oligonucleotides und das Priming für eine DNA-Polyme­ risation zu. Das kurze DNA-Fragment mit der RleAI-Erken­ nungssequenz wurde vom Plasmid über ein Agarosegel weggerei­ nigt. An das bei der Restriktionsreaktion entstehende 3'- überstehende Ende wurde erneut ein zu dessen Ende komplemen­ täres Oligonucleotid (Fig. 7A(2)) angelagert und aufgefüllt wie oben erwähnt (s. auch Fig. 1 und 2). Die gleiche Reak­ tion wurde mit dem Oligonucleotid (Fig. 7A(3)) und den Vari­ anten Fig. 7B-1 bis B-7 durchgeführt. Durch die Verwendung von synthetischen Oligonucleotiden konnten parallel sieben Sequenzvarianten und die Wildtypsequenz erzeugt werden. Nach der Reaktionsfolge Fig. 7A (3) wurden die neu entstandenen DNAs mit BamHI nachgespalten (s. Sequenz, Fig. 7A(3")), der Vektor (pUCl9 + Bindefragment) zirkularisiert und gemäß Standardmethoden in E. coli transformiert. Findet sich die RleAI-Erkennungssequenz terminal am Ende auch der syntheti­ schen Oligonucleotide, kann man die DNA-Synthesereaktion wie in diesem Beispiel jeweils um einen Schritt verlängern. Um die Bindungseigenschaften von NicR1 zu charakterisieren, wurden Sequenzänderungen in die den S70-ähnlichen Promotor tragende IR1-Bindungsstelle eingeführt und die Länge der interpalindromischen Sequenz (IS, Fig. 7B-5, -6, -7) wurde variiert. Durch letztere Versuche sollten die sterischen An­ forderungen an die palindromische Bindesequenz IR1 unter­ sucht werden. Sequenzmodifikationen, welche in das WT-6- HDNO-Promotorfragment eingeführt wurden sind in der Fig. 7 gezeigt.As a starter molecule (see FIG. 7 AA (0)) for the recursive DNA synthesis, the plasmid pUC19 (Yanish-Perron et al., 1985) was double-digested with BamHI and KpnI and purified using an agarose gel. KpnI has the recognition sequence 5'-GGTAC'C-3 '. An oligonucleotide of complementary sequence in the presence of a T4 ligase, T4 DNA polymerase and 0.2 mM dNTP was attached to the 3 'protruding KpnI end under standard conditions (Sambrook et al., (1989)), ligated and double-stranded The oligonucleotide has at the 5 'end the recognition sequence of the restriction endonuclease RleAI plus a few additional bases (see FIG. 7A (1)). The now double-stranded DNA molecule (filled in, supernatant synthetic oligonucleotide) was enriched with a restriction endonuclease RleAI from Rhizobium leguminosarum restricted (respectively Fig. 7 (2) and (3 ')) The reaction conditions were taken from Veseley et al., (1990). This enzyme produces 3' protruding ends outside of its asymmetric binding site Specificity has so far been unique and allows the repeated attachment of an oligonucleotide and the priming for a DNA polymerisation.The short DNA fragment with the RleAI - Detection sequence was purified from the plasmid using an agarose gel. At the 3 'protruding end resulting from the restriction reaction, a complementary oligonucleotide ( FIG. 7A (2)) was added to the end and filled in as mentioned above (see also FIGS. 1 and 2). The same reaction was carried out with the oligonucleotide ( Fig. 7A (3)) and the variants Fig. 7B-1 to B-7. By using synthetic oligonucleotides, seven sequence variants and the wild-type sequence could be generated in parallel. After the reaction sequence FIG. 7A (3) the newly DNAs formed (Fig s. Sequence. 7A (3 ")) were recut with BamHI, the vector (pUCl9 + binding fragment) circularized and transformed according to standard methods in E. coli. Found the RleAI recognition sequence terminally at the end of the synthetic oligonucleotides as well, the DNA synthesis reaction can be extended by one step as in this example In order to characterize the binding properties of NicR1, sequence changes were carried out in the IR1- bearing the S 70 -like promoter. Binding site introduced and the length of the interpalindromic sequence (IS, Fig. 7B-5, -6, -7) was varied, the latter attempts to investigate the steric requirements for the palindromic binding sequence IR1. 6- HDNO promoter fragment introduced are shown in FIG. 7.

Die Änderungen, die durch "rekursive DNA Synthese in vitro" in der Sequenz des Promotor enthaltenden IR1-Palindroms und in der interpalindromische Sequenz eingeführt wurden, sind in Fig. 7B dargestellt. Die Reduktion von IR1 auf ein Oktamer (Fig. 7B-3) wie auch die Deletion der zentralen G- Position (Fig. 7B-4) zerstören die Bindungsfähigeit von NicR1 an IR1.The changes introduced by "recursive DNA synthesis in vitro" in the sequence of the promoter-containing IR1 palindrome and in the interpalindromic sequence are shown in Fig. 7B. The reduction of IR1 to an octamer ( FIG. 7B-3) as well as the deletion of the central G position ( FIG. 7B-4) destroy the ability of NicR1 to bind to IR1.

Setzt man die Spaltungsprodukte im Gelretentionsexperiment ein, so wird nur IR2 retardiert, nicht aber das mutierte IR1 enthaltende Fragment. Das in Fig. 7B-4 gezeigte Konstrukt zeigt Retention nur noch durch die Bindung von NicR1 an IR2. Da die Größe des Komplexes an IR2 die gleiche Größe hat wie der Komplex an IR1, ist dies ein Hinweis auf die Bindung desselben Proteins an beide Palindrome.If the cleavage products are used in the gel retention experiment, only IR2 is retarded, but not the mutant IR1-containing fragment. The construct shown in Fig. 7B-4 shows retention only by the binding of NicR1 to IR2. Since the size of the complex at IR2 is the same size as the complex at IR1, this is an indication of the binding of the same protein to both palindromes.

Entgegen dem ausgeprägten Effekt, der durch die Änderungen sowohl der Länge wie auch der Symmetrie des Palindrons IR1 auf die NicR1-Bindung erzeugt wird, führten Änderungen der Anzahl an Helixwindungen in der interpalindromischen Sequenz zu keinem Unterschied der NicR1-Bindung an beide Palindrome. Die Länge der interpalindromischen Sequenz wurde durch Dele­ tionen wie auch Insertionen von je 5 bp (Fig. 7B-6 und -7) verändert. Diese Änderungen entsprechen je einer halben Helixwindung. Als Konsequenz ergibt sich daraus, daß sich in diesen DNA-Mutanten die IR2-Bindungsstelle relativ zu der IR1-Bindungsstelle um 180° verdreht befindet. Zusätzlich wurde die 50 bp lange interpalindromische Sequenz um 20 bp reduziert (Fig. 7B-5). Das Muster des Gelretentionsexperi­ ments, welches diese Änderungen trägt (Fig. 7B-5, -6, -7) war identisch mit dem Kontrollmuster, das mit dem unverän­ derten 242 bp 6-HDNO-Promotorfragment (Fig. 7B-1) zu sehen war.Contrary to the pronounced effect created by the changes in both the length and the symmetry of the palindron IR1 on the NicR1 bond, changes in the number of helical turns in the interpalindromic sequence did not result in a difference in the NicR1 bond to both palindromes. The length of the interpalindromic sequence was changed by deletions as well as inserts of 5 bp each ( FIGS. 7B-6 and -7). These changes correspond to half a helix turn. The consequence of this is that in these DNA mutants the IR2 binding site is rotated by 180 ° relative to the IR1 binding site. In addition, the 50 bp interpalindromic sequence was reduced by 20 bp ( Fig. 7B-5). The pattern of the gel retention experiment bearing these changes ( Fig. 7B-5, -6, -7) was identical to the control pattern seen with the unchanged 242 bp 6 HDNO promoter fragment ( Fig. 7B-1) was.

Die rechte Hälfte von IR1 enthält die -10 Region des Promo­ tors des 6-HDNO-Gens die sich von der Konsensussequenz des Promotors der S70-RNA-Polymerasen durch die Insertion einer Cytosin enthaltenden, zusätzlichen Basenposition in der TATAAT-Sequenz unterscheidet (Fig. 7B-1). Es stellte sich die Frage, ob diese ungewöhnliche S70-10-Region an der Spe­ zifität der NicR1-Bindung an IR1 Anteil hat. Im Gelretenti­ onsexperiment (Fig. 7B-2) mit NicR1 zeigte die Deletion des Cytosinrestes an der entsprechenden Position (Fig. 7B-2) keine Änderung des Proteinbundungsmusters, verglichen mit dem Muster, das mit dem unveränderten DNA-Fragment erhalten wurde, wohl aber bei der Bindung der S70-ähnlichen RNA-Poly­ merase von E. coli.The right half of IR1 contains the -10 region of the promoter of the 6-HDNO gene which differs from the consensus sequence of the promoter of the S 70 RNA polymerases by the insertion of an additional base position in the TATAAT sequence containing cytosine ( FIG . 7B-1). The question arose whether this unusual S 70 -10 region contributed to the specificity of the NicR1 binding to IR1. In the gel retention experiment ( Fig. 7B-2) with NicR1, the deletion of the cytosine residue at the corresponding position ( Fig. 7B-2) showed no change in the protein binding pattern compared to the pattern obtained with the unchanged DNA fragment, but did in binding the S 70 -like RNA polymerase from E. coli.

Die Aussage, daß die beiden Mutationen Fig. 7B-3 und -4 die NicR1-Bindefähigkeit an das Palindrom IR1 stark verringern, wenn nicht sogar ganz verhindern, wird durch weitere, hier nicht beschriebene Versuche untermauert.The statement that the two mutations FIGS. 7B-3 and -4 greatly reduce, if not completely prevent, the NicR1-binding ability to the palindrome IR1 is supported by further experiments not described here.

Beispiel 2Example 2

Beispiel für die Synthese des:
PLASMIDS π-AN7 885 bp: Huang, Little, Seed (1985) in vectors: A survey of molecular cloning and their applications", Rodriguez, R., ed., Butterworth Publishers, Stoneham, MA, USA.
Example of the synthesis of:
PLASMIDS π-AN7 885 bp: Huang, Little, Seed (1985) in vectors: A survey of molecular cloning and their applications ", Rodriguez, R., ed., Butterworth Publishers, Stoneham, MA, USA.

STARTERMOLEKÜL:
STARTER MOLECULE:

AAUGCGGCCGCTCACGAGCCGCGCGGTTAATTAACTCGAGAABTCCGCGGTGCAATTAATT-X
AAUGCGGCCGCTCACGAGCCGCGCGGTTAATTAACTCGAGAABTCCGCGGTGCAATTAATT-X

Restriktionsenzyme: EacI, Bst2BI, AccBSI, NotI, PacI, XhoI, EcoRI, SacI
B = Biotin
X = AminoBlock
Restriction enzymes: EacI, Bst2BI, AccBSI, NotI, PacI, XhoI, EcoRI, SacI
B = biotin
X = AminoBlock

Kurzprotokoll:
Ein µg biotinyliertes Startermolekül wurde an streptavidingecoatete DynalBeads gebunden. Dann wurde 0.2 mM Biotin-desoxyuracil eingestellt (je 0-5 h Inkubation bei RT), um alle Biotin Bindungsstellen zu blockieren.
Brief protocol:
A µg biotinylated starter molecule was bound to streptavidingecoatete DynalBeads. Then 0.2 mM biotin deoxyuracil was set (0-5 h incubation at RT each) to block all biotin binding sites.

In 16 Synthesezyklen (Ligation, T4-RNA-Ligase; Uracil-DNA- Glycosyllase, ExonukleaseIII; Phosphatase) wurden die 17 DNA- Moleküle zu einer einzelsträngigen, die ganze Plasmidsequenz umfassende DNA verknüpft.In 16 synthesis cycles (ligation, T4-RNA ligase; uracil-DNA- Glycosyllase, exonuclease III; Phosphatase) the 17 DNA Molecules to a single strand, the whole plasmid sequence comprehensive DNA linked.

Vom 3'-Ende des Startermolekül her wurde mittels der T4-DNA- Polymerase die ssDNA zur dsDNA aufgefüllt. Mit NotI wurde die dsDNA von Ihrer Bindung an die DynalBeads befreit. Die gleiche Menge frischer DynalBeads wurden zugegeben. Nur die Moleküle mit Biotin wurden an die Säule gebunden. Moleküle ohne Biotin aus der letzten Ligationsreaktion wurden weggewaschen.From the 3 'end of the starter molecule, the T4 DNA Polymerase replenished the ssDNA to the dsDNA. With NotI Released dsDNA from your attachment to DynalBeads. The same amount of fresh DynalBeads were added. Only the molecules with biotin were bound to the column. Molecules without biotin from the last ligation reaction were washed away.

Mit der Restriktionsendonuklease PacI wurde nachgespalten. Die Dynabeads wurden mit einem Magneten pelletiert. Aus dem Überstand wurden die Moleküle mit Ethanol gefällt und das Molekül mit der T4-DNA-Ligase zirkularisiert. Die zirkularisierten synthetischen Plasmidmoleküle wurden dann in E. coli DH10a/ P3 transformiert nach Standardprotokoll und gegen Tet/ Amp aud LB-Platten selektioniert.The restriction endonuclease PacI was subsequently cleaved. The Dynabeads were pelletized with a magnet. The molecules were precipitated with ethanol from the supernatant and circularized the molecule with the T4 DNA ligase. The circularized synthetic plasmid molecules were then transformed into E. coli DH10a / P3 according to standard protocol and selected against Tet / Amp on LB plates.

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Claims (22)

1. Verfahren zur Synthese von Nucleinsäuremolekülen, das die folgenden Schritte umfaßt:
  • a) Bereitstellung eines Nucleinsäuremoleküls, das min­ destens ein Ende aufweist, das eine Anlagerung und/oder Verknüpfung von bzw. mit einem weiteren Nucleinsäuremolekül erlaubt;
  • b) Anlagerung und/oder Verknüpfung mindestens eines weiteren Nucleinsäuremoleküls an das bzw. mit dem Nucleinsäuremolekül, wobei das eine Ende des minde­ stens einen weiteren Nucleinsäuremoleküls an das bzw. mit dem mindestens eine(n) Ende des Nuclein­ säuremoleküls angelagert und/oder verknüpft wird und das andere Ende des mindestens einen weiteren Nucleinsäuremoleküls im Falle einer Verknüpfung maskiert ist;
  • c) Maskierung des mindestens einen Endes des Nuclein­ säuremoleküls, an das bzw. mit dem kein weiteres Nucleinsäuremolekül angelagert und/oder verknüpft wurde;
  • d) Spaltung des mindestens einen weiteren angelagerten und/oder verknüpften Nucleinsäuremoleküls an einer vorbestimmten Stelle, wobei die Maskierung entfernt wird, und ein Ende erzeugt wird, das eine Anlagerung und/oder Verknüpfung von bzw. mit einem weiteren Nucleinsäuremolekül erlaubt; und
  • e) mindestens ein-, gegebenenfalls mehrmalige Wieder­ holung der Schritte (b) bis (d), wobei in Schritt (b) jeweils geeignete Nucleinsäuremoleküle einge­ setzt werden.
1. A method of synthesizing nucleic acid molecules comprising the following steps:
  • a) provision of a nucleic acid molecule which has at least one end which permits attachment and / or linkage of or with a further nucleic acid molecule;
  • b) attachment and / or linkage of at least one further nucleic acid molecule to or with the nucleic acid molecule, the one end of the at least one further nucleic acid molecule being attached and / or linked to the or with the at least one end (s) of the nucleic acid molecule and the other end of the at least one further nucleic acid molecule is masked in the event of a link;
  • c) masking the at least one end of the nucleic acid molecule to or to which no further nucleic acid molecule has been attached and / or linked;
  • d) cleavage of the at least one further attached and / or linked nucleic acid molecule at a predetermined location, the masking being removed and an end being generated which permits attachment and / or linkage of or with a further nucleic acid molecule; and
  • e) repeating steps (b) to (d) at least once, possibly several times, in each case suitable nucleic acid molecules being used in step (b).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das weitere Nucleinsäu­ remolekül ein Nucleinsäure-Einzelstrangmolekül ist.2. The method of claim 1, wherein the further nucleic acid remolecule is a single-stranded nucleic acid molecule. 3. Verfahren nach Anspruch 2, das nach Schritt (b) folgen­ den Schritt umfaßt:
  • a) Auffüllung des zweiten, zum Einzelstrang in seiner Sequenz komplementären Nucleinsäurestrangs durch eine Polymeraseaktivität, wobei gegebenenfalls zu­ vor die Maskierung entfernt wird.
3. The method of claim 2, which after step (b) comprises the step of:
  • a) Filling the second strand of nucleic acid complementary to the single strand in its sequence by a polymerase activity, the masking being removed if necessary beforehand.
4. Verfahren nach Anspruch 2, das nach Schritt (d) oder (e) folgenden Schritt umfaßt:
  • 1. (d/ea) Auffüllung des zweiten, zum Einzelstrang in seiner Sequenz komplementären Nucleinsäurestrangs durch eine Polymeraseaktivität.
4. The method according to claim 2, which comprises the following step after step (d) or (e):
  • 1. (d / ea) Filling in of the second strand of nucleic acid complementary to the single strand in its sequence by a polymerase activity.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei nicht in das bereitgestellte Nucleinsäuremolekül inkorporierte weitere Nucleinsäuremoleküle, Fragmente davon und/oder Nucleotide nach Schritt (b), (ba), (c), (d), (da), (e) und/oder (ea) abgetrennt werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein not incorporated into the provided nucleic acid molecule further nucleic acid molecules, fragments thereof and / or Nucleotides after step (b), (ba), (c), (d), (da), (e) and / or (ea) are separated. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die vorbestimmte Stelle des Nucleinsäuremoleküls durch In­ korporation eines artifiziellen oder modifizierten Nucleotids, eines Basenanalogons, einer chemischen Gruppe oder eines "miss match" in einer artifiziellen Haarnadelstruktur erzeugt wird, das/die/der mittels ei­ nes physikalischen, chemischen oder enzymatischen Ver­ fahrens gespalten werden kann.6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the predetermined position of the nucleic acid molecule by In corporation of an artificial or modified Nucleotide, a base analog, a chemical Group or a "miss match" in an artificial Hairpin structure is generated, which by means of an egg physical, chemical or enzymatic ver driving can be split. 7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das artifizielle oder modifizierte Nucleotid 5-Hydroxy-2-desoxycytidin, 5-Hy­ droxy-2-desoxyuridin oder 5-Hydroxy-2'-desoxyuridin ist.7. The method according to claim 6, wherein the artificial or modified nucleotide 5-hydroxy-2-deoxycytidine, 5-Hy droxy-2-deoxyuridine or 5-hydroxy-2'-deoxyuridine. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Verknüpfung über ein 3'-Hydroxy- und ein 5'-Phosphat- Ende von zwei endständigen Nucleotiden mit Hilfe einer Ligaseaktivität, und die Anlagerung über die Hybridisie­ rung komplementärer Sequenzen erfolgt. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the Linkage via a 3'-hydroxy and a 5'-phosphate End of two terminal nucleotides using one Ligase activity, and attachment via hybridization complementary sequences.   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Nucleinsäure DNA oder RNA ist.9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the Nucleic acid is DNA or RNA. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Maskierung in Schritt (c) additiv oder subtraktiv durch Hinzufügung bzw. Entfernung einer chemischen Gruppe oder eines chemischen Moleküls erfolgt.10. The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the Masking in step (c) additively or subtractively Addition or removal of a chemical group or of a chemical molecule. 11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Maskierung durch eine Phosphatase-, eine terminale Transferase-, eine Po­ lymerase- oder eine Exonuklease-Reaktion oder chemisch erfolgt.11. The method of claim 10, wherein the masking by a phosphatase, a terminal transferase, a Po lymerase or an exonuclease reaction or chemical he follows. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Maskierung eines 5'-Endes durch das Entfernen der Phos­ phat-Gruppe(n) oder den Einbau eines 5'-modifizierten Nucleotids erfolgt.12. The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the Masking of a 5 'end by removing the phos phat group (s) or the incorporation of a 5'-modified Nucleotide. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei sich ein maskiertes 3'-Ende durch das Vorhandensein eines Aminoblocks, eines Didesoxynucleotids, eines 3'-Phos­ phats oder eines künstlichen 5'-Endes auszeichnet.13. The method according to any one of claims 1 to 11, wherein a masked 3 'end by the presence of a Amino blocks, a dideoxynucleotide, a 3'-Phos distinguishes phats or an artificial 5 'end. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das weitere Nucleinsäuremolekül nach Anlagerung und/oder Verknüpfung an dem vom bereitgestellten Nucleinsäuremo­ lekül entfernten Ende eine Haarnadelschleife ausbildet, die als Primer für die Polymeraseaktivität dient.14. The method according to any one of claims 1 to 13, wherein the further nucleic acid molecule after attachment and / or Linking to the nucleic acid mo provided by forms a hairpin loop at the distal end, which serves as a primer for the polymerase activity. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Spaltung an einer vorbestimmten Stelle in Schritt (d) durch eine sequenzspezifisch spaltende trippelhelikale DNA oder durch eine Typ II S Restriktionsendonuklease erfolgt. 15. The method according to any one of claims 1 to 14, wherein the Cleavage at a predetermined location in step (d) through a sequence-specific splitting triple helical DNA or by a type II S restriction endonuclease he follows.   16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Typ II S Restrik­ tionsendonuklease das Rle AI-Enzym aus Rhizobium legumi­ nosarum ist.16. The method of claim 15, wherein the type II S restriction tion endonuclease the Rle AI enzyme from Rhizobium legumi is nosarum. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das bereitgestellte Nucleinsäuremolekül und/oder die weite­ ren Nucleinsäuremoleküle synthetischen oder semisynthe­ tischen Ursprungs sind.17. The method according to any one of claims 1 to 16, wherein the provided nucleic acid molecule and / or the wide one ren nucleic acid molecules synthetic or semisynthetic are of table origin. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Synthese zumindest teilweise automatisiert ist.18. The method according to any one of claims 1 to 17, wherein the Synthesis is at least partially automated. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Synthese matrixgebunden durchgeführt wird.19. The method according to any one of claims 1 to 18, wherein the Synthesis is carried out matrix-bound. 20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Matrix aus Nylon, Glas, Silikat, Latex, Polystyrol, Epoxid oder Silizium ist.20. The method of claim 19, wherein the matrix of nylon, Glass, silicate, latex, polystyrene, epoxy or silicon is. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei das synthetisierte Nucleinsäuremolekül nach der Synthese isoliert wird.21. The method according to any one of claims 1 to 20, wherein the synthesized nucleic acid molecule after synthesis is isolated. 22. Kit mindestens enthaltend
  • a) eine Ligase;
  • b) eine Polymerase; und
  • c) ein Typ II S-Restriktionsenzym; und/oder
  • d) eine Uracil-DNA-Glycosylase und eine Apyrimidase und/oder eine Endonuclease III und eine Formamidopy­ rimidin DNA Glycosylase und/oder ein"miss match repair" Enzym;
  • e) gegebenenfalls eine Phosphatase, eine terminale Transferase und/oder eine Exonuklease;
  • f) gegebenenfalls einen Waschpuffer zur Elution von Reaktionsnebenprodukten und nicht in das Produkt der erfindungsgemäßen Synthese eingebautem Material;
  • g) gegebenenfalls eine Synthesematrix mit einem gegebenenfalls bereits daran gebundenen Nucleinsäu­ remolekül als Startermolekül; und
  • h) gegebenenfalls geeignete Reaktionspuffer für die in (a) bis (e) aufgeführten Enzyme.
22. Kit at least
  • a) a ligase;
  • b) a polymerase; and
  • c) a type II S restriction enzyme; and or
  • d) a uracil DNA glycosylase and an apyrimidase and / or an endonuclease III and a formamidopy rimidin DNA glycosylase and / or a "miss match repair"enzyme;
  • e) optionally a phosphatase, a terminal transferase and / or an exonuclease;
  • f) optionally a washing buffer for the elution of reaction by-products and material not incorporated into the product of the synthesis according to the invention;
  • g) if appropriate, a synthesis matrix with a nucleic acid molecule which may already be bound to it as a starter molecule; and
  • h) optionally suitable reaction buffers for the enzymes listed in (a) to (e).
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