DE19840771A1 - A thermostable in vitro polymerase complex for template-dependent elongation of nucleic acids in amplification or reverse transcription methods - Google Patents

A thermostable in vitro polymerase complex for template-dependent elongation of nucleic acids in amplification or reverse transcription methods

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DE19840771A1
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Abstract

A thermostable in vitro complex for template-dependent elongation of nucleic acids comprises a thermostable sliding clamp protein, which is connected with an elongation protein that shows thermostable polymerase activity is new. Independent claims are also included for the following: (1) a thermostable accessory in vitro complex characterized in that it contains a sliding clamp protein and a coupling protein, as defined above; (2) a recombinant DNA sequence, which encodes a thermostable in vitro complex or a thermostable accessory complex; (3) a vector that contains recombinant DNA encoding a sliding clamp protein and a coupling protein and/or an elongation protein; (4) a host cell transformed with one or more vectors of (3); (5) a method for the production of a thermostable in vitro complex or thermostable in vitro accessory complex as above; (6) a method for template-dependent elongation of nucleic acids; (7) a method of marking nucleic acids through generating a single break in the phosphodiester bond of the nucleic acid chain and substituting a nucleotide at the break site with a marked nucleotide with the help of a polymerase, where the polymerase is a thermostable in vitro complex as above; and (8) a reagent kit for elongation and/or amplification and/or reverse-transcription and/or sequencing and/or marking of nucleic acids.

Description

Die Erfindung betrifft einen thermostabilen in vitro-Komplex zur Template-abhängigen Elongation von Nukleinsäuren, einen thermostabilen prokaryontischen akzessorischen in vitro Komplex sowie dafür codierende DNA-Sequenzen und Vektoren. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der erfindungsgemäßen Komplexe in Verfahren zur Template-abhängigen Elongation von Nukleinsäuren, wie PCR-Reaktionen oder der DNA Sequenzierung, bei denen in vitro Template-abhängige DNA Strangsynthese erfolgt. Schließlich betrifft die Erfindung noch Reagenzienkits zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren.The invention relates to a thermostable in vitro complex for Template-dependent elongation of nucleic acids, a thermostable prokaryotic accessory in vitro complex and coding for it DNA sequences and vectors. The invention further relates to Use of the complexes according to the invention in processes for Template-dependent elongation of nucleic acids, such as PCR reactions or DNA sequencing, in which template-dependent DNA in vitro Strand synthesis takes place. Finally, the invention relates to Reagent kits for carrying out the method according to the invention.

DNA Polymerasen gehören zu einer Gruppe von Enzymen, die einzelsträngige DNA als Template für die Synthese eines komplementären DNA Stranges verwenden. Diese Enzyme spielen eine bedeutende Rolle im Nukleinsäurestoffwechsel, einschließlich der Prozesse DNA Replikation, Reparatur und Rekombination. DNA Polymerasen wurden in allen zellulären Organismen identifiziert, von bakteriellen bis zu menschlichen Zellen, in vielen Viren sowie in Bakteriophagen (Kornberg, A. & Baker, T. A. (1991) DNA Replikation WH Freeman, New York, NY). Man faßt in der Regel die Archaebakterien und die Eubakterien zusammen zu der Gruppe der Prokaryonten, der Organismen ohne echtem Zellkern, und stellt ihnen die Eukaryonten, die Organismen mit echtem Zellkern, gegenüber. Gemeinsam sind vielen Polymerasen aus den verschiedensten Organismen oftmals Ähnlichkeiten in der Aminosäuresequenz sowie Ähnlichkeiten in der Struktur (Wang, J., Sattar, A.K.M.A.; Wang, C.C., Karam, J.D., Konigsberg, W.H. & Steitz, T.A. (1997) Crystal Structure of pol a familily replication DNA polymerase from bacteriophage RB69.Cell 89, 1087-1099). Organismen wie der Mensch besitzen eine Vielzahl von DNA abhängigen Polymerasen, von denen jedoch nicht alle für die DNA Replikation zuständig sind, sondern einige auch DNA Reparatur durchführen. Replikative DNA Polymerasen bestehen meist aus Protein komplexen mit mehreren Untereinheiten, welche die Chromosomen der zellulären Organismen und Viren replizieren. Eine generelle Eigenschaft dieser replizierenden Polymerasen ist im allgemeinen eine hohe Prozessivität, das heißt, deren Fähigkeit, Tausende von Nukleotide zu polymerisieren ohne vom DNA Template abzudissoziieren (Kornberg, A. & Baker, T. A. (1991) DNA Replikation. WH Freeman, New York, NY).DNA polymerases belong to a group of enzymes that single-stranded DNA as a template for the synthesis of a complementary one Use DNA strands. These enzymes play an important role in the Nucleic acid metabolism, including the processes of DNA replication, Repair and recombination. DNA polymerases were found in all cellular Organisms identified, from bacterial to human cells, in many viruses as well as in bacteriophages (Kornberg, A. & Baker, T. A. (1991) DNA replication WH Freeman, New York, NY). You usually take it Archaebacteria and the eubacteria together to form the group of Prokaryotes, the organisms without a real cell nucleus, and presents them with the Eukaryotes, the organisms with a real cell nucleus. Together are often many polymerases from a wide variety of organisms Similarities in the amino acid sequence as well as similarities in the structure (Wang, J., Sattar, A.K.M.A .; Wang, C.C., Karam, J.D., Konigsberg, W.H. & Steitz, T.A. (1997) Crystal Structure of pol a familily replication DNA polymerase from bacteriophage RB69.Cell 89, 1087-1099). Organisms like humans have a variety of DNA-dependent polymerases  which are not all responsible for DNA replication, however some also do DNA repair. Replicative DNA polymerases usually consist of protein complexes with several subunits, which replicate the chromosomes of cellular organisms and viruses. A general property of these replicating polymerases is in general high processivity, that is, their ability to handle thousands of Polymerize nucleotides without dissociating from the DNA template (Kornberg, A. & Baker, T.A. (1991) DNA Replication. WH Freeman, New York, NY).

Bis vor kurzem waren die einzigen gut verstandenen, hochprozessiven Replikations-Mechanismen in Zellen solche, die von zellulären Replikasen (einem Protein-Komplex mit Polymerase-Aktivität) verwendet wurden, sowie der Replikationsapparat des Bakteriophagen T4 oder T7. Der dem Mechanismus zugrunde liegende Apparat beinhaltet ein Protein mit ringähnlicher Struktur, eine "Gleitklammer", welche die DNA umschließt und die katalytische Polymeraseeinheit - das "Elongationsprotein" - an die DNA bindet (Stukenberg, P.T., Studwell-Vaughan, P.S.& O'Donell, M. (1991) Mechanism of the β-clamp of DNA polymerase III holoenzyme. J. Biol. Chem. 266, 11328-11334; Kuriyan, J. & O'Donnel, M. (1993) Sliding clamps of DNA polymerases. J. Mol. Biol. 234, 915-925). Die Gleitklammer ist häufig über ein oder mehrere weitere Proteine, den "Kopplungsproteinen", an das Elongationsprotein gebunden. Die dreidimensionale Struktur von verschiedenen Gleitklammerproteinen wurde bereits bestimmt:
Until recently, the only well-understood, high-process replication mechanisms in cells were those used by cellular replicases (a protein complex with polymerase activity) and the replication apparatus of the bacteriophage T4 or T7. The mechanism underlying the mechanism includes a protein with a ring-like structure, a "glide clip" that encases the DNA and binds the catalytic polymerase unit - the "elongation protein" - to the DNA (Stukenberg, PT, Studwell-Vaughan, PS &O'Donell, M. (1991) Mechanism of the β-clamp of DNA polymerase III holoenzyme. J. Biol. Chem. 266, 11328-11334; Kuriyan, J. &O'Donnel, M. (1993) Sliding clamps of DNA polymerases. J Mol. Biol. 234, 915-925). The glide clip is often linked to the elongation protein via one or more other proteins, the “coupling proteins”. The three-dimensional structure of various gliding clip proteins has already been determined:

  • - die des eukaryontischen proliferating cell nuclear antigen (PCNA) (Krishna, T.S.R., Kong, X.-P., Gary, S., Burgers, P. M. & Kuriyan, J. (1994) Crystal structure of the eukaryotic DNA polymerase processivity factor PCNA. Cell 79, 1233-1243; Gulbis, J. M., Kelman, Z., Hurwitz, J., O'Donnel, M. & Kuriyan, J. (1996) Structure of the C-terminal region of p21WAF1/CIP1 complexed with human PCNA. Cell 87, 297-306), - that of the eukaryotic proliferating cell nuclear antigen (PCNA) (Krishna, T.S.R., Kong, X.-P., Gary, S., Burgers, P. M. & Kuriyan, J. (1994) Crystal structure of the eukaryotic DNA polymerase processivity factor PCNA. Cell 79, 1233-1243; Gulbis, J.M. Kelman, Z., Hurwitz, J., O'Donnel, M. & Kuriyan, J. (1996) Structure of the C-terminal region of p21WAF1 / CIP1 complexed with human PCNA. Cell 87, 297-306),  
  • - die der β Untereinheit der Polymerase III des Eubakteriums Escherichia coli), (Kong, X.-P., Onrust, R., O'Donnell, M. & Kuriyan, J. (1992) Three dimensional structure of the β subunit of Escherichia coli DNA polymerase III holoenzyme; a sliding DNA clamp. Cell 69, 425-437)- that of the β subunit of polymerase III of the eubacterium Escherichia coli), (Kong, X.-P., Onrust, R., O'Donnell, M. & Kuriyan, J. (1992) Three dimensional structure of the β subunit of Escherichia coli DNA polymerase III holoenzymes; a sliding DNA clamp. Cell 69, 425-437)
  • - und die des Bakteriophagen T4 Gen45 Proteins (Kelman, Zvi, Hurwitz, J. O'Donnel, Mike (1998) Structure, 6, 121-125).- and that of the bacteriophage T4 Gen45 protein (Kelman, Zvi, Hurwitz, J. O'Donnel, Mike (1998) Structure, 6, 121-125).

Die Gesamtstruktur dieser Gleitklammern ist sehr ähnlich; die Bilder der Proteingesamtstruktur von PCNA, der β-Untereinheit und der gp45 Ringe sind übereinandergelegt deckungsgleich (Kelman, Z. & O'Donnell, M. (1995) Structural and functional similarities of prokaryotic and eukaryotic sliding clamps. Nucleid Acids Res. 23, 3613-3620). Jeder Ring hat vergleichbare Dimensionen und eine zentrale Öffnung, die groß genug ist, um Duplex- DNA, also einen DNA Doppelstrang, bestehend aus den zwei komplementären DNA Strängen, zu umschließen.The overall structure of these slide clamps is very similar; the pictures of the Overall protein structure of PCNA, the β subunit and the gp45 rings are superimposed on one another (Kelman, Z. & O'Donnell, M. (1995) Structural and functional similarities of prokaryotic and eukaryotic sliding clamps. Nucleid Acids Res. 23, 3613-3620). Every ring has comparable ones Dimensions and a central opening large enough to accommodate duplex DNA, i.e. a DNA double strand consisting of the two complementary DNA strands.

Die Gleitklammer kann sich in vivo nicht selbst um die DNA herum positionieren; sie muß durch einen Klammerlader um die DNA fixiert werden. Dieser Klammerlader ist ein Protein komplex, der in Prokaryonten und Eukaryonten aus einer Vielzahl von Untereinheiten besteht und der beim Eubakterium Escherichia coli γ-Komplex beziehungsweise beim Menschen Replikationsfaktor C (RF-C) genannt wird (Kelman, Z. & O'Donnell, M. (1994) DNA replication - enzymology and mechanisms. Curr. Opin. Gent. Dev. 4, 185-195). Der Gleitklammerlader erkennt das 3'-Ende des Einzelstrang-Duplexes (Primer-Template) und positioniert die Gleitklammer in Anwesenheit von ATP um die DNA. Die Gleitklammer, welche die DNA dann umschließt, wechselwirkt mit Polymerasen, und gewährleistet so eine schnelle und prozessive DNA Synthese.The glide clip cannot wrap itself around the DNA in vivo position; it has to be fixed around the DNA by a clip loader. This clamp loader is a complex protein found in prokaryotes and Eukaryotes consists of a large number of subunits and that of Eubacterium Escherichia coli γ complex or in humans Replication factor C (RF-C) is called (Kelman, Z. & O'Donnell, M. (1994) DNA replication - enzymology and mechanisms. Curr. Opin. Ghent. Dev. 4, 185-195). The glide clip loader recognizes the 3 'end of the Single-strand duplexes (primer template) and positions the glide clip in the presence of ATP around the DNA. The glide clip that holds the DNA then encloses, interacts with polymerases, thus ensuring one fast and processive DNA synthesis.

Im Falle des Bacteriophagen T7 wird das gleiche Ziel, eine prozessive DNA Synthese, mittels eines strukturell anderen Proteinkomplexes erreicht. Der Phage exprimiert eine eigene katalytische Polymerase, die T7 Polymerase, das Produkt des gene 5, welche mit einem Protein aus dem Wirt Escherichia coli, dem Thioredoxin eine Bindung eingeht und als Replikase eine hochprozessive DNA Replikation ermöglicht (Proc Natl Acad Sci USA 1992 Oct 15; 89(20): 9774-9778 Genetic analysis of the interaction between bacteriophage T7 DNA polymerase and Escherichia coli thioredoxin, Himawan JS, Richardson CC). Auch hierbei kommt es zur Klammerbildung, jedoch weist diese Klammer nicht die gleiche Struktur auf, wie z. B. im Falle des eukaryontischen PCNA.In the case of the bacteriophage T7, the same goal is a processive DNA Synthesis achieved using a structurally different protein complex. The  Phage expresses its own catalytic polymerase, the T7 polymerase, the product of gene 5, which contains a protein from the host Escherichia coli that binds to thioredoxin and one that replicase highly processive DNA replication enabled (Proc Natl Acad Sci USA 1992 Oct 15; 89 (20): 9774-9778 Genetic analysis of the interaction between bacteriophage T7 DNA polymerase and Escherichia coli thioredoxin, Himawan JS, Richardson CC). Brackets also form here, however, this bracket does not have the same structure as e.g. B. in the case of the eukaryotic PCNA.

Oft ist es nötig - wie zum Beispiel im Falle der humanen Polymerase δ -, daß Proteine (Kopplungsproteine) die Verbindung zwischen dem katalytisch aktiven Teil der Polymerase und dem Prozessivitätsfaktor (Gleitklammer) schaffen. Beim Menschen ist dies die kleine Untereinheit der δ-Polymerase (Zhang, S.-J., Zeng, X.-R., Zhang, P., Toomey, N.L., Chuang, R.Y., Chang, L.-S., and Lee, M.Y.W.T. (1994). A conserved region in the amino terminus of DNA polymerase δ is involved in proliferating cell nuclear antigen binding. J. Biol. Chem. 270, 7988-7992). Im Falle der T7 Polymerase jedoch bindet der Prozessivitätsfaktor die katalytische Einheit der Polymerase direkt.It is often necessary - as in the case of human polymerase δ - that Proteins (coupling proteins) the connection between the catalytic active part of the polymerase and the processivity factor (sliding clamp) create. In humans, this is the small subunit of δ polymerase (Zhang, S.-J., Zeng, X.-R., Zhang, P., Toomey, N.L., Chuang, R.Y., Chang, L.-S., and Lee, M.Y.W.T. (1994). A conserved region in the amino terminus of DNA polymerase δ is involved in proliferating cell nuclear antigen binding. J. Biol. Chem. 270, 7988-7992). In the case of T7 polymerase, however, binds the processivity factor directly the catalytic unit of the polymerase.

DNA Polymerasen werden unter anderem durch zwei Eigenschaften charakterisiert, ihre Elongationsrate, das heißt die Anzahl der Nukleotide die sie pro Sekunde in einen wachsenden DNA Strang inkorporieren können und ihre Dissoziationskonstante. Wenn die Polymerase nach jedem Inkorporationsschritt eines der Nukleotide in die wachsende Kette wieder vom Strang abdissoziiert, (d. h. ein Elongationsschritt erfolgt pro Bindungsereignis), dann hat die Prozessivität den Wert 1 und die Polymerase ist nicht prozessiv. Wenn die Polymerase für wiederholte Nukleinsäureinkorporationen mit dem Strang verbunden bleibt, dann wird der Replikationsmodus als prozessiv bezeichnet und kann einen Wert von mehreren Tausend erreichen (siehe hierzu auch: Methods in Enzymology Volume 262, DNA Replication, Edited by J. L. Campbell, Academic press 1995, pp. 270-280).DNA polymerases are characterized by two properties, among others characterized their elongation rate, i.e. the number of nucleotides they can incorporate into a growing strand of DNA per second and their dissociation constant. If the polymerase after each Incorporation of one of the nucleotides into the growing chain again dissociated from the strand (i.e. one elongation step occurs per Binding event), then the processivity has the value 1 and Polymerase is not processive. If the polymerase for repeated Nucleic acid incorporation remains attached to the strand, then the replication mode is called processive and can have a value of reach several thousand (see also: Methods in Enzymology  Volume 262, DNA Replication, Edited by J.L. Campbell, Academic press 1995, pp. 270-280).

Für die meisten in vitro Anwendungen, wie PCR oder Sequenzierungsprozesse ist Prozessivität eine wünschenswerte Eigenschaft, die allerdings die bislang in diesen Reaktionen eingesetzten thermostabilen Enzyme nur in geringem Maße besitzen, wohingegen die temperatursensitive, mit Thioredoxin assoziierte T7 Polymerase eine Prozessivität von einigen tausend Nukleotiden hat. Im Vergleich - die thermostabile DNA Polymerase aus Thermus thermophilus oder aquaticus haben nur eine Prozessivität von etwa 50 Nukleotiden (Biochim Biophys Acta 1995 Nov 7; 1264(2): 243-248 Inactivation of the 5'-3' exonuclease of Thermus aquaticus DNA polymerase. Merkens LS, Bryan SK, Moses RE).For most in vitro applications such as PCR or Sequencing processes, processivity is a desirable property, which, however, are the thermostable ones previously used in these reactions Have only a small amount of enzymes, whereas the temperature sensitive T7 polymerase associated with thioredoxin Processivity of several thousand nucleotides. In comparison - the thermostable DNA polymerase from Thermus thermophilus or aquaticus have only a processivity of about 50 nucleotides (Biochim Biophys Acta 1995 Nov 7; 1264 (2): 243-248 Inactivation of the 5'-3 'exonuclease of Thermus aquaticus DNA polymerase. Merkens LS, Bryan SK, Moses RE).

Die U.S. Patente 4,683,195, 4,800,195 und 4,683,202 beschreiben die Anwendung solcher thermostabilen DNA Polymerasen in der Polymerase Kettenreaktion (PCR). In der PCR wird unter Verwendung von Primern, Template, Nukleotiden, einer DNA Polymerase eines entsprechenden Puffers und geeigneten Reaktionsbedingungen DNA neu synthetisiert. Hierbei wird die doppelsträngige Zielsequenz zumeist thermisch aufgeschmolzen, zwei Oligonukleotide werden anhybridisiert und die Komplementärsequenz mittels der Inkorporation von Nukleotiden durch die Polymerase am Template synthetisiert. Das Extensionsprodukt jedes Primers dient als Template für den nächsten Zyklus. In dieser PCR kommt es bevorzugt zur Verwendung einer thermostabilen Polymerase, welche das zyklische, thermische Aufschmelzen der DNA Stränge übersteht. So wird häufig Taq DNA Polymerase verwendet (U.S. Patent 4,965,188). Die Prozessivität der Taq DNA Polymerase ist jedoch wie oben ausgeführt relativ gering im Vergleich zur T7 Polymerase.The U.S. Patents 4,683,195, 4,800,195 and 4,683,202 describe the Application of such thermostable DNA polymerases in the polymerase Chain reaction (PCR). In the PCR, using primers, Template, nucleotides, a DNA polymerase of a corresponding buffer and appropriate reaction conditions, DNA is newly synthesized. Here will the double-stranded target sequence mostly melted thermally, two Oligonucleotides are hybridized and the complementary sequence is used the incorporation of nucleotides by the polymerase on the template synthesized. The extension product of each primer serves as a template for the next cycle. This PCR is preferably used a thermostable polymerase, which cyclic, thermal Melting of the DNA strands survives. So is often Taq DNA Polymerase used (U.S. Patent 4,965,188). The processivity of the Taq However, as stated above, DNA polymerase is relatively low in comparison to the T7 polymerase.

DNA Polymerasen finden auch in der DNA Sequenzbestimmung Anwendung (Sanger et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA 74: 5463-5467 (1997)). Häufig wird bei der Sequenzierung nach Sanger eine T7 DNA Polymerase verwendet (Tabor, S. und Richardson, C.C. Proc. Natl. Acad. Sci., USA 86: 4076-4080 (1989)). Später wurde das Cycle-Sequencing-Verfahren entwickelt (Murray, V. (1989) Nucleic Acids Res. 17, 8889), welches kein einzelsträngiges Template erfordert und die Initiierung der Sequenzreaktion mit verhältnismäßig geringen Mengen an Template erlaubt. Die hierbei zur Verwendung kommenden Polymerasen können z. B. die oben erwähnte Taq Polymerase sein (U.S. Patent 5,075,216) oder die Polymerase von Thermotoga neapolitana (WO 96/10640) oder andere thermostabile Polymerasen. Neuere Verfahren koppeln die exponentielle Amplifikation und die Sequenzierung eines DNA Fragmentes in einem Schritt, so daß es möglich ist, genomische DNA direkt zu sequenzieren. Eines der Verfahren, das sogenannte DEXAS-Verfahren (Nucleic Acids Res 1997 May 15; 25(10): 2032-2034 Direct DNA sequence determination from total genomic DNA. Kilger C, Pääbo S, Biol Chem 1997 Feb; 378(2): 99-105 Direct exponential amplification and sequencing (DEXAS) of genomic DNA. Kilger C, Pääbo S und DE 196 53 439.9 sowie DE 196 53 494.1) verwendet eine Polymerase mit verminderter Diskriminierungsfähigkeit gegenüber Dideoxynukleotiden (ddNTPs) im Vergleich zu Deoxynukleotiden (dNTPs) sowie einen Reaktionspuffer, zwei Primer, die preferentiell nicht equimolar vorliegen, und die oben genannten Nukleotide, um dann in mehreren Zyklen eine komplette, sequenzspezifische DNA Leiter eines Fragmentes zu erhalten welches von den Primern umspannt ist. Eine Weiterentwicklung dieses Verfahrens besteht in der Verwendung eines Polymerasegemisches, wobei eine der beiden Polymerase zwischen ddNTPs und dNTPs diskriminiert, während die zweite eine verminderte Diskriminierungsfähigkeit aufweist (Nucleic Acids Res 1997 May 15; 25(10): 2032-2034 Direct DNA sequence determination from total genomic DNA. Kilger C, Pääbo S).DNA polymerases are also used in DNA sequence determination (Sanger et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA 74: 5463-5467 (1997)). Frequently  becomes a T7 DNA polymerase during Sanger sequencing used (Tabor, S. and Richardson, C.C. Proc. Natl. Acad. Sci., USA 86: 4076-4080 (1989)). Later the cycle sequencing process developed (Murray, V. (1989) Nucleic Acids Res. 17, 8889), which no requires single-stranded template and initiation of the sequence reaction allowed with relatively small amounts of template. The here for Coming polymerases can e.g. B. the above-mentioned Taq Polymerase (U.S. Patent 5,075,216) or the polymerase of Thermotoga neapolitana (WO 96/10640) or other thermostable Polymerases. Newer methods couple exponential amplification and the sequencing of a DNA fragment in one step so that it it is possible to sequence genomic DNA directly. One of the procedures the so-called DEXAS process (Nucleic Acids Res 1997 May 15; 25 (10): 2032-2034 Direct DNA sequence determination from total genomic DNA. Kilger C, Pääbo S, Biol Chem 1997 Feb; 378 (2): 99-105 Direct exponential amplification and sequencing (DEXAS) of genomic DNA. Kilger C, Pääbo S and DE 196 53 439.9 and DE 196 53 494.1) are used a polymerase with reduced discrimination ability Dideoxynucleotides (ddNTPs) vs. Deoxynucleotides (dNTPs) as well as a reaction buffer, two primers that preferentially not equimolar are present, and the above nucleotides, then in several cycles to obtain a complete, sequence-specific DNA ladder of a fragment which is spanned by the primers. A further development of this The method consists in the use of a polymerase mixture, whereby one of the two polymerase discriminates between ddNTPs and dNTPs, while the second has a reduced ability to discriminate (Nucleic Acids Res 1997 May 15; 25 (10): 2032-2034 Direct DNA sequence determination from total genomic DNA. Kilger C, Pääbo S).

DNA Polymerasen finden auch Anwendung in der reversen Transkription von RNA in DNA. Hierbei dient RNA als Template und die Polymerase synthetisiert einen komplementären DNA Strang. Zur Anwendung kommt hier z. B. die thermostabile DNA Polymerase aus dem Organismus Thermus thermusphilus (Tth) (U.S. Patent 5,322,770).DNA polymerases are also used in reverse transcription from RNA to DNA. Here RNA serves as a template and the polymerase synthesizes a complementary strand of DNA. Is used  here z. B. the thermostable DNA polymerase from the organism Thermus thermusphilus (Tth) (U.S. Patent 5,322,770).

Es kann zudem erwünscht sein, daß die Polymerase eine 'proof-reading' Aktivität besitzt, also eine 3'-5' Exonukleaseaktivität aufweist. Diese Eigenschaft ist insbesondere dann wünschenswert, wenn das zu synthetisierende Produkt mit einer niedrigen Fehlerrate bei der Nukleotidinkorporation hergestellt werden soll.It may also be desirable for the polymerase to be proof-read. Has activity, that is 3'-5 'exonuclease activity. This Property is particularly desirable if that too synthesizing product with a low error rate at the Nucleotide incorporation is to be produced.

Die oben genannten Enzyme, die üblicherweise in PCR-Reaktionen eingesetzt werden, gehören größtenteils nicht zu den eigentlichen Replikationsenzymen, sondern es sind zumeist Enzyme, von denen man annimmt, daß sie an der DNA Reparatur beteiligt sind, weshalb deren Prozessivität relativ gering ist.The above enzymes are commonly used in PCR reactions are largely not part of the actual ones Replication enzymes, but mostly enzymes, one of which assumes that they are involved in DNA repair, which is why Processivity is relatively low.

Somit war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mehrere der vorgenannten Eigenschaften von Polymerasen, insbesondere hohe Prozessivität und Thermostabilität für die Verwendung in in vitro Reaktionen zu vereinen.It was therefore an object of the present invention to provide several of the aforementioned properties of polymerases, especially high Processivity and thermal stability for in vitro use Unite reactions.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch die Bereitstellung eines thermostabilen in vitro-Komplexes zur Template-abhängigen Elongation von Nukleinsäuren, umfassend ein thermostabiles Gleitklammerprotein, welches mit einem thermostabilen Polymeraseaktivität-aufweisenden Elongationsprotein verbunden ist. Dieser Komplex kann in in vitro- Reaktionen, wie z. B. in PCR-Reaktionen, eingesetzt werden und weist dabei eine hohe Prozessivität auf. Vorteil ist zudem, wenn der Komplex eine geringe Fehlerquote bei der Nukleotidinkorporation aufweist, also eine erhöhte Fidelity hat. Dieser Komplex kann somit bei der Elongation, der Amplifikation und der Sequenzierung von Nukleinsäuren eingesetzt werden. Dieser Komplex ist vorzugsweise in Standard-PCR-Reaktionen einsetzbar. This object was achieved according to the invention by providing a thermostable in vitro complex for template-dependent elongation of Nucleic acids comprising a thermostable glide clip protein which with a thermostable polymerase activity Elongation protein is linked. This complex can be Reactions such as B. in PCR reactions, used and has high processivity. It is also an advantage if the complex is a has a low error rate in nucleotide incorporation, i.e. one has increased fidelity. This complex can thus be used for the elongation of the Amplification and sequencing of nucleic acids can be used. This complex can preferably be used in standard PCR reactions.  

Um die Verwendbarkeit eines solchen Komplexes in Standard-PCR- Reaktionen zu ermöglichen, muß eine einfache Handhabung gewährleistet sein. So wurde zwar der Replikationsapparat des Simian virus 40 bereits in vitro zusammengesetzt (Wage, S. & Stillman, B. (1994) Nature, Vol. 369, 207-221), jedoch für Standard-PCR-Reaktionen ist dieser Replikationsapparat nicht geeignet, da er unter anderem nicht thermostabil ist. Es ist somit Gegenstand der Erfindung, einen thermostabilen in vitro- Komplex mit Polymeraseaktivität bereitzustellen, der in Standard-PCR- Reaktionen einsetzbar ist und der eine hohe Prozessivität aufweist.To determine the usability of such a complex in standard PCR To enable reactions, simple handling must be guaranteed his. So the replication apparatus of the Simian virus 40 was already in composed in vitro (Wage, S. & Stillman, B. (1994) Nature, Vol. 369, 207-221), but for standard PCR reactions this is Replication apparatus is not suitable because, among other things, it is not thermally stable is. It is therefore the subject of the invention to provide a thermostable in vitro To provide complex with polymerase activity, which in standard PCR Reactions can be used and has a high processivity.

Insbesondere ist Gegenstand der Erfindung ein thermostabiler prokaryontischer in vitro Komplex zur Elongation von Nukleinsäuren, der ein thermostabiles Gleitklammerprotein, welches die komplementären Nukleinsäurestränge ganz oder teilweise umschließt, und ein thermostabiles, Polymeraseaktivität aufweisendes Protein umfaßt, wobei dieses Protein oder dieser Proteinkomplex mit dem Gleitklammerprotein gekoppelt ist.In particular, the invention relates to a thermostable prokaryotic in vitro complex for elongation of nucleic acids thermostable glide clip protein, which is the complementary Completely or partially encloses nucleic acid strands, and a thermostable, Protein comprising polymerase activity, said protein or this protein complex is coupled to the glide clip protein.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfaßt der Begriff Polymeraseaktivität-aufweisendes Elongationsprotein auch Polymeraseaktivität-aufweisende Proteinkomplexe oder Untereinheiten solcher Komplexe, welche die Polymeraseaktivität tragen.In the context of the present invention, the term includes Elongation protein exhibiting polymerase activity too Protein complexes or subunits exhibiting polymerase activity such complexes that carry the polymerase activity.

Thermostabil im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, daß der akzessorische Komplex mit hoher Prozessivität Nukleotide in wachsende Nukleinsäurestränge inkorporiert sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Temperaturen, die in der PCR oder einer anderen Reaktion auftreten, wie z. B. der DNA Sequenzierung.Thermostable in the sense of the present invention means that the accessory complex with high processivity in growing nucleotides Nucleic acid strands incorporated at both low and high Temperatures that occur in the PCR or other reaction, such as e.g. B. DNA sequencing.

Die PCR besteht z. B. in der Regel aus den Schritten der Denaturierung (70°C bis 98°C), dem Annealing (40°C bis 78°C) und der DNA Strangsynthese (60°C bis 76°C). Somit muß dieser Komplex mindestens zwischen ca. 60°C und ca. 70°C, insbesondere zwischen 60°C und 76°C und besonders bevorzugterweise funktionsfähig sein zwischen 40°C und 98°C. Es dürfen während der gesamten Reaktion keine irreversiblen Denaturierungserscheinungen des Komplexes oder einzelner Komponenten auftreten, welche die Elongationsreaktion unterbinden oder inhibieren.The PCR consists e.g. B. usually from the steps of denaturation (70 ° C to 98 ° C), annealing (40 ° C to 78 ° C) and DNA Strand synthesis (60 ° C to 76 ° C). So this complex must at least between approx. 60 ° C and approx. 70 ° C, in particular between 60 ° C and 76 ° C  and particularly preferably be functional between 40 ° C and 98 ° C. There must be no irreversible during the entire reaction Signs of denaturation of the complex or individual components occur which prevent or inhibit the elongation reaction.

Die Kopplung zwischen Gleitklammerprotein und Polymeraseaktivität aufweisendem Elongationsprotein kann durch kovalente, aber auch durch nicht-kovalente Bindung erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind Gleitklammerprotein und Elongationsprotein über ein Kopplungsprotein verbunden.The coupling between slide clamp protein and polymerase activity having elongation protein can by covalent, but also by non-covalent binding. In a preferred embodiment are glide clip protein and elongation protein via a coupling protein connected.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stammen im erfindungsgemäßen thermostabilen in vitro Komplex die assoziierten Proteine aus Archaebakterien. Es ist allerdings im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls möglich, daß die assoziierten Proteine aus Eubakterien stammen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls ein erfindungsgemäßer thermostabiler in vitro Komplex, bei dem die assoziierten Proteine zum Teil aus Archaebakterien und zum Teil aus Eubakterien stammen.In a further preferred embodiment of the present invention originate in the thermostable in vitro complex according to the invention associated proteins from archaebacteria. However, it is part of the present invention also possible that the associated proteins from Eubacteria. The present invention also relates to an inventive thermostable in vitro complex, in which the associated proteins partly from archaebacteria and partly from Eubacteria.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung umfaßt der Begriff prokaryontisches Protein sowohl Proteine aus Archaebakterien und Proteine aus Eubakterien. Es ist bekannt, daß der Replikationsapparat in Archaea dem des eukaryontischen Replikationsapparates ähnlich ist, obwohl die Genomorganisation in Eukaryonten und Archaea gänzlich verschieden ist und die zelluläre Struktur der Eubakterien dem der Archaea ähnelt. (Edgell, D.R. and Doolittle, W.F. (1997). Archaea and the origin(s) of DNA replication proteins. Cell 89, 995-998).For the purposes of the present invention, the term prokaryotic includes Protein both proteins from archaebacteria and proteins from eubacteria. It is known that the replication apparatus in Archaea corresponds to that of eukaryotic replication is similar, although the Genome organization in eukaryotes and archaea is completely different and the cellular structure of the eubacteria resembles that of the archaea. (Edgell, D.R. and Doolittle, W.F. (1997). Archaea and the origin (s) of DNA replication proteins. Cell 89, 995-998).

Desweiteren ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein thermostabiler prokaryontischer in vitro Komplex, bei dem ein Polymeraseaktivität-aufweisender Proteinkomplex vorliegt, der aus einem Kopplungsprotein und einem oder mehreren Polymeraseaktivität-auf­ weisenden Elongationsprotein besteht. Bevorzugt ist desweiteren ein erfindungsgemäßer thermostabiler prokaryontischer in vitro Komplex, bei dem das Gleitklammerprotein eine ringförmige Struktur aufweist, welches die komplementären Nukleinsäurestränge ganz oder teilweise umschließt.Furthermore, a preferred embodiment of the present Invention a thermostable prokaryotic in vitro complex in which a Proteinase-having protein complex is present, which consists of a  Coupling protein and one or more polymerase activity pointing elongation protein. A is also preferred inventive thermostable prokaryotic in vitro complex, at which the glide clip protein has an annular structure which completely or partially encloses the complementary nucleic acid strands.

Die GleitklammerThe slide bracket

Die folgenden Ausführungen sollen dazu dienen, die Funktion und die möglichen Erscheinungsformen des Gleitklammerproteins besser zu verstehen.The following explanations are intended to serve the function and the possible manifestations of the glide clip protein better understand.

Das Gleitklammerprotein erfüllt die Funktion, die Polymeraseaktivität an die DNA zu binden. Entweder umschließt das Gleitklammerprotein selbst die DNA ganz oder teilweise oder durch Assoziation an das Polymeraseaktivität aufweisende Protein beziehungsweise an den Polymeraseaktivität-auf­ weisenden Proteinkomplex oder seine Untereinheit wird eine Klammer gebildet. In jedem Fall wird durch diese Klammerbildung die Prozessivität signifikant gesteigert, mindestens um das eineinhalbfache.The glide clip protein fulfills the function of attaching the polymerase activity to the Bind DNA. Either the glide clip protein itself encloses that DNA in whole or in part or by association with the polymerase activity having protein or on the polymerase activity pointing protein complex or its subunit becomes a bracket educated. In any case, this bracketing makes processivity significantly increased, at least one and a half times.

Das heißt, der erfindungsgemäße in vitro Komplex besitzt eine mindestens eineinhalbfache Prozessivität im Vergleich zum Elongationsprotein alleine, beziehungsweise im Vergleich zu einem Polymeraseaktivität aufweisenden Protein komplex ohne Gleitklammer oder einer Untereinheit davon.This means that the in vitro complex according to the invention has at least one one and a half times the processivity compared to the elongation protein alone, or in comparison to a polymerase activity Protein complex without slide clip or a subunit thereof.

Als Gleitkammer können beispielsweise Homologe des "Proliferating Cell Nuclear Antigen"-Proteinkomplex aus dem humanen Genom, oder Homologe des ebenfalls ringförmigen "β-clamp"-Proteinkomplex aus E. coli dienen, welche aus thermostabilen Organismen stammen und somit thermostabil sind, oder aus nicht thermostabilen Organismen stammen, und nachträglich durch Veränderung der Aminosäuresequenz thermostabil gemacht wurden (Eijsink VG, van der Zee JR, van den Burg B, Vriend G, Venema G, FEBS Lett 1991 Apr 22; 282(1): 13-16, Improving the thermostability of the neutral protease of Bacillus stearothermophilus by replacing a buried asparagine by leucine, Bertus Van den Burg, Gert Vriend, Oene R. Veltman, Gerard Venema, and Vincent G. H. Eijsink Engineering an enzyme to resist boiling PNAS 1998, 95: 2056-2060). Dabei kann die Gleitklammer aus mehreren Komponenten aufgebaut sein. Die im menschlichen Genom identifizierte Gleitklammer besteht aus drei PCNA-Protein Komponenten (SEQ ID NO: 11) (Homotrimeres), die im E. coli Genom identifizierte Gleitklammer besteht aus zwei Komponenten (SEQ ID NO: 35) (Homodimeres).Homologs of the "proliferating cell Nuclear Antigen "protein complex from the human genome, or homologue of the likewise circular "β-clamp" protein complex from E. coli, which come from thermostable organisms and are therefore thermostable are, or come from non-thermostable organisms, and subsequently were made thermostable by changing the amino acid sequence (Eijsink VG, van der Zee JR, van den Burg B, Vriend G, Venema G, FEBS Lett 1991 Apr 22; 282 (1): 13-16, Improving the thermostability of the  neutral protease of Bacillus stearothermophilus by replacing a buried asparagine by leucine, Bertus Van den Burg, Gert Vriend, Oene R. Veltman, Gerard Venema, and Vincent G.H. Eijsink Engineering an enzyme to resist boiling PNAS 1998, 95: 2056-2060). The slide clamp can be used several components. Those in the human genome identified glide clip consists of three PCNA protein components (SEQ ID NO: 11) (homotrimers), which identified in the E. coli genome Slide clamp consists of two components (SEQ ID NO: 35) (Homodimer).

Als Gleitklammer im Sinne der vorliegenden Erfindung ist hierbei insbesondere jedes Protein zu verstehen, das die funktionelle Eigenschaft der Polymeraseprozessivitätssteigerung besitzt oder der Senkung der Fehlerrate dient. Dazu kann die Gleitklammer eine ringförmige dreidimensionale Struktur aufweisen oder durch Kopplung an ein anderes Protein ringförmige dreidimensionale Struktur bilden, durch die sie in der Lage ist, ein- und doppelsträngige DNA ganz oder teilweise zu umschließen.As a slide clamp in the sense of the present invention in particular to understand any protein that has the functional property has the polymerase processivity increase or the decrease in Error rate is used. For this purpose, the slide clip can be an annular one have three-dimensional structure or by coupling to another Protein form a ring-shaped three-dimensional structure, through which they are in the It is able to completely or partially enclose single and double-stranded DNA.

Als Gleitklammer im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein solches Protein zu verstehen, das
A slide clamp in the sense of the present invention is to be understood in particular as a protein of this type

  • 1. zu der menschlichen (Eukaryonten) PCNA Aminosäuresequenz (SEQ ID NO: 11) auf einer Länge von mindestens 100 Aminosäuren bei einem Sequenzalignment eine mindestens 20%ige Sequenzidentität aufweist oder das1. to the human (eukaryotes) PCNA amino acid sequence (SEQ ID NO: 11) with a length of at least 100 amino acids a sequence alignment has at least 20% sequence identity has or that
  • 2. zu der bakteriellen β-clamp Sequenz aus E. coli (Eubakteria) (SEQ ID NO: 35) auf einer Länge von mindestens 100 Aminosäuren bei einem Sequenzalignment eine mindestens 20%ige Sequenzidentität aufweist oder das2. the bacterial β-clamp sequence from E. coli (Eubacteria) (SEQ ID NO: 35) of at least 100 amino acids in length Sequence alignment has at least 20% sequence identity has or that
  • 3. zu der Aminosäuresequenz des PCNA Homologen aus Archaeoglobus Fulgidus (Archaea) (SEQ ID NO: 12) auf einer Länge von mindestens 100 Aminosäuren bei einem Sequenzalignment eine mindestens 20%ige Sequenzidentität aufweist.3. to the amino acid sequence of the PCNA homolog from Archaeoglobus Fulgidus (Archaea) (SEQ ID NO: 12) on a length of at least 100 amino acids in a sequence alignment one at least Has 20% sequence identity.

Die erfindungsgemäße Gleitklammer kann eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale aufweisen.The slide clip according to the invention can be one or more of the have the aforementioned features.

Die in Abb. 1 aufgeführten Sequenzidentitäten wurden mit dem BLAST Algorithmus nach Altschul, S.F., Gish, W., Miller, W., Myers, E.W., and Lipman, D.J., J. Mol. Biol. 215, 403-410 (1990) ermittelt und werden weiter unten erläutert.The sequence identities listed in Fig. 1 were determined with the BLAST algorithm according to Altschul, SF, Gish, W., Miller, W., Myers, EW, and Lipman, DJ, J. Mol. Biol. 215, 403-410 (1990) determined and are explained below.

Als Gleitklammer im Sinne der vorliegenden Erfindung sind außerdem Proteine zu verstehen, die eine oder beide der folgenden Konsensussequenzen beinhalten und an nicht mehr als vier Positionen von einer dieser Sequenzen abweichen (Abb. 4):Proteins that include one or both of the following consensus sequences and that differ from one of these sequences at no more than four positions are also to be understood as sliding clamps in the sense of the present invention ( FIG. 4):

Region 1Region 1 (SEQ ID NO: 39)(SEQ ID NO: 39)

[G A V L I M P F W]-D-X-X-X-[G A V L I M P F W]-X-X-[G A V L I M P F W]-X- [G A V L I M P F W]-X-[G A V L I M P F W]-X-X-X-X-F-X-X-Y-X-X-D und/oder[G A V L I M P F W] -D-X-X-X- [G A V L I M P F W] -X-X- [G A V L I M P F W] -X- [G A V L I M P F W] -X- [G A V L I M P F W] -X-X-X-X-F-X-X-Y-X-X-D and or

Region 2Region 2 (SEQ ID NO: 40)(SEQ ID NO: 40)

[G A V L I M P F W]-X(3)-L-A-P-[K R H D E]-[G A V L I M P F W]-E.[G A V L I M P F W] -X (3) -L-A-P- [K R H D E] - [G A V L I M P F W] -E.

Die Aminosäuren werden hierbei gemäß der Standard IUPAC Einbuchstaben Nomenklatur benannt und gemäß dem Prosite Pattern Beschreibungsstandard aufgeführt. Dabei sind die folgenden Aminosäuregruppen häufig zusammengefaßt:
G, A, V, L, I, M, P, F oder W (Aminosäuren mit nicht polaren Seitenketten)
S, T, N, Q, Y, oder C (Aminosäure mit ungeladenen polaren Seitenketten)
K, R, H, D oder E (Aminosäure mit geladenen und polaren Seitenketten)
Außerdem bedeutet X in den Sequenzprotokollen jede beliebige Aminosäure oder Insertion oder Deletion.
The amino acids are named according to the standard IUPAC single-letter nomenclature and listed according to the Prosite Pattern description standard. The following amino acid groups are often summarized:
G, A, V, L, I, M, P, F or W (amino acids with non-polar side chains)
S, T, N, Q, Y, or C (amino acid with uncharged polar side chains)
K, R, H, D or E (amino acid with charged and polar side chains)
In addition, X in the sequence listing means any amino acid or insertion or deletion.

Aus dem in Abb. 12 dargestellten multiplen Alignment von menschlichen PCNA Homologen wurde zudem ein Hidden Markov Modell generiert. Als Gleitklammer im Sinne der vorliegenden Erfindung ist somit insbesondere jedes Protein zu verstehen, daß mit dem so erzeugten Hidden Markov Modell einen Score mehr als 20 aufweist (Abb. 12). Die Hidden Markov Modelle und die entsprechenden Scores wurden mit dem hmmfs Programm (Version 1.8.4, July 1997) aus dem HMMER Paket berechnet (HMMER Protein and DNA Hidden Markov Models (Version 1.8) von Sean Eddy, Dept. of Genetics, Washington University School of Medicine, St. Louis, USA).A hidden Markov model was also generated from the multiple alignment of human PCNA homologs shown in Fig. 12. Thus, in the sense of the present invention, a slide clamp is to be understood in particular as any protein that has a score of more than 20 with the Hidden Markov model generated in this way ( FIG. 12). The Hidden Markov models and the corresponding scores were calculated with the hmmfs program (version 1.8.4, July 1997) from the HMMER package (HMMER Protein and DNA Hidden Markov Models (version 1.8) by Sean Eddy, Dept. of Genetics, Washington University School of Medicine, St. Louis, USA).

Aus dem in Abb. 13 dargestellten multiplen Alignment von E. coli β-clamp Homologen wurde ein Hidden Markov Modell generiert. Als Gleitklammer im Sinne der vorliegenden Erfindung ist somit insbesondere jedes Protein zu verstehen, das mit dem so erzeugten Hidden Markov Modell einen Score von mehr als 25 aufweist (Abb. 13).A hidden Markov model was generated from the multiple alignment of E. coli β-clamp homologs shown in Fig. 13. In the sense of the present invention, a slide clamp is therefore to be understood in particular as any protein which has a score of more than 25 with the Hidden Markov model generated in this way ( FIG. 13).

Die Gleitklammer kann aus mehreren Komponenten aufgebaut sein, die durch eine charakteristische Bindung fest aneinander gebunden sind, so daß ein stabiler ringförmiger Molekülkomplex gebildet wird, der nicht ohne Weiteres von der DNA dissoziieren kann. Dadurch wird eine feste aber nicht kovalente Bindung an die DNA ermöglicht, die freie Verschiebbarkeit auf derselben aber nicht behindert. Die prozessivitätssteigernden Gleitklammerproteine haben zudem charakteristische lokale Moleküleigenschaften im Bereich der Wechselwirkungsregion zur DNA, welche die freie Verschiebbarkeit erleichtern und die durch in diese Region eingelagerte Wassermoleküle unterstützt werden kann.The slide bracket can be constructed from several components that are firmly bound together by a characteristic bond, so that a stable ring-shaped molecular complex is formed, which is not without Can dissociate more from DNA. This does not make it a fixed one covalent binding to the DNA enables free movement but not hampered. The processivity increasing Slide clip proteins also have characteristic local ones Molecular properties in the region of the interaction region with DNA, which facilitate the free movement and through in this region embedded water molecules can be supported.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist weiterhin insbesondere ein thermostabiler prokaryontischer in vitro Komplex, wobei das Gleitklammerprotein eines der folgenden ist: AF0335 aus Archaeoglobus Fulgidus, MJ0247 aus Methanococcus Jannaschii, PHLA008 aus Pyrococcus Horikoschii, MTH1312 aus Methanobacterium Thermoautotrophicus sowie AE000761_7 aus Aquifex Aeolicus.A preferred embodiment of the present invention is furthermore in particular a thermostable prokaryotic in vitro complex, where the glide clip protein is one of the following: AF0335 Archaeoglobus Fulgidus, MJ0247 from Methanococcus Jannaschii, PHLA008  from Pyrococcus horikoschii, MTH1312 from Methanobacterium Thermoautotrophicus and AE000761_7 from Aquifex Aeolicus.

Insbesondere sind thermostabile prokaryontische in vitro Komplexe vom Gegenstand dieser Anmeldung umfaßt, wobei das Gleitklammerprotein eine Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID No. 11, 12, 13, 14, 15 und 36 (Aquifex Aeolicuc) aufweist.In particular, thermostable prokaryotic in vitro complexes from The subject matter of this application comprises, wherein the gliding clip protein is a Amino acid sequence according to SEQ ID No. 11, 12, 13, 14, 15 and 36 (Aquifex Aeolicuc).

Der GleitklammerladerThe sliding clamp loader

Desweiteren ist als bevorzugte Ausführungsform zu verstehen, wenn zu diesem erfindungsgemäßen Komplex zusätzlich ein Gleitklammerlader gehört, welcher die Komponenten der Gleitklammer um den ununterbrochenen DNA-Strang herum zusammenfügt, bzw. diese wieder entfernt, wenn die Reaktion beendet wird. Dieser Gleitklammerlader ist bevorzugt mit dem erfindungsgemäßen in vitro-Komplex assoziiert.Furthermore, it is to be understood as a preferred embodiment if too this complex according to the invention additionally a sliding clamp loader heard who the components of the slide bracket around the uninterrupted DNA strand around, or this again removed when the reaction is stopped. This sliding clamp loader is preferably associated with the in vitro complex according to the invention.

Im Menschen besteht der Gleitklammerlader aus fünf Untereinheiten, 4 kleinen (Gleitklammerlader 1) und einer großen Untereinheit (Gleitklammerlader 2). Als Gleitklammerlader dienen erfindungsgemäß beispielsweise ein oder mehrere prokaryontische Homologe des im Menschen identifizierten "Replication Factor C"-Proteinkomplexes (Gleitklammerlader 1: SEQ ID NO: 1, 32, 33, 34 und Gleitklammerlader 2 SEQ ID NO: 6).In humans, the sliding clamp loader consists of five subunits, 4 small (slide clamp loader 1) and a large subunit (Sliding clamp loader 2). According to the invention serve as sliding clamp loaders for example one or more prokaryotic homologues of im Humans identified the "Replication Factor C" protein complex (Slide clip loader 1: SEQ ID NO: 1, 32, 33, 34 and slide clip loader 2 SEQ ID NO: 6).

Als Gleitklammerlader 1 im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein solches Protein zu verstehen, das zu der menschlichen (Eukaryonten) Aminosäuresequenz (SEQ ID NO: 1, 32, 33, 34) auf einer Länge von mindestens 100 Aminosäuren bei einem Sequenzalignment eine mindestens 20%ige Sequenzidentität aufweist.As a sliding clamp loader 1 in the sense of the present invention in particular to understand such a protein that is related to human (Eukaryotes) amino acid sequence (SEQ ID NO: 1, 32, 33, 34) on one Length of at least 100 amino acids with a sequence alignment one has at least 20% sequence identity.

Als Gleitklammerlader 2 im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere auch ein solches Protein zu verstehen, das zu der menschlichen (Eukaryonten) Aminosäuresequenz (SEQ ID NO: 6) auf einer Länge von mindestens 150 Aminosäuren bei einem Sequenzalignment eine mindestens 20%ige Sequenzidentität aufweist.As a sliding clamp loader 2 in the sense of the present invention in particular to understand such a protein that leads to the  human (eukaryotes) amino acid sequence (SEQ ID NO: 6) on one Length of at least 150 amino acids with a sequence alignment one has at least 20% sequence identity.

Als Klammerlader sind beispielsweise die in Abb. 1 aufgeführten Homologe aus Archaebakterien geeignet (SEQ ID NO: 3, 4, 5; Homologe zu Gleitklammerlader 1 und SEQ ID NO: 8, 9, 10, Homologe zu Gleitklammerlader 2). Daher ist insbesondere bevorzugt ein thermostabiler prokaryotischer in vitro Komplex, wobei zusätzlich ein RFC-homologes Protein bzw. Proteinkomplex anwesend ist.For example, the homologs from archaebacteria listed in Fig. 1 are suitable as clip loaders (SEQ ID NO: 3, 4, 5; homologs to slide clip loader 1 and SEQ ID NO: 8, 9, 10, homologues to slide clip loader 2). Therefore, a thermostable prokaryotic in vitro complex is particularly preferred, an RFC-homologous protein or protein complex being additionally present.

Als Gleitklammerlader 1 im Sinne der vorliegenden Erfindung ist daher beispielsweise jedes Protein zu verstehen, das die folgenden Konsensussequenzen beinhaltet und an nicht mehr als vier Positionen von dieser Sequenz abweicht (Abb. 6):For the purposes of the present invention, sliding clamp loader 1 should therefore be understood to mean, for example, any protein which contains the following consensus sequences and does not deviate from this sequence at more than four positions ( FIG. 6):

SEQ ID NO: 41SEQ ID NO: 41

C-N-Y-X-S-[K R H D E]-I-I-X-[G A V L I M P F W]-[G A V L I M P F W]-Q-S-R-C-X-X-F-R-F- X-P-[G A V L I M P F W].C-N-Y-X-S- [K R H D E] -I-I-X- [G A V L I M P F W] - [G A V L I M P F W] -Q-S-R-C-X-X-F-R-F- X-P- [G A V L I M P F W].

Als Gleitklammerlader 2 im Sinne der vorliegenden Erfindung ist daher beispielsweise auch jedes Protein zu verstehen, das die folgenden Konsensussequenzen beinhaltet und an nicht mehr als vier Positionen von dieser Sequenz abweicht (Abb. 7):For the purposes of the present invention, sliding clamp loader 2 is therefore also to be understood, for example, to be any protein which contains the following consensus sequences and does not deviate from this sequence at more than four positions ( FIG. 7):

SEQ ID NO: 42SEQ ID NO: 42

K-X-X-L-L-X-G-P-P-G-X-G-K-T-[S T N Q Y C]-X-[G A V L I M P F W]-X-X- [G A V L I M P F W].K-X-X-L-L-X-G-P-P-G-X-G-K-T- [S T N Q Y C] -X- [G A V L I M P F W] -X-X- [G A V L I M P F W].

Aus dem in Abb. 14 dargestellten multiplen Alignment von menschlichen Gleitklammerlader 1 Homologen wurde zudem ein Hidden Markov Modell generiert. Als Gleitklammerlader 1 im Sinne der vorliegenden Erfindung ist somit jedes Protein zu verstehen, das mit dem so erzeugten Hidden Markov Modell einen Score mehr als 25 aufweist (Abb. 14).A hidden Markov model was also generated from the multiple alignment of human glide clip loader 1 homologs shown in Fig. 14. Sliding clamp loader 1 in the sense of the present invention is therefore to be understood as any protein which has a score of more than 25 with the Hidden Markov model generated in this way ( FIG. 14).

Aus dem in Abb. 15 dargestellten multiplen Alignment von menschlichen Gleitklammerlader 2 Homologen wurde zudem ein Hidden Markov Modell generiert. Als Gleitklammerlader 2 im Sinne der vorliegenden Erfindung ist somit jedes Protein zu verstehen, das mit dem so erzeugten Hidden Markov Modell einen Score mehr als 15 aufweist (Abb. 15).A hidden Markov model was also generated from the multiple alignment of human glide clip loader 2 homologs shown in Fig. 15. Sliding clamp loader 2 in the sense of the present invention is therefore to be understood as any protein that has a score of more than 15 with the Hidden Markov model generated in this way ( FIG. 15).

Bevorzugt ist ebenfalls, wenn ein dem Eubakterium Escherichia coli γ-Komplex homologes Protein als Gleitklammerlader anwesend ist.It is also preferred if the Eubacterium Escherichia coli γ-complex homologous protein is present as a sliding clamp loader.

Außerdem bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer thermostabiler in vitro Komplex zur Elongation von Nukleinsäuren, bei dem neben dem Gleitklammerlader zusätzlich ATP vorliegen kann, vorzugsweise ebenfalls assoziiert.Also preferred is a thermostable in vitro according to the invention Complex for elongation of nucleic acids, in which in addition to the Slide clamp loader may also have ATP, preferably also associated.

Das KopplungsproteinThe coupling protein

Das Kopplungsprotein hat die Funktion, das Elongationsprotein und das Gleitklammerprotein zu verbinden. Als Kopplungsprotein im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere jedes Protein zu verstehen, welches die oben beschriebene Funktion besitzt. Dabei sind als Kopplungsproteine beispielsweise die in Abb. 1 aufgeführten Homologe zu der humanen Sequenz der koppelnden Untereinheit (DPD2_HUMAN, [SEQ ID NO: 16]) aus Archaebakterien geeignet (SEQ ID NO: 17, 18, 19, 20, 21).The coupling protein has the function of connecting the elongation protein and the glide clip protein. Coupling protein in the sense of the present invention is to be understood in particular to be any protein which has the function described above. The homologs listed in Fig. 1 for the human sequence of the coupling subunit (DPD2_HUMAN, [SEQ ID NO: 16]) from archaebacteria are suitable as coupling proteins (SEQ ID NO: 17, 18, 19, 20, 21).

Als Kopplungsprotein im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein solches Protein zu verstehen, das zu der menschlichen (Eukaryonten) Aminosäuresequenz (SEQ ID NO: 16) auf einer Länge von mindestens 150 Aminosäuren bei einem Sequenzalignment eine mindestens 18%ige Sequenzidentität aufweist. As a coupling protein in the sense of the present invention is in particular to understand such a protein that is related to human (eukaryotes) Amino acid sequence (SEQ ID NO: 16) of at least 150 in length Amino acids in a sequence alignment are at least 18% Has sequence identity.  

Als Kopplungsprotein im Sinne der vorliegenden Erfindung ist daher jedes Protein zu verstehen, das die folgende Konsensussequenz beinhaltet und an nicht mehr als vier Positionen von dieser Sequenz abweicht (Abb. 5):Coupling protein for the purposes of the present invention is therefore to be understood as any protein which contains the following consensus sequence and does not deviate from this sequence at more than four positions ( FIG. 5):

SEQ ID NO: 43SEQ ID NO: 43

[FL]-[G A V L I M P F W]-X-X-[G A V L I M P F W]-X-G-X(13)-[G A V L I M P F W]-X-[YR]- [G A V L I M P F W]-X-[G A V L I M P F W]-A-G-[DN]-[G A V L I M P F W]-[G A V L I M P F W]- [DS].[FL] - [G A V L I M P F W] -X-X- [G A V L I M P F W] -X-G-X (13) - [G A V L I M P F W] -X- [YR] - [G A V L I M P F W] -X- [G A V L I M P F W] -A-G- [DN] - [G A V L I M P F W] - [G A V L I M P F W] - [DS].

Aus dem in Abb. 16 dargestellten multiplen Alignment von Homologen zur menschlichen koppelnden Untereinheit wurde zudem ein Hidden Markov Modell generiert. Als koppelnde Untereinheit im Sinne der vorliegenden Erfindung ist somit jedes Protein zu verstehen, das mit dem so erzeugten Hidden Markov Modell einen Score mehr als 10 aufweist (Abb. 16).A hidden Markov model was also generated from the multiple alignment of homologues to the human coupling subunit shown in Fig. 16. As a coupling subunit in the sense of the present invention, any protein is to be understood which has a score of more than 10 with the Hidden Markov model generated in this way ( Fig. 16).

Polymeraseaktivität-aufweisendes Elongationsprotein bzw. Polymeraseaktivität aufweisender Enzymkomplex bzw. Untereinheit davonElongation protein exhibiting polymerase activity or Enzyme complex or subunit thereof having polymerase activity

Einige Elongationsproteine benötigen die Anwesenheit eines Kopplungsproteins (koppelnde Untereinheit), um überhaupt Polymeraseaktivität aufzuweisen. Es ist aber auch vorstellbar, daß das Elongationsprotein direkt an die Gleitklammer bindet. Andere Elongationsproteine benötigen die Anwesenheit eines Kopplungsproteins für die Bindung an die Gleitklammer.Some elongation proteins require the presence of one Coupling protein (coupling subunit) to at all To have polymerase activity. But it is also conceivable that Elongation protein binds directly to the glide clip. Other Elongation proteins require the presence of a coupling protein for the bond to the slide bracket.

Das Elongationsprotein weist eine 5'-3'-Polymeraseaktivität oder eine Reverse-Transkriptase-Aktivität auf. Dabei sind als Elongationsproteine beispielsweise die in Abb. 1 aufgeführten zum menschlichen Elongationsprotein (SEQ ID NO: 22) Homologe aus Archaebakterien geeignet (SEQ ID NO: 23, 24, 25, 26). The elongation protein has 5'-3 'polymerase activity or reverse transcriptase activity. Suitable elongation proteins are, for example, the homologues from archaebacteria listed in Fig. 1 for human elongation protein (SEQ ID NO: 22) (SEQ ID NO: 23, 24, 25, 26).

Bevorzugterweise bindet das Elongationsprotein an das Kopplungsprotein, welches wiederum an das Gleitklammerprotein gekoppelt ist.The elongation protein preferably binds to the coupling protein, which in turn is coupled to the glide clip protein.

Als Elongationsprotein im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein solches Protein zu verstehen, das zu der menschlichen (Eukaryonten) Aminosäuresequenz (SEQ ID NO: 22) auf einer Länge von mindestens 200 Aminosäuren bei einem Sequenzalignment eine mindestens 20%ige Sequenzidentität aufweist.In particular, as an elongation protein in the sense of the present invention to understand such a protein that is related to human (eukaryotes) Amino acid sequence (SEQ ID NO: 22) of at least 200 in length Amino acids in a sequence alignment are at least 20% Has sequence identity.

Als Elongationsprotein im Sinne der vorliegenden Erfindung ist daher insbesondere jedes Protein zu verstehen, das die folgende Konsensussequenz beinhaltet und an nicht mehr als vier Positionen von dieser Sequenz abweicht (Abb. 8):Elongation protein in the sense of the present invention is therefore to be understood in particular as any protein which contains the following consensus sequence and does not deviate from this sequence at more than four positions ( FIG. 8):

SEQ ID NO: 44SEQ ID NO: 44

D-[G A V L I M P F W]-[G A V L I M P F W]-X-X-Y-N-X-X-X-F-D-X-P-Y-[G A V L I M P F W]- X-X-R-A.D- [G A V L I M P F W] - [G A V L I M P F W] -X-X-Y-N-X-X-X-F-D-X-P-Y- [G A V L I M P F W] - X-X-R-A.

Aus dem in Abb. 17 dargestellten multiplen Alignment von Homologen zum menschlichen Elongationsprotein (SEQ ID NO: 22) wurde zudem ein Hidden Markov Modell generiert. Als Elongationsprotein im Sinne der vorliegenden Erfindung ist somit insbesondere jedes Protein zu verstehen, das mit dem so erzeugten Hidden Markov Modell einen Score mehr 20 aufweist (Abb. 17).A hidden Markov model was also generated from the multiple alignment of homologues to the human elongation protein (SEQ ID NO: 22) shown in Fig. 17. Elongation protein in the sense of the present invention is therefore to be understood in particular as any protein that has a score 20 more with the Hidden Markov model generated in this way ( FIG. 17).

Als Elongationsprotein im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere auch ein solches Protein zu verstehen, das zu der archaeabakteriellen Aminosäuresequenz (SEQ ID NO: 27) auf einer Länge von mindestens 400 Aminosäuren bei einem Sequenzalignment eine mindestens 25%ige Sequenzidentität aufweist. Beispielsweise sind geeignet die aus Archaebakterien stammenden Proteine mit der SEQ ID NO: 28, 29, 30 oder 31. In particular, as an elongation protein in the sense of the present invention also understand such a protein that is related to the archa-bacterial Amino acid sequence (SEQ ID NO: 27) of at least 400 in length Amino acids in a sequence alignment are at least 25% Has sequence identity. For example, the ones from Proteins derived from archaebacteria with SEQ ID NO: 28, 29, 30 or 31  

Als Elongationsprotein im Sinne der vorliegenden Erfindung ist daher insbesondere auch jedes Protein zu verstehen, das die folgende Konsensussequenz beinhaltet und an nicht mehr als vier Positionen von dieser Sequenz abweicht (Abb. 9):Elongation protein in the sense of the present invention is therefore to be understood in particular as any protein which contains the following consensus sequence and does not deviate from this sequence at more than four positions ( FIG. 9):

SEQ ID NO: 45SEQ ID NO: 45

A-[G A V L I M P F W]-R-T-A-[G A V L I M P F W]-A-[G A V L I M P F W]-[G A V L I M P F W]-T-E- G-[G A V L I M P F W]-V-X-A-P-[G A V L I M P F W]-E-G-I-A-X-V-[K R H D E]-I.A- [G A V L I M P F W] -R-T-A- [G A V L I M P F W] -A- [G A V L I M P F W] - [G A V L I M P F W] -T-E- G- [G A V L I M P F W] -V-X-A-P- [G A V L I M P F W] -E-G-I-A-X-V- [K R H D E] -I.

Aus dem in Abb. 18 dargestellten multiplen Alignment von Homologen zum archebakteriellen Elongationsprotein (SEQ ID NO: 27) wurde zudem ein Hidden Markov Modell generiert. Als Elongationsprotein im Sinne der vorliegenden Erfindung ist somit insbesondere jedes Protein zu verstehen, das mit dem so erzeugten Hidden Markov Modell einen Score mehr als 35 aufweist (Abb. 18).A hidden Markov model was also generated from the multiple alignment of homologues to the archebacterial elongation protein (SEQ ID NO: 27) shown in Fig. 18. Elongation protein in the sense of the present invention is therefore to be understood in particular as any protein that has a score of more than 35 with the Hidden Markov model generated in this way ( FIG. 18).

Das Elongationsprotein kann auch eubakteriellen Ursprungs sein.The elongation protein can also be of eubacterial origin.

Als Elongationsprotein im Sinne der vorliegenden Erfindung ist somit ebenfalls ein solches Protein zu verstehen, das zu der eubakteriellen Aminosäuresequenz (SEQ ID NO: 37) auf einer Länge von mindestens 300 Aminosäuren bei einem Sequenzalignment eine mindestens 25%ige Sequenzidentität aufweist.Thus, as an elongation protein in the sense of the present invention also to understand such a protein that leads to the eubacterial Amino acid sequence (SEQ ID NO: 37) of at least 300 in length Amino acids in a sequence alignment are at least 25% Has sequence identity.

Als Elongationsprotein im Sinne der vorliegenden Erfindung ist daher auch insbesondere jedes Protein zu verstehen, das die folgende Konsensussequenz beinhaltet und an nicht mehr als acht Positionen von dieser Sequenz abweicht (Abb. 10):Elongation protein for the purposes of the present invention is therefore to be understood in particular as any protein which contains the following consensus sequence and does not deviate from this sequence at more than eight positions ( FIG. 10):

SEQ ID NO: 46SEQ ID NO: 46

[G A V L I M P F W]-P-V-G-[G A V L I M P F W]-G-R-G-S-X-[G A V L I M P F W]-G-S- [G A V L I M P F W]-V-A-X-A-[G A V L I M P F W]-X-I-T-D-[G A V L I M P F W]-D-P- [G A V L I M P F W]-X-X-X-[G A V L I M P F W]-L-F-E-R-F-L-N-P-E-R-[G A V L I M P F W]-S- M-P-D.[G A V L I M P F W] -P-V-G- [G A V L I M P F W] -G-R-G-S-X- [G A V L I M P F W] -G-S- [G A V L I M P F W] -V-A-X-A- [G A V L I M P F W] -X-I-T-D- [G A V L I M P F W] -D-P-  [G A V L I M P F W] -X-X-X- [G A V L I M P F W] -L-F-E-R-F-L-N-P-E-R- [G A V L I M P F W] -S- M-P-D.

Aus dem in Abb. 19 dargestellten multiplen Alignment von Homologen zum eubakteriellen Elongationsprotein (SEQ ID NO: 37) wurde zudem ein Hidden Markov Modell generiert. Als Elongationsprotein im Sinne der vorliegenden Erfindung ist somit jedes Protein zu verstehen, das mit dem so erzeugten Hidden Markov Modell einen Score mehr 20 aufweist (Abb. 19).A hidden Markov model was also generated from the multiple alignment of homologs to the eubacterial elongation protein (SEQ ID NO: 37) shown in Fig. 19. Elongation protein in the sense of the present invention is therefore to be understood as any protein which has a score 20 more with the Hidden Markov model generated in this way ( FIG. 19).

Bisher wurden einige DNA Polymerasen als Elongationsproteine ohne Kopplungsprotein und ohne Gleitklammer für Standard PCR Reaktionen eingesetzt, so z. B. DNA Polymerase I aus Pyrococcus furiosus (United States Patent No. 5,545,552) oder Pyrococcus species (European Patent Application No: 0 547 359 A1). Diese Enzyme zeichnen sich durch die Eigenschaft aus, thermostabil zu sein und häufig eine 3'-5' exonuklease Aktivität ('proof-reading' Aktivität) zu besitzen. Erst vor kurzem wurde ein Heterodimer mit Polymeraseaktivität in Pyrococcus furiosus entdeckt (Uemori, T., Sato, Y., Kato, I., Doi, H., and Ishino, Y. (1997). A novel DNA polymerase in the hyperthermophilic archaeon, pyrococcus furiosus: gene cloning, expression, and characterization. Genes to Cells 2, 499-512.)So far, some DNA polymerases have been used as elongation proteins Coupling protein and without slide clamp for standard PCR reactions used so. B. DNA polymerase I from Pyrococcus furiosus (United States Patent No. 5,545,552) or Pyrococcus species (European Patent Application No: 0 547 359 A1). These enzymes are characterized by the Property of being thermostable and often a 3'-5 'exonuclease To have activity ('proof-reading' activity). Just recently a Heterodimer with polymerase activity discovered in Pyrococcus furiosus (Uemori, T., Sato, Y., Kato, I., Doi, H., and Ishino, Y. (1997). A novel DNA polymerase in the hyperthermophilic archaeon, pyrococcus furiosus: gene cloning, expression, and characterization. Genes to Cells 2, 499-512.)

Bevorzugt ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung, daß der erfindungsgemäße prokaryontische in vitro Komplex zur Elongation von Nukleinsäuren aus Proteinen besteht, die aus Archaea stammen. Das heißt, bevorzugt ist die Verwendung eines Gleitklammerproteins aus Archaebakterien. Desweiteren ist bevorzugt, daß das Elongationsprotein beziehungsweise ein Polymeraseaktivität-aufweisender Proteinkomplex, welcher aus Elongationsprotein und Kopplungsprotein besteht, aus Archaeabakterien stammt. It is preferred in the context of the present invention that the Procaryotic in vitro complex according to the invention for the elongation of Nucleic acids consist of proteins that come from Archaea. This means, preference is given to using a slide clamp protein Archaebacteria. Furthermore, it is preferred that the elongation protein or a protein complex having polymerase activity, which consists of elongation protein and coupling protein Archaea bacteria.  

Beispiele solcher für den erfindungsgemäßen Komplex geeigneter Proteine sind in Abb. 1 und 2 dargestellt.Examples of such proteins suitable for the complex according to the invention are shown in FIGS. 1 and 2.

Natürlich ist es möglich, durch Deletionen oder Mutationen oder durch das Anfügen von Aminosäuren die Eigenschaften dieser Proteine zu optimieren. Diese veränderten Proteine sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung, solange sie den erfindungsgemäßen in vitro Komplex zur Elongation von Nukleinsäuren bilden und die oben näher spezifizierten Funktionen erfüllen.Of course it is possible through deletions or mutations or through that Adding amino acids to optimize the properties of these proteins. These modified proteins are also the subject of the present Invention as long as they are the in vitro complex according to the invention Form elongation of nucleic acids and those specified in more detail above Perform functions.

Zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Komplexes dient Abb. 3, die beispielhaft den Replikationsapparat in einer möglichen Variante darstellt, wobei die Gleitkammer über eine koppelnde Untereinheit an das Elongationsprotein bindet. Fig. 3 is used to illustrate the complex according to the invention, which shows an example of the replication apparatus in a possible variant, the sliding chamber binding to the elongation protein via a coupling subunit.

Desweiteren ist bevorzugt, daß zusätzlich zu dem erfindungsgemäßen prokaryotischen akzessorischen in vitro Komplex zwei Primer anwesend sind. Primer sind in der Regel Oligonukleotide, welche an die beiden komplementären DNA Stränge der Zielsequenz binden, wobei sie in gegensätzlicher Orientierung, ihre 3'-Enden zueinander gerichtet, den zu amplifizierenden Abschnitt einschließen. Sie dienen als Startpunkt der Amplifikation und stellen in der Regel ein freies 3'-OH Ende für die Polymerase zur Inkorporation eines Nukleotides zur Verfügung.Furthermore, it is preferred that in addition to the invention prokaryotic accessory in vitro complex two primers present are. Primers are usually oligonucleotides attached to the two bind complementary DNA strands of the target sequence, wherein they in opposite orientation, their 3 'ends facing each other, towards include amplifying section. They serve as the starting point for the Amplification and usually provide a free 3'-OH end for the Polymerase available for incorporation of a nucleotide.

Während der Verwendung des Proteinkomplexes zur Amplifikation, Elongation und Sequenzierung liegt der erfindungsgemäße Komplex bevorzugterweise in einem geeigneten Puffer vor. Geeignete Puffer sind solche, die für PCR, Sequenzierung, Nukleinsäuremarkierung und anderen in vitro Nukleinsäure Elongationsreaktionen mittels Polymerase Anwendung finden. Geeignete Puffer werden beispielweise beschrieben in Methods in Molecular Biology Vol. 15 Humana Press Totowa, New Jersey, 1993, edited by Bruce A. White. While using the protein complex for amplification, The complex according to the invention lies in elongation and sequencing preferably in a suitable buffer. Suitable buffers are those used for PCR, sequencing, nucleic acid labeling and others in vitro nucleic acid elongation reactions using polymerase Find. Suitable buffers are described for example in Methods in Molecular Biology Vol. 15 Humana Press Totowa, New Jersey, 1993, edited by Bruce A. White.  

Während der Verwendung des Proteinkomplexes zur Elongation, Amplifikation, Reversen Transkription oder/und Sequenzierung liegt zusätzlich zu dem erfindungsgemäßen Komplex ein Gemisch aus Nukleotiden vor. Deoxynukleotide können aus dGTP, dATP, dTTP und dCTP ausgewählt werden, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Zusätzlich können auch Derivate von Deoxynukleotiden gemäß der Erfindung verwendet werden, welche als solche Deoxynukleotide definiert sind, die in der Lage sind, durch eine thermostabile DNA Polymerase in wachsende DNA Moleküle inkorporiert zu werden, die in der Reaktion synthetisiert werden. Solche Derivate schließen Thionukleotide, 7-deaza-2'-dGTP, 7-deaza-2'-dATP sowie Deoxyinosine Triphosphat, das auch als Ersatz Deoxynukleotid für dATP, dGTP, dTTP oder dCTP verwendet werden kann, ein, sind aber nicht auf diese beschränkt. Ebenso können markierte Deoxynukleotide verwendet werden. Alle bekannten oder/und zu dem erfindungsgemäßen Zweck geeigneten Markierungen können dabei vorliegen.While using the protein complex for elongation, Amplification, reverse transcription and / or sequencing in addition to the complex according to the invention, a mixture of Nucleotides. Deoxynucleotides can be made from dGTP, dATP, dTTP and dCTP are selected, but are not limited to these. In addition can also be derivatives of deoxynucleotides according to the invention are used which are defined as such deoxynucleotides which are described in are able to grow through a thermostable DNA polymerase DNA molecules to be incorporated that are synthesized in the reaction become. Such derivatives include thionucleotides, 7-deaza-2'-dGTP, 7-deaza-2'-dATP as well as deoxyinosine triphosphate, which is also a substitute Deoxynucleotide can be used for dATP, dGTP, dTTP or dCTP one, but are not limited to these. Likewise, marked Deoxynucleotides can be used. All known or / and to the Markings suitable for the purpose of the invention can be used available.

Dideoxynukleotide können aus ddGTP, ddATP, ddTTP und ddCTP ausgewählt werden, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Zusätzlich können auch Derivate von Dideoxynukleotiden gemäß der Erfindung verwendet werden, die als solche Dideoxynukleotide definiert sind, die in der Lage sind, durch eine thermostabile DNA Polymerase in wachsende DNA Moleküle inkorporiert zu werden, die in der Reaktion synthetisiert werden. Solche Derivate können radioaktive Dideoxynukleotide (ddATP, ddGTP, ddTTP und ddCTP) oder Dideoxynukleotide (ddATP, ddGTP, ddTTP und ddCTP), welche mit z. B. FITC, Cy5, Cy5.5, Cy7 und Texas-Rot oder anderen markiert sind, einschließen, sind aber nicht auf diese beschränkt. Im Rahmen einer erfindungsgemäßen Sequenzierung können auch markierte Deoxynukleotide zusammen mit unmarkierten Dideoxynukleotiden eingesetzt werden. Dideoxynucleotides can be made from ddGTP, ddATP, ddTTP and ddCTP are selected, but are not limited to these. In addition can also derivatives of dideoxynucleotides according to the invention are used which are defined as those dideoxynucleotides which are described in are able to grow through a thermostable DNA polymerase DNA molecules to be incorporated that are synthesized in the reaction become. Such derivatives can contain radioactive dideoxynucleotides (ddATP, ddGTP, ddTTP and ddCTP) or dideoxynucleotides (ddATP, ddGTP, ddTTP and ddCTP), which with z. B. FITC, Cy5, Cy5.5, Cy7 and Texas red or others are marked, include, but are not limited to, these. Within the scope of a sequencing according to the invention, labeled ones can also Deoxynucleotides are used together with unlabeled dideoxynucleotides become.  

Ribonukleotide können aus GTP, ATP, TTP und CTP ausgewählt werden, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Zusätzlich können auch Derivate von Ribonukleotiden gemäß der Erfindung verwendet werden, die als solche Ribonukleotide definiert sind, die in der Lage sind, durch eine thermostabile DNA Polymerase in wachsende DNA Moleküle inkorporiert zu werden, die in der Reaktion synthetisiert werden. Solche Derivate können radioaktive Ribonukleotide (ATP, GTP, TTP und CTP) oder Ribonukleotide (ATP, GTP, TTP und CTP), welche mit z. B. FITC, Cy5, Cy5.5, Cy7 und Texas-Rot oder anderen markiert sind, einschließen, sind aber nicht auf diese beschränkt.Ribonucleotides can be selected from GTP, ATP, TTP and CTP, however, are not limited to these. In addition, derivatives of Ribonucleotides according to the invention are used as such Ribonucleotides are defined that are capable of being thermostable DNA polymerase to be incorporated into growing DNA molecules that be synthesized in the reaction. Such derivatives can be radioactive Ribonucleotides (ATP, GTP, TTP and CTP) or Ribonucleotides (ATP, GTP, TTP and CTP), which with z. B. FITC, Cy5, Cy5.5, Cy7 and Texas red or others are marked, include, but are not limited to, these.

Während der Verwendung des Proteinkomplexes zur Amplifikation, Elongation und Sequenzierung kann es sich als vorteilhaft erweisen wenn bei der Reaktion eine Pyrophosphatase anwesend ist.While using the protein complex for amplification, Elongation and sequencing can prove beneficial if a pyrophosphatase is present in the reaction.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein thermostabiler, akzessorischer in vitro-Komplex, welcher ein Gleitklammerprotein und ein Kopplungsprotein umfaßt, wobei beide Proteine wie oben definiert sind.Another object of the present invention is a thermostable, accessory in vitro complex, which is a glide clip protein and a Coupling protein comprises, both proteins being as defined above.

Der erfindungsgemäße akzessorische in vitro-Komplex ist gewissermaßen als Vorstufe zu dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen thermostabilen in vitro-Komplex zur Template-abhängigen Elongation von Nukleinsäuren zu verstehen.To a certain extent, the accessory in vitro complex according to the invention is as a precursor to the thermostable invention described above in vitro complex for template-dependent elongation of nucleic acids understand.

Der akzessorische Komplex muß lediglich mit einem Elongationsprotein kombiniert werden, um diese m eine deutlich erhöhte Prozessivität zu verleihen. Der akzessorische in vitro-Komplex kann daher auch zusammen mit bekannten thermostabilen Polymerasen eingesetzt werden, wobei ebenfalls Nachteile dieser bekannten Proteine hinsichtlich insbesondere der Prozessivität verringert werden können.The accessory complex only needs an elongation protein can be combined to give this a significantly increased processivity to lend. The accessory in vitro complex can therefore also be combined can be used with known thermostable polymerases, where also disadvantages of these known proteins with regard in particular to Processivity can be reduced.

Identifizierung der Gene, Klonierung der Gene, Expression dieser und Reinigung der Proteine der erfindungsgemäßen in vitro-Komplexe:
In der Regel können die Komplexe, bestehend aus rekombinanten Proteinen, mit den folgenden Schritten bereitgestellt werden: Bereitstellung des Nukleinsäurefragmentes welches für das gewünschte Protein kodiert, Ligation in einen Expressionsvektor, Transformation in einen Wirt, Expression und Aufreinigung des Proteins. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann es vorkommen, daß Gene, insbesondere aus den Archaebakterien, Inteine (Proc Natl Acad Sci USA 1992 Jun 15; 89(12): 5577-5581, Intervening sequences in an Archaea DNA polymerase gene, Perler FB, Comb DG, Jack WE, Moran LS, Qiang B, Kucera RB, Benner J, Slatko BE, Nwankwo DO, Hempstead SK, et al) enthalten können, welche zunächst entfernt werden können.
Identification of the genes, cloning of the genes, expression of these and purification of the proteins of the in vitro complexes according to the invention:
As a rule, the complexes, consisting of recombinant proteins, can be provided with the following steps: provision of the nucleic acid fragment which codes for the desired protein, ligation into an expression vector, transformation into a host, expression and purification of the protein. In accordance with the present invention, it can happen that genes, in particular from the archaebacteria, intein (Proc Natl Acad Sci USA 1992 Jun 15; 89 (12): 5577-5581, Intervening sequences in an Archaea DNA polymerase gene, Perler FB, Comb DG, Jack WE, Moran LS, Qiang B, Kucera RB, Benner J, Slatko BE, Nwankwo DO, Hempstead SK, et al), which can first be removed.

Die Identifizierung weiterer für den erfindungsgemäßen Komplex geeigneten Proteine kann z. B. erfolgen durch Homologiesuchen in Datenbanken, welche Genome aus Prokaryonten umfassen. Einige Programme sind hierfür geeignet, beispielsweise das Programm BLASTP und FASTA (Altschul, Stephen F., Thomas L. Madden, Alejandro A. Schaffer, Jinghui Zhang, Zheng Zhang, Webb Miller, and David J. Lipman (1997), "Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs", Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402. W.R. Pearson & D.J. Lipman PNAS (1988) 85: 2444-2448).The identification of further suitable ones for the complex according to the invention Proteins can e.g. B. done by homology searches in databases, which Include genomes from prokaryotes. Some programs are for this suitable, for example the program BLASTP and FASTA (old school, Stephen F., Thomas L. Madden, Alejandro A. Schaffer, Jinghui Zhang, Zheng Zhang, Webb Miller, and David J. Lipman (1997), "Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs ", Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402. W.R. Pearson & D.J. Lipman PNAS (1988) 85: 2444-2448).

Die Identifizierung kann auch dadurch geschehen, daß DNA Sonden verwendet werden, um in z. B. gesamtgenomischen Banken aus Prokaryonten nach den entsprechenden Genen zu screenen. Die hierfür nötigen experimentellen Verfahren finden sich in Maniatis et al. (Molecular Cloning: A laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y.(1989)).Identification can also be done by using DNA probes used to in z. B. whole genomic banks from prokaryotes to screen for the corresponding genes. The necessary for this experimental methods can be found in Maniatis et al. (Molecular cloning: A laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y. (1989)).

Die Bereitstellung der gereinigten Nukleinsäure der Gene der erfindungsgemäßen Komplexe kann z. B. über deren Isolierung aus einer genomischen Bank des relevanten Organismus geschehen oder durch synthetische DNA-Herstellung, jeweils gewünschtenfalls kombiniert mit einer Amplifikation mittels PCR, unter Zuhilfenahme von Primern, welche für den gewünschten Genabschnitt spezifisch sind. Übliche Verfahren sind in Maniatis et al. (Molecular Cloning: A laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y. (1989)) beschrieben.The provision of the purified nucleic acid of the genes of the complexes according to the invention can, for. B. about their isolation from a genomic bank of the relevant organism happen or through synthetic DNA production, in each case combined with if desired  amplification by means of PCR with the aid of primers which are suitable for the desired gene segment are specific. Usual procedures are in Maniatis et al. (Molecular Cloning: A laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y. (1989)).

Die Gene der Proteine der erfindungsgemäßen in vitro-Komplexe können in einer Vielzahl von Verfahren kloniert werden und somit mittels eines Expressionsvektors zur Proteinexpression in einem Wirtsorganismus zur Verfügung gestellt werden. Gängige Verfahren sind in Maniatis et al. (Molecular Cloning: A laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y.(1989)) beschrieben. Die Gene der Komplexe können hierbei z. B. zunächst in einen 'high-copy' Vektor, z. B. pUC18, pBst oder pBR322 kloniert werden und dann erst in einen prokaryontischen Expressionsvektor, z. B. pTrc99 umkloniert werden, oder aber direkt in einen prokaryontischen Expressionsvektor kloniert werden. Unter Vektoren sind hierbei Nukleinsäuren zu verstehen, die in der Lage sind, ein anderes Nukleinsäuremolekül in oder zwischen verschiedenen Organismen, bzw. genetischen Hintergründen zu transportieren. Sie haben in der Regel die Fähigkeit der autonomen Replikation und/oder der Expression (Expressionsvektoren) des operativ verbundenen Nukleinsäuremoleküls. "Operativ verbunden" bedeutet, daß das transportierte Nukleinsäuremolekül so mit dem Vektor verbunden ist, daß es unter der Transkriptions- und Translationskontrolle von Expressionskontrollsequenzen des Vektors steht und in einer Wirtszelle exprimiert werden kann. Bakterielle Expressionssysteme, die bevorzugte Verwendung derer, sowie eine Auswahl an Vektorsystemen ist z. B. in 'Gene Expression Technology', (Meth. Enzymol., Vol 185, Goeddel, Ed., Academic Press, N.Y. (1990)) beschrieben. Geeignete Vektoren für die vorliegende Erfindung sollten unterschiedlich starke Expression der Proteine dadurch ermöglichen, daß sie einige oder alle der folgenden Eigenschaften besitzen: (1) Promotoren, oder Transkriptionsinitiationsstellen, entweder unmittelbar neben dem Start des Proteins oder als Fusionsprotein, (2) Operatoren die verwendet werden können Genexpression an oder aus zu schalten, (3) ribosomale Bindungsstellen für eine verbesserte Translation, und (4) Terminationsstellen für die Transkription oder Translation, die zu verbesserter Stabilität führen.The genes of the proteins of the in vitro complexes according to the invention can be found in a variety of methods are cloned and thus by means of a Expression vector for protein expression in a host organism Will be provided. Common processes are in Maniatis et al. (Molecular Cloning: A laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y. (1989)). The genes of the complexes can z. B. first into a 'high-copy' vector, e.g. B. pUC18, pBst or pBR322 be cloned and only then into a prokaryotic expression vector, e.g. B. pTrc99 can be cloned, or directly into a prokaryotic Expression vector can be cloned. Among vectors are here Understanding nucleic acids that are capable of another Nucleic acid molecule in or between different organisms, or to transport genetic backgrounds. They usually have that Ability of autonomous replication and / or expression (Expression vectors) of the operatively linked nucleic acid molecule. "Operatively linked" means that the transported nucleic acid molecule is connected to the vector so that it is under the transcription and Translation control of expression control sequences of the vector is available and can be expressed in a host cell. Bacterial Expression systems, the preferred use of those, as well as a Selection of vector systems is e.g. B. in 'Gene Expression Technology', (Meth. Enzymol., Vol 185, Goeddel, Ed., Academic Press, N.Y. (1990)) described. Suitable vectors for the present invention should allow different levels of expression of the proteins in that they possess some or all of the following properties: (1) promoters, or Transcription initiation sites, either right next to the start of the Protein or as a fusion protein, (2) operators that are used  can switch gene expression on or off, (3) ribosomal Binding sites for improved translation, and (4) termination sites for transcription or translation, which lead to improved stability.

Expressionsvektoren, die mit eukaryontischen Zellen, bevorzugterweise mit Vertebratenzellen kompatibel sind, können auch Verwendung finden. Einige bekannte Vektoren sind pSVL und pKSV-10 (Pharmacia), pBPV-1/pML2d (International Biotechnologies, Inc.), und pTDT1 (ATCC 31255). Die Verwendung eines retroviralen Expressionsvektors ist auch möglich.Expression vectors with eukaryotic cells, preferably with Vertebrate cells are compatible can also be used. Some known vectors are pSVL and pKSV-10 (Pharmacia), pBPV-1 / pML2d (International Biotechnologies, Inc.), and pTDT1 (ATCC 31255). The A retroviral expression vector is also possible.

Weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind daher DNA- Sequenzen, welche für die erfindungsgemäßen thremostabilen in vitro- Komplexe bzw. akzessorischen in vitro-Komplexe codieren, sowie entsprechende Vektoren, vorzugsweise Expressionsvektoren.Further subjects of the present invention are therefore DNA Sequences which are suitable for the thremostable in vitro Code complex or accessory in vitro complexes, as well corresponding vectors, preferably expression vectors.

Die erfindungsgemäßen Vektoren enthalten mindestens das Gen für das Gleitklammerprotein und vorzugsweise mindestens ein Gen für ein Kopplungs- oder/und Elongationsprotein, wie sie jeweils oben definiert sind.The vectors according to the invention contain at least the gene for the Slipclip protein and preferably at least one gene for one Coupling or / and elongation protein, as defined in each case above.

Es ist dabei im Rahmen der Erfindung bevorzugt, wenn der Vektor neben den darin bereits enthaltenen DNA-Sequenzen noch geeignete Restriktionsschnittstellen und ggf. Polylinker zur Insertion weiterer DNA- Sequenzen enthält. Besonders bevorzugt ist es, wenn die räumliche Anordnung von bereits enthaltener DNA-Sequenz und zusätzlicher Insertionsstelle nach Expression zur Ausbildung eines Fusionsproteins führt.It is preferred in the context of the invention if the vector next to the DNA sequences already contained therein are still suitable Restriction interfaces and, if necessary, polylinkers for the insertion of further DNA Contains sequences. It is particularly preferred if the spatial Arrangement of already contained DNA sequence and additional Insertion site after expression leads to the formation of a fusion protein.

Ebenfalls bevorzugt ist es, wenn der erfindungsgemäße Vektor Promotor- oder/und Operatorbereiche enthält, wobei es besonders bevorzugt ist, wenn derartige Promotor- oder/und Operatorbereiche induzierbar oder reprimierbar sind. Dadurch wird eine Steuerung der Expression in Wirtszellen erheblich vereinfacht und kann besonders effizient gestaltet werden. It is also preferred if the vector promoter according to the invention or / and contains operator areas, it being particularly preferred if such promoter and / or operator areas can be induced or repressed are. This makes control of expression in host cells significant simplified and can be designed particularly efficiently.  

Derartige Promotor/Operatorbereiche können in einem Expressionsvektor auch mehrfach vorkommen, so daß eine ggf. unabhängige Expression mehrerer DNA-Sequenzen unter Verwendung nur eines Expressionsvektors ermöglicht wird.Such promoter / operator areas can be in an expression vector also occur several times, so that a possibly independent expression multiple DNA sequences using only one expression vector is made possible.

Ein besonders bevorzugter Vektor enthält im Rahmen der Erfindung DNA- Sequenzen codierende für alle Bestandteile eines erfindungsgemäßen in vitro-Komplexes oder akzessorischen in vitro-Komplexes.In the context of the invention, a particularly preferred vector contains DNA Sequences coding for all components of an in vitro complex or accessory in vitro complex.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Wirtszelle, enthaltend einen oder mehrere erfindungsgemäße(n) Vektor(en), wobei in dieser Wirtszelle unter geeigneten Bedingungen die Expression zu Proteinen erfolgen kann. Geeignete Bedingungen schließen beispielsweise Anwesenheit eines Induktors oder eines Derepressors ein.Another object of the present invention is a host cell, containing one or more vector (s) according to the invention, wherein in expression of this host cell under suitable conditions to proteins can be done. Suitable conditions include, for example Presence of an inductor or a derepressor.

Für die Transformation, Phageninfektion und Zellkultur existieren Standardprotokolle in Maniatis et al. (Molecular Cloning: A laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y.). Aus der Vielzahl der vorhandenen E. coli Stämme, die zur Transformation geeignet sind, sind die bevorzugten JM101 (ATCC No. 33876), XL1 (Stratagene), RRI (ATCC No. 31343) und BL21 (Pharmacia). Proteinexpression kann z. B. auch geschehen unter Zuhilfenahme des E. coli Stammes INVαF' (Invitrogen).For transformation, phage infection and cell culture exist Standard protocols in Maniatis et al. (Molecular Cloning: A laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y.). From the multitude of E. coli strains which are suitable for transformation are the preferred JM101 (ATCC No. 33876), XL1 (Stratagene), RRI (ATCC No. 31343) and BL21 (Pharmacia). Protein expression can e.g. B. also happen with the help of the E. coli strain INVαF '(Invitrogen).

Die Transformanten werden gemäß den geeigneten Wachstumsbedingungen des Wirtsstammes kultiviert. So werden die meisten E. coli Stämme z. B. in LB Medium kultiviert, bei 30°C bis 42°C bis zur logarithmischen oder stationären Wachstumsphase. Die Proteine können aus einer transformierten Kultur gereinigt werden, wobei dies entweder aus einem Zellpellet, nach Zentrifugation, oder aber aus der Kulturlösung geschehen kann. Sofern die Proteine aus dem Zellpellet gereinigt werden, werden die Zellen in einem geeigneten Puffer resuspendiert und mittels Sonifizierung, enzymatischer Behandlung oder Einfrieren und Auftauen aufgebrochen. Sofern die Reinigung aus der Kultursuspension geschieht, das heißt alleine oder über ein Fusionsprotein, wird der Überstand von den Zellen mittels bekannter Verfahren, wie Zentrifugation abgetrennt.The transformants are made according to the appropriate growth conditions of the host strain. So most E. coli strains are e.g. B. in LB medium cultured at 30 ° C to 42 ° C up to logarithmic or stationary growth phase. The proteins can be transformed from a Culture can be purified, either from a cell pellet, according to Centrifugation, or can be done from the culture solution. If the Proteins from the cell pellet are purified into cells in one suitable buffer resuspended and by means of sonification, enzymatic Treatment or freezing and thawing broken up. If the Cleaning from the culture suspension takes place, that means alone or over  a fusion protein, the supernatant is known from the cells by means of Process such as centrifugation separated.

Die Separation und Reinigung der Proteine der erfindungsgemäßen Komplexe entweder aus dem Überstand der Kulturlösung oder aus dem Zellextrakt kann durch bekannte Separations- oder Reinigungsverfahren geschehen. Diese Methoden sind z. B. solche die Löslichkeiten betreffen, wie Salzfällungen, und Lösungsmittelfällungen, Methoden die sich die unterschiedlichen Molekulargewichte zu Nutze machen, wie Dialyse, Ultrafiltration, Gelfiltration, und SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese, Methoden die sich die unterschiedlichen Ladungen zu Nutze machen, Ionenaustauschchromatographie, Methoden die sich die unterschiedlichen Hydrophobizitäten zu Nutze machen, wie reverse-phase HPLC (High Performance Liquid Chromatography), Methoden die sich bestimmte Affinitäten zu Nutze machen, wie Affinitätschromatographie, und Methoden die sich Unterschiede im Isoelektrischen Punkt zu Nutze machen, wie isoelektrische Fokussierung. Es ist auch vorstellbar, daß Zellextrakte, entweder aus dem Organismus, welcher das Gen des akzessorischen Komplexes trägt, gemacht werden können, welcher die erfindungsgemäße Aufgabe erfüllt, oder aus dem rekombinanten Wirtsorganismus, z. B. E. coli. Mit diesen Extraktionen könnte man unter Umständen andere Reinigungsschritte umgehen.The separation and purification of the proteins of the invention Complexes either from the supernatant of the culture solution or from the Cell extract can be made by known separation or purification methods happen. These methods are e.g. B. those related to solubilities, such as Salt precipitation, and solvent precipitation, methods that the use different molecular weights, like dialysis, Ultrafiltration, gel filtration, and SDS polyacrylamide gel electrophoresis, Methods that take advantage of different charges Ion exchange chromatography, methods that differ Make use of hydrophobicity, such as reverse-phase HPLC (High Performance Liquid Chromatography), methods that were determined Leverage affinities, such as affinity chromatography, and methods who take advantage of differences in the isoelectric point, such as isoelectric focusing. It is also conceivable that cell extracts, either from the organism, which is the gene of the accessory Complex can be made, which is the inventive Task accomplished, or from the recombinant host organism, e.g. B. E. coli. With these extractions one could possibly do others Avoid cleaning steps.

Die oben beschriebenen Verfahren können in einer Vielzahl von Kombinationen eingesetzt werden um die Proteine des in vitro-Komplexes bereitzustellen.The methods described above can be in a variety of Combinations are used around the proteins of the in vitro complex to provide.

Der erfindungsgemäße thermostabile prokaryontische akzessorische in vitro Komplexes kann zur Elongation von Nukleinsäuren verwendet werden, z. B. zur Polymerase-Ketten-Reaktion, DNA Sequenzierung, zur Markierung von Nukleinsäuren und anderen Reaktionen, die die Nukleinsäure in vitro Synthese beinhalten. Auch möglich ist die Anwendung in der reversen Transkription, wobei entweder der erfindungsgemäße Komplex selbst reverse Transkriptase Aktivität besitzt, oder aber zusätzlich ein geeignetes Enzym hinzugefügt wird, das reverse Transkriptase Aktivität besitzt.The thermostable prokaryotic accessory in vitro according to the invention Complex can be used to elongate nucleic acids, e.g. B. for polymerase chain reaction, DNA sequencing, for labeling Nucleic acids and other reactions involving the nucleic acid in vitro Involve synthesis. Reverse application is also possible  Transcription, either the complex according to the invention itself reverse transcriptase activity, or in addition a suitable one Enzyme is added that has reverse transcriptase activity.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Template-abhängigen Elongation von Nukleinsäuren, wobei die Nukleinsäure nötigenfalls denaturiert, mit mindestens einem Primer unter Hybridisierungsbedingungen versehen wird, wobei der Primer komplementär zu einem flankierenden Bereich einer gewünschten Nukleinsäuresequenz des Templatestrangs ist und mit Hilfe einer Polymerase in Anwesenheit von Nukleotiden eine Primerelongation erfolgt, wobei als Polymerase ein erfindungsgemäßer thermostabiler in vitro-Komplex eingesetzt wird.Another object of the present invention is therefore a method for template-dependent elongation of nucleic acids, the If necessary, nucleic acid denatured with at least one primer below Hybridization conditions are provided, the primer being complementary to a flanking region of a desired nucleic acid sequence of the Is template strands and with the help of a polymerase in the presence of Nucleotides a primer elongation takes place, being a polymerase thermostable in vitro complex according to the invention is used.

Verfahren zur Template-abhängigen Elongation von Nukleinsäuren, bei denen die Elongation ausgehend von einem Primer erfolgt, der an die Template-Nukleinsäure anhybridisiert wurde und ein freies 3'-OH-Ende für die Elongation zur Verfügung stellt, sind dem Fachmann bekannt. Zur Amplifikation wird insbesondere eine Polymerasekettenreaktion durchgeführt. Hierbei wird normalerweise von einer doppelsträngigen DNA- Sequenz ausgegangen, von welcher ein bestimmter Zielbereich amplifiziert werden soll. Hierbei werden zwei Primer eingesetzt, welche zu die Zielsequenz flankierenden Bereichen auf jeweils einem Teilstrang des DNA- Doppelstranges komplementär sind. Zur Anhybridisierung der Primer werden allerdings die DNA-Doppelstränge zuerst denaturiert, insbesondere thermisch aufgeschmolzen. Nach Anhybridisierung der Primer erfolgt eine Elongation mittels der Polymerase, daraufhin wird nochmals denaturiert und damit die neu gebildeten DNA-Stränge von den Template-Strängen getrennt, woraufhin für einen weiteren Elongationszyklus neben den ursprünglichen Templatesträngen auch die im ersten Schritt gebildeten Nukleinsäurestränge als Template zur Verfügung stehen, diese jeweils erneut mit Primern hybridisiert werden und eine erneute Elongation stattfindet. Diese Vorgehensweise wird zyklisch durchgeführt unter jeweils thermischer Denaturierung als Zwischenschritte.Process for template-dependent elongation of nucleic acids, at which the elongation is based on a primer to the Template nucleic acid was hybridized and a free 3'-OH end for the elongation is available to the person skilled in the art. For Amplification is particularly a polymerase chain reaction carried out. This is usually characterized by a double-stranded DNA Sequence emanated from which a certain target area is amplified shall be. Here two primers are used, which to the Target sequence flanking areas on a partial strand of the DNA Double strands are complementary. To hybridize the primers however, the DNA duplex first denatured, especially thermally melted. After hybridization of the primers, a Elongation using the polymerase, then denatured again and so that the newly formed DNA strands are separated from the template strands, whereupon for another elongation cycle in addition to the original Template strands also the nucleic acid strands formed in the first step are available as templates, each again with primers are hybridized and renewed elongation takes place. This  The procedure is carried out cyclically under each thermal Denaturation as intermediate steps.

Zur erfindungsgemäß bevorzugten Reversen Transkription von RNA in DNA wird ebenfalls ein erfindungsgemäßer thermostabiler in vitro-Komplex eingesetzt, wobei dessen Elongationsprotein eine Reverse Transkriptase- Aktivität aufweist. Diese Reverse Transkriptase-Aktivität kann die einzige Polymeraseaktivität des Elongationsproteins sein, kann aber auch zusätzlich zu einer vorhandenen 5'-3'-DNA-Polymeraseaktivität vorliegen.For the reverse transcription of RNA into DNA preferred according to the invention also becomes a thermostable in vitro complex according to the invention used, the elongation protein of which is a reverse transcriptase Has activity. This reverse transcriptase activity may be the only one Polymerase activity of the elongation protein, but can also be to an existing 5'-3 'DNA polymerase activity.

Ein weiteres bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren betrifft die Sequenzierung von Nukleinsäuren ausgehend von einem Primer, der zu einem der zu sequenzierenden Nukleinsäure benachbarten Bereich komplementär ist, wobei wiederum eine Template-abhängige Elongation oder aber bei Sequenzierung einer RNA eine Reverse Transkription unter Verwendung von Deoxynukleotiden und Dideoxynukleotiden gemäß der Methode von Sanger durchgeführt wird. Als Deoxynukleotide oder Dideoxynukleotide werden im Rahmen dieser bevorzugten Ausführungsform auch die oben beschriebenen jeweiligen Derivate als geeignet angesehen. Insbesondere ist es für die erfindungsgemäßen Verfahren zur Elongation von Nukleinsäuren bevorzugt, daß die gebildeten Nukleinsäuren markiert werden. Hierzu ist es möglich, markierte Primer oder/und markierte Deoxynukleotide oder/und markierte Dideoxynukleotide oder/und markierte Ribonukleotide oder jeweils entsprechende Derivate, wie sie oben bereits beispielsweise beschrieben sind, einzusetzen.Another preferred method according to the invention relates to Sequencing of nucleic acids from a primer that is a region adjacent to the nucleic acid to be sequenced is complementary, whereby again a template-dependent elongation or reverse transcription when sequencing an RNA Use of deoxynucleotides and dideoxynucleotides according to the Method carried out by Sanger. As deoxynucleotides or Dideoxynucleotides are used in this preferred embodiment the respective derivatives described above are also considered suitable. In particular, it is for the method according to the invention for elongating Nucleic acids preferred that the nucleic acids formed are labeled. For this it is possible to use labeled primers and / or labeled deoxynucleotides or / and labeled dideoxynucleotides or / and labeled ribonucleotides or corresponding derivatives, such as those already mentioned above, for example are described.

Wiederum ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Markierung von Nukleinsäuren durch Einfügung einzelner Brüche in Phosphodiesterbindungen der Nukleinsäurekette und Ersatz eines Nukleotids an den Bruchstellen durch ein markiertes Nukleotid mit Hilfe einer Polymerase, wobei als Polymerase ein erfindungsgemäßer thermostabiler in vitro-Komplex eingesetzt wird. Another object of the present invention is a Method for labeling nucleic acids by inserting individual ones Breaks in phosphodiester bonds in the nucleic acid chain and replacement of one Nucleotides at the break points by means of a labeled nucleotide Polymerase, a thermostable in vitro complex is used.  

Ein solches Verfahren, allgemein Nick-Translation genannt, ermöglicht eine einfache Markierung von Nukleinsäuren. Alle oben bereits beschriebenen markierten Ribonukleotide oder Deoxyribonukleotide oder Derivate davon sind hierfür geeignet, solange die Polymerase sie als Substrat akzeptiert.Such a method, commonly called nick translation, enables one easy labeling of nucleic acids. All of the above labeled ribonucleotides or deoxyribonucleotides or derivatives thereof are suitable for this as long as the polymerase accepts them as a substrate.

Diese erfindungsgemäße Markierung kann z. B. auch im Rahmen oder anschließend an eine PCR-Reaktion erfolgen, wofür die erfindungsgemäße Verwendung eines thermostabilen in vitro-Komplexes besonders günstig ist.This marking according to the invention can, for. B. also in the frame or subsequent to a PCR reaction, for which the invention Use of a thermostable in vitro complex is particularly favorable.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls ein Kit zur Elongation oder/und Amplifikation oder/und Reversen Transkription oder/und Sequenzierung von Nukleinsäuren, wobei dieser Kit in einem oder in mehreren Behältern vorliegen kann, enthaltend
The present invention also relates to a kit for elongation or / and amplification or / and reverse transcription or / and sequencing of nucleic acids, which kit can be present in one or more containers

  • a) einen erfindungsgemäßen thermostabilen in vitro Komplex odera) a thermostable in vitro complex according to the invention or
  • b) einen thermostabilen, akzessorischen in vitro-Komplex und ggf. separat davon ein Polymeraseaktivität aufweisendes Elongationsprotein sowie ggf. Primer, Puffersubstanzen, Nukleotide, ATP, andere Kofaktoren oder/und Pyrophosphat.b) a thermostable, accessory in vitro complex and possibly separately having a polymerase activity Elongation protein and, if necessary, primers, buffer substances, Nucleotides, ATP, other cofactors and / or pyrophosphate.

Insbesondere ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Kit zur Elongation, Amplifikation, Reversen Transkription, Markierung bzw. Sequenzierung von Nukleinsäuren, wobei zusätzlich Deoxynukleotide bzw. deren Derivate enthaltend sind.In particular, the present invention relates to a kit for Elongation, amplification, reverse transcription, labeling or Sequencing of nucleic acids, with additional deoxynucleotides or their derivatives are included.

Ein bevorzugter erfindungsgemäßer Reagenzienkit enthält daher zur Amplifikation von Nukleinsäuren neben den Substanzen a) oder b), welche 5'-3'-Polymeraseaktivität aufweisen, auch Deoxynukleotide oder/und Derivate davon. Gegebenenfalls können hier auch Ribonukleotide oder Derivate davon eingesetzt werden, nämlich dann, wenn eine Polymerase eingesetzt wird, welche auch Ribonukleotide als Substrat akzeptiert. A preferred reagent kit according to the invention therefore contains Amplification of nucleic acids in addition to substances a) or b), which have 5'-3 'polymerase activity, also deoxynucleotides or / and derivatives thereof. If necessary, here too Ribonucleotides or derivatives thereof are used, namely, if a polymerase is used, which also ribonucleotides as Substrate accepted.  

Ein weiterer bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Kit zur Sequenzierung von Nukleinsäuren, wobei zusätzlich zu Deoxynukleotiden bzw. deren Derivaten, Dideoxynukleotide bzw. deren Derivate zur Kettentermination enthaltend sind.Another preferred object of the present invention is a Kit for sequencing nucleic acids, in addition to Deoxynucleotides or their derivatives, dideoxynucleotides or their Derivatives for chain termination are included.

Desweiteren ist insbesondere Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Kit zur reversen Transkrition von Nukleinsäuren, wobei entweder der erfindungsgemäße Komplex selbst reverse Transkriptase Aktivität besitzt, oder aber zusätzlich ein geeignetes Enzym anwesend ist, das reverse Transkriptase Aktivität besitzt, wobei Deoxynukleotide bzw. deren Derivaten im Reaktionsgemisch enthalten sind.Furthermore, the subject of the present invention is in particular a Kit for the reverse transcription of nucleic acids, either the complex according to the invention itself has reverse transcriptase activity, or in addition, a suitable enzyme is present, the reverse Has transcriptase activity, with deoxynucleotides or their Derivatives are contained in the reaction mixture.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform enthält der Kit Primer oder/und Deoxynukleotide oder/und Dideoxynukleotide oder/und Ribonukleotide oder/und deren jeweilige Derivate in markierter Form.In a further particularly preferred embodiment, the kit contains Primers or / and deoxynucleotides or / and dideoxynucleotides or / and Ribonucleotides and / or their respective derivatives in labeled form.

Insbesondere für die Sequenzierung von Nukleinsäuren ist es nötig, eine Markierung einzufügen. Geeignete Markierungen sind weiter oben bereits in beispielhafter Form beschrieben und gelten ebenso als bevorzugte Ausführungsformen im Rahmen der erfindungsgemäßen Reagenzienkits.In particular for the sequencing of nucleic acids, it is necessary to use a Insert marker. Suitable markings are already above described in exemplary form and are also considered preferred Embodiments within the scope of the reagent kits according to the invention.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin möglich, daß der Reagenzienkit zur Markierung von Nukleinsäuren im Rahmen einer sogenannten Nick-Translation eingesetzt wird. In diesem Fall enthält der Reagenzienkit die Bestandteile a) oder b) und markierte Nukleotide, wobei Puffersubstanzen, ATP oder andere Kofaktoren oder/und Pyrophosphat ebenfalls anwesend sein können. Primer werden allerdings im Rahmen einer Nick-Translation in der Regel nicht benötigt.In the context of the present invention, it is also possible that the Reagent kit for labeling nucleic acids as part of a so-called nick translation is used. In this case, the Reagent kit components a) or b) and labeled nucleotides, where Buffer substances, ATP or other cofactors and / or pyrophosphate can also be present. However, primers are in the frame a nick translation is usually not required.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist desweiteren die Verwendung eines thermostabilen Gleitklammerproteins in in vitro Verfahren zur Elongation, Amplifikation, Markierung bzw. Sequenzierung oder Reversen Transkription von Nukleinsäuren.The present invention furthermore relates to the use a thermostable glide clip protein in in vitro processes for  Elongation, amplification, labeling or sequencing or reversing Transcription of nucleic acids.

Bevorzugt ist der Kit, wenn als Gleitklammerprotein ein thermostabiles Homolog zu dem PCNA-Protein (SEQ ID NO: 12, 13, 14, 15), dem PCNA-Homologen aus Archeaoglobus Fulgidus oder dem β-clamp-Protein (SEQ ID NO: 35, 36) vorliegt. Insbesondere ist ein Kit bevorzugt, der zusätzlich ein Kopplungsprotein enthält.The kit is preferred if a thermostable protein is used as the glide clip protein Homologous to the PCNA protein (SEQ ID NO: 12, 13, 14, 15), the PCNA homologues from Archeaoglobus Fulgidus or the β-clamp protein (SEQ ID NO: 35, 36). In particular, a kit is preferred which additionally contains a coupling protein.

Desweiteren ist ein Kit bevorzugt, der zusätzlich ein weiteres Protein enthaltend, wobei das weitere Protein als Klammerlader zur Verfügung steht, auch aus der Gruppe der Prokaryonten stammt und thermostabil ist.Furthermore, a kit is preferred which additionally contains another protein containing, the further protein being available as a clamp loader stands, also comes from the group of prokaryotes and is thermostable is.

Insbesondere ist ein Kit bevorzugt der einen geeigneten Puffer enthält, wie oben beschrieben. Bevorzugt ist ebenfalls, daß der erfindungsgemäße Kit zusätzlich eine Pyrophosphatase, ATP oder/und andere Kofaktoren enthält.In particular, a kit is preferred which contains a suitable buffer, as described above. It is also preferred that the kit according to the invention additionally a pyrophosphatase, ATP or / and contains other cofactors.

Die folgenden Beispiele sollen in Verbindung mit den Abbildungen die Erfindung näher erläutern:The following examples are to be used in conjunction with the illustrations Explain the invention in more detail:

AbbildungenIllustrations

Im folgendenden werden häufig Sequenznamen verwendet, unter denen die Protein- oder Nukleinsäuresequenzen in der Genbank und der EMBL Datenbank stehen.In the following, sequence names are often used, among which the protein or nucleic acid sequences in the gene bank and the EMBL Database.

Abb. 1 Fig. 1

Proteinsequenzen, paarweise Alignments und multiple Alignments aus Archaebakterien und den entsprechenden humanen Genen des Replikationsapparates.Protein sequences, paired alignments and multiple alignments Archaebacteria and the corresponding human genes of the Replication apparatus.

Wobei die Annotation: 1 bedeutet %Identität zu dem entsprechenden humanen Gen, berechnet aus dem paarweisen Alignment (siehe Anhang) mit BLASTP 2.0.4 [Feb-24-1998] und die Annotation 2 %Identität zu dem entsprechenden Gen von Archaeoglobus Fulgidus, berechnet aus dem paarweisen Alignment (siehe Anhang) mit BLASTP 2.0.4 [Feb-24- 1998] und die Annotation 3 %Identität zu dem entsprechenden humanen Gen, berechnet aus dem paarweisen Alignment mit FASTA 3.1t02 [March, 1998]§ bedeutet. Die Verfahren werden näher beschrieben in:
Altschul, Stephen F., Thomas L. Madden, Alejandro A. Schaffer, Jinghui Zhang, Zheng Zhang, Webb Miller, and David J. Lipman (1997), "Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs", Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402 und W.R. Pearson & D.J. Lipman PNAS (1988) 85: 2444-2448. Die Abbildung zeigt im Falle des Gleitklammerladers I, Gleitklammerlader II, Gleitklammer, koppelnde Untereinheit und Elongationsprotein I die Sequenznamen aus den Datenbanken und ebenso deren SEQ ID Nummer, wobei die Werte in den Klammern jeweils Prozent Identität je Anzahl Aminosäuren darstellen. Im Falle des Elongationsprotein II beziehen sich die Werte auf Prozent Sequenzidentität zu der Archaeaoglobus fulgidus Sequenz.
The annotation: 1 means% identity to the corresponding human gene, calculated from the pairwise alignment (see Appendix) with BLASTP 2.0.4 [Feb-24-1998] and the annotation 2 % identity to the corresponding gene from Archaeoglobus Fulgidus from the pairwise alignment (see Appendix) with BLASTP 2.0.4 [Feb-24-1998] and the annotation 3 % identity to the corresponding human gene, calculated from the pairwise alignment with FASTA 3.1t02 [March, 1998] § means. The procedures are described in more detail in:
Altschul, Stephen F., Thomas L. Madden, Alejandro A. Schaffer, Jinghui Zhang, Zheng Zhang, Webb Miller, and David J. Lipman (1997), "Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs ", Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402 and WR Pearson & DJ Lipman PNAS (1988) 85: 2444-2448. In the case of glide clip loader I, glide clip loader II, glide clip, coupling subunit and elongation protein I, the illustration shows the sequence names from the databases and also their SEQ ID number, the values in the brackets representing percent identity per number of amino acids. In the case of elongation protein II, the values relate to percent sequence identity to the Archaeaoglobus fulgidus sequence.

Abb. 2 Fig. 2

Proteinsequenzen, paarweise Alignments und multiple Alignments aus Eubakterien des Replikationsapparates. Wobei die Annotation 1 bedeutet %Identität zu dem entsprechenden Gen aus E. coli, berechnet aus dem paarweisen Alignment (siehe Anhang) mit BLASTP 2.0.4 [Feb-24- 1998]§. Das Verfahren wird in: Altschul, Stephen F., Thomas L. Madden, Alejandro A. Schaffer, Jinghui Zhang, Zheng Zhang, Webb Miller, and David J. Lipman (1997), "Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs", Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402 näher beschrieben.Protein sequences, paired alignments and multiple alignments from eubacteria of the replication apparatus. Annotation 1 means% identity to the corresponding gene from E. coli, calculated from the pairwise alignment (see Appendix) with BLASTP 2.0.4 [Feb-24-1998] § . The procedure is described in: Altschul, Stephen F., Thomas L. Madden, Alejandro A. Schaffer, Jinghui Zhang, Zheng Zhang, Webb Miller, and David J. Lipman (1997), "Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs ", Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402.

Abb. 3 Fig. 3

Skizze des Replikationsapparates in einer möglichen Variante, wobei die Gleitkammer über eine koppelnde Untereinheit an das Elongationsprotein bindet.Sketch of the replication apparatus in a possible variant, the Sliding chamber via a coupling subunit to the elongation protein binds.

Abb. 4 Fig. 4

Die Abb. 4 zeigt Alignments zweier konservierter Regionen des Gleitklammerproteins, sowie die daraus hergeleiteten Konsensussequenzen. Folgende Gene sind gezeigt: PCNA human (aus SEQ ID NO: 11), die entsprechende Sequenz aus Archaeoglobus fulgidus (aus SEQ ID NO: 12), aus Methanococcus janashii (aus SEQ ID NO: 13), aus Pyrococcus horikoschii (aus SEQ ID NO: 14) und aus Methanococcus thermoautothrophicus (aus SEQ ID NO: 15). Fig. 4 shows alignments of two conserved regions of the glide clip protein, as well as the consensus sequences derived from them. The following genes are shown: PCNA human (from SEQ ID NO: 11), the corresponding sequence from Archaeoglobus fulgidus (from SEQ ID NO: 12), from Methanococcus janashii (from SEQ ID NO: 13), from Pyrococcus horikoschii (from SEQ ID NO: 14) and from Methanococcus thermoautothrophicus (from SEQ ID NO: 15).

Abb. 5 Fig. 5

Die Abb. 5 zeigt ein Alignment einer konservierten Regionen der koppelnden Untereinheit, sowie die daraus hergeleiteten Konsensussequenzen. Folgende Gene sind gezeigt: PfuORF2, DPD2_HUMAN, AF1790 und MJ0702. Die SEQ ID Nummern können Abb. 1 entnommen werden. Fig. 5 shows an alignment of a conserved region of the coupling subunit, as well as the consensus sequences derived from it. The following genes are shown: PfuORF2, DPD2_HUMAN, AF1790 and MJ0702. The SEQ ID numbers can be found in Fig. 1.

Abb. 6 Fig. 6

Die Abb. 6 zeigt ein Alignment einer konservierten Regionen der koppelnden Untereinheit, sowie die daraus hergeleiteten Konsensussequenzen. Folgende Gene sind gezeigt: AC11_HUMAN, AF2060, MTH0241, PHBN012 und MJ1422. Die SEQ ID Nummern können Abb. 1 entnommen werden. Fig. 6 shows an alignment of a conserved region of the coupling subunit, as well as the consensus sequences derived from it. The following genes are shown: AC11_HUMAN, AF2060, MTH0241, PHBN012 and MJ1422. The SEQ ID numbers can be found in Fig. 1.

Abb. 7 Fig. 7

Die Abb. 7 zeigt ein Alignment einer konservierten Regionen des Gleitklammerlader 2, sowie die daraus hergeleiteten Konsensussequenzen. Folgende Gene sind gezeigt: AC15_HUMAN, MJ0884, AF1195, MTH0240 und MTH0240. Die SEQ ID Nummern können Abb. 1 entnommen werden. Fig. 7 shows an alignment of a conserved region of the sliding clamp loader 2, as well as the consensus sequences derived from it. The following genes are shown: AC15_HUMAN, MJ0884, AF1195, MTH0240 and MTH0240. The SEQ ID numbers can be found in Fig. 1.

Abb. 8 Fig. 8

Die Abb. 8 zeigt ein Alignment einer konservierten Regionen des Elonagationsproteins 1, sowie die daraus hergeleiteten Konsensussequenzen. Folgende Gene sind gezeigt: DPOD_HUMAN, MJ0885, MTH1208, PHBT047 und DPOL_ARCFU. Die SEQ ID Nummern können Abb. 1 entnommen werden. Fig. 8 shows an alignment of a conserved region of the elonation protein 1, as well as the consensus sequences derived from it. The following genes are shown: DPOD_HUMAN, MJ0885, MTH1208, PHBT047 and DPOL_ARCFU. The SEQ ID numbers can be found in Fig. 1.

Abb. 9 Fig. 9

Die Abb. 9 zeigt ein Alignment einer konservierten Regionen des Elongationsproteins 2, sowie die daraus hergeleiteten Konsensussequenzen. Folgende Gene sind gezeigt: AF1722, MJ1630, PfuORF3, MTH1536 und PHBN021. Die SEQ ID Nummern können Abb. 1 entnommen werden. Fig. 9 shows an alignment of a conserved region of the elongation protein 2, as well as the consensus sequences derived from it. The following genes are shown: AF1722, MJ1630, PfuORF3, MTH1536 and PHBN021. The SEQ ID numbers can be found in Fig. 1.

Abb. 10 Fig. 10

Die Abb. 10 zeigt ein Alignment einer konservierten Regionen des Elongationsproteins aus Eubakterien, sowie die daraus hergeleiteten Konsensussequenzen. Folgende Gene sind gezeigt: DP3A_ECOLI: DNA Pol III, alpha subunit, Escherichia coli, BB0579: DNA Pol III, alpha subunit, Borrelia burgdorferi, DP3A_HELPY: DNA Pol III, alpha subunit, Helicobacter pylori AA50: Aquifex aeolicus, section 50 und DP3A_SALTY: DNA Pol III, alpha subunit, Salmonella typhimurium). Fig. 10 shows an alignment of a conserved region of the elongation protein from eubacteria, as well as the consensus sequences derived from it. The following genes are shown: DP3A_ECOLI: DNA Pol III, alpha subunit, Escherichia coli, BB0579: DNA Pol III, alpha subunit, Borrelia burgdorferi, DP3A_HELPY: DNA Pol III, alpha subunit, Helicobacter pylori AA50: Aquifex aeolicus, section 50 and DP3A_ALT DNA Pol III, alpha subunit, Salmonella typhimurium).

Abb. 11 Fig. 11

Die Abb. 11 zeigt ein Alignment einer konservierten Regionen der Gleitklammer aus Eubakterien, sowie die daraus hergeleiteten Konsensussequenzen. Folgende Gene sind gezeigt: AAPOL3B, DP3B_ECOLI, S.TYPHIM, DP3B_PROMI, DP3B_PSEPU und DP3B_STRCO (AAPOL3B: Aqufex Aeolicus sektion 93: DP3B_ECOLI: DNA Pol III, beta chain, Escherichia coli S.TYPHIM: DNA Pol III, beta chain, Salmonella typhimurium P3B_PROMI: DNA Pol III, beta chain, Probeus mirabilis DP3B_PSEPU: DNA Pol III, beta chain, Pseudomonas putida DP3B_STRCO: DNA Pol III, beta chain, Strptomyces coelicolor). Fig. 11 shows an alignment of a conserved region of the gliding clip from eubacteria, as well as the consensus sequences derived from it. The following genes are shown: AAPOL3B, DP3B_ECOLI, S.TYPHIM, DP3B_PROMI, DP3B_PSEPU and DP3B_STRCO (AAPOL3B: Aqufex Aeolicus section 93: DP3B_ECOLI: DNA Pol III, beta chain, Escherichia coli S.TYPHIM: DNA Polmon P3B_PROMI: DNA Pol III, beta chain, Probeus mirabilis DP3B_PSEPU: DNA Pol III, beta chain, Pseudomonas putida DP3B_STRCO: DNA Pol III, beta chain, Strptomyces coelicolor).

Abb. 12 Fig. 12

Multiples Alignment der Gleitklammer-proteinsequenzen zur Generierung des Hidden Markov Models.Multiple alignment of glide clip protein sequences for generation of the hidden Markov model.

Abb. 13 Fig. 13

Multiples Alignment der eubakteriellen Gleitklammerproteinsequenzen zur Generierung des Hidden Markov Models (AAPOL3B: Aqufex Aeolicus sektion 93: DP3B_ECOLI: DNA Pol III, beta chain, Escherichia coli S.TYPHIM: DNA Pol III, beta chain, Salmonella typhimurium P3B_PROMI: DNA Pol III, beta chain, Probeus mirabilis DP3B_PSEPU: DNA Pol III, beta chain, Pseudomonas putida DP3B_STRCO: DNA Pol III, beta chain, Strptomyces coelicolor).Multiple alignment of the eubacterial glide clip protein sequences for Generation of the Hidden Markov Model (AAPOL3B: Aqufex Aeolicus section 93: DP3B_ECOLI: DNA Pol III, beta chain, Escherichia coli S.TYPHIM: DNA Pol III, beta chain, Salmonella typhimurium P3B_PROMI: DNA Pol III, beta chain, Probeus mirabilis DP3B_PSEPU: DNA Pol III, beta chain, Pseudomonas putida DP3B_STRCO: DNA Pol III, beta chain, Strptomyces coelicolor).

Abb. 14 Fig. 14

Multiples Alignment der Gleitklammerlader 1 Proteinsequenzen zur Generierung des Hidden Markov Models.Multiple alignment of the glide clip loader 1 protein sequences Generation of the hidden Markov model.

Abb. 15 Fig. 15

Multiples Alignment der Gleitklammerlader 2 Proteinsequenzen zur Generierung des Hidden Markov Models.Multiple alignment of the slide clamp loader 2 protein sequences Generation of the hidden Markov model.

Abb. 16 Fig. 16

Multiples Alignment der Proteinsequenzen der koppelnden Untereinheiten zur Generierung des Hidden Markov Models.Multiple alignment of the protein sequences of the coupling subunits to generate the hidden Markov model.

Abb. 17 Fig. 17

Multiples Alignment der Sequenzen der Elongationsproteine 1 zur Generierung des Hidden Markov Models.Multiple alignment of the sequences of the elongation proteins 1 for Generation of the hidden Markov model.

Abb. 18 Fig. 18

Multiples Alignment der Sequenzen der Elongationsproteine 2 zur Generierung des Hidden Markov Models.Multiple alignment of the sequences of the elongation proteins 2 for Generation of the hidden Markov model.

Abb. 19 Fig. 19

Multiples Alignment der Sequenzen der eubakteriellen Elongationsproteine zur Generierung des Hidden Markov Models. Folgende Gene sind gezeigt:
DP3A_ECOLI: DNA Pol III, alpha subunit, Escherichia coli, BB0579: DNA Pol III, alpha subunit, Borrelia burgdorferi, DP3A_HELPY: DNA Pol III, alpha subunit, Helicobacter pylori AA50: Aquifex aeolicus, section 50 und DP3A_SALTY: DNA Pol III, alpha subunit, Salmonella typhimurium).
Multiple alignment of the sequences of the eubacterial elongation proteins to generate the hidden Markov model. The following genes are shown:
DP3A_ECOLI: DNA Pol III, alpha subunit, Escherichia coli, BB0579: DNA Pol III, alpha subunit, Borrelia burgdorferi, DP3A_HELPY: DNA Pol III, alpha subunit, Helicobacter pylori AA50: Aquifex aeolicus, section 50 and DP3A_SALTY: DNA Pol subunit, Salmonella typhimurium).

Beispielexample

Die DNA wird mittels der bekannten Verfahren aus dem Organismus Archaeoglobus fulgidus (DSM No. 4304) gereinigt. Organismen Aufzucht geschieht hierbei durch die DSM (Deutsche Sammlung für Mikroorganismen). Um die entsprechenden Gene (Gleitklammerlader I/II, Gleitklammer, Elongationsproteine I/II, koppelnde Untereinheit) in den Expressionsvektor pTrc99 zu klonieren, werden für jedes Gen Primer entwickelt, die den vollständigen offenen Lesenrahmen umspannen, sowie Start- wie Stopcodon. Hierbei werden den Primern jeweils Restriktionsenden hinzugefügt, die die gerichtete Klonierung in den Expressionsvektor erleichtern. Unter Verwendung von etwa 200 ng Gesamtgenomischer DNA werden mit den entsprechenden Annealing- Temperaturen PCR Reaktionen gefahren (etwa 35 Zyklen) und die daraus resultierenden Produkte gereinigt. Nach der Reinigung werden die Produkte mit Restriktionsenzymen behandelt und über ein Agarosegel gereinigt um zur Ligation bereit zu stehen. Der Expressionsvektor wird mittels Restriktionsenzymen so linearisiert, gereinigt und verdünnt, daß er zur Ligation mit den Amplifikaten der akzessorischen Gene aus der obigen PCR bereit ist. Die Ligation wird angesetzt und nach Inkubation ein Aliquot in den E. coli Stamm INValphaF' (Invtrogen) transformiert. Von jedem Gen werden 3 positive Kolonien gepickt, Plasmid DNA präpariert und die Inserts auf Vollständigkeit und Richtigkeit mittels DNA Sequenzierung überprüft. Korrekte Klone werden ausgesucht und erneut zur Vereinzelung auf Agarplatten (ampicillin) ausgebracht. Kolonien werden gepickt und Übernachtkulturen angesetzt. Ein Aliquot (500 µl) der Übernachtkultur wird in eine ein bis fünf Liter Kultur von LB (Ampicillin: 80 mg/l) gegeben. Die Kulturen wachsen bis zu einer OD660 von 0.8 bei 37°C nun wird zur Induktion IPTG zugegeben (125 mg/l). Diese Kulturen wachsen nun weitere 11 Stunden. Die Kulturen werden zentrifugiert und die Pellets in einem Puffer aufgenommen (Puffer A: 50 mM Tris-HCl pH 7.9, 50 mM Dextrose, 1 mM EDTA). Nach Zentrifugation werden die Zellen erneut aufgenommen, jedoch enthält Puffer A nun zusätzlich Lysozym (4 mg/ml). Nach Inkubation (15 min.) wird ein gleiches Volumen Puffer B zugegeben (B: 10 mM Tris-HCl pH 7.9, 50 mM KCl, 1 mM EDTA, 1 mM PMSF, 0.5% Tween 20, 0.5% Nonidet P40) und die Lyse zur Inkubation bei 75°C für eine Stunde gegeben. Nach Zentrifugation wird der Überstand entnommen und die überexprimierten Proteine werden mittels (NH4)2SO4 ausgefällt. Die Pellets werden nach Zentrifugation gesammelt und die Proteine mit Puffer A resuspendiert. Die resuspendierten Proteine werden gegen Aufbewahrungspuffer (50 mM Tris-HCl pH 7.9, 50 mM KCl, 0.1 mM EDTA, 1 mM DTT, 0.5 mM PMSF, 50% Glycerol) dialysiert und anschließend bei -70°C gelagert.The DNA is purified from the archaeoglobus fulgidus organism (DSM No. 4304) using known methods. Organisms are raised by the DSM (German Collection for Microorganisms). In order to clone the corresponding genes (glide clip loader I / II, glide clip, elongation proteins I / II, coupling subunit) into the expression vector pTrc99, primers are developed for each gene, which span the complete open reading frame, as well as start and stop codon. Here, restriction ends are added to the primers, which facilitate directed cloning into the expression vector. Using about 200 ng of total genomic DNA, PCR reactions are carried out with the appropriate annealing temperatures (about 35 cycles) and the resulting products are purified. After cleaning, the products are treated with restriction enzymes and cleaned on an agarose gel in order to be ready for ligation. The expression vector is linearized, purified and diluted by means of restriction enzymes in such a way that it is ready for ligation with the amplificates of the accessory genes from the above PCR. The ligation is set up and, after incubation, an aliquot is transformed into the E. coli strain INValphaF '(Invtrogen). 3 positive colonies are picked from each gene, plasmid DNA is prepared and the inserts are checked for completeness and correctness by means of DNA sequencing. Correct clones are selected and again used for separation on agar plates (ampicillin). Colonies are picked and overnight cultures are set up. An aliquot (500 µl) of the overnight culture is placed in a one to five liter culture of LB (ampicillin: 80 mg / l). The cultures grow up to an OD 660 of 0.8 at 37 ° C. Now IPTG is added for induction (125 mg / l). These cultures now grow another 11 hours. The cultures are centrifuged and the pellets are taken up in a buffer (buffer A: 50 mM Tris-HCl pH 7.9, 50 mM dextrose, 1 mM EDTA). After centrifugation, the cells are taken up again, but buffer A now additionally contains lysozyme (4 mg / ml). After incubation (15 min.) An equal volume of buffer B is added (B: 10 mM Tris-HCl pH 7.9, 50 mM KCl, 1 mM EDTA, 1 mM PMSF, 0.5% Tween 20, 0.5% Nonidet P40) and the lysis given for incubation at 75 ° C for one hour. After centrifugation, the supernatant is removed and the overexpressed proteins are precipitated using (NH 4 ) 2 SO 4 . After centrifugation, the pellets are collected and the proteins are resuspended with buffer A. The resuspended proteins are dialyzed against storage buffer (50 mM Tris-HCl pH 7.9, 50 mM KCl, 0.1 mM EDTA, 1 mM DTT, 0.5 mM PMSF, 50% glycerol) and then stored at -70 ° C.

Um die Aktivität der Proteine zu testen werden Reaktionen wie folgt zusammengesetzt: Aliquote der Proteine werden in unterschiedlichen Konfigurationen und Molaritäten vereint, Gleitklammerlader I/II mit Gleitklammer, koppelnder Untereinheit und Elongationsprotein I, oder Gleitklammerlader I/II mit Gleitklammer, mit und ohne koppelnder Untereinheit und Elongationsprotein II, oder Gleitklammer, und Elongationsprotein I oder II und schließlich nur Elongationsprotein I oder II; als Puffer dient der obige Aufbewahrungspuffer. DNA Polymerisationsaktivität wird mittels Inkorporation von (Methyl-3H) TTP in Trichlorsäure-unlösliches Material gemessen (Ishino, Y., Iwasaki, H., Fukui, H., Mineno, J., Kato, I., & Schinigawa, H. (1992) Biochimie 74, 131-136). Um die Prozessivität zu bestimmen werden die obigen Proteingemische in Primer-Elongationsexperimenten verwendet. Ein M13 Einzelstrangtemplate wird in 10 mM Tris-HCl (pH 9.4) eingebracht und gemeinsam mit einem Universal-primer (5'-FITC markiert) erhitzt (92°C) und abgekühlt (Raumtemperatur). Verdünnungsserien des so generierten Template-Primer Gemisches werden in einer Reaktion bestehend aus Nukleotiden (etwa 200 µM bis 1 mM), Reaktionspuffer (Endkonzentration: 50 mM KCl, 10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 1.5-5 mM MgCl2, ATP (0 mM-200 mM) und proteinstabilisierenden Agenzien zusammengeführt und für 10 Minuten bei 37°C, 52°, 62°, 68°, 74°, und 78° inkubiert. Ein Aliquot wird zur Analyse auf einen Sequenzautomaten geladen (z. B. Alf, Pharmacie Biotech). Die obigen Proteingemische dienen auch dazu Fidelity und Exonukleaseaktivität zu messen, wobei die in Kohler et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88: 7958-7962 (1991) oder Chase et al. (J. Biol. Chem., 249: 4545-4552 (1972) beschriebenen Verfahren zur Anwendung kommen. Ebenso werden die Proteingemische in der PCR eingesetzt (Methods in Molecular Biology Vol. 15 Humana Press Totowa, New Jersey, 1993, edited by Bruce A. White). In order to test the activity of the proteins, reactions are composed as follows: Aliquots of the proteins are combined in different configurations and molarities, slide clip loader I / II with slide clip, coupling subunit and elongation protein I, or slide clip loader I / II with slide clip, with and without a coupling subunit and elongation protein II, or glide clip, and elongation protein I or II and finally only elongation protein I or II; the storage buffer above serves as a buffer. DNA polymerization activity is measured by incorporating (methyl- 3 H) TTP in trichloric acid-insoluble material (Ishino, Y., Iwasaki, H., Fukui, H., Mineno, J., Kato, I., & Schinigawa, H. (1992) Biochimie 74, 131-136). To determine the processivity, the above protein mixtures are used in primer elongation experiments. An M13 single-strand template is introduced into 10 mM Tris-HCl (pH 9.4) and heated (92 ° C.) and cooled (room temperature) together with a universal primer (5′-FITC marked). Dilution series of the template-primer mixture generated in this way are in a reaction consisting of nucleotides (about 200 µM to 1 mM), reaction buffer (final concentration: 50 mM KCl, 10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 1.5-5 mM MgCl 2 , ATP (0 mM-200 mM) and protein stabilizing agents are combined and incubated for 10 minutes at 37 ° C, 52 °, 62 °, 68 °, 74 °, and 78 °. An aliquot is loaded onto an automated sequencer for analysis (e.g. Alf, Pharmacie Biotech) The above protein mixtures also serve to measure fidelity and exonuclease activity, the methods described in Kohler et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88: 7958-7962 (1991) or Chase et al. ( J. Biol. Chem., 249: 4545-4552 (1972) are used, and the protein mixtures are also used in PCR (Methods in Molecular Biology Vol. 15 Humana Press Totowa, New Jersey, 1993, edited by Bruce A White).

SEQUENZPROTOKOLL SEQUENCE LOG

Claims (43)

1. Thermostabiler in vitro Komplex zur Template-abhängigen Elongation von Nukleinsäuren, umfassend ein thermostabiles Gleitklammerprotein, welches mit einem thermostabilen Polymeraseaktivität-aufweisenden Elongationsprotein verbunden ist.1. Thermostable in vitro complex for template-dependent Elongation of nucleic acids, comprising a thermostable Slipclip protein, which with a thermostable Elongation protein having polymerase activity is. 2. Thermostabiler Komplex nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitklammerprotein und das Elongationsprotein über ein Kopplungsprotein verbunden sind.2. Thermostable complex according to claim 1, characterized, that the glide clip protein and the elongation protein over one Coupling protein are linked. 3. Thermostabiler Komplex nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitklammerprotein und das Elongationsprotein aus Archaebakterien stammen.3. Thermostable complex according to claim 1 or 2, characterized, that the glide clip protein and the elongation protein from Archaebacteria originate. 4. Thermostabiler Komplex nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitklammerprotein eine ringförmige Struktur aufweist, welche die Template-Nukleinsäurestränge ganz oder teilweise umschließt.4. Thermostable complex according to claim 1, 2 or 3, characterized, that the glide clip protein has an annular structure, all or part of the template nucleic acid strands encloses. 5. Thermostabiler Komplex nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitklammerprotein eine oder beide der folgenden Aminosäurekonsensussequenzen aufweist:
SEQ ID NO: 39
[G A V L I M P F W]-D-X-X-X-[G A V L I M P F W]-X-X-[G A V L I M P F W]-X- [G A V L I M P F W]-X-[G A V L I M P F W]-X-X-X-X-F-X-X-Y-X-X-D und/oder
SEQ ID NO: 40
[G A V L I M P F W]-X(3)-L-A-P-[K R H D E]-[G A V L I M P F W]-E.
5. Thermostable complex according to one of claims 1 to 4, characterized in that the gliding clip protein has one or both of the following amino acid consensus sequences:
SEQ ID NO: 39
[GAVLIMPFW] -DXXX- [GAVLIMPFW] -XX- [GAVLIMPFW] -X- [GAVLIMPFW] -X- [GAVLIMPFW] -XXXXFXXYXXD and / or
SEQ ID NO: 40
[GAVLIMPFW] -X (3) -LAP- [KRHDE] - [GAVLIMPFW] -E.
6. Thermostabiler Komplex nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitklammerprotein zu der menschlichen (Eukaryonten) PCNA Aminosäuresequenz (SEQ ID NO: 11) auf einer Länge von mindestens 100 Aminosäuren bei einem Sequenzalignment eine mindestens 20%ige Sequenzidentität aufweist und/oder das Gleitklammerprotein zu der bakterielle β-clamp Sequenz aus E.coli (Eubakteria) (SEQ ID NO: 35) auf einer Länge von mindestens 100 Aminosäuren bei einem Sequenzalignment eine mindestens 20­ %ige Sequenzidentität aufweist und/oder das Gleitklammerprotein zu der Aminosäuresequenz des PCNA Homologen aus Archaeoglobus Fulgidus (Archaea) (SEQ ID NO: 12) auf einer Länge von mindestens 100 Aminosäuren bei einem Sequenzalignment eine mindestens 20%ige Sequenzidentität aufweist.6. Thermostable complex according to one of claims 1 to 5, characterized, that the glide clip protein to human (eukaryotes) PCNA amino acid sequence (SEQ ID NO: 11) in a length of at least 100 amino acids in a sequence alignment has at least 20% sequence identity and / or that Slide clamp protein for the bacterial β-clamp sequence from E. coli (Eubacteria) (SEQ ID NO: 35) over a length of at least 100 Amino acids in a sequence alignment are at least 20 Has% sequence identity and / or the glide clip protein to the amino acid sequence of the PCNA homolog Archaeoglobus Fulgidus (Archaea) (SEQ ID NO: 12) on one Length of at least 100 amino acids in one Sequence alignment has at least 20% sequence identity having. 7. Thermostabiler Komplex nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitklammerprotein mit einem aus einem Alignment aus Abb. 12 generierten Hidden Markow Modell einen Score von mindestens 20 ergibt und/oder wobei das Gleitklammerprotein mit einem aus einem Alignment aus Abb. 13 generierten Hidden Markow Modell einen Score von mindestens 25 ergibt.7. Thermostable complex according to one of the preceding claims, characterized in that the glide clip protein with a Hidden Markow model generated from an alignment from Fig. 12 results in a score of at least 20 and / or wherein the glide clip protein with one from an alignment from Fig. 13 generated hidden markow model gives a score of at least 25. 8. Thermostabiler Komplex nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitklammerprotein ausgewählt ist aus AF0335 aus Archaeoglobus Fulgidus, MJ0247 aus Methanococcus jannaschii, PHLA008 aus Pyrococcus horikoschii, MTH1312 aus Methanobacterium thermoautotrophicus sowie AE000761_7 aus Aquifex aeolicus.8. Thermostable complex according to one of the preceding Expectations, characterized,  that the glide clip protein is selected from AF0335 Archaeoglobus Fulgidus, MJ0247 from Methanococcus jannaschii, PHLA008 from Pyrococcus horikoschii, MTH1312 Methanobacterium thermoautotrophicus and AE000761_7 Aquifex aeolicus. 9. Thermostabiler Komplex nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elongationsprotein eine 5'-3'-Polymeraseaktivität oder eine Reverse-Transkriptaseaktivität aufweist.9. Thermostable complex according to one of the preceding Expectations, characterized, that the elongation protein has 5'-3 'polymerase activity or has reverse transcriptase activity. 10. Thermostabiler Komplex nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Elongationsprotein mindestens eine der folgenden Konsensussequenzen beinhaltet und an nicht mehr als vier Positionen von dieser Sequenz abweicht:
SEQ ID NO: 44
D-[G A V L I M P F W]-[G A V L I M P F W]-X-X-Y-N-X-X-X-F-D-X-P-Y- [G A V K U N O F W]-X-X-R-A
SEQ ID NO: 45
A-[G A V L I M P F W]-R-T-A-[F A V L I M P F W]-A-[G A V L I M P F W]- [ G A V L I M P F W]-T-E-G-[G A V L I M P F W]-V-X-A-P-[G A V L I M P F W]-E-G-I- A-X-V-[K R H D E]-I
SEQ ID NO: 46
[G A V L I M P F W]-P-V-G-[G A V L I M P F W]-G-R-G-S-X-[G A V L I M P F W]-G- S-[G A V K U N O F W]-V-A-X-A-[G A V L I M P F W]-X-I-T-D-[G A V K U N O F W]- D-P-[G A V L I M P F W]-X-X-X-[G A V L I M P F W]-L-F-E-R-F-L-N-P-E-R- [G A V L I M P F W]-S-M-P-D.
10. Thermostable complex according to claim 9, characterized in that the elongation protein contains at least one of the following consensus sequences and does not deviate from this sequence at more than four positions:
SEQ ID NO: 44
D- [GAVLIMPFW] - [GAVLIMPFW] -XXYNXXXFDXPY- [GAVKUNOFW] -XXRA
SEQ ID NO: 45
A- [GAVLIMPFW] -RTA- [FAVLIMPFW] -A- [GAVLIMPFW] - [GAVLIMPFW] -TEG- [GAVLIMPFW] -VXAP- [GAVLIMPFW] -EGI- AXV- [KRHDE] -I
SEQ ID NO: 46
[GAVLIMPFW] -PVG- [GAVLIMPFW] -GRGSX- [GAVLIMPFW] -G- S- [GAVKUNOFW] -VAXA- [GAVLIMPFW] -XITD- [GAVKUNOFW] - DP- [GAVLIMPFW] -XXIMFER- [GAVLIMPFW] [GAVLIMPFW] -SMPD.
11. Thermostabiler Komplex nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Elongationsprotein eine zu der menschlichen (Eukaryonten) Aminosäuresequenz (SEQ ID NO: 22) auf einer Länge von mindestens 200 Aminosäuren bei einem Sequenzalignment eine mindestens 20%ige Sequenzidentität aufweist und/oder zur archaebakteriellen Aminosäuresequenz (SEQ ID NO: 27) auf einer Länge von mindestens 400 Aminosäuren bei einem Sequenzalignment eine mindestens 25%ige Sequenzidentität aufweist und/oder zur eubakteriellen Aminosäuresequenz (SEQ ID NO: 37) auf einer Länge von mindestens 300 Aminosäuren bei einem Sequenzalignment eine mindestens 25%ige Sequenzidentität aufweist.11. Thermostable complex according to claim 9, characterized,  that the elongation protein is one of the human (Eukaryotes) amino acid sequence (SEQ ID NO: 22) on one Length of at least 200 amino acids in one Sequence alignment has at least 20% sequence identity and / or to the archaebacterial amino acid sequence (SEQ ID NO: 27) with a length of at least 400 amino acids a sequence alignment is at least 25% Has sequence identity and / or eubacterial Amino acid sequence (SEQ ID NO: 37) in a length of at least 300 amino acids in a sequence alignment has at least 25% sequence identity. 12. Thermostabiler Komplex nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Elongationsprotein mit einem aus einem Alignment aus Abb. 17 generierten Hidden Markow Modell einen Score von mindestens 20 ergibt und/oder wobei das Elongationsprotein mit einem aus einem Alignment aus Abb. 18 generierten Hidden Markow Modell einen Score von mindestens 35 ergibt und/oder wobei das Elongationsprotein mit einem aus einem Alignment aus Abb. 19 generierten Hidden Markow Modell einen Score von mindestens 20 ergibt.12. The thermostable complex according to claim 9, characterized in that the elongation protein with a hidden markow model generated from an alignment from FIG. 17 gives a score of at least 20 and / or wherein the elongation protein with a hidden from an alignment from FIG. 18 Markow model gives a score of at least 35 and / or the elongation protein with a hidden Markow model generated from an alignment from Fig. 19 gives a score of at least 20. 13. Thermostabiler Komplex nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elongationsprotein ausgewählt ist aus AF0497 oder AF1722 aus Archaoglobus fulgidus, MJ0885 oder MJ1630 aus Methanococcus jannaschii, PHBT047 oder PHBN021 aus Pyrococcus horikoschii, MTH1208 oder MTH1536 aus Methanobacterium thermoautotrophicus sowie PFUORF3 aus Pyrococcus furiosus. 13. Thermostable complex according to one of the preceding Expectations, characterized, that the elongation protein is selected from AF0497 or AF1722 from Archaoglobus fulgidus, MJ0885 or MJ1630 Methanococcus jannaschii, PHBT047 or PHBN021 Pyrococcus horikoschii, MTH1208 or MTH1536 Methanobacterium thermoautotrophicus and PFUORF3 Pyrococcus furiosus.   14. Thermostabiler Komplex nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsprotein die folgende Konsensussequenz beinhaltet und an nicht mehr als vier Positionen von dieser Sequenz abweicht:
(SEQ ID NO: 43)
[FL]-[G A V L I M P F W]-X-X-[G A V L I M P F W]-X-G-X(13)-[G A V L I M P F W]- X-[YR]-[G A V L I M P F W]-X-[G A V L I M P F W]-A-G-[DN]-[G A V L I M P F W]- [G A V L I M P F W]-[DS].
14. Thermostable complex according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling protein contains the following consensus sequence and does not deviate from this sequence at more than four positions:
(SEQ ID NO: 43)
[FL] - [GAVLIMPFW] -XX- [GAVLIMPFW] -XGX (13) - [GAVLIMPFW] - X- [YR] - [GAVLIMPFW] -X- [GAVLIMPFW] -AG- [DN] - [GAVLIMPFW] - [ GAVLIMPFW] - [DS].
15. Thermostabiler Komplex nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsprotein zu der menschlichen (Eukaryonten) Aminosäuresequenz (SEQ ID NO: 16) auf einer Länge von mindestens 150 Aminosäuren bei einem Sequenzalignment eine mindestens 18%ige Sequenzidentität aufweist.15. Thermostable complex according to one of the preceding Expectations, characterized, that the coupling protein to human (eukaryotes) Amino acid sequence (SEQ ID NO: 16) of a length of at least 150 amino acids in a sequence alignment has at least 18% sequence identity. 16. Thermostabiler Komplex nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsprotein mit einem aus einem Alignment aus Abb. 16 generierten Hidden Markow Modell einen Score von mindestens 10 ergibt.16. Thermostable complex according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling protein with a Hidden Markow model generated from an alignment from Fig. 16 results in a score of at least 10. 17. Thermostabiler Komplex nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsprotein ausgewählt ist aus AF1790 aus Archaeoglobus fulgidus, MJ0702 aus Methanococcus jannaschii, PHBN023 aus Pyrococcus horikoschii, MTH1405 aus Methanobacterium thermoautothrophicum sowie PFUORF2 aus Pyrococcus furiosus.17. Thermostable complex according to one of the preceding Expectations, characterized, that the coupling protein is selected from AF1790 Archaeoglobus fulgidus, MJ0702 from Methanococcus jannaschii, PHBN023 from Pyrococcus horikoschii, MTH1405  Methanobacterium thermoautothrophicum and PFUORF2 Pyrococcus furiosus. 18. Thermostabiler Komplex nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Komplex mit einem Protein assoziiert ist, welches als Gleitklammerlader fungiert.18. Thermostable complex according to one of the preceding Expectations, characterized, that the complex is associated with a protein which is called Slide clamp loader acts. 19. Thermostabiler Komplex nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Komplex mit ATP oder einem anderen Kofaktor assoziiert vorliegt.19. Thermostable complex according to one of the preceding Expectations, characterized, that the complex is associated with ATP or another cofactor is present. 20. Thermostabiler akzessorischer in vitro-Komplex, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Gleitklammerprotein und ein Kopplungsprotein enthält, wie sie jeweils in einem der vorhergehenden Ansprüche definiert sind.20. Thermostable accessory in vitro complex, characterized, that it contains a slide clamp protein and a coupling protein, as defined in one of the preceding claims are. 21. Rekombinante DNA-Sequenz, dadurch gekennzeichnet, dass sie für einen thermostabilen in vitro-Komplex gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19 oder für einen thermostabilen akzessorischen Komplex nach Anspruch 20 codiert.21. recombinant DNA sequence, characterized, that they are for a thermostable in vitro complex according to a of claims 1 to 19 or for a thermostable accessory complex encoded according to claim 20. 22. Vektor, dadurch gekennzeichnet, dass er eine für ein Gleitklammerprotein und ein Kopplungsprotein oder/und ein Elongationsprotein codierende, rekombinante DNA- Sequenz enthält. 22.Vector, characterized, that he's one for a glide clip protein and a coupling protein or / and a recombinant DNA encoding an elongation protein Contains sequence.   23. Vektor nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass er zusätzlich geeignete Restriktionsschnittstellen zur Insertion weiterer DNA-Sequenzen in einer solchen Anordnung enthält, dass sich ein Fusionsprotein aus Gleitklammerprotein und dem Expressionsprodukt der weiteren DNA-Sequenzen ergibt.23. The vector according to claim 22, characterized, that he also has suitable restriction interfaces for insertion contains further DNA sequences in such an arrangement that is a fusion protein from glide clip protein and the Expression product of the other DNA sequences results. 24. Vektor nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass er geeignete, die Expression der DNA-Sequenz(en) steuernde Promotor- oder/und Operatorbereiche enthält.24. Vector according to claim 22 or 23, characterized, that it is suitable for controlling the expression of the DNA sequence (s) Contains promoter and / or operator areas. 25. Vektor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere Promotor- oder/und Operatorbereiche zur getrennten Expression mehrerer DNA-Sequenzen enthält.25. The vector according to claim 24, characterized, that he has multiple promoter and / or operator areas for contains separate expression of multiple DNA sequences. 26. Vektor nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass er reprimier- und induzierbare Promotor- oder/und Operatorbereiche enthält.26. Vector according to one of claims 22 to 25, characterized, that he repressible and inducible promoter or / and Contains operator areas. 27. Vektor nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass er eine DNA-Sequenz nach Anspruch 21 enthält.27. Vector according to one of claims 22 to 26, characterized, that it contains a DNA sequence according to claim 21. 28. Wirtszelle, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem oder mehreren Vektoren nach einem der Ansprüche 22 bis 27 transformiert ist. 28. host cell, characterized, that they match one or more vectors according to one of the Claims 22 to 27 is transformed.   29. Verfahren zur Herstellung eines thermostabilen in vitro-Komplexes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19 oder eines thermostabilen, akzessorischen in vitro-Komplexes gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass man eine entsprechende rekombinante DNA-Sequenz gemäß Anspruch 21 oder einen oder mehrere entsprechende Vektoren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 27 in eine Wirtszelle einbringt, die Expression der Proteine bewirkt und diese aus dem Kulturmedium oder nach Zellaufschluss isoliert und gegebenenfalls noch mit weiteren Komplexbestandteilen koppelt.29. Process for the preparation of a thermostable in vitro complex according to one of claims 1 to 19 or a thermostable, accessory in vitro complex according to claim 20, characterized, that according to a corresponding recombinant DNA sequence Claim 21 or one or more corresponding vectors introduces into a host cell according to one of claims 22 to 27, causes the expression of the proteins and this from the Culture medium or isolated after cell disruption and if necessary coupled with other complex components. 30. Verwendung eines thermostabilen, akzessorischen in vitro- Komplexes nach Anspruch 20 zur Herstellung eines thermostabilen in vitro-Komplexes nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass man den akzessorischen Komplex mit einem Polymeraseaktivität aufweisenden Elongationsprotein koppelt.30. Use of a thermostable, accessory in vitro Complex according to claim 20 for the production of a thermostable in vitro complex according to one of claims 1 to 19, characterized, that the accessory complex with one Coupling elongation protein having polymerase activity. 31. Verfahren zur Template-abhängigen Elongation von Nukleinsäuren, wobei die Nukleinsäure nötigenfalls denaturiert, mit mindestens einem Primer unter Hybridisierungsbedingungen versehen wird, wobei der Primer komplementär zu einem flankierenden Bereich einer gewünschten Nukleinsäuresequenz des Template-Strangs ist und mit Hilfe einer Polymerase in Anwesenheit von Nukleotiden eine Primer-Elongation erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass als Polymerase ein thermostabiler in vitro-Komplex gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19 verwendet wird.31. Process for template-dependent elongation of nucleic acids, the nucleic acid denaturing, if necessary, with at least a primer is provided under hybridization conditions, the primer complementary to a flanking area a desired nucleic acid sequence of the template strand and with the help of a polymerase in the presence of nucleotides a primer elongation takes place, characterized, that according to polymerase a thermostable in vitro complex one of claims 1 to 19 is used. 32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Amplifikation von DNA-Sequenzen zwei die gewünschte Nukleinsäuresequenz flankierende Primer und Deoxynukleotide oder/und Derivate davon oder/und Ribonukleotide oder/und Derivate davon verwendet.32. The method according to claim 31, characterized,  that to amplify DNA sequences two desired nucleic acid sequence flanking primers and Deoxynucleotides or / and derivatives thereof or / and ribonucleotides or / and derivatives thereof are used. 33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Polymerase-Ketten-Reaktion durchführt.33. The method according to claim 32, characterized, that you do a polymerase chain reaction. 34. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Reversen-Transkription von RNA in DNA einen thermostabilen in vitro-Komplex gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19 einsetzt, dessen Elongationsprotein Reverse-Transkriptase- Aktivität aufweist.34. The method according to claim 31, characterized, that to reverse transcribe RNA into DNA thermostable in vitro complex according to one of claims 1 to 19 uses, whose elongation protein reverse transcriptase Has activity. 35. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Sequenzierung von Nukleinsäuren ausgehend von einem Primer, der zu einem der zu sequenzierenden Nukleinsäure benachbarten Bereich komplementär ist, eine Template-abhängige Elongation bzw. Reverse-Transkription unter Verwendung von Deoxynukleotiden und Dideoxynukleotiden oder deren jeweiligen Derivaten gemäß der Methode von Sanger durchführt.35. The method according to any one of claims 31 to 34, characterized, that for sequencing nucleic acids from a primer to one of the nucleic acids to be sequenced neighboring area is complementary, a template-dependent Elongation or reverse transcription using Deoxynucleotides and Dideoxynucleotides or their respective Derivatives carried out according to the Sanger method. 36. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass man bei der Elongation der Nukleinsäuren Markierungen einfügt.36. The method according to any one of claims 31 to 35, characterized, that when you elongate the nucleic acids, you have labels inserts. 37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass man markierte Primer oder/und markierte Deoxynukleotide oder/und deren Derivate oder/und markierte Dideoxynukleotide oder/und deren Derivate oder/und markierte Ribonukleotide oder/und deren Derivate einsetzt.37. The method according to claim 36, characterized,  that labeled primers and / or labeled deoxynucleotides or / and their derivatives or / and labeled dideoxynucleotides or / and their derivatives or / and labeled ribonucleotides or / and their derivatives. 38. Verfahren zur Markierung von Nukleinsäuren durch Erzeugung einzelner Brüche in Phosphodiesterbindungen der Nukleinsäurekette und Ersatz eines Nukleotids an den Bruchstellen durch ein markiertes Nukleotid mit Hilfe einer Polymerase, dadurch gekennzeichnet, dass als Polymerase ein thermostabiler in vitro-Komplex nach einem der Ansprüche 1 bis 19 eingesetzt wird.38. Method for labeling nucleic acids by generation single breaks in phosphodiester bonds of Nucleic acid chain and replacement of a nucleotide at the break points by a labeled nucleotide using a polymerase, characterized, that as a polymerase a thermostable in vitro complex after one of claims 1 to 19 is used. 39. Reagenzien-Kit zur Elongation oder/und Amplifikation oder/und Reversen-Transkription oder/und Sequenzierung oder/und Markierung von Nukleinsäuren, enthaltend in einem oder mehreren getrennten Behältern
  • a) einen thermostabilen in vitro-Komplex gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19 oder
  • b) einen thermostabilen akzessorischen in vitro-Komplex gemäß Anspruch 20 und gegebenenfalls separat davon ein Polymeraseaktivität aufweisendes Elongationsprotein,
sowie gegebenenfalls Primer, Puffersubstanzen, Nukleotide, ATP, einen oder mehrere andere Kofaktoren oder/und Pyrophosphat.
39. Reagent kit for elongation or / and amplification or / and reverse transcription or / and sequencing or / and labeling of nucleic acids, contained in one or more separate containers
  • a) a thermostable in vitro complex according to one of claims 1 to 19 or
  • b) a thermostable accessory in vitro complex according to claim 20 and, if appropriate, an elongation protein having polymerase activity separately therefrom,
and optionally primers, buffer substances, nucleotides, ATP, one or more other cofactors and / or pyrophosphate.
40. Kit nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass er zur Amplifikation von Nukleinsäuren neben den Substanzen a) oder b), welche 5'-3'-Polymeraseaktivität aufweisen, Deoxynukleotide oder/und Derivate davon enthält.40. Kit according to claim 39, characterized, that he used to amplify nucleic acids in addition to the substances a) or b) which have 5'-3 'polymerase activity, Contains deoxynucleotides and / or derivatives thereof. 41. Kit nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass er zur Reversen Transkription Substanzen a) oder b) enthält, welche Reverse Transkriptase-Aktivität aufweisen, sowie Deoxynukleotide oder/und Derivate davon.41. Kit according to claim 39,  characterized, that it contains substances a) or b) for reverse transcription, which have reverse transcriptase activity, and Deoxynucleotides or / and derivatives thereof. 42. Kit nach einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass er zur Sequenzierung neben Deoxynukleotiden oder Ribonukleotiden oder/und deren Derivaten, Dideoxynukleotide oder/und deren Derivate enthält.42. Kit according to one of claims 39 to 41, characterized, that he used for sequencing alongside deoxynucleotides or Ribonucleotides and / or their derivatives, dideoxynucleotides or / and their derivatives. 43. Kit nach einem der Ansprüche 39 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass er Primer oder/und Deoxynukleotide oder/und Dideoxynukleotide in markierter Form enthält.43. Kit according to one of claims 39 to 42, characterized, that he has primers and / or deoxynucleotides or / and Contains dideoxynucleotides in labeled form.
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