JP2003125767A - In vitro transcription reaction method - Google Patents

In vitro transcription reaction method

Info

Publication number
JP2003125767A
JP2003125767A JP2001325016A JP2001325016A JP2003125767A JP 2003125767 A JP2003125767 A JP 2003125767A JP 2001325016 A JP2001325016 A JP 2001325016A JP 2001325016 A JP2001325016 A JP 2001325016A JP 2003125767 A JP2003125767 A JP 2003125767A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transcription reaction
rna polymerase
reaction
vitro transcription
salt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001325016A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuo Kitamura
暢夫 北村
Sukeyasu Yoneda
祐康 米田
Yasuo Oshima
泰郎 大島
Masanori Watabiki
正則 綿引
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon GeneTech Co Ltd
Original Assignee
Nippon GeneTech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon GeneTech Co Ltd filed Critical Nippon GeneTech Co Ltd
Priority to JP2001325016A priority Critical patent/JP2003125767A/en
Publication of JP2003125767A publication Critical patent/JP2003125767A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a method for improving an in vitro transcription reaction, by which the efficiency of the reaction is improved. SOLUTION: This in vitro transcription reaction method for obtaining a nucleic acid transcript, comprising mixing an RNA polymerase with a template DNA having the corresponding promoter sequence, is characterized by adding tetrakis(3-aminopropyl)ammonium represented by chemical formula 1 or its salt and/or caldopentamine represented by chemical formula 2 or its salt and performing the transcription reaction at >=50 deg.C.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、RNAポリメラー
ゼを用いたインビトロ転写反応法に関する。特に好熱菌
から見出されたポリアミン類を添加することにより反応
効率を向上させた反応法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an in vitro transcription reaction method using RNA polymerase. In particular, it relates to a reaction method in which the reaction efficiency is improved by adding polyamines found from thermophilic bacteria.

【0002】[0002]

【従来の技術】インビトロ転写反応はT7ファージある
いは類縁ファージであるT3,SP6,K11ファージ
由来のRNAポリメラーゼを用いた分子生物学の分野で
は幅広く利用されている技術の一つである。インビトロ
転写反応はin situ ハイブリダイゼーション(Nakamur
a, H., et al. : Biosci Biotechnol Biochem. 61:256-
262,1997)あるいはDNAマイクロアレイ等のプローブ
の調製(Luo, L., et al.: Nature Med. 5:117-122,199
9 )、無細胞タンパク質合成系における鋳型RNAの合
成(Kawarasaki, Y. , et al. : Biotechnol Prog. 16:
517-521,2000)、ダイレクト転写シークエンス法(Sasa
ki, N., et al. : Proc Natl Acad Sci USA. 95:3455-3
460,1998)など多岐に亘って応用されている。
The in vitro transcription reaction is one of the techniques widely used in the field of molecular biology using RNA polymerase derived from T7 phage or related phages T3, SP6 and K11 phages. The in vitro transcription reaction is performed in situ hybridization (Nakamur
a, H., et al .: Biosci Biotechnol Biochem. 61: 256-
262, 1997) or preparation of probes such as DNA microarray (Luo, L., et al .: Nature Med. 5: 117-122,199).
9), Synthesis of template RNA in cell-free protein synthesis system (Kawarasaki, Y., et al .: Biotechnol Prog. 16:
517-521, 2000), direct transcription sequence method (Sasa
ki, N., et al .: Proc Natl Acad Sci USA. 95: 3455-3
460, 1998) and so on.

【0003】最近では、ヒトゲノム解析が進み疾患遺伝
子等の診断あるいは遺伝子の機能研究を行う上で高速に
解析できる技術としてDNAマイクロアレイが急速に普
及しつつある。それに伴いプローブ調製法の重要性が増
している。一般的に相補的なDNA−DNAの水素結合
よりもDNA−RNAの水素結合のほうが熱力学的に安
定であるとされている。特に、インビトロ転写反応で得
られる転写物をプローブ(リボプローブ)としてもちい
る場合、熱力学的に安定であるため、高温でハイブリダ
イゼーションを行うことが可能となりDNAをプローブ
として用いる場合よりもノイズの少ない結果を得ること
ができるため広く利用されている。
Recently, the human genome analysis has advanced, and DNA microarrays are rapidly becoming widespread as a technique capable of high-speed analysis in diagnosing a disease gene or conducting a functional study of a gene. Accompanying this, the importance of probe preparation methods is increasing. Generally, it is considered that the hydrogen bond of DNA-RNA is thermodynamically stable rather than the hydrogen bond of complementary DNA-DNA. In particular, when a transcript obtained by an in vitro transcription reaction is used as a probe (riboprobe), it is thermodynamically stable, so that hybridization can be performed at a high temperature, which causes less noise than when DNA is used as a probe. It is widely used because it can obtain few results.

【0004】特に、一度に大量の遺伝子の発現パターン
を解析できるマイクロアレイ技術は、生体試料からRN
Aを抽出してすべてのmRNA種由来のプローブの調製
が行われるが、なかにはごく少量の組織しかなく十分な
RNA量が得られない場合がある。これについての対処
法として逆転写酵素、RNAポリメラーゼさらにRNA
−DNA2本鎖のRNA鎖だけを分解するRNaseH等の酵
素反応を組み合わせたリニア増幅法が行われる(Eberwi
ne, J., et al. : Proc Natl Acac Sci USA, 89:3010-3
014,1992)。そしてこの方法はもともとのRNAサンプ
ルの実質的な相対量を変化させずに大量に増幅できるこ
とから定量を行う場合にはRT−PCRよりも優れたプ
ローブ調製方法である。
[0004] In particular, a microarray technique capable of analyzing the expression pattern of a large number of genes at once is used for RN from a biological sample.
Although A is extracted to prepare probes derived from all mRNA species, there are cases where a sufficient amount of RNA cannot be obtained due to only a very small amount of tissue. Reverse transcriptase, RNA polymerase and RNA
-A linear amplification method that combines enzymatic reactions such as RNase H that decomposes only RNA strands of DNA double strands is performed (Eberwi
ne, J., et al .: Proc Natl Acac Sci USA, 89: 3010-3
014, 1992). In addition, this method is a probe preparation method superior to RT-PCR in the case of quantification because it can be amplified in a large amount without changing the substantial relative amount of the original RNA sample.

【0005】さらにNASBA法(Sooknanan,R.,et a
l.:Biotechniques.17:1077-1080,1083-1085,1994)、T
MA法(Pasternack,J.,et al.: Clin Microbiol. 35:6
76-678,1997)等の転写に基づく核酸増幅方法が知られ
ている。これらの方法はDNAポリメラーゼを用いた従
来のPCR法とは異なり一定温度で反応を行えるため、
サーマルサイクラー等の特別な機器を必要としないだけ
でなく短時間に目的とする核酸の増幅が可能である。
Furthermore, the NASBA method (Sooknanan, R., et a
l.:Biotechniques.17:1077-1080,1083-1085,1994), T
MA method (Pasternack, J., et al .: Clin Microbiol. 35: 6
76-678, 1997) and the like, and a nucleic acid amplification method based on transcription is known. Since these methods can perform the reaction at a constant temperature unlike the conventional PCR method using DNA polymerase,
Not only special equipment such as a thermal cycler is not required, but the target nucleic acid can be amplified in a short time.

【0006】また遺伝子の機能解析を行う上でDNAの
塩基配列決定法は重要な手段の一つである。ダイレクト
転写シークエンス法は現在最も有用性の高い塩基配列決
定法である(Sasaki,N.,et al.:Proc Natl Acad Sci US
A. 95:3455-3460,1998)。この方法は従来のシークエン
ス法であるサンガー法(ダイデオキシ法とも呼ばれてい
る)で使用するDNAポリメラーゼ、 2'-デオキシリボ
ヌクレオシド-5'-トリフォスフェート(2'-dNTPs)及び
2',3'-ジデオキシリボヌクレオシド-5'-トリフォスフェ
ート(2',3'-ddNTPs)の代わりにRNAポリメラーゼ、リ
ボヌクレオシド-5'-トリフォスフェート(rNTPs)及び3'-
デオキシヌクレオシド-5'-トリフォスフェート(3'-dNTP
s)を用いて行う方法である。
[0006] The method for determining the nucleotide sequence of DNA is one of the important means for analyzing the function of genes. The direct transcription sequence method is currently the most useful nucleotide sequencing method (Sasaki, N., et al .: Proc Natl Acad Sci US
A. 95: 3455-3460, 1998). This method uses the DNA polymerase, 2'-deoxyribonucleoside-5'-triphosphate (2'-dNTPs) and the DNA polymerase used in the Sanger method (also called the dideoxy method) which is a conventional sequencing method.
RNA polymerase, ribonucleoside-5'-triphosphate (rNTPs) and 3'- instead of 2 ', 3'-dideoxyribonucleoside-5'-triphosphate (2', 3'-ddNTPs)
Deoxynucleoside-5'-triphosphate (3'-dNTP
s) is used.

【0007】PCR生成物をそのままシークエンス反応
の鋳型として用いる場合、ダイレクト転写シークエンス
法ではRNAポリメラーゼを使用するため、DNAポリ
メラーゼを用いる従来の方法とは異なり、PCR反応溶
液中に残存する未反応のプライマー及び2'-dNTPsを除去
する必要性がなくシークエンスできる優れた方法であ
り、原理的にはPCR反応による鋳型DNAの増幅とダ
イレクトシークエンス法の転写反応とを同じ反応液中で
同時に並行して行うことが可能である(特許3155279号
)。しかし、RNAポリメラーゼは熱安定性が弱いた
めPCR反応後に添加する必要があり、大規模な解析の
為にはPCRからシークエンス反応を自動化技術が重要
となり、耐熱化されたRNAポリメラーゼが要望されて
いる。
When the PCR product is used as it is as a template for a sequencing reaction, RNA polymerase is used in the direct transcription sequence method. Therefore, unlike the conventional method using DNA polymerase, unreacted primers remaining in the PCR reaction solution are left unreacted. And is an excellent method that can perform sequencing without the need to remove 2'-dNTPs. In principle, amplification of template DNA by PCR reaction and transcription reaction of direct sequencing method are performed simultaneously in parallel in the same reaction solution. It is possible (Japanese Patent No. 3155279). However, since RNA polymerase has weak thermal stability, it is necessary to add it after the PCR reaction. For large-scale analysis, an automated technique for the sequencing reaction from PCR is important, and a heat-resistant RNA polymerase is demanded. .

【0008】さらに無細胞タンパク質合成系は、インビ
トロでタンパク質を合成するため、真核生物あるいは原
核生物の細胞での発現系に必要とされる発現ベクターの
宿主細胞への導入、培養、ポジティブクローンの選択、
制限酵素マッピング、ポジティブクローンの培養等の煩
雑な同定、確認の必要の無い優れた方法である。細胞抽
出液中に含まれる内在性RNAポリメラーゼを利用して
mRNA合成を行う場合、活性が低く効率も低いため、
タンパク質を大量調製する際には T7 RNAポリメラ
ーゼを用いることが多い。この場合T7プロモーターが
目的遺伝子の上流に導入されているものであれば鋳型D
NAとなりうるため、プラスミドあるいはPCR産物を
そのまま鋳型として用いることが可能であり、極めて容
易に短時間に高効率でタンパク質を合成できる特徴を有
する。そしてこれらは、コムギ胚芽無細胞抽出系は商品
名(TNT Coupled Wheat Germ Extract Systems(プロメガ
社製))、大腸菌由来の無細胞抽出系は商品名(E.coli T7
S30 Extract System forCircular DNA(プロメガ社
製))として市販されている。
Further, since the cell-free protein synthesis system synthesizes a protein in vitro, the expression vector required for the expression system in eukaryotic or prokaryotic cells is introduced into a host cell, cultivated, or positive cloned. Choice,
It is an excellent method that does not require complicated identification and confirmation such as restriction enzyme mapping and culture of positive clones. When mRNA synthesis is performed using the endogenous RNA polymerase contained in the cell extract, the activity is low and the efficiency is low.
T7 RNA polymerase is often used for large-scale preparation of proteins. In this case, if the T7 promoter is introduced upstream of the target gene, template D
Since it can be NA, a plasmid or PCR product can be used as a template as it is, and it has a characteristic that a protein can be synthesized very easily and in a short time with high efficiency. And these are the product name of the wheat germ cell-free extraction system (TNT Coupled Wheat Germ Extract Systems (manufactured by Promega)), the cell-free extraction system derived from Escherichia coli (E.coli T7
S30 Extract System for Circular DNA (manufactured by Promega)) is commercially available.

【0009】ヒトゲノムドラフトシークエンスが明らか
になっている中で、今後はポストシークエンス解析即
ち、遺伝子の機能解析へと移行している。その中で、イ
ンビトロ転写反応は上述のように微量の試料を用いた解
析に有効であるため、現在重要な解析技術の一つとなっ
ている。従って、より効率の高いインビトロ反応系が待
望されていた。
[0009] While the human genome draft sequence has been clarified, it will be shifted to post sequence analysis, that is, gene function analysis in the future. Among them, the in vitro transcription reaction is currently one of the important analysis techniques because it is effective for the analysis using a small amount of sample as described above. Therefore, a more efficient in vitro reaction system has been desired.

【0010】これまでにインビトロ転写反応を促進する
添加物としていくつか報告されている。その中で生体中
で普遍的に観察されるポリアミン類が転写を促進するこ
とが報告されている(Stripe,F., et al. : Eur.J.Bioch
em., 15:505-512, 1979)。ポリアミンは、増殖が盛んな
細胞に普遍的に観察される物質で、特にスペルミジン、
プトレッシン及びスペルミンは、癌患者の尿中ポリアミ
ン値が異常に高いことを報告されるに及び、細胞増殖と
ポリアミンの関係に関する研究が盛んになった。
There have been several reports as additives that accelerate the in vitro transcription reaction. Among them, polyamines that are universally observed in the living body have been reported to promote transcription (Stripe, F., et al .: Eur.J.Bioch
em., 15: 505-512, 1979). Polyamines are substances that are universally observed in proliferating cells, especially spermidine,
As putrescine and spermine were reported to have abnormally high urinary polyamine levels in cancer patients, research on the relationship between cell proliferation and polyamines became active.

【0011】インビトロ転写反応に関してはスペルミジ
ン等の天然物由来のポリアミンにより促進されることは
公知であり、市販のRNAポリメラーゼ活性用バッファ
ーにもスペルミジンが添加されている。さらにスペルミ
ジン以外の非天然物ポリアミンでも同様の促進効果が得
られることも報告されている(Frugier,M.et al Nucleic
Acids Res., 22,2784-2790 (1994)、Iwata,M.,et alBi
oorg.Med.Chem., 8:2185-2194(2000))。上記の事項につ
いは、ポリアミンは溶液中でアンモニウムイオンとなっ
ているため、その静電的相互作用によりDNAなどの核
酸に結合し安定化することに起因すると考えられてる。
It is known that the in vitro transcription reaction is promoted by a polyamine derived from a natural product such as spermidine, and spermidine is added to a commercially available buffer for RNA polymerase activity. Furthermore, it has been reported that a similar accelerating effect can be obtained with non-natural polyamines other than spermidine (Frugier, M. et al Nucleic.
Acids Res., 22,2784-2790 (1994), Iwata, M., et alBi
oorg.Med.Chem., 8: 2185-2194 (2000)). Regarding the above matters, it is considered that the polyamine is ammonium ion in the solution, and therefore it is considered to be bound to nucleic acid such as DNA and stabilized by its electrostatic interaction.

【0012】また、大島らは、耐熱性菌の研究のなかか
ら、細胞中に様々なポリアミンが存在することを報告し
た。一般に耐熱性菌が産生するポリアミンは、大腸菌を
代表とする常温菌のそれと比較して、鎖長の長いポリア
ミン、或いは分岐した4級アミンを持つなどの特徴を有
することが知られている(Uzawa, T., et al.: J. Bioc
hem(Tokyo).114:478-486(1993))。また、これら耐熱性
菌が産生するポリアミン類はインビトロでのタンパク質
合成の賦活剤としてまた、核酸代謝酵素の阻害剤として
作用することも報告されている(H,Kirino.,et al.:J.B
iochem.(tokyo),107:661-665(1990))。しかしながら、
これらのポリアミン類が、転写活性を促進するかどうか
は報告されていなかった。
[0012] Oshima et al. Reported that various polyamines exist in cells from the research on thermostable bacteria. Generally, polyamines produced by thermostable bacteria are known to have characteristics such as polyamines having a long chain length or branched quaternary amines as compared with those of room temperature bacteria represented by E. coli (Uzawa , T., et al .: J. Bioc
hem (Tokyo). 114: 478-486 (1993)). Further, it has been reported that polyamines produced by these thermostable bacteria act as activators of in vitro protein synthesis and also as inhibitors of nucleic acid metabolizing enzymes (H, Kirino., Et al .: JB.
iochem. (tokyo), 107: 661-665 (1990)). However,
It was not reported whether these polyamines promote transcriptional activity.

【0013】また、好熱菌抽出物を用いた無細胞タンパ
ク質合成系も構築されており、高温度域における無細胞
系タンパク質合成も可能であることから(Uzawa,T.,et a
l.:JBiochem (Tokyo).114:478-486.1993)、タンパク質
の熱安定化、耐熱化等の研究への応用が期待されている
ものの、未だ実用化されているものはない。
Since a cell-free protein synthesis system using a thermophilic extract has also been constructed, and cell-free protein synthesis in a high temperature range is possible (Uzawa, T., et al.
l.:JBiochem (Tokyo). 114: 478-486.1993), although it is expected to be applied to research such as heat stabilization and heat resistance of proteins, none have been put to practical use yet.

【0014】一方、好熱菌由来のポリアミンは、常温菌
にも存在するポリアミン類であるプトレッシン、スペル
ミジンの他にさらに鎖長の長いものや、分岐したものも
存在することが知られている(Uzawa, T., et al.: J.
Biochem(Tokyo).114:478-486(1993))。特に、鎖長の長
いカルドペンタミン、あるいは分岐した4級アミンをも
つテトラキス(3-アミノプロピル)アンモニウムについて
は無細胞タンパク質合成系に添加することにより促進効
果と制限酵素に対する阻害効果を与えることが報告され
ている(H,Kirino.,et al.:J.Biochem.(tokyo),107:661-
665(1990))が、この報告ではフェニルアラニル−tRNAを
用いてダイレクトにポリペプチドを合成する反応であ
り、RNAポリメラーゼを用いるものではない。
On the other hand, polyamines derived from thermophiles are known to exist in addition to putrescine and spermidine, which are polyamines also present in room temperature bacteria, with longer chain lengths and branched ones ( Uzawa, T., et al .: J.
Biochem (Tokyo). 114: 478-486 (1993)). In particular, cardiopentamine, which has a long chain length, or tetrakis (3-aminopropyl) ammonium, which has a branched quaternary amine, can be added to the cell-free protein synthesis system to have a promoting effect and an inhibitory effect on restriction enzymes. Reported (H, Kirino., Et al .: J. Biochem. (Tokyo), 107: 661-
665 (1990)), in this report, is a reaction for directly synthesizing a polypeptide using phenylalanyl-tRNA, and does not use RNA polymerase.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者らは、
ポリアミン類が、転写活性を促進するかどうかについて
の検証を試みた。
Therefore, the present inventors have found that
Attempts were made to verify whether polyamines promote transcriptional activity.

【0016】しかしながら、好熱菌細胞中から得られる
ポリアミンは微量で実験に耐えうる量を供給できないた
め、好熱菌で見出されたポリアミンについて化学的に合
成し、その作用スペクトルを調べた。特に、これらのポ
リアミンを用いたインビトロ転写反応については前例が
無かったため、鋭意研究を行い本発明を完成させた。
However, since the amount of polyamine obtained from the thermophilic bacterium cells cannot be supplied in an amount that can withstand the experiment due to a small amount, the polyamine found in the thermophilic bacterium was chemically synthesized and its action spectrum was investigated. In particular, since there was no precedent for the in vitro transcription reaction using these polyamines, the present invention was completed by earnest research.

【0017】本発明は、反応効率を向上させたインビト
ロ転写反応法を得ることを目的とする。
An object of the present invention is to obtain an in vitro transcription reaction method with improved reaction efficiency.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載された発
明に係るインビトロ転写反応法は、RNAポリメラーゼ
と対応するプロモーター配列を有する鋳型DNAとを混
合し、核酸転写物を得る方法であって、次の化3の化学
式で示されるテトラキス(3-アミノプロピル)アンモニウ
ム又はその塩及び/又は化4の化学式で示されるカルド
ペンタミン又はその塩を加え、50℃以上で転写反応を
行うものである。
The in vitro transcription reaction method according to the invention described in claim 1 is a method for obtaining a nucleic acid transcript by mixing RNA polymerase with a template DNA having a corresponding promoter sequence. , Tetrakis (3-aminopropyl) ammonium represented by the following chemical formula 3 or a salt thereof and / or cardopentamine represented by the chemical formula 4 or a salt thereof is added, and a transcription reaction is performed at 50 ° C. or higher. is there.

【0019】[0019]

【化3】 [Chemical 3]

【0020】[0020]

【化4】 [Chemical 4]

【0021】請求項2に記載された発明に係るインビト
ロ転写反応法は、請求項1に記載のテトラキス(3-アミ
ノプロピル)アンモニウム又はその塩及び/又はカルド
ペンタミン又はその塩が化学合成によって得られたもの
を用いるものである。
In the in vitro transcription reaction method according to the invention described in claim 2, the tetrakis (3-aminopropyl) ammonium or salt thereof and / or cardopentamine or salt thereof according to claim 1 can be obtained by chemical synthesis. The one that is used is used.

【0022】請求項3に記載された発明に係るインビト
ロ転写反応法は、請求項1に記載の対応するRNAポリ
メラーゼが、T7,T3,SP6及びK11ファージ由
来のRNAポリメラーゼ誘導体であって、少なくとも一
個のアミノ酸の付加、欠失、挿入もしくは置換されたR
NAポリメラーゼを用いるものである。
In the in vitro transcription reaction method according to the invention described in claim 3, at least one RNA polymerase derivative derived from the T7, T3, SP6 and K11 phages is used as the corresponding RNA polymerase according to claim 1. R of amino acid addition, deletion, insertion or substitution of
NA polymerase is used.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明にあたっては、野生型RN
Aポリメラーゼあるいはその誘導体としての変異型酵素
を用いて、インビトロ転写反応に様々な濃度でこれらの
ポリアミンを添加し、その効果を調べた。これに際し
て、熱安定性RNAポリメラーゼの需要が増加しつつあ
るなか、近年では野生型RNAポリメラーゼに変異を導
入させることで熱安定性を高める試みがなされ(特開200
1-54387)、かつ市販品もあり容易に入手できるようにな
った。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, a wild-type RN is used.
Using a mutant enzyme as A polymerase or its derivative, these polyamines were added to the in vitro transcription reaction at various concentrations, and the effect was examined. At this time, while the demand for thermostable RNA polymerases has been increasing, attempts have been made in recent years to increase the thermostability by introducing mutations into wild-type RNA polymerases (JP-A-200
1-54387), and there are commercial products, and it is now easily available.

【0024】ところが上記市販品を用いて本発明者が高
温度域における転写反応についてさらに鋭意研究を行っ
たところ、至適反応温度が高々50℃程度であり、それ以
上の温度域で反応を行うと著しくRNA転写産物の収量
が低下することを確認し、高温度域において効率よく転
写反応行うにはさらに改善すべき課題があることを見い
だした。
However, when the present inventor conducted further diligent research on the transcription reaction in the high temperature range using the above commercial products, the optimum reaction temperature was about 50 ° C. at most, and the reaction was carried out in the temperature range higher than that. It was confirmed that the yield of RNA transcript was remarkably reduced, and it was found that there is a problem to be further improved in order to efficiently perform the transcription reaction in the high temperature range.

【0025】更に、本発明者らは市販されている耐熱性
T7 RNAポリメラーゼを用いて高温度域において、
ポリアミン類を含まない状態でインビトロ転写反応を行
った際のRNA転写産物の生成量の変化について検討を
行った。その結果、50℃以上の温度域で、RNA転写産
物の生成量が著しく低下することが確認された。
Furthermore, the present inventors have used a commercially available thermostable T7 RNA polymerase in the high temperature range,
The change in the amount of RNA transcript produced when the in vitro transcription reaction was carried out in the absence of polyamines was examined. As a result, it was confirmed that in the temperature range of 50 ° C. or higher, the amount of RNA transcript produced was significantly reduced.

【0026】そこで、本発明者はスペルミジン以外の天
然物由来のポリアミン類として高温度域での無細胞タン
パク質合成系において、ポリペプチド合成の促進活性を
有することが報告されている(Uzawa,T.,et al.:J Bioch
em (Tokyo).114:478-486.1993)好熱菌由来のポリアミン
類に着目し、インビトロ転写反応における促進効果につ
いて検討を行った。
Therefore, the present inventor has reported that polyamines derived from natural products other than spermidine have an activity of promoting polypeptide synthesis in a cell-free protein synthesis system in a high temperature range (Uzawa, T. et al. , et al.:J Bioch
em (Tokyo). 114: 478-486.1993) Focusing on polyamines derived from thermophiles, the promoting effect on the in vitro transcription reaction was examined.

【0027】その結果、50℃以上の条件、具体的には60
℃でインビトロ転写反応を行ったところ、好熱菌から見
出されたポリアミンである前記化3に示されたテトラキ
ス(3-アミノプロピル)アンモニウム(taa)及び化4
に示されたカルドペンタミン(cpa)を添加すること
により無添加時と比較してRNA転写産物の生成量が多
く、またその効果はスペルミジンよりも高いことを確認
して本発明に至った。
As a result, conditions of 50 ° C. or higher, specifically 60
When an in vitro transcription reaction was carried out at 0 ° C., tetrakis (3-aminopropyl) ammonium (taa) shown in the above chemical formula 3 and chemical formula 4
It was confirmed that the addition of cardopentamine (cpa) shown in 1) produced a larger amount of RNA transcript as compared with the case without addition, and that the effect was higher than that of spermidine, leading to the present invention.

【0028】即ち、本発明は、RNAポリメラーゼと対
応するプロモーター配列を有する鋳型DNAとを混合
し、核酸転写物を得る方法であって、前述の化3の化学
式で示されるテトラキス(3-アミノプロピル)アンモニウ
ム又はその塩及び/又は化4の化学式で示されるカルド
ペンタミン又はその塩を加え、50℃以上で転写反応を
行うものである。
That is, the present invention relates to a method for obtaining a nucleic acid transcript by mixing RNA polymerase with a template DNA having a corresponding promoter sequence, which comprises tetrakis (3-aminopropyl) represented by the chemical formula (3). ) Ammonium or a salt thereof and / or cardopentamine represented by the chemical formula (4) or a salt thereof is added, and a transcription reaction is performed at 50 ° C. or higher.

【0029】この転写反応は、RNAポリメラーゼと、
プロモーター配列を有する鋳型DNAと好熱菌由来のテ
トラキス(3-アミノプロピル)アンモニウム又はその塩及
び/又はカルドペンタミン又はその塩との他に、水溶液
中でマグネシウムイオンを生じさせうるマグネシウム
塩、また水溶液中でカリウムイオンを生じさせうるカリ
ウム塩、実質的にRNAポリメラーゼが認識するプロモ
ーター配列を含む核酸からなる組成物中で、高温度域に
おけるインビトロ転写反応を行う。
This transcription reaction involves RNA polymerase and
In addition to the template DNA having a promoter sequence and tetrakis (3-aminopropyl) ammonium or a salt thereof and / or cardopentamine or a salt thereof derived from a thermophile, a magnesium salt capable of generating magnesium ion in an aqueous solution, The in vitro transcription reaction in a high temperature range is carried out in a composition consisting of a potassium salt capable of generating potassium ions in an aqueous solution and a nucleic acid substantially containing a promoter sequence recognized by RNA polymerase.

【0030】本発明では、インビトロ転写反応を高温度
域、具体的には50℃以上で尚且つ転写反応酵素が失活す
るまでの最大温度までの間の温度領域、で行う。転写反
応酵素が失活する温度とは具体的には、70℃より低いた
め、より好ましくは、53℃〜65℃程度で行う。53℃より
も低い温度では本発明のRNA転写産物の生成量の向上
の有意性が示されず、65℃より高ければ酵素自体が失活
する虞があり、生成量の向上が望めなくなるためであ
る。
In the present invention, the in vitro transcription reaction is carried out in a high temperature range, specifically, in a temperature range of 50 ° C. or higher and a maximum temperature until the transcription reaction enzyme is deactivated. The temperature at which the transcription reaction enzyme is inactivated is specifically lower than 70 ° C, and therefore, it is more preferably performed at about 53 ° C to 65 ° C. This is because at a temperature lower than 53 ° C., the significance of the improvement of the production amount of the RNA transcript of the present invention is not shown, and at a temperature higher than 65 ° C., the enzyme itself may be inactivated and the improvement of the production amount cannot be expected. .

【0031】本発明での好熱菌から見出されたポリアミ
ンとは、好熱菌が産生することが確認されたポリアミン
であり、好熱菌が産生するものを抽出して用いても良い
が、細胞から抽出しただけでは実験に耐えうるだけの量
を供給できない。そのため、好ましくは化学合成品を用
いる。具体的なポリアミンとしては、前記化3で示され
たテトラキス(3-アミノプロピル)アンモニウム、及び、
化4で示されたカルドペンタミンが挙げられる。
The polyamine found from the thermophilic bacterium in the present invention is a polyamine confirmed to be produced by the thermophilic bacterium, and one produced by the thermophilic bacterium may be extracted and used. , It is not possible to supply an amount that can withstand the experiment simply by extracting from cells. Therefore, a chemically synthesized product is preferably used. Specific polyamines include tetrakis (3-aminopropyl) ammonium represented by the above chemical formula 3, and
The cardopentamine shown in Chemical formula 4 can be mentioned.

【0032】本発明におけるポリアミンの塩とは、無機
酸塩、有機酸塩のどちらでもよい。無機塩としては塩酸
塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、過塩素酸塩、過臭素酸塩、
過ヨウ素酸塩、硫酸塩等が挙げられる。有機酸塩として
は酢酸塩、クエン酸塩、グルタミン酸等が挙げられる。
好ましくは、塩酸塩を用いることができる。ただし以上
のものに限定されるものではない。
The polyamine salt in the present invention may be either an inorganic acid salt or an organic acid salt. As the inorganic salt, hydrochloride, bromate, iodate, perchlorate, perbromate,
Examples thereof include periodate and sulfate. Examples of the organic acid salt include acetate, citrate, glutamic acid and the like.
Preferably, the hydrochloride salt can be used. However, it is not limited to the above.

【0033】インビトロ転写反応において、RNAポリ
メラーゼのためのプロモーター配列を有するDNA断片
を鋳型として、RNA転写精製物を酵素的に合成する方
法は原理的に公知の方法である。
In the in vitro transcription reaction, a method of enzymatically synthesizing a purified RNA transcription product using a DNA fragment having a promoter sequence for RNA polymerase as a template is a known method in principle.

【0034】またインビトロ転写反応を行う際の鋳型と
なるDNA断片はRNAポリメラーゼのためのプロモー
ター配列を含むこと以外に制限はない。例えば、プロモ
ーター配列を含むDNA断片がPCRにより増幅したD
NA生成物であることができる。さらに増幅したDNA
生成物からPCR反応に用いたプライマー及び/又は2-
デオキシリボヌクレオシド-5-トリフォスフェート 及び
/又はその誘導体を除去すること無しに本発明の方法に
おけるインビトロ転写反応を行うことができる。また、
プロモーター配列を含むDNA断片は、プロモーター配
列と増幅対象のDNA断片とをライゲーションした後、
適当な宿主を用いてクローニングされたDNA断片であ
ることもできる。即ち、本発明において、増幅の対象で
あるDNA配列、プライマー、増幅のための条件等には
特に制限はない。
There is no limitation other than that the DNA fragment serving as the template for the in vitro transcription reaction contains a promoter sequence for RNA polymerase. For example, a DNA fragment containing a promoter sequence amplified by PCR
It can be a NA product. Further amplified DNA
From the product, the primer used in the PCR reaction and / or 2-
The in vitro transcription reaction in the method of the present invention can be carried out without removing deoxyribonucleoside-5-triphosphate and / or its derivative. Also,
The DNA fragment containing the promoter sequence is ligated to the DNA fragment to be amplified after ligating the promoter sequence with
It may be a DNA fragment cloned using an appropriate host. That is, in the present invention, the DNA sequence to be amplified, the primer, the conditions for amplification, etc. are not particularly limited.

【0035】例えば、ファージ由来のRNAポリメラー
ゼの対応するプロモーター配列を含んだプライマーによ
り増幅したPCR生成物であることができる。さらに増
幅したPCR産物からプライマー及び 2-デオキシリボ
ヌクレオシド-5-トリフォスフェート並びにその誘導体
を除去すること無しに本発明の方法におけるインビトロ
転写反応を行うことができる。また、プロモータ配列を
含むDNA断片は、プロモーター配列と増幅対象のDN
A断片とをライゲーションした後、適当な宿主を用いて
クローニングされたDNA断片であることもできる。即
ち、本発明において、増幅の対象であるDNA配列、プ
ライマー、増幅のための条件等には特に制限はない。
For example, it can be a PCR product amplified by a primer containing a promoter sequence corresponding to phage-derived RNA polymerase. Furthermore, the in vitro transcription reaction in the method of the present invention can be performed without removing the primer and 2-deoxyribonucleoside-5-triphosphate and its derivative from the amplified PCR product. In addition, a DNA fragment containing a promoter sequence is a promoter sequence and a DN to be amplified.
It may also be a DNA fragment cloned using a suitable host after ligation with the A fragment. That is, in the present invention, the DNA sequence to be amplified, the primer, the conditions for amplification, etc. are not particularly limited.

【0036】本発明で用いるRNAポリメラーゼは野生
型RNAポリメラーゼ及び変異型RNAポリメラーゼの
いずれでも良い。ただし、対応する野生型RNAポリメ
ラーゼの能力と比較して熱安定性を向上させるように、
野生型RNAポリメラーゼの少なくとも一つのアミノ酸
が修飾(即ち、置換、付加、挿入または欠落を行った)
したものであることが望ましい。
The RNA polymerase used in the present invention may be either wild type RNA polymerase or mutant RNA polymerase. However, to improve thermostability compared to the ability of the corresponding wild-type RNA polymerase,
At least one amino acid in the wild-type RNA polymerase has been modified (ie, substituted, added, inserted or deleted)
It is desirable that the

【0037】また、本発明において「野生型RNAポリ
メラーゼ」とは、天然に存在するすべてのRNAポリメ
ラーゼを意味する。さらに「野生型RNAポリメラー
ゼ」は野生型RNAポリメラーゼであって、対応する野
生型RNAポリメラーゼと比較して熱安定性を向上させ
ることを目的とする修飾以外のアミノ酸の置換、付加、
欠落、挿入を、さらに有するものであることもできる。
即ち、野生型RNAポリメラーゼを人為的に上記以外の
目的で修飾したRNAポリメラーゼも、上記「野生型R
NAポリメラーゼ」に含まれる。但し、そのようなアミ
ノ酸の置換、付加、挿入または欠落はRNAポリメラー
ゼとしての活性を維持する範囲で、行われたものである
ことが適当である。
In the present invention, the "wild type RNA polymerase" means all naturally occurring RNA polymerases. Furthermore, the “wild-type RNA polymerase” is a wild-type RNA polymerase, and has amino acid substitutions or additions other than modifications intended to improve thermostability as compared with the corresponding wild-type RNA polymerase.
It is possible to further have a missing part and an inserted part.
That is, the RNA polymerase obtained by artificially modifying the wild-type RNA polymerase for the purpose other than the above also has the above-mentioned "wild-type R polymerase".
NA polymerase ”. However, it is appropriate that such substitution, addition, insertion or deletion of amino acids is carried out within a range that maintains the activity as RNA polymerase.

【0038】「野生型RNAポリメラーゼ」としては、
例えばT3ファージ、T7ファージ、SP6ファージ、
K11ファージに由来するRNAポリメラーゼを挙げる
ことができる。ただし、これらのRNAポリメラーゼに
限定されるものではない。
As the "wild type RNA polymerase",
For example, T3 phage, T7 phage, SP6 phage,
An example is RNA polymerase derived from K11 phage. However, it is not limited to these RNA polymerases.

【0039】また、本発明において「野生型RNAポリ
メラーゼ」は、天然に存在する耐熱性のRNAポリメラ
ーゼ、及び天然に存在するRNAポリメラーゼを耐熱性
を有するように人為的に修飾した(即ち、アミノ酸の置
換、付加、挿入または欠落を行った)ものも包含する。
但し、耐熱性を付与するための修飾は、RNAポリメラ
ーゼとしての活性を維持する範囲で、行われたものであ
ることが適当である。
In the present invention, the “wild-type RNA polymerase” is a naturally occurring thermostable RNA polymerase, and a naturally occurring RNA polymerase is artificially modified to have thermostability (ie, amino acid Substitutions, additions, insertions or deletions) are also included.
However, it is appropriate that the modification for imparting heat resistance is carried out within the range in which the activity as the RNA polymerase is maintained.

【0040】T7 RNAポリメラーゼ は極めて特異性
の高いプロモーター特異的RNAポリメラーゼとして知
られている。T7 RNAポリメラーゼ の塩基配列と生
産法に関してはDavanloo et al., Proc.Natl.Acad.Sci.
USA.,81:2035-2039 (1984)に記載されている。さらに大
量生産に関しては、Zawadzki et al., Nucl.Acids Re
s., 19:1948 (1991)に既に記載されている。このファー
ジ由来のRNAポリメラーゼは、大腸菌や高等な生物の
RNAポリメラーゼと異なり、単一のポリペプチドのみ
で転写反応を行うことができる。(Chamberlin et al.,N
ature, 288:277-231(1970)。そのため、転写メカニズム
を解析する格好の材料となり、沢山の突然変異体が分離
され、報告されている。さらにSousa et al.,Nature, 3
64:593-599(1993)に結晶解析結果が記載されている。
T7 RNA polymerase is known as a promoter-specific RNA polymerase with extremely high specificity. Regarding the nucleotide sequence of T7 RNA polymerase and the production method, Davanloo et al., Proc. Natl. Acad. Sci.
USA., 81: 2035-2039 (1984). For mass production, see Zawadzki et al., Nucl.Acids Re
s., 19: 1948 (1991). Unlike the RNA polymerases of Escherichia coli and higher organisms, this phage-derived RNA polymerase can perform a transcription reaction with only a single polypeptide. (Chamberlin et al., N
ature, 288: 277-231 (1970). Therefore, it became an excellent material for analyzing the transcription mechanism, and many mutants were isolated and reported. Sousa et al., Nature, 3
64: 593-599 (1993) describes the crystal analysis results.

【0041】さらに、その他極めて特異性の高いプロモ
ーター特異的RNAポリメラーゼとして大腸菌に感染す
るT3ファージ、サルモネラ菌に感染するSP6ファー
ジ及びKlebsiella pneumoniae に感染するK11ファー
ジ由来のRNAポリメラーゼの3つがよく知られてい
る。尚、上記4種のRNAポリメラーゼは、アミノ酸の
一次構造、プロモーターの配列等、極めて類似してい
る。
Further, three other well-known promoter-specific RNA polymerases having extremely high specificity are RNA polymerases derived from T3 phage infecting E. coli, SP6 phage infecting Salmonella and K11 phage infecting Klebsiella pneumoniae. . The above four RNA polymerases are very similar in amino acid primary structure, promoter sequence and the like.

【0042】[0042]

【実施例】T7 RNAポリメラーゼを用いたインビト
ロ転写反応におけるテトラキス-3-(アミノプロピル)ア
ンモニウム、カルドペンタミンの効果 [実施例1]下記の反応系を用いて、インビトロ転写反応
における好熱菌から見出されたポリアミンの反応促進効
果の検定を行った。具体的には、2種類の好熱菌から見
出されたポリアミンである テトラキス-3-(アミノプロ
ピル)アンモニウム及びカルドペンタミンはそれぞれ終
濃度が 0.05,0.1,0.2,0.5mMになるように、40mM Tri
s-HCl(pH8.0),8mM MgCl2,25mM NaCl,5mM DTT,25μM
ATP, 25μM CTP,25μM GTP,16.25μM UTP,8.75μM
Biotin-UTP,20U T7 RNAポリメラーゼ(F644Y),4U
RNasin(プロメガ社製)、鋳型DNAとしてプラスミドp
Bluescript(ストラタジーン社)40ng、以上のものからな
る転写反応溶液20μlを調製し、37℃で60分間反応させ
た。
[Example] Effect of tetrakis-3- (aminopropyl) ammonium and cardopentamine on in vitro transcription reaction using T7 RNA polymerase [Example 1] From thermophilic bacteria in in vitro transcription reaction using the following reaction system The reaction accelerating effect of the found polyamine was tested. Specifically, tetrakis-3- (aminopropyl) ammonium and cardopentamine, which are polyamines found in two types of thermophiles, have final concentrations of 0.05, 0.1, 0.2, and 0.5 mM, respectively. 40mM Tri
s-HCl (pH8.0), 8mM MgCl 2 , 25mM NaCl, 5mM DTT, 25μM
ATP, 25 μM CTP, 25 μM GTP, 16.25 μM UTP, 8.75 μM
Biotin-UTP, 20U T7 RNA polymerase (F644Y), 4U
RNasin (Promega), plasmid p as template DNA
20 μl of a transcription reaction solution containing 40 ng of Bluescript (Stratagene) and the above was prepared and reacted at 37 ° C. for 60 minutes.

【0043】反応後この溶液に500mM EDTA 2μlを添加
し反応停止させ、さらに2.5mM LiCl10μl、HO 18μ
l,EtOH 100μlを添加後 vortexミキサーで攪拌し−20
℃で30分静置後、12,000rpm ,4℃,20分間遠心し生成
RNAを沈殿させた。沈殿したRNAを70% EtOHでリン
スし真空遠心乾燥機でエタノールを除去した。回収した
生成RNAにH2O (RNase free)40μlを添加溶解し、そ
のうち2μlをHybond N+メンブレン(アマシャム・ファ
ルマシアバイオテク)にスポットした。メンブレンに紫
外線を照射させることによりRNA転写物をメンブレン
表面に固定し、ブロッキング溶液でメンブレンを処理し
た後、ストレプトアビジン−アルカリフォスファターゼ
を介して発光基質であるCDP-Star(ロシュ)を発光させFl
uor-S Multi-imager(Bio-Rad)によりBiotin-UTP取り込
み量の検出定量を行った。
After the reaction, 2 μl of 500 mM EDTA was added to this solution to stop the reaction, and further 10 μl of 2.5 mM LiCl and 18 μm of H 2 O were added.
l, EtOH 100 μl were added and stirred with a vortex mixer −20
After standing still at 30 ° C. for 30 minutes, it was centrifuged at 12,000 rpm, 4 ° C. for 20 minutes to precipitate the produced RNA. The precipitated RNA was rinsed with 70% EtOH and ethanol was removed by a vacuum centrifugal dryer. 40 μl of H 2 O (RNase free) was added to and dissolved in the recovered generated RNA, and 2 μl of the solution was spotted on a Hybond N + membrane (Amersham Pharmacia Biotech). The RNA transcript is immobilized on the surface of the membrane by irradiating the membrane with ultraviolet light, and after treating the membrane with a blocking solution, CDP-Star (Roche), which is a luminescent substrate, is caused to emit light via streptavidin-alkaline phosphatase and Fl.
The amount of Biotin-UTP incorporated was detected and quantified by uor-S Multi-imager (Bio-Rad).

【0044】対照として、テトラキス-3-(アミノプロピ
ル)アンモニウム及びカルドペンタミンが添加されてい
ない反応溶液で同様の実験を行い、その結果を後述する
表1に示した。
As a control, the same experiment was conducted with a reaction solution containing no tetrakis-3- (aminopropyl) ammonium and cardopentamine, and the results are shown in Table 1 below.

【0045】[実施例2]下記の反応系を用いて、インビ
トロ転写反応における好熱菌から見出されたポリアミン
の反応促進効果の検定を行った。具体的には、2種類の
好熱菌から見出されたポリアミンである テトラキス-3-
(アミノプロピル)アンモニウム及びカルドペンタミンは
それぞれ最終濃度が 0.05,0.1,0.2,0.4mMになるよう
に、40mMHepes-KOH(pH 7.5 at25℃),4mM Mg(OAc)2,10
0mM KGlu,5mM DTT ,0.5mM rNTPs,5μM Biotin-UTP,
50U Thermo T7 RNAポリメラーゼ(東洋紡績社製),
4U RNasin(プロメガ社製)、鋳型DNAとしてT7 prom
oterを含んだ500bpのdsDNA 100ng, 以上のものから
なる転写反応溶液20μlを調製し、60℃で30分間反応さ
せた。鋳型DNAはプラスミドpBluescript(ストラタ
ジーン)を鋳型としてプラスミドに存在するT7プロモ
ーターを含むようにプライマーを設計しPCRによって
準備した。
Example 2 Using the following reaction system, the reaction promoting effect of polyamine found in thermophilic bacteria in the in vitro transcription reaction was assayed. Specifically, tetrakis-3-, a polyamine found in two thermophiles
(Aminopropyl) ammonium and cardopentamine are 40 mM Hepes-KOH (pH 7.5 at 25 ° C), 4 mM Mg (OAc) 2 , 10 so that the final concentrations are 0.05, 0.1, 0.2 and 0.4 mM, respectively.
0 mM KGlu, 5 mM DTT, 0.5 mM rNTPs, 5 μM Biotin-UTP,
50U Thermo T7 RNA polymerase (manufactured by Toyobo Co., Ltd.),
4U RNasin (Promega), T7 prom as template DNA
20 μl of a transcription reaction solution containing 100 ng of 500 bp dsDNA containing oter and the above was prepared and reacted at 60 ° C. for 30 minutes. The template DNA was prepared by PCR by designing primers using the plasmid pBluescript (Stratagene) as a template and containing the T7 promoter present in the plasmid.

【0046】反応後この溶液に500mM EDTA 2μlを添加
し反応停止させ、さらに2.5mM LiCl10μl、HO 18μ
l,EtOH 100μlを添加後 vortexミキサーで攪拌し−20
℃で30分静置後、12,000rpm,4℃,20分間遠心し生成R
NAを沈殿させた。沈殿したRNAを70% EtOHでリンス
し真空遠心乾燥機でエタノールを除去した。回収した生
成RNAにH2O (RNase free)40μlを添加溶解し、その
うち2μlをHybond N+メンブレン(アマシャム・ファル
マシアバイオテク)にスポットした。
After the reaction, 2 μl of 500 mM EDTA was added to this solution to stop the reaction, and further 10 μl of 2.5 mM LiCl and 18 μm of H 2 O were added.
l, EtOH 100 μl were added and stirred with a vortex mixer −20
After standing at ℃ for 30 minutes, centrifuge at 12,000 rpm, 4 ℃ for 20 minutes to generate R
NA was precipitated. The precipitated RNA was rinsed with 70% EtOH and ethanol was removed by a vacuum centrifugal dryer. 40 μl of H 2 O (RNase free) was added to and dissolved in the recovered generated RNA, and 2 μl of the solution was spotted on a Hybond N + membrane (Amersham Pharmacia Biotech).

【0047】メンブレンに紫外線を照射させることによ
りRNA転写物をメンブレン表面に固定し、ブロッキン
グ溶液でメンブレンを処理した後、ストレプトアビジン
−アルカリフォスファターゼ(和光純薬)を介して発光基
質であるCDP-Star(ロシュ)を発光させFluor-S Multi-im
ager(Bio-Rad)によりBiotin-UTP 取り込み量の検出定量
を行った。
The RNA transcript was immobilized on the surface of the membrane by irradiating the membrane with ultraviolet rays, and after treating the membrane with a blocking solution, CDP-Star, which is a luminescent substrate, was mediated by streptavidin-alkaline phosphatase (Wako Pure Chemical Industries). Fluor-S Multi-im
The amount of Biotin-UTP incorporated was detected and quantified by ager (Bio-Rad).

【0048】対照として、テトラキス-3-(アミノプロピ
ル)アンモニウム 及びカルドペンタミンが添加されてい
ない反応溶液で同様の実験を行い、その結果を次の表1
に示した。
As a control, a similar experiment was conducted with a reaction solution containing no tetrakis-3- (aminopropyl) ammonium and cardopentamine, and the results are shown in Table 1 below.
It was shown to.

【0049】[0049]

【表1】 [Table 1]

【0050】表1が示す結果から、テトラキス-3-(アミ
ノプロピル)アンモニウム あるいはカルドペンタミンを
添加させることにより、37℃ではそれぞれにおいて約2
倍、また60℃においては約6.5〜7.5倍という顕著な転写
反応促進効果をもたらすことが示された。
From the results shown in Table 1, addition of tetrakis-3- (aminopropyl) ammonium or cardopentamine results in about 2% at 37 ° C. in each case.
It was shown to bring about a remarkable transcription reaction promoting effect of about 6.5 times to 7.5 times at 60 ° C.

【0051】[参考例]好熱菌から見出されたポリアミン
類の合成 [参考例1]テトラキス(3-アミノプロピル)アンモニウム
クロライドの合成 [参考例1−1]トリス(3-アミノプロピル)アミンの合成 次の化5に示す化学反応式に示す通り、THF150mLに水素
化リチウムアルミニウム 5.93g(156.3mmol)を溶解した
溶液に3,3',3''-ニトリロトリスプロピオンアミド(1)
6.00g(26.06mmol)を添加しアルゴン雰囲気下24時間還流
させた。さらにこの反応液にHOを添加し25℃で2時間
攪拌し、得られた固形状物を濾取しエタノールで数回洗
浄しさらに1M塩酸を加えた。濾取したものを減圧下、
溶媒を除去させて化合物(トリス(3-アミノプロピル)ア
ミン)(2) (10.62g crude)が黄色油状物として得られ
た。
[Reference Example] Synthesis of polyamines found from thermophile [Reference Example 1] Synthesis of tetrakis (3-aminopropyl) ammonium chloride [Reference Example 1-1] Tris (3-aminopropyl) amine Synthesis of 3,3 ', 3''-nitrilotrispropionamide (1) was added to a solution prepared by dissolving 5.93 g (156.3 mmol) of lithium aluminum hydride in 150 mL of THF as shown in the chemical reaction formula shown below.
6.00 g (26.06 mmol) was added and the mixture was refluxed for 24 hours under an argon atmosphere. Furthermore, H 2 O was added to this reaction solution, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 2 hours. The obtained solid substance was collected by filtration, washed several times with ethanol, and 1M hydrochloric acid was further added. What was collected by filtration under reduced pressure,
The solvent was removed to obtain the compound (tris (3-aminopropyl) amine) (2) (10.62g crude) as a yellow oil.

【0052】[0052]

【化5】 [Chemical 5]

【0053】[参考例1−2]トリス-(3-フタルイミド
プロピル)アミンの合成 次の化6に示す化学反応式に示す通り、化合物(トリス
(3-アミノプロピル)アミン)(2) 10.62g(30.95mmol)、
無水フタル酸45.83g(309.5mmol)、酢酸ナトリウム12.70
g(154.8mmol)の混合物をアルゴン雰囲気下170℃で2時
間加熱させた。その後、室温まで冷まし200mLのHOを
添加した。得られた懸濁液を加熱し15分間煮沸させた
後、炭酸水素ナトリウム水溶液でpH8に調整した。得ら
れた黄褐色の固形状物を濾過により水層から除き、その
濾液を酢酸エチルで洗浄抽出し、無水硫酸マグネシウム
で乾燥させた後減圧下、溶媒を除去した。得られた残渣
を、ヘキサン−酢酸エチルを展開溶媒とするシリカゲル
カラムクロマトグラフィー法により分離精製し化合物
(トリス-(3-フタルイミドプロピル)アミン)(3)(5.0
5g,収率33.5%)が白色粉状物として得られた。
[Reference Example 1-2] Synthesis of tris- (3-phthalimidopropyl) amine As shown in the chemical reaction formula shown in the following Chemical formula 6, the compound (tris
(3-aminopropyl) amine) (2) 10.62 g (30.95 mmol),
Phthalic anhydride 45.83 g (309.5 mmol), sodium acetate 12.70
A mixture of g (154.8 mmol) was heated at 170 ° C. for 2 hours under an argon atmosphere. Then it was cooled to room temperature and 200 mL of H 2 O was added. The obtained suspension was heated and boiled for 15 minutes, and then adjusted to pH 8 with an aqueous sodium hydrogen carbonate solution. The obtained yellowish brown solid substance was removed from the aqueous layer by filtration, the filtrate was washed and extracted with ethyl acetate, dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was removed under reduced pressure. The obtained residue was separated and purified by a silica gel column chromatography method using hexane-ethyl acetate as a developing solvent to give a compound (tris- (3-phthalimidopropyl) amine) (3) (5.0
5 g, yield 33.5%) was obtained as a white powder.

【0054】得られた白色粉末状物のNMR(1H-NMR、
13C-NMR)、FAB-MS、及び融点は次の通りである。 1H-NMR(400MHz,CDCl3);δ1.80(6H,m),2.5(6H,m),3.74(6
H,m),7.68(6H,m),7.80(6H,m) 13C-NMR(400MHz,CDCl3);δ26.60,36.78,51.68,123.51,1
32.67,134.11,168.71 FAB-MS;m/z579.36(M++H) m.p.150-151℃
NMR of the obtained white powder (1H-NMR,
13C-NMR), FAB-MS, and melting point are as follows. 1H-NMR (400MHz, CDCl3); δ1.80 (6H, m), 2.5 (6H, m), 3.74 (6
H, m), 7.68 (6H, m), 7.80 (6H, m) 13C-NMR (400MHz, CDCl3); δ26.60,36.78,51.68,123.51,1
32.67,134.11,168.71 FAB-MS; m / z 579.36 (M ++ H) mp 150-151 ℃

【0055】[0055]

【化6】 [Chemical 6]

【0056】[参考例1−3] N-(3-ヨードプロピル)フ
タルイミドの合成 次の化7に示す化学反応式に示す通り、ドライアセトン
20mLにヨウ化ナトリウム2.80g(18.65mmol)を溶解させた
溶液にN-(3-ブロモプロピル)フタルイミド(4)1.00g(3.7
3mmol)を添加し、アルゴン雰囲気下2時間還流させた。
その後反応液を室温まで冷まし、HO を加え、酢酸エ
チルで3回抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させ後
減圧下、溶媒を除去した。ほぼ定量的に化合物(N-(3-ヨ
ードプロピル)フタルイミド)(5) が黄色粉状物として得
られた。
[Reference Example 1-3] Synthesis of N- (3-iodopropyl) phthalimide As shown in the following chemical reaction formula, dry acetone was used.
To a solution prepared by dissolving 2.80 g (18.65 mmol) of sodium iodide in 20 mL of N- (3-bromopropyl) phthalimide (4), 1.00 g (3.7
(3 mmol) was added and the mixture was refluxed for 2 hours under an argon atmosphere.
After that, the reaction solution was cooled to room temperature, H 2 O was added, the mixture was extracted 3 times with ethyl acetate, dried over anhydrous magnesium sulfate, and then the solvent was removed under reduced pressure. The compound (N- (3-iodopropyl) phthalimide) (5) was obtained almost quantitatively as a yellow powder.

【0057】得られた黄色粉末状物のNMR(1H-NMR、
13C-NMR)、FAB-MS、及び融点は次の通りである。 1H-NMR(400MHz,CDCl3);δ2.25(2H,m),3.17(2H,t),3.78
(2H,t),7.73(2H,m),7.85(2H,m) 13C-NMR(400MHz,CDCl3);δ1.12,32.54,38.63,123.31,13
1.98,134.04,168.21 FAB-MS;m/z316.22 m.p.88-89℃
NMR of the obtained yellow powder (1H-NMR,
13C-NMR), FAB-MS, and melting point are as follows. 1H-NMR (400MHz, CDCl3); δ2.25 (2H, m), 3.17 (2H, t), 3.78
(2H, t), 7.73 (2H, m), 7.85 (2H, m) 13 C-NMR (400MHz, CDCl3); δ1.12,32.54,38.63,123.31,13
1.98,134.04,168.21 FAB-MS; m / z316.22 mp 88-89 ℃

【0058】[0058]

【化7】 [Chemical 7]

【0059】[参考例1−4]テトラキス(3-フタルイミ
ドプロピル)アンモニウムヨージドの合成 次の化8に示す化学反応式に示す通り、 化合物(トリス
-(3-フタルイミドプロピル)アミン)(3) 2.74g(4.74mmo
l)と化合物(N-(3-ヨードプロピル)フタルイミド)(5) 1.
79g(5.68mmol)を無水ジオキサン2.5mLに溶解し、アルゴ
ン雰囲気下200℃で3時間攪拌した。生成した白色固形
状物を濾取し無水酢酸エチルで洗浄し溶媒を除去した。
この固形状物を再度無水ジオキサンに溶解し1時間還流
した後、沈殿物を濾過した。この操作を数回繰り返し
た。得られた沈殿物を乾燥させることで化合物(テトラ
キス(3-フタルイミドプロピル)アンモニウムヨージド)
(6)(3.23g, 収率76.2%)が白色粉状物として得られ
た。
[Reference Example 1-4] Synthesis of tetrakis (3-phthalimidopropyl) ammonium iodide As shown in the chemical reaction formula shown in the following Chemical formula 8, the compound (tris
-(3-phthalimidopropyl) amine) (3) 2.74g (4.74mmo
l) and the compound (N- (3-iodopropyl) phthalimide) (5) 1.
79 g (5.68 mmol) was dissolved in 2.5 mL of anhydrous dioxane and stirred at 200 ° C. for 3 hours under an argon atmosphere. The produced white solid substance was collected by filtration and washed with anhydrous ethyl acetate to remove the solvent.
This solid substance was again dissolved in anhydrous dioxane and refluxed for 1 hour, and then the precipitate was filtered. This operation was repeated several times. The compound obtained by drying the obtained precipitate (tetrakis (3-phthalimidopropyl) ammonium iodide)
(6) (3.23 g, yield 76.2%) was obtained as a white powder.

【0060】得られた白色粉末状物のNMR(1H-NMR、
13C-NMR)及びFAB-MSは次の通りである。 1H-NMR(400MHz,DMSO-d6);δ1.92(8H,m),3.32(8H,m),3.5
8(8H,t),7.84(16H,m) 13C-NMR(400MHz,DMSO-d6);δ20.96,34.46,56.07,123.0
4,131.64,134.30,167.84 FAB-MS;m/z766.49(M++H)
NMR of the obtained white powder (1H-NMR,
13C-NMR) and FAB-MS are as follows. 1H-NMR (400MHz, DMSO-d6); δ1.92 (8H, m), 3.32 (8H, m), 3.5
8 (8H, t), 7.84 (16H, m) 13C-NMR (400MHz, DMSO-d6); δ20.96,34.46,56.07,123.0
4,131.64,134.30,167.84 FAB-MS; m / z766.49 (M ++ H)

【0061】[0061]

【化8】 [Chemical 8]

【0062】[参考例1−5]テトラキス(3-アミノプロ
ピル)アンモニウムクロライドの合成 次の化9に示す化学反応式に示す通り、化合物(テトラ
キス(3-フタルイミドプロピル)アンモニウムヨージド)
(6)0.30g(0.34mmol)をヒドラジン0.33mL(10.34mmol)を
含む無水エタノール溶液6mLに添加しアルゴン雰囲気下
2時間還流した。反応液を室温まで冷ました後、1M塩
酸を加えた。生成した沈殿固形物を濾過し、濾液を減圧
下濃縮した。得られた残渣をDowex 50W-X4(H+ form) カ
ラムに供したのち、6M塩酸で溶出させた。分取した画
分はHPLCにより分析し、4級アミンの含まれる画分を約
40℃で減圧濃縮、乾固させることで化合物(テトラキス
(3-アミノプロピル)アンモニウムクロライド)(7)(0.01
8g, 収率12.4%)が黄色粉状物として得られた。
[Reference Example 1-5] Synthesis of tetrakis (3-aminopropyl) ammonium chloride As shown in the chemical reaction formula shown in Chemical Formula 9 below, a compound (tetrakis (3-phthalimidopropyl) ammonium iodide)
(6) 0.30 g (0.34 mmol) was added to 6 mL of anhydrous ethanol solution containing 0.33 mL (10.34 mmol) of hydrazine, and the mixture was refluxed for 2 hours under an argon atmosphere. After the reaction solution was cooled to room temperature, 1M hydrochloric acid was added. The formed solid precipitate was filtered, and the filtrate was concentrated under reduced pressure. The obtained residue was applied to a Dowex 50W-X4 (H + form) column and then eluted with 6M hydrochloric acid. The collected fractions are analyzed by HPLC and the fractions containing quaternary amine
The compound (tetrakis) was concentrated by vacuum concentration at 40 ° C and dried to dryness.
(3-aminopropyl) ammonium chloride) (7) (0.01
8 g, yield 12.4%) was obtained as a yellow powder.

【0063】[0063]

【化9】 [Chemical 9]

【0064】[参考例2] カルドペンタミンの合成 次の化10に示す化学反応式に示す通り、 N,N-ビス(3-
アミノプロピル)-1,3-プロパンジアミン(8) 2.50mL(12.
21mmol)を120mLの2-プロパノールに溶解させ、さらにこ
の溶液にN-(3-ブロモプロピル)フタルイミド(9) 4.00g
(14.92mmol)を添加した混合物をアルゴン雰囲気下20時
間還流させた。反応液を室温まで冷ました後12M塩酸を
添加し、さらに10時間還流させた。
Reference Example 2 Synthesis of Cardopentamine As shown in the chemical reaction formula shown in Chemical formula 10 below, N, N-bis (3-
Aminopropyl) -1,3-propanediamine (8) 2.50 mL (12.
21 mmol) was dissolved in 120 mL of 2-propanol, and N- (3-bromopropyl) phthalimide (9) 4.00 g was added to the solution.
The mixture to which (14.92 mmol) was added was refluxed for 20 hours under an argon atmosphere. The reaction solution was cooled to room temperature, 12M hydrochloric acid was added, and the mixture was refluxed for 10 hours.

【0065】その後この混合物から減圧下溶媒を除去し
た。得られた残渣にHO 10mLを加え沈殿物を濾過し
た。濾液を減圧下濃縮し得られた残渣をDowex 50W-X4(H
+ form) カラムに供したのち、3M塩酸で溶出させた。
分取した画分はHPLCで分析し、カルドペンタミンを含む
画分は約40℃で減圧濃縮、乾固させた。得られた残渣は
エタノール:メタノール(=1:1)で再結晶させることで
化合物(カルドペンタミン)(10)(0.079g, 収率15.1%)
が白色粉状物として得られた。
Then, the solvent was removed from this mixture under reduced pressure. 10 mL of H 2 O was added to the obtained residue, and the precipitate was filtered. The filtrate was concentrated under reduced pressure and the resulting residue was filtered using Dowex 50W-X4 (H
+ form) column and then eluted with 3M hydrochloric acid.
The collected fractions were analyzed by HPLC, and the fraction containing cardopentamine was concentrated under reduced pressure at about 40 ° C. and dried. The obtained residue was recrystallized from ethanol: methanol (= 1: 1) to give the compound (cardopentamine) (10) (0.079g, yield 15.1%).
Was obtained as a white powder.

【0066】[0066]

【化10】 [Chemical 10]

【0067】[0067]

【発明の効果】本発明は、インビトロ転写反応におい
て、好熱菌から見出されたポリアミン類を添加させるこ
とによりRNA合成量を増加させることが可能になる。
従って,インビトロ転写反応におけるRNA転写産物を
増大させることにより、微量試料しか入手できない遺伝
子の解析、プローブの調製に効果を発揮する。また、高
温度域での転写反応も促進するため反応の安定化作用に
よる長時間反応や自動化にもつながるため、遺伝子解析
分野、遺伝子診断に関係する分野に特に有効であるとい
う効果がある。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention makes it possible to increase the amount of RNA synthesis by adding polyamines found from thermophiles in an in vitro transcription reaction.
Therefore, by increasing the RNA transcription product in the in vitro transcription reaction, it exerts an effect in the analysis of genes and the preparation of probes in which only a small amount of sample can be obtained. Further, since it promotes the transcription reaction in the high temperature range, it leads to long-term reaction and automation due to the stabilizing action of the reaction, so that it is particularly effective in the field of gene analysis and fields related to gene diagnosis.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米田 祐康 東京都千代田区神田錦町1丁目5番地 金 剛錦町ビル 株式会社ニッポンジーンテク 内 (72)発明者 大島 泰郎 東京都町田市高ヶ坂1826−2 (72)発明者 綿引 正則 東京都千代田区神田錦町1丁目5番地 金 剛錦町ビル 株式会社ニッポンジーンテク 内 Fターム(参考) 4B024 AA20 BA80 CA01 CA04 CA11 HA01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yasuyasu Yoneda             5-5 Kandanishikicho, Chiyoda-ku, Tokyo             Gonishikicho Building Nippon Genetech Co., Ltd.             Within (72) Inventor Yasuo Oshima             1826-2 Takagasaka, Machida City, Tokyo (72) Inventor Masanori Watabiki             5-5 Kandanishikicho, Chiyoda-ku, Tokyo             Gonishikicho Building Nippon Genetech Co., Ltd.             Within F-term (reference) 4B024 AA20 BA80 CA01 CA04 CA11                       HA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 RNAポリメラーゼと対応するプロモー
ター配列を有する鋳型DNAとを混合し、核酸転写物を
得る方法であって、 次の化1の化学式で示されるテトラキス(3-アミノプロ
ピル)アンモニウム又はその塩及び/又は化2の化学式
で示されるカルドペンタミン又はその塩を加え、50℃
以上で転写反応を行うことを特徴とするインビトロ転写
反応法。 【化1】 【化2】
1. A method for mixing a RNA polymerase and a template DNA having a corresponding promoter sequence to obtain a nucleic acid transcript, which comprises tetrakis (3-aminopropyl) ammonium represented by the following chemical formula: Add a salt and / or cardopentamine represented by the chemical formula of Chemical formula 2 or a salt thereof, and
An in vitro transcription reaction method characterized by carrying out a transcription reaction as described above. [Chemical 1] [Chemical 2]
【請求項2】 前記テトラキス(3-アミノプロピル)アン
モニウム又はその塩及び/又はカルドペンタミン又はそ
の塩が化学合成によって得られたものを用いることを特
徴とする請求項1に記載のインビトロ転写反応法
2. The in vitro transcription reaction according to claim 1, wherein the tetrakis (3-aminopropyl) ammonium or a salt thereof and / or cardopentamine or a salt thereof is obtained by chemical synthesis. Law
【請求項3】 前記RNAポリメラーゼが、T7,T
3,SP6及びK11ファージ由来のRNAポリメラー
ゼ誘導体であって、少なくとも一個のアミノ酸の付加、
欠失、挿入もしくは置換されたRNAポリメラーゼを用
いることを特徴とする請求項1に記載のインビトロ転写
反応法。
3. The RNA polymerase is T7, T
3, an RNA polymerase derivative derived from SP6 and K11 phage, wherein at least one amino acid is added,
The in vitro transcription reaction method according to claim 1, wherein a deleted, inserted or substituted RNA polymerase is used.
JP2001325016A 2001-10-23 2001-10-23 In vitro transcription reaction method Pending JP2003125767A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001325016A JP2003125767A (en) 2001-10-23 2001-10-23 In vitro transcription reaction method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001325016A JP2003125767A (en) 2001-10-23 2001-10-23 In vitro transcription reaction method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003125767A true JP2003125767A (en) 2003-05-07

Family

ID=19141651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001325016A Pending JP2003125767A (en) 2001-10-23 2001-10-23 In vitro transcription reaction method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003125767A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006197255A (en) * 2005-01-13 2006-07-27 Nec Corp Local content connection system, mobile terminal, method for connecting local content, and client program
US10034951B1 (en) 2017-06-21 2018-07-31 New England Biolabs, Inc. Use of thermostable RNA polymerases to produce RNAs having reduced immunogenicity

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006197255A (en) * 2005-01-13 2006-07-27 Nec Corp Local content connection system, mobile terminal, method for connecting local content, and client program
JP4561983B2 (en) * 2005-01-13 2010-10-13 日本電気株式会社 Local content connection system, mobile terminal, local content connection method, and client program
US10034951B1 (en) 2017-06-21 2018-07-31 New England Biolabs, Inc. Use of thermostable RNA polymerases to produce RNAs having reduced immunogenicity
US11376338B2 (en) 2017-06-21 2022-07-05 New England Biolabs, Inc. Use of thermostable RNA polymerases to produce RNAs having reduced immunogenicity

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI658139B (en) Recombinant dna polymerase for improved incorporation of nucleotide analogues
Delaney et al. Assays for Determining Lesion Bypass Efficiency and Mutagenicity of Site‐Specific DNA Lesions In Vivo
JP4621926B2 (en) Enzyme substrate-modified nucleoside triphosphate, nucleic acid probe, multilabeled nucleic acid probe, method for producing multilabeled nucleic acid probe, and method for detecting target nucleic acid
EP3269809A1 (en) MODIFIED AMINOACYL-tRNA SYNTHETASE AND USE THEREOF
JP2003510052A (en) Methods and compositions for improved polynucleotide synthesis
JP2021530479A (en) Enzymatic synthesis of 4'-ethylnucleoside analogs
US6951720B2 (en) Use of phosphorothiolate polynucleotides in ligating nucleic acids
JP3096722B2 (en) Method for preparing primer for polymerase chain reaction and method for amplifying DNA using the same
JP2003125767A (en) In vitro transcription reaction method
Siegmund et al. Enzymatic synthesis of 2′-methylseleno-modified RNA
KR20140133744A (en) Method for Producing Phosphoserine Incorporated Proteins by Using SepRS Mutants and EF-Tu Mutants
US20110288286A1 (en) Process for the enzymatic production of cyclic diguanosine monophosphate employing a diguanylate cyclase comprising a mutated rxxd motif
Nainytė et al. Synthesis of an acp 3 U phosphoramidite and incorporation of the hypermodified base into RNA
JP2023522234A (en) Terminal deoxynucleotidyl transferase mutants and uses thereof
JP5704481B2 (en) Nucleic acid detection kit
Matsumoto et al. Production of yeast tRNA (m7G46) methyltransferase (Trm8–Trm82 complex) in a wheat germ cell-free translation system
US7902335B1 (en) Heat-stable recA mutant protein and a nucleic acid amplification method using the heat-stable recA mutant protein
US6207378B1 (en) Method for amplifying nucleic acid molecules and method for synthesizing proteins
JP2001054387A (en) Improved rna polymerase
JP2000184886A (en) Rna polymerase transcription promoter and method of determining base sequence
JP5618227B2 (en) Nucleic acid amplification method and gene mutation detection method
US20230340449A1 (en) Thermostable ligase with reduced sequence bias
JP5146785B2 (en) Enzyme substrate modified nucleoside triphosphate derivatives
US7906639B2 (en) Oligonucleotides having a 2′-O,4′-C-ethylene nucleotide in the third position of the 3′-end
Janoušková Interaction of nucleic acids with RNA polymerase