JP2003527119A - Methods for detecting nucleic acid differences - Google Patents

Methods for detecting nucleic acid differences

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JP2003527119A
JP2003527119A JP2001568034A JP2001568034A JP2003527119A JP 2003527119 A JP2003527119 A JP 2003527119A JP 2001568034 A JP2001568034 A JP 2001568034A JP 2001568034 A JP2001568034 A JP 2001568034A JP 2003527119 A JP2003527119 A JP 2003527119A
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holliday
nucleic acid
complex
binding
stranded
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JP2001568034A
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Japanese (ja)
Inventor
ヤン,キンホン
ヤン,ウェンディー
リシャンスキィー,アラ
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フレッシュジーン,インコーポレーテッド
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813Hybridisation assays
    • C12Q1/6827Hybridisation assays for detection of mutation or polymorphism

Abstract

(57)【要約】 本発明は、2つの関連核酸配列の差の有無を検出する方法を提供する。この方法では、標的核酸と参照核酸を、移動可能なブランチ構造と4ウェイ核酸複合体を形成することができる条件下で、接触させる。接触条件下で、もし参照核酸と標的核酸が同一なら、ブランチ移動が完了するまで進み、完全な鎖の交換が起きる。もし参照核酸と標的核酸が異なるなら、ブランチ移動は完了するまで進まず、安定な4ウェイ複合体が得られる。安定な4ウェイ複合体の検出は、核酸間の差の存在を確定する。安定な4ウェイ複合体は、そのような複合体に特異的に結合する分子を用いて、安定な4ウェイ複合体のゲル電気泳動または特異的単離により検出される。 (57) Abstract The present invention provides a method for detecting the presence or absence of a difference between two related nucleic acid sequences. In this method, a target nucleic acid and a reference nucleic acid are brought into contact with a movable branch structure under conditions capable of forming a 4-way nucleic acid complex. Under contacting conditions, if the reference nucleic acid and the target nucleic acid are the same, proceed until branch transfer is complete and complete strand exchange occurs. If the reference nucleic acid and the target nucleic acid are different, branch transfer does not proceed until completion, resulting in a stable 4-way complex. Detection of a stable 4-way complex determines the presence of differences between nucleic acids. Stable four-way complexes are detected by gel electrophoresis or specific isolation of stable four-way complexes using molecules that specifically bind to such complexes.

Description

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

【0001】 1.発明の分野 本発明は、分子生物学の分野、さらに詳しくは核酸ハイブリダイゼーション、
ホリデイジャンクション(Holliday junction)形成、およびブランチ移動(bra
nch migration)に関する。1つの態様において本発明は、2つの関連する核酸
配列の差の存在を検出するための方法と試薬を提供する。本発明の好適な実施形
態において、この差は、突然変異、例えば点突然変異、欠失または挿入である。
本発明の実際の応用には、特に限定されないが、遺伝子タイピング、一塩基多型
(single nucleotide polymorphism)の発見と検出、ポリヌクレオチドの性状解
析と定量、突然変異速度の検出、遺伝子発現解析がある。さらに本発明は、ホモ
接合性とヘテロ接合性の遺伝子改変を区別することができる。
1. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of molecular biology, more particularly nucleic acid hybridization,
Holiday junction formation and branch migration (bra
nch migration). In one aspect, the invention provides methods and reagents for detecting the presence of differences between two related nucleic acid sequences. In a preferred embodiment of the invention, the difference is a mutation, eg a point mutation, deletion or insertion.
Practical applications of the invention include, but are not limited to, genotyping, discovery and detection of single nucleotide polymorphisms, characterization and quantification of polynucleotides, mutation rate detection, gene expression analysis. . Furthermore, the present invention can distinguish between homozygous and heterozygous genetic modifications.

【0002】 2.発明の背景 相補的核酸に選択的かつ特異的に結合する核酸の傾向は、無数の核酸ハイブリ
ダイゼーション技法の開発で利用されている。そのような技法は、核酸配列の相
補性および/または同一性の検出に有用(例えば、ノーザンブロット、サザンブ
ロット、および遺伝子発現チップ/マイクロアレイのような差別的遺伝子発現レ
ベルの定量)なだけでなく、ある場合にはこれらは、関連核酸配列の差を検出す
るために使用されている。
2. BACKGROUND OF THE INVENTION The propensity of nucleic acids to selectively and specifically bind complementary nucleic acids has been exploited in the development of myriad nucleic acid hybridization techniques. Such techniques are not only useful for detecting complementarity and / or identity of nucleic acid sequences (eg, quantification of differential gene expression levels such as Northern blots, Southern blots, and gene expression chips / microarrays). In some cases, these have been used to detect differences in related nucleic acid sequences.

【0003】 現在の対立遺伝子特異的ハイブリダイゼーションに基づく遺伝子タイピング技
術は、低い特異性のために正確ではないという欠点がある。特にポリヌクレオチ
ドハイブリダイゼーションに基づく現在の遺伝子タイピング技法は、一塩基多型
を区別または同定するには特異性が不充分である。例えばあるバージョンの特異
的SNPを含有する特異的DNA鎖/オリゴは、完全に一致した相補的DNAのみでなく
、第2のバージョンの特異的SNPを含有するような完全には一致していないもの
にも、ハイブリダイズすることができる。2つの完全に一致した相補的DNA鎖の
間のハイブリダイゼーションは、完全には一致していない相補的DNA鎖(2つの
相補鎖の間の単一のまたは複数の塩基対ミスマッチを有するものを含む)の間の
ハイブリダイゼーションより強いが、単一塩基対の差は通常小さすぎるため、SN
Pの評価に充分な特異性ではない。これに対して、特異的cDNAと、チップ/マイ
クロアレイ上に固定化されたその対応するオリゴ/DNA断片との間のハイブリダ
イゼーションは、非常に特異的であるという事実のために、遺伝子発現チップお
よび/またはマイクロアレイはしばしば、SNPチップ/マイクロアレイより特異
性/正確性が優れている。そのようなハイブリダイゼーションは、必ずしも2つ
の核酸の間の単一塩基対の差に依存しない。本明細書に開示の方法は、特異性の
高い対立遺伝子特異的ホリデイ構造形成を、核酸ハイブリダイゼーション技術(
例えば、遺伝子チップ/マイクロアレイ)と組合せることにより、この問題に対
応している。その結果、SNPチップ/マイクロアレイは、遺伝子発現チップ/マ
イクロアレイと同レベルの特異性/正確性を達成することができる。
Current allele-specific hybridization-based genotyping techniques suffer from the inaccuracy due to their low specificity. In particular, current genotyping techniques based on polynucleotide hybridization are insufficiently specific to distinguish or identify single nucleotide polymorphisms. For example, a specific DNA strand / oligo containing one version of a specific SNP is not only a perfectly matched complementary DNA, but also a non-perfect match that contains a second version of a specific SNP. Can also hybridize. Hybridizations between two perfectly matched complementary DNA strands include those that are not perfectly matched complementary strands (those with single or multiple base pair mismatches between the two complementary strands). ), But the single base pair difference is usually too small, so the SN
Not specific enough to assess P. In contrast, hybridization between a specific cDNA and its corresponding oligo / DNA fragment immobilized on a chip / microarray is due to the fact that it is very specific and gene expression chips and Microarrays are often more specific / accurate than SNP chips / microarrays. Such hybridization does not necessarily depend on a single base pair difference between the two nucleic acids. The method disclosed herein uses highly specific allele-specific Holliday structure formation for nucleic acid hybridization techniques (
This problem is addressed by combining with, for example, a gene chip / microarray). As a result, SNP chips / microarrays can achieve the same level of specificity / accuracy as gene expression chips / microarrays.

【0004】 Panyutin IGらの1993年の論文(Panyutin IG, Hsieh P, 単一塩基ミスマッチ
は、自発性DNAブランチ移動を妨害する、(1993)J. Mol. Biol., 230:413-24)
において、1本鎖M13mp18ウイルスDNAの特異的な部分に完全(または部分的)に
相補的1本鎖オリゴは、このウイルスDNAにアニーリングし、各端の1つ(また
は2つ)のテイルと部分的2本鎖を形成する。オリゴとM13mp18ウイルスDNAとで
形成される部分的2本鎖は次に、1つ(または2つ)の相補的テイルを有する侵
入性2本鎖と、4ウェイ(four-way)ホリデイ様構造を形成することができる。
4ウェイホリデイ様構造は次に、テイルから離れる方向にブランチ移動を受ける
(これは、エネルギーバリアのためにブランチ移動してテイルに戻ることができ
ない;新しいH結合を形成することなく既存のH結合を破壊する)。単一テイル
の部分的2本鎖の間で形成されるホリデイ構造について、オリゴ/M13mp18部分
2本鎖の2本鎖部分と、侵入部分2本鎖の2本鎖部分の間の単一(または複数)
の塩基対の差は、Mg++の有無にかかわらず、充分なエネルギーバリア(2H-結合
→0H-結合)を設けて、ブランチ移動を防止し、アニーリングしたオリゴの放出
を防ぐ。テイルが2つある部分的2本鎖の間で形成されるホリデイ構造について
、オリゴ/M13mp18部分2本鎖の2本鎖部分と、侵入部分2本鎖の間の単一の塩
基対の差(置換、欠失または挿入)は、Mg++の存在下で、充分なエネルギーバリ
アを設けて、ブランチ移動を防止し、アニーリングしたオリゴのみの放出を防ぐ
[0004] Panyutin IG et al., 1993 paper (Panyutin IG, Hsieh P, single base mismatch interferes with spontaneous DNA branch migration, (1993) J. Mol. Biol., 230: 413-24).
In, a single-stranded oligo that is completely (or partially) complementary to a specific portion of single-stranded M13mp18 viral DNA anneals to this viral DNA and has one (or two) tails and moieties at each end. Form a target double strand. The partial double-strand formed by the oligo and M13mp18 viral DNA then forms an invasive double-strand with one (or two) complementary tails and a four-way Holliday-like structure. Can be formed.
The 4-way holiday-like structure then undergoes branch migration away from the tail (which cannot branch to the tail due to the energy barrier; existing H-bonds without forming new H-bonds). To destroy). Regarding the Holliday structure formed between the partial double strands of a single tail, oligo / M13mp18 partial single strand between the double strand portion of the double strand and the double strand portion of the invasion portion double (or Multiple)
The difference in the base pair of irrespective of presence or absence of Mg ++ provides a sufficient energy barrier (2H-bond → 0H-bond) to prevent branch migration and release of annealed oligos. Regarding the Holliday structure formed between the partial double strands having two tails, the single base pair difference between the double-stranded portion of the oligo / M13mp18 partial double strand and the invading double strand ( Substitutions, deletions or insertions), in the presence of Mg ++ , provide a sufficient energy barrier to prevent branch migration and release of only the annealed oligos.

【0005】 関連核酸配列の差を検出するために提唱されている1つの方法は、関連配列の
間でホリデイジャンクションを含む複合体を形成する。米国特許第6,013,439号
に記載のこの方法では、複合体内の少なくとも1対の非相補鎖の各メンバーが標
識される。2つの標識物は、互いの近傍にある標識物に依存してシグナルを生成
する。関連核酸配列の間に差があれば、ホリデイジャンクションが安定化され、
こうして標識物を互いの近傍に位置させ、そしてシグナルを生成する。一方もし
2つの配列の間に差が無いなら、ホリデイジャンクションは安定せず、複合体は
2本鎖に解離し、2つの標識の間の密な近接が破壊され、シグナルが弱くなる。
安定化された複合体が形成されたかどうかが測定され、その存在は、関連配列の
間に差があることを示す。
One proposed method for detecting differences in related nucleic acid sequences forms a complex containing Holliday junctions between related sequences. In this method, described in US Pat. No. 6,013,439, each member of at least one pair of non-complementary strands within the complex is labeled. The two labels produce a signal depending on the labels in the vicinity of each other. Differences between related nucleic acid sequences stabilize the Holliday junction,
Thus the labels are placed in close proximity to each other and produce a signal. On the other hand, if there is no difference between the two sequences, the Holliday junction is not stable and the complex dissociates into two strands, breaking the close proximity between the two labels and weakening the signal.
Whether a stabilized complex was formed was measured and its presence indicates a difference between related sequences.

【0006】 関連核酸配列の差を検出する上記方法の1つの問題は、ホリデイジャンクショ
ン複合体の検出に必要な標識核酸鎖を作成するのに、標識PCRプライマーの使用
が必要なことである。特に、分析の標的である核酸がゲノムDNAである時、標識
プライマーの使用は、使用しなければならないプライマーの濃度と、高レベルの
標識プライマーの存在で起きる以後の妨害のために、問題になることである。こ
の方法の主要な実際的応用の1つは、ゲノムDNAの分析であるため、これは大き
な欠点である。さらに、標識核酸の調製と使用は、費用がかかって不便であり、
従って標識ポリヌクレオチドまたはプライマーの使用を必要としない配列の差を
測定するための、有効な方法が利用可能であることが好ましいであろう。
[0006] One problem with the above methods of detecting differences in related nucleic acid sequences is the use of labeled PCR primers to create the labeled nucleic acid strands necessary for the detection of Holliday junction complexes. The use of labeled primers becomes problematic, especially when the nucleic acid targeted for analysis is genomic DNA, due to the concentration of primer that must be used and subsequent interference that occurs in the presence of high levels of labeled primer. That is. This is a major drawback as one of the major practical applications of this method is the analysis of genomic DNA. Moreover, the preparation and use of labeled nucleic acids is costly and inconvenient,
Thus, it would be preferable that available methods be available to measure sequence differences that do not require the use of labeled polynucleotides or primers.

【0007】 本発明は、関連核酸配列の差の迅速で効率的な同定のための新規方法と試薬を
提供することにより、標識ポリヌクレオチドとプライマーの使用に関連する問題
を処理する。従って、本発明は、分子生物学と医学を含む分野に、非常に好まし
い実際的な追加となる。
The present invention addresses the problems associated with the use of labeled polynucleotides and primers by providing new methods and reagents for the rapid and efficient identification of related nucleic acid sequence differences. Therefore, the present invention represents a highly desirable and practical addition to fields including molecular biology and medicine.

【0008】 Panyutin IGとHsieh Pの知見に基づき、我々は、遺伝子タイピングアッセイの
複合化(1回のアッセイ反応で、数万のSNP/突然変異が測定できる)を可能に
し、個々のPCR反応の必要性を排除する遺伝子タイピング方法を設計した。その
結果、我々の方法は、費用を大幅に低下させ、遺伝子タイピングのスループット
を改善する可能性がある。
Based on the findings of Panyutin IG and Hsieh P, we have enabled the combination of genotyping assays (tens of thousands of SNPs / mutations can be measured in one assay reaction) and A genotyping method was designed that eliminated the need. As a result, our method may significantly reduce cost and improve genotyping throughput.

【0009】 3.発明の要約 ある態様において本発明は、2つの関連核酸配列の差の有無を検出する方法を
提供する。本方法は、単一ヌクレオチド多型であっても、核酸間のどんな差の存
在をも検出するのに充分な高い感度を達成する。この方法では、標的核酸と参照
核酸を、移動可能なブランチ構造と4ウェイ核酸複合体を形成することができる
条件下で、接触させる。その接触条件下で、もし参照核酸と標的核酸が同一なら
、ブランチ移動が完了するまで進み、完全な鎖の交換が起きる。もし参照核酸と
標的核酸が異なるなら、ブランチ移動は完了するまで進まず、安定な4ウェイ複
合体が得られる。安定な4ウェイ複合体の検出は、核酸間の差の存在を確定する
。安定な4ウェイ複合体は、そのような複合体に特異的に結合する分子を用いて
、安定な4ウェイ複合体のゲル電気泳動または特異的単離により検出される。
3. SUMMARY OF THE INVENTION In one aspect, the invention provides a method of detecting the presence or absence of a difference between two related nucleic acid sequences. The method achieves high enough sensitivity to detect the presence of any differences between nucleic acids, even single nucleotide polymorphisms. In this method, a target nucleic acid and a reference nucleic acid are contacted with a movable branch structure under conditions capable of forming a 4-way nucleic acid complex. Under the contact conditions, if the reference and target nucleic acids are identical, branch migration proceeds to completion and complete strand exchange occurs. If the reference and target nucleic acids are different, branch migration does not proceed to completion and a stable 4-way complex is obtained. Detection of stable 4-way complexes establishes the presence of differences between nucleic acids. Stable 4-way complexes are detected by gel electrophoresis or specific isolation of stable 4-way complexes with molecules that specifically bind to such complexes.

【0010】 ある具体例において本発明は、2つの関連核酸配列の差の存在を検出するため
の方法を提供する。この方法は、2本鎖型の核酸配列の両方を含む4ウェイ複合
体を形成することを含み、ここで4ウェイ複合体内の核酸は、標識されていない
か、または4ウェイ複合体を形成する4つの核酸鎖の1つが標識物を有し、4ウ
ェイ複合体をブランチ移動が起きる条件に付し、ここで、もし2つの関連核酸配
列の間に差が存在するなら、該4ウェイ複合体中のブランチ移動が止まり、4ウ
ェイ複合体は安定な4ウェイ複合体として存在し続け;および、ここで、2つの
関連核酸配列の間に差が無いなら、完全な鎖交換が起きて4ウェイ複合体が分解
して2つの2本鎖核酸になるまで4ウェイ複合体中のブランチ移動が続き、ブラ
ンチ移動後の該4ウェイ複合体またはその分解した2本鎖生成物を、該4ウェイ
複合体への試薬の特異的結合を可能にする条件に付し、そして該4ウェイ複合体
への該試薬の結合は検出可能なシグナルを産生し、該4ウェイ複合体への該試薬
の特異的結合により産生されたシグナルを検出し、そのシグナルは、該核酸配列
の間の該差の存在に関連し、そのシグナルが検出できないことは、該核酸配列の
間に差が無いことに関連している。
In certain embodiments, the invention provides methods for detecting the presence of differences between two related nucleic acid sequences. The method involves forming a 4-way complex that includes both double-stranded nucleic acid sequences, wherein the nucleic acid within the 4-way complex is unlabeled or forms a 4-way complex. One of the four nucleic acid strands carries a label and subject the four-way complex to conditions under which branch migration occurs, wherein if there is a difference between the two related nucleic acid sequences, the four-way complex The branch migration in it ceases and the 4-way complex continues to exist as a stable 4-way complex; and here, if there is no difference between the two related nucleic acid sequences, a complete strand exchange occurs and 4-way Branch migration in the 4-way complex continues until the complex is decomposed into two double-stranded nucleic acids, and the 4-way complex after branch migration or its degraded double-stranded product is converted into the 4-way complex. Allows specific binding of reagents to the body Subjected to conditions, and the binding of the reagent to the 4-way complex produces a detectable signal, the signal produced by the specific binding of the reagent to the 4-way complex is detected, and the signal Is associated with the presence of the difference between the nucleic acid sequences, and the undetectable signal is associated with no difference between the nucleic acid sequences.

【0011】 別の具体例において本発明は、2つの関連核酸配列の差の存在の検出法を提供
する。この方法は、2本鎖型の核酸配列の両方を含む4ウェイ複合体を形成する
ことを含み、ここで4ウェイ複合体内の核酸は、標識されていないか、または4
ウェイ複合体を形成する4つの核酸鎖の1つが標識物を有し、4ウェイ複合体を
ブランチ移動が起きる条件に付し、ここで、もし2つの関連核酸配列の間に差が
存在するなら、該4ウェイ複合体中のブランチ移動が止まり、4ウェイ複合体は
安定な4ウェイ複合体として存在し続け;および、ここで、2つの関連核酸配列
の間に差が無いなら、完全な鎖交換が起きて4ウェイ複合体が分解して2つの2
本鎖核酸になるまで4ウェイ複合体中のブランチ移動が続き、ブランチ移動後の
該4ウェイ複合体またはその分解した2本鎖生成物を、2本鎖DNAからの該4ウ
ェイ複合体(ホリデイ構造)の分離と4ウェイDNA複合体の単離を可能にする条
件に付す。次に4ウェイ複合体を含むDNA断片を、チップ/マイクロアレイ上に
固定化されたオリゴ/DNA断片とのハイブリダイゼーションを介する、SNPの評価
のためのプローブとして使用することができる。
In another embodiment, the invention provides a method of detecting the presence of a difference between two related nucleic acid sequences. The method involves forming a 4-way complex that includes both double-stranded nucleic acid sequences, wherein the nucleic acid in the 4-way complex is unlabeled or 4
One of the four nucleic acid strands forming the way complex has a label, and the four way complex is subjected to conditions under which branch migration occurs, where a difference exists between the two related nucleic acid sequences. , The branch migration in the 4-way complex ceases and the 4-way complex continues to exist as a stable 4-way complex; and where there is no difference between the two related nucleic acid sequences, the complete strand The exchange occurred and the 4-way complex decomposed into two 2
Branch migration in the 4-way complex continues until it becomes a double-stranded nucleic acid, and the 4-way complex after branch migration or its degraded double-stranded product is converted into a 4-way complex (holiday DNA) from double-stranded DNA. Subject to conditions that allow separation of the structure) and isolation of the 4-way DNA complex. The DNA fragment containing the 4-way complex can then be used as a probe for the evaluation of SNPs via hybridization with oligo / DNA fragments immobilized on a chip / microarray.

【0012】 4.図面の簡単な説明 (図面の説明については下記参照) 5.表の簡単な説明 表1は、PCRを使用して二倍体ゲノムDNA試料の遺伝子型を決定するための例の
方法を例示する。
[0012] 4. 4. Brief description of the drawings (see below for description of the drawings) BRIEF DESCRIPTION OF THE TABLES Table 1 illustrates example methods for genotyping diploid genomic DNA samples using PCR.

【0013】 6.好適な実施形態の詳細な説明 背景の項で説明したように、核酸間の差の存在を検出するための従来の方法は
、不正確であり、処理能力が低く、高価である。
6. Detailed Description of the Preferred Embodiments As explained in the background section, conventional methods for detecting the presence of differences between nucleic acids are imprecise, low throughput and expensive.

【0014】 以下に詳述するように、本発明は、核酸間の差の検出のための新規方法を提供
することにより、これらおよび不利な点を克服する。本発明の方法は、2つの核
酸配列間の差を検出するための従来法と比較して、改善された正確性と効率を示
す。
As detailed below, the present invention overcomes these and disadvantages by providing a novel method for detection of differences between nucleic acids. The method of the present invention exhibits improved accuracy and efficiency compared to conventional methods for detecting differences between two nucleic acid sequences.

【0015】 6.1 略語 本明細書を通して使用される、特定の核酸塩基配列を含む核酸を示す略語は、
従来の一文字略語で示す。すなわち、核酸中に含有される場合、天然に存在する
コード核酸塩基は、以下のように省略される:アデニン(A)、グアニン(G)
、シトシン(C)、チミン(T)、およびウラシル(U)。また特に明記しない
場合は、一文字略語の連続として示す核酸配列は、5'→3'方向で示す。
6.1 Abbreviations As used throughout this specification, abbreviations for nucleic acids containing specific nucleobase sequences are:
The conventional one-letter abbreviation is used. That is, the naturally occurring coding nucleobases when contained in a nucleic acid are omitted as follows: adenine (A), guanine (G).
, Cytosine (C), thymine (T), and uracil (U). Also, unless otherwise stated, nucleic acid sequences shown as a sequence of one-letter abbreviations are shown in the 5 '→ 3'direction.

【0016】 6.2定義 本明細書において、用語「核酸」と「ポリヌクレオチド」は同義であり、デオ
キシヌクレオシドまたはリボヌクレオシドであっても、ホスホジエステル結合も
しくは修飾結合、例えばホスホトリエステル、ホスホラミダイト、シロキサン、
カーボネート、カルボキシメチルエステル、アセトアミダイト、カルバメート、
チオエーテル、架橋ホスホロアミダイト、架橋メチレンホスホネート、ホスホロ
チオエート、メチルホスホネート、ホスホロジチオエート、架橋ホスホロチオエ
ート、またはスルホン結合、およびこのような結合の組合せであっても、いずれ
の核酸をも意味する。
6.2 Definitions As used herein, the terms “nucleic acid” and “polynucleotide” are synonymous, and even deoxynucleosides or ribonucleosides, phosphodiester bonds or modified bonds such as phosphotriesters, phosphoramidites, Siloxane,
Carbonate, carboxymethyl ester, acetamidite, carbamate,
By thioether, bridged phosphoramidites, bridged methylenephosphonates, phosphorothioates, methylphosphonates, phosphorodithioates, bridged phosphorothioates, or sulfone linkages, and combinations of such linkages are meant any nucleic acids.

【0017】 核酸、ポリヌクレオチド、およびヌクレオチドという用語はまた、5つの生物
学的塩基(アデニン、グアニン、チミン、シトシン、およびウラシル)以外の塩
基からなる核酸も具体的に含む。例えば、本発明のポリヌクレオチドは、特に限
定されないが、5−フルオロウラシル、5−ブロモウラシル、5−クロロウラシ
ル、5−ヨードウラシル、ヒポキサンチン、キサンチン、4−アセチルシトシン
、5−(カルボキシヒドロキシメチル)ウラシル、5−カルボキシメチルアミノ
メチル−2−チオウリジン、5−カルボキシメチルアミノメチルウラシル、ジヒ
ドロウラシル、β−D−ガラクトシルクエオシン(beta-D-galactosylqueosine
)、イノシン、N6−イソペンテニルアデニン、1−メチルグアニン、1−メチ
ルイノシン、2,2−ジメチルグアニン、2−メチルアデニン、2−メチルグア
ニン、3−メチルシトシン、5−メチルシトシン、N6−アデニン、7−メチル
グアニン、5−メチルアミノメチルウラシル、5−メトキシアミノメチル−2−
チオウラシル、β−D−マンノシルクエオシン(beta-D-mannosylqueosine)、
5’−メトキシカルボキシメチルウラシル、5−メトキシウラシル、2−メチル
チオ−N6−イソペンテニルアデニン、ウラシル−5−オキシ酢酸(v)、ウィ
ブトキソシン(wybutoxosine)、シュードウラシル、クエシン(queosine)、2
−チオシトシン、5−メチル−2−チオウラシル、2−チオウラシル、4−チオ
ウラシル、5−メチルウラシル、ウラシル−5−オキシ酢酸メチルエステル、3
−(3−アミノ−3−N−2−カルボキシプロピル)ウラシル、(acp3)w、お
よび2,6−ジアミノプリンよりなる群から選択される、少なくとも1つの修飾
塩基部分を含有してもよい。
The terms nucleic acid, polynucleotide, and nucleotide also specifically include nucleic acids composed of bases other than the five biological bases (adenine, guanine, thymine, cytosine, and uracil). For example, the polynucleotide of the present invention is not particularly limited, but includes 5-fluorouracil, 5-bromouracil, 5-chlorouracil, 5-iodouracil, hypoxanthine, xanthine, 4-acetylcytosine, 5- (carboxyhydroxymethyl). Uracil, 5-carboxymethylaminomethyl-2-thiouridine, 5-carboxymethylaminomethyluracil, dihydrouracil, β-D-galactosylqueosine (beta-D-galactosylqueosine
), Inosine, N6-isopentenyladenine, 1-methylguanine, 1-methylinosine, 2,2-dimethylguanine, 2-methyladenine, 2-methylguanine, 3-methylcytosine, 5-methylcytosine, N6-adenine , 7-methylguanine, 5-methylaminomethyluracil, 5-methoxyaminomethyl-2-
Thiouracil, β-D-mannosylqueosine,
5'-methoxycarboxymethyluracil, 5-methoxyuracil, 2-methylthio-N6-isopentenyladenine, uracil-5-oxyacetic acid (v), wibutoxosine, pseudouracil, queosine, 2
-Thiocytosine, 5-methyl-2-thiouracil, 2-thiouracil, 4-thiouracil, 5-methyluracil, uracil-5-oxyacetic acid methyl ester, 3
It may contain at least one modified base moiety selected from the group consisting of-(3-amino-3-N-2-carboxypropyl) uracil, (acp3) w, and 2,6-diaminopurine.

【0018】 さらに、本発明のポリヌクレオチドは、特に限定されないが、アラビノース、
2−フルオロアラビノース、キシルロース、およびヘキソースよりなる群から選
択される少なくとも1つの修飾糖部分を含んでよい。
Furthermore, the polynucleotide of the present invention is not particularly limited, but includes arabinose,
It may comprise at least one modified sugar moiety selected from the group consisting of 2-fluoroarabinose, xylulose, and hexose.

【0019】 本発明は、ポリヌクレオチドの起源により限定されるものではない。ポリヌク
レオチドは、ヒトまたは非ヒト哺乳動物でもよく、または他の生物、または組換
え起源、in vitroの合成、または化学合成でもよい。ヌクレオチドは、DNA、RNA
、cDNA、DNA-RNA、ハイブリッドまたはこれらの任意の混合物でもよく、2本鎖
、1本鎖、または部分的に2本鎖型で存在してもよい。本発明の核酸は、核酸と
その断片を、精製型または非精製型で含有してもよく、遺伝子、染色体、プラス
ミド、および生物材料(例えば、細菌、酵母、ウイルス、ウイロイド、カビ、真
菌のような微生物、植物、動物、ヒトなど)のゲノムでもよい。
The present invention is not limited by the source of the polynucleotide. The polynucleotide may be a human or non-human mammal, or other organism, or of recombinant origin, in vitro synthesis, or chemical synthesis. Nucleotides are DNA, RNA
, CDNA, DNA-RNA, hybrids or any mixture thereof, and may exist in double-stranded, single-stranded or partially double-stranded form. The nucleic acids of the present invention may contain the nucleic acids and fragments thereof in purified or unpurified form, including genes, chromosomes, plasmids, and biological materials (eg, bacteria, yeast, viruses, viroids, molds, fungi, etc.). Microorganisms, plants, animals, humans, etc.).

【0020】 核酸は、生物的試料のような複合混合物のほんの微量画分であり得る。核酸は
、当該分野で公知の方法により生物的試料から得ることができる。
Nucleic acid can be the only minor fraction of a complex mixture, such as a biological sample. Nucleic acids can be obtained from biological samples by methods known in the art.

【0021】 本発明のポリヌクレオチドは、例えば、検出の目的に応じて、ビオチン化、ア
ミン修飾、アルキル化、または他の同様の修飾によって誘導体化または修飾され
てもよい。
The polynucleotides of the invention may be derivatized or modified, for example, by biotinylation, amine modification, alkylation, or other similar modification, depending on the purpose of detection.

【0022】 ある状況では、例えば高いヌクレアーゼ安定性を所望する場合、本発明は、修
飾されたヌクレオシド内結合を有する核酸を使用してもよい。例えば、ホスホネ
ートホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、ホスホロアミダイトメトキシ
エチルホスホロアミダイト、ホルムアセタール、チオホルムアセタール、ジイソ
プロピルシリル、アセトアミダイト、カルバメート、ジメチレン−スルフィド、
ジメチレン−スルホキシド、ジメチレン−スルホン、2'-O-アルキル、および2'-
デオキシ-2'-フルオロホスホロチオエートヌクレオシド内結合を含む核酸を合成
する方法は、当該分野で公知である(Uhlmanら、1990,Chem. Rev. 90:543-584;
Schneiderら 1990, Tetrahedron Lett. 31:335、およびこれらに引用された文
献を参照されたい)。
In some circumstances, the present invention may use nucleic acids having modified intranucleoside linkages, eg, where high nuclease stability is desired. For example, phosphonate phosphorothioate, phosphorodithioate, phosphoramidite methoxyethyl phosphoramidite, formacetal, thioformacetal, diisopropylsilyl, acetamidite, carbamate, dimethylene-sulfide,
Dimethylene-sulfoxide, dimethylene-sulfone, 2'-O-alkyl, and 2'-
Methods for synthesizing nucleic acids containing deoxy-2'-fluorophosphorothioate intranucleoside linkages are known in the art (Uhlman et al., 1990, Chem. Rev. 90: 543-584;
See Schneider et al 1990, Tetrahedron Lett. 31: 335, and references cited therein).

【0023】 「オリゴヌクレオチド」という用語は、比較的短い1本鎖のポリヌクレオチド
(通常、合成起源)を意味する。オリゴヌクレオチドは一般に、8〜100ヌクレ
オチド、好ましくは20〜80ヌクレオチド、およびさらに好ましくは30〜60ヌクレ
オチドの長さの配列を含む。本発明で使用されるオリゴヌクレオチドを調製する
のに種々の方法が使用される。このようなオリゴヌクレオチドは、生合成または
化学合成により得られる。短い配列(約100ヌクレオチドまで)については、化
学合成が、生合成に比較してより経済的な方法である。経済面以外に、化学合成
は、合成工程中に、低分子量化合物および/または修飾塩基を取り込む便利な方
法を提供する。さらに化学合成は、標的ポリヌクレオチド結合配列の長さと領域
の選択において柔軟性がある。オリゴヌクレオチドは、市販の自動核酸合成機で
使用されるような標準的方法により合成することができる。適当な修飾ガラスま
たは樹脂上のDNAの化学合成により、表面に共有結合したDNAが得られる。これは
、洗浄とサンプルの取り扱いにおいて有利である。より長い配列については、分
子生物学で使用される標準的複製法、例えばJ. Messing (1983) Methods Enzymo
l., 101, 20-78に記載のように1本鎖DNAについてのM13が使用される。オリゴヌ
クレオチド合成の他の方法には、ホスホトリエステルおよびホスホジエステル法
(Narangら(1979) Meth. Enzymol. 68:90)および支持体上の合成(Beaucageら(
1981) Tetrahedron Letters 22:1859-1862)ならびにホスホロアミダイト法(Ca
ruthers, M.H.ら、"Methods in Enzymology", Vol. 154, pp. 287-314 (1988)、
および他の方法("Synthesis and Applications of DNA and RNA," S.A. Narang
編、Academic Press, New York, 1987, およびそこに含まれる文献がある。
The term “oligonucleotide” refers to relatively short single-stranded polynucleotides, usually of synthetic origin. Oligonucleotides generally include sequences that are 8-100 nucleotides, preferably 20-80 nucleotides, and more preferably 30-60 nucleotides in length. Various methods are used to prepare the oligonucleotides used in the present invention. Such oligonucleotides can be obtained by biosynthesis or chemical synthesis. For short sequences (up to about 100 nucleotides) chemical synthesis is a more economical method compared to biosynthesis. Besides economics, chemical synthesis provides a convenient way to incorporate low molecular weight compounds and / or modified bases during the synthetic process. Furthermore, chemical synthesis is flexible in the choice of target polynucleotide binding sequence length and region. Oligonucleotides can be synthesized by standard methods such as those used in commercial automated nucleic acid synthesizers. Chemical synthesis of DNA on a suitable modified glass or resin yields DNA covalently bound to the surface. This has advantages in washing and sample handling. For longer sequences, standard replication methods used in molecular biology, such as J. Messing (1983) Methods Enzymo
M13 for single-stranded DNA is used as described in I., 101, 20-78. Other methods of oligonucleotide synthesis include phosphotriester and phosphodiester methods (Narang et al. (1979) Meth. Enzymol. 68:90) and on-support synthesis (Beaucage et al.
1981) Tetrahedron Letters 22: 1859-1862) and phosphoramidite method (Ca
ruthers, MH et al., "Methods in Enzymology", Vol. 154, pp. 287-314 (1988),
And other methods ("Synthesis and Applications of DNA and RNA," SA Narang
Ed., Academic Press, New York, 1987, and references contained therein.

【0024】 オリゴヌクレオチド「プライマー」は、ポリヌクレオチド鋳型上の鎖伸長(例
えば、核酸の増幅)で使用される。オリゴヌクレオチドプライマーは通常、1本
鎖の合成オリゴヌクレオチドであり、その3'末端に、標的または参照ポリヌクレ
オチドの規定の配列とハイブリダイズすることができるハイブリダイズ可能な配
列を含有する。通常、オリゴヌクレオチドプライマーのハイブリダイズ可能な配
列は、規定の配列またはプライマー結合部位と、少なくとも90%、好ましくは95
%、最も好ましくは100%の相補性を有する。オリゴヌクレオチドプライマーの
ハイブリダイズ可能な配列中のヌクレオチドの数は、オリゴヌクレオチドプライ
マーをハイブリダイズするのに使用されるストリンジェンシーな条件が、過剰な
ランダム非特異的ハイブリダイゼーションを防ぐようなものであるべきである。
通常、オリゴヌクレオチドプライマーのハイブリダイズ可能な配列中のヌクレオ
チドの数は、少なくとも10ヌクレオチド、好ましくは少なくとも15ヌクレオチド
、および好ましくは20〜50ヌクレオチドである。さらにプライマーは、その5'末
端に、1〜60ヌクレオチド、5〜30ヌクレオチド、または好ましくは8〜30ヌク
レオチドを有する、標的または参照ポリヌクレオチドとハイブリダイズしない配
列を有してもよい。
Oligonucleotide “primers” are used in chain extension (eg, nucleic acid amplification) on a polynucleotide template. Oligonucleotide primers are usually single stranded synthetic oligonucleotides and contain at their 3'ends a hybridizable sequence capable of hybridizing to a defined sequence of a target or reference polynucleotide. Generally, the hybridisable sequence of an oligonucleotide primer is at least 90%, preferably 95% of the defined sequence or primer binding site.
%, Most preferably 100% complementarity. The number of nucleotides in the hybridizable sequence of the oligonucleotide primer should be such that the stringent conditions used to hybridize the oligonucleotide primer prevent excessive random nonspecific hybridization. Is.
Generally, the number of nucleotides in the hybridizable sequence of the oligonucleotide primer is at least 10 nucleotides, preferably at least 15 nucleotides, and preferably 20-50 nucleotides. Further, the primer may have at its 5'end a sequence having 1-60 nucleotides, 5-30 nucleotides, or preferably 8-30 nucleotides, which does not hybridize to the target or reference polynucleotide.

【0025】 「サンプル」という用語は、目的の核酸を含有することが疑われる材料を意味
する。このようなサンプルには、生物学的液体(例えば、血液、血清、血漿、唾
液、リンパ液、精液、膣粘膜、便、尿、髄液など);生物学的組織(例えば、毛
髪および皮膚);などがある。他のサンプルには、細胞培養物など、植物、食物
、法医学サンプル(例えば、紙、繊維、スクラップ、水、下水、薬物など)など
がある。必要であれば、サンプルは、試薬で前処理して、サンプルを液化するか
、および/または結合物質から核酸を遊離させる。そのような前処理は、当該分
野で公知である。
The term “sample” means a material suspected of containing a nucleic acid of interest. Such samples include biological fluids (eg, blood, serum, plasma, saliva, lymph, semen, vaginal mucosa, stool, urine, spinal fluid, etc.); biological tissues (eg, hair and skin); and so on. Other samples include plant, food, forensic samples (eg, paper, fiber, scrap, water, sewage, drugs, etc.), such as cell cultures. If necessary, the sample is pretreated with reagents to liquefy the sample and / or release nucleic acids from the binding agent. Such pretreatments are known in the art.

【0026】 「増幅」という用語は、核酸に適用する場合、核酸の1つ以上のコピーを形成
する任意の方法を意味し、好ましくは増幅は指数的である。DNAの特異的配列の
酵素的増幅の1つのそのような方法は、Saikiら、(1986) Science, 230:1350-54
に記載のようにポリメラーゼ連鎖反応(PCR)として知られている。PCRに使用さ
れるプライマーは、その長さが約10〜50またはそれ以上のヌクレオチドと多様で
あるが、一般には、充分な特異性を確保するために、少なくとも約15ヌクレオチ
ドであるように選択される。産生される2本鎖断片は、「アンプリコン」と呼ば
れ、30ヌクレオチドという短い長さから20,000またはそれ以上までの長さと様々
である。
The term “amplification”, when applied to nucleic acids, refers to any method that forms one or more copies of a nucleic acid, preferably the amplification is exponential. One such method of enzymatic amplification of specific sequences of DNA is described by Saiki et al. (1986) Science, 230: 1350-54.
Known as the polymerase chain reaction (PCR) as described in. The primers used for PCR vary in length from about 10 to 50 or more nucleotides, but are generally selected to be at least about 15 nucleotides to ensure sufficient specificity. It The double-stranded fragments produced are called "amplicons" and vary in length from as low as 30 nucleotides to as long as 20,000 or more.

【0027】 「鎖伸長」という用語は、ヌクレオチドまたは塩基の付加によるポリヌクレチ
ドの3'末端の延長を意味する。本発明に関連する鎖伸長は、一般に鋳型依存性で
あり、すなわち付加されるヌクレオチドは、伸長鎖がハイブリダイズされる鋳型
核酸の配列により決定される。産生される鎖伸長産物配列は、鋳型配列に相補的
である。通常、本発明において、鎖伸長は好ましくは、サーミス・アクアティク
ス(Thermis acquaticus)(Taqポリメラーゼ)、サーモコッカス・リトラリス
(Thermococcus litoralis)、およびフィロコッカス・フリオシス(Pyrococcus
furiosis)由来の酵素のような、熱安定性DNAポリメラーゼにより触媒される。
The term “chain extension” means the extension of the 3 ′ end of a polynucleotide by the addition of nucleotides or bases. Chain extension in the context of the present invention is generally template dependent, ie the nucleotides added are determined by the sequence of the template nucleic acid to which the extended chain is hybridized. The chain extension product sequence produced is complementary to the template sequence. Generally, in the present invention, chain extension is preferably Thermis acquaticus (Taq polymerase), Thermococcus litoralis, and Pyrococcus furyosis (Pyrococcus).
catalyzed by a thermostable DNA polymerase, such as an enzyme from furiosis).

【0028】 「ホリデイジャンクション」は、2つの関連(しばしば同一)核酸配列とそれ
らの相補的配列の複合体中の4ウェイ結合部中の分岐点である。このジャンクシ
ョンは、ブランチ移動を受けて、2つの2本鎖配列に解離するが、この場合、配
列同一性と相補性はそれらの鎖の末端まで及んでいる。ホリデイジャンクション
、その形成とブランチ移動は、当業者に公知の概念であり、例えばWhitbyら、J.
Mol. Biol. (1996) 264:878-90およびDaviesとWest、Current Biology (1998)
8:727-27に記載されている。
A “Holiday junction” is a branch point in a 4-way junction in a complex of two related (often identical) nucleic acid sequences and their complementary sequences. This junction undergoes branch migration to dissociate into two double-stranded sequences, with sequence identity and complementarity extending to the ends of the strands. Holiday junctions, their formation and branch migration are concepts known to those skilled in the art, for example Whitby et al.
Mol. Biol. (1996) 264: 878-90 and Davies and West, Current Biology (1998).
8: 727-27.

【0029】 「ブランチ移動条件」は、ホリデイジャンクションブランチの移動が、構成成
分のポリヌクレオチド鎖に沿って進む条件である。本発明の実施において、通常
、鎖交換がミスマッチを引き起こさない場合のみ、移動が進行するような条件が
選択される。1塩基ミスマッチが形成される場合にはブランチ移動が妨害される
ので、安定化されたホリデイジャンクションまたはホリデイジャンクション複合
体が生じる。適切な条件は、例えばPanyutinとHsieh (1993) J. Mol. Biol., 23
0:413-24に記載されている。ある応用においては、関与する特定のポリヌクレオ
チドの性質に基づき、条件を変更する必要がある。そのような変更は、過度の実
験をせずに、当業者に容易に認識され得る。
“Branch migration conditions” are conditions under which the migration of the Holliday junction branch proceeds along the constituent polynucleotide chains. In the practice of the present invention, conditions are generally chosen such that migration will proceed only if strand exchange does not cause a mismatch. When a single base mismatch is formed, branch migration is impeded, resulting in a stabilized Holliday junction or Holliday junction complex. Suitable conditions are, for example, Panyutin and Hsieh (1993) J. Mol. Biol., 23
0: 413-24. In some applications, conditions will need to be modified based on the nature of the particular polynucleotide involved. Such changes can be readily recognized by those of ordinary skill in the art without undue experimentation.

【0030】 「安定化された」ホリデイジャンクションは、安定化されたホリデイジャンク
ションが検出可能であり、かつ、ブランチ移動により同一の配列を含むホリデイ
ジャンクションから遊離される2本鎖DNAから区別可能である十分な程度に、ミ
スマッチがブランチ移動を停止させたジャンクションである。
A “stabilized” Holliday junction is one in which the stabilized Holliday junction is detectable and is distinguishable from double-stranded DNA released by a branch migration from a Holliday junction containing the same sequence. Mismatch is a junction that has stopped branch migration, enough.

【0031】 ホリデイジャンクションを含む「複合体」は、ホリデイジャンクションを介し
て結合した4つのヌクレオチド鎖の複合体を意味し、これは、2つの2本鎖配列
中とその相補体中の差により、2つの2本鎖配列へ分解されることが阻害され得
る。
A “complex” containing a Holiday Junction means a complex of four nucleotide chains linked via a Holliday Junction, due to the difference in the two double-stranded sequences and their complements. Degradation into two double-stranded sequences can be prevented.

【0032】 2つの核酸配列が、(1)互いに同一であるか、または(2)2つの核酸配列を互い
に区別する差が配列中に無く、同一であり得る場合、2つの核酸配列は「関連」
している。この差は、配列内の任意の1個のヌクレオチドまたは連続するヌクレ
オチドの置換、欠失、または挿入でもよい。そのような差は、本明細書において
「2つの関連核酸配列の差」を意味する。関連核酸配列はしばしば、互いに1個
のヌクレオチドにより異なる。関連核酸配列は一般には、各末端で互いに少なく
とも15個の同一のヌクレオチドを含有するが、異なる長さを有していてもよく、
また、少なくとも1個のヌクレオチドにより異なる介在配列を有していてもよい
Two nucleic acid sequences are “related” if they are (1) identical to each other or (2) there are no differences in the sequences which distinguish the two nucleic acid sequences from each other. "
is doing. The difference may be a substitution, deletion, or insertion of any single or contiguous nucleotide in the sequence. Such a difference is referred to herein as a "difference between two related nucleic acid sequences". Related nucleic acid sequences often differ from each other by a single nucleotide. Related nucleic acid sequences generally contain at least 15 identical nucleotides to each other at each end, but may have different lengths,
Further, it may have an intervening sequence that differs depending on at least one nucleotide.

【0033】 「突然変異」という用語は、正常(未変化)のまたは野生型の配列から区別さ
れる突然変異体の形成を引き起こす、正常に保存された核酸配列のヌクレオチド
の配列中の変化を意味する。突然変異は、通常2つの大きなクラスに分類され、
すなわち塩基対置換とフレームシフト突然変異である。後者は、1個から数個の
ヌクレオチド対の挿入または欠失が必要である。1個のヌクレオチドの差は、例
えば鎌状赤血球貧血のように、表現型の正常性または異常性に関して重要となり
得る。
The term “mutation” means a change in the sequence of nucleotides of a normally conserved nucleic acid sequence that results in the formation of a mutant that distinguishes it from the normal (unchanged) or wild-type sequence. To do. Mutations are usually divided into two major classes,
Namely base pair substitution and frameshift mutation. The latter requires the insertion or deletion of one to a few nucleotide pairs. Single nucleotide differences can be important with respect to phenotypic normality or abnormality, eg, sickle cell anemia.

【0034】 「2本鎖」は、互いにアニールした2つの相補的配列を含む2本鎖核酸配列で
ある。「部分的2本鎖」は、1つの鎖のある部分が他の鎖に相補的であり、アニ
ーリングして部分的2本鎖を形成することができるが、完全長の鎖は相補的では
なく、部分的2本鎖の少なくとも1端で1本鎖ポリヌクレオチドテイルを形成す
る、2本鎖核酸配列である。
“Double-stranded” is a double-stranded nucleic acid sequence that contains two complementary sequences that have annealed to each other. A "partial duplex" is a portion of one strand that is complementary to another strand and can be annealed to form a partial duplex, but a full length strand is not. , A double-stranded nucleic acid sequence forming a single-stranded polynucleotide tail at least at one end of the partially double-stranded.

【0035】 ポリヌクレオチド配列において「ハイブリダイゼーション」、「結合」および
「アニーリング」という用語は、本明細書において同義で使用される。2つのヌ
クレオチド配列が互いにハイブリダイズする能力は、2つのヌクレオチド配列の
相補性の程度に基づき、これは、一致した相補的ヌクレオチド対の割合に基づく
。ある配列中に、互いに相補的なヌクレオチドが多いと、ハイブリダイゼーショ
ンの条件はより高ストリンジェントであってよく、その2つの配列の結合もより
特異的となる。ストリンジェンシーを高めるには、一般に温度の上昇、共溶媒の
比率の上昇、塩濃度の低下、および当該分野で公知の他の方法により達成される
The terms “hybridization”, “binding” and “annealing” in a polynucleotide sequence are used synonymously herein. The ability of two nucleotide sequences to hybridize to each other is based on the degree of complementarity of the two nucleotide sequences, which is based on the percentage of matched complementary nucleotide pairs. The more nucleotides that are complementary to each other in a sequence, the more stringent the conditions of hybridization will be and the more specific the binding of the two sequences will be. Increased stringency is generally accomplished by increasing temperature, increasing the proportion of cosolvents, decreasing salt concentration, and other methods known in the art.

【0036】 2つの配列において、配列の1つがアンチパラレルセンスで他の配列に結合し
、各配列の3'末端が他の配列の5'末端に結合し、1つの配列の各A、T(U)、G、お
よびCが、他の配列のT(U)、A、C、およびGにそれぞれ結合する場合、2つの配列
は「相補的」である。
In the two sequences, one of the sequences binds to the other sequence by antiparallel sense, the 3 ′ end of each sequence binds to the 5 ′ end of the other sequence, and each A, T ( Two sequences are “complementary” if U), G, and C bind to T (U), A, C, and G, respectively, of the other sequence.

【0037】 「小有機分子」は、分子量が約1500未満、好ましくは100〜1000、さらに好ま
しくは300〜600であり、例えばビオチン、ジゴキシゲニン、フルオレセイン、ロ
ーダミンおよび他の色素、テトラサイクリンおよび他のタンパク質結合分子、お
よびハプテンなどである。小有機分子は、ヌクレオチド配列を標識物または支持
体に結合するための手段を提供する。
“Small organic molecule” has a molecular weight of less than about 1500, preferably 100-1000, more preferably 300-600, such as biotin, digoxigenin, fluorescein, rhodamine and other dyes, tetracycline and other protein binding. Molecules, and haptens. Small organic molecules provide a means for attaching the nucleotide sequence to a label or support.

【0038】 6.3 核酸間の差を検出する方法 本発明は、普遍的であり、違いが先験的に公知であるかどうかにかかわらず、
2つの関連核酸配列の差を検出することができる。そのような差には、核酸配列
内の任意の突然変異、例えば一塩基置換若しくは複数の塩基置換または多型、欠
失あるいは挿入がある。本発明の方法は、迅速かつ便利であり、また自動化しや
すく、同一フォーマットまたは異種フォーマットでも実施できる。本発明の方法
は理想的には、迅速な突然変異プレスクリーニングおよび遺伝子タイピング(特
に一塩基多型(SNP)の同定を含む)に適している。開示した方法は、高感度で
定量的であり、特にポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を利用する応用に適している
6.3 Methods for Detecting Differences Between Nucleic Acids The present invention is universal and whether the differences are known a priori or not.
Differences between two related nucleic acid sequences can be detected. Such differences may be any mutations within the nucleic acid sequence, such as single or multiple base substitutions or polymorphisms, deletions or insertions. The method of the present invention is quick and convenient, easy to automate, and can be performed in the same or different formats. The method of the invention is ideally suited for rapid mutation prescreening and genotyping, especially including the identification of single nucleotide polymorphisms (SNPs). The disclosed method is sensitive and quantitative and is particularly suitable for applications utilizing the polymerase chain reaction (PCR).

【0039】 一般に本発明は、配列を含む構築物が安定化されたホリデイジャンクションを
形成することができるかどうかを決定することによる、2つの関連核酸配列の差
の検出に有用な方法と試薬を提供する。本発明は、本発明の実施に使用されるそ
のような構築物を作成するための方法と試薬を提供し、ホリデイジャンクション
を安定化し検出するのに有用な方法と試薬を提供する。例えば本発明のある実施
形態において、安定化されたホリデイジャンクションは、ホリデイジャンクショ
ンに特異的に結合できる1つ以上の結合タンパク質を用いて検出される。本発明
を例示し、当業者が本発明を実施することを可能にする本発明の具体的実施形態
を開示するが、これらは、本発明の範囲を限定するものではない。
In general, the present invention provides methods and reagents useful for detecting differences between two related nucleic acid sequences by determining whether the construct containing the sequences is capable of forming a stabilized Holliday junction. To do. The invention provides methods and reagents for making such constructs used in the practice of the invention, and methods and reagents useful for stabilizing and detecting Holliday junctions. For example, in some embodiments of the invention, stabilized Holliday junctions are detected with one or more binding proteins capable of specifically binding to Holliday junctions. While illustrating the invention and disclosing specific embodiments of the invention that enable those skilled in the art to practice the invention, they are not intended to limit the scope of the invention.

【0040】 6.3.1 核酸 本発明は、2つのポリヌクレオチド配列間の差を検出する新規の方法であって
、図1に記載のように、それらの配列を含んでなるポリヌクレオチド構築物を含
む、安定化したホリデイ構造を形成することにより提供されるものである。本発
明を説明する目的において、比較される2つの配列を、標的配列と参照配列とす
ることが便利であろう。参照配列は、一般に実質的に既知の配列のポリヌクレオ
チドであり、標的配列は、参照配列と比較して差があるかどうかを検出すること
が好ましい関連配列である。
6.3.1 Nucleic Acids The present invention is a novel method of detecting differences between two polynucleotide sequences, comprising a polynucleotide construct comprising those sequences, as described in FIG. It is provided by forming a stabilized holiday structure. For purposes of describing the invention, it will be convenient to have the two sequences being compared, the target sequence and the reference sequence. The reference sequence is generally a polynucleotide of substantially known sequence, and the target sequence is the relevant sequence for which it is preferable to detect if there is a difference compared to the reference sequence.

【0041】 それらの配列が同一であるか、または2つの配列間に差がない場合に同一であ
り得るという意味において、それらの配列は関連している。本発明の好適な実施
形態において、差は置換、欠失若しくは挿入変化または突然変異であり、特に限
定されないが一塩基多型(SNP)がある。一般に標的配列と参照配列は、以下に
詳述する方法に従って部分的2本鎖を形成することができる一対の配列として調
製される。
Sequences are related in the sense that they are identical, or can be identical if there is no difference between the two sequences. In preferred embodiments of the invention, the differences are substitutions, deletions or insertions changes or mutations, including but not limited to single nucleotide polymorphisms (SNPs). In general, the target sequence and the reference sequence are prepared as a pair of sequences capable of forming a partial duplex according to the methods detailed below.

【0042】 一般的な部分的2本鎖A'は、図1に例示される。部分的2本鎖A'は、相補的な
2本鎖領域と1つ以上のテイル領域を含む。相補的な2本鎖領域は、その相補体
にアニーリした標的配列または参照配列を含む。部分的2本鎖の他の例は、A''
、B'およびB''として例示する。
A generic partially double-stranded A ′ is illustrated in FIG. The partially double-stranded A'comprises a complementary double-stranded region and one or more tail regions. The complementary double stranded region contains the target or reference sequence annealed to its complement. Other examples of partially double-stranded are A ″
, B ′ and B ″.

【0043】 部分的2本鎖A'において、1つのテイル領域は、オリゴヌクレオチドテイルT1
とT2'を含む。同様に第2のテイル領域は、オリゴヌクレオチドテイルT3'とT4を
含む。テイルT1、T2'、T3'、および/またはT4は、ポリヌクレオチド結合の当業
者に公知の任意の結合を介して、標的配列に結合することができる。これらは、
共有結合またはリンカーを介して、直接結合することができる。リンカーは、ポ
リヌクレオチドまたは当業者に公知の任意の他のリンカーでもよい。好ましくは
テイルT1および/またはT3'は、ホスホジエステル結合を介して直接標的配列に
結合している。同様にテイルT1、T2、T3、T4、T1'、T2'、T3'および/またはT4'
は、標的配列または参照配列に結合することができる。
In the partially double-stranded A ′, one tail region is the oligonucleotide tail T1.
And including T2 '. Similarly, the second tail region comprises the oligonucleotide tails T3 'and T4. The tails T1, T2 ', T3', and / or T4 can be attached to the target sequence via any linkage known to those of skill in the art of polynucleotide binding. They are,
It can be attached directly via a covalent bond or a linker. The linker may be a polynucleotide or any other linker known to those of skill in the art. Preferably tails T1 and / or T3 ′ are linked directly to the target sequence via a phosphodiester bond. Similarly tails T1, T2, T3, T4, T1 ', T2', T3 'and / or T4'
Can bind to a target or reference sequence.

【0044】 本発明のある実施形態において、部分的2本鎖は1つのテイル領域を有する。
例えば、T1が0bp、T2'が0bpの長さで、一方T3'>0bpかつT4>0bpである場合
(または、T1>0bpかつT2'>0bpで、一方T3'とT4が両方とも0bpの長さである
場合)、部分的2本鎖A'は、1つのテイル領域を有する。本発明の他の実施形態
において、部分的2本鎖は2つのテイル領域を有する。例えば、図1に記載の部
分的2本鎖は、T1、T2'、T3'およびT4がすべて0bpより大きい長さである時、2
つのテイル領域を有する。テイルT1、T2'、T3'、およびT4は、好ましくは5bp〜
500bpであり、さらに好ましくは5bp〜55bpである。
In one embodiment of the invention, the partially double-stranded has one tail region.
For example, if T1 is 0 bp and T2 'is 0 bp while T3'> 0 bp and T4> 0 bp (or T1> 0 bp and T2 '> 0 bp, while both T3' and T4 are 0 bp. Partially double-stranded A'has one tail region. In another embodiment of the invention, the partially double-stranded has two tail regions. For example, the partially double-stranded chain depicted in FIG. 1 has 2 when T1, T2 ′, T3 ′ and T4 are all greater than 0 bp in length.
It has two tail areas. Tail T1, T2 ', T3', and T4 are preferably 5 bp-
It is 500 bp, more preferably 5 bp to 55 bp.

【0045】 4つのすべてのテイルは、互いにおよび鋳型DNAに無関係の配列からなるか、
または部分的2本鎖の各末端の一対のポリヌクレオチドテイル(T1/T2'またはT3
'/T4)は、鋳型DNA配列でもよい。好ましくは、テイルは、標的配列、参照配列
または他のテイルからの干渉なくそのテイルを相補することができる別の配列と
ハイブリダイズすることができる。
All four tails consist of sequences unrelated to each other and to the template DNA,
Or a pair of polynucleotide tails (T1 / T2 'or T3) at each end of the partially double-stranded chain.
'/ T4) may be a template DNA sequence. Preferably, the tail is capable of hybridizing to a target sequence, a reference sequence or another sequence capable of complementing the tail without interference from other tails.

【0046】 4ウエイ構造を形成するために、同じ標的配列とそれに対応する参照配列で、
2つ以上の部分的2本鎖が調製される。例えば、図1に例示される部分的2本鎖
A'とB''は、適切な条件下で4ウエイ構造を形成することができる。図1におい
て、部分的2本鎖A'は、テイルT1、T2'、T3'、およびT4を含む。別の部分的2本
鎖B''は、テイルT1'、T2、T3、およびT4'を含む、部分的2本鎖の各末端のポリ
ヌクレオチドテイルの各対(例えば、T1/T2'、T2/T1'、T3'/T4、T3/T4')は、相
補的ではなく、適用可能な条件下で互いにアニールしない。しかし、部分的2本
鎖A'の右端のテイルT3'は、部分的2本鎖B''の右端のテイルT3と相補的であり、
従ってハイブリダイズすることができる。部分的2本鎖A'の右端のテイルT4は、
部分的2本鎖B''の右端のテイルT4'と相補的であり、従ってハイブリダイズする
ことができる。部分的2本鎖A'の左端のテイルT1は、部分的2本鎖B''の左端の
テイルT1''と相補的であり、従ってハイブリダイズすることができる。部分的2
本鎖A'の左端のテイルT2'は、部分的2本鎖B''の左端のテイルT2と相補的であり
、ハイブリダイズすることができる。
In order to form a 4-way structure, with the same target sequence and its corresponding reference sequence,
Two or more partially double-stranded are prepared. For example, the partially double-stranded chain illustrated in FIG.
A ′ and B ″ can form a 4-way structure under appropriate conditions. In Figure 1, the partially double-stranded A'includes tails T1, T2 ', T3', and T4. Another partially double-stranded B ″ is a pair of polynucleotide tails at each end of the partially double-stranded, including tails T1 ′, T2, T3, and T4 ′ (eg, T1 / T2 ′, T2). / T1 ', T3' / T4, T3 / T4 ') are not complementary and do not anneal to each other under applicable conditions. However, the tail T3 'at the right end of the partially double-stranded A'is complementary to the tail T3 at the right end of the partially double-stranded B ",
Therefore, it can hybridize. The tail T4 at the right end of the partially double-stranded A'is
It is complementary to the tail T4 'at the right end of the partially double-stranded B "and can therefore hybridize. The leftmost tail T1 of the partially double-stranded A'is complementary to the leftmost tail T1 "of the partially double-stranded B" and can therefore hybridize. Partial 2
The leftmost tail T2 'of the main strand A'is complementary to the leftmost tail T2 of the partially double-stranded B "and can hybridize.

【0047】 6.3.2 核酸の調製 上記の部分的2本鎖は、ポリヌクレオチドまたは核酸の調製のための当業者に
公知の任意の方法により調製することができる。例えば、部分的2本鎖は、標準
的組換え法、合成法またはPCR法、またはこれらの組合せにより調製することが
できる。さらに部分的2本鎖またはその部分(例えば、標的配列または参照配列
)は、天然の供給源から単離することができる。部分的2本鎖を形成することが
できる配列を調製する方法の一例は、米国特許第6,013,439号(これは参照する
ことにより本明細書に組み込まれる)に記載されている。本発明の好適な実施形
態において、部分的2本鎖を作成するためにPCR法が使用される。図1は、PCRに
よる部分的2本鎖A'、A''、B'およびB''の調製を例示する。A'やB''のような部
分的2本鎖は、標的配列と参照配列の差を検出するのに使用することができる。
Aが標的配列でBが参照配列でも、その逆でもよい。
6.3.2 Preparation of Nucleic Acids The partial duplexes described above can be prepared by any method known to those of skill in the art for preparing polynucleotides or nucleic acids. For example, partially double-stranded can be prepared by standard recombinant, synthetic or PCR methods, or a combination thereof. In addition, partially double-stranded or portions thereof (eg, target or reference sequences) can be isolated from natural sources. One example of a method of preparing sequences capable of forming partially double-stranded is described in US Pat. No. 6,013,439, which is incorporated herein by reference. In a preferred embodiment of the invention, the PCR method is used to create the partial duplex. FIG. 1 illustrates the preparation of partially double-stranded A ′, A ″, B ′ and B ″ by PCR. Partial duplexes such as A ′ and B ″ can be used to detect differences between the target and reference sequences.
A may be the target sequence and B may be the reference sequence or vice versa.

【0048】 2つの関連DNA配列の間に差があるかどうかを決定するために、1つ以上のフ
ォワードプライマーと2つのリバースプライマーR1とR2からなるプライマーの一
般的なセットを使用して標準的なPCRにより、2本鎖AとBを別々にまたは一緒に
増幅する。R1とR2は、鋳型DNAの同じ部分にハイブリダイズする同じ3'末端(r'
=r1'=r2')を共有するか、またはR1とR2の3'末端は、鋳型DNAの異なる部分に
ハイブリダイズすることができる(r1'≠r2')。図1に例示するように、フォワ
ードプライマーF1またはフォワードプライマーF2をPCR反応で使用することがで
きる。フォワードプライマーF1を使用するなら、T1/T1'テイルを有する2本鎖(
例えばA1)が作成される。フォワードプライマーF2を使用するなら、T2/T2'テイ
ルを有する2本鎖(例えばA2)が作成される。2つのフォワードプライマーはま
た、フォワードプライマーに対応する末端で部分的2本鎖を作成するのに、使用
することができる。例えば同じPCR反応でフォワードプライマーF1とF2を使用す
ると、部分的2本鎖A'とA''を産生するのに使用することができる配列が作成さ
れる。さらに、テイルの無いフォワードプライマーを使用して、フォワードプラ
イマーに対応する末端でテイルの無い2本鎖を作成することができる。
To determine if there is a difference between two related DNA sequences, a standard set of primers consisting of one or more forward primers and two reverse primers R1 and R2 is used to standardize Double-stranded A and B are amplified separately or together by simple PCR. R1 and R2 have the same 3'end (r ') that hybridizes to the same part of the template DNA.
= R1 '= r2') or the 3'ends of R1 and R2 can hybridize to different parts of the template DNA (r1 '≠ r2'). As illustrated in Figure 1, forward primer F1 or forward primer F2 can be used in the PCR reaction. If the forward primer F1 is used, double-stranded (with T1 / T1 'tail)
For example, A1) is created. If the forward primer F2 is used, a duplex with a T2 / T2 'tail (eg A2) will be created. The two forward primers can also be used to create a partial duplex at the end corresponding to the forward primer. For example, the use of forward primers F1 and F2 in the same PCR reaction creates a sequence that can be used to produce partially double-stranded A ′ and A ″. In addition, a tailless forward primer can be used to create a tailless duplex at the end corresponding to the forward primer.

【0049】 一般に、プライマーは標識する必要はないが、ある用途においては、1つ以上
のプライマーを標識することが好ましいことがあることに注意されたい。本発明
の好適な実施形態において、フォワードプライマーとリバースプライマーの結合
部位間の距離は、目的のポリヌクレオチドの所望の利用目的およびその性質に応
じて、少なくとも1塩基対、好ましくは1〜600塩基対または5〜600塩基対、さ
らに好ましくは5〜100塩基対の範囲である。
It should be noted that, in general, the primers need not be labeled, although in some applications it may be preferable to label one or more primers. In a preferred embodiment of the invention, the distance between the binding sites of the forward and reverse primers is at least 1 base pair, preferably 1-600 base pairs, depending on the desired purpose of the polynucleotide of interest and its nature. Alternatively, it is in the range of 5 to 600 base pairs, more preferably 5 to 100 base pairs.

【0050】 本発明のPCR増幅には、2本鎖の変性、オリゴヌクレオチドプライマーのアニ
ーリング、および熱安定性鋳型依存性ヌクレオチドポリメラーゼによるプライマ
ー伸長の温度サイクルが含まれる。PCRによる増幅のための本方法の温度は、一
般的に、約50℃〜100℃、さらに一般的には約60℃〜95℃の範囲である。ハイブ
リダイゼーション工程では、約50℃〜80℃の比較的低い温度が使用され、一方、
変性は、約80℃〜100℃の温度で、伸長は約70℃〜80℃、通常約72℃〜74℃の温
度で行われる。一般的に、本方法を行う時間は、1サイクル当たり約10秒〜10分
で、サイクルの数は、最大60回またはそれ以上、通常10〜50、しばしば20〜45回
が使用される。適当なPCRプロトコールは、当該技術分野で公知であり、例えばS
ambrookら、Molecular Cloning: A Laboratory Manual、第2版、コールドスプ
リングハーバーラボラトリープレス(Cold Spring Harbor Laboratory Press)
、ニューヨーク(1989)に記載されているか、または過度の実験をすることなく
、当業者が到達し得る。
The PCR amplification of the present invention involves temperature cycling of double-stranded denaturation, oligonucleotide primer annealing, and primer extension with a thermostable template-dependent nucleotide polymerase. The temperature of the method for amplification by PCR is generally in the range of about 50 ° C to 100 ° C, more usually about 60 ° C to 95 ° C. The hybridization step uses relatively low temperatures of about 50-80 ° C, while
Denaturation is carried out at a temperature of about 80 ° C to 100 ° C and extension is carried out at a temperature of about 70 ° C to 80 ° C, usually about 72 ° C to 74 ° C. Generally, the process is run for about 10 seconds to 10 minutes per cycle, with up to 60 or more cycles, usually 10-50 and often 20-45. Suitable PCR protocols are known in the art, eg S
ambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press.
, New York (1989) or can be reached by one skilled in the art without undue experimentation.

【0051】 PCR増幅は、増幅すべき核酸の領域の傍らに位置する配列に相補的であり、か
つそれらの配列にアニールするように設計された収束性(convergent)オリゴヌ
クレオチドプライマーを用いる。プライマーは、増幅すべき鎖の部分に対して、
3'部分が少なくとも90%、好ましくは95%、および最も好ましくは100%相補的
であるように設計する。プライマーの相補的部分は、反応に使用されるプライマ
ーアニーリング条件下で、標的配列または参照配列に選択的にハイブリダイズす
るのに充分な長さでなければならない。通常、プライマーのハイブリダイズ可能
な配列中のヌクレオチドの数は、少なくとも10、好ましくは少なくとも15ヌクレ
オチドであり、さらに好ましくは20〜50ヌクレオチドの長さである。ある場合に
は、例えば図1のFプライマーのように、実質的にすべてのプライマーが標的配
列に相補的である。別の場合には、プライマーの5'末端は標的に対して相補的で
はなく、この場合、この非相補的配列は、生じるアンプリコンの末端で取り込ま
れるであろう。この非相補的末端は、1〜60またはそれ以上のヌクレオチド、5
〜30ヌクレオチド、または好ましくは8〜30ヌクレオチドの長さでもよい。その
ようなプライマーを使用することにより、部分的2本鎖の末端でオリゴヌクレオ
チドテイルが生成される。そのようなプライマーはまた、本発明の部分的2本鎖
を生成するための一般的なプライマーにより認識されるアンプリコン中間体を生
成するのに、使用することができる。
PCR amplification uses convergent oligonucleotide primers that are complementary to, and designed to anneal to, the sequences flanking the region of the nucleic acid to be amplified. The primers are for the part of the strand to be amplified,
The 3'portion is designed to be at least 90%, preferably 95%, and most preferably 100% complementary. The complementary portion of the primer must be of sufficient length to selectively hybridize to the target or reference sequence under the primer annealing conditions used in the reaction. Generally, the number of nucleotides in the hybridizable sequence of the primer is at least 10, preferably at least 15 nucleotides, more preferably 20-50 nucleotides in length. In some cases, substantially all of the primers are complementary to the target sequence, such as the F primer in Figure 1. In other cases, the 5'end of the primer is not complementary to the target, in which case this non-complementary sequence will be incorporated at the end of the resulting amplicon. This non-complementary end has 1 to 60 or more nucleotides, 5
It may be ~ 30 nucleotides, or preferably 8-30 nucleotides in length. The use of such primers produces oligonucleotide tails at the ends of the partially double-stranded. Such primers can also be used to generate amplicon intermediates that are recognized by the general primers for producing the partial duplexes of the invention.

【0052】 PCR増幅で使用されるオリゴヌクレオチドプライマーの濃度は、少なくとも所
望のコピー数の濃度であり、通常1nM〜1mM、好ましくは100nM〜110μMの範囲
である。ゲノムDNAを増幅するためには、約500nM〜1000nMのフォワードプライマ
ーと約〜250μM〜500μMの2つの各リバースプライマーが好ましい。すなわち、
STS(配列タグ部位)を増幅するのに使用される条件と同様である。クローン化D
NA断片を増幅する場合、より低いプライマー濃度、例えば約25nM〜250nMで充分
である。
The concentration of the oligonucleotide primer used in PCR amplification is at least a desired copy number concentration, and is usually in the range of 1 nM to 1 mM, preferably 100 nM to 110 μM. For amplification of genomic DNA, about 500 nM to 1000 nM forward primer and about each 250 μM to 500 μM two reverse primers are preferred. That is,
The conditions are similar to those used to amplify STS (sequence tag site). Cloned D
When amplifying NA fragments, lower primer concentrations, eg about 25 nM to 250 nM, are sufficient.

【0053】 フォワードプライマーFの全配列は、鋳型DNA(すなわち、AとBの両方)にハ
イブリダイズする。フォワードプライマーF1とF2は、3'末端(f1=f2)を共有し
、かつ鋳型DNA(参照および標的DNA)の同じ部分にハイブリダイズするか、また
はプライマーF1とF2は、異なる3'末端を有し、それによって鋳型DNAの異なる部
分にハイブリダイズする(f1≠f2)。さらにF1は、鋳型DNAとハイブリダイズす
るか、またはハイブリダイズしない5'末端部分(T1)を有する。同様に、F2は、
鋳型DNAとハイブリダイズするか、またはハイブリダイズしない5'末端部分(T2
)を有する。2つのリバースプライマーR1とR2は、鋳型DNAの同じ部分とハイブ
リダイズする共通の3'末端部分を有する(r'=r1'=r2')か、またはプライマー
R1とR2は、異なる3'末端を有し、それによって鋳型DNAの異なる部分にハイブリ
ダイズし得る。さらに、R1は、鋳型DNAとはハイブリダイズしない5'末端部分(T
3)を有する。同様に、R2は、鋳型DNAとは相補的ではなく、従って該DNAとハイ
ブリダイズしない5'末端部分(T4)を有する。T3はT4とは関係なく、すなわち、
T3の相補鎖(T3')はT4に相補的ではなく、T4の相補鎖(T4')はT3に相補的では
ない。その結果、T4'は、本方法で使用される条件下で、T3にハイブリダイズし
ない。複数回のPCR増幅により、4つのテイルのある部分的2本鎖A'、A''、B'、
B''の成分鎖を含む、多くのDNA産物が生成される(図1)。テイルのある2本鎖
は、成分鎖がハイブリダイズし、所望の部分的2本鎖が形成できるように、溶液
の温度を調整することにより形成される。また、多くの他の2本鎖が生成される
ことにも注意されたい。上記の条件下では充分な数の部分的2本鎖が生成される
ため、これらの目的としない産物は、一般的に問題ではない。
The entire sequence of forward primer F hybridizes to the template DNA (ie both A and B). The forward primers F1 and F2 share the 3'end (f1 = f2) and hybridize to the same part of the template DNA (reference and target DNA), or the primers F1 and F2 have different 3'ends. And thereby hybridize to different parts of the template DNA (f1 ≠ f2). In addition, F1 has a 5'end portion (T1) that hybridizes or does not hybridize with the template DNA. Similarly, F2
5'end portion that hybridizes with or does not hybridize with template DNA (T2
) Has. The two reverse primers R1 and R2 have a common 3'terminal part that hybridizes with the same part of the template DNA (r '= r1' = r2 ') or
R1 and R2 have different 3'termini so that they can hybridize to different parts of the template DNA. In addition, R1 is a 5'terminal portion (T
Have 3). Similarly, R2 has a 5'terminal portion (T4) that is not complementary to the template DNA and therefore does not hybridize to it. T3 has nothing to do with T4, ie
The complementary strand of T3 (T3 ') is not complementary to T4, and the complementary strand of T4 (T4') is not complementary to T3. As a result, T4 'does not hybridize to T3 under the conditions used in this method. By multiple rounds of PCR amplification, partially double-stranded A ′, A ″, B ′, with four tails,
Many DNA products are produced, including the B ″ component strand (FIG. 1). Tailed duplexes are formed by adjusting the temperature of the solution so that the component strands hybridize to form the desired partial duplex. Also note that many other duplexes are produced. These unintended products are generally not a problem, as sufficient numbers of partial duplexes are produced under the conditions described above.

【0054】 各テイルのある部分的2本鎖A'は、2本鎖Aの2つの相補的核酸鎖の2本鎖か
らなり、2本鎖の一端には、2つの非相補的オリゴヌクレオチドテイルT3'とT4
がある。フォワードプライマーの選択に応じて、部分的2本鎖A'は、部分的2本
鎖の他の一端に0、1または2つのテイルを有する(T1=0でT2=0の場合、左
端にテイルの無い部分的2本鎖が生成される。T1=0またはT2=0の場合、左端
に1つのテイルを有する部分的2本鎖が生成される。T1≠T2≠0の場合、左端に
2つの非相補的テイルを有する部分的2本鎖が生成される)。各テイルのある部
分的2本鎖A''は、2本鎖Aの2つの相補的核酸鎖の2本鎖からなり、かつ2本鎖
の一端には、2つの非相補的オリゴヌクレオチドテイルT4'とT3がある。フォワ
ードプライマーの選択に応じて、部分的2本鎖A''は、部分的2本鎖の他の一端
に0、1または2つのテイルを有する(上記参照)。各テイルのある部分的2本
鎖B'は、2本鎖Bの2つの相補的核酸鎖の2本鎖からなり、2本鎖の一端には、
2つの非相補的オリゴヌクレオチドテイルT3'とT4がある。フォワードプライマ
ーの選択に応じて、部分的2本鎖B'は、部分的2本鎖の他の一端に0/1/2つ
のテイルを有することができる(上記参照)。各テイルのある部分的2本鎖B''
は2本鎖Bの2つの相補的核酸鎖の2本鎖からなり、2本鎖の一端に、2つの非
相補的オリゴヌクレオチドテイルT4'とT3がある。フォワードプライマーの選択
に応じて、部分的2本鎖B''は、部分的2本鎖の他の一端に0、1または2つの
テイルを有することができる(上記参照)。
Partial double-stranded A ′ with each tail consists of a double strand of two complementary nucleic acid strands of double-stranded A, with two non-complementary oligonucleotide tails at one end of the double strand. T3 'and T4
There is. Depending on the choice of forward primer, the partially double-stranded A'has 0, 1 or 2 tails at the other end of the partially double-stranded (if T1 = 0 and T2 = 0, the tail at the left end). A partial double-strand with no tails is produced.If T1 = 0 or T2 = 0, then a partial double-strand with one tail at the left end is produced.If T1 ≠ T2 ≠ 0 then 2 at the left end. Partial duplexes with two non-complementary tails are produced). Partial double-stranded A ″ with each tail consists of a double strand of two complementary nucleic acid strands of double-stranded A, and one non-complementary oligonucleotide tail T4 'And T3. Depending on the choice of forward primer, the partially double-stranded A ″ has 0, 1 or 2 tails at the other end of the partially double-stranded (see above). Partial double-stranded B'with each tail consists of a double strand of two complementary nucleic acid strands of double-stranded B, and at one end of the double-stranded,
There are two non-complementary oligonucleotide tails T3 'and T4. Depending on the choice of forward primer, the partially double-stranded B'can have 0/1/2 tails at the other end of the partially double-stranded (see above). Partial double-stranded B '' with each tail
Consists of two complementary nucleic acid strands of double stranded B, with two non-complementary oligonucleotide tails T4 'and T3 at one end of the duplex. Depending on the choice of forward primer, the partially double-stranded B ″ can have 0, 1 or 2 tails at the other end of the partially double-stranded (see above).

【0055】 プライマーF1、F2、R1およびR2を使用して、部分的2本鎖A'、B'、A''、B''を
生成する場合(ここで、T1≠T2≠T3≠T4、f1=f2、r1'=r2'またはr1'≠r2')、
通常、AとB(標的DNAと参照DNA)の反応において、プライマーF1/R1およびF2/R2
を同時に含有させて部分的2本鎖A'、A''、B'、およびB''が同時に生成されるよ
うにPCRを行うことが便利である。しかし、種々の複製と増幅は、所望であれば
、別々に行うことができることに注意されたい。例えば、図1に示すように、A
とBの増幅は、プライマーF1/R1またはF2/R2を使用して別の反応で行うことがで
きる。次に、生じるテイルのある増幅産物を、適切な条件下で組合せて、部分的
2本鎖A'、A''、B'、B''を生成することができる(図1)。
When the primers F1, F2, R1 and R2 are used to generate partially double-stranded A ′, B ′, A ″, B ″ (where T1 ≠ T2 ≠ T3 ≠ T4, f1 = f2, r1 '= r2' or r1 '≠ r2'),
Usually in the reaction between A and B (target and reference DNA), primers F1 / R1 and F2 / R2
It is convenient to carry out PCR so that the partial double-stranded chains A ′, A ″, B ′, and B ″ are simultaneously produced by simultaneously containing However, it should be noted that the various replications and amplifications can be performed separately if desired. For example, as shown in FIG.
Amplification of and B can be performed in a separate reaction using primers F1 / R1 or F2 / R2. The resulting tailed amplification products can then be combined under suitable conditions to produce partially double-stranded A ′, A ″, B ′, B ″ (FIG. 1).

【0056】 プライマーF1、F2、R1およびR2を使用して、部分的2本鎖A'、B'、A''、B''を
生成する場合(ここで、T1≠T2≠T3≠T4、f1≠f2、r1'≠r2')、PCR増幅産物A1
とB1(F1/R1を使用、図1を参照)が、左端と右端の両方でA2とB2(F2/R2を使用
、図1を参照)より多くの鋳型DNAをカバーすること(すなわち、f1がf2より上
流であり、r1'がr2'より下流である)が重要である。あるいは、PCR増幅産物A1
とB1(F1/R1を使用、図1を参照)が、左端と右端の両方でA2とB2(F2/R2を使用
、図1を参照)より少ない鋳型DNAをカバーすること(すなわち、f1がf2より下
流であり、r1'がr2'より上流である)が重要である。PCR増幅産物A1とB1(F1/R1
を使用、図1を参照)が、左端と右端の両方でA2とB2(F2/R2を使用、図1を参
照)より多くの鋳型DNAをカバーする場合、テイルT1とT3を有することは無意味
/無関係であることに注意されたい(従って、好ましくはT1=T3=0bp)。同様
に、PCR増幅産物A1とB1(F1/R1を使用、図1を参照)が、左端と右端の両方でA2
とB2(F2/R2を使用、図1を参照)より少ない鋳型DNAをカバーする場合、テイル
T2とT4を有することは無意味/無関係であることに注意されたい(従って、好ま
しくはT2=T4=0bp)。上記したように、AとB(標的DNAと参照DNA)の反応にお
いて、プライマーF1/R1およびF2/R2を同時に含有させることにより、部分的2本
鎖A'、A''、B'、およびB''が同時に生成されるように、PCRを行うことが便利で
ある。しかし、種々の複製と増幅は、所望であれば、別々に行うことができるこ
とに、注意されたい。例えば、図1に示すように、AとBの増幅は、プライマーF1
/R1またはF2/R2を使用して別の反応で行うことができる。次に、生じるテイルの
ある増幅産物を、適切な条件下で組合せて、部分的2本鎖A'、A''、B'、B''を産
生することができる(図1を参照)。
When the primers F1, F2, R1 and R2 are used to generate partially double-stranded A ′, B ′, A ″, B ″ (where T1 ≠ T2 ≠ T3 ≠ T4, f1 ≠ f2, r1 ′ ≠ r2 ′), PCR amplification product A1
And B1 (using F1 / R1, see FIG. 1) cover more template DNA at both the left and right ends than A2 and B2 (using F2 / R2, see FIG. 1) (ie f1 Is upstream of f2 and r1 'is downstream of r2') is important. Alternatively, PCR amplification product A1
And B1 (using F1 / R1, see FIG. 1) cover less template DNA at both the left and right ends than A2 and B2 (using F2 / R2, see FIG. 1) (ie f1 is downstream from f2 and r1 'upstream from r2') is important. PCR amplification products A1 and B1 (F1 / R1
(See FIG. 1) but does not have tails T1 and T3 if it covers more template DNA than A2 and B2 (using F2 / R2, see FIG. 1) at both the left and right ends. Note that it is meaning / irrelevant (hence preferably T1 = T3 = 0 bp). Similarly, the PCR amplification products A1 and B1 (using F1 / R1, see Figure 1) have A2 at both the left and right ends.
And B2 (using F2 / R2, see Figure 1), tails when covering less template DNA
Note that having T2 and T4 is meaningless / irrelevant (hence preferably T2 = T4 = 0 bp). As described above, in the reaction of A and B (target DNA and reference DNA), by simultaneously containing the primers F1 / R1 and F2 / R2, partial double-stranded A ′, A ″, B ′, and It is convenient to perform PCR so that B '' is produced simultaneously. However, it should be noted that the various replications and amplifications can be performed separately if desired. For example, as shown in FIG. 1, amplification of A and B is performed using the primer F1.
It can be done in a separate reaction using / R1 or F2 / R2. The resulting tailed amplification products can then be combined under suitable conditions to produce partially double-stranded A ', A ", B', B" (see Figure 1).

【0057】 通常、プライマーF、R1およびR2を使用して、部分的2本鎖A'、B'、A''、B''
を生成する場合(ここで、T1=T2(好ましくはT1=T2=0bp)、T3≠T4、f1=f2
=f、r1'=r2'またはr1'≠r2')、AとB(標的と参照)の反応において、プライ
マーF、R1およびR2を同時に含有させて部分的2本鎖A'、A''、B'、およびB''が
同時に生成されるようにPCRを行うのが便利である。しかし、種々の複製と増幅
は、所望であれば、別々に行うことができることに注意されたい。例えば、AとB
の増幅は、プライマーF、R1およびR2を使用して別の反応で行うことができ、生
じるテイルのある増幅産物を、適切な条件下で組合せて、部分的2本鎖A'、A''
、B'、B''を生成することができる。あるいは、FとRプライマーの1つのみ(R1
またはR2)を使用してAとBをまず増幅し、次に、最初に使用したRプライマーの
非存在下または存在下で、もう1つのRプライマーを加え、追加の増幅ラウンド
を行う。
Usually, the primers F, R1 and R2 are used to produce partially double-stranded A ′, B ′, A ″, B ″
(Where T1 = T2 (preferably T1 = T2 = 0 bp), T3 ≠ T4, f1 = f2
= F, r1 ′ = r2 ′ or r1 ′ ≠ r2 ′), in the reaction of A and B (target and reference), the primers F, R1 and R2 are simultaneously contained to form a partial double-stranded A ′, A ″. It is convenient to perform PCR so that B, B ′, and B ″ are produced simultaneously. However, it should be noted that the various replications and amplifications can be performed separately if desired. For example, A and B
Can be performed in a separate reaction using primers F, R1 and R2, and the resulting tailed amplification products can be combined under suitable conditions to produce partial double-stranded A ′, A ″.
, B ', B''can be generated. Alternatively, only one of the F and R primers (R1
Alternatively, R2) is used to first amplify A and B, then another R primer is added in the absence or presence of the first R primer used, for an additional round of amplification.

【0058】 これらのすべておよび他のプロトコール変更(これらのすべてにより、所望の
テイルのある部分的2本鎖A'、A''、B'、B''が得られる)は、当業者には明らか
であり、本発明の範囲内にある。
All of these and other protocol modifications (all of which result in a partially double-stranded A ′, A ″, B ′, B ″ with the desired tail) are known to those of skill in the art. Obvious and within the scope of the invention.

【0059】 6.3.3 4ウェイ構造の形成 配列AとBの差を検出するために、配列AとBを含む部分的2本鎖(A'、A''、B'
、B'')を、相補テイルが互いにアニーリングする条件下で接触させ、それによ
り、図1に示すように、4鎖の複合体(ホリデイジャンクション)の形成を開始
させる。生じる複合体C1、C2、C3、C4を、ブランチ移動が起きる条件に付す。そ
れらの部分的2本鎖において、テイルは互いに相補的ではない(例えば、T1はT2
'に相補的ではない)ため、テイルの方向にブランチ移動が進むことが制限され
る。しかし、ブランチ移動は、参照配列と標的配列が同じである限り、もう一方
の方向に起こりうる。もし2つの配列が同一なら、ブランチ移動は鎖の末端まで
すすむことができ、複合体が2つの2本鎖に解離し、その各々は、元々の部分的
2本鎖の各々から1鎖ずつを有する。一方もし標的配列と参照配列が異なると、
その差異の点を過ぎるブランチ移動は、新たに形成される2本鎖にミスマッチを
引き起こす。本発明の実施において使用される条件下で、そのような差の存在は
、実際にはブランチ移動を阻止し、安定化されたホリデイジャンクション複合体
を生ずる。その結果、2つの配列間の差の存在は、安定化されたホリデイジャン
クションの生成に表されるが、このホリデイジャンクションは、差の非存在下で
は、2つの2本鎖に分解するものである。
6.3.3 Formation of 4-way structure In order to detect the difference between the sequences A and B, a partial double strand (A ′, A ″, B ′) containing the sequences A and B is detected.
, B ″) are contacted under conditions where the complementary tails anneal to each other, thereby initiating the formation of a four-chain complex (Holiday junction), as shown in FIG. The resulting complexes C1, C2, C3, C4 are subject to the conditions under which branch migration occurs. In their partial duplexes, the tails are not complementary to each other (eg, T1 is T2
It is not complementary to '), which limits branch movement in the direction of the tail. However, branch migration can occur in the other direction as long as the reference and target sequences are the same. If the two sequences are identical, branch migration can proceed to the end of the chain and the complex will dissociate into two duplexes, one for each strand from each of the original partial duplexes. Have. On the other hand, if the target and reference sequences are different,
Branch migration past the point of difference causes a mismatch in the newly formed duplex. Under the conditions used in the practice of the present invention, the presence of such differences actually blocks branch migration and results in a stabilized Holliday junction complex. As a result, the presence of a difference between the two sequences is reflected in the generation of a stabilized Holliday junction, which in the absence of the difference breaks into two duplexes. .

【0060】 テイルのある部分的2本鎖A'の右端は、各鎖の末端部分としてそれぞれT4およ
びT3'を有しており、それらT4とT3'はB''の右端のテイルであり、互いに相補的
ではないT4'とT3にそれぞれ相補的である。4つのテイルのある部分的2本鎖A'
、A''、B'、B''が、適切な条件下で同じ溶液中に存在するとき、部分的2本鎖A'
とB''からなる2種の4ウェイホリデイジャンクション(複合体C1とC2)が形成
される。一方は、A'のテイルT1とB''のテイルT1'とのハイブリダイゼーション、
およびA'のテイルT2'とB''のテイルT2とのハイブリダイゼーションの結果として
、形成される。もう一方は、A'のテイルT3'とB''のテイルT3とのハイブリダイゼ
ーション、およびA'のテイルT4とB''のテイルT4'とのハイブリダイゼーションの
結果として、形成される。さらに、部分的2本鎖A''とB'から、さらに2種の4
ウェイホリデイジャンクション複合体C3とC4が形成される。一方は、A''のT1'が
B'のT1とハイブリダイズするとき、およびA''のT2がB'のT2'とハイブリダイズす
るとき、形成される。もう一方は、A''のT3がB'のT3'とハイブリダイズするとき
、およびA''のT4'がB'のT4とハイブリダイズするとき、形成される。
The right end of the tailed partially double-stranded A ′ has T4 and T3 ′, respectively, as the terminal portion of each chain, which T4 and T3 ′ are the rightmost tail of B ″, They are complementary to T4 'and T3, respectively, which are not complementary to each other. Partial double-stranded A'with 4 tails
, A ″, B ′, B ″ are partially double-stranded A ′ when present in the same solution under suitable conditions.
Two kinds of 4-way holiday junctions (complexes C1 and C2) consisting of B and B '' are formed. One is the hybridization of tail T1 of A'and tail T1 'of B'',
And formed as a result of the hybridization of A'tail T2 'and B''tail T2. The other is formed as a result of the hybridization of tail T3 ′ of A ′ with tail T3 of B ″ and the hybridization of tail T4 of A ′ with tail T4 ′ of B ″. Furthermore, from the partially double-stranded A ″ and B ′, two more 4
Way Holiday Junction Complexes C3 and C4 are formed. On the other hand, the T1 'of A''is
It is formed when it hybridizes to T1 of B'and when T2 of A '' hybridizes to T2 'of B'. The other is formed when the T3 of A ″ hybridizes with the T3 ′ of B ′ and when the T4 ′ of A ″ hybridizes with the T4 of B ′.

【0061】 さらに、4つのテイルのある部分的2本鎖A'、A''、B'、B''は、コンカテマー
を形成できる。例えば、3つの、部分的2本鎖B''、A'および第2の部分的2本
鎖B''は、2つのホリデイジャンクションを有するコンカテマーを形成すること
ができる。しかし、コンカテマーは、配列Aと配列Bとの間の差の検出を妨害しな
い。もし配列AとBが同一なら、B''−A'−B''中の両方のホリデイ構造ブランチの
移動は、完了するまで進み、コンカテマー全体が2つの2本鎖に分解する。配列
AとBに差があれば、両方のホリデイ構造が安定化される。安定化ホリデイ構造の
検出は、配列AとBとの差を示すものである。
Furthermore, the four tailed partially double-stranded A ′, A ″, B ′, B ″ can form concatemers. For example, three partially double-stranded B ″, A ′ and a second partially double-stranded B ″ can form a concatemer with two Holliday junctions. However, the concatemers do not interfere with the detection of the difference between sequence A and sequence B. If sequences A and B are identical, the migration of both Holliday structural branches in B ″ -A′-B ″ proceeds to completion and the entire concatemer breaks down into two duplexes. Array
If there is a difference between A and B, both holiday structures will be stabilized. Detection of the stabilized Holliday structure is an indication of the difference between sequences A and B.

【0062】 本明細書に開示する教示と当業者に一般に入手可能な知見を使用して、当業者
は、テイルのハイブリダイゼーションのための適切な条件を決定して、任意の特
定の2本鎖のホリデイジャンクション形成を行うことができる。例えば、Sambro
okら(前述)、Panyutinら(前述)、および米国特許第6,013,439号を参照され
たい。
Using the teachings disclosed herein and the findings generally available to those of skill in the art, one of skill in the art will determine the appropriate conditions for hybridization of the tail to determine any particular duplex. Holiday junction formation can be performed. For example, Sambro
See ok et al. (supra), Panyutin et al. (supra), and US Pat. No. 6,013,439.

【0063】 ホリデイジャンクション複合体C1、C2、C3、およびC4は、ブランチ移動条件に
付されるが、ここで、T1とT2およびテイルT3とT4は異なるため、ブランチ移動は
、それらのテイル(そのハイブリダイゼーションが4ウェイホリデイ複合体形成
を開始させる)から離れる方向にのみ進行する。AとBの間でミスマッチがなけれ
ば、複合体C1、C2、C3、およびC4のブランチ移動は、テイルから離れて、部分的
2本鎖の他方の端までずっと進行する。その結果、4つのホリデイ複合体C1、C2
、C3、およびC4のそれぞれは、2本鎖に分解する(図1)。あるいは、AとBの間
にミスマッチがあれば、テイルから離れる方向に進行する複合体C1、C2、C3、お
よびC4のブランチ移動は、ミスマッチにより停止され、安定化ホリデイジャンク
ション複合体C1、C2、C3、およびC4が形成される(図2)。本発明のある実施形
態において、ブランチ移動はMg++のようなイオンの存在下で行われるが、それら
のイオンは、ミスマッチが自発的DNA移動を妨害する傾向を増強し、従ってその
ようなミスマッチを伴うホリデイジャンクション複合体を安定化させるものであ
る。Mg++の好適な濃度範囲は、1〜10mMである。安定化は、他のイオン(特に、
Mn++またはCa++のような2価陽イオン)、またはイオンの適当な組合せにより達
成可能であることに注意されたい。特に好適な実施形態において、ブランチ移動
は、4mM MgCl2、50mM KCl、10mMトリス−塩酸(pH8.3)を含むバッファー中
で、65℃で約20〜120分インキュベートすることにより達成される。単一塩基ミ
スマッチの結果としての安定化されたホリデイジャンクションの形成のために適
したブランチ移動条件の説明は、例えば、PanyutinとHsieh、(1993) J. Mol. Bi
ol., 230:413-24(これは参照することによりその全体が本明細書に組み込まれ
る)に記載されている。
The holiday junction complexes C1, C2, C3, and C4 are subject to branch migration conditions, where T1 and T2 and tails T3 and T4 are different, so branch migration is dependent on their tails (that Hybridization proceeds only away from (initiating 4-way Holliday complex formation). In the absence of a mismatch between A and B, the branch migration of complexes C1, C2, C3, and C4 proceeds far away from the tail to the other end of the partial duplex. As a result, four holiday complexes C1 and C2
, C3, and C4 each decompose into double strands (FIG. 1). Alternatively, if there is a mismatch between A and B, branch migration of complexes C1, C2, C3, and C4 progressing away from the tail is stopped by the mismatch and stabilized Holliday junction complex C1, C2, C3 and C4 are formed (Fig. 2). In certain embodiments of the invention, branch migration is carried out in the presence of ions such as Mg ++ , which ions enhance the propensity of the mismatch to interfere with spontaneous DNA transfer and thus such mismatches. It stabilizes the Holliday junction complex with. The preferred concentration range of Mg ++ is 1-10 mM. Stabilization is due to other ions (especially
Note that divalent cations such as Mn ++ or Ca ++ ), or a suitable combination of ions. In a particularly preferred embodiment, branch transfer is achieved by incubation at 65 ° C. for about 20-120 minutes in a buffer containing 4 mM MgCl 2 , 50 mM KCl, 10 mM Tris-HCl (pH 8.3). A description of suitable branch transfer conditions for the formation of stabilized Holliday junctions as a result of single base mismatches is described, for example, in Panyutin and Hsieh, (1993) J. Mol. Bi.
ol., 230: 413-24, which is incorporated herein by reference in its entirety.

【0064】 6.3.4 ホリデイ構造の検出 従って、安定な4ウェイホリデイジャンクション複合体(C1、C2、C3、および
C4)の検出は、DNA配列AとBの間の差の存在を示すために使用できる。一方、安
定化4ウェイホリデイ複合体が存在しないことは、DNA配列AとBの間の差の欠如
を示すために使用できる。本発明に従って、核酸AとBの間の差を示す安定化され
たホリデイジャンクションは、後述の任意の方法により検出される。例えば、安
定化されたホリデイジャンクションは、ホリデイジャンクションを特異的に認識
して結合することができる分子により検出することができる。
6.3.4 Detection of Holiday Structures Therefore, stable 4-way Holliday junction complexes (C1, C2, C3, and
Detection of C4) can be used to indicate the presence of a difference between DNA sequences A and B. On the other hand, the absence of a stabilized 4-way Holliday complex can be used to indicate the lack of difference between DNA sequences A and B. In accordance with the present invention, stabilized Holliday junctions exhibiting a difference between nucleic acids A and B are detected by any of the methods described below. For example, a stabilized Holliday junction can be detected by a molecule capable of specifically recognizing and binding to the Holliday junction.

【0065】 6.3.4.1 4ウェイ核酸複合体に特異的な分子を用いる検出 ある実施形態においては、ホリデイ構造に対する特異性を有する分子を用いて
、安定化ホリデイ構造の存在を検出し、それによりポリヌクレオチド配列Aとポ
リヌクレオチド配列Bとの差の存在を検出する。
6.3.4.1 Detection Using Molecules Specific for 4-Way Nucleic Acid Complexes In one embodiment, molecules having specificity for the Holliday structure are used to detect the presence of a stabilized Holliday structure, thereby The presence of differences between nucleotide sequence A and polynucleotide sequence B is detected.

【0066】 ホリデイ構造の存在は、ホリデイ構造に特異的に結合することが当業者に公知
の任意の分子を用いて検出することができる。好適な実施形態においては、タン
パク質を使用して、安定化されたホリデイジャンクションに結合させて、その形
成を検出する。種々の生物に由来する多くのタンパク質について、ホリデイジャ
ンクションに特異的に結合することが証明されている。これらのタンパク質には
、特に限定されないが、大腸菌(E. coli)のRuvA、RuvC、RuvB、RusA、RuvG;R
uvA、RuvC、RuvB、RusA、RuvGから得られるタンパク質/突然変異体を含む。さ
らに、そのようなタンパク質としては、種々の他の生物からのRuvA、RuvC、RuvB
、RusA、RuvGの相同体(機能的相同体を含む)、例えば哺乳動物由来のRuvA、Ru
vC、RuvB、RusA、およびRuvGの相同体、酵母からのCce1とspCce1、ピロコッカス
・フリオスサ(Pyrococcus furiosusa)からのHjc、およびホリデイ構造に特異
的に結合できる他のレゾルバーゼとリコンビナーゼがある。
The presence of the Holliday structure can be detected using any molecule known to those of skill in the art to bind specifically to the Holliday structure. In a preferred embodiment, the protein is used to bind to a stabilized Holliday junction and to detect its formation. Many proteins from different organisms have been shown to bind specifically to Holliday junctions. These proteins include, but are not limited to, E. coli RuvA, RuvC, RuvB, RusA, RuvG; R.
Includes proteins / mutants obtained from uvA, RuvC, RuvB, RusA, RuvG. Moreover, such proteins include RuvA, RuvC, RuvB from various other organisms.
, RusA, RuvG homologues (including functional homologues), eg, RuvA, Ru from mammalian origin
There are homologues of vC, RuvB, RusA, and RuvG, Cce1 and spCce1 from yeast, Hjc from Pyrococcus furiosusa, and other resolvases and recombinases that can specifically bind to Holliday structures.

【0067】 本発明の特に便利な実施形態では、熱安定性タンパク質を使用して、ホリデイ
構造の存在を検出する。そのような熱安定性タンパク質には、好熱性生物(サー
マス・アクアティクス(Thermus aquaticus)、サーマス・フラバス(Thermus f
lavus)、サーマス・サーモフィラス(Thermus thermophilus)、および当業者
に公知の他の好熱性生物)から得られるRuvA、RuvC、RuvB、RusA、RuvGの熱安定
性相同体がある。ピロコッカス・フリオスサ(Pyrococcus furiosusa)からのHj
cは、ホリデイ構造に対する特異性を有する適切な熱安定性タンパク質の1つの
良好な例である。
In a particularly convenient embodiment of the invention, thermostable proteins are used to detect the presence of Holliday structures. Such thermostable proteins include thermophiles (Thermus aquaticus, Thermus flavus).
lavus), Thermus thermophilus, and other thermophilic organisms known to those of skill in the art). Hj from Pyrococcus furiosusa
c is one good example of a suitable thermostable protein with specificity for the Holliday structure.

【0068】 本発明の実施に有用な多くのそのようなタンパク質の調製と性質については、
例えば以下に挙げた参考文献(これらはすべて、その全体が参照することにより
本明細書に組み込まれるものとする)に記載されている:DaviesとWest、前述;
Whitbyら、前述;Iwasaki H.ら、1992。「大腸菌RuvAとRuvCタンパク質は、ホリ
デイジャンクションと特異的に相互作用し、ブランチ移動を促進する」Genes De
v. 6:2214-20;Parsons CAら、1992。「大腸菌RuvAとRuvBタンパク質の合成ホリ
デイジャンクションとの相互作用」、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:5452-56
;Traneva IRら、1992。「大腸菌のRuvAとRuvBタンパク質の精製と性質」Mol. G
en. Genet. 235:1-10;Rafferty JBら、1996。「DNA組換えタンパク質RuvAの結
晶構造とそのホリデイジャンクションへの結合のモデル」、Science 274:415-21
;Hargreaves D.ら、1999。「合成ホリデイジャンクションと複合体を形成した
大腸菌RuvAの結晶化」、Acta Crystallogr D. Biol Crystallogr 55 (Pt 1):263
-5;Hargreaves D.ら、1998。「6A分解能での、結合したDNAホリデイジャンクシ
ョンを有する大腸菌RuvAの結晶構造」、Nature Struct Biol. 5(6):441-6;Dund
erdale HJら、1994。「大腸菌RuvCホリデイジャンクションレゾルバーゼのクロ
ーニング、過剰発現、精製および特性解析」、J. Biol. Chem. 267(7):5187-94
;Ariyoshi Mら、1994。「RuvCレゾルバーゼの原子構造:大腸菌からのホリデイ
ジャンクション特異的エンドヌクレアーゼ」、Cell 78(6):1063-72;Sharples G
Jら、1994。「組換えとDNA修復における中間体のプロセシング:ホリデイジャン
クションを特異的に切断する新しいエンドヌクレアーゼの同定」、EMBO 13(24)
:6133-42;Rice Pら、1995。「バクテリオファージMuトランスポザーゼコアの構
造:DNAトランスポジションとレトロウイルス組み込みの共通構造モチーフ」、C
ell 82(2):209-20;Bujacz G.ら、1995。「鳥類肉腫ウイルスインテグラーゼの
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ャンクションの構造を開く」、J. Mol. Biol. 266(1):122-34;Whitby MCら、19
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ドするラクトコッカス・ラクティス(Lactococcus lactis)ファージオペロン」
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を有するDNAジャンクションレゾルバーゼ」、EMBO 18(6):1447-58;Komori Kら
1999。「ピロコッカス・フリオサス(Pyrococcus furiosus)からのホリデイ
ジャンクションレゾルバーゼ:大腸菌RuvCとの機能的類似性は、細菌、真核生物
および古細菌での相同的組換えの保存された機構の証拠を提供する」、Proc. Na
tl. Acad. Sci. USA 96(16):8873-8;Komori Kら、2000。「ピロコッカス・フリ
オサス(Pyrococcus furiosus)のホリデイジャンクションレゾルバーゼHjcの突
然変異解析は、ダイマー形成、ジャンクションDNA結合および切断活性のために
機能的に重要な残基を明らかにした」J. Biol. Chem.(2000年9月号);Sharpl
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およびRusAの進化的保存からの考察」、J Bacteriol 181(8):5543-50;Sharples
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然変異体」、Nucleic Acids Research 21(15):3359-64。
For the preparation and properties of many such proteins useful in the practice of the present invention, see
See, for example, the following references, all of which are incorporated herein by reference in their entirety: Davies and West, supra;
Whitby et al., Supra; Iwasaki H. et al., 1992. "Escherichia coli RuvA and RuvC proteins specifically interact with Holliday junctions and promote branch migration." Genes De
v. 6: 2214-20; Parsons CA et al., 1992. "Interaction of Escherichia coli RuvA with the synthetic Holliday junction of the RuvB protein," Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 5452-56.
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【0069】 ホリデイ構造に特異的に結合したタンパク質は、タンパク質の検出および/ま
たは視覚化のための当業者に公知の方法により検出することができる。実際、本
発明の1つの利点は、標識核酸を使用することなく安定なホリデイジャンクショ
ンの検出を可能にすることである。好適な実施形態においては、少なくとも1つ
のホリデイジャンクション特異的結合タンパク質、すなわちホリデイジャンクシ
ョンを選択的に認識し結合することができるタンパク質、を、少なくとも1つの
標識物で標識し、そのタンパク質が安定なホリデイジャンクション(例えば、C1
、C2、C3、および/またはC4)に結合可能になる条件に付す。ホリデイジャンク
ションへの該タンパク質の結合は、あるシグナルを生成し、これは、好ましくは
定量的に検出できるものである。該シグナルは、安定なホリデイジャンクション
の存在と量の指標として使用され、DNA多型解析におけるミスマッチDNAの存在と
量/比の指標となる。
Proteins that specifically bind to Holliday structures can be detected by methods known to those of skill in the art for detection and / or visualization of proteins. In fact, one advantage of the present invention is that it allows stable Holliday junction detection without the use of labeled nucleic acids. In a preferred embodiment, at least one Holliday junction specific binding protein, ie a protein capable of selectively recognizing and binding Holliday junctions, is labeled with at least one label, the protein being stable Holliday junction. Junction (eg C1
, C2, C3, and / or C4). Binding of the protein to the Holiday junction produces a signal, which is preferably quantitatively detectable. The signal is used as an indicator of the presence and amount of stable Holliday junctions, and is an indicator of the presence and amount / ratio of mismatched DNA in DNA polymorphism analysis.

【0070】 好適な実施形態において、本発明は、ホリデイジャンクションを検出するため
に少なくとも1つの標識タンパク質を使用する。標識物は、タンパク質に対して
内因性のもの、例えば、トリプトファン、チロシンまたはフェニルアラニンのよ
うなアミノ酸の蛍光から生じるタンパク質の天然蛍光、または検出可能な様式で
反応することができるタンパク質側鎖でもよい。標識物は、翻訳中または翻訳後
に、タンパク質に結合することができる。適当な標識物には、特に限定されない
が、蛍光分子(例えば、フルオレセイン、ローダミン、および蛍光タンパク質や
ペプチド、例えばGFPおよびGFP変異体ならびに類似体が含まれる)、放射性基、
固体表面、オリゴヌクレオチド、酵素、色素、化学発光基、補酵素、酵素基質、
リガンド、受容体、および小有機分子がある。
In a preferred embodiment, the present invention uses at least one labeled protein to detect Holliday junctions. The label may be endogenous to the protein, for example the native fluorescence of the protein resulting from the fluorescence of amino acids such as tryptophan, tyrosine or phenylalanine, or a protein side chain capable of reacting in a detectable manner. The label can be attached to the protein during or after translation. Suitable labels include, but are not limited to, fluorescent molecules (eg, fluorescein, rhodamine, and fluorescent proteins and peptides such as GFP and GFP variants and analogs), radioactive groups,
Solid surface, oligonucleotide, enzyme, dye, chemiluminescent group, coenzyme, enzyme substrate,
There are ligands, receptors, and small organic molecules.

【0071】 本発明の好適な実施形態において、2つ以上のタンパク質を使用して、安定化
されたホリデイジャンクションを検出することができる。2つのタンパク質は、
同じタンパク質または2つの異なるタンパク質、または単体のタンパク質のドメ
インもしくはサブユニットでもよい。ある実施形態において、2つ以上のタンパ
ク質は結合して、ダイマーまたはそれ以上のオリゴマーを形成することができ、
ある実施形態では、オリゴマー化は、ホリデイジャンクションへの結合に依存す
る。好適な実施形態において、2つのタンパク質は、異なる標識物で標識され、
さらに、これらの2つのタンパク質の間のホリデイジャンクション依存性複合体
形成が、2つの標識物の結合を引き起こす。2つの標識物の結合は、安定なホリ
デイジャンクションの存在の指標として使用することができる(図3)。
In a preferred embodiment of the invention, more than one protein can be used to detect stabilized Holliday junctions. The two proteins are
It may be the same protein or two different proteins or domains or subunits of a single protein. In certain embodiments, two or more proteins are capable of binding to form a dimer or higher oligomer,
In certain embodiments, oligomerization relies on binding to Holliday junctions. In a preferred embodiment, the two proteins are labeled with different labels,
Moreover, the Holliday junction-dependent complex formation between these two proteins causes the binding of the two labels. The binding of the two labels can be used as an indicator of the presence of a stable Holliday junction (Figure 3).

【0072】 例えば、RuvAとRuvCは、ホリデイジャンクションの非存在下ではそれ自体がRu
vC-RuvA複合体を形成することはできない。しかしRuvAとRuvCの両方が、ホリデ
イジャンクションに同時に結合して、RuvA-RuvC-ホリデイジャンクション複合体
を形成することができる。RuvAとRuvCの両方、ならびに多くのRuvC突然変異体が
、クローニング、過剰発現および精製されている。本発明の好適な実施形態にお
いて、RuvAとRuvCはそれぞれ、異なる蛍光団と融合して、分子間蛍光共鳴エネル
ギー移動(FRET)のドナー/アクセプター対として作用することができる。分子
間FRETを使用して、ドナー/アクセプター対の結合を検出することができ、分子
間の関係を特性解析することができる。そのような目的のためのFRETの応用に関
わる原理は、分子生物学の分野で周知である。2つの分子の結合を検出するため
のFRETの使用を説明する文献には、例えばHeim R. 1999、エネルギー移動のため
のグリーン蛍光タンパク質フォーム、Methods in Enzymology 302:408-23;Foer
ster T. 1948、Ann Phys 2:55;Mitra RDら、1996、グリーン蛍光タンパク質の
青色発光誘導体と赤シフト励起誘導体との間の蛍光共鳴エネルギー移動、Gene 1
73:13-7;およびFurey WSら、1998、クレノウ断片に対するDNA基質のコンフォメ
ーションを研究するための蛍光エネルギー移動の使用、Biochemistry 37(9):297
9-90、がある(これらのすべては、参照することにより本明細書に組み込まれる
)。ホリデイジャンクションの存在下でのみ、RuvAとRuvCの融合タンパク質は、
互いに結合し、特異的FRETシグナルを生成する。FRETシグナルの検出および/ま
たは定量は、安定なホリデイジャンクションの存在と量を検出および/または定
量するために使用することができる。一般的に、安定化されたホリデイジャンク
ションへの2つのタンパク質の結合により、ドナーとアクセプター対が極めて近
づき、その結果、発光比(ドナー対アクセプターの最大発光波長での発光の比)
において生じる変化またはアクセプターの最大発光波長での発光強度において生
じる変化は、ホリデイジャンクションの存在を測定/定量するために使用するこ
とができる。
For example, RuvA and RuvC are themselves Ru in the absence of a holiday junction.
It is unable to form the vC-RuvA complex. However, both RuvA and RuvC can simultaneously bind to the Holiday junction and form the RuvA-RuvC-Holiday junction complex. Both RuvA and RuvC, as well as many RuvC mutants, have been cloned, overexpressed and purified. In a preferred embodiment of the invention, RuvA and RuvC can each be fused with different fluorophores to act as donor / acceptor pairs for intermolecular fluorescence resonance energy transfer (FRET). Intermolecular FRET can be used to detect donor / acceptor pair binding and characterize intermolecular relationships. The principles involved in the application of FRET for such purposes are well known in the field of molecular biology. References describing the use of FRET to detect the binding of two molecules include, for example, Heim R. 1999, Green Fluorescent Protein Foam for Energy Transfer, Methods in Enzymology 302: 408-23; Foer.
ster T. 1948, Ann Phys 2:55; Mitra RD et al., 1996, fluorescence resonance energy transfer between blue-emitting and red-shift excited derivatives of green fluorescent protein, Gene 1
73: 13-7; and Furey WS et al., 1998, use of fluorescence energy transfer to study the conformation of DNA substrates to Klenow fragment, Biochemistry 37 (9): 297.
9-90, all of which are incorporated herein by reference. Only in the presence of Holiday Junction, the fusion protein of RuvA and RuvC
It binds to each other and produces a specific FRET signal. Detection and / or quantification of the FRET signal can be used to detect and / or quantify the presence and amount of stable Holliday junctions. In general, the binding of two proteins to a stabilized Holliday junction brings the donor and acceptor pairs into close proximity, resulting in an emission ratio (ratio of emission at maximum emission wavelength of donor to acceptor).
The change occurring in or the change in emission intensity at the maximum emission wavelength of the acceptor can be used to measure / quantify the presence of Holliday junctions.

【0073】 本発明は、野生型の酵素のホリデイジャンクション特異的エンドヌクレアーゼ
活性を欠損しているが、ホリデイジャンクションに特異的に結合する能力を保持
するRuvC突然変異体を使用する。そのような突然変異体には、D7N、E66Q、D138N
、D141N、D7N、E66D、D138E、およびruvC51が挙げられるが、それらは例えば、S
aito Aら、1995、RuvCホリデイジャンクションレゾルバーゼの触媒中心を構成す
る4つの酸性アミノ酸の同定、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:7470-4;および
Sharples GJら、1993、合成ホリデイジャンクションの切断に欠陥のある大腸菌R
uvC突然変異体。Nucleic Acids Research, 21(15):3359-64に記載されている。
The present invention uses RuvC mutants that lack the Holliday junction-specific endonuclease activity of the wild-type enzyme but retain the ability to specifically bind to Holliday junctions. Such mutants include D7N, E66Q, D138N
, D141N, D7N, E66D, D138E, and ruvC51, which include, for example, S
aito A et al., 1995, Identification of four acidic amino acids that make up the catalytic center of RuvC Holliday Junction Resolvase, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 7470-4;
Sharples GJ et al., 1993, Escherichia coli R defective in cleavage of synthetic Holliday junctions
uvC mutant. Nucleic Acids Research, 21 (15): 3359-64.

【0074】 本発明の好適な実施形態において、FRETドナーおよびアクセプター対は、タン
パク質を含む。特に適したタンパク質は、適切な励起および発光周波数を有する
グリーン蛍光タンパク質(GFP)とGFP突然変異体が挙げられ、その一部は、前記
文献、例えばHeim R.(前述);Foerster T.(前述);Mitra RDら(前述);お
よびFurey WSら(前述)に記載されている。
In a preferred embodiment of the invention, the FRET donor and acceptor pair comprises a protein. Particularly suitable proteins include green fluorescent protein (GFP) and GFP mutants with suitable excitation and emission frequencies, some of which are described in the literature, eg Heim R. (supra); Foerster T. (supra). ); Mitra RD et al. (Supra); and Furey WS et al. (Supra).

【0075】 単独のホリデイジャンクション−結合タンパク質により検出を行う本発明の実
施形態においては、分子内FRETを使用して、ホリデイジャンクションの存在/量
を検出することができる(図4)。単独のホリデイジャンクション−結合タンパ
ク質は、2種の蛍光団(例えば、分子内ドナー/アクセプターFRET対として機能
する2種のGFP突然変異体)で2重標識してもよい。好適な実施形態では、使用
される単独のタンパク質はRuvC、さらに好ましくは上記RuvC突然変異体の1つで
ある。2重標識タンパク質は、ホリデイジャンクションへの結合の際にコンフォ
メーション変化を起こし、これは、2つの蛍光団の間の物理的関係の変化を引き
起こし、従ってFRETシグナルの変化を引き起こす。FRETにおける変化は検出可能
であり、2つのホリデイジャンクション結合タンパク質を用いる実施形態につい
て上記で述べたのと同様に、安定なホリデイジャンクションの存在と量の指標と
して使用することができる。
In an embodiment of the invention where detection is by a single Holliday junction-binding protein, intramolecular FRET can be used to detect the presence / amount of Holliday junction (FIG. 4). A single Holliday junction-binding protein may be doubly labeled with two fluorophores (eg, two GFP mutants that function as intramolecular donor / acceptor FRET pairs). In a preferred embodiment, the sole protein used is RuvC, more preferably one of the RuvC mutants described above. The double-labeled protein undergoes a conformational change upon binding to the Holliday junction, which causes a change in the physical relationship between the two fluorophores and thus a change in the FRET signal. Changes in FRET are detectable and can be used as an indicator of the presence and amount of stable Holliday junctions, as described above for embodiments with two Holliday junction binding proteins.

【0076】 単独の結合タンパク質が使用されるとき、使用されるタンパク質がホモオリゴ
マーまたはヘテロオリゴマーを形成することができれば、同様に細胞内FRETを、
ホリデイジャンクションの存在/量を検出するのに使用することができる(図3
)。例えば、大腸菌RuvAは、溶液中でテトラマーとして存在するが、ホリデイジ
ャンクションに結合するとオクタマーを形成することができる。オクタマーRuvA
の形成は、ホリデイジャンクションへの結合に依存する。従ってRuvA単独を用い
て、分子間FRETによりホリデイジャンクションを検出することができる。例えば
、2つの蛍光団が分子間ドナー/アクセプターFRET対として機能することができ
るように、1つのRuvAテトラマーは、1つの蛍光団(例えば、GFPまたはGFP変異
体)で標識することができ、第2のRuvAテトラマーは、第2の蛍光団で標識する
ことができる。本発明のそのような実施形態において、2つの区別して標識され
たRuvAテトラマーは、ホリデイ構造の存在下でオクタマーを形成する。
When a single binding protein is used, if the protein used is capable of forming homo-oligomers or hetero-oligomers, it also results in intracellular FRET,
It can be used to detect the presence / abundance of holiday junctions (Fig. 3
). For example, E. coli RuvA exists as a tetramer in solution but can form an octamer when bound to Holliday junctions. Octamer RuvA
Formation depends on binding to the Holliday junction. Thus, RuvA alone can be used to detect Holliday junctions by intermolecular FRET. For example, one RuvA tetramer can be labeled with one fluorophore (eg, GFP or a GFP variant) such that the two fluorophores can function as intermolecular donor / acceptor FRET pairs. The RuvA tetramer of 2 can be labeled with a second fluorophore. In such embodiments of the invention, the two differentially labeled RuvA tetramers form octamers in the presence of Holliday structures.

【0077】 本発明の実施形態において、固体表面は標識物(例えば、光学バイオセンサー
の表面、例えばBiacoreまたはIasys)として作用することができる。光学バイオ
センサーは、例えばCanziani Gら、1999、「光学バイオセンサーを使用する探索
的生体分子認識」、Methods 19(2):253-69に記載されている。通常、ホリデイジ
ャンクションに結合することができる分子(好ましくは上記のタンパク質を含む
)が、バイオセンサーの表面に固定化される。この実施形態において、固定化タ
ンパク質へのホリデイジャンクションの結合は、検出可能な光シグナルを生成す
ることができる。このシグナルは、安定なホリデイジャンクションの存在と量の
指標としてバイオセンサーにより記録される。この実施形態において、ホリデイ
ジャンクションの検出には、単一の標識物(すなわち、バイオセンサー表面)で
充分である。本発明のこの実施形態の1つの利点は、ホリデイジャンクションを
形成するポリヌクレオチドもホリデイジャンクション結合分子も標識する必要は
無いことである。
In an embodiment of the invention, the solid surface may act as a label (eg the surface of an optical biosensor, eg Biacore or Iasys). Optical biosensors are described, for example, in Canziani G et al., 1999, "Exploratory Biomolecular Recognition Using Optical Biosensors," Methods 19 (2): 253-69. Usually, molecules capable of binding to Holliday junctions, preferably including the proteins mentioned above, are immobilized on the surface of the biosensor. In this embodiment, the binding of Holliday junctions to the immobilized protein can produce a detectable light signal. This signal is recorded by the biosensor as an indicator of the presence and quantity of stable Holliday junctions. In this embodiment, a single label (ie, biosensor surface) is sufficient for the detection of Holliday junctions. One advantage of this embodiment of the invention is that neither the polynucleotide forming the Holliday junction nor the Holliday junction binding molecule need be labeled.

【0078】 本発明の別の実施形態において、LOCI(発光酸素チャネリング免疫アッセイ)
を使用して、ホリデイジャンクションへのホリデイジャンクション結合タンパク
質の結合を検出するのに使用することができる。LOCIは、例えばUllman EFら、1
994、「発光酸素チャネリング免疫アッセイ:化学発光による粒子結合動力学の
測定」、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:5426-30に記載されている。
In another embodiment of the invention, LOCI (luminescent oxygen channeling immunoassay)
Can be used to detect the binding of Holliday junction binding proteins to Holliday junctions. LOCI, for example Ullman EF et al., 1
994, Luminescent Oxygen Channeling Immunoassay: Measurement of Particle Binding Dynamics by Chemiluminescence, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 5426-30.

【0079】 さらに別の実施形態において、ホリデイジャンクションへのホリデイジャンク
ション結合タンパク質の結合の検出は、ELISAアッセイにより行われる。ELISAア
ッセイは当該分野で周知であり、例えば米国特許第6,013,439号とSambrookら(
前述)に記載されている。
In yet another embodiment, detecting the binding of the Holliday junction binding protein to the Holliday junction is performed by an ELISA assay. ELISA assays are well known in the art, eg, US Pat. No. 6,013,439 and Sambrook et al.
(Above).

【0080】 本発明のさらに別の実施形態において、安定化されたホリデイジャンクション
を検出するのに質量スペクトル法が使用される。本発明の実施形態の1つの利点
は、ホリデイジャンクションを形成するポリヌクレオチドもホリデイジャンクシ
ョン結合分子も標識する必要は無いことである。2つの2本鎖DNAからの4ウェ
イホリデイジャンクションの形成または、ホリデイジャンクションへのホリデイ
ジャンクション特異的結合タンパク質の結合の際のホリデイジャンクション/タ
ンパク質複合体の形成により、より大きな質量を有する分子が生成される。質量
分析法による異なる質量を有する分子の存在/比の検出を使用して、ホリデイジ
ャンクションを検出/定量することができ、すなわち2つのDNA断片の間の差の
有無を示すことができる。巨大分子複合体を特性解析するための質量分析法の使
用は、例えばKelleher NL、2000、「1次構造から機能へ:大分子質量スペクト
ルからの生物学的考察」、Chem Biol. 7(2):R37-45に記載されている。
In yet another embodiment of the present invention, mass spectroscopy is used to detect stabilized Holliday junctions. One advantage of embodiments of the present invention is that neither the polynucleotide forming the Holliday junction nor the Holliday junction binding molecule need be labeled. Formation of a 4-way Holliday junction from two double-stranded DNAs, or formation of a Holliday junction / protein complex upon binding of a Holliday junction-specific binding protein to a Holliday junction, results in the production of molecules with higher mass. It Detection of the presence / ratio of molecules with different masses by mass spectrometry can be used to detect / quantify Holliday junctions, ie to indicate the presence or absence of a difference between two DNA fragments. The use of mass spectrometry to characterize macromolecular complexes is described, for example, by Kelleher NL, 2000, "From primary structure to function: Biological considerations from large molecule mass spectra", Chem Biol. 7 (2). : R37-45.

【0081】 本発明のさらに別の実施形態において、SIGNATUREBIO INC.の表現型ダイナミ
ックプロファイリングシステムを、ホリデイジャンクションによって誘導された
タンパク質−タンパク質相互作用を検出するのに使用することができる。本発明
のこの実施形態の1つの利点は、ホリデイジャンクションを形成するポリヌクレ
オチドもホリデイジャンクション結合分子も標識する必要は無いことである。
In yet another embodiment of the invention, the SIGNATUREBIO INC. Phenotypic dynamic profiling system can be used to detect protein-protein interactions induced by Holliday junctions. One advantage of this embodiment of the invention is that neither the polynucleotide forming the Holliday junction nor the Holliday junction binding molecule need be labeled.

【0082】 6.3.4.2 ゲル電気泳動による安定化ホリデイ構造の検出 本発明のある態様において、4ウェイ複合体をブランチ移動条件に付すことに
より生じる混合物は、ゲル電気泳動により分離される。驚くべきことに、安定化
ホリデイ構造は、適切な条件下でゲル電気泳動により検出することができる。ゲ
ル電気泳動により同定される安定化ホリデイ構造の存在は、標的配列と参照配列
の間の差の存在を示す。
6.3.4.2 Detection of Stabilized Holliday Structures by Gel Electrophoresis In one aspect of the invention, the mixture resulting from subjecting the 4-way complex to branch migration conditions is separated by gel electrophoresis. Surprisingly, the stabilized Holliday structure can be detected by gel electrophoresis under suitable conditions. The presence of a stabilized Holliday structure identified by gel electrophoresis indicates the presence of differences between the target and reference sequences.

【0083】 ゲル電気泳動条件は、安定化ホリデイ構造が、2本鎖、部分的2本鎖および1
本鎖ポリヌクレオチドのような混合物中の他の複合体から、分離することができ
るように選択されるべきである。ゲル電気泳動の実際の条件は、ポリヌクレオチ
ド配列および部分的2本鎖のサイズとそれがどんな配列であるかとに依存する。
そのような条件は、当業者には明らかである。例えば、標的配列と参照配列が約
35〜300bpの長さであり、部分的2本鎖が約50〜300bpの長さである時、安定化ホ
リデイ構造は、4%〜6%TBE-PAGEゲル中で160Vで30分で分離することができ
る。
The gel electrophoresis conditions are that the stabilized Holliday structure is double-stranded, partially double-stranded and 1-stranded.
It should be chosen so that it can be separated from other complexes in the mixture, such as single-stranded polynucleotides. The actual conditions for gel electrophoresis depend on the size of the polynucleotide sequence and the partial duplex and what the sequence is.
Such conditions will be apparent to those of ordinary skill in the art. For example, if the target sequence and the reference sequence
When it is 35-300 bp long and the partial duplex is about 50-300 bp long, the stabilized Holliday structure separates at 160 V in 4% -6% TBE-PAGE gels in 30 minutes. be able to.

【0084】 6.3.4.3 安定化ホリデイ構造の単離による検出 本発明の別の態様において、2本鎖および1本鎖ポリヌクレオチドのような混
合物中の他の分子から、安定化されたホリデイジャンクションを分離することに
より、安定化ホリデイジャンクションが検出される。安定されたホリデイジャン
クションは、ゲル電気泳動、キャピラリー電気泳動、クロマトグラフィー(上記
で詳述したホリデイ構造特異的結合タンパク質で被覆されたカラムを用いるアフ
ィニティークロマトグラフィーを含む)により2本鎖DNAから分離され、単離さ
れる。
6.3.4.3 Detection of Stabilized Holliday Structures by Isolation In another embodiment of the invention, stabilized Holliday junctions are isolated from other molecules in a mixture, such as double-stranded and single-stranded polynucleotides. By separating, the stabilized Holliday junction is detected. Stabilized Holliday junctions were separated from double-stranded DNA by gel electrophoresis, capillary electrophoresis, chromatography (including affinity chromatography using columns coated with Holliday structure-specific binding proteins detailed above). , Isolated.

【0085】 4ウェイホリデイ構造を2本鎖DNAから分離するためには多くの方法がある。
多数のSNP位置についてある個体の遺伝子型を決定するために、PCRプライマーの
セット(F1、F2、R2、およびR2)を各SNP位置について設計してもよい。その個
体のゲノムDNAを用いてPCRにより得られるDNA断片(部分2本鎖)を、標的DNAと
見なすことができる。同じセットのプライマーを使用して得られる既知の遺伝子
型のDNA断片(部分的2本鎖)は、参照DNAと見なされる。従って、各SNPについ
て2つの参照DNA(部分的2本鎖)があるであろう。各SNP位置についての標的DN
A(部分的2本鎖)は混合され、ホリデイジャンクション形成/ブランチ移動を
起こすことにより、対応する2つの種類の参照DNA(部分的2本鎖)と、1つず
つ比較される。PCR/ブランチ移動後に、多数(百万単位)のSNP位置について生
じた混合物が一緒にプールされている。プールされたDNAは次に、ホリデイ構造
の分離/単離を可能にする条件(例えば、ゲル/キャピラリー電気泳動、クロマ
トグラフィー)に付される。多数のSNPの標的DNAについての対応する参照DNAの
間で形成されるホリデイ構造のプールは、種々の手段により単離/精製される。
There are many ways to separate a 4-way Holliday structure from double-stranded DNA.
To determine an individual's genotype for multiple SNP positions, a set of PCR primers (F1, F2, R2, and R2) may be designed for each SNP position. A DNA fragment (partial double strand) obtained by PCR using the genomic DNA of the individual can be regarded as the target DNA. A DNA fragment of known genotype (partially double-stranded) obtained using the same set of primers is considered as reference DNA. Therefore, there will be two reference DNAs (partially double-stranded) for each SNP. Target DN for each SNP position
A (partial double-stranded) is mixed and compared with the corresponding two types of reference DNA (partial double-stranded) one by one by causing Holliday junction formation / branch migration. After PCR / branch transfer, the resulting mixture for multiple (million units) SNP positions are pooled together. The pooled DNA is then subjected to conditions that allow separation / isolation of Holliday structures (eg gel / capillary electrophoresis, chromatography). Pools of Holliday structures formed between corresponding reference DNAs for multiple SNP target DNAs are isolated / purified by various means.

【0086】 ホリデイジャンクションは、2本鎖DNAから、ゲル電気泳動またはキャピラリ
ー電気泳動により分離することができる。ホリデイジャンクションDNAを含有す
るバンドは次に、同定し単離することができる。ホリデイジャンクションを含有
するバンドからのDNAは次に、ゲルバンドから溶出/精製することができる。
Holiday junctions can be separated from double-stranded DNA by gel electrophoresis or capillary electrophoresis. The band containing the Holiday Junction DNA can then be identified and isolated. DNA from the band containing the holiday junction can then be eluted / purified from the gel band.

【0087】 あるいは、限定ではなく別の例示として示すのだが、ホリデイジャンクション
から構成されるプールは、クロマトグラフィーにより単離することができる。好
適な実施形態では、ホリデイ構造特異的結合タンパク質で被覆/コンジュゲート
した固体表面(例えば、カラム、フィルター、プラスチック...)を使用して
、ホリデイジャンクションを単離/精製することができる。ホリデイジャンクシ
ョンから構成される精製したプール中に特定のSNPのDNA断片が存在することは、
そのSNPの標的DNAが、比較されている参照DNAとは異なることを示す。あるいは
、言い換えれば、その特定のSNP位置についての標的DNAを作製するのに使用され
た二倍体ゲノムDNAは、使用された参照DNAの種類とは異なるSNP種類を少なくと
も1つのコピー有する。従ってホリデイジャンクションの単離した/精製したプ
ールを含むDNA断片の正体の分離を可能にする任意の方法を、SNPスコアリングに
使用することができる。種々の生物からの多くのタンパク質が、ホリデイジャン
クションに特異的に結合することが示されており、上記で詳細に説明されている
Alternatively, and by way of example and not by way of limitation, pools composed of Holliday junctions can be isolated by chromatography. In a preferred embodiment, solid surfaces coated / conjugated with Holliday structure-specific binding proteins (eg, columns, filters, plastics ...) Can be used to isolate / purify Holliday junctions. The presence of a specific SNP DNA fragment in the purified pool composed of Holiday Junction
It shows that the target DNA of the SNP is different from the reference DNA being compared. Alternatively, in other words, the diploid genomic DNA used to generate the target DNA for that particular SNP position has at least one copy of the SNP type that differs from the type of reference DNA used. Thus, any method that allows the true separation of DNA fragments containing isolated / purified pools of Holliday junctions can be used for SNP scoring. Many proteins from various organisms have been shown to bind specifically to Holliday junctions and have been described in detail above.

【0088】 限定ではなく例示として、ホリデイジャンクションの単離した/精製したプー
ルを含むDNA断片の正体の分離のために、DNAハイブリダイゼーションを使用する
ことができる。好適な実施形態において、単離されたホリデイ構造を含むDNAを
、標識して、SNPスコアリングのためにSNPチップ/マイクロアレイ上に固定化し
たDNA断片/オリゴとハイブリダイズさせるためのプローブとして使用すること
ができる。チップ/マイクロアレイ上の特定のSNPに対する陽性のハイブリダイ
ゼーションシグナルは、その特定のSNP位置について標的DNAを作製するために使
用した二倍体ゲノムDNAが、使用した参照DNAの種類とは異なるSNP種類を少なく
とも1つのコピー有することを意味する。各SNP位置について可能性のある全て
の種類を、参照DNAとして(1度に1種類ずつ)使用して、対応する標的DNAと比
較し(ホリデイ構造を形成するか/ブランチ移動を起こす)、次にホリデイ構造
単離/精製およびチップ/マイクロアレイを使用するハイブリダイゼーションに
よる同定を行うことにより、高い特定性/正確性で同時に多数(百万単位)のSN
P位置について、二倍体ゲノムDNAサンプルの遺伝子型を決定することができる。
By way of example and not limitation, DNA hybridization can be used for the true separation of DNA fragments containing isolated / purified pools of Holliday junctions. In a preferred embodiment, the isolated Holliday structure-containing DNA is labeled and used as a probe to hybridize with DNA fragments / oligos immobilized on SNP chips / microarrays for SNP scoring. be able to. A positive hybridization signal for a particular SNP on the chip / microarray indicates that the diploid genomic DNA used to generate the target DNA for that particular SNP position is a different SNP type than the type of reference DNA used. Means to have at least one copy. All possible types for each SNP position were used as reference DNA (one at a time) and compared to the corresponding target DNA (forming a Holliday structure / branching), then High-specificity / accuracy of a large number (1 million units) of SN at the same time by performing Holliday structure isolation / purification and identification by hybridization using chip / microarray
For the P position, the diploid genomic DNA sample can be genotyped.

【0089】 例えば、多数の多型位置を遺伝子タイピングする方法を図5に図示する。図5
では、標的DNAは、4つのフォワードプライマー(F/R1、F/R2、F/R3、およびF/R
4)と1つのリバースプライマーで増幅される。4つのフォワードプライマーF/R
1、F/R2、F/R3、およびF/R4は、標的DNAに相補的なポリヌクレオチド配列Fと4
つのテイル配列T1、T2、T3、およびT4のうちの1つとを含む。リバースプライマ
ーは、標的DNAに相補的なポリヌクレオチド配列と任意の普遍テイルUTとを含む
。PCRは、上記したように行い、標的部分的2本鎖を作製する。フォワードプラ
イマーとリバースプライマーは、生じる部分的2本鎖が、標的DNA中に目的の多
型を含むように選択される。標的DNAに対応しており多型として既知の配列を含
む参照DNAは、それと同じプライマーで増幅して、参照部分的2本鎖を作製する
。標的2本鎖と参照2本鎖は、4ウェイ構造を形成することができ、かつブラン
チ移動が起きる条件下で、混合される。安定化されたホリデイ構造は、上記方法
の任意のものを使用して単離することができる。ホリデイ構造が単離されること
は、標的配列と参照配列の間の差を示す。
For example, a method of genotyping multiple polymorphic positions is illustrated in FIG. Figure 5
In the target DNA, the four forward primers (F / R1, F / R2, F / R3, and F / R
4) and one reverse primer. 4 forward primers F / R
1, F / R2, F / R3, and F / R4 are polynucleotide sequences F and 4 complementary to the target DNA.
And one of the two tail sequences T1, T2, T3, and T4. The reverse primer comprises a polynucleotide sequence complementary to the target DNA and any universal tail UT. PCR is performed as described above to generate the target partial duplex. The forward and reverse primers are chosen such that the resulting partial duplex contains the polymorphism of interest in the target DNA. A reference DNA corresponding to the target DNA and containing a sequence known as a polymorphism is amplified with the same primers to produce a reference partial duplex. The target duplex and the reference duplex can form a 4-way structure and are mixed under conditions where branch migration occurs. The stabilized Holliday structure can be isolated using any of the methods described above. The isolation of the Holliday structure indicates a difference between the target and reference sequences.

【0090】 注目すべきことに、多数の標的DNAを同時にアッセイすることができる。各ユ
ニークな標的DNAからの部分的2本鎖は、ユニークなセットのPCRプライマーで調
製される。例えば2つの標的DNAを用いる場合、第1の標的DNAに対応する部分的
2本鎖が、テイルT1、T2、T3およびT4に対応するプライマーを用いて調製される
。第2の標的DNAに対応する部分的2本鎖は、テイルT5、T6、T7およびT8に対応
するプライマーを用いて調製することができる。テイルT1、T2、T3およびT4はT5
、T6、T7およびT8には対応しない。各参照DNAに対する参照部分的2本鎖は、対
応する標的DNAについて使用されるプライマーに対応したプライマーを用いて調
製される。すべての標的部分的2本鎖は、同じ混合物中の対応する参照部分的2
本鎖と接触することができるので、安定化ホリデイ構造は一回の工程で回収する
ことができる。回収されたポリヌクレオチドは、場合により、例えば任意の普遍
テイルUTを使用して、PCRにより増幅することができる。次に、回収されたポリ
ヌクレオチドは、当業者に公知の技術により同定することができる。例えば、回
収されたポリヌクレオチドは、テイルT1、T2、T3およびT4またはテイルT5、T6、
T7およびT8に特異的なオリゴヌクレオチドでハイブリダイゼーションすることに
より同定することができる。ハイブリダイゼーションは、例えば遺伝子チップ、
オリゴヌクレオチドのアレイ、またはオリゴヌクレオチドで被覆した標識ビーズ
を用いて行うことができる。検出可能なハイブリダイゼーションシグナルの存在
は、特定の標的DNAがその対応する参照DNAとは異なることを示す。例えば、回収
されたポリヌクレオチドの、テイルT5、T6、T7およびT8に対応するオリゴヌクレ
オチドへのハイブリダイゼーションは、第2の標的DNAがその対応する参照DNAと
は異なることを示す。
Notably, multiple target DNAs can be assayed simultaneously. Partial duplexes from each unique target DNA are prepared with a unique set of PCR primers. For example, when using two target DNAs, the partial duplex corresponding to the first target DNA is prepared using the primers corresponding to tails T1, T2, T3 and T4. Partial duplexes corresponding to the second target DNA can be prepared with primers corresponding to tails T5, T6, T7 and T8. Tail T1, T2, T3 and T4 are T5
, T6, T7 and T8 are not supported. Reference partial duplexes for each reference DNA are prepared with primers corresponding to the primers used for the corresponding target DNA. All target partial duplexes correspond to the corresponding reference partial 2 in the same mixture.
The stabilized Holliday structure can be recovered in a single step since it can contact the strands. The recovered polynucleotide can optionally be amplified by PCR, eg, using any universal tail UT. The recovered polynucleotide can then be identified by techniques known to those of skill in the art. For example, the recovered polynucleotide may have tails T1, T2, T3 and T4 or tails T5, T6,
It can be identified by hybridizing with oligonucleotides specific for T7 and T8. Hybridization can be performed, for example, on a gene chip,
This can be done using an array of oligonucleotides or labeled beads coated with oligonucleotides. The presence of a detectable hybridization signal indicates that the particular target DNA is different from its corresponding reference DNA. For example, hybridization of the recovered polynucleotide to the oligonucleotides corresponding to tails T5, T6, T7 and T8 indicates that the second target DNA is different from its corresponding reference DNA.

【0091】 重要なことは、同じ検出装置(例えば、遺伝子チップ、オリゴヌクレオチドの
アレイ、またはオリゴヌクレオチドで被覆した標識ビーズ)を使用して、任意の
多型の遺伝子タイピングを行うことができることである。検出装置は、上記方法
で使用したPCRプライマーに対応するテイルについて特異的であるが、標的DNAに
ついて特異的ではない。
Importantly, the same detection device (eg, gene chip, array of oligonucleotides, or labeled beads coated with oligonucleotides) can be used to perform genotyping of any polymorphism. . The detector is specific for the tail corresponding to the PCR primers used in the above method but not for the target DNA.

【0092】 6.4 固体基質上の安定化ホリデイ構造を検出することによる、2つの核酸の間
の差の検出法 別の態様において本発明は、固体基質上で4ウェイ複合体を分離するための方
法と試薬を提供する。ポリヌクレオチド配列に対応する部分的2本鎖の1つのポ
リヌクレオチドを固体支持体上に固定化し、4ウェイ複合体が形成されブランチ
移動が起こり得る条件下で、他のポリヌクレオチドに接触させる。この配列は、
例えば参照配列に対応する核酸と4ウェイ複合体を形成する標的配列でもよく、
その逆でもよい。標的配列と参照配列が同一なら、ブランチ移動は完了まで進み
、1つの2本鎖が固体表面から放出される。標的配列と参照配列との間に差があ
るなら、ブランチ移動が停止し、ホリデイジャンクション構造は、固体基質上に
安定化される。固定化されたホリデイジャンクション構造が検出されることは、
標的配列と参照配列との差を示す。
6.4 Method for Detecting Differences Between Two Nucleic Acids by Detecting Stabilized Holliday Structures on Solid Substrates In another aspect, the invention provides a method for separating 4-way complexes on solid substrates. And provide reagents. One partially double-stranded polynucleotide corresponding to the polynucleotide sequence is immobilized on a solid support and contacted with another polynucleotide under conditions where a 4-way complex can be formed and branch migration can occur. This array is
For example, it may be a target sequence that forms a 4-way complex with the nucleic acid corresponding to the reference sequence,
The reverse is also acceptable. If the target and reference sequences are identical, branch migration proceeds to completion and one duplex is released from the solid surface. If there is a difference between the target sequence and the reference sequence, branch migration is stopped and the Holliday junction structure is stabilized on the solid substrate. The detection of a fixed Holiday junction structure is
The difference between the target sequence and the reference sequence is shown.

【0093】 固体基質は、当業者に公知の任意の固体基質でよい。固体基質は、その上にポ
リヌクレオチドを固定できる当業者に公知の任意の材料を含む。適当な材料には
、例えば金属、ポリマー、ガラス、多糖、ニトロセルロースなどを含む。固体基
質としてはまた、ビーズ、ディスク、スラブ、ストリップを含む任意の形態のも
の、またはポリヌクレオチドを担持できる他の任意の形態のものを採用してもよ
い。ポリヌクレオチドは、分子の固定化に関する当業者に公知の任意の手段で、
固体基質に結合される。ポリヌクレオチドは、例えば、リンカーを介してまたは
直接、固体基質に非共有結合的に結合させるか共有結合させる。好適な実施形態
においてポリヌクレオチドは、ニトロセルロース上に紫外線架橋により固定化さ
れる。
The solid substrate can be any solid substrate known to those of skill in the art. Solid substrates include any material known to those of skill in the art upon which the polynucleotide can be immobilized. Suitable materials include, for example, metals, polymers, glass, polysaccharides, nitrocellulose and the like. The solid substrate may also take any form including beads, discs, slabs, strips, or any other form capable of carrying a polynucleotide. The polynucleotide is any means known to those of skill in the art for immobilizing molecules,
It is bound to a solid substrate. The polynucleotide is non-covalently or covalently attached to the solid substrate, eg, via a linker or directly. In a preferred embodiment, the polynucleotide is immobilized on nitrocellulose by UV crosslinking.

【0094】 2つのDNA断片AとBの間に差異/変異があるかどうかを決定するために、該2
つのDNA断片のそれぞれ(AまたはB)をまず、1つのフォワードプライマー(F)
と2つのリバースプライマーのいずれか(R1とR2)(図6Aと6B)を用いるPCR増
幅により、テイル/タグ#1またはテイル/タグ#2と連結する(図6Aと6B)。得ら
れる4つのDNA2本鎖は、A1(A+テイル/タグ#1);A2(A+テイル/タグ#2);B
1(B+テイル/タグ#1);B1(B+テイル/タグ#2)である。
To determine whether there are differences / mutations between the two DNA fragments A and B, the two
Each of the two DNA fragments (A or B) is first labeled with one forward primer (F)
And tail / tag # 1 or tail / tag # 2 by PCR amplification using either of the two reverse primers (R1 and R2) (FIGS. 6A and 6B) (FIGS. 6A and 6B). The resulting four DNA duplexes are A1 (A + tail / tag # 1); A2 (A + tail / tag # 2); B
1 (B + tail / tag # 1); B1 (B + tail / tag # 2).

【0095】 2本鎖の1つ、例えば、A1を、固体基質上に固定化する。2本鎖A2/B1/B2の混
合物を、固定化2本鎖A1に加え、次にブランチ移動条件に付し、その結果部分的
2本鎖A'、A''、B'、B''が、一過性のホリデイ構造を形成する(図6Aと6B)。A
とBの間にミスマッチ/差があると、一過性ホリデイ構造は、安定化ホリデイ構
造/ジャンクションになる(図6B)。AとBの間にミスマッチ/差が無い場合、一
過性ホリデイ構造/ジャンクションは、分解して2本鎖になる(図6A)。
One of the duplexes, eg A1, is immobilized on a solid substrate. A mixture of double-stranded A2 / B1 / B2 was added to immobilized double-stranded A1 and then subjected to branch transfer conditions, resulting in partial double-stranded A ′, A ″, B ′, B ″. Form a transient holiday structure (Figs. 6A and 6B). A
When there is a mismatch / difference between B and B, the transient holiday structure becomes a stabilized holiday structure / junction (Fig. 6B). When there is no mismatch / difference between A and B, the transient Holliday structure / junction breaks down into double strands (Fig. 6A).

【0096】 あるいは2本鎖の1つ、例えば、A1を、固体基質に固定化する。次にA1を変性
し、A2とハイブリダイズして、固体基質上に固定化された部分的2本鎖A'とA''
を形成させる(図6Aと6B)。次に、B1とB2の混合物(好ましくは1:1の比)を
、沸騰/変性条件に付し、次に再アニーリング条件に付して、混合物中で部分的
2本鎖B'とB''型を形成させる(図6Aと6B)。B'とB''部分的2本鎖を含有するB1
/B2混合物を次に、A'とA''部分的2本鎖が固定化された固体基質に加える。得ら
れる混合物を次に、ブランチ移動条件に付し、その結果部分的2本鎖A'、A''、B
'、B''が一過性ホリデイ構造を形成する(図6Aと6B)。AとBの間に差が無いなら
、一過性ホリデイ構造/ジャンクションは、急速に分解して2本鎖になる(図6A
)。
Alternatively, one of the duplexes, eg A1, is immobilized on a solid substrate. Next, denature A1 and hybridize with A2 to immobilize partially double-stranded A'and A '' immobilized on a solid substrate.
(Figs. 6A and 6B). The mixture of B1 and B2 (preferably a ratio of 1: 1) is then subjected to boiling / denaturing conditions and then to reannealing conditions to allow partial duplexes B'and B'in the mixture. 'Form a mold (Figures 6A and 6B). B1 containing B'and B '' partial duplexes
The / B2 mixture is then added to the A'and A '' partially double-stranded immobilized solid substrate. The resulting mixture is then subjected to branch transfer conditions resulting in partial duplex A ', A'', B
', B' form a transient holiday structure (Figures 6A and 6B). If there is no difference between A and B, the transient Holliday structure / junction will rapidly disassemble into a double strand (Figure 6A).
).

【0097】 非結合物質を次に、場合により、PCR/ブランチ移動バッファーまたはホリデ
イ構造を破壊しない任意のバッファーを使用して、固体基質から洗浄除去する。
AとBの間にミスマッチ/差がある時のみ、安定な4ウェイホリデイ構造がガラス
表面上で形成され、これは洗い流されない(図6B)。
Unbound material is then optionally washed away from the solid substrate using PCR / branch transfer buffer or any buffer that does not disrupt the Holliday structure.
Only when there is a mismatch / difference between A and B a stable 4-way holiday structure is formed on the glass surface, which is not washed out (Fig. 6B).

【0098】 次に、ホリデイ構造にのみ特異的に結合できるだけでなく、直接的または間接
的に検出することもできる試薬を固体基質に加える。該試薬は、GFP(または他
の蛍光)標識ホリデイジャンクション特異的結合タンパク質(例えば、RuvC、Ru
vA、RusAおよびこれらの相同体)や本明細書に詳述した他の同様の試薬を含むが
、それらに限定されない。次に、場合により、表面に特異的に結合していなかっ
た試薬は、すべて洗い流される。特異的に結合した試薬は次に、その試薬に適し
た方法により検出および/または定量される。そのような方法は、前記の通り詳
細に説明した。特異的に結合した試薬は、固体基質上の安定化ホリデイ構造の存
在を示し、従ってAとBとの間の差を示す。
Next, a reagent is added to the solid substrate, which can not only specifically bind to the Holliday structure but can also be detected directly or indirectly. The reagent is a GFP (or other fluorescent) labeled Holliday junction specific binding protein (eg RuvC, Ru
vA, RusA and their homologues) and other similar reagents detailed herein, but not limited thereto. Then, optionally, all reagents not specifically bound to the surface are washed away. The specifically bound reagent is then detected and / or quantified by any method suitable for that reagent. Such a method has been described in detail above. The specifically bound reagent shows the presence of a stabilized Holliday structure on the solid substrate and thus the difference between A and B.

【0099】6.5 SNPの同定法 SNPを含む遺伝的変異は、それぞれがDNA配列内の可変位置における少なくとも
2つの可能なバージョンを含む。特定の可変位置で標的DNAサンプル(二倍体ま
たは一倍体)がいずれのバージョンを有するかを決定するために、標的DNA配列
を、その可変位置ですべての可能なバージョンの変異を示す各参照DNA配列と比
較する。DNAの変異は、SNP以外の形態で存在することが知られている。本発明は
SNPを検出できるのみでなく、複数の塩基、複数塩基対(multi-base-paired)欠失
、挿入およびミスセンス突然変異を含む多型も検出することができる。しかしSN
Pによる遺伝子タイピングを用いて、二倍体個体(例えば、ヒト)の種々の遺伝
的変異の遺伝子型を決定するための本発明の適用を説明するだろう(しかし限定
しない)。
6.5 Methods for Identifying SNPs Genetic variations involving SNPs each contain at least two possible versions at variable positions within the DNA sequence. To determine which version of a target DNA sample (diploid or haploid) has at a particular variable position, the reference DNA sequence shows each possible variation at that variable position with each reference. Compare with DNA sequence. DNA mutations are known to exist in forms other than SNP. The present invention
Not only can SNPs be detected, but polymorphisms including multiple bases, multi-base-paired deletions, insertions and missense mutations can also be detected. But SN
Genotyping with P will be used to explain (but not limit) the application of the invention for genotyping various genetic variations in diploid individuals (eg, humans).

【0100】 特定のSNP位置においてゲノムDNAサンプル(X/X)の遺伝子型を決定するため
に、問題のゲノムDNAから標的DNAを増幅する。さらに2つの参照DNA(AまたはB
)を、2つの参照ゲノムDNAサンプル(A/AまたはB/B)のいずれか、または2つ
の参照DNA配列(AまたはB)を含有するクローン化DNA断片から増幅する。これら
の3つのDNAサンプルはすべて、PCRにより、標準的PCR条件下で2つの共通セッ
トの未標識プライマーを用いて増幅する。ゲノムDNA PCR条件は、STSのPCR条件
と同様(ゲノムDNAからのPCRのプライマー濃度は、フォワードプライマーについ
ては約500nM〜1000nMであり、2つのリバースプライマーのそれぞれについては
約250μM〜500μMである)であり、クローン化DNA断片を使用するPCRでは、より
低いプライマー濃度(約250nM)が許容されうる。各プライマーセットは、全部
で3つのプライマーを含む:1つのフォワードプライマー(LFまたはRF)と2つ
のリバースプライマー(LR1、LR2またはRR1、RR2)。LFは、問題のSNP位置の左
側で標的配列にハイブリダイズする。PCR増幅の実施可能性に関する限り、問題
のSNP位置から最小の距離にあるように、LFは設計される。LFは、好ましくはSNP
位置から<10bp離れている。LR1とLR2は、問題のSNP位置の右側で標的配列にハ
イブリダイズする同じ3'末端部分(LR)を共有する。PCR増幅の実施可能性に関
する限り、問題のSNP位置から最小の距離にあるように、LR1/LR2は設計される。
LR1/LR2の3'末端は好ましくは、問題のSNP位置の隣の塩基対に対応する。RFは、
問題のSNP位置の左側で標的配列にハイブリダイズする。PCR増幅の実施可能性に
関する限り、問題のSNP位置から最小の距離にあるように、RFは設計される。RF
の3'末端は好ましくは、問題のSNP位置の隣の塩基対に対応する。LR1とLR2は、
問題のSNP位置の右側で標的配列にハイブリダイズする同じ3'末端部分(RR)を
共有する。PCR増幅の実施可能性に関する限り、問題のSNP位置から最小の距離に
あるように、RR1/RR2は設計される。RR1/RR2の3'末端は、一般的に5〜500bp、
および好ましくは10bp未満であろう。
Target DNA is amplified from the genomic DNA of interest to genotype a genomic DNA sample (X / X) at a particular SNP location. Two more reference DNAs (A or B
) Is amplified from either of two reference genomic DNA samples (A / A or B / B) or a cloned DNA fragment containing two reference DNA sequences (A or B). All three of these DNA samples are amplified by PCR with two common sets of unlabeled primers under standard PCR conditions. Genomic DNA PCR conditions are similar to STS PCR conditions (the primer concentration of PCR from genomic DNA is about 500 nM to 1000 nM for the forward primer and about 250 μM to 500 μM for each of the two reverse primers). Yes, lower primer concentrations (about 250 nM) can be tolerated in PCR using cloned DNA fragments. Each primer set contains a total of three primers: one forward primer (LF or RF) and two reverse primers (LR1, LR2 or RR1, RR2). The LF hybridizes to the target sequence to the left of the SNP position of interest. As far as the feasibility of PCR amplification is concerned, the LF is designed to be at a minimum distance from the SNP position in question. LF is preferably SNP
<10 bp away from position. LR1 and LR2 share the same 3'terminal portion (LR) that hybridizes to the target sequence to the right of the SNP position of interest. As far as the feasibility of PCR amplification is concerned, LR1 / LR2 are designed to be at a minimum distance from the SNP position in question.
The 3'end of LR1 / LR2 preferably corresponds to the base pair next to the SNP position in question. RF is
Hybridizes to the target sequence to the left of the SNP position of interest. As far as the feasibility of PCR amplification is concerned, the RF is designed to be at a minimum distance from the SNP location in question. RF
The 3'end of preferably corresponds to the base pair next to the SNP position in question. LR1 and LR2 are
It shares the same 3'end portion (RR) that hybridizes to the target sequence to the right of the SNP position of interest. As far as the feasibility of PCR amplification is concerned, RR1 / RR2 are designed to be at a minimum distance from the SNP position in question. The 3'end of RR1 / RR2 is generally 5 to 500 bp,
And preferably will be less than 10 bp.

【0101】 2つのプライマーセット(LF/LR1/LR2およびRF/RR1/RR2)を使用することによ
って、標的ゲノムDNAサンプルから増幅され、得られる2つの標的DNAアンプリコ
ン、L(X/X)とR(X/X)がある。アンプリコンL(X/X)は、プライマーセットLF/LR1/L
R2を使用して得られる。アンプリコンR(X/X)は、プライマーセットRF/RR1/RR2を
使用して得られる。2つのプライマーセット(LF/LR1/LR2およびRF/RR1/RR2)を
使用することによって、2つの参照DNAサンプル(A/AとB/B)から4つの参照DNA
アンプリコン、L(A/A)、R(A/A)、L(B/B)、R(B/B)が生じる。アンプリコンL(X/X)
は、1:1の比でアンプリコンL(A/A)およびアンプリコンL(B/B)と別々に混合さ
れて、混合物L(X/X)/(A/A)とL(X/X)/(B/B)を形成する。アンプリコンR(X/X)は、
1:1の比でアンプリコンR(A/A)およびアンプリコンR(B/B)と別々に混合されて
、混合物R(X/X)/(A/A)とR(X/X)/(B/B)を形成する。得られた4つの混合物L(X/X)
/(A/A)、L(X/X)/(B/B)、R(X/X)/(A/A)およびR(X/X)/(B/B)は次に、変性/再アニ
ーリングされ、ブランチ移動条件に供される(Mg++を含有するPCRバッファー中
で95℃2分、次に65℃で30分)。次に、安定なホリデイジャンクションの存在と
量を、前記のホリデイジャンクション特異的結合タンパク質を使用して検出する
。4つの混合物の検出されたシグナルを記録し、すべての可能な遺伝子型(図7
と表1)のバーコードと比較して、問題のSNP位置での標的ゲノムDNAサンプルの
遺伝子型を決定する。本発明は、問題のSNP位置での標的ゲノムDNAサンプルの遺
伝子型の決定を可能にするのみでなく、問題のSNPの近傍の他の突然変異の存在
と位置も決定するだろう。
By using two primer sets (LF / LR1 / LR2 and RF / RR1 / RR2), two target DNA amplicons, L (X / X) and amplified from the target genomic DNA sample, were obtained. There is R (X / X). Amplicon L (X / X) is a primer set LF / LR1 / L
Obtained using R2. The amplicon R (X / X) is obtained using the primer set RF / RR1 / RR2. 4 reference DNAs from 2 reference DNA samples (A / A and B / B) by using 2 primer sets (LF / LR1 / LR2 and RF / RR1 / RR2)
Amplicon, L (A / A), R (A / A), L (B / B), R (B / B) are produced. Amplicon L (X / X)
Are mixed separately with amplicon L (A / A) and amplicon L (B / B) in a ratio of 1: 1 to give a mixture L (X / X) / (A / A) and L (X / X) / (B / B) is formed. Amplicon R (X / X) is
Separately mixed with amplicon R (A / A) and amplicon R (B / B) in a ratio of 1: 1 to give a mixture R (X / X) / (A / A) and R (X / X) / (B / B) is formed. The resulting four mixtures L (X / X)
/ (A / A), L (X / X) / (B / B), R (X / X) / (A / A) and R (X / X) / (B / B) are then modified / Reannealed and subjected to branch transfer conditions (2 min at 95 ° C in PCR buffer containing Mg ++ then 30 min at 65 ° C). The presence and amount of stable Holliday junctions are then detected using the Holliday junction specific binding proteins described above. The detected signals of the four mixtures were recorded and all possible genotypes (Fig. 7
And genotype the target genomic DNA sample at the SNP location of interest by comparing with the barcodes in Table 1). The present invention will not only allow genotyping of the target genomic DNA sample at the SNP location of interest, but will also determine the presence and location of other mutations near the SNP of interest.

【0102】7. 実施例1 ゲル電気泳動による2つの配列間の差異の検出 本実施例は、安定化されたホリデイ構造が、異なる配列を有するポリヌクレオ
チドから形成することができることを示す。安定化されたホリデイ構造は、本発
明の方法に従ってゲル電気泳動により検出することができる。既知の単一ヌクレ
オチド多型(SNP)を含有するヒトゲノムDNAの5つの領域を、テイルのある(tai
led)リバースプライマーを使用してPCR増幅し、ホリデイジャンクションの形成
を可能にする。これらの領域の配列、これらの中の各SNPの位置とアイデンティ
ティおよびプライマーの配列を、米国バイオテクノロジー情報センター(NCBI)
のSNPデータベースにおいて見出すことができる。使用したSNPのNCBIアッセイID
は以下の通りであった:4215、4217、4213、4141および4212。
7. Example 1 Detection of Differences Between Two Sequences by Gel Electrophoresis This example shows that stabilized Holliday structures can be formed from polynucleotides having different sequences. The stabilized Holliday structure can be detected by gel electrophoresis according to the method of the present invention. Five regions of human genomic DNA containing known single nucleotide polymorphisms (SNPs) are tailed (tai
led) PCR amplified using a reverse primer, allowing the formation of Holliday junctions. The sequence of these regions, the position and identity of each SNP in these, and the sequence of the primer are shown in the National Center for Biotechnology Information (NCBI).
Can be found in the SNP database of. NCBI assay ID of SNP used
Were: 4215, 4217, 4213, 4141 and 4212.

【0103】 M08PDRパネル(8つの個々のDNAサンプルを含有するヒト多型発見リソースパ
ネル(Human Polymorphism Discovery Resource panel)の最も小さいサブセッ
ト)からのゲノムDNAサンプルを、Coriell Cell Repository(Camden, NJ)から
購入した。各SNPについて2つのゲノムDNAサンプル(1つはホモ接合体、1つは
ヘテロ接合体)を増幅した。これらのサンプルの遺伝子型は、Lishanski, 2000,
Clinical Chemistry 46(9), 1464-1470に記載されている。ゲノムDNAを増幅す
るためのプライマー配列は以下の通りであった。
Genomic DNA samples from the M08PDR panel, the smallest subset of the Human Polymorphism Discovery Resource panel containing eight individual DNA samples, were purchased from the Coriell Cell Repository (Camden, NJ). did. Two genomic DNA samples (one homozygous and one heterozygous) were amplified for each SNP. The genotype of these samples is Lishanski, 2000,
Clinical Chemistry 46 (9), 1464-1470. The primer sequences for amplifying genomic DNA were as follows.

【0104】 ここで、FはフォワードPCRプライマー、RはリバースPCRプライマーであり、t1
とt2は、すべての5つのアンプリコンについて共通の「テイル」配列(下線)で
ある。フォワードプライマーとリバースプライマー配列は、NCBI SNPデータベー
ス中で公表されている。
[0104] Where F is the forward PCR primer, R is the reverse PCR primer, and t1
And t2 are common “tail” sequences (underlined) for all five amplicons. Forward and reverse primer sequences are published in the NCBI SNP database.

【0105】 PTC-200 DNAエンジンサーモサイクラー(MJ Research Inc., Waltham, MA)を
使用して、PCR増幅を行った。94℃で10秒の変性、62℃で15秒の再アニーリング
、および72℃で45秒の伸長で、35サイクルのPCRを行った。サイクリングの前に
、95℃で10分のインキュベーションを行い、AmpliTaq Gold(登録商標)DNAポリメ
ラーゼ(Applied Biosystems, Foster City, CA)を活性化し、サイクリングの
次には95℃で2分の変性と65℃で30分のインキュベーション(再アニーリングと
ブランチ移動)を行った。反応混合物(100μl)は、市販のAmpliTaqバッファー
(10mM トリス−HCl、pH8.3、50mM KCl、1.5mM MgCl2、0.01%ゼラチン)中に10
0ngのゲノムDNA、2.5U AmpliTaq Gold(登録商標)DNAポリメラーゼ、200μMの各d
NTP、および250nMの各プライマーを含有した。
PCR amplification was performed using a PTC-200 DNA engine thermocycler (MJ Research Inc., Waltham, MA). Thirty-five cycles of PCR were performed with denaturation at 94 ° C for 10 seconds, reannealing at 62 ° C for 15 seconds, and extension at 72 ° C for 45 seconds. Prior to cycling, a 10 minute incubation at 95 ° C was performed to activate AmpliTaq Gold® DNA polymerase (Applied Biosystems, Foster City, CA), followed by 2 minutes of denaturation at 95 ° C and 65% cycling. Incubation (reannealing and branch transfer) was performed for 30 minutes at ° C. The reaction mixture (100 μl) was diluted with 10 ml of commercially available AmpliTaq buffer (10 mM Tris-HCl, pH 8.3, 50 mM KCl, 1.5 mM MgCl 2 , 0.01% gelatin).
0 ng genomic DNA, 2.5 U AmpliTaq Gold® DNA Polymerase, 200 μM each d
NTPs and 250 nM of each primer were included.

【0106】 ブランチ移動に供した5μlのPCR産物を、1μlの6×TBEローディングバッフ
ァー(Invitrogen Corp., San Diego, CA)と混合し、4〜12%勾配のTBEプレキ
ャストポリアクリルアミドゲル(Invitrogen Corp., San Diego, CA)にローデ
ィングした。Xcell SureLock(登録商標)Mini-Cell電気泳動装置(Invitrogen
Corp., San Diego, CA)を使用して、165Vで30分、1×TBEバッファー中でゲル
を流した。ゲルをSYBR Gold蛍光色素(Molecular Probes, Eugene, OR)で染色
し、バンドをDR-45M Dark Reader(登録商標)トランスイルミネーター(Clare
Chemical Research, Denver, CO)で可視化した。
5 μl of the PCR product subjected to branch migration was mixed with 1 μl of 6 × TBE loading buffer (Invitrogen Corp., San Diego, Calif.) And a 4-12% gradient TBE precast polyacrylamide gel (Invitrogen Corp. , San Diego, CA). Xcell SureLock (R) Mini-Cell Electrophoresis Device (Invitrogen
Corp., San Diego, CA) was run at 165V for 30 minutes in 1 × TBE buffer. The gel was stained with SYBR Gold fluorescent dye (Molecular Probes, Eugene, OR) and the band was DR-45M Dark Reader (registered trademark) transilluminator (Clare
It was visualized by Chemical Research, Denver, CO).

【0107】 図8Aは、典型的なゲルの写真を示す。4〜12%勾配のプレキャストゲルを1×
TBEバッファー中1で65Vで30分間流して、SYBR Goldで染色した。NCBIアッセイI
D、それぞれの多型およびアンプリコンの長さを、ゲルの下の部分に示す。レー
ン3、6および13は、サイズマーカー、100bpのDNAラダー(Invitrogen Corp.,
San Diego, CA)を含有する。矢印は、分解されていないホリデイジャンクショ
ンバンドを示す。
FIG. 8A shows a photograph of a typical gel. 1x 4-12% gradient precast gel
Staining with SYBR Gold was done by running 1 in TBE buffer at 65V for 30 minutes. NCBI Assay I
D, the length of each polymorphism and amplicon is shown in the lower part of the gel. Lanes 3, 6 and 13 are size markers, 100 bp DNA ladder (Invitrogen Corp.,
San Diego, CA). Arrows indicate undisassembled Holliday junction bands.

【0108】 図8A中の各SNPについて、2つのレーンを示す:1つはホモ接合体(左)で、
もう1つはヘテロ接合体(右)。アンプリコンの長さは、122bp〜245bpまで変動
する。2つの対立遺伝子の間に単一塩基の配列の差異がある場合に、比較的弱い
ゆっくり移動するバンド(矢印で示す)が、各SNPに対してヘテロ接合性のサン
プルでのみ存在する。より遅いバンドは、より長いアンプリコンに対応する。連
続希釈実験(示していない)により、これらのバンド中のDNA量が、分解されて
いないホリデイジャンクションの予測された量(総物質の1/16)にほぼ等しいこ
とが示された。ゆっくり移動するバンドは、ホリデイジャンクション特異的エン
ドヌクレアーゼ(示していない)である野生型大腸菌RuvCタンパク質で消化する
と、消える。この証拠に基づき、ゆっくり移動するバンドは、明らかに分解され
ていないホリデイジャンクションを示し、従ってゲノムDNA中の2つの代替対立
遺伝子の存在を示す。
For each SNP in Figure 8A, two lanes are shown: one homozygous (left),
The other is a heterozygote (right). The length of the amplicon varies from 122 bp to 245 bp. When there is a single base sequence difference between the two alleles, a relatively weak and slowly migrating band (indicated by an arrow) is only present in the heterozygous sample for each SNP. The slower band corresponds to the longer amplicon. Serial dilution experiments (not shown) showed that the amount of DNA in these bands was approximately equal to the expected amount of undegraded Holliday junction (1/16 of total material). The slowly migrating band disappears upon digestion with the wild-type E. coli RuvC protein, a Holliday junction-specific endonuclease (not shown). Based on this evidence, the slowly migrating band indicates a clearly undegraded Holliday junction and thus the presence of two alternative alleles in the genomic DNA.

【0109】 従って、未標識PCR産物の迅速な電気泳動の実施は、図8Bの実験で例示するよ
うに、SNP遺伝子タイピングにとって十分である。この実験では、M08PDRパネル
からの8つのすべてのゲノムDNAサンプルを、SNP4215に特異的なプライマーセッ
トを使用して増幅し、ブランチ移動に供した。6%TBEゲルを、1×TBEバッファ
ー中で165Vで30分間流し、SYBR Greenで染色した。SYBR Green(Molecular Pro
bes, Eugene, OR)で染色後、A/G SNP(Lishanski, 2000、前掲)についてヘテ
ロ接合性としてあらかじめ同定された5つのサンプルのみ(1、3、5、6およ
び8)が、ブランチ移動の阻害による、分解していないホリデイジャンクション
バンドを示した(矢印で示す)。
Therefore, performing rapid electrophoresis of unlabeled PCR products is sufficient for SNP genotyping, as illustrated in the experiment of FIG. 8B. In this experiment, all eight genomic DNA samples from the M08PDR panel were amplified using SNP4215 specific primer sets and subjected to branch migration. The 6% TBE gel was run in IX TBE buffer at 165V for 30 minutes and stained with SYBR Green. SYBR Green (Molecular Pro
bes, Eugene, OR), only 5 samples (1, 3, 5, 6, and 8) pre-identified as heterozygous for A / G SNP (Lishanski, 2000, supra) were stained for branch migration. An undegraded Holliday junction band due to inhibition is shown (indicated by arrow).

【0110】8. 実施例2 RuvAと突然変異体RuvCタンパク質は、安定化されたホリデイジャ ンクションに特異的に結合する 本実施例は、安定化されたホリデイジャンクション構造が、本発明の方法に従
ってタンパク質によって特異的に結合され、検出されうることを示す。特に安定
化されたホリデイジャンクション構造は、RuvAおよびRuvCと特異的に結合され、
検出された。
[0110] 8. Example 2 RuvA and mutant RuvC proteins, the present embodiment that specifically bind to stabilized Holiday Ja Nkushon is stabilized Holliday junction structure, a protein according to the method of the present invention Is specifically bound by and can be detected. The particularly stabilized Holiday junction structure is specifically bound to RuvA and RuvC,
was detected.

【0111】 大腸菌では、RuvAとRuvCタンパク質は、ホリデイジャンクションを分解するこ
とにより相同的遺伝子組換えを促進する、マルチサブユニットRuvABC複合体の一
部である。ShinagawaおよびIwasaki, 1996 Trends In Biological Sciences 21,
107-111;EgglestonおよびWest, 2000, J. Biol. Chem. 275, 26467-26476。in
vitroでの合成ホリデイジャンクションへのこれらの結合は、詳細に研究されて
いる。DaviesおよびWest, 1998, Current Biology 8, 725-727;Whitbyら, 1996
, J. Mol. Biol. 264, 878-890。22kDaのRuvAタンパク質は、溶液中でホモテト
ラマーとして存在し、タンパク質濃度に応じて、合成ホリデイジャンクションに
テトラマーとしてまたはオクタマーとして特異的に結合する。19kDaのRuvCタン
パク質は、ダイマーとしてホリデイジャンクションに結合し、それらを切断し、
それらの分解を開始させるホリデイジャンクション特異的エンドヌクレアーゼま
たはレゾルバーゼである。RuvCタンパク質のいくつかの突然変異体が単離されて
おり、これらは、特異的結合活性を保持するが、エンドヌクレアーゼ活性を欠い
ている。Saitoら, 1995, Biochemistry 92, 7470-7474。
In E. coli, the RuvA and RuvC proteins are part of a multi-subunit RuvABC complex that promotes homologous recombination by degrading Holliday junctions. Shinagawa and Iwasaki, 1996 Trends In Biological Sciences 21,
107-111; Eggleston and West, 2000, J. Biol. Chem. 275, 26467-26476. in
Their binding to synthetic Holliday junctions in vitro has been extensively studied. Davies and West, 1998, Current Biology 8, 725-727; Whitby et al., 1996.
, J. Mol. Biol. 264, 878-890. The 22 kDa RuvA protein exists as a homotetramer in solution and specifically binds to synthetic Holliday junctions either as a tetramer or as an octamer, depending on protein concentration. The 19 kDa RuvC protein binds to the Holliday junction as a dimer and cleaves them,
Holliday junction specific endonucleases or resolves that initiate their degradation. Several mutants of the RuvC protein have been isolated, which retain specific binding activity but lack endonuclease activity. Saito et al., 1995, Biochemistry 92, 7470-7474.

【0112】 大腸菌から発現され、精製された組換え体RuvAとRuvC(D7N突然変異体)タン
パク質は、Hideo Shinagawa博士(大阪大学、日本)から供与された。M08PDRパ
ネルから選択したサンプルのPCR増幅とブランチ移動は、実施例1に記載のよう
に行われた。実施例1のSNP4215、4212、4213、および4141に加えて、さらに2
つのSNPを実験に含めた:SNP3989と4216。以下のプライマーセットを使用した。
Recombinant RuvA and RuvC (D7N mutant) proteins expressed and purified from E. coli were kindly provided by Dr. Hideo Shinagawa (Osaka University, Japan). PCR amplification and branch transfer of samples selected from the M08PDR panel were performed as described in Example 1. In addition to SNPs 4215, 4212, 4213, and 4141 of Example 1, two more
One SNP was included in the experiment: SNP 3989 and 4216. The following primer set was used.

【0113】 [0113]

【0114】 タンパク質結合は、以下のようにバンドシフト実験により検出された。 ブランチ移動に供した5μlのPCR産物を、室温で1μlの0.25μM RuvAタンパ
ク質または1μlの0.5μM突然変異体RuvCタンパク質(1×AmpliTaqバッファー
で希釈、実施例1を参照)と混合し、5〜10分インキュベートした。1μlの6
×サンプルローディングバッファーを加え、サンプルをプレキャストポリアクリ
ルアミドゲルにローディングし、これを実施例1のように流し、染色した。
Protein binding was detected by band shift experiments as follows. 5 μl of the PCR product subjected to branch transfer was mixed with 1 μl of 0.25 μM RuvA protein or 1 μl of 0.5 μM mutant RuvC protein (diluted with 1 × AmpliTaq buffer, see Example 1) at room temperature for 5-10 Incubated for minutes. 1 μl of 6
B. Sample loading buffer was added and the sample was loaded onto a precast polyacrylamide gel, which was run and stained as in Example 1.

【0115】 図9Aは、SNP4215についてホモ接合性(左)またはヘテロ接合性(右)である
サンプルに結合するRuvAとRuvCを比較する実験を示す。サンプル(A=RuvA;C=
突然変異体RuvC)を、勾配4〜12%のポリアクリルアミドゲルにおいて1×TBE
バッファー中で165Vで30分流し、SYBR Greenでゲルを染色した。かなり薄いホ
リデイジャンクションバンドを、白の点で示す。ホモ接合体では結合は観察され
ず(シフトしたバンド無し)、一方ヘテロ接合性サンプル中のホリデイジャンク
ションバンドの移動度は、タンパク質結合によりシフトした。
FIG. 9A shows an experiment comparing RuvA and RuvC binding to samples that are homozygous for SNP4215 (left) or heterozygous (right). Sample (A = RuvA; C =
Mutant RuvC) in IX TBE on a 4-12% gradient polyacrylamide gel.
Flowed in buffer at 165V for 30 minutes and stained the gel with SYBR Green. A fairly thin holiday junction band is shown with white dots. No binding was observed in homozygotes (no shifted band), while mobility of Holliday junction bands in heterozygous samples was shifted by protein binding.

【0116】 図9Bは、4つの異なるSNPに対応する4つのPCR産物についてホリデイジャンク
ションに対するその特異性を確実にする条件下での、RuvAの結合を示す。実験条
件は、上記図9Aと同一であった。この結合実験では、ヘテロ接合性サンプルのみ
を使用した。すべてのSNPについて、ホリデイジャンクションバンドは、RuvA結
合により電気泳動移動度の変化を受けた(−はRuvAを加えないことを、そして+
はRuvAを加えたことを示す)。
FIG. 9B shows the binding of RuvA under conditions ensuring its specificity for Holliday junctions for four PCR products corresponding to four different SNPs. The experimental conditions were the same as in Figure 9A above. Only heterozygous samples were used in this binding experiment. For all SNPs, the Holliday junction band underwent a change in electrophoretic mobility upon RuvA binding (-not adding RuvA, and +
Indicates that RuvA was added).

【0117】 図9Cは、ヘテロ接合体型の3つの異なるSNPに対応する3つのPCR産物について
ホリデイジャンクションに対するRuvA、突然変異体RuvC、およびこれらの2つの
タンパク質の混合物の結合のさらに別の例を提供する。実験条件は、ゲルを75分
流し、SYBR Goldで染色したこと以外は、上記図9Aと同一であった。A=RuvA;C
=突然変異体RuvC;A+C=RuvA+RuvC(PCR産物を前もって混合したタンパク質
に加えた)。
FIG. 9C provides yet another example of binding of RuvA, mutant RuvC, and a mixture of these two proteins to Holliday junctions for three PCR products corresponding to three different heterozygous SNPs. To do. The experimental conditions were the same as in Figure 9A above except that the gel was run for 75 minutes and stained with SYBR Gold. A = RuvA ; C
= Mutant RuvC; A + C = RuvA + RuvC (PCR product added to premixed protein).

【0118】 本実施例の実験は、ある条件(比較的低いタンパク質濃度)下で、RuvAおよび
突然変異体RuvCが、ブランチ移動に供したPCR増幅DNAにより形成された分解され
ていないホリデイジャンクションに特異的に結合することを示す。従って、これ
らの結合反応は、1つの対立遺伝子を有するサンプルから、所定の多型の2つの
対立遺伝子を有するサンプルを区別(すなわち、SNP遺伝子タイピング)するの
に使用することができる。
The experiments of this example show that under certain conditions (relatively low protein concentrations) RuvA and mutant RuvC are specific for the undegraded Holliday junction formed by PCR amplified DNA subjected to branch migration. Indicates that they are bound together. Thus, these binding reactions can be used to distinguish (ie, SNP genotyping) a sample with two alleles of a given polymorphism from a sample with one allele.

【0119】9. 実施例3 RuvAとRuvCによる安定化されたホリデイ構造の特異的結合 本実施例は、安定化されたホリデイ構造が、本発明の方法で記載したように、
2つのタンパク質の複合体により特異的に結合され得ることを示す。2つのタン
パク質(RuvAと突然変異体RuvC)によるホリデイ構造の同時の特異的結合は、ホ
リデイ構造を2つのタンパク質に対する抗血清(Hideo Shinagawa博士(大阪大
学、日本)により供与された)でプロービングすることにより示された。
9. Example 3 Specific binding of stabilized Holliday structure by RuvA and RuvC This example shows that the stabilized Holliday structure is as described in the method of the present invention.
It shows that it can be specifically bound by a complex of two proteins. Simultaneous specific binding of Holliday structures by two proteins (RuvA and mutant RuvC) probing the Holliday structures with antiserum to the two proteins (provided by Dr. Hideo Shinagawa (Osaka University, Japan)) Indicated by

【0120】 タンパク質結合は、実施例2に記載のように行った。SNP4216についてヘテロ
接合性のサンプルを使用した。結合反応にRuvAと突然変異体RuvCの両方を含めた
時は、PCR産物を加える前に、これらを前もって混合した。ゲル電気泳動条件は
、図9Cのものと同一であった。SYBR Goldで染色後、ゲルを0.1%SDSを含有する
1×トリス−グリシンランニングバッファー(25mMトリス塩基、192mMグリシン
、pH8.3、Invitrogen Corp., San Diego, CA)で、短時間インキュベートした。
このゲルからニトロセルロース膜(0.2μm孔径)上へのタンパク質の電気泳動的
トランスファーを、Xcell II(登録商標)Blot Module(Invitrogen Corp., San
Diego, CA)を使用して、20Vで2時間行った。トランスファーバッファーは、
12mMトリス塩基−96mMグリシン(pH8.3)、20%メタノールであった。膜を、50m
Mトリス−HCl、pH7.5、150mM NaCl、0.05% Tween20を含有した1×TBSTバッフ
ァー(Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Germany)で短時間すすいだ
。次に膜を、1×TBST中の1%ブロッキング試薬(Roche Molecular Biochemica
ls, Mannheim, Germany)においてインキュベートした。この工程ならびに以下
のすべてのインキュベーションおよび洗浄工程は、絶えず振盪しながら4℃で行
った。ブロッキング工程後、1%ブロッキング溶液中の10mlの1:1000希釈のウサ
ギ抗RuvC抗体において、膜を1時間インキュベートした。20mlの1×TBSTを4回
交換し、各洗浄ごとに5〜10分行って、膜を洗浄した。次に1%ブロッキング溶
液中の10mlの1:1000希釈のImmunoPure(登録商標)ヤギ抗ウサギIgG(アルカリ
ホスファターゼコンジュゲート)において、膜を30分インキュベートした。再度
、20mlの1×TBSTを4回交換し、各洗浄ごとに5〜10分行って、膜を洗浄した。
44μlの75mg/mlニトロブルーテトラゾリウムクロリド(NBT)と33μlの5-ブロモ
-4-クロロ-3-インドリルホスフェート p-トルイジン塩(BCIP)を、10mlの0.1M
トリス−HCl、pH9.5、0.1M NaCl、50mM MgCl2に加えて、アルカリホスファタ
ーゼに対する基質溶液を調製した。NBTとBCIPの両方とも、Life Technologies,
Rockville, MDから得られた。発色は、5〜10分以内に起きた。
Protein binding was performed as described in Example 2. A heterozygous sample for SNP4216 was used. When both RuvA and mutant RuvC were included in the ligation reaction, they were premixed before adding the PCR product. Gel electrophoresis conditions were the same as in Figure 9C. After staining with SYBR Gold, the gel was incubated briefly with IX Tris-Glycine running buffer (25 mM Tris base, 192 mM Glycine, pH 8.3, Invitrogen Corp., San Diego, CA) containing 0.1% SDS.
Electrophoretic transfer of proteins from this gel onto a nitrocellulose membrane (0.2 μm pore size) was performed using the Xcell II® Blot Module (Invitrogen Corp., San
Diego, CA) at 20V for 2 hours. The transfer buffer is
12 mM Tris base-96 mM glycine (pH 8.3), 20% methanol. Membrane, 50m
Rinse briefly with 1 × TBST buffer (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Germany) containing M Tris-HCl, pH 7.5, 150 mM NaCl, 0.05% Tween20. The membrane was then loaded with 1% blocking reagent (Roche Molecular Biochemica) in 1 × TBST.
(Is, Mannheim, Germany). This step and all following incubation and washing steps were performed at 4 ° C. with constant shaking. After the blocking step, the membranes were incubated for 1 hour in 10 ml of 1: 1000 diluted rabbit anti-RuvC antibody in 1% blocking solution. The membrane was washed by changing 20 ml of 1 × TBST 4 times and each washing for 5-10 minutes. Membranes were then incubated for 30 minutes in 10 ml of a 1: 1000 dilution of ImmunoPure® goat anti-rabbit IgG (alkaline phosphatase conjugate) in 1% blocking solution. Again, 20 ml of 1 × TBST was exchanged 4 times and each wash was done for 5-10 minutes to wash the membrane.
44 μl of 75 mg / ml nitroblue tetrazolium chloride (NBT) and 33 μl of 5-bromo
-4-chloro-3-indolyl phosphate p-toluidine salt (BCIP), 10 ml of 0.1M
A substrate solution for alkaline phosphatase was prepared in addition to Tris-HCl, pH 9.5, 0.1 M NaCl, 50 mM MgCl 2 . Both NBT and BCIP, Life Technologies,
Obtained from Rockville, MD. Color development occurred within 5-10 minutes.

【0121】 こうして示されたRuvCタンパク質を含有するバンド(図10中のレーン2と3、
パネルII)を、鉛筆でマークした。次に膜を再ブロッキングし、上記のウサギ抗
RuvA抗体の1:2000希釈物で再プロービングした。
The bands thus shown containing the RuvC protein (lanes 2 and 3 in FIG. 10,
Panel II) was marked with a pencil. The membrane is then reblocked and the rabbit anti
Reprobed with a 1: 2000 dilution of RuvA antibody.

【0122】 RuvAタンパク質を含有するバンドは、レーン1と3に見られる(図10、パネル
III)。それぞれ抗RuvC抗体と次に抗RuvA抗体でレーン3中に示されたバンドの位
置は、厳密には同じである。その移動度は、RuvA(レーン1)およびRuvC(レー
ン2)複合体の移動度よりわずかに早く、これは、おそらくRuvAC複合体のコン
パクトさの増大によるものと思われる。
Bands containing the RuvA protein are found in lanes 1 and 3 (FIG. 10, panel).
III). The positions of the bands shown in lane 3 for the anti-RuvC antibody and then for the anti-RuvA antibody are exactly the same. Its mobility is slightly faster than that of the RuvA (lane 1) and RuvC (lane 2) complexes, presumably due to the increased compactness of the RuvAC complex.

【0123】 図10の各パネルにおいて、レーン1は、ヘテロ接合性PCR産物+RuvA、レーン
2は、ヘテロ接合性PCR産物+RuvC(突然変異体)、そしてレーン3は、ヘテロ
接合性PCR産物+(RuvA+RuvC)を示す。パネルIは、SYBR Goldで染色したゲル
、パネルIIは、抗RuvC抗体でプロービングさせた膜、およびパネルIIIは、抗Ruv
C抗体で再プロービングさせた膜を示す。また抗RuvC抗体による染色は、パネルI
IIのレーン2でも見られる。
In each panel of FIG. 10, lane 1 is heterozygous PCR product + RuvA, lane 2 is heterozygous PCR product + RuvC (mutant), and lane 3 is heterozygous PCR product + (RuvA + RuvC). ) Is shown. Panel I, SYBR Gold stained gel, Panel II, membranes probed with anti-RuvC antibody, and Panel III, anti-Ruv.
Membrane re-probed with C antibody. For staining with anti-RuvC antibody, see Panel I.
Also seen on Lane 2 of II.

【0124】10. 実施例4 LOCIを介した安定化されたホリデイジャンクションの検出 本実施例は、ホリデイ構造に対する特異性を有する2つの分子の分子間相互作
用を検出することによる、安定化されたホリデイ構造の検出法を説明する。
10. Example 4 Detection of Stabilized Holliday Junctions via LOCI This example was stabilized by detecting the intermolecular interaction of two molecules with specificity for the Holliday structure. The method of detecting the holiday structure will be described.

【0125】 本実施例は、均一化学発光検出法LOCI(Ullmanら, 1994, Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 91, 5426-5430;Packard BioScience, Meriden, CT)を使用する。こ
れは、2つの粒子(ドナーとアクセプター)が、生物学的相互作用のために近傍
にある時、化学発光が発生するという事実を利用する。実施例1〜3に記載の参
照配列と標的配列から、PCR産物を調製する。PCR産物は、4鎖複合体が形成しブ
ランチ移動が生じることができる条件下で接触される。
This example is based on the homogeneous chemiluminescence detection method LOCI (Ullman et al., 1994, Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 91, 5426-5430; Packard BioScience, Meriden, CT). This takes advantage of the fact that chemiluminescence occurs when two particles (donor and acceptor) are in close proximity due to biological interactions. PCR products are prepared from the reference and target sequences described in Examples 1-3. The PCR products are contacted under conditions that allow the four-chain complex to form and branch migration to occur.

【0126】 ブランチ移動後に、もし存在すれば、安定化されたホリデイジャンクション構
造を、ビオチン化RuvA(b-RuvA)および未標識突然変異体RuvCと接触させる。次
に複合体を、RuvCに特異的な抗血清(例えば、マウスまたはウサギ)と接触させ
る。得られる複合体を、ストレプトアビジンでコーティングしたドナービーズお
よび抗マウスまたは抗ウサギIgGで適宜コーティングしたアクセプタービーズと
接触させる。
After branch transfer, the stabilized Holliday junction structure, if present, is contacted with biotinylated RuvA (b-RuvA) and the unlabeled mutant RuvC. The complex is then contacted with an antiserum specific for RuvC (eg mouse or rabbit). The resulting complex is contacted with streptavidin-coated donor beads and acceptor beads appropriately coated with anti-mouse or anti-rabbit IgG.

【0127】 次にこの混合物に、680nmのレーザー光を照射し、これによりドナービーズ中
の光増感剤中で一重項酸素が生成される。一重項酸素は、アクセプタービーズ中
の化合物中で化学発光を誘導する。安定化されたホリデイ構造が形成されると、
参照ポリヌクレオチドと標的ポリヌクレオチドとの差異のために、シグナルが観
察される。ホリデイジャンクションが存在しないと(ブランチ移動の阻害無し)
、シグナルは観察されない。
The mixture is then irradiated with laser light at 680 nm, which produces singlet oxygen in the photosensitizer in the donor beads. Singlet oxygen induces chemiluminescence in the compound in the acceptor beads. When a stabilized holiday structure is formed,
A signal is observed due to the difference between the reference and target polynucleotides. If there is no holiday junction (no inhibition of branch migration)
, No signal is observed.

【0128】11. 実施例5 RuvAを用いた安定化されたホリデイ構造の検出 本実施例は、同じタンパク質の2つの分子が、異なる標識で個々に標識でき、
標的ポリヌクレオチドと参照ポリヌクレオチドとの差異の検出のために使用でき
ることを示す。
11. Example 5 Detection of Stabilized Holliday Structures Using RuvA This example shows that two molecules of the same protein can be individually labeled with different labels,
It shows that it can be used for the detection of the difference between the target polynucleotide and the reference polynucleotide.

【0129】 RuvAタンパク質は、溶液中でテトラマーとして存在し、2つのそのようなテト
ラマーはホリデイジャンクションに結合してオクタマーを形成する。1つのRuvA
テトラマーは、ビオチンでin vitroで標識され(b-RuvA)、もう1つのテトラマ
ーはフルオレセインで標識される(f-RuvA)。標識RuvA分子は、安定化されたホ
リデイ構造を検出するのに使用することができる。
The RuvA protein exists as a tetramer in solution and two such tetramers bind to Holliday junctions to form octamers. 1 RuvA
The tetramer is labeled with biotin in vitro (b-RuvA) and the other tetramer is labeled with fluorescein (f-RuvA). Labeled RuvA molecules can be used to detect stabilized Holliday structures.

【0130】 PCR産物を、実施例1〜4に記載のように調製し、ブランチ移動条件に供する
。もし存在すれば、安定化されたホリデイ構造を、b-RuvAおよびf-RuvAと接触さ
せる。次に、得られた混合物を、ストレプトアビジンでコーティングしたドナー
ビーズおよび抗フルオレセイン抗体でコーティングしたアクセプタービーズと接
触させる。
PCR products are prepared and subjected to branch transfer conditions as described in Examples 1-4. If present, the stabilized Holliday structure is contacted with b-RuvA and f-RuvA. The resulting mixture is then contacted with streptavidin-coated donor beads and anti-fluorescein antibody-coated acceptor beads.

【0131】 ドナービーズとアクセプタービーズの相互作用は、実施例4に記載のように検
出される。ドナー−アクセプターシグナルの存在は、標的配列と参照配列との差
異を示す。
Interactions between donor beads and acceptor beads are detected as described in Example 4. The presence of the donor-acceptor signal indicates the difference between the target and reference sequences.

【0132】12. 実施例6 FRETを介した安定化されたホリデイ構造の検出 本実施例は、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)に基づく2つのポリヌクレオチ
ド間の差異を検出する効率的で高感度の方法を説明する。
12. Example 6 Detection of Stabilized Holliday Structures via FRET This example demonstrates an efficient and sensitive detection of differences between two polynucleotides based on fluorescence resonance energy transfer (FRET). The method will be described.

【0133】 合成ホリデイジャンクションとのRuvA複合体の公表された結晶構造(Rafferty
ら, 1996, Science 274, 415-421;Hargreavesら, 1998, Nature Struct. Biol.
6, 441-446;Ariyoshiら, 2000, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 8257-8262
;Roeら, 1998, Mol. Cell 2, 361-372)は、2つのRuvAテトラマー間の距離が
、10〜100ÅのFRET範囲内にありうることを示す。
Published Crystal Structure (Rafferty) of RuvA Complex with Synthetic Holliday Junction
Et al., 1996, Science 274, 415-421; Hargreaves et al., 1998, Nature Struct. Biol.
6, 441-446; Ariyoshi et al., 2000, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 8257-8262.
Roe et al., 1998, Mol. Cell 2, 361-372) show that the distance between two RuvA tetramers can be in the FRET range of 10-100 Å.

【0134】 安定化されたホリデイ構造の存在下でFRETシグナルを生成するために、1つの
テトラマーのRuvAを、FRET対のドナーメンバー(例えば、フルオレセイン)で標
識し、第2のテトラマーのRuvAを、対応するアクセプターメンバー(例えば、テ
トラメチルローダミンまたはQSY7色素(Molecular Probes, Eugene, Oregon))
で標識する。
To generate a FRET signal in the presence of a stabilized Holliday structure, one tetrameric RuvA is labeled with a donor member of the FRET pair (eg, fluorescein) and a second tetrameric RuvA is labeled. Corresponding acceptor member (eg tetramethylrhodamine or QSY7 dye (Molecular Probes, Eugene, Oregon))
Label with.

【0135】 PCR産物を、実施例1〜4に記載のように調製し、ブランチ移動条件に供する
。もし存在すれば、安定化されたホリデイ構造を、両方の標識RuvAテトラマーと
接触させる。結合後、ドナー蛍光団を、分光蛍光光度計を使用して適切な波長で
励起し、アクセプターの増感蛍光の出現により、FRETが検出される。
PCR products are prepared and subjected to branch transfer conditions as described in Examples 1-4. If present, the stabilized Holliday structure is contacted with both labeled RuvA tetramers. After binding, the donor fluorophore is excited at the appropriate wavelength using a spectrofluorometer and FRET is detected by the appearance of acceptor sensitized fluorescence.

【0136】 ホリデイジャンクションの不在下(PCR産物中にブランチ移動の阻害無し)で
は、FRETは観察されない。FRETシグナルの存在は、安定化されたホリデイ構造と
、2つのポリヌクレオチド配列間の差異を示す。
No FRET is observed in the absence of Holiday junctions (no inhibition of branch migration in the PCR product). The presence of the FRET signal indicates a stabilized Holliday structure and a difference between the two polynucleotide sequences.

【0137】 あるいは、同様の方法で、ホリデイと特異的に相互作用する他の対の分子を、
FRET対で標識する。例えば、RuvAおよび突然変異体RuvCを、FRET対を構成する2
つの異なる蛍光色素で標識し、ホリデイジャンクション上でのそれらのアセンブ
リーを検出する。
Alternatively, in a similar manner, other pairs of molecules that interact specifically with Holliday are
Label with FRET pair. For example, RuvA and the mutant RuvC are combined into a FRET pair 2
Label with three different fluorescent dyes and detect their assembly on Holliday junctions.

【0138】 別の例では、RuvA分子を2つの異なるGFP突然変異体(Heim, 1999, Methods i
n Enzymology 302, 408-423;緑色蛍光タンパク質)と融合することによって、
ドナーとアクセプター蛍光団をRuvAに導入する。そのような融合体をクローニン
グし発現するためのベクターは、Aurora Bioscience(San Diego, CA)から入手
できる。この手法は、タンパク質を化学的に修飾する必要がない。あるいは、Ru
vAおよび突然変異体RuvCを2つの異なるGFP突然変異体に融合し、ホリデイジャ
ンクション上でのそれらのアセンブリーを検出する。
In another example, the RuvA molecule was modified with two different GFP mutants (Heim, 1999, Methods i).
n Enzymology 302, 408-423; green fluorescent protein)
Introduce donor and acceptor fluorophores into RuvA. Vectors for cloning and expressing such fusions are available from Aurora Bioscience (San Diego, CA). This approach does not require chemical modification of the protein. Or Ru
The vA and mutant RuvC are fused to two different GFP mutants to detect their assembly on Holliday junctions.

【0139】13. 実施例7 BRETを介した安定化されたホリデイ構造の検出 本実施例は、ポリヌクレオチド配列間の差異を検出するための、別の高感度で
効率的な方法を提供する。本実施例の方法は、生物発光共鳴エネルギー移動(BR
ET;Packard BioScience, Meriden CT)に基づく。BRET法では、生物発光ドナー
であるルシフェラーゼからアクセプターGFPへのエネルギー移動が検出される。
13. Example 7 Detection of Stabilized Holliday Structures via BRET This example provides another sensitive and efficient method for detecting differences between polynucleotide sequences. The method of this example is based on the bioluminescence resonance energy transfer (BR
ET; Packard BioScience, Meriden CT). The BRET method detects energy transfer from the bioluminescent donor luciferase to the acceptor GFP.

【0140】 PCR産物を、実施例1〜6に記載のように調製し、ブランチ移動条件に供する
。もし存在すれば、安定化されたホリデイ構造を、ルシフェラーゼに融合された
RuvAとGFPに融合されたRuvAの両方と接触させる。RuvAとルシフェラーゼおよびG
FPの融合体は、それぞれ市販のクローニングベクターと発現ベクターで調製され
る。
PCR products are prepared and subjected to branch transfer conditions as described in Examples 1-6. The stabilized Holliday structure, if present, was fused to luciferase.
Contact with both RuvA and RuvA fused to GFP. RuvA and luciferase and G
FP fusions are prepared with commercially available cloning and expression vectors, respectively.

【0141】 結合後、ドナー蛍光団は、分光蛍光光度計を使用して適切な波長で励起され、
アクセプターの増感蛍光の出現により、BRETが検出される。BRETシグナルの検出
には、励起光源は必要とされない。BRETシグナルの存在は、ポリヌクレオチド配
列間の差異を示す。
After conjugation, the donor fluorophore was excited at the appropriate wavelength using a spectrofluorometer,
BRET is detected by the appearance of sensitized fluorescence of the acceptor. No excitation light source is required for detection of the BRET signal. The presence of the BRET signal indicates a difference between the polynucleotide sequences.

【0142】 あるいは、RuvAおよび突然変異体RuvCを、それぞれルシフェラーゼおよびGFP
に融合することができ(または、その逆)、ホリデイジャンクション上でのそれ
らのアセンブリーがBRETにより検出される。
Alternatively, RuvA and mutant RuvC were added to luciferase and GFP, respectively.
Can be fused to (or vice versa) and their assembly on the Holliday junction is detected by BRET.

【0143】 上記考察は、本発明に関与する機構についての特定の理論を含む。これらの理
論は、決して本発明を限定することを意図するものではなく、かつ解釈されるべ
きではない。
The above discussion contains specific theories for the mechanisms involved in the present invention. These theories are in no way intended and should not be construed as limiting the invention.

【0144】 本発明は、本明細書に記載の特定の実施形態によって範囲を限定されるべきで
はない。実際、上記説明と添付の図面から、本明細書に記載したものに加えて本
発明の種々の改変が当業者には明らかであろう。そのような改変は、添付の特許
請求の範囲に含まれると考えられる。
The present invention should not be limited in scope by the particular embodiments described herein. Indeed, various modifications of the invention in addition to those described herein will be apparent to those skilled in the art from the foregoing description and accompanying drawings. Such modifications are considered to be within the scope of the appended claims.

【0145】 本明細書において種々の参考文献が引用されているが、それらの開示は参照に
よりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
Various references are cited herein, the disclosures of which are incorporated herein by reference in their entireties.

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

【図1】 図1は、PCRを使用して2つの関連核酸配列の差を検出するための本発明の実
施形態の略図を提供し、2つの関連配列の差の欠如は、完全なブランチ移動とホ
リデイジャンクション複合体の分解を引き起こす。
FIG. 1 provides a schematic representation of an embodiment of the invention for detecting differences between two related nucleic acid sequences using PCR, where the lack of differences between the two related sequences indicates complete branch migration. And cause the decomposition of the Holiday Junction Complex.

【図2】 図2は、PCRを使用して2つの関連核酸配列の差を検出するための本発明の実
施形態の略図を提供し、2つの関連配列の差の存在は、ブランチ移動を阻止し、
安定なホリデイジャンクション複合体の形成を引き起こす。
FIG. 2 provides a schematic representation of an embodiment of the present invention for detecting differences between two related nucleic acid sequences using PCR, wherein the presence of the differences between the two related sequences prevents branch migration. Then
Causes formation of a stable Holliday junction complex.

【図3】 図3は、2つの関連核酸配列の差を検出するためのホリデイジャンクション特
異的結合タンパク質を使用する1つの方法を示す略図を提供し、2つの関連配列
の1つに突然変異が存在し、ブランチ移動が停止し、安定なホリデイジャンクシ
ョン複合体が形成され、これは標識ホリデイジャンクション特異的結合タンパク
質を使用して検出することができる。
FIG. 3 provides a schematic showing one method of using Holliday junction specific binding proteins to detect differences between two related nucleic acid sequences, where a mutation in one of the two related sequences is Present, the branch migration is stopped and a stable Holliday junction complex is formed, which can be detected using labeled Holliday junction specific binding protein.

【図4】 図4は、2つの関連核酸配列の差を検出するためのホリデイジャンクション特
異的結合タンパク質を使用する別の方法を示す略図を提供し、2つの関連配列の
1つに突然変異が存在し、ブランチ移動が停止し、安定なホリデイジャンクショ
ン複合体が形成され、これは標識ホリデイジャンクション特異的結合タンパク質
を使用して検出することができる。
FIG. 4 provides a schematic diagram showing another method of using Holliday junction specific binding proteins to detect differences between two related nucleic acid sequences, where a mutation in one of the two related sequences is Present, the branch migration is stopped and a stable Holliday junction complex is formed, which can be detected using labeled Holliday junction specific binding protein.

【図5】 図5は、標的DNAの遺伝子タイピング法の略図を提供する。[Figure 5]   FIG. 5 provides a schematic representation of the genotyping method for target DNA.

【図6】 図6Aは、固体基質上に固定化された4ウェイ複合体を分解することにより、
2つの核酸を比較する方法の略図を提供する。図6Bは、固体基質上に固定化さ
れた安定化ホリデイ構造を検出することにより、2つの核酸の差を検出する方法
の略図を提供する。
FIG. 6A shows that by degrading a 4-way complex immobilized on a solid substrate,
A schematic diagram of a method of comparing two nucleic acids is provided. FIG. 6B provides a schematic representation of a method for detecting the difference between two nucleic acids by detecting a stabilized Holliday structure immobilized on a solid substrate.

【図7】 図7は、PCRを使用して特定のSNP位置で二倍体ゲノムDNAサンプルの遺伝子型
を決定するための、本発明の実施形態の略図である。
FIG. 7 is a schematic representation of an embodiment of the invention for genotyping diploid genomic DNA samples at specific SNP positions using PCR.

【図8】 図8Aは、安定なホリデイ構造が検出される代表的なゲル電気泳動実験の結果
を提供する。図8Bは、数個の対内のヌクレオチドの差が検出される代表的なゲ
ル電気泳動実験の結果を提供する。
FIG. 8A provides the results of a representative gel electrophoresis experiment in which stable Holliday structures are detected. FIG. 8B provides the results of a representative gel electrophoresis experiment in which differences in nucleotides within several pairs are detected.

【図9】 図9Aは、タンパク質結合による安定なホリデイ構造の移動度シフトを例示す
る。図9Bは、RuvAによる安定なホリデイ構造の特異的結合を例示する。図9C
は、RuvA、突然変異体RuvC、およびRuvAとRuvCとの混合物による安定なホリ
デイ構造の特異的結合を例示する。
FIG. 9A illustrates the mobility shift of stable Holliday structures upon protein binding. FIG. 9B illustrates the specific binding of stable Holliday structures by RuvA. Figure 9C
Illustrates the specific binding of stable Holliday structures by RuvA, mutant RuvC, and a mixture of RuvA and RuvC.

【図10】 図10は、RuvAとRuvCの両方との安定なホリデイ構造の具体的な相互作用を例
示する。
FIG. 10 illustrates specific interactions of stable Holliday structures with both RuvA and RuvC.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 60/234,229 (32)優先日 平成12年9月21日(2000.9.21) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 60/234,363 (32)優先日 平成12年9月22日(2000.9.22) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 60/242,770 (32)優先日 平成12年10月23日(2000.10.23) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 60/242,840 (32)優先日 平成12年10月23日(2000.10.23) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CO,CR,CU,CZ,DE ,DK,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD, GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,I S,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK ,LR,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG, MK,MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,P T,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL ,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,UZ, VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ヤン,ウェンディー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94043,マウンテン ビュー,ロック ア ヴェニュー 1901,アパートメント #108 (72)発明者 リシャンスキィー,アラ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95126,サン ジョーズ,メリディアン ウェイ 840,#110 Fターム(参考) 4B024 AA11 CA04 GA25 HA12 4B063 QA12 QA17 QA20 QQ42 QR08 QR14 QR42 QR56 QR66 QS25 QS34 QX02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (31) Priority claim number 60 / 234,229 (32) Priority date September 21, 2000 (September 21, 2000) (33) Priority claiming countries United States (US) (31) Priority claim number 60 / 234,363 (32) Priority date September 22, 2000 (September 22, 2000) (33) Priority claiming countries United States (US) (31) Priority claim number 60 / 242,770 (32) Priority date October 23, 2000 (October 23, 2000) (33) Priority claiming countries United States (US) (31) Priority claim number 60 / 242,840 (32) Priority date October 23, 2000 (October 23, 2000) (33) Priority claiming countries United States (US) (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE, TR), OA (BF , BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, G M, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ , UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, B Z, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE , DK, DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, I S, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK , LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, P T, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL , TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Yang, Wendy             United States California             94043, Mountain View, Rock Door             Venue 1901, Apartment             # 108 (72) Inventor Lishansky, Ara             United States California             95126, Saint Joe's, Meridian             Way 840, # 110 F-term (reference) 4B024 AA11 CA04 GA25 HA12                 4B063 QA12 QA17 QA20 QQ42 QR08                       QR14 QR42 QR56 QR66 QS25                       QS34 QX02

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2つの関連ポリヌクレオチド配列の差の存在を検出するため
の方法であって、 a. 2本鎖型の該ポリヌクレオチド配列の両方を含む4ウェイ複合体を形成し
; b. 4ウェイ複合体をブランチ移動が起きる条件に付し、ここで、もし2つの
関連核酸配列の間に差が存在するなら、該4ウェイ複合体中のブランチ移動が止
まり、4ウェイ複合体は安定化され、もし2つの関連核酸配列の間に差が無いな
ら、完全な鎖交換が起きて4ウェイ複合体が分解して2つの2本鎖核酸になるま
で、4ウェイ複合体中のブランチ移動が続き、このようにして安定化された4ウ
ェイ複合体が形成され; c. ブランチ移動後の該安定化された複合体またはその分解した2本鎖生成物
を、該4ウェイ複合体を選択的に認識する第1の試薬の特異的結合を可能にする
条件に付し、そして該4ウェイ複合体への該試薬の結合は検出可能なシグナルを
産生し; d. 該4ウェイ複合体への該第1の試薬の特異的結合により産生されたシグナ
ルを検出し、そのシグナルは、該核酸配列の間の該差の存在に関連し、そのシグ
ナルが検出できないことは、該核酸配列の間に差が無いことに関連している、上
記方法。
1. A method for detecting the presence of a difference between two related polynucleotide sequences, comprising: a. Forming a 4-way complex containing both of the polynucleotide sequences in double-stranded form; b. The 4-way complex is subjected to conditions under which branch migration occurs, where if there is a difference between two related nucleic acid sequences, the branch migration in the 4-way complex is stopped and the 4-way complex is stable. If there is no difference between the two related nucleic acid sequences, a complete strand exchange occurs and the 4-way complex is broken down into two double-stranded nucleic acids, branch migration in the 4-way complex. In this way a stabilized 4-way complex is formed; c. Selecting the stabilized complex or its degraded double-stranded product after branch transfer, the 4-way complex. Specific binding of first reagent that recognizes automatically Subject to conditions and binding of the reagent to the 4-way complex produces a detectable signal; d. Produced by specific binding of the first reagent to the 4-way complex. A method as described above, wherein a signal is detected, the signal is associated with the presence of the difference between the nucleic acid sequences, and no detection of the signal is associated with no difference between the nucleic acid sequences.
【請求項2】 差が突然変異である、請求項1の方法。2. The method of claim 1, wherein the difference is a mutation. 【請求項3】 核酸配列がDNAである、請求項1の方法。3. The method of claim 1, wherein the nucleic acid sequence is DNA. 【請求項4】 4ウェイ複合体がホリデイを含む、請求項1の方法。4. The method of claim 1, wherein the 4-way complex comprises Holliday. 【請求項5】 第1の試薬は、ホリデイジャンクションに結合し、ホリデイ
ジャンクションに結合すると特異的な検出可能なシグナルを生成する化学物質で
ある、請求項1の方法。
5. The method of claim 1, wherein the first reagent is a chemical that binds to the Holliday junction and produces a specific detectable signal when bound to the Holliday junction.
【請求項6】 第1の試薬が色素である、請求項5の方法。6. The method of claim 5, wherein the first reagent is a dye. 【請求項7】 第1の試薬がホリデイジャンクション結合タンパク質である
、請求項1の方法。
7. The method of claim 1, wherein the first reagent is a Holliday junction binding protein.
【請求項8】 ホリデイジャンクション結合タンパク質が、リコンビナーゼ
またはレゾルバーゼである、請求項7の方法。
8. The method of claim 7, wherein the holiday junction binding protein is a recombinase or a resolvase.
【請求項9】 ホリデイジャンクション結合タンパク質が、熱安定性である
、請求項7の方法。
9. The method of claim 7, wherein the Holiday Junction Binding Protein is thermostable.
【請求項10】 ホリデイジャンクション結合タンパク質が、RuvA、RuvC、
RuvB、RusA、RuvG、Cce1、およびspCce1よりなる群から選択される、請求項7の
方法。
10. The holiday junction binding protein is RuvA, RuvC,
8. The method of claim 7, selected from the group consisting of RuvB, RusA, RuvG, Cce1, and spCce1.
【請求項11】 検出可能なシグナルの生成が、ホリデイジャンクション結
合タンパク質のコンフォメーション変化を含む、請求項5の方法。
11. The method of claim 5, wherein the generation of the detectable signal comprises a conformational change in the Holliday junction binding protein.
【請求項12】 検出可能なシグナルの生成が、ホリデイジャンクション結
合タンパク質と、ホリデイジャンクション複合体を形成する核酸との、ホリデイ
ジャンクションに誘導された結合を含む、請求項1の方法。
12. The method of claim 1, wherein producing a detectable signal comprises Holliday junction-induced binding of a Holliday junction binding protein and a nucleic acid forming a Holliday junction complex.
【請求項13】 検出可能なシグナルの生成が、第1の試薬の特異的ホリデ
イジャンクション結合誘導性蛍光を含む、請求項1の方法。
13. The method of claim 1, wherein producing the detectable signal comprises specific Holliday junction binding-induced fluorescence of the first reagent.
【請求項14】 関連ポリヌクレオチド配列の少なくとも1つは、検出でき
るように標識されていない、請求項1の方法。
14. The method of claim 1, wherein at least one of the related polynucleotide sequences is not detectably labeled.
【請求項15】 関連ポリヌクレオチド配列は、どれも検出できるように標
識されていない、請求項14の方法。
15. The method of claim 14, wherein none of the relevant polynucleotide sequences are detectably labeled.
【請求項16】 請求項1の方法であって、 a. 安定化複合体を、4ウェイ複合体を選択的に認識する第2の試薬の特異的
結合を可能にする条件に付し、ここで4ウェイ複合体への第1の試薬と第2の試
薬の同時結合は、検出可能なシグナルを生成し;そして b. 4ウェイ複合体への第1の試薬と第2の試薬の特異的結合は、4ウェイ複
合体の存在を示すものとして検出され、そのシグナルは核酸配列の差の存在に関
連し、そのシグナルが検出できないことは、核酸配列の間に差が無いことに関連
する、上記方法。
16. The method of claim 1, wherein the stabilizing complex is subjected to conditions that allow specific binding of a second reagent that selectively recognizes the 4-way complex, wherein: Simultaneous binding of the first and second reagents to the 4-way complex produces a detectable signal; and b. Specificity of the first and second reagents to the 4-way complex. Binding is detected as an indication of the presence of a 4-way complex, the signal of which is associated with the presence of differences in the nucleic acid sequences and the undetectable signal being associated with the absence of differences between the nucleic acid sequences, The above method.
【請求項17】 第1の試薬と第2の試薬は、ホリデイジャンクション結合
タンパク質である、請求項9の方法。
17. The method of claim 9, wherein the first reagent and the second reagent are Holliday junction binding proteins.
【請求項18】 シグナルは、ホリデイジャンクションに誘導された、第1
の試薬と第2の試薬との密接な結合により生成される、請求項9の方法。
18. The signal is directed to the Holliday junction, the first signal.
10. The method of claim 9, which is produced by intimate binding of a reagent of claim 1 to a second reagent.
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