JP2005518811A - A method for determining genome-wide sequence changes associated with a phenotype - Google Patents

A method for determining genome-wide sequence changes associated with a phenotype Download PDF

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Abstract

本発明は、仮説を用いない様式で、種の表現型に関連するゲノム全域での配列変化を決定するための方法を提供する。本発明の方法では、表現型を有する個体の部分集団のそれぞれについて1組の制限フラグメントが、1つ以上の異なる制限酵素を使用して個体由来の核酸を消化することによって作製される。個体について1組の制限配列タグが、その後、そのような1組の制限フラグメントから決定される。生物の部分集団についての制限配列タグが比較され、相同的な配列を含む制限配列タグをそれぞれの群が含む1つ以上の群にグループ分けされる。得られた1つ以上の制限配列タグ群により、表現型に関連する配列変化が同定される。本発明の方法は、例えば、微妙な遺伝的危険因子を同定するために、多くの患者サンプルにおいて非常に多数の配列変化体を分析するために使用することができる。The present invention provides a method for determining genome-wide sequence changes associated with a species phenotype in a non-hypothetical manner. In the method of the present invention, a set of restriction fragments for each subpopulation of individuals having a phenotype is created by digesting nucleic acids from the individual using one or more different restriction enzymes. A set of restriction sequence tags for the individual is then determined from such a set of restriction fragments. Restriction sequence tags for a sub-population of organisms are compared and grouped into one or more groups, each group containing restriction sequence tags that contain homologous sequences. The resulting group of one or more restriction sequence tags identifies sequence changes associated with the phenotype. The methods of the invention can be used to analyze a large number of sequence variants in many patient samples, for example, to identify subtle genetic risk factors.

Description

発明の分野Field of Invention

本発明は、仮説を用いない様式で、表現型に関連するゲノム全域での配列変化を種の生物の集団において決定するための方法に関する。本発明はまた、生物についてゲノム全域での制限配列タグを作製するための方法にも関する。   The present invention relates to a method for determining genome-wide sequence changes associated with a phenotype in a population of species organisms in a non-hypothetical manner. The present invention also relates to a method for generating genome-wide restriction sequence tags for an organism.

発明の背景Background of the Invention

遺伝子分析に対する分子的方法では、生物のゲノムにおいて天然かつランダムに生じるヌクレオチド配列変化が突き止められる。個体同士および集団間におけるDNA多型の知識は、遺伝子型変化と表現型変化との間における複雑な関連を理解する際に重要である。配列変化に関する完全なデータがない場合、当業者は、ある種の関連遺伝子座または原因となる配列変化の位置を推定することを可能にする「近くの」マーカーが同定できることに頼っている。そのようなマーカーが情報を与えるかどうかは、連鎖不平衡の大きさに依存する。様々なマーカーが、候補遺伝子を探すために連鎖研究において、また、個体間の変化に影響を及ぼす候補遺伝子の機能的な対立遺伝子変化を同定するために関連研究において使用され得る。   Molecular methods for genetic analysis identify nucleotide sequence changes that occur naturally and randomly in the genome of an organism. Knowledge of DNA polymorphism between individuals and between populations is important in understanding the complex association between genotype changes and phenotype changes. In the absence of complete data about sequence changes, those skilled in the art rely on being able to identify “near” markers that make it possible to estimate the location of certain related loci or causative sequence changes. Whether such markers provide information depends on the magnitude of the linkage disequilibrium. Various markers can be used in linkage studies to look for candidate genes and in related studies to identify functional allelic changes in candidate genes that affect changes between individuals.

薬物治療に対する有害な応答および疾患に対する感受性を個体のゲノム構成に関連させるためには、個体同士のゲノムにおける違いをモニターすることが必要である。現在の方法には、大きな1組の遺伝子マーカー、例えば、ゲノム全体に一様に広がる数千の一塩基多型(SNPs)をモニターすることが含まれる。これらのSNPsは、コントロール集団に由来する個体において、および罹患集団における個体、あるいはより一般的には、所与の表現型を有する集団おける個体においてモニターされる。所与のSNPsに対するこれらの2つの集団の間における連鎖不平衡が、その場合、SNPsと、薬物応答または疾患感受性に関与するゲノム領域との間におけるゲノム上での物理的近接度に対する目安として使用される。   In order to correlate adverse responses to drug treatment and susceptibility to disease with an individual's genomic organization, it is necessary to monitor differences in the genome between individuals. Current methods include monitoring a large set of genetic markers, eg, thousands of single nucleotide polymorphisms (SNPs) that spread uniformly throughout the genome. These SNPs are monitored in individuals from the control population, and in individuals in affected populations, or more generally in populations with a given phenotype. Linkage disequilibrium between these two populations for a given SNP is then used as a measure for the physical proximity on the genome between the SNPs and the genomic region involved in drug response or disease susceptibility Is done.

SNPsは遺伝子多型の最も一般的な形態である。このことは、機能的な変化体としてのそれらの潜在的可能性と一緒になり、薬理遺伝学的指標として、また、複雑な疾患について遺伝子をマッピングするためのマーカーとして、その両方でSNPにおいて非常に多くの関心をもたらしている(Rischら、1996、Science、273:1516〜7;Kruglyak、1997、Nat.Genet.17:21〜4;Masood、1999、Nature、398:545〜6)。非常に多数のSNPsが既に同定されており、NCBIのSNPデータベースだけで2,500,000を超えるSNPsが登録されている(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP/)。多くの最近の研究は、一般的な疾患に関連する潜在的な候補遺伝子のコード配列に存在する多型を同定することに集中している(Nickersonら、Nat.Genet.、1998、19:233〜240;Cambienら、1999、Am.J.Hum.Genet.、65:183〜91;Rischら、1996、Science、273:1516〜7;Kruglyak、1997、Nat.Genet.17:21〜4;Masood、1999、Nature、398:545〜6;Cargillら、1999、Nat.Genet.、22:231〜238;Halushkaら、1999、Nat.Genet.、22:239〜247)。 SNPs are the most common form of genetic polymorphism. This, along with their potential as a functional variant, is a major pharmacogenetic indicator and as a marker for mapping genes for complex diseases, both in SNPs. (Rish et al., 1996, Science, 273: 1516-7; Kruglyak, 1997, Nat. Genet. 17: 21-4; Masood, 1999, Nature, 398: 545-6). A very large number of SNPs have already been identified, and more than 2,500,000 SNPs have been registered in the NCBI SNP database alone ( http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP/ ). Many recent studies have focused on identifying polymorphisms present in the coding sequences of potential candidate genes associated with common diseases (Nickerson et al., Nat. Genet., 1998, 19: 233). -240; Cambien et al., 1999, Am. J. Hum. Genet., 65: 183-91; Risch et al., 1996, Science, 273: 1516-7; Kruglyak, 1997, Nat. Genet. Masood, 1999, Nature, 398: 545-6; Cargill et al., 1999, Nat. Genet., 22: 231-238; Halushka et al., 1999, Nat. Genet., 22: 239-247).

当分野の現状では、100名程度の十分に選ばれたコントロール集団に属する個体のゲノムの大部分を集中的に再び配列決定することによって、SNPsをまず発見しなければならない。見出される最も一般的な違いが、SNPsの候補である。この方法では、非常に時間および費用がかかり、その結果はコントロール集団の選択に依存している。   In the current state of the art, SNPs must first be discovered by intensively re-sequencing the majority of the genomes of individuals belonging to a well-selected control population of around 100 people. The most common difference found is a candidate for SNPs. This method is very time consuming and expensive and the results depend on the choice of control population.

SNPが同定されると、個体における非常に多数のSNPを迅速かつ費用効果的にスコア化することを可能にする方法を開発しなければならない。当分野の現状では、SNPをスコア化するために使用されているほとんどの方法は、SNPを取り囲む小さい領域のPCRによる増幅(または代わりのDNA増幅方法)に頼っている。この増幅工程では、SNPを取り囲む領域の知識、および、それぞれのSNPに対する特異的かつ特注の核酸プライマーの使用が要求される。非常に多数の異なるDNA配列を同時に増幅することは、精巧かつ高価なロボット工学および多量の高価な反応試薬を要求する冗長かつ費用のかかるプロセスである。   Once a SNP has been identified, a method must be developed that allows a large number of SNPs in an individual to be scored quickly and cost effectively. In the current state of the art, most methods used to score SNPs rely on amplification by PCR (or alternative DNA amplification methods) of a small region surrounding the SNP. This amplification step requires knowledge of the region surrounding the SNP and the use of specific and custom nucleic acid primers for each SNP. Amplifying a large number of different DNA sequences simultaneously is a tedious and expensive process requiring sophisticated and expensive robotics and large amounts of expensive reaction reagents.

変化のこの豊富な供給源を迅速かつ正確に遺伝子型決定できることが、遺伝学の分野では更により重要な目標になりつつある(Bonn,D.、1999、Lancet、353:1684)。様々な利用可能な技術が、ハイスループット遺伝子型決定を行う実験室に移転する可能性がある(Landegrenら、1998、Genome Research、8:769〜776)。これらには、5’エキソヌクレアーゼアッセイ、例えば、TaqMan(Lyvakら、1995、Nature Genet.、9:341〜342)、分子ビーコン(Tyagiら、1998、Nat.Biotechnol.、16:49〜53)、オリゴヌクレオチド連結アッセイ(OLA)(Tobeら、1996、Nucleic Acids Res.、24:3738〜3732)、色素標識されたオリゴヌクレオチドの連結(DOL)(Chenら、1998、Genomes Res.、8:549〜556)、ミニ配列決定(Chenら、1997、Nucleic Acids res.、25:347〜353;Pastinenら、1997、Genome Res.、7:606〜614)、マイクロアレイ技術(Haciaら、1998、Genome Res.、8:1245〜1258;Wangら、1998、Science、280:1077〜1082)、およびスコーピオンアッセイ(Whitcombeら、1999、Nat.Biotechnol.、17:804〜807)などが含まれる。   The ability to quickly and accurately genotype this abundant source of change is becoming an even more important goal in the field of genetics (Bonn, D., 1999, Lancet, 353: 1684). Various available techniques may be transferred to laboratories performing high-throughput genotyping (Landegren et al., 1998, Genome Research, 8: 769-776). These include 5 ′ exonuclease assays such as TaqMan (Lyvak et al., 1995, Nature Genet., 9: 341-342), molecular beacons (Tyagi et al., 1998, Nat. Biotechnol., 16: 49-53), Oligonucleotide Ligation Assay (OLA) (Tobe et al., 1996, Nucleic Acids Res., 24: 3738-3732), Dye Labeled Oligonucleotide Ligation (DOL) (Chen et al., 1998, Genomes Res., 8: 549- 556), minisequencing (Chen et al., 1997, Nucleic Acids res., 25: 347-353; Pastinen et al., 1997, Genome Res., 7: 606-614), microarray technology Hacia et al., 1998, Genome Res., 8: 1245-1258; Wang et al., 1998, Science, 280: 1077-1082), and scorpion assays (Whitcombe et al., 1999, Nat. Biotechnol., 17: 804-807) and the like. Is included.

これらの既存の方法には2つの大きな問題点がある。ひとつには、スコア化の前に、SNPsを同定し、かつ任意に選択しなければならないということであり、もうひとつには、非常に多数の異なるDNA産物を特異的な増幅によって作製しなければならないということである。したがって、本発明者らは、これらの2つの問題点を特異的に回避する方法を設計している。   There are two major problems with these existing methods. One is that SNPs must be identified and arbitrarily selected prior to scoring, and the other is that a large number of different DNA products must be generated by specific amplification. That is not to be. Therefore, the present inventors have designed a method that specifically avoids these two problems.

当分野の現状では、既存の方法は製薬業界の要求を満足させるものではない。製薬業界のほかに、多くの他の分野、例えば、医学研究、健康管理、獣医学、農業、食品、化粧品および多くの他の業界および分野が、種々の関連および/または種々の生物に基づく同じ方法を使用して注目されている。したがって、低コストで、非常に高い処理能および高い精度で生物の数多くの遺伝子変化に対する十分な利用を得るために、新しい方法が必要とされる。   In the current state of the art, existing methods do not meet the demands of the pharmaceutical industry. Besides the pharmaceutical industry, many other fields such as medical research, health care, veterinary medicine, agriculture, food, cosmetics and many other industries and fields are the same based on various associations and / or various organisms Has attracted attention using the method. Therefore, new methods are needed to obtain sufficient utilization for a large number of genetic changes in organisms with low cost, very high throughput and high accuracy.

したがって、より少数のマーカー、限られたサンプルサイズ、および/またはプールされたサンプルの使用による現在のゲノムスキャンでは検出されない微妙な遺伝的危険因子を同定するために、多くの患者サンプルにおいて非常に多数の配列変化体を分析するためのより効率的な方法が求められている。したがって、核酸変化のより効率的な検出方法を提供することは本発明の1つの目的である。より効率的な配列決定方法を提供することもまた、本発明の1つの目的である。   Therefore, a very large number in many patient samples to identify subtle genetic risk factors that are not detected by current genomic scans due to the use of fewer markers, limited sample sizes, and / or pooled samples There is a need for more efficient methods for analyzing the sequence variants of. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a more efficient method for detecting nucleic acid changes. It is also an object of the present invention to provide a more efficient sequencing method.

本明細書中での議論または参考文献の引用は、そのような参照が本発明に対する先行技術であることを認めるものとして解釈してはならない。   Any discussion or citation of a reference herein shall not be construed as an admission that such reference is prior art to the present invention.

発明の概要Summary of the Invention

本発明は、種の表現型に関連するゲノム全域での配列変化を、好ましくは仮説を用いない様式で決定するための方法を提供する。1つの実施形態において、ゲノム全域での変化は、特定の表現型を有する個体の部分集団から決定される。本発明の方法において、表現型を有する個体の部分集団における各個体についての1組の制限フラグメントが、1つ以上の異なる制限酵素を使用して個体由来の核酸を消化することによって作製される。好ましくは、そのような1組の制限フラグメントは、その生物のゲノムにおける配列変化を同定することを可能にするために十分な数の異なる制限フラグメントを含む。より好ましくは、そのような1組の制限フラグメントは、少なくとも10個、100個、1000個、10個、10個、10個、10個または10個の異なる制限フラグメントを含む。 The present invention provides a method for determining genome-wide sequence changes associated with a species phenotype, preferably in a non-hypothetical manner. In one embodiment, changes across the genome are determined from a subpopulation of individuals having a particular phenotype. In the methods of the invention, a set of restriction fragments for each individual in a subpopulation of individuals having a phenotype is created by digesting nucleic acid from the individual using one or more different restriction enzymes. Preferably, such a set of restriction fragments comprises a sufficient number of different restriction fragments to make it possible to identify sequence changes in the genome of the organism. More preferably, such a set of restriction fragments, at least 10, 100, 1000, 10 4, 10 5, 10 6, 10 7 or 10 8 different restriction fragment.

1組の制限配列タグが、その後、個体のそのような1組の制限フラグメントから個体のそれぞれについて決定される。本発明の方法において、特定の表現型を有する部分集団における個体についての1組の制限配列タグが、好ましくは、個体の1組の制限フラグメント(例えば、個体のゲノムDNAに由来する1組の制限フラグメント)を作製し、その後、(下記に記載される)DNAコロニーの作製を含む方法を使用して制限フラグメントのそれぞれの一部分を配列決定することによって決定される。   A set of restriction sequence tags is then determined for each individual from such a set of restriction fragments of the individual. In the methods of the invention, a set of restriction sequence tags for individuals in a subpopulation having a particular phenotype is preferably a set of restriction fragments of the individual (eg, a set of restrictions derived from the individual's genomic DNA). Fragment) and then sequencing each portion of the restriction fragment using a method involving the generation of DNA colonies (described below).

部分集団における異なる個体について得られた様々な1組の制限配列タグは、その後、好ましくは、比較され、相同的な配列を含む制限配列タグを群のそれぞれが含む1つ以上の群にグループ分けされる。比較により、好ましくは、制限配列タグの各群の数または頻度を決定することが可能になる。部分集団について相同的な制限タグ群のコレクションは、表現型に関連する配列変化を同定するために使用することができる。好ましい実施形態において、制限配列タグが、制限配列タグのゲノム位置を特定するために、生物のゲノム配列と比較される。別の好ましい実施形態において、認識部位の両側に隣接する制限配列タグもまた、生物のゲノム配列から同定される。   The various sets of restriction sequence tags obtained for different individuals in the subpopulation are then preferably compared and grouped into one or more groups, each of which includes restriction sequence tags that contain homologous sequences. Is done. The comparison preferably allows the number or frequency of each group of restriction sequence tags to be determined. A collection of restriction tags that are homologous to a subpopulation can be used to identify sequence changes associated with the phenotype. In a preferred embodiment, the restriction sequence tag is compared to the genome sequence of the organism to identify the genomic location of the restriction sequence tag. In another preferred embodiment, restriction sequence tags flanking the recognition site are also identified from the genome sequence of the organism.

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

本発明は、種の表現型に関連するゲノム全域での配列変化を決定するための方法を提供する(例えば、図1を参照のこと)。本発明は、少なくとも部分的には、表現型に関連する配列変化が、表現型を有する個体のゲノムDNAまたはcDNAに由来する十分に多数の配列タグを取得し、比較することによって、仮説を用いることなく決定され得るという発見に基づいている。例えば、ゲノム全域での変化を、特定の表現型を有する個体(例えば、同じ表現型特徴を有する特定の種族、変種、種、属、科などに属する個体)の部分集団から決定することができる。ゲノム全域での変化はまた、例えば、健康な個体、特定の疾患を有する個体、または特定の疾患に罹りやすい個体、または特定の発達段階にある個体の部分集団から決定することができる。   The present invention provides a method for determining genome-wide sequence changes associated with a species phenotype (see, eg, FIG. 1). The present invention uses a hypothesis, at least in part, by obtaining and comparing a sufficiently large number of sequence tags whose sequence changes associated with the phenotype are derived from genomic DNA or cDNA of individuals with the phenotype. Based on the discovery that it can be determined without For example, changes across the genome can be determined from a subpopulation of individuals with a particular phenotype (eg, individuals belonging to a particular tribe, variant, species, genus, family, etc. that have the same phenotypic characteristics) . Changes across the genome can also be determined from, for example, a healthy individual, an individual with a particular disease, or an individual susceptible to a particular disease, or a subpopulation of individuals at a particular developmental stage.

本発明の方法において、表現型を有する個体の部分集団の各メンバーについて1組の制限フラグメントが、1つ以上の異なる制限酵素を使用して個体由来の核酸を消化することによって作製される。本明細書中で使用されているように、1組の制限フラグメントは1つ以上の制限フラグメントを含むことができる。個体についての1組の制限配列タグが、その後、そのような1組の制限フラグメントから決定される。生物の部分集団についての制限配列タグが比較され、相同的な配列を含む制限配列タグを群のそれぞれが含む1つ以上の群にグループ分けされる。1つの実施形態において、制限タグの1群は、相同性が少なくとも60%、70%、80%、90%または99%である制限タグからなる。別の実施形態では、制限タグの1群は、相同性が100%である制限タグからなる。得られた1つ以上の制限配列タグ群は、表現型に関連する配列変化を同定するために使用することができる。好ましい実施形態において、調べられている表現型は配列変化の割合または組合せに関連する。本発明はまた、様々な異なる表現型の制限配列タグを比較することによって多数の表現型の間におけるゲノム全域での配列変化を決定するための方法を提供する。本発明の方法は任意の種の生物に対して適用することができる。本発明の方法は、複雑なゲノムを有する高等真核生物に対して、例えば、ヒトを含む高等動物、および植物などに対して特に有用であるが、これらに限定されない。特に、本発明の方法は、ヒトにおける疾患感受性または治療に対する応答に関連する配列変化を分析し、同定するために有用である。   In the methods of the present invention, a set of restriction fragments for each member of a subpopulation of individuals having a phenotype is created by digesting nucleic acids from the individual using one or more different restriction enzymes. As used herein, a set of restriction fragments can include one or more restriction fragments. A set of restriction sequence tags for the individual is then determined from such a set of restriction fragments. Restriction sequence tags for a subpopulation of organisms are compared and grouped into one or more groups, each of which includes restriction sequence tags that contain homologous sequences. In one embodiment, a group of restriction tags consists of restriction tags that are at least 60%, 70%, 80%, 90% or 99% homologous. In another embodiment, a group of restriction tags consists of restriction tags with 100% homology. The resulting group of one or more restriction sequence tags can be used to identify sequence changes associated with the phenotype. In preferred embodiments, the phenotype being investigated is related to the rate or combination of sequence changes. The present invention also provides a method for determining genome-wide sequence changes between multiple phenotypes by comparing restriction sequence tags of various different phenotypes. The method of the present invention can be applied to any species of organism. The method of the present invention is particularly useful for higher eukaryotes having a complex genome, for example, higher animals including humans, plants, and the like, but is not limited thereto. In particular, the methods of the invention are useful for analyzing and identifying sequence changes associated with disease susceptibility or response to therapy in humans.

本発明の方法を使用して、制限配列タグから種のゲノムにおける多型を同定することができる。本発明の方法は、既存の方法と比較した場合、下記のようないくつかの利点を提供する:i)相関研究を開始する前に大きな1組の多型を発見する必要がない、ii)相関研究を開始する前に、限定された1組の多型を選択する必要がない、iii)任意の配列の事前の知識を使用する必要がない、iv)大きな1組の異なるオリゴヌクレオチドを合成する必要がない、v)非常に多数の特異的な増幅工程を行う必要がない、vi)研究で使用される多型の数が、非常に多数の異なる制限酵素を使用することによって容易に増大させることができる、vii)全体の手順が、1つだけの物理的サンプルを操作することによって行われるのに対して、他の方法では、物理的サンプルの数が、分析される多型の数に比例する少なくとも1つの工程、すなわち、増幅工程が存在する、viii)各個体が分析され得るので、集団のサンプルをプールすることは必要でない;ix)集団において非常に低頻度で存在する配列変化を同定することができる;x)分析費用が、現在の遺伝子型決定法よりも数桁も安い。   The methods of the invention can be used to identify polymorphisms in a species' genome from restriction sequence tags. The method of the present invention provides several advantages when compared to existing methods: i) no need to find a large set of polymorphisms before starting a correlation study, ii) There is no need to select a limited set of polymorphisms before starting a correlation study, iii) no need to use prior knowledge of any sequence, iv) synthesis of a large set of different oligonucleotides V) it is not necessary to perform a very large number of specific amplification steps, vi) the number of polymorphisms used in the study is easily increased by using a very large number of different restriction enzymes Vii) The entire procedure is performed by manipulating only one physical sample, whereas in other methods the number of physical samples is the number of polymorphs analyzed. At least one step proportional to That is, there is an amplification step, viii) it is not necessary to pool a sample of the population because each individual can be analyzed; ix) sequence changes that are present at a very low frequency in the population can be identified; x ) Analysis costs are orders of magnitude lower than current genotyping methods.

下記の説明および実施例において、多数の用語が本明細書中では使用されている。そのような用語に対して与えられる範囲を含めて、明細書および請求項の明瞭かつ一貫した理解を提供するために、下記の定義が提供される。   In the description and examples below, a number of terms are used herein. In order to provide a clear and consistent understanding of the specification and claims, including the scope to be given to such terms, the following definitions are provided.

用語「ゲノム領域」は、本発明の方法を使用して個体の集団からのサンプルを比較することによって同定される1つまたは複数の配列変化を含有するゲノムの一部分を示す。   The term “genomic region” refers to a portion of a genome that contains one or more sequence changes identified by comparing samples from a population of individuals using the methods of the invention.

用語「核酸」は、共有結合的に連結されている少なくとも2つのヌクレオチドを示す。本発明の核酸はホスホジエステル結合を含有し得る。本発明の核酸はまた、例えば、ホスホルアミド結合(例えば、Beaucageら、1993、Tetrahedron、49、1925を参照のこと;これはその全体が参照により本明細書中に組み込まれる)、ホスホロチオアート結合(例えば、Magら、1991、Nucleic Acids Res.、19:1437;米国特許第5,644,048号を参照のこと;これらのそれぞれが、その全体が参照により本明細書中に組み込まれる)、ホスホロジチオアート結合(Briuら(1989)、J.Am.Chem.Soc.、111:2321を参照のこと)、O−メチルホスホロアミダイト結合(例えば、Eckstein、Oligonucleotides and Analogues:A Practical Approach(Oxford University Press)を参照のこと)、ならびにペプチド核酸の骨格および結合(例えば、Egholm(1992)、J.Am.Chem.Soc.、114:1895;Nielsen(1993)、Nature、365:566を参照のこと;これらはすべて、その全体が参照により本明細書中に組み込まれる)を含む骨格を有する核酸アナログであってもよい。他の核酸アナログには、正荷電の骨格を有する核酸アナログ(例えば、Denpcyら(1995)、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、92:6097を参照のこと;これはその全体が参照により本明細書中に組み込まれる)、非イオン性骨格を有する核酸アナログ(米国特許第5,386,023号、同第5,637,684号、同第5,602,240号、同第5,216,141号および同第4,469,863号;これらのそれぞれが、その全体が参照により本明細書中に組み込まれる)、および非リボース骨格を有する核酸アナログ(これには、米国特許第5,235,033号および同第5,034,506号(これらのそれぞれが、その全体が参照により本明細書中に組み込まれる)に記載される核酸アナログが含まれる)が含まれる。1つ以上の炭素環状の糖を含有する核酸もまた、核酸の定義に含まれる(例えば、Jenkinsら(1995)、Chem.Soc.Rev.、169頁〜176頁;これはその全体が参照により本明細書中に組み込まれる)。いくつかの核酸アナログはまた、Rawls、C&E News、1997年6月2日、3頁;これはその全体が参照により本明細書中に組み込まれる)に記載されている。リボース−リン酸骨格のこれらの修飾は、標識などの更なる成分の付加を容易にするために、または、生理学的環境下でのそのような分子の安定性および半減期を増大させるために行うことができる。更に、天然に存在する核酸およびアナログの混合物を作製することができる。あるいは、異なる核酸アナログの混合物、ならびに、天然に存在する核酸およびアナログの混合物を作製することができる。当業者は、本発明の様々な実施形態において使用される適切なアナログを選択する方法を理解している。例えば、制限酵素で消化するときには、天然の核酸が好ましい。核酸は、規定されるように一本鎖または二本鎖であり得るか、あるいは、一本鎖配列または二本鎖配列の両方の一部分を含有することができる。核酸は、DNA(例えば、ゲノムDNA、cDNA)、RNA、または、ハイブリッドであり得るが、ここで、核酸はデオキシリボヌクレオチドおよびリボヌクレオチドの任意の組合せを含み、ウラシル、アデニン、チミン、シトシン、グアニン、イノシン、キサンチン、ヒポキサンチン、イソシトシン、イソグアニンなどを含む塩基の任意の組合せを含む。   The term “nucleic acid” refers to at least two nucleotides covalently linked. The nucleic acids of the invention can contain phosphodiester bonds. The nucleic acids of the present invention also include, for example, phosphoramide linkages (see, eg, Beaucage et al., 1993, Tetrahedron, 49, 1925; which is incorporated herein by reference in its entirety), phosphorothioate linkages (See, eg, Mag et al., 1991, Nucleic Acids Res., 19: 1437; US Pat. No. 5,644,048, each of which is incorporated herein by reference in its entirety). Phosphorodithioate linkages (see Briu et al. (1989), J. Am. Chem. Soc., 111: 2321), O-methyl phosphoramidite linkages (eg, Eckstein, Oligonucleotides and Analogues: A Practical A proach (see Oxford University Press), and peptide nucleic acid backbones and linkages (eg, Egholm (1992), J. Am. Chem. Soc., 114: 1895; Nielsen (1993), Nature, 365: 566). All of which may be nucleic acid analogs with backbones that include (incorporated herein by reference in their entirety). For other nucleic acid analogs, see nucleic acid analogs having a positively charged backbone (see, eg, Denpcy et al. (1995), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 92: 6097; this is incorporated by reference in its entirety. Incorporated into the specification), nucleic acid analogs having a nonionic backbone (US Pat. Nos. 5,386,023, 5,637,684, 5,602,240, 5,216) 141, and 4,469,863, each of which is incorporated herein by reference in its entirety, and nucleic acid analogs having a non-ribose backbone (see US Pat. 235,033 and 5,034,506, each of which is incorporated herein by reference in its entirety. Includes Included) it is. Nucleic acids containing one or more carbocyclic sugars are also included in the definition of nucleic acids (eg, Jenkins et al. (1995), Chem. Soc. Rev., pages 169-176; this is incorporated by reference in its entirety) Incorporated herein). Some nucleic acid analogs are also described in Rawls, C & E News, June 2, 1997, page 3, which is incorporated herein by reference in its entirety. These modifications of the ribose-phosphate backbone are made to facilitate the addition of additional components such as labels, or to increase the stability and half-life of such molecules under physiological conditions. be able to. In addition, mixtures of naturally occurring nucleic acids and analogs can be made. Alternatively, mixtures of different nucleic acid analogs, as well as mixtures of naturally occurring nucleic acids and analogs can be made. Those of skill in the art understand how to select the appropriate analog used in various embodiments of the present invention. For example, natural nucleic acids are preferred when digesting with restriction enzymes. Nucleic acids can be single stranded or double stranded, as defined, or can contain portions of both single stranded or double stranded sequences. The nucleic acid can be DNA (eg, genomic DNA, cDNA), RNA, or hybrid, where the nucleic acid includes any combination of deoxyribonucleotides and ribonucleotides, and includes uracil, adenine, thymine, cytosine, guanine, Includes any combination of bases including inosine, xanthine, hypoxanthine, isocytosine, isoguanine and the like.

本明細書中で使用される用語「オリゴヌクレオチド」には、モノマー対モノマーの相互作用の通常的な様式によって、例えば、ワトソン・クリック型の塩基対形成、塩基スタッキング、フーグスティーン(Hoogsteen)型または逆フーグスティーン型の塩基対形成などによって、標的ポリヌクレオチドに特異的に結合することができる、天然のまたは修飾されたモノマーまたは連鎖の線状オリゴマーが含まれる(デオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチドなどを含む)。好ましくは、モノマーは、ホスホジエステル結合またはそのアナログによって連結され、サイズが数個のモノマーユニット(例えば、3個〜4個)から数十のモノマーユニット(例えば、40〜60)まで及ぶオリゴヌクレオチドを形成する。オリゴヌクレオチドが、「ATGCCTG」などの文字列によって表されるときは、そのヌクレオチドは左から右に5’から3’の順であること、および、別途示されない限り、「A」がアデノシンを示し、「C」がシチジンを示し、「G」がグアノシンを示し、「T」がチミジンを示し、「U」がウリジンを示すことが理解される。用語「ヌクレオチド」は「デオキシリボヌクレオチド」または「リボヌクレオチド」を示し、「dATP」、「dCTP」、「dGTP」、「dTTP」および「dUTP」は、個々のヌクレオチドの三リン酸エステル誘導体を表す。通常、オリゴヌクレオチドは天然のヌクレオチドを含む。しかしながら、オリゴヌクレオチドはまた、非天然のヌクレオチドアナログを含むことができる。天然のヌクレオチドまたは非天然のヌクレオチドを有するオリゴヌクレオチドを用いることができるが、例えば、酵素による処理が行われるときには、天然のヌクレオチドからなるオリゴヌクレオチドが好ましいことは当業者には明らかである。   The term “oligonucleotide” as used herein refers to the normal manner of monomer-to-monomer interaction, eg, Watson-Crick type base pairing, base stacking, Hoogsteen type. Or natural or modified monomers or linear linear oligomers that can specifically bind to the target polynucleotide, such as by reverse Hoogsteen-type base pairing (deoxyribonucleotides, ribonucleotides, etc. Including). Preferably, the monomers are linked by phosphodiester bonds or analogs thereof, and oligonucleotides ranging in size from several monomer units (eg 3-4) to several tens of monomer units (eg 40-60). Form. When an oligonucleotide is represented by a string such as “ATGCCCTG”, the nucleotides are 5 ′ to 3 ′ in order from left to right, and “A” indicates adenosine unless otherwise indicated. , “C” represents cytidine, “G” represents guanosine, “T” represents thymidine, and “U” represents uridine. The term “nucleotide” refers to “deoxyribonucleotide” or “ribonucleotide”, and “dATP”, “dCTP”, “dGTP”, “dTTP” and “dUTP” represent triphosphate ester derivatives of individual nucleotides. Oligonucleotides usually contain natural nucleotides. However, oligonucleotides can also include non-natural nucleotide analogs. Although oligonucleotides having natural nucleotides or non-natural nucleotides can be used, it will be apparent to those skilled in the art that oligonucleotides consisting of natural nucleotides are preferred, for example when enzymatic treatment is performed.

用語「多型」は、集団において2つ以上の対立遺伝子が存在することを示す。用語「対立遺伝子」は、特異的な遺伝子座におけるいくつかの代わりの配列変化体の1つを示す。1カ所だけの染色体位置における多型は遺伝子マーカーを構成する。用語「SNP」は一塩基多型を示す。好ましくは、遺伝子変化、例えば、SNPは、生物の集団において一般的であり、メンデル様式で遺伝する。そのような対立遺伝子は、関連した表現型を有してもよく、または関連した表現型を有しなくてもよい。   The term “polymorphism” indicates that there are two or more alleles in a population. The term “allele” refers to one of several alternative sequence variants at a specific locus. A polymorphism at only one chromosomal location constitutes a genetic marker. The term “SNP” refers to a single nucleotide polymorphism. Preferably, genetic alterations, such as SNPs, are common in populations of organisms and are inherited in a Mendelian manner. Such alleles may have an associated phenotype or may not have an associated phenotype.

本明細書中で使用される用語「ヘテロ接合体」は、相同的な染色体での対応する遺伝子座において異なる対立遺伝子を有する個体を示す。したがって、本明細書中で使用される用語「ヘテロ接合体」は、相同的な染色体での1つ以上の対になった遺伝子座において異なる対立遺伝子を有する個体または系統を表現する。   The term “heterozygote” as used herein refers to an individual having different alleles at corresponding loci on homologous chromosomes. Thus, as used herein, the term “heterozygote” describes individuals or strains that have different alleles at one or more paired loci on homologous chromosomes.

本明細書中で使用される用語「ホモ接合体」は、相同的な染色体での対応する遺伝子座において同じ対立遺伝子を有する個体を示す。したがって、本明細書中で使用される用語「ホモ接合体」は、相同的な染色体での1つ以上の対になった遺伝子座において同一の対立遺伝子を有する個体または系統を表現する。   As used herein, the term “homozygote” refers to an individual having the same allele at a corresponding locus on a homologous chromosome. Thus, as used herein, the term “homozygote” describes an individual or strain that has the same allele at one or more paired loci on homologous chromosomes.

用語「変異」は、生物のDNA配列における遺伝的な変化を意味する。   The term “mutation” means a genetic change in the DNA sequence of an organism.

用語「遺伝子型」は、(i)個体の遺伝的構成または(ii)個体における遺伝子座において見出される対立遺伝子のタイプを意味することが一般に知られている。   The term “genotype” is generally known to mean (i) the genetic makeup of an individual or (ii) the type of allele found at a locus in an individual.

用語「制限エンドヌクレアーゼ」または「制限酵素」は、二本鎖DNA分子における特異的な塩基配列(標的部位または認識部位)を認識し、標的部位または認識部位において、あるいは標的部位または認識部位の近くで、例えば、標的部位または認識部位から特異的な距離の範囲内でそのDNA分子を切断する酵素を示す。   The term “restriction endonuclease” or “restriction enzyme” recognizes a specific base sequence (target site or recognition site) in a double-stranded DNA molecule and is at or near the target site or recognition site. For example, an enzyme that cleaves the DNA molecule within a specific distance from the target site or recognition site.

用語「制限部位」は、制限エンドヌクレアーゼの認識部位および/または切断部位を含む核酸(好ましくは、二本鎖核酸)の内部における4ヌクレオチドおよび8ヌクレオチドまたは20ヌクレオチド以上の間の領域を通常は指すが、これらに限定されない。認識部位は、制限エンドヌクレアーゼまたは一群の制限エンドヌクレアーゼが結合する核酸内の配列に対応する。切断部位またはカット部位は、制限エンドヌクレアーゼによる切断が生じる特定の配列に対応する。制限エンドヌクレアーゼによっては、切断部位が認識部位内に存在する場合がある。しかしながら、一部の制限エンドヌクレアーゼ、例えば、IIS型エンドヌクレアーゼは、認識部位の外側に存在する切断部位を有する。   The term “restriction site” usually refers to a region between 4 and 8 nucleotides or more than 20 nucleotides within a nucleic acid (preferably a double-stranded nucleic acid) containing a recognition site and / or cleavage site for a restriction endonuclease. However, it is not limited to these. A recognition site corresponds to a sequence in a nucleic acid to which a restriction endonuclease or a group of restriction endonucleases bind. A cleavage site or cut site corresponds to a specific sequence where cleavage by a restriction endonuclease occurs. Depending on the restriction endonuclease, the cleavage site may be present in the recognition site. However, some restriction endonucleases, such as type IIS endonucleases, have a cleavage site that exists outside the recognition site.

用語「制限フラグメント」は、DNA分子を制限エンドヌクレアーゼで消化することによって生じるDNA分子を示す。   The term “restriction fragment” refers to a DNA molecule that results from digesting a DNA molecule with a restriction endonuclease.

用語「操作された核酸」または「アダプター」は、所定のヌクレオチド配列を有する短い二本鎖DNA分子を示す。好ましくは、操作された核酸またはアダプターは長さが10塩基対〜500塩基対である。より好ましくは、操作された核酸またはアダプターは長さが10塩基対〜150塩基対である。好ましくは、操作された核酸またはアダプターは、制限フラグメントの末端に連結され得るような方法で設計される。そのような核酸は、制限フラグメントの末端の配列が示されると、当業者によって設計され得る。好ましくは、操作された核酸は1つ以上の増幅プライマーの配列を含み、この場合、増幅プライマーはそれぞれが、好ましくは、操作された核酸の一方の末端の近くに存在し、かつ、分子の末端に向かう方向でのプライマー伸張を可能にするように配向している。増幅プライマーは同じでも異なってもよい。好ましくは、操作された核酸はまた、1つ以上の配列決定用プライマーの配列を含み、この場合、配列決定用プライマーはそれぞれが、好ましくは、操作された核酸の一方の末端の近くに存在し、かつ、分子の末端に向かう方向でのプライマー伸張を可能にするように配向している。配列決定用プライマーは同じでも異なってもよい。一部の実施形態では、増幅プライマーおよび配列決定用プライマーは同じでもよい。一部の実施形態では、操作された核酸はまた、1つ以上の制限部位を含むことができる。操作された核酸はまた、本開示ではDNAコロニーベクターと呼ばれる。   The term “engineered nucleic acid” or “adapter” refers to a short double-stranded DNA molecule having a predetermined nucleotide sequence. Preferably, the engineered nucleic acid or adapter is 10 base pairs to 500 base pairs in length. More preferably, the engineered nucleic acid or adapter is 10 base pairs to 150 base pairs in length. Preferably, the engineered nucleic acid or adapter is designed in such a way that it can be ligated to the end of a restriction fragment. Such nucleic acids can be designed by those skilled in the art given the sequence at the end of the restriction fragment. Preferably, the engineered nucleic acid comprises a sequence of one or more amplification primers, where each amplification primer is preferably present near one end of the engineered nucleic acid and the end of the molecule Oriented to allow primer extension in the direction toward Amplification primers may be the same or different. Preferably, the engineered nucleic acid also includes a sequence of one or more sequencing primers, wherein each sequencing primer is preferably present near one end of the engineered nucleic acid. And oriented to allow primer extension in the direction towards the end of the molecule. The sequencing primers may be the same or different. In some embodiments, the amplification primer and sequencing primer may be the same. In some embodiments, the engineered nucleic acid can also include one or more restriction sites. Engineered nucleic acids are also referred to in this disclosure as DNA colony vectors.

用語「連結(ライゲーション)」は、2つの二本鎖DNA分子が共有結合的につながれる、リガーゼにより触媒される酵素反応を示す。一方のDNA鎖または両方のDNA鎖が共有結合的につながれ得る。2つのDNA鎖の一方のみをつなぐことを可能にするために末端の一方を化学的および/または酵素的に修飾することによって2つの鎖の一方の連結を妨げることもまた可能である。   The term “ligation” refers to an enzymatic reaction catalyzed by ligase in which two double-stranded DNA molecules are covalently linked. One DNA strand or both DNA strands can be covalently linked. It is also possible to prevent ligation of one of the two strands by chemically and / or enzymatically modifying one of the ends in order to be able to join only one of the two DNA strands.

用語「固体支持体」は、核酸を結合させることができる任意の固体表面、例えば、ラテックスビーズ、デキストランビーズ、ポリスチレン、ポリプロピレン表面、ポリアクリルアミドゲル、金表面、ガラス表面、およびシリコンウエハーなどがあるが、これらに限定されない。好ましくは、固体支持体はガラス表面である。   The term “solid support” includes any solid surface to which nucleic acids can be bound, such as latex beads, dextran beads, polystyrene, polypropylene surfaces, polyacrylamide gels, gold surfaces, glass surfaces, and silicon wafers. However, it is not limited to these. Preferably, the solid support is a glass surface.

用語「核酸コロニー」または「コロニー」は、例えば、複数コピーの核酸鎖を含む固体表面上の分離された領域を示す。複数コピーのその相補鎖もまた、この同じコロニーに存在し得る。コロニーを構成する複数コピーの核酸鎖は、一般的には、固体支持体に固定化され、一本鎖または二本鎖の形態で存在する。   The term “nucleic acid colony” or “colony” refers to an isolated region on a solid surface containing, for example, multiple copies of a nucleic acid strand. Multiple copies of its complementary strand may also be present in this same colony. Multiple copies of nucleic acid strands constituting a colony are generally immobilized on a solid support and exist in a single-stranded or double-stranded form.

本明細書中で使用される用語「コロニープライマー」は、相補的な配列にハイブリッド形成(ハイブリダイゼーション)することができ、かつ、特異的なポリメラーゼ反応を開始させるオリゴヌクレオチド配列を含む核酸分子を示す。コロニープライマーを含む配列は、その相補的な配列との最大限のハイブリダイゼーション活性を有し、かつ、他の配列に対する非常に低い非特異的なハイブリダイゼーション活性を有するように選ばれる。コロニープライマーは長さが5塩基〜100塩基であり得るが、好ましくは、長さが15塩基〜25塩基であり得る。天然に存在するヌクレオチドまたは天然に存在しないヌクレオチドをプライマーに存在させることができる。1つまたは2つ以上の異なるコロニープライマーを使用して、本発明の方法における核酸コロニーを生じさせることができる。   The term “colony primer” as used herein refers to a nucleic acid molecule that can hybridize to a complementary sequence (hybridization) and includes an oligonucleotide sequence that initiates a specific polymerase reaction. . The sequence containing the colony primer is chosen to have maximal hybridization activity with its complementary sequence and very low non-specific hybridization activity relative to other sequences. The colony primer can be 5 to 100 bases in length, but preferably can be 15 to 25 bases in length. Naturally occurring nucleotides or non-naturally occurring nucleotides can be present in the primer. One or more different colony primers can be used to generate nucleic acid colonies in the methods of the invention.

5.1.特定の表現型を有する個体からのサンプルの収集および記録
特定の表現型を有する個体のゲノムDNAまたはcDNAを、そのような個体から集められたサンプルから得ることができる。好ましくは、その表現型を有する個体の部分集団、例えば、同じ表現型特徴を有する特定の種族、変種、種、属、科などに属する個体の部分集団、または、特定の状態(例えば、健康な状態)を有する個体の部分集団、特定の疾患を有する個体、もしくは特定の発達段階にある個体の部分集団が同定される。そのような部分集団の個体に由来するサンプルが、その部分集団に関連する表現型特徴の詳細な文書化とともに集められる。そのような慎重な文書化により、1つ以上の表現型に対する配列変化の帰属が容易になる。
5.1. Collection and recording of samples from individuals with specific phenotypes The genomic DNA or cDNA of individuals with specific phenotypes can be obtained from samples collected from such individuals. Preferably, a subpopulation of individuals having that phenotype, eg, a subpopulation of individuals belonging to a particular race, variant, species, genus, family, etc. having the same phenotypic characteristics, or a particular condition (eg, healthy A subpopulation of individuals having a condition), an individual having a particular disease, or a subpopulation of individuals at a particular developmental stage. Samples from such subpopulation individuals are collected along with detailed documentation of the phenotypic features associated with that subpopulation. Such careful documentation facilitates the assignment of sequence changes to one or more phenotypes.

5.2.制限消化による制限フラグメントを生じさせるための方法
本発明の方法は、生物に由来するゲノムDNAまたはcDNA(例えば、その生物に由来する細胞から抽出されたゲノムDNA、またはその生物に由来する細胞から抽出されたmRNAから調製されたcDNA)から、1組の制限フラグメントを生じさせることを伴う。本発明では、DNA(例えば、ゲノムDNA)を、個体(例えば、種々の細胞、部分、組織または器官)から得ることができる。本発明の様々な実施形態では、1つ以上の異なる制限酵素が、そのような1組の制限フラグメントを、例えば、ゲノムDNAから生じさせるために、同時または別々に用いられる。好ましくは、そのような1組の制限フラグメントは、生物のゲノムにおける配列変化を同定することを可能にするために十分に多数の異なる制限フラグメントを含む。より好ましくは、そのような1組の制限フラグメントは、少なくとも10個、100個、1000個、10個、10個、10個、10個または10個の異なる制限フラグメントを含む。
5.2. Methods for Generating Restriction Fragments by Restriction Digestion The method of the present invention comprises a genomic DNA or cDNA derived from an organism (eg, genomic DNA extracted from a cell derived from that organism, or a cell derived from that organism). From a set of restriction fragments) from a cDNA prepared from the prepared mRNA). In the present invention, DNA (eg, genomic DNA) can be obtained from an individual (eg, various cells, portions, tissues or organs). In various embodiments of the invention, one or more different restriction enzymes are used simultaneously or separately to generate such a set of restriction fragments, eg, from genomic DNA. Preferably, such a set of restriction fragments comprises a sufficiently large number of different restriction fragments to make it possible to identify sequence changes in the organism's genome. More preferably, such a set of restriction fragments, at least 10, 100, 1000, 10 4, 10 5, 10 6, 10 7 or 10 8 different restriction fragment.

分析される核酸分子(例えば、ゲノムDNA)は、任意の供給源(例えば、組織ホモジネート、血液、羊水、絨毛サンプルおよび細菌培養)から得ることができる。核酸分子は、この分野で知られている標準的な方法を使用してこれらの供給源から得ることができる。好ましくは、ほんの微量の核酸が必要とされるだけであり、この場合、核酸はDNAまたはRNAであり得る(RNAの場合、逆転写工程がPCR工程の前に要求される)。分子生物学的方法が、本発明の方法において使用される場合、標準的な方法を使用して行われる(例えば、Ausubelら、Current Protocols in Molecular Biology、John Wiley and Sons、New York、1989;Sambrookら、Molecular Cloning、Laboratory Manual(第3版)、Cold Spring Harbor、New York、2001;Innis他、PCR Protocols:A Guide to Methods and Applications、Academic Press、Cold Spring Harbor、New York、1989)。   The nucleic acid molecule (eg, genomic DNA) to be analyzed can be obtained from any source (eg, tissue homogenate, blood, amniotic fluid, villus sample and bacterial culture). Nucleic acid molecules can be obtained from these sources using standard methods known in the art. Preferably, only a trace amount of nucleic acid is required, in which case the nucleic acid can be DNA or RNA (in the case of RNA, a reverse transcription step is required before the PCR step). When molecular biology methods are used in the methods of the invention, they are performed using standard methods (eg, Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley and Sons, New York, 1989; Sambrook). Et al, Molecular Cloning, Laboratory Manual (3rd edition), Cold Spring Harbor, New York, 2001; Innis et al., PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications, Academic H

この分野で知られているいかなる制限酵素を本発明とともに使用することができる。本発明の一部の実施形態では、IIS型エンドヌクレアーゼが1つ以上の工程で使用される。IIS型エンドヌクレアーゼは一般に市販されており、この分野では広く知られている。IIS型エンドヌクレアーゼは二本鎖ポリヌクレオチド配列内の特異的な配列の塩基対を認識する。そのような配列を認識したとき、このエンドヌクレアーゼはそのポリヌクレオチド配列を切断し、これにより、一般には、配列の一方の鎖の突出(オーバーハング)、すなわち、「突出末端(sticky end)」が残る。IIS型エンドヌクレアーゼは、その特異的な認識部位が、II型エンドヌクレアーゼの認識部位のように回文構造であること、すなわち、5’から3’の方向で読んだとき、塩基対配列が認識部位の両方の鎖について同じであることを要求しない。更に、IIS型エンドヌクレアーゼはまた、一般にその認識部位の外側を切断する。切断が、認識部位から特定の塩基対離れた任意のポリヌクレオチド配列の位置において生じるので、IIS型エンドヌクレアーゼは、本発明の一部の実施形態では切断部位までの介在配列の捕獲を可能にする。本発明において有用である特異的なIIs型エンドヌクレアーゼには、EarI、MnlI、PleI、AlwI、BbsI、BceAI、BsaI、BsmAI、BspMI、Eco57I、Esp3I、HgaI、SapI、SfaNI、BbvI、BsmFI、FokFI、BseRI、HphI、MmeIおよびMboIIが含まれるが、これらに限定されない。現在発見されている酵素は、その認識部位から最大で20塩基〜25塩基のところを切断する。その認識部位から更に離れて、例えば、その認識部位から50塩基以上、100塩基以上または200塩基以上のところを切断する酵素は、本発明のために有用である。   Any restriction enzyme known in the art can be used with the present invention. In some embodiments of the invention, a type IIS endonuclease is used in one or more steps. Type IIS endonucleases are generally commercially available and are well known in the art. Type IIS endonucleases recognize specific sequence base pairs within double-stranded polynucleotide sequences. When recognizing such a sequence, the endonuclease cleaves the polynucleotide sequence, which generally causes an overhang, or “sticky end”, of one strand of the sequence. Remain. The type II endonuclease has a palindromic structure as its type II endonuclease recognition site, that is, the base pair sequence recognizes when read in the 5 ′ to 3 ′ direction. Does not require the same for both strands of the site. In addition, type IIS endonucleases also generally cleave outside of their recognition sites. Since cleavage occurs at any polynucleotide sequence location that is a specific base pair away from the recognition site, type IIS endonucleases allow capture of intervening sequences up to the cleavage site in some embodiments of the invention. . Specific type IIs endonucleases useful in the present invention include EarI, MnlI, PleI, AlwI, BbsI, BceAI, BsaI, BsmAI, BspMI, Eco57I, Esp3I, HgaI, SapI, SfaNI, BbvI, BsmFI, FokF, This includes but is not limited to BseRI, HphI, MmeI and MboII. Currently discovered enzymes cleave at most 20 to 25 bases from the recognition site. Enzymes that cleave further from the recognition site, eg, 50 bases or more, 100 bases or more, or 200 bases or more from the recognition site are useful for the present invention.

本発明の一部の実施形態では、低頻度カッター(レアカッター)および高頻度カッター(フリークエントカッター)の組合せが、制限フラグメントを生じさせるために使用される。レアカッターは、4ヌクレオチドを超える配列(好ましくは、6ヌクレオチドまたは8ヌクレオチドの配列)からなる認識部位を有する制限エンドヌクレアーゼである。市販されているレアカッターの例には、PstI、HpaII、MspI、ClaI、HhaI、EcoRII、BstBI、HinPI、MaeII、BbvI、PvuII、XmaI、SmaI、NciI、AvaI、HaeII、SalI、XhoIおよびPvuIIがあり、その中でも、PstI、HpaII、MspI、ClaI、HhaI、EcoRII、BstBI、HinPIおよびMaeIIが好ましい。高頻度カッターは、4塩基または4塩基未満のヌクレオチドの認識部位を有する制限エンドヌクレアーゼである。適当な高頻度カッター酵素の例には、MseIおよびTaqIが含まれる。   In some embodiments of the invention, a combination of a low frequency cutter (rare cutter) and a high frequency cutter (frequent cutter) is used to generate restriction fragments. A rare cutter is a restriction endonuclease having a recognition site consisting of a sequence of more than 4 nucleotides (preferably a sequence of 6 or 8 nucleotides). Examples of commercially available rare cutters include PstI, HpaII, MspI, ClaI, HhaI, EcoRII, BstBI, HinPI, MaeII, BbvI, PvuII, XmaI, SmaI, NciI, AvaI, HaeII, SalI, XhoI and PvI. Among them, PstI, HpaII, MspI, ClaI, HhaI, EcoRII, BstBI, HinPI and MaeII are preferable. A high frequency cutter is a restriction endonuclease with a recognition site for nucleotides of 4 bases or less than 4 bases. Examples of suitable high frequency cutter enzymes include MseI and TaqI.

本発明の一部の実施形態では、制限フラグメントが消化部位において他の核酸または自身に連結される。典型的には、制限酵素は、平滑末端(この場合、両方の鎖の末端ヌクレオチドは塩基対形成している)または付着末端(この場合、2つの鎖の一方が突出して、短い一本鎖伸張部を与えている)のいずれかを生じさせる。本発明の一部の実施形態において、制限酵素がIIS型であるとき、ポリメラーゼを用いて突出末端を平滑末端に変換することによる末端の修飾を含む工程が好ましくは加えられる。   In some embodiments of the invention, the restriction fragment is linked to other nucleic acids or to itself at the digestion site. Typically, restriction enzymes are blunt ends (in which case the terminal nucleotides of both strands are base-paired) or sticky ends (in which case one of the two strands protrudes and a short single-stranded extension). Give one part). In some embodiments of the invention, when the restriction enzyme is type IIS, a step comprising modification of the end by converting the overhanging end to a blunt end using a polymerase is preferably added.

5.3.制限配列タグを決定するための方法
この分野で知られているいかなる方法も、5.2節の方法によって作製された制限フラグメントについて1組の制限配列タグを決定するために使用することができる。好ましくは、配列決定の前に制限フラグメントが増幅される。しかしながら、増幅を必要としない配列決定方法(例えば、単一分子配列決定など)も、更なる増幅工程を伴うことなく使用することができる。好ましくは、生じる制限配列タグの長さは少なくとも5ヌクレオチドである。より好ましくは、生じる制限配列タグは10ヌクレオチド〜20ヌクレオチドの範囲にある。更により好ましくは、制限配列タグの長さは50ヌクレオチドまでである。
5.3. Methods for Determining Restriction Sequence Tags Any method known in the art can be used to determine a set of restriction sequence tags for restriction fragments generated by the method of Section 5.2. Preferably, the restriction fragment is amplified prior to sequencing. However, sequencing methods that do not require amplification (eg, single molecule sequencing, etc.) can also be used without further amplification steps. Preferably, the resulting restriction sequence tag is at least 5 nucleotides in length. More preferably, the resulting restriction sequence tag is in the range of 10-20 nucleotides. Even more preferably, the length of the restriction sequence tag is up to 50 nucleotides.

好ましくは、DNAコロニーの作製および配列決定を伴う方法が、制限フラグメントの制限配列タグを決定するために使用される。この分野で知られている方法のいずれをも本発明において使用することができる(例えば、PCT国際公開公報第98/44151号、PCT国際公開公報第98/44152号、PCT国際公開公報第00/18957号およびPCT国際公開公報第02/46456号を参照のこと;これらはすべて、その全体が参照により本明細書中に組み込まれる)。1つの核酸コロニーを、1つだけの固定化された核酸テンプレート(例えば、制限フラグメントに由来する核酸テンプレート)から生じさせることができる。本発明の方法により、異なる固定化された核酸をそれぞれが含有する多数のそのような核酸コロニーの同時産生が可能になる。   Preferably, methods involving the generation and sequencing of DNA colonies are used to determine restriction sequence tags for restriction fragments. Any of the methods known in the art can be used in the present invention (eg PCT International Publication No. 98/44151, PCT International Publication No. 98/44152, PCT International Publication No. 00 / No. 18957 and PCT Publication No. WO 02/46456; all of which are hereby incorporated by reference in their entirety). One nucleic acid colony can be generated from only one immobilized nucleic acid template (eg, a nucleic acid template derived from a restriction fragment). The method of the present invention allows the simultaneous production of a large number of such nucleic acid colonies, each containing a different immobilized nucleic acid.

DNAコロニーを、固体表面に固定化されているプライマーを使用してDNAフラグメント(例えば、制限フラグメント)を捕獲および増幅することを含む方法によって生じさせることができる(PCT国際公開公報第98/44151号およびPCT国際公開公報第98/44152号を参照のこと)。DNAフラグメントが環状である本発明の実施形態では、制限酵素を使用して環状DNAフラグメントを線状化する工程が、好ましくは、コロニー作製の前に行われる。1つの実施形態において、DNAコロニーが、下記の工程を含む方法によって、DNA分子のサンプル(例えば、制限フラグメントのプール)から生じさせられる:
i)5’末端で固体表面に固定化された複数のコロニープライマーを含む固体表面を提供する工程、ここで、それぞれのコロニープライマーは、サンプル中のDNA分子の3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含む;
ii)DNA分子を変性させて、一本鎖フラグメントを生じさせる工程;
iii)一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせる工程;
iv)アニーリングされた一本鎖フラグメントをテンプレートとして使用してプライマー伸張反応を行って、固定化された二本鎖核酸フラグメントを生じさせる工程;
v)固定化された二本鎖核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせる工程;
vi)固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせる工程;
vii)それぞれが固体表面での特定の位置に存在するコロニーが生じるように工程iv)〜工程vi)を繰り返す工程。
DNA colonies can be generated by methods that involve capturing and amplifying DNA fragments (eg, restriction fragments) using primers immobilized on a solid surface (PCT Publication No. WO 98/44151). And PCT Publication No. 98/44152). In embodiments of the invention in which the DNA fragment is circular, the step of linearizing the circular DNA fragment using restriction enzymes is preferably performed prior to colony preparation. In one embodiment, DNA colonies are generated from a sample of DNA molecules (eg, a pool of restriction fragments) by a method comprising the following steps:
i) providing a solid surface comprising a plurality of colony primers immobilized to the solid surface at the 5 ′ end, wherein each colony primer is high relative to the sequence at the 3 ′ end of the DNA molecule in the sample. Containing sequences that are capable of hybridizing;
ii) denaturing the DNA molecule to produce a single stranded fragment;
iii) annealing the single stranded fragment to the immobilized colony primer;
iv) performing a primer extension reaction using the annealed single stranded fragment as a template to generate an immobilized double stranded nucleic acid fragment;
v) denaturing the immobilized double stranded nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
vi) annealing the immobilized single-stranded fragment to the immobilized colony primer;
vii) Steps of repeating steps iv) to vi) so that colonies exist at specific positions on the solid surface.

好ましい実施形態において、固定化されたコロニープライマーは、DNA分子内の配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含む。例えば、サンプル中のDNA分子は、所定の配列を有する核酸に連結された制限フラグメントであり得る。そのような場合、固定化されたプライマーは、その所定の配列における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を有することができる。本発明のいくつかの他の実施形態では、異なる配列を有するコロニープライマーを使用することができる。本発明において使用されるプライマーは、好ましくは、長さが少なくとも5塩基である。より好ましくは、プライマーは長さが100塩基未満または50塩基未満である。本発明では、固定化されたプライマーにテンプレートをアニーリングさせる工程、プライマー伸張工程、および伸張されたプライマーをテンプレートから分離する工程が反復されて使用される。これらの工程は、PCR(または逆転写酵素+PCR)技術における試薬および条件を使用して行われ得ることが、当業者によって理解される。様々なPCR技術が、例えば、“PCR:Clinical Diagnostics and Research”(Springer−Verlagにより1992年に発行;これはその全体が参照により本明細書中に組み込まれる)に開示されている。   In a preferred embodiment, the immobilized colony primer comprises a sequence that is hybridizable to a sequence within the DNA molecule. For example, a DNA molecule in a sample can be a restriction fragment linked to a nucleic acid having a predetermined sequence. In such a case, the immobilized primer can have a sequence that is capable of hybridizing to the sequence in its predetermined sequence. In some other embodiments of the present invention, colony primers having different sequences can be used. The primer used in the present invention is preferably at least 5 bases in length. More preferably, the primer is less than 100 bases or less than 50 bases in length. In the present invention, the step of annealing the template to the immobilized primer, the step of extending the primer, and the step of separating the extended primer from the template are used repeatedly. It will be appreciated by those skilled in the art that these steps can be performed using reagents and conditions in PCR (or reverse transcriptase + PCR) technology. Various PCR techniques are disclosed, for example, in “PCR: Clinical Diagnostics and Research” (published by Springer-Verlag in 1992; which is incorporated herein by reference in its entirety).

DNAコロニーはまた、PCT国際公開公報第00/18957号に記載される方法によって生じさせることができる。増幅されるDNAフラグメントが環状である本発明の実施形態では、制限酵素を使用して環状DNAフラグメントを線状化する工程が、好ましくは、コロニー作製の前に行われる。1つの実施形態において、DNAコロニーが、下記の工程を含む方法によって、DNA分子のサンプル(例えば、制限フラグメントのプール)から生じさせられる:
i)サンプル中のDNA分子をコロニープライマーと混合する工程、ここで、それぞれのコロニープライマーは、DNA分子の3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含む;
ii)DNA分子およびコロニープライマーをDNA分子およびコロニープライマーの両方の5’末端で固体表面に結合させて、固定化されたDNA分子および固定化されたコロニープライマーを生じさせる工程;
iii)上記固定化されたDNA分子を変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせる工程;
iv)上記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせて、アニーリングされた一本鎖フラグメントを得る工程;
v)上記アニーリングされた一本鎖フラグメントをテンプレートとして使用してプライマー伸張反応を行って、固定化された二本鎖核酸フラグメントを生じさせる工程;
vi)固定化された二本鎖核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせる工程;
vii)固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせる工程、および
viii)それぞれが固体表面での特定の位置に存在するコロニーが生じるように工程iv)〜工程vii)を繰り返す工程。
DNA colonies can also be generated by the method described in PCT International Publication No. 00/18957. In embodiments of the invention in which the DNA fragment to be amplified is circular, the step of linearizing the circular DNA fragment using restriction enzymes is preferably performed prior to colony preparation. In one embodiment, DNA colonies are generated from a sample of DNA molecules (eg, a pool of restriction fragments) by a method comprising the following steps:
i) mixing the DNA molecules in the sample with colony primers, wherein each colony primer comprises a sequence that is capable of hybridizing to a sequence at the 3 ′ end of the DNA molecule;
ii) binding the DNA molecule and colony primer to the solid surface at the 5 ′ end of both the DNA molecule and colony primer to produce an immobilized DNA molecule and an immobilized colony primer;
iii) denaturing the immobilized DNA molecule to yield an immobilized single-stranded fragment;
iv) annealing the immobilized single stranded fragment to the immobilized colony primer to obtain an annealed single stranded fragment;
v) performing a primer extension reaction using the annealed single stranded fragment as a template to generate an immobilized double stranded nucleic acid fragment;
vi) denaturing the immobilized double stranded nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
vii) annealing the immobilized single-stranded fragment to the immobilized colony primer, and viii) performing steps iv) to vii) so that each colony is present at a specific location on the solid surface. Repeating process.

好ましくは、混合物中のコロニープライマーの割合はコロニーテンプレートの割合よりも高い。好ましくは、コロニープライマーのコロニーテンプレートに対する比率は、コロニープライマーおよび核酸テンプレートが固体支持体に固定化されているとき、コロニープライマーの「芝生」が形成されるようにされる。この場合、コロニープライマーの芝生は、固体支持体の全領域または規定された領域にわたってほぼ一様な密度で存在する複数のコロニープライマーを、コロニープライマーの芝生内に様々な間隔で個々に固定化されている1つ以上のコロニーテンプレートとともに含む。本発明において使用されるプライマーは、好ましくは、長さが少なくとも5塩基である。より好ましくは、プライマーは長さが100塩基未満または50塩基未満である。本発明では、固定化されたプライマーにテンプレートをアニーリングさせる工程、プライマー伸張工程、および伸張されたプライマーをテンプレートから分離する工程が繰り返されて使用される。これらの工程は、PCR(または逆転写酵素+PCR)技術における試薬および条件を使用して行われ得ることが、当業者によって理解される。様々なPCR技術が、例えば、“PCR:Clinical Diagnostics and Research”(Springer−Verlagにより1992年に発行)に開示されている。   Preferably, the proportion of colony primers in the mixture is higher than the proportion of colony templates. Preferably, the ratio of colony primer to colony template is such that when the colony primer and nucleic acid template are immobilized on a solid support, a “lawn” of colony primers is formed. In this case, the colony primer lawn is individually immobilized at various intervals within the colony primer lawn, with multiple colony primers present at a substantially uniform density over the entire area of the solid support or a defined area. With one or more colony templates. The primer used in the present invention is preferably at least 5 bases in length. More preferably, the primer is less than 100 bases or less than 50 bases in length. In the present invention, the steps of annealing the template to the immobilized primer, the primer extension step, and the step of separating the extended primer from the template are used repeatedly. It will be appreciated by those skilled in the art that these steps can be performed using reagents and conditions in PCR (or reverse transcriptase + PCR) technology. Various PCR techniques are disclosed, for example, in “PCR: Clinical Diagnostics and Research” (published by Springer-Verlag in 1992).

固体支持体上での核酸の等温増幅もまた、DNAコロニーを生じさせるために使用することができる(例えば、PCT国際公開公報第02/46456号を参照のこと)。増幅されるDNAフラグメントが環状である本発明の実施形態では、制限酵素を使用して環状DNAフラグメントを線状化する工程が、好ましくは、コロニー作製の前に行われる。1つの実施形態において、DNAコロニーが、下記の工程を含む方法によって、DNA分子のサンプル(例えば、制限フラグメントのプール)から生じさせられる:
i)サンプル中のDNA分子をコロニープライマーと混合する工程、ここで、それぞれのコロニープライマーはDNA分子の3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含み、コロニープライマーの濃度は結合されているDNA分子の増幅が生じ得るように調節されている;
ii)DNA分子およびコロニープライマーを5’末端で固体表面に結合させて、固定化されたDNA分子および固定化されたコロニープライマーを生じさせる工程;
iii)固体表面における特定の位置にそれぞれが存在するコロニーが等温的に生じするように、ポリメラーゼおよびヌクレオチドを含有する増幅溶液を固体表面に加える工程。
Isothermal amplification of nucleic acids on a solid support can also be used to generate DNA colonies (see, eg, PCT Publication No. WO 02/46456). In embodiments of the invention in which the DNA fragment to be amplified is circular, the step of linearizing the circular DNA fragment using restriction enzymes is preferably performed prior to colony preparation. In one embodiment, DNA colonies are generated from a sample of DNA molecules (eg, a pool of restriction fragments) by a method comprising the following steps:
i) mixing the DNA molecules in the sample with a colony primer, wherein each colony primer contains a sequence capable of hybridizing to the sequence at the 3 ′ end of the DNA molecule, and the concentration of the colony primer is bound. Regulated so that amplification of the DNA molecule can occur;
ii) attaching the DNA molecule and colony primer to the solid surface at the 5 ′ end to yield an immobilized DNA molecule and an immobilized colony primer;
iii) adding an amplification solution containing a polymerase and nucleotides to the solid surface so that colonies each present at specific locations on the solid surface are isothermally generated.

工程ii)における固定化された核酸の量により、作製され得る表面ユニットあたりのDNAコロニーの平均的な数が決定される。固定化されるDNA分子の好ましい濃度の範囲は、好ましくは、コロニーテンプレートについては1nM〜0.01nMの間であり、コロニープライマーについては50nM〜1000nMの間である。好ましい実施形態において、反応温度は、ポリメラーゼ活性について最適な温度であるように選ばれる。好ましい実施形態において、サンプル中のDNA分子は、サイズが約50〜5000塩基対の範囲にある。   The amount of immobilized nucleic acid in step ii) determines the average number of DNA colonies per surface unit that can be created. The preferred concentration range of DNA molecules to be immobilized is preferably between 1 nM and 0.01 nM for the colony template and between 50 nM and 1000 nM for the colony primer. In a preferred embodiment, the reaction temperature is chosen to be the optimum temperature for polymerase activity. In a preferred embodiment, the DNA molecules in the sample are in the range of about 50-5000 base pairs in size.

本節に記載された方法において、様々なコロニーが表面上の分離された位置で生じる。表面上のコロニーの密度は、例えば、表面に固定化されるプライマーの密度を調節することによって制御することができる。好ましい実施形態において、コロニー密度は104〜6コロニー/cmであり、より好ましくは107〜8コロニー/cm以上である。コロニーのサイズもまた、実験条件を調節することによって制御することができる。好ましくは、コロニーは、その最大の長さが10nm〜100μmであり、より好ましくは、その最大の長さが100nm〜10μmである。 In the method described in this section, various colonies occur at isolated locations on the surface. The density of colonies on the surface can be controlled, for example, by adjusting the density of primers immobilized on the surface. In a preferred embodiment, the colony density is 10 4 to 6 colonies / cm 2 , more preferably 10 7 to 8 colonies / cm 2 or more. Colony size can also be controlled by adjusting experimental conditions. Preferably, the colony has a maximum length of 10 nm to 100 μm, more preferably a maximum length of 100 nm to 10 μm.

DNAコロニーは、その配列の少なくとも一部分を決定するために配列決定することができる。1つの実施形態において、配列決定は、適切なプライマー(これは本明細書中では「配列決定用プライマー」として示されることがある)をDNAコロニー内の核酸分子とハイブリダイゼーションさせること、プライマーを伸張させること、およびプライマーを伸張させるために使用されたヌクレオチドを決定することによって行われる。好ましくは、それぞれのコロニーにおいてプライマーを伸張させるために使用されたヌクレオチドは、次のヌクレオチドが成長中の核酸鎖に付加される前に検出され、したがって、これにより、1塩基ずつその場での核酸配列決定を行うことができる。   A DNA colony can be sequenced to determine at least a portion of its sequence. In one embodiment, sequencing comprises hybridizing a suitable primer (which may be referred to herein as a “sequencing primer”) with a nucleic acid molecule within a DNA colony, extending the primer. And determining the nucleotide used to extend the primer. Preferably, the nucleotide used to extend the primer in each colony is detected before the next nucleotide is added to the growing nucleic acid strand, and thus this allows the base nucleic acid to be Sequencing can be performed.

取り込まれたヌクレオチドの検出は、1つ以上の標識されたヌクレオチドをプライマー伸張反応物に含めることによって容易になる。任意の適切な検出可能な標識を使用することができ、例えば、発蛍光団、放射能標識などを使用することができる。好ましくは、蛍光標識が使用される。この分野で知られている任意の蛍光標識を使用することができる。同じ標識または異なる標識をそれぞれの異なるタイプのヌクレオチドについて使用することができる。標識が発蛍光団であり、同じ標識がそれぞれの異なるタイプのヌクレオチドについて使用される場合、それぞれのヌクレオチドの取り込みにより、特定の波長で検出されるシグナルの累積的な増大がもたらされる。異なる標識が使用される場合、これらのシグナルを異なる適切な波長で検出することができる。好ましい実施形態において、同じタイプの標識ヌクレオチドおよび非標識ヌクレオチドの混合物がそれぞれのプライマー伸張工程のために使用される。   Detection of incorporated nucleotides is facilitated by including one or more labeled nucleotides in the primer extension reaction. Any suitable detectable label can be used, for example, a fluorophore, a radioactive label, and the like. Preferably, a fluorescent label is used. Any fluorescent label known in the art can be used. The same label or different labels can be used for each different type of nucleotide. When the label is a fluorophore and the same label is used for each different type of nucleotide, incorporation of each nucleotide results in a cumulative increase in the signal detected at a particular wavelength. If different labels are used, these signals can be detected at different appropriate wavelengths. In a preferred embodiment, a mixture of labeled and unlabeled nucleotides of the same type is used for each primer extension step.

適切な配列決定用プライマーを配列決定される核酸テンプレートに対してハイブリダイゼーション可能とするために、核酸テンプレートは、通常、一本鎖の形態でなければならない。核酸コロニーを構成する核酸テンプレートが二本鎖の形態で存在する場合、核酸テンプレートは、この分野で広く知られている方法を使用して、例えば、変性、切断など(これらに限定されない)によって、一本鎖の核酸テンプレートを得るために処理することができる。   In order to be able to hybridize the appropriate sequencing primer to the nucleic acid template to be sequenced, the nucleic acid template usually must be in single-stranded form. When the nucleic acid template constituting the nucleic acid colony is present in a double-stranded form, the nucleic acid template can be obtained by using methods well known in the art, for example, but not limited to, denaturation, cleavage, etc. It can be processed to obtain a single-stranded nucleic acid template.

核酸テンプレートにハイブリダイゼーションし、かつプライマー伸張のために使用される配列決定用プライマーは、好ましくは、例えば、長さが15ヌクレオチド〜25ヌクレオチドである短いオリゴヌクレオチドである。プライマーの配列は、配列決定される核酸テンプレートの一部分に、好ましくはストリンジェントな条件のもとでハイブリダイゼーションするように設計することができる。配列決定のために使用されるプライマーの配列は、核酸コロニーを生じさせるために使用されたコロニープライマーの配列と同じ配列または類似する配列を有してもよい。   The sequencing primer that hybridizes to the nucleic acid template and is used for primer extension is preferably a short oligonucleotide, eg, 15-25 nucleotides in length. The sequence of the primer can be designed to hybridize to a portion of the nucleic acid template to be sequenced, preferably under stringent conditions. The sequence of the primer used for sequencing may have the same or similar sequence as the sequence of the colony primer used to generate the nucleic acid colony.

核酸テンプレートおよび配列決定用プライマーを適切な条件(これは、この分野で広く知られている方法により決定される)に供することによって、配列決定用プライマーが配列決定される核酸テンプレートにアニーリングさせられると、プライマー伸張が、例えば、核酸ポリメラーゼおよびヌクレオチド(その少なくとも一部が、標識された形態で提供される)の供給、ならびに、適当なヌクレオチドが提供された場合にプライマー伸張させるために適当な条件を使用して行われる。使用され得るDNAポリメラーゼおよびヌクレオチドは当業者には広く知られている。   When the sequencing primer is annealed to the nucleic acid template to be sequenced by subjecting the nucleic acid template and sequencing primer to appropriate conditions (determined by methods well known in the art) Primer extension, for example, providing nucleic acid polymerase and nucleotides (at least a portion of which is provided in a labeled form), and conditions suitable for primer extension when appropriate nucleotides are provided. Done using. The DNA polymerases and nucleotides that can be used are well known to those skilled in the art.

好ましくは、それぞれのプライマー伸張工程の後には、その後の工程を妨害し得る、取り込まれなかったヌクレオチドを除くために、洗浄工程が含められる。プライマー伸張工程が行われた後、標識されたヌクレオチドが伸張されたプライマーに取り込まれているかどうかを決定するために、DNAコロニーを検出することができる。その後、プライマー伸張工程を、伸張されたプライマーに取り込まれた次のヌクレオチドおよび引き続くヌクレオチドを決定するために繰り返すことができる。   Preferably, after each primer extension step, a washing step is included to remove unincorporated nucleotides that may interfere with subsequent steps. After the primer extension step is performed, DNA colonies can be detected to determine whether labeled nucleotides are incorporated into the extended primer. Thereafter, the primer extension step can be repeated to determine the next and subsequent nucleotides incorporated into the extended primer.

伸張されたプライマーに取り込まれている適切な標識(例えば、蛍光または放射能)の存在または非存在および好ましくはその量を検出することを可能にする任意の装置を、配列決定のために使用することができる。標識が蛍光標識である実施形態では、拡大装置(顕微鏡など)に取り付けられたCCDカメラを使用することができる。   Any device that makes it possible to detect the presence or absence and preferably the amount of an appropriate label (eg fluorescence or radioactivity) incorporated into the extended primer is used for sequencing. be able to. In embodiments where the label is a fluorescent label, a CCD camera attached to a magnifying device (such as a microscope) can be used.

プライマー伸張の各工程の後でそれぞれのコロニーにおいて取り込まれているヌクレオチドの数および正体を決定するために、検出システムは、好ましくは分析システムと組み合わせて使用される。この分析は、それぞれのプライマー伸張工程の直後に、または記録されたデータを使用して後ほど行うことができるが、この分析により、所与のコロニー内の核酸テンプレートの配列を決定することが可能になる。   The detection system is preferably used in combination with an analytical system to determine the number and identity of nucleotides incorporated in each colony after each step of primer extension. This analysis can be performed immediately after each primer extension step or later using the recorded data, but this analysis allows the sequencing of the nucleic acid template within a given colony. Become.

本発明の更なる実施形態においては、2つ以上の核酸の完全な配列または部分配列を、2つ以上の核酸コロニーに存在する核酸テンプレートの完全な配列または部分配列を決定することによって決定することができる。好ましくは、複数の配列が同時に決定され、核酸コロニーに加えられるヌクレオチドは、通常、分析を通して繰り返される選ばれた順序で加えられる(例えば、dATP、dTTP、dCTP、dGTP)。   In a further embodiment of the invention, determining the complete or partial sequence of two or more nucleic acids by determining the complete or partial sequence of a nucleic acid template present in two or more nucleic acid colonies Can do. Preferably, multiple sequences are determined simultaneously and the nucleotides added to the nucleic acid colony are usually added in a selected order that is repeated throughout the analysis (eg, dATP, dTTP, dCTP, dGTP).

したがって、特定の核酸コロニーを構成する核酸テンプレートの完全な配列または部分配列が決定され得ることが理解され得る。   Thus, it can be appreciated that the complete or partial sequence of the nucleic acid template that constitutes a particular nucleic acid colony can be determined.

本発明の方法で使用されるプライマーおよびオリゴヌクレオチドは、好ましくはDNAであり、標準的な技術を使用して合成することができ、そして適するときには、標準的な方法を使用して検出可能に標識することができる(Ausubel、上掲)。本発明の方法において使用され得る検出可能な標識には、蛍光標識(例えば、フルオレセインおよびローダミン)が含まれるが、これらに限定されない。本発明の方法で使用される標識は、標準的な方法を使用して検出される。   The primers and oligonucleotides used in the methods of the invention are preferably DNA, can be synthesized using standard techniques, and, when appropriate, detectably labeled using standard methods. (Ausubel, supra). Detectable labels that can be used in the methods of the present invention include, but are not limited to, fluorescent labels such as fluorescein and rhodamine. The label used in the method of the invention is detected using standard methods.

本発明の方法はまた、アッセイを行うために必要とされる試薬を含有するキットの使用によって容易になり得る。キットは、(例えば、診断方法において使用される)単一制限フラグメントタグまたは(例えば、ゲノムマッピングにおいて使用される)複数の制限フラグメントタグの分析を行うための試薬を含有することができる。複数のサンプルが分析されるとき、複数組の適切なプライマーおよびオリゴヌクレオチドがキットで提供される。様々な方法を行うために要求されるプライマーおよびオリゴヌクレオチドに加えて、キットは、その方法で使用される酵素、および標識を検出するための試薬などを含有することができる。キットはまた、本発明の方法を行う際に使用される固体基板を含有することができる。例えば、キットは、ガラスプレートまたはシリコンもしくはガラスのマイクロチップなどの固体基板を含有することができる。   The method of the invention can also be facilitated by the use of a kit containing the reagents required to perform the assay. The kit can contain reagents for performing analysis of single restriction fragment tags (eg, used in diagnostic methods) or multiple restriction fragment tags (eg, used in genomic mapping). When multiple samples are analyzed, multiple sets of appropriate primers and oligonucleotides are provided in the kit. In addition to the primers and oligonucleotides required to perform the various methods, the kit can contain the enzymes used in the methods, reagents for detecting the label, and the like. The kit can also contain a solid substrate used in carrying out the method of the invention. For example, the kit can contain a solid substrate such as a glass plate or a silicon or glass microchip.

5.4.表現型に関連する制限配列タグを同定するための方法
各個体について得られる制限配列タグは、その後、所与の表現型の部分集団の中で比較され、すべての相同的なタグを同定し、かつ、相同的な制限配列タグの数を決定する。好ましい実施形態において、DNAコロニー内で得られた2つの制限配列タグにより、1組の制限フラグメントにおける対応する制限フラグメントの末端が表される。これらの2つのタグは、ゲノム上の互いに物理的に接近した位置に由来している。それぞれのタグはまた、より長い配列を得るためのゲノムDNAの消化のために使用された制限酵素の制限部位の配列と組み合わせることができる。相同的なタグがグループ分けされる。1つの実施形態において、制限タグの1群は、相同性が少なくとも60%、70%、80%、90%または99%である制限タグからなる。別の実施形態では、特有な制限タグの1群は、相同性が100%である制限タグからなる。部分集団について制限タグ群のコレクションは、表現型に関連する配列変化を同定するために使用することができる。1つの好ましい実施形態において、調べられている表現型は、集団における配列変化の割合に関連するか、または配列変化の組合せに関連する。1つの実施形態において、集団における1つ以上の特定の配列の割合、例えば、それぞれが2つの異なる集団の間で10%以上、20%以上、50%以上、70%以上または90%以上異なる制限配列タグのそれぞれの1つ以上の特定の群における制限タグの相対的な数によって表されるような、集団における1つ以上の特定の配列の割合は、2つの集団の間で表現型差に関連しているとして同定される。別の好ましい実施形態では、表現型は、集団に由来する個体において見出される配列変化の特定の組合せに関連する。1つの実施形態において、集団における複数の特定の配列の割合の組合せ、例えば、複数の特定の制限配列タグ群における制限タグの数の組合せ(すなわち、複数の群における制限タグの総数)によって表されるような、集団における複数の特定の配列の割合の組合せは、割合のそのような組合せが2つの異なる集団の間で10%以上、20%以上、50%以上、70%以上または90%以上異なるならば、2つの集団の間で表現型差に関連しているとして同定される。別の実施形態では、複数のそのような組合せが使用されて、表現型差を同定する。複数の組合せが使用される実施形態では、複数の組合せにおけるそれぞれの組合せは、複数の組合せにおける異なる組合せにもまた含まれる1つ以上の特定の配列を含むことができる。これらの実施形態は実施例6.3(下記)に例示される。
5.4. Method for identifying restriction sequence tags associated with a phenotype Restriction sequence tags obtained for each individual are then compared within a subpopulation of a given phenotype to identify all homologous tags, And the number of homologous restriction sequence tags is determined. In a preferred embodiment, the two restriction sequence tags obtained within the DNA colony represent the ends of the corresponding restriction fragments in a set of restriction fragments. These two tags are derived from physical proximity to each other on the genome. Each tag can also be combined with the restriction site sequence of the restriction enzyme used to digest the genomic DNA to obtain a longer sequence. Homologous tags are grouped. In one embodiment, a group of restriction tags consists of restriction tags that are at least 60%, 70%, 80%, 90% or 99% homologous. In another embodiment, a group of unique restriction tags consists of restriction tags with 100% homology. A collection of restriction tags for a subpopulation can be used to identify sequence changes associated with the phenotype. In one preferred embodiment, the phenotype being investigated is related to the rate of sequence changes in the population or to a combination of sequence changes. In one embodiment, a percentage of one or more specific sequences in a population, eg, a restriction that each differs between two different populations by 10% or more, 20% or more, 50% or more, 70% or more, or 90% or more The percentage of one or more specific sequences in a population, as represented by the relative number of restriction tags in each one or more specific groups of sequence tags, is a phenotypic difference between the two populations. Identified as related. In another preferred embodiment, the phenotype is associated with a particular combination of sequence changes found in individuals from the population. In one embodiment, represented by a combination of percentages of multiple specific sequences in a population, eg, a combination of the number of restriction tags in multiple specific restriction sequence tag groups (ie, the total number of restriction tags in multiple groups). As such, combinations of proportions of a plurality of specific sequences in a population are such that combinations of proportions are 10% or more, 20% or more, 50% or more, 70% or more or 90% or more between two different populations. If different, they are identified as being associated with a phenotypic difference between the two populations. In another embodiment, a plurality of such combinations are used to identify phenotypic differences. In embodiments where multiple combinations are used, each combination in the plurality of combinations can include one or more specific sequences that are also included in different combinations in the plurality of combinations. These embodiments are illustrated in Example 6.3 (below).

1つの実施形態において、制限配列タグは、制限配列タグのゲノム位置を特定するために、生物のゲノム配列と比較することができる。別の実施形態では、認識部位の両側でゲノムに隣接する制限配列タグが、生物のゲノム配列から同定される。   In one embodiment, the restriction sequence tag can be compared to the genome sequence of the organism to identify the genomic location of the restriction sequence tag. In another embodiment, restriction sequence tags that flank the genome on both sides of the recognition site are identified from the genome sequence of the organism.

5.5.制限配列タグを得るための具体的な好ましい実施形態
制限配列タグを得るためのいくつかの好ましい実施形態が本節には記載される。これらの方法は、表現型に関連する配列変化を同定するために5.1節〜5.4節に記載された任意の方法とともに使用することができる。本節に記載される具体的な実施形態の1つ以上の任意の繰り返しおよび/または組合せもまた使用され得ることは、当業者には明らかである。
5.5. Specific Preferred Embodiments for Obtaining Restriction Sequence Tags Several preferred embodiments for obtaining restriction sequence tags are described in this section. These methods can be used with any of the methods described in Sections 5.1 to 5.4 to identify sequence changes associated with phenotypes. It will be apparent to those skilled in the art that any repetition and / or combination of one or more of the specific embodiments described in this section can also be used.

(I)第1の具体的な実施形態
好ましい実施形態において、本発明は、生物学的サンプルの制限配列タグを生じさせるための方法を提供する(図2Aおよび図2B)。この方法では、1つ以上の第1の制限酵素が、生物学的サンプルから抽出された核酸を消化して、1組の制限フラグメントを生じさせるために使用される。1組の制限配列タグが、その後、下記の工程を含む方法によって1組の制限フラグメントから決定される:
1)1組の制限フラグメントにおける制限フラグメントを、第2の制限酵素の1つ以上の認識部位を含む所定の配列を含む第1の操作された核酸と連結して、1組の第1の環状核酸フラグメントを得る工程、ここで、認識部位は第2の制限酵素が制限フラグメント内を切断するように配置され、かつ配向している;
2)第1の環状核酸フラグメントを第2の制限酵素で消化する工程;
3)第2の制限酵素により生じた末端を修飾して、連結を可能にする工程;
4)第2の制限酵素により生じた末端を連結して、1組の第2の環状核酸フラグメントを作製する工程;および
5)第2の環状核酸における上記制限フラグメントのそれぞれの少なくとも一部分を配列決定して、1組の制限配列タグを決定する工程。
(I) First Specific Embodiment In a preferred embodiment, the present invention provides a method for generating restriction sequence tags in biological samples (FIGS. 2A and 2B). In this method, one or more first restriction enzymes are used to digest nucleic acid extracted from a biological sample to produce a set of restriction fragments. A set of restriction sequence tags is then determined from the set of restriction fragments by a method comprising the following steps:
1) Ligating a restriction fragment in a set of restriction fragments with a first engineered nucleic acid comprising a predetermined sequence comprising one or more recognition sites for a second restriction enzyme to form a set of first circles Obtaining a nucleic acid fragment, wherein the recognition site is positioned and oriented such that the second restriction enzyme cuts within the restriction fragment;
2) digesting the first circular nucleic acid fragment with a second restriction enzyme;
3) modifying the end generated by the second restriction enzyme to allow ligation;
4) ligating the ends generated by the second restriction enzyme to produce a set of second circular nucleic acid fragments; and 5) sequencing at least a portion of each of the restriction fragments in the second circular nucleic acid. And determining a set of restriction sequence tags.

好ましくは、第1の操作された核酸における第2の制限酵素の認識部位のそれぞれは、第1の操作された核酸の末端の近くに存在する。1つの好ましい実施形態において、第1の操作された核酸における第2の制限酵素の認識部位のそれぞれは、第1の操作された核酸の末端から20ヌクレオチド未満のところに存在する。より好ましくは、第1の操作された核酸における第2の制限酵素の認識部位のそれぞれは、第1の操作された核酸の末端から0〜5ヌクレオチドのところに存在する。好ましくは、第2の制限酵素はIIs型エンドヌクレアーゼである。好ましい実施形態において、IIs型エンドヌクレアーゼは、その認識部位から5塩基以上、10塩基以上、20塩基以上、50塩基以上、100塩基以上または200塩基以上のところを切断する。別の実施形態において、第2の環状核酸フラグメントは、例えば、1組の第3の制限フラグメントを得るために、第1および第2の制限酵素とは異なる第3の制限酵素を使用することによって線状化することができる。好ましい実施形態において、この方法は更に、第1の操作された核酸に見出されるプライマーを使用して第3の制限フラグメントを増幅する工程を含む。別の好ましい実施形態において、第3の制限酵素で消化し続いて増幅する工程は、第2の環状核酸フラグメントを増幅する工程によって置き換えることができる。   Preferably, each of the second restriction enzyme recognition sites in the first engineered nucleic acid is near the end of the first engineered nucleic acid. In one preferred embodiment, each of the second restriction enzyme recognition sites in the first engineered nucleic acid is less than 20 nucleotides from the end of the first engineered nucleic acid. More preferably, each of the second restriction enzyme recognition sites in the first engineered nucleic acid is present at 0-5 nucleotides from the end of the first engineered nucleic acid. Preferably, the second restriction enzyme is a type IIs endonuclease. In a preferred embodiment, the type IIs endonuclease cleaves at least 5 bases, 10 bases or more, 20 bases or more, 50 bases or more, 100 bases or more, or 200 bases or more from its recognition site. In another embodiment, the second circular nucleic acid fragment is obtained, for example, by using a third restriction enzyme that is different from the first and second restriction enzymes to obtain a set of third restriction fragments. Can be linearized. In preferred embodiments, the method further comprises amplifying the third restriction fragment using a primer found in the first engineered nucleic acid. In another preferred embodiment, the step of digesting with a third restriction enzyme followed by amplification can be replaced by a step of amplifying the second circular nucleic acid fragment.

好ましい実施形態において、第2の環状核酸フラグメントを固定および増幅する工程が工程5)の前に行われる。より好ましい実施形態では、固定および増幅は、5.3節に記載されたDNAコロニー法のいずれか1つによって行われる。更により好ましい実施形態では、配列決定が、5.3節に記載された1塩基ずつのプライマー伸張法のいずれかによって行われる。   In a preferred embodiment, the step of fixing and amplifying the second circular nucleic acid fragment is performed before step 5). In a more preferred embodiment, fixation and amplification is performed by any one of the DNA colony methods described in Section 5.3. In an even more preferred embodiment, sequencing is performed by any of the base-by-base primer extension methods described in Section 5.3.

本発明の更に他の好ましい実施形態において、上記第2の制限フラグメントの上記末端を修飾する工程は、末端が連結されるために平滑であるように、DNAポリメラーゼを用いて、上記第2の制限フラグメントの末端を充填するか、または上記第2の制限フラグメントの突き出たヌクレオチドを除くことによって行われる。   In yet another preferred embodiment of the invention, the step of modifying the ends of the second restriction fragment is performed using a DNA polymerase such that the ends are smooth because the ends are ligated. This is done by filling in the ends of the fragments or by removing the protruding nucleotides of the second restriction fragment.

別の好ましい実施形態において、本発明の方法は、各工程の後で、精製工程および/またはDNA単離工程を含む。   In another preferred embodiment, the method of the invention comprises a purification step and / or a DNA isolation step after each step.

更に他の好ましい実施形態において、1組の制限フラグメントにおける小さいゲノムDNA配列がある程度連結され、プラスミドに挿入され、バクテリアにクローン化され、そして、バクテリアはアガロースプレートに蒔かれ、それぞれの個々のバクテリアコロニーのプラスミドが単離され、そして、自動化されたキャピラリー配列決定装置を用いたサンガー配列決定を使用して配列決定される。バクテリアクローニング工程を使用しない他の方法もまた、当業者には知られている。例えば、第1の操作された核酸は、第3の核酸フラグメントがビーズ上での分子クローニングのために使用され、かつ1塩基ずつ配列決定され得るように、コンビナトリアル配列タグを含むことができる。   In yet another preferred embodiment, small genomic DNA sequences in a set of restriction fragments are ligated to some extent, inserted into a plasmid, cloned into bacteria, and the bacteria are plated on agarose plates, and each individual bacterial colony Are isolated and sequenced using Sanger sequencing using an automated capillary sequencer. Other methods that do not use a bacterial cloning step are also known to those skilled in the art. For example, the first engineered nucleic acid can include a combinatorial sequence tag so that the third nucleic acid fragment can be used for molecular cloning on the beads and sequenced one by one.

(II)第2の具体的な実施形態
別の実施形態において、本発明は、生物学的サンプルの制限配列タグを生じさせるための方法を提供する(図3Aおよび図3B)。この方法では、第1の制限酵素が、生物学的サンプルから抽出された核酸を消化して、1組の制限フラグメントを生じさせるために使用される。第1の制限酵素は、切断部位が認識部位の一部でない配列の一部を含むような様式で、その認識部位の両側で切断する。この目的のために使用され得る制限酵素には、BaeI、BcgI、BsaXIが含まれるが、これらに限定されない。1組の制限配列タグが、その後、下記の工程を含む方法によって1組の制限フラグメントから決定される:
1)第1の制限酵素により生じた末端を修飾して、連結を可能にする工程;
2)1組の制限フラグメントにおける制限フラグメントを、所定のヌクレオチド配列を含む第1の操作された核酸と連結して、1組の第1の環状核酸フラグメントを得る工程;および
3)第1の環状核酸における制限フラグメントのそれぞれの少なくとも一部分を配列決定して、1組の制限配列タグを決定する工程。
(II) Second Specific Embodiment In another embodiment, the present invention provides a method for generating restriction sequence tags in biological samples (FIGS. 3A and 3B). In this method, a first restriction enzyme is used to digest nucleic acid extracted from a biological sample to produce a set of restriction fragments. The first restriction enzyme cuts on both sides of the recognition site in such a way that the cleavage site contains a portion of the sequence that is not part of the recognition site. Restriction enzymes that can be used for this purpose include, but are not limited to, BaeI, BcgI, BsaXI. A set of restriction sequence tags is then determined from the set of restriction fragments by a method comprising the following steps:
1) modifying the ends generated by the first restriction enzyme to allow ligation;
2) ligating the restriction fragments in a set of restriction fragments with a first engineered nucleic acid comprising a predetermined nucleotide sequence to obtain a set of first circular nucleic acid fragments; and 3) a first circular Sequencing at least a portion of each of the restriction fragments in the nucleic acid to determine a set of restriction sequence tags.

好ましい実施形態において、第1の環状核酸フラグメントを固定および増幅する工程が工程3)の前に行われる。より好ましい実施形態では、固定および増幅は、5.3節に記載されたDNAコロニー法のいずれか1つによって行われる。更により好ましい実施形態では、配列決定が、5.3節に記載された1塩基ずつのプライマー伸張法によって行われる。   In a preferred embodiment, the step of fixing and amplifying the first circular nucleic acid fragment is performed before step 3). In a more preferred embodiment, fixation and amplification is performed by any one of the DNA colony methods described in Section 5.3. In an even more preferred embodiment, sequencing is performed by the one-base primer extension method described in Section 5.3.

本発明の更に他の好ましい実施形態において、上記第2の制限フラグメントの上記末端を修飾する工程は、末端が連結されるために平滑であるように、DNAポリメラーゼを用いて、上記第2の制限フラグメントの末端を充填するか、または上記第2の制限フラグメントの突き出たヌクレオチドを除くことによって行われる。   In yet another preferred embodiment of the invention, the step of modifying the ends of the second restriction fragment is performed using a DNA polymerase such that the ends are smooth because the ends are ligated. This is done by filling in the ends of the fragments or by removing the protruding nucleotides of the second restriction fragment.

別の好ましい実施形態において、本発明の方法は、各工程の後で、精製工程および/またはDNA単離工程を含む。   In another preferred embodiment, the method of the invention comprises a purification step and / or a DNA isolation step after each step.

(III)第3の具体的な実施形態
更に別の実施形態において、本発明は、生物学的サンプルの制限配列タグを生じさせるための方法を提供する(図4Aおよび図4B)。この方法では、1つ以上の第1の制限酵素が、生物学的サンプルから抽出された核酸を消化して、1組の制限フラグメントを生じさせるために使用される。1組の制限配列タグが、その後、下記の工程を含む方法によって1組の制限フラグメントから決定される:
1)1組の制限フラグメントにおける上記制限フラグメントを第1の操作された核酸と連結して、1組の第1の核酸フラグメントを得る工程、ここで、第1の操作された核酸は第2の制限酵素の認識部位を含む所定のヌクレオチド配列を含み、認識部位は第2の制限酵素が制限フラグメント内を切断するように配置され、かつ配向している;
2)第1の核酸フラグメントを第2の制限酵素で消化する工程;
3)第2の制限酵素により生じた末端を修飾して、連結を可能にする工程;
4)第2の制限酵素により生じた末端を、所定のヌクレオチド配列を含む第2の操作された核酸と連結して、第2の核酸フラグメントを作製する工程;および
5)第2の核酸フラグメントにおける制限フラグメントのそれぞれの少なくとも一部分を配列決定して、1組の制限配列タグを決定する工程。
(III) Third Specific Embodiment In yet another embodiment, the present invention provides a method for generating restriction sequence tags in biological samples (FIGS. 4A and 4B). In this method, one or more first restriction enzymes are used to digest nucleic acid extracted from a biological sample to produce a set of restriction fragments. A set of restriction sequence tags is then determined from the set of restriction fragments by a method comprising the following steps:
1) ligating the restriction fragments in a set of restriction fragments with a first engineered nucleic acid to obtain a set of first nucleic acid fragments, wherein the first engineered nucleic acid is a second Comprising a predetermined nucleotide sequence comprising a recognition site for a restriction enzyme, the recognition site being positioned and oriented such that a second restriction enzyme cuts within the restriction fragment;
2) digesting the first nucleic acid fragment with a second restriction enzyme;
3) modifying the end generated by the second restriction enzyme to allow ligation;
4) ligating the end produced by the second restriction enzyme with a second engineered nucleic acid comprising a predetermined nucleotide sequence to produce a second nucleic acid fragment; and 5) in the second nucleic acid fragment Sequencing at least a portion of each of the restriction fragments to determine a set of restriction sequence tags.

好ましくは、第1の操作された核酸における第2の制限酵素の認識部位は、第1の操作された核酸の末端の近くに存在する。1つの好ましい実施形態において、第1の操作された核酸における第2の制限酵素の認識部位は、第1の操作された核酸の末端から20ヌクレオチド未満のところに存在する。より好ましい実施形態では、第1の操作された核酸における第2の制限酵素の認識部位は、第1の操作された核酸の末端から0〜5ヌクレオチドのところに存在する。好ましくは、第2の制限酵素はIIs型エンドヌクレアーゼである。好ましい実施形態において、IIs型エンドヌクレアーゼは、その認識部位から5塩基以上、10塩基以上、20塩基以上、50塩基以上、100塩基以上または200塩基以上のところを切断する。   Preferably, the recognition site for the second restriction enzyme in the first engineered nucleic acid is near the end of the first engineered nucleic acid. In one preferred embodiment, the recognition site for the second restriction enzyme in the first engineered nucleic acid is less than 20 nucleotides from the end of the first engineered nucleic acid. In a more preferred embodiment, the recognition site for the second restriction enzyme in the first engineered nucleic acid is present at 0-5 nucleotides from the end of the first engineered nucleic acid. Preferably, the second restriction enzyme is a type IIs endonuclease. In a preferred embodiment, the type IIs endonuclease cleaves at least 5 bases, 10 bases or more, 20 bases or more, 50 bases or more, 100 bases or more, or 200 bases or more from its recognition site.

好ましい実施形態において、第2の核酸フラグメントを固定および増幅する工程が工程5)の前に行われる。より好ましい実施形態では、固定および増幅は、5.3節に記載されたDNAコロニー法のいずれか1つによって行われる。更により好ましい実施形態では、配列決定が、5.3節に記載された1塩基ずつのプライマー伸張法によって行われる。   In a preferred embodiment, the step of fixing and amplifying the second nucleic acid fragment is performed before step 5). In a more preferred embodiment, fixation and amplification is performed by any one of the DNA colony methods described in Section 5.3. In an even more preferred embodiment, sequencing is performed by the one-base primer extension method described in Section 5.3.

本発明の更に他の好ましい実施形態において、上記第2の制限フラグメントの上記末端を修飾する工程は、末端が連結されるために平滑であるように、DNAポリメラーゼを用いて、上記第2の制限フラグメントの末端を充填するか、または上記第2の制限フラグメントの突き出たヌクレオチドを除くことによって行われる。   In yet another preferred embodiment of the invention, the step of modifying the ends of the second restriction fragment is performed using a DNA polymerase such that the ends are smooth because the ends are ligated. This is done by filling in the ends of the fragments or by removing the protruding nucleotides of the second restriction fragment.

別の好ましい実施形態において、本発明の方法は、各工程の後で、精製工程および/またはDNA単離工程を含む。   In another preferred embodiment, the method of the invention comprises a purification step and / or a DNA isolation step after each step.

(IV)第4の具体的な実施形態
更に別の好ましい実施形態において、本発明は、生物学的サンプルの制限配列タグを生じさせるための方法を提供する(図5Aおよび図5B)。この方法では、1つ以上のレアカッターが、生物学的サンプルから抽出された核酸を消化して、1組の制限フラグメントを生じさせるために使用される。好ましくは、6塩基、8塩基または8塩基超の認識配列を認識するレアカッターが使用される。1組の制限配列タグが、その後、下記の工程を含む方法によって1組の制限フラグメントから決定される:
1)1組の制限フラグメントにおける制限フラグメントを、所定のヌクレオチド配列を含む第1の操作された核酸と連結して、1組の第1の核酸フラグメントを得る工程;
2)第1の核酸フラグメントを1つ以上の第2の制限酵素で消化して、第2の制限フラグメントを得る工程、ここで、第2の制限酵素は第1の制限酵素とは異なっており、第1の操作された核酸内を切断しない;
3)第2の制限フラグメントの末端を、所定のヌクレオチド配列を含む第2の操作された核酸と連結して、1組の第2の核酸フラグメントを作製する工程;および
4)第2の核酸フラグメントにおける制限フラグメントのそれぞれの少なくとも一部分を配列決定して、1組の制限配列タグを決定する工程。
(IV) Fourth Specific Embodiment In yet another preferred embodiment, the present invention provides a method for generating restriction sequence tags in biological samples (FIGS. 5A and 5B). In this method, one or more rare cutters are used to digest nucleic acid extracted from a biological sample to produce a set of restriction fragments. Preferably, a rare cutter that recognizes a recognition sequence of 6 bases, 8 bases or more than 8 bases is used. A set of restriction sequence tags is then determined from the set of restriction fragments by a method comprising the following steps:
1) ligating the restriction fragments in a set of restriction fragments with a first engineered nucleic acid comprising a predetermined nucleotide sequence to obtain a set of first nucleic acid fragments;
2) digesting the first nucleic acid fragment with one or more second restriction enzymes to obtain a second restriction fragment, wherein the second restriction enzyme is different from the first restriction enzyme; Does not cleave within the first engineered nucleic acid;
3) ligating the end of the second restriction fragment with a second engineered nucleic acid comprising a predetermined nucleotide sequence to produce a set of second nucleic acid fragments; and 4) a second nucleic acid fragment. Sequencing at least a portion of each of the restriction fragments in to determine a set of restriction sequence tags.

好ましい実施形態において、第1および第2の制限酵素による消化は、第1および第2の操作されたフラグメントとの連結の前に同時に行われる。   In a preferred embodiment, digestion with the first and second restriction enzymes occurs simultaneously prior to ligation with the first and second engineered fragments.

好ましい実施形態において、第2の核酸フラグメントを固定および増幅する工程が工程4)の前に行われる。より好ましい実施形態では、固定および増幅は、5.3節に記載されたDNAコロニー法のいずれか1つによって行われる。更により好ましい実施形態では、配列決定が、5.3節に記載された1塩基ずつのプライマー伸張法によって行われる。   In a preferred embodiment, the step of fixing and amplifying the second nucleic acid fragment is performed before step 4). In a more preferred embodiment, fixation and amplification is performed by any one of the DNA colony methods described in Section 5.3. In an even more preferred embodiment, sequencing is performed by the one-base primer extension method described in Section 5.3.

別の好ましい実施形態において、本発明の方法は、各工程の後で、精製工程および/またはDNA単離工程を含む。   In another preferred embodiment, the method of the invention comprises a purification step and / or a DNA isolation step after each step.

(V)他の具体的な実施形態
本発明はまた、生物学的サンプルの制限配列タグを生じさせるための方法を提供する。そのような方法では、1つ以上の第1の制限酵素が、生物学的サンプルから抽出された核酸を消化して、1組の制限フラグメントを生じさせるために使用される。複数の異なる第2の制限酵素が、その後、制限フラグメントを更に消化するために使用される。そのような方法により、第1の制限酵素の認識部位の近くに存在する制限配列タグの数を更に増大させることが可能になる。
(V) Other Specific Embodiments The present invention also provides a method for generating restriction sequence tags for biological samples. In such methods, one or more first restriction enzymes are used to digest nucleic acid extracted from a biological sample to produce a set of restriction fragments. Multiple different second restriction enzymes are then used to further digest the restriction fragment. Such a method makes it possible to further increase the number of restriction sequence tags present near the recognition site of the first restriction enzyme.

1つの好ましい実施形態(図6Aおよび図6B)において、第1の制限酵素による消化の後、1組の制限配列タグが、下記の工程を含む方法によって1組の制限フラグメントから決定される:
1)1組の制限フラグメントにおける上記制限フラグメントを、所定のヌクレオチド配列を含む第1の操作された核酸と連結して、1組の第1の核酸フラグメントを得る工程;
2)第1の核酸フラグメントを第2の制限酵素で消化して、第2の制限フラグメントを得る工程、ここで、第2の制限酵素は第1の制限酵素とは異なっており、第1の操作された核酸内を切断しない;
3)第2の制限フラグメントの末端を、所定のヌクレオチド配列を含む第2の操作された核酸と連結して、1組の第2の核酸フラグメントを作製する工程;および
4)第2の核酸フラグメントにおける制限フラグメントのそれぞれの少なくとも一部分を配列決定して、1組の制限配列タグを決定する工程。
In one preferred embodiment (FIGS. 6A and 6B), after digestion with a first restriction enzyme, a set of restriction sequence tags is determined from a set of restriction fragments by a method comprising the following steps:
1) ligating the restriction fragments in a set of restriction fragments with a first engineered nucleic acid comprising a predetermined nucleotide sequence to obtain a set of first nucleic acid fragments;
2) digesting the first nucleic acid fragment with a second restriction enzyme to obtain a second restriction fragment, wherein the second restriction enzyme is different from the first restriction enzyme, Does not cleave within the engineered nucleic acid;
3) ligating the end of the second restriction fragment with a second engineered nucleic acid comprising a predetermined nucleotide sequence to produce a set of second nucleic acid fragments; and 4) a second nucleic acid fragment. Sequencing at least a portion of each of the restriction fragments in to determine a set of restriction sequence tags.

別の好ましい実施形態(図7Aおよび図7B)において、第1の制限酵素による消化の後、1組の制限配列タグが、下記の工程を含む方法によって1組の制限フラグメントから決定される:
1)1組の制限フラグメントにおける制限フラグメントを第1の操作された核酸と連結して、1組の第1の環状核酸フラグメントを得る工程、ここで、第1の操作された核酸は、第2の制限酵素の認識部位と第3の制限酵素の2つの認識部位とを含む所定のヌクレオチド配列を含み、第2の制限酵素の認識部位は第3の制限酵素の認識部位の間に存在し、第3の制限酵素の認識部位は第3の制限酵素が制限フラグメント内を切断するように配置され、かつ配向し、第2の制限酵素および第3の制限酵素は互いに異なる;
2)第1の核酸フラグメントを第2の制限酵素で消化して、1組の第2の制限フラグメントを得る工程;
3)第2の制限フラグメントの末端を連結して、1組の第2の環状核酸フラグメントを作製する工程;および
4)第3の環状核酸フラグメントにおける制限フラグメントのそれぞれの少なくとも一部分を配列決定して、1組の制限配列タグを決定する工程。
In another preferred embodiment (FIGS. 7A and 7B), after digestion with the first restriction enzyme, a set of restriction sequence tags is determined from the set of restriction fragments by a method comprising the following steps:
1) ligating restriction fragments in a set of restriction fragments with a first engineered nucleic acid to obtain a set of first circular nucleic acid fragments, wherein the first engineered nucleic acid is a second A predetermined nucleotide sequence comprising a recognition site for the restriction enzyme and two recognition sites for the third restriction enzyme, wherein the second restriction enzyme recognition site is present between the recognition sites for the third restriction enzyme, The recognition site for the third restriction enzyme is positioned and oriented such that the third restriction enzyme cuts within the restriction fragment, and the second restriction enzyme and the third restriction enzyme are different from each other;
2) digesting the first nucleic acid fragment with a second restriction enzyme to obtain a set of second restriction fragments;
3) ligating the ends of the second restriction fragment to create a set of second circular nucleic acid fragments; and 4) sequencing at least a portion of each of the restriction fragments in the third circular nucleic acid fragment; Determining a set of restriction sequence tags.

好ましくは、この方法は更に、工程3)の後に、3i)第2の環状核酸フラグメントを第3の制限酵素で消化して、1組の第3の核酸フラグメントを作製する工程;3ii)第3の制限酵素により生じた末端を修飾して、連結を可能にする工程;および、3iii)第3の核酸フラグメントを連結して、1組の第3の環状核酸フラグメントを作製する工程を含む。好ましくは、第1の操作された核酸における第3の制限酵素の認識部位は、第1の操作された核酸の末端の近くに存在する。1つの好ましい実施形態において、第1の操作された核酸における第3の制限酵素の認識部位のそれぞれは、第1の操作された核酸の末端から20ヌクレオチド未満のところに存在する。より好ましい実施形態では、第1の操作された核酸における第3の制限酵素の認識部位のそれぞれは、第1の操作された核酸の末端から0〜5ヌクレオチドのところに存在する。好ましくは、第3の制限酵素はIIs型エンドヌクレアーゼである。好ましい実施形態において、IIs型エンドヌクレアーゼは、その認識部位から5塩基以上、10塩基以上、20塩基以上、50塩基以上、100塩基以上または200塩基以上のところを切断する。   Preferably, the method further comprises, after step 3), 3i) digesting the second circular nucleic acid fragment with a third restriction enzyme to produce a set of third nucleic acid fragments; 3ii) third Modifying the ends generated by the restriction enzymes of to allow ligation; and 3iii) ligating the third nucleic acid fragment to create a set of third circular nucleic acid fragments. Preferably, the recognition site for the third restriction enzyme in the first engineered nucleic acid is near the end of the first engineered nucleic acid. In one preferred embodiment, each of the third restriction enzyme recognition sites in the first engineered nucleic acid is present less than 20 nucleotides from the end of the first engineered nucleic acid. In a more preferred embodiment, each of the third restriction enzyme recognition sites in the first engineered nucleic acid is present at 0-5 nucleotides from the end of the first engineered nucleic acid. Preferably, the third restriction enzyme is a type IIs endonuclease. In a preferred embodiment, the type IIs endonuclease cleaves at least 5 bases, 10 bases or more, 20 bases or more, 50 bases or more, 100 bases or more, or 200 bases or more from its recognition site.

更に別の好ましい実施形態(図8Aおよび図8B)において、第1の制限酵素による消化の後、1組の制限配列タグが、下記の工程を含む方法によって1組の制限フラグメントから決定される:
1)1組の制限フラグメントにおける制限フラグメントを第1の操作された核酸と連結して、1組の第1の核酸フラグメントを得る工程、ここで、第1の操作された核酸は、第1の制限酵素とは異なる第2の制限酵素の認識部位を含む所定のヌクレオチド配列を含む;
2)第1の核酸フラグメントを第2の制限酵素で消化して、1組の第2の制限フラグメントを得る工程;
3)第2の制限フラグメントの末端を連結して、1組の第1の環状核酸フラグメントを作製する工程;および
4)第4の核酸フラグメントのそれぞれの少なくとも一部分を配列決定し、それにより1組の制限配列タグを決定する工程。
In yet another preferred embodiment (FIGS. 8A and 8B), after digestion with the first restriction enzyme, a set of restriction sequence tags is determined from the set of restriction fragments by a method comprising the following steps:
1) ligating the restriction fragments in a set of restriction fragments with a first engineered nucleic acid to obtain a set of first nucleic acid fragments, wherein the first engineered nucleic acid comprises a first A predetermined nucleotide sequence comprising a recognition site for a second restriction enzyme that is different from the restriction enzyme;
2) digesting the first nucleic acid fragment with a second restriction enzyme to obtain a set of second restriction fragments;
3) ligating the ends of the second restriction fragments to create a set of first circular nucleic acid fragments; and 4) sequencing at least a portion of each of the fourth nucleic acid fragments, thereby providing a set Determining a restriction sequence tag.

好ましくは、この方法は更に、工程3)の後に、3i)第1の環状核酸フラグメントを第3の制限酵素で消化して、1組の第3の核酸フラグメントを作製する工程、ここで、第3の制限酵素は第1および第2の制限酵素とは異なる;3ii)上記第3の制限酵素により生じた末端を修飾して、連結を可能にする工程;および、3iii)第3の核酸フラグメントを連結して、1組の第2の環状核酸フラグメントを作製する工程を含む。   Preferably, the method further comprises, after step 3), 3i) digesting the first circular nucleic acid fragment with a third restriction enzyme to produce a set of third nucleic acid fragments, wherein 3 restriction enzymes are different from the first and second restriction enzymes; 3ii) modifying the ends generated by the third restriction enzyme to allow ligation; and 3iii) a third nucleic acid fragment To produce a set of second circular nucleic acid fragments.

そのような実施形態の場合、第1の制限酵素により生じた1組の制限フラグメントは、複数の異なる第2の制限酵素のそれぞれで別々に更に消化されることが好ましい。より好ましくは、複数の異なる第2の制限酵素は、少なくとも3個、5個、10個または20個の異なる制限酵素を含む。   In such embodiments, the set of restriction fragments generated by the first restriction enzyme is preferably further digested separately with each of a plurality of different second restriction enzymes. More preferably, the plurality of different second restriction enzymes comprises at least 3, 5, 10 or 20 different restriction enzymes.

好ましい実施形態において、第1の環状核酸フラグメントを固定および増幅する工程が配列決定工程の前に行われる。より好ましい実施形態では、固定および増幅は、5.3節に記載されたDNAコロニー法のいずれか1つによって行われる。更により好ましい実施形態では、配列決定が、5.3節に記載された1塩基ずつのプライマー伸張法によって行われる。   In a preferred embodiment, the step of fixing and amplifying the first circular nucleic acid fragment is performed prior to the sequencing step. In a more preferred embodiment, fixation and amplification is performed by any one of the DNA colony methods described in Section 5.3. In an even more preferred embodiment, sequencing is performed by the one-base primer extension method described in Section 5.3.

本発明の更に別の好ましい実施形態において、第2の制限フラグメントの末端を修飾する工程は、末端が連結されるために平滑であるように、DNAポリメラーゼを用いて、第2の制限フラグメントの末端を充填するか、または第2の制限フラグメントの突き出たヌクレオチドを除くことによって行われる。   In yet another preferred embodiment of the invention, the step of modifying the ends of the second restriction fragment is performed using a DNA polymerase so that the ends are blunt because the ends are ligated. Or by removing the protruding nucleotides of the second restriction fragment.

別の好ましい実施形態において、本発明の方法は、各工程の後で、精製工程および/またはDNA単離工程を含む。   In another preferred embodiment, the method of the invention comprises a purification step and / or a DNA isolation step after each step.

そのような実施形態により、第1の制限タグが第1の制限酵素認識部位の隣に存在し、第2の制限タグが第2の制限酵素認識部位の隣に存在するそれぞれの第1の制限フラグメント部分に含まれる2つの制限配列タグを同定すること、そして、第1および第2の制限配列タグが、同じ第1の制限フラグメントに由来する対になった制限配列タグであるという情報を保存することが可能になる。   According to such an embodiment, each first restriction tag in which the first restriction tag is present next to the first restriction enzyme recognition site and the second restriction tag is present next to the second restriction enzyme recognition site. Identifying two restriction sequence tags contained in the fragment part and storing information that the first and second restriction sequence tags are paired restriction sequence tags derived from the same first restriction fragment It becomes possible to do.

制限配列タグは、配列相同性によって、そして、可能であるならば、同じ第1の制限配列タグを含有する対になった制限配列タグを更にグループ分けすること、および、グループ分けされた対になった制限配列タグからの第2の制限タグが、所与の第1の制限酵素認識部位の近く、所与の第1の制限酵素認識部位の同じ側に、物理的に存在するという情報を保存することによってグループ分けすることができる。本発明の好ましい実施形態において、ゲノム配列が利用できる場合、第1の制限酵素の認識部位の両側にゲノム上に存在する隣接制限配列タグを同定するためにマッピングすることによって制限配列タグをクラスター化する更なる工程が提供される。   Restriction sequence tags can be further grouped by sequence homology and, if possible, further grouped paired restriction sequence tags containing the same first restriction sequence tag, and grouped pairs Information that the second restriction tag from the resulting restriction sequence tag is physically present on the same side of the given first restriction enzyme recognition site, near the given first restriction enzyme recognition site. It can be grouped by saving. In a preferred embodiment of the present invention, when genomic sequences are available, restriction sequence tags are clustered by mapping to identify adjacent restriction sequence tags present on the genome on either side of the recognition site for the first restriction enzyme. Further steps are provided.

下記の実施例は、本発明の例示として示され、したがって、本発明を限定することは決して意図されない。   The following examples are given as illustrations of the invention and are therefore not intended to limit the invention in any way.

6.1.実施例1 DNAコロニーテンプレートの調製:二重制限配列タグ
本実施例では、DNAタグのインビトロ作製のためにベクターを操作することが例示される。ゲノムDNAに由来する制限配列タグを生じさせる実施形態が図9Aに示される。本実施例では、2つのBsmFI部位の間に位置するDNAクローニング部位を有するプラスミドベクターが利用された。このベクターは、そのサイズが小さいために選ばれたpUC19プラスミドに基づいている。
6.1. Example 1 Preparation of DNA Colony Template: Double Restriction Sequence Tag This example illustrates the manipulation of a vector for in vitro production of a DNA tag. An embodiment for generating restriction sequence tags derived from genomic DNA is shown in FIG. 9A. In this example, a plasmid vector having a DNA cloning site located between two BsmFI sites was used. This vector is based on the pUC19 plasmid chosen because of its small size.

1)クローニングベクターの第1の作製
最初に作製されたクローニングベクターは、単一の制限酵素で消化されたゲノムDNAとともに使用するために設計された。本実施例では、バクテリオファージλのゲノムDNAが、制限配列タグの作製を実際に示すために使用された。
1) First generation of cloning vector The first generated cloning vector was designed for use with genomic DNA digested with a single restriction enzyme. In this example, the genomic DNA of bacteriophage λ was used to actually demonstrate the creation of restriction sequence tags.

ベクターの2つの変異体が、合成リンカーをpUC19にクローン化することによって作製された。第1の変異体において、ベクターは下記のインサートを含む:
BsmFI BamHI BsmFI
GGGAC GGATCC GTCCC (配列番号1)
CCCTG CCTAGG CAGGG (配列番号2)
Two variants of the vector were made by cloning a synthetic linker into pUC19. In the first variant, the vector comprises the following insert:
BsmFI BamHI BsmFI
GGGAC GGATCC GTCCC (SEQ ID NO: 1)
CCCTG CCTAGG CAGGG (SEQ ID NO: 2)

これは、Sau3AIで消化されたλDNAの、2つのBsmFI部位が隣接するBamHI制限部位へのクローニングを可能にする。pUC19のBamHI部位はベクターから事前に除去された。   This allows cloning of λDNA digested with Sau3AI into a BamHI restriction site flanked by two BsmFI sites. The BamHI site of pUC19 was previously removed from the vector.

第2の変異体において、ベクターは、2つの隣接したBsmFI部位によって形成されるAatII制限部位(下線)を有するインサートを含む:
BsmFI BsmFI
GGGAC GTCCC(配列番号3)
CCCTG CAGGG(配列番号4)
AatII
In the second variant, the vector contains an insert with an AatII restriction site (underlined) formed by two adjacent BsmFI sites:
BsmFI BsmFI
GG GAC GTC CC (SEQ ID NO: 3)
CC CTG CAG GG (SEQ ID NO: 4)
AatII

これは、TaiIで消化されたλDNAのベクターへのクローニングを可能にする。pUC19のAatII部位はベクターから事前に除去された。   This allows cloning of TaiI digested lambda DNA into a vector. The AatII site of pUC19 was previously removed from the vector.

最初に作製されたベクターはともに、空ベクターの自己連結(セルフライゲーション)を防ぐために、使用前に脱リン酸化された。λDNAフラグメントを連結した後、DNAポリメラーゼIおよびリガーゼを使用して両方のDNA鎖の完全性を修復した。   Both initially generated vectors were dephosphorylated before use to prevent self-ligation of empty vectors. After ligation of the lambda DNA fragments, DNA polymerase I and ligase were used to repair the integrity of both DNA strands.

下記には、使用された工程(これらはまた、更に作製されるベクターについても共通している)が要約される:
i)1回目の連結
ii)加熱によるT4DNAリガーゼの不活性化
iii)BsmFIによる消化
iv)クレノウ酵素およびdNTPsによるDNA末端の充填
v)加熱によるBsmFIの不活性化
vi)2回目の連結反応
Below is a summary of the steps used, which are also common for the vectors that are also made:
i) First ligation ii) Inactivation of T4 DNA ligase by heating iii) Digestion with BsmFI iv) Filling of DNA ends with Klenow enzyme and dNTPs v) Inactivation of BsmFI by heating vi) Second ligation reaction

インビトロでの制限配列タグ作製の下記のプロトコルが本実施例では使用された:
1回目の連結
0.1μgの、適切な酵素により切断されたバクテリオファージλのゲノムDNA
0.05μgの線状ベクター(アガロースゲルにより精製)
1mMのATP
1×緩衝液NEB4
1μlのT4DNAリガーゼ(New England Biolabs、400u/μl)
総体積10μl、室温で2時間インキュベーションする。
65℃で20分間加熱することによって、T4DNAリガーゼを不活性化する。
The following protocol for in vitro restriction sequence tag generation was used in this example:
First ligation 0.1 μg of genomic DNA of bacteriophage λ cleaved by appropriate enzyme
0.05 μg of linear vector (purified by agarose gel)
1 mM ATP
1 x Buffer NEB4
1 μl T4 DNA ligase (New England Biolabs, 400 u / μl)
Incubate for 2 hours at room temperature in a total volume of 10 μl.
Inactivate T4 DNA ligase by heating at 65 ° C. for 20 minutes.

BsmFI消化
下記を含有する5μlの溶液を添加する:
1×緩衝液NEB4
0.5μlのBsmFI(New England Biolabs、2u/μl)。
65℃で2時間インキュベーションする。
BsmFI digestion Add 5 μl of solution containing:
1 x Buffer NEB4
0.5 μl BsmFI (New England Biolabs, 2 u / μl).
Incubate at 65 ° C. for 2 hours.

クレノウ処理
下記を含有する5μlの溶液を添加する:
1×T4DNAリガーゼ用緩衝液(New England Biolabs)
100μMのdNTPs
0.5μlのクレノウフラグメント(New England Biolabs、5u/μl)。
室温で5分間インキュベーションする。
80℃で20分間加熱することによって、酵素を不活性化する。
Klenow treatment Add 5 μl of solution containing:
1x T4 DNA ligase buffer (New England Biolabs)
100 μM dNTPs
0.5 μl Klenow fragment (New England Biolabs, 5 u / μl).
Incubate for 5 minutes at room temperature.
Inactivate the enzyme by heating at 80 ° C. for 20 minutes.

2回目の連結
下記を含有する等量の溶液を添加する:
1×MSL緩衝液
2mMのATP
20%のPEG6000
10%(v/v)のT4DNAリガーゼ(New England Biolabs、400u/μl)
16℃で一晩インキュベーションする。
Add an equal volume of solution containing the second linkage below:
1 × MSL buffer 2 mM ATP
20% PEG6000
10% (v / v) T4 DNA ligase (New England Biolabs, 400 u / μl)
Incubate overnight at 16 ° C.

上記プロトコルでは、分子内連結が低塩中ではより効率的であるので、最少塩類連結(MSL)緩衝液が使用された。MSL緩衝液の組成を下記に示す:   In the above protocol, minimal salt ligation (MSL) buffer was used because intramolecular ligation is more efficient in low salt. The composition of the MSL buffer is shown below:

Figure 2005518811
Figure 2005518811

インビトロ連結生成物の分析がPCRによって行われた。正しいサイズの2つのλDNAの制限配列タグがベクター中に存在するならば、134bpの増幅産物が形成される。これよりも小さなサイズの増幅産物が、例えば、ベクターに1つだけタグが挿入されること、タグを全く含まない空ベクター、または、空ベクターのBsmFI消化の後での自己連結によって形成され得る。   Analysis of in vitro ligation products was performed by PCR. If two λDNA restriction sequence tags of the correct size are present in the vector, a 134 bp amplification product is formed. Smaller size amplification products can be formed, for example, by inserting only one tag into the vector, empty vector without any tag, or by self-ligation after BsmFI digestion of the empty vector.

PCR産物の長さ分析が、Agilent DNA500チップまたはDNA1000チップを使用して行われた。コンピテントな大腸菌細胞にインビトロ連結生成物を形質転換するためのインビトロ連結生成物を調べる別の方法には、個々のコロニーから単離されたプラスミドの分析が続いた。ベクターへのλDNAの1回目の連結の生成物が分析されたとき、種々の長さのDNAフラグメントがベクターに挿入された結果として複数のピークが観察された(図9B)。   PCR product length analysis was performed using an Agilent DNA500 chip or a DNA1000 chip. Another method of examining in vitro ligation products to transform competent E. coli cells into in vitro ligation products was followed by analysis of plasmids isolated from individual colonies. When the product of the first ligation of λDNA to the vector was analyzed, multiple peaks were observed as a result of various lengths of DNA fragments inserted into the vector (FIG. 9B).

2回目の連結の生成物が分析されたとき、予想されたサイズのフラグメントが、より小さなフラグメントとともに存在した(図9C)。   When the product of the second ligation was analyzed, the expected size fragment was present with a smaller fragment (FIG. 9C).

最初に作製されたベクターは、予想されたサイズを有する2つの制限配列タグへのλゲノムDNAのサイズ標準化を可能にするが、望ましくない生成物がいくつか検出された。その原因は、おそらくは、1回目の連結反応のときのベクターの自己連結であると考えられる。これは、不完全な脱リン酸化の結果として起こり得るか、または、脱リン酸化された塩基をベクターの末端から除去することができるDNAポリメラーゼI処理によって誘導され得る。この問題は、単一制限配列タグを用いた実施例において例示されるように、ゲノムDNAフラグメントの部分的充填によって克服することができる。例えば、BamHI部位をdGTPで部分的に充填することができる。   Although the originally generated vector allowed size standardization of lambda genomic DNA into two restriction sequence tags with the expected size, some undesirable products were detected. The cause is probably the self-ligation of the vector during the first ligation reaction. This can occur as a result of incomplete dephosphorylation, or can be induced by DNA polymerase I treatment that can remove dephosphorylated bases from the ends of the vector. This problem can be overcome by partial filling of genomic DNA fragments, as illustrated in the examples using single restriction sequence tags. For example, the BamHI site can be partially filled with dGTP.

あるいは、ベクターは、BamHI部位をBglII部位で置き換えることによって設計することができる。BamHIゲノムフラグメントをBglII制限酵素の存在下でBglII消化ベクターに連結することにより、ベクターの自己連結が防止される。ベクター−インサートの予想される連結生成物のみがBglII部位を抑制し、従って、消化に抵抗する。   Alternatively, the vector can be designed by replacing the BamHI site with a BglII site. Ligation of the BamHI genomic fragment into a BglII digested vector in the presence of BglII restriction enzyme prevents vector self-ligation. Only the expected ligation product of the vector-insert suppresses the BglII site and thus resists digestion.

BsmFI酵素が単純な構築物において評価された。最初に作製されたベクターのBamHI部位に2000bpのDNAインサートを含有する環状プラスミドが、BsmFI(インサート内に存在しない部位)を使用して消化され、結合したDNAタグを含有するベクターの3000bpのバンドがアガロースゲルから単離された。このDNAは、平滑末端を生じさせるためにクレノウ酵素およびdNTPsにより処理され、そして2回目の連結のためにT4リガーゼで処理された。図9Dに示される結果は、133bpの予想されるサイズよりも小さいフラグメントのバンドが存在しないことを示している。より大きなサイズのフラグメントの余分のバンドは、その後の実験では観察されなかったので、PCRの人工産物であると考えられる。   The BsmFI enzyme was evaluated in a simple construct. A circular plasmid containing a 2000 bp DNA insert at the BamHI site of the originally generated vector was digested using BsmFI (a site not present in the insert), resulting in a 3000 bp band of the vector containing the bound DNA tag. Isolated from an agarose gel. This DNA was treated with Klenow enzyme and dNTPs to generate blunt ends, and treated with T4 ligase for the second ligation. The results shown in FIG. 9D show that there is no fragment band smaller than the expected size of 133 bp. The extra bands of larger size fragments were not observed in subsequent experiments and are therefore considered to be PCR artifacts.

この実験は、BsmFI酵素がその誤りのない距離で正確に切断し、タグの作製が首尾良く行われ得ることを示している。2つの制限配列タグの連結を可能にするために平滑末端を生じさせる代替法は、2つの制限配列タグの間にリンカーを挿入することである。   This experiment shows that the BsmFI enzyme cleaves correctly at its error-free distance and tag production can be performed successfully. An alternative method of creating blunt ends to allow ligation of two restriction sequence tags is to insert a linker between the two restriction sequence tags.

別の選択肢は、ベクター−インサート−リンカー系を逆にすることである。1回目の連結により、ゲノムDNAフラグメントが、リンカー(これは、DNAコロニーの線状化のために有用であり、かつ、それぞれのDNAコロニーにおいて増幅されるDNAの両方の鎖の配列決定を可能にする、唯一の切断部位を含有する)と連結される。IIS型酵素による消化の後、「ベクター」アームが、IIS型酵素によって切断された末端に連結される。   Another option is to reverse the vector-insert-linker system. The first ligation allows the genomic DNA fragment to become a linker (which is useful for linearization of DNA colonies and allows sequencing of both strands of DNA amplified in each DNA colony. Containing a unique cleavage site). After digestion with an IIS type enzyme, a “vector” arm is ligated to the end cleaved by the IIS type enzyme.

2)第2の作製ベクター
第2の作製ベクターは、2つの異なる酵素をクローニングのために使用して、例えば、ゲノムDNAフラグメントの平均サイズの更なる削減を可能にし、かつ、空ベクターの自己連結を回避するために設計された。アガロースゲル上で、完全に切断されたプラスミドを部分消化プラスミドから分離することを容易にするために、1000bpのDNAフラグメント(これはBlueScriptプラスミドpBSKに由来する)が未処理ベクターの制限部位の間に含められた。脱リン酸化およびDNAポリメラーゼI処理は第2の作製ベクターには必要とされない。
2) Second production vector The second production vector uses two different enzymes for cloning, for example allowing further reduction of the average size of genomic DNA fragments and self-ligation of empty vectors Designed to avoid. To facilitate the separation of the completely cut plasmid from the partially digested plasmid on an agarose gel, a 1000 bp DNA fragment (which is derived from the BlueScript plasmid pBSK) is placed between the restriction sites of the untreated vector. Included. Dephosphorylation and DNA polymerase I treatment are not required for the second production vector.

未処理ベクターは図10Aに示されるようなインサートを含有するが、そのインサートはクローニングのためにSphI制限部位およびAccI制限部位の使用を可能にする。pUC19プラスミドのそれ自身のSphI部位およびAccI部位は除去された。3’突出末端がSphI消化によって形成されるため、空のベクターは、突出部がクレノウ酵素によって完全に除去されない限り、自己連結することができない。2つの異なる酵素によって消化されたDNAを第2の作製ベクターに挿入することができる。図10Aには、クローニングのいくつかの可能性が示される。   The untreated vector contains an insert as shown in FIG. 10A, which allows the use of SphI and AccI restriction sites for cloning. The own SphI and AccI sites of the pUC19 plasmid were removed. Since the 3 'overhang is formed by SphI digestion, the empty vector cannot self-ligate unless the overhang is completely removed by Klenow enzyme. DNA digested by two different enzymes can be inserted into a second production vector. FIG. 10A shows several possibilities for cloning.

SphI−AccIで開環されたベクターへの、MspIおよびSphIにより消化されたλDNAのインビトロ連結が行われた。2回目の連結の生成物の分析は、図10Bに示されるように、正しいサイズの単一のバンドだけが存在することを示した。2回目の連結の生成物が大腸菌細胞に形質転換された。30個のコロニーを液体培養液に播種した。最も高い密度を有する細菌培養物に由来する12個のプラスミドが分析された。空ベクターに対応するプラスミドは観察されなかった。インサートサイズの変動が2塩基を超えるプラスミドは観察されなかった。   In vitro ligation of lambda DNA digested with MspI and SphI was carried out into a vector that had been opened with SphI-AccI. Analysis of the second ligation product showed that only a single band of the correct size was present, as shown in FIG. 10B. The product of the second ligation was transformed into E. coli cells. Thirty colonies were seeded in the liquid culture. Twelve plasmids from the bacterial culture with the highest density were analyzed. No plasmid corresponding to the empty vector was observed. No plasmid with an insert size variation of more than 2 bases was observed.

同様の実験を、HincIIおよびSphIで消化されたベクターに挿入された、AluIおよびSphIで消化されたλDNAを用いて行った(AluIおよびHincIIは平滑末端を生じさせる)。図10Cには、1回目の連結の生成物の分析結果が示される。λDNAに由来する種々のサイズのフラグメントが、予想されたように、Agilent2100バイオアナライザーDNA1000チップを使用した分析によって観察された。非常に大きいピークはサイズマーカーである。図10Dには、2回目の連結の生成物の分析結果が示される。予想されたサイズである単一のフラグメントのみが、Agilent2100バイオアナライザーDNA1000チップを使用した分析によって観察された。   Similar experiments were performed with AluI and SphI digested lambda DNA inserted into a HincII and SphI digested vector (AluI and HincII give blunt ends). FIG. 10C shows the analysis result of the product of the first ligation. Fragments of various sizes derived from λDNA were observed by analysis using an Agilent 2100 Bioanalyzer DNA1000 chip, as expected. A very large peak is a size marker. FIG. 10D shows the analysis result of the product of the second ligation. Only a single fragment of the expected size was observed by analysis using an Agilent 2100 Bioanalyzer DNA1000 chip.

6.2.実施例2 DNAコロニーテンプレートの調製:単一制限配列タグ
本実施例では、図4Aに示されるように、遺伝子型決定されるDNAサンプルに由来する単一制限配列タグをそれぞれが含有するDNAコロニーテンプレートの調製が例示される。可変性のフラグメント(すなわち、制限配列タグ)はDNAコロニーテンプレートのサイズの6%未満を表わすので、このプロトコルのサイズ標準化工程により、すべてのDNAコロニーの効率的かつ同程度の増幅が確実になる。DNAコロニーベクターへの挿入は、DNAコロニーテンプレートを生じさせるための汎用配列を付加することを可能にする。
6.2. Example 2 Preparation of DNA Colony Template: Single Restriction Sequence Tag In this example, as shown in FIG. 4A, a DNA colony template each containing a single restriction sequence tag derived from a DNA sample to be genotyped. The preparation of is illustrated. Since the variable fragment (ie, restriction sequence tag) represents less than 6% of the size of the DNA colony template, the size normalization step of this protocol ensures efficient and comparable amplification of all DNA colonies. Insertion into a DNA colony vector makes it possible to add universal sequences to generate a DNA colony template.

本実施例で使用されたインビトロクローニングの一般的な戦略が図11A〜図11Bに示される。簡単に記載すると、短い二本鎖アダプター(これは「短いアーム」と呼ぶ)は、増幅プライマーPxと、それに続く、IIs型制限酵素MmeIの認識部位を形成するヘキサヌクレオチドTCCGACとからなる。オリゴヌクレオチドの5’末端には、切断可能なジスルフィド結合を介して結合したビオチン部分が含まれる。相補鎖は5’がリン酸化されており、そして、最初の制限酵素によって消化されたDNAの粘着末端と適合し得る伸長したヌクレオチドを含有する。短いアームは、対応するエンドヌクレアーゼで切断されたDNAと連結され、IIS型酵素のMmeIで更に処理される。これにより、20bpのDNAフラグメントが短いアームに結合されたままになる。結合体は、その後、ストレプトアビジンビーズを使用して他のDNAフラグメントから精製され、別の増幅プライマーPyを含有する「長いアーム」に連結される。   The general strategy of in vitro cloning used in this example is shown in FIGS. 11A-11B. Briefly, a short double stranded adapter (called “short arm”) consists of an amplification primer Px followed by a hexanucleotide TCCGAC that forms the recognition site for the type IIs restriction enzyme MmeI. The 5 'end of the oligonucleotide contains a biotin moiety attached via a cleavable disulfide bond. The complementary strand is 5 'phosphorylated and contains extended nucleotides that are compatible with the sticky ends of the DNA digested by the first restriction enzyme. The short arm is ligated with the DNA cleaved with the corresponding endonuclease and further treated with MmeI, an IIS type enzyme. This leaves the 20 bp DNA fragment bound to the short arm. The conjugate is then purified from other DNA fragments using streptavidin beads and ligated to a “long arm” containing another amplification primer Py.

このクローニング方針が、6bpの配列を認識するエンドヌクレアーゼ(HindIII)によるDNA切断に基づくときでさえ、DNAを第2の高頻度切断酵素(4bpの認識部位、RsaI)で消化することは、DNAフラグメントの平均サイズを減少させるために好ましい。   Even when this cloning strategy is based on DNA cleavage by an endonuclease that recognizes a 6 bp sequence (HindIII), digesting DNA with a second high-frequency cleavage enzyme (4 bp recognition site, RsaI) In order to reduce the average size.

HindIIIおよびRsaIで消化されたλファージDNAからのテンプレートの調製プロトコル、ならびに種々の生じた工程が下記に要約される:
i)λゲノムDNAの消化
ii)短いPxアームへの連結
iii)MmeIによる消化
iv)Pxアーム−タグ結合体の精製
v)Pyアームの結合
vi)最終のDNAコロニーテンプレートの精製
The protocol for the preparation of templates from HindIII and RsaI digested lambda phage DNA, and the various resulting steps are summarized below:
i) Digestion of lambda genomic DNA ii) Ligation to short Px arm iii) Digestion with MmeI iv) Purification of Px arm-tag conjugate v) Binding of Py arm vi) Purification of final DNA colony template

本実施例で使用されたそれぞれの個々の工程に対するプロトコルを以下に詳しく記載する。   The protocol for each individual step used in this example is described in detail below.

i)バクテリオファージλのゲノムDNAの消化   i) Digestion of genomic DNA of bacteriophage λ

λゲノムDNAがHindIIIおよびRsaIの両方で消化される。   Lambda genomic DNA is digested with both HindIII and RsaI.

10μlのλバクテリオファージDNA(New England Biolabs、0.5μg/μl)を、5μlの緩衝液Y+/Tango(Fermentas);32.5μlの水;1.25μlのHindIII(New England Biolabs);1.25μlのRsaI(New England Biolabs)と混合する。   10 μl of λ bacteriophage DNA (New England Biolabs, 0.5 μg / μl), 5 μl of buffer Y + / Tango (Fermentas); 32.5 μl of water; 1.25 μl of HindIII (New England Biolabs); 1.25 μl Of RsaI (New England Biolabs).

37℃で2時間〜16時間にわたってインキュベーションする。   Incubate at 37 ° C. for 2-16 hours.

これにより、42fmol/μlのHindIII末端を含有するλファージDNAの100ng/μlの溶液が得られる。   This gives a 100 ng / μl solution of λ phage DNA containing 42 fmol / μl HindIII ends.

dATPを用いたHindIII突出部の部分的充填   Partial filling of HindIII overhangs with dATP

種々のプロトコルを使用して、λゲノムフラグメントの自己連結および短いアームの自己連結を防止しながら、λゲノムDNAのHindIII末端と短いアームベクターとの連結を最大にすることができる。   Various protocols can be used to maximize the linkage of the HindIII end of the lambda genomic DNA to the short arm vector while preventing self-ligation of the lambda genomic fragment and short arm self-ligation.

HindIII末端の自己連結を防止するための最適な方法は、dATPで一塩基充填する工程であることが発見された。短いアームのフラグメントはまた、ゲノムDNAフラグメントの部分的に充填されたHindIII末端と適合し得るように設計されなければならない。   It has been discovered that the optimal method to prevent HindIII end self-ligation is a single base loading with dATP. The short arm fragment must also be designed to be compatible with the partially filled HindIII end of the genomic DNA fragment.

HindIII末端の充填:
20μlのHindIII−RsaI消化されたλゲノムDNAを、2μlの10mM dATP;1μlのクレノウ酵素(New England Biolabs、5u/μl)と混合する。
HindIII end filling:
20 μl of HindIII-RsaI digested λ genomic DNA is mixed with 2 μl of 10 mM dATP; 1 μl of Klenow enzyme (New England Biolabs, 5 u / μl).

25℃で30分間、次いで70℃で20分間インキュベーションする。   Incubate at 25 ° C for 30 minutes, then at 70 ° C for 20 minutes.

ii)短いアーム部分への連結
この連結反応中は、短いアームの二量体の形成を防止するために(または溶液からそれらを排除するために)注意しなければならない。そのような二量体は、MmeIによる部分消化の後に形成され、短いアームのクローン化されたフラグメントを含有する正しいサイズのテンプレートを生じさせることができる。
ii) Ligation to short arm moieties Care must be taken during this ligation reaction to prevent the formation of short arm dimers (or to eliminate them from solution). Such dimers can be formed after partial digestion with MmeI to give a correctly sized template containing a short arm cloned fragment.

上記のように、部分的に充填されたDNA末端に対して相補的な非回文構造の突出部を含有する短いアームの使用は、好ましい方法である。あるいは、ジデオキシ塩基をその3’末端に含有する短いアームを使用することができる。MmeIは、ニックが認識部位の直後に存在する場合、DNAを切断することができる。リン酸化されていない短いアームの使用は別の選択肢である。   As noted above, the use of short arms containing nonpalinic overhangs complementary to partially filled DNA ends is a preferred method. Alternatively, a short arm containing a dideoxy base at its 3 'end can be used. MmeI can cleave DNA if a nick is present immediately after the recognition site. The use of a short arm that is not phosphorylated is another option.

このクローニング工程は、dATPで充填されたHindIII末端よりも10倍モル過剰の短いアームを使用することによって行われる。   This cloning step is performed by using a short arm with a 10-fold molar excess over the HindIII end filled with dATP.

短いアームの調製:
10μMのビオチン化オリゴShort−A 5’−GAGGAAAGGGAAGGGAAAGGAAGGTCCGAC−3’(配列番号9)の10mM Tris−HCl(pH8.0)溶液10μlを、10μMのオリゴShort−B 5’−GCTGTCGGACCTTCCTTTCCCTTCCCTTTCCTC−3’(配列番号10)の10mM Tris−HCl(pH8.0)溶液10μlと混合する。オリゴShort−Aは、ビオチンとその5’末端との間に切断可能なジスルフィド架橋を含有する。
Short arm preparation:
10 μl of 10 μM biotinylated oligo Short-A 5′-GAGGAAAGGGGAAGGGAAAAGAGAGTCCGAC-3 ′ (SEQ ID NO: 9) 10 mM Tris-HCl (pH 8.0) Mix with 10 μl of 10) 10 mM Tris-HCl (pH 8.0) solution. Oligo Short-A contains a cleavable disulfide bridge between biotin and its 5 ′ end.

80℃まで加温し、30分間かけて室温までゆっくり冷却する。   Warm to 80 ° C. and cool slowly to room temperature over 30 minutes.

連結:
ゲノムDNA混合物の部分的に充填されたHindIII末端に、3μlの10mMのリボATP;4μlの5μMの短いアーム;1μlのT4DNAリガーゼ(New England Biolabs、400u/μL)を加えて、16℃で1時間インキュベーションする。
Linking:
3 μl of 10 mM riboATP; 4 μl of 5 μM short arm; 1 μl of T4 DNA ligase (New England Biolabs, 400 u / μL) was added to the partially filled HindIII end of the genomic DNA mixture for 1 hour at 16 ° C. Incubate.

Qiagen MiniElute Reaction Clean Upのプロトコルに従ってDNA精製を進める。12μlの緩衝液EBで溶出し、また、5μlの新しく調製された緩衝液EBを使用して、チューブを変えることなく溶出を繰り返す。   Proceed with DNA purification according to the Qiagen MiniElute Reaction Clean Up protocol. Elute with 12 μl Buffer EB and repeat the elution with 5 μl freshly prepared Buffer EB without changing the tube.

これらの連結条件のもとでは、RsaIにより生じた平滑末端の連結によるゲノムDNAフラグメントの顕著な多量体化は認められない。   Under these ligation conditions, no marked multimerization of the genomic DNA fragment is observed due to blunt end ligation generated by RsaI.

T4リガーゼを熱不活性化することの代わりにQiagen Mini Eluteカラムを使用するサンプルの精製は、非連結アームの大部分を除去するために好ましい。二度の溶出は反応生成物の回収を増大させることができる。   Purification of the sample using a Qiagen Mini Elute column instead of heat inactivating the T4 ligase is preferred to remove most of the unconnected arms. Double elution can increase the recovery of reaction products.

iii)MmeI消化
MmeIによる効果的な消化は、テンプレートの収率を決定する重要な工程である。この酵素は、1μgのDNAあたり1ユニット〜2ユニットを超えない比率で使用しなければならない。New England Biolabsによれば、過剰の酵素はエンドヌクレアーゼの切断を妨害する。
iii) Mmel digestion Effective digestion with Mmel is an important step in determining template yield. This enzyme must be used in a ratio not exceeding 1 unit to 2 units per μg of DNA. According to New England Biolabs, excess enzyme interferes with endonuclease cleavage.

サンプル混合物に、2μlの緩衝液Y+/Tango(Fermentas);2μlの1mMのSAM;1μl(2u)のMmeI(New England Biolabs)を加える。   To the sample mixture, add 2 μl Buffer Y + / Tango (Fermentas); 2 μl 1 mM SAM; 1 μl (2 u) MmeI (New England Biolabs).

37℃で1時間インキュベーションする。   Incubate for 1 hour at 37 ° C.

iv)ストレプトアビジンビーズへの結合/遊離
製造者の情報では、DNAをビーズに結合させるためには30分の時間が十分であることが示されているが、一晩のインキュベーションにより、生成物の収率が強く増大する。200mMのDTTによるジスルフィド結合の切断およびDNAの遊離は30分で完了する。この工程の後、所望される生成物(50bp)の収率およびMmeI消化の効率を分析することは有用である。未消化生成物は大きなDNAフラグメントとして観察される。
iv) Binding / releasing to streptavidin beads The manufacturer's information shows that 30 minutes is sufficient to bind the DNA to the beads, but overnight incubation has allowed The yield increases strongly. The cleavage of disulfide bonds and the release of DNA with 200 mM DTT is complete in 30 minutes. After this step, it is useful to analyze the yield of the desired product (50 bp) and the efficiency of Mmel digestion. Undigested products are observed as large DNA fragments.

SAビーズへの結合/遊離:
20μlの2×B&W緩衝液(これはDynalのプロトコルに従って調製)に10μlの洗浄したSA280ビーズ(Dynal)を加えて再懸濁した。
Binding / release to SA beads:
10 μl of washed SA280 beads (Dynal) was added to 20 μl of 2 × B & W buffer (prepared according to Dynal protocol) and resuspended.

撹拌しながら室温で一晩インキュベーションする。ビーズを40μlの1×B&W緩衝液で2回洗浄する。ビーズを40μlの100mMのTris−HCl(pH8.0)で2回洗浄する。ビーズに、200mMのDTTを含む80mMのTris−HCl(pH8.0)の11μlを加える。   Incubate overnight at room temperature with agitation. Wash the beads twice with 40 μl of 1 × B & W buffer. The beads are washed twice with 40 μl of 100 mM Tris-HCl (pH 8.0). Add 11 μl of 80 mM Tris-HCl (pH 8.0) containing 200 mM DTT to the beads.

撹拌しながら室温で30分間インキュベーションする。   Incubate for 30 minutes at room temperature with agitation.

ビーズから上清を分離し、ビーズを廃棄する。必要な場合には、1μlの上清をAgilent2100バイオアナライザーDNA1000チップで分析する。   Separate the supernatant from the beads and discard the beads. If necessary, 1 μl of the supernatant is analyzed on an Agilent 2100 Bioanalyzer DNA1000 chip.

v)長いアーム部分の連結
この連結は、MmeI連結によってノムDNA中に生じた3’突出部に存在するランダムな2塩基を認識することに基づいている。これらの2塩基が変性されているとき、そのような連結は遅い反応であり、増大した濃度の酵素を必要とする(New England Biolabs、MmeIに関する情報ノート)。
v) Long arm ligation This ligation is based on recognizing random 2 bases present in the 3 ′ overhangs generated in the nom DNA by MmeI ligation. When these two bases are denatured, such ligation is a slow reaction and requires increased concentrations of enzyme (New England Biolabs, information note on MmeI).

長いアームの調製:
直ちに使用可能なPCRビーズ(Amersham)を含むチューブに、19μlの水;1μlの1ng/μlのpUC19プラスミドDNA(571〜870の領域が増幅される);2.5μlの10μMのオリゴLong−A 5’−CTCACATTAATTGCGTTGCGNNCACTGCCCGCTTTCCAG−3’(配列番号11);2.5μlの10μMのオリゴLong−B 5’−CACCAACCCAAACCAACCCAAACCGAAAAACGCCAGCAACG−3’(配列番号12)を加える。増幅を、PTC−200サーマルサイクラー(MJ Research)におけるプログラム(94℃で2分30秒;(94℃で30秒、55℃で30秒、72℃で30秒)の25サイクル;その後、72℃で10分)を使用して行う。
Long arm preparation:
In a tube containing ready-to-use PCR beads (Amersham), 19 μl water; 1 μl 1 ng / μl pUC19 plasmid DNA (571-870 region amplified); 2.5 μl 10 μM oligo Long-A 5 Add '-CTCACATTAATTGCCGTTGCGNNCACTGCCCGCTTTCCCAG-3' (SEQ ID NO: 11); 2.5 μl of 10 μM Oligo Long-B 5′-CACCCAACCCAAACCAACCCAAACCGAAAAACGCCAGCAACG-3 '(SEQ ID NO: 12). Amplification was 25 cycles of program (94 ° C. for 2 minutes 30 seconds; 94 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, 72 ° C. for 30 seconds) in a PTC-200 thermal cycler (MJ Research); For 10 minutes).

増幅産物の予想される長さは323bpである。反応産物はQiagenカラムにより精製され、その純度および濃度はAgilent2100バイオアナライザーDNA1000チップでの分析によって見積もらなければならない。   The expected length of the amplified product is 323 bp. The reaction product is purified by a Qiagen column and its purity and concentration must be estimated by analysis on an Agilent 2100 Bioanalyzer DNA1000 chip.

PCR産物は、その後、BtsIで消化されなければならない。酵素量およびインキュベーション時間はPCR産物の量に依存する。消化効率はAgilent2100バイオアナライザーDNA1000チップでの分析によって見積もらなければならない。323bpから301bpへのサイズの変化が予測される。消化が完全であるならば、Qiagenカラムによる精製(PCR産物精製プロトコル)が、反応液から小さい22bpの生成物を除去するために十分である。そうでない場合には、301bpのフラグメントを2%アガロースゲルにより精製しなければならない。   The PCR product must then be digested with BtsI. The amount of enzyme and the incubation time depend on the amount of PCR product. Digestion efficiency must be estimated by analysis on an Agilent 2100 Bioanalyzer DNA1000 chip. A change in size from 323 bp to 301 bp is predicted. If the digestion is complete, purification by Qiagen column (PCR product purification protocol) is sufficient to remove a small 22 bp product from the reaction. Otherwise, the 301 bp fragment must be purified on a 2% agarose gel.

長いアーム部分の連結:
ビーズから除かれた上清に、2μlの100mMのMgCl;2μlの10mMのrATP;5μlの長いアーム;1μlの濃縮T4DNAリガーゼ(New England Biolabs、2000u/μl)を加える。
Long arm connection:
To the supernatant removed from the beads, add 2 μl 100 mM MgCl 2 ; 2 μl 10 mM rATP; 5 μl long arm; 1 μl concentrated T4 DNA ligase (New England Biolabs, 2000 u / μl).

16℃で一晩インキュベーションする。   Incubate overnight at 16 ° C.

必要な場合には、1μlの反応液をAgilent2100バイオアナライザーDNA1000チップで分析する。   If necessary, 1 μl of the reaction is analyzed on an Agilent 2100 Bioanalyzer DNA1000 chip.

vi)最終のテンプレート精製
最終精製工程の場合、所望される連結されたテンプレートが、遊離状態の長いアームおよび結果として生じ得る長いアームの二量体または未反応の50bpの産物から分離される。変性条件でのテンプレートの加熱は、テンプレート鎖の解離を最小限に抑えるために避けなければならない。
vi) Final Template Purification For the final purification step, the desired linked template is separated from the free long arm and the resulting long arm dimer or unreacted 50 bp product. Heating the template in denaturing conditions must be avoided to minimize template strand dissociation.

テンプレートの最終精製:
サンプル全量を2%アガロースゲルに負荷する。遊離状態の長いアーム(301bp)、テンプレート(350bp)および長いアームの二量体(600bp)の間の良好な分離が達成されるほど長く電気泳動する。アガロースからバンドを切り出す。
Final template purification:
Load the entire sample onto a 2% agarose gel. Electrophoresis long enough to achieve good separation between the free long arm (301 bp), template (350 bp) and long arm dimer (600 bp). Cut out a band from agarose.

Clontech Montage AgaroseキットまたはQiagen MiniElute Agarose ExtractionキットによってDNAを精製する。Qiagenキットが使用される場合、推奨されるように50℃でチューブを加温してはならず、室温で15分間溶解させられる。必要な場合には、最終生成物をAgilent2100バイオアナライザーDNA1000チップで分析することができる。   DNA is purified by Clontech Montage Agarose kit or Qiagen MiniElute Agarose Extraction kit. If a Qiagen kit is used, the tube should not be warmed at 50 ° C. as recommended, but allowed to dissolve for 15 minutes at room temperature. If necessary, the final product can be analyzed on an Agilent 2100 Bioanalyzer DNA1000 chip.

その後、サイズ標準化が確認された。同じ実験が、33P−dATPで標識されたバクテリオファージλのゲノムDNAまたはヒトのゲノムDNAから開始して並行して行われた。 After that, size standardization was confirmed. The same experiment was performed in parallel starting from bacteriophage λ genomic DNA or human genomic DNA labeled with 33 P-dATP.

図11Cには、プロセスの様々な工程の後で回収され、オートラジオグラフィーによって分析されたアリコートが示される。レーン1:完全なDNAコロニーベクターサイズのPCR産物(350bp);レーン2〜6:λゲノムDNA、およびレーン7〜10:ヒトゲノムDNA;レーン3および7、短いアームへの連結の後;レーン4および8、MmeIによる消化の後、サイズ標準化が観察される;レーン5、6、9および10:長いアームとの連結の後、従って、予想されたサイズを有するDNAコロニーベクターが生じている。   FIG. 11C shows aliquots collected after various steps of the process and analyzed by autoradiography. Lane 1: complete DNA colony vector size PCR product (350 bp); lanes 2-6: lambda genomic DNA and lanes 7-10: human genomic DNA; lanes 3 and 7, after ligation to short arm; lane 4 and 8. Size normalization is observed after digestion with MmeI; Lanes 5, 6, 9 and 10: After ligation with long arms, DNA colony vectors with the expected size are thus generated.

DNAコロニーは、その後、以下のように作製された:HindIIIで消化され、MmeIでサイズ標準化されたλまたはヒトのゲノムDNAフラグメントを含有し、本実施例に示されたように構築されたDNAコロニーベクターが、国際公開公報第00/18957号の方法を使用してDNAコロニーを生じさせるために使用された。図11Dには、λDNAのDNAコロニーが示される。図11Eには、λDNAのDNAコロニー(左段)またはヒトDNAのDNAコロニー(右欄の最初の3つの画像)が示される。これらのDNAコロニーは、その後、制限配列タグを同定するために、国際公開公報第98/44152号の方法を使用してその場で配列決定されている。   DNA colonies were then generated as follows: DNA colonies digested with HindIII, containing lambda or human genomic DNA fragments size-standardized with MmeI and constructed as shown in this example The vector was used to generate DNA colonies using the method of WO 00/18957. FIG. 11D shows a DNA colony of λDNA. FIG. 11E shows a DNA colony of λDNA (left column) or a human DNA DNA colony (first three images in the right column). These DNA colonies are then sequenced in situ using the method of WO 98/44152 to identify restriction sequence tags.

DNAコロニーベクターのサイズはまた、PCR増幅によって確認された。PCR産物は、その後、pUC19プラスミドにクローン化され、大腸菌のコンピテント細胞(XL−2Blue、Stratagene)に形質転換された。個々のクローンからのミニプレップが配列決定された。制限配列タグが20bpの予想されたサイズであることが確認された。しかしながら、一部のクローンについて長さが21塩基であるタグが回収された。20塩基未満のタグは見出されなかった。   The size of the DNA colony vector was also confirmed by PCR amplification. The PCR product was then cloned into pUC19 plasmid and transformed into E. coli competent cells (XL-2 Blue, Stratagene). Minipreps from individual clones were sequenced. The restriction sequence tag was confirmed to be the expected size of 20 bp. However, tags that were 21 bases in length for some clones were recovered. Tags with less than 20 bases were not found.

フィンガープリント実験では、予想された14個のHindIII消化λのすべてがDNAコロニーベクターに存在することが明らかにされた。MmeI処理および長いアームの連結の後、フラグメントがアガロースゲルから精製され、プライマー伸長が3つのdXTPおよび1つのジデオキシヌクレオチド(例えば、dATP、dTTP、dCTPおよびddGTP)の存在下で行われた。生成物は、その後、それぞれの予想されるフラグメントの同定を可能にするアクリルアミドゲルで分析された。   Fingerprint experiments revealed that all 14 predicted HindIII digested lambda were present in the DNA colony vector. After Mmel treatment and long arm ligation, the fragment was purified from an agarose gel and primer extension was performed in the presence of three dXTP and one dideoxynucleotide (eg, dATP, dTTP, dCTP and ddGTP). The product was then analyzed on an acrylamide gel that allowed the identification of each expected fragment.

4塩基の突出部を生じさせる6塩基カッターがクローニングのために使用される場合、21個の連続した塩基に関する情報を、調製されたテンプレートから得ることができる。21塩基のうち、6塩基はエンドヌクレアーゼの認識部位を形成する既知の塩基であり、15塩基は遺伝子変化を検出するために使用することができる。一部の酵素の場合、短いアームの「突出」末端がMmeI部位と重なるならば、この数を増大させることができる。例えば、NcoI末端のCATGGに連結されたTCCGAはMmeI部位を形成する。   If a 6-base cutter that produces a 4-base overhang is used for cloning, information on 21 consecutive bases can be obtained from the prepared template. Of the 21 bases, 6 bases are known bases that form endonuclease recognition sites, and 15 bases can be used to detect genetic changes. For some enzymes, this number can be increased if the “overhang” end of the short arm overlaps the MmeI site. For example, TCCGA linked to NcoI-terminal CATGG forms an MmeI site.

上記に記載された標準的なプロトコルの2つの変法もまた、クローニングの能力を増大させるために使用された。1つの変法では、平滑末端を生じさせる酵素が使用された。DNA切断のために使用される酵素が6塩基の認識配列を有し、かつ平滑末端をもたらす場合、23個の連続した塩基に関する情報(6塩基が既知であり、17塩基がSNP検出のためである)を得ることができる。平滑末端連結の効率はより低いので、長い連結時間が必要とされる。それにもかかわらず、連結が一晩行われたとき、十分な連結効率が達成された。MscIで消化されたλDNAを使用して得られたテンプレートの収率は、HindIIIで消化されたλDNAを用いた収率と類似していた。   Two variations of the standard protocol described above were also used to increase the ability of cloning. In one variation, an enzyme that produces blunt ends was used. If the enzyme used for DNA cleavage has a 6 base recognition sequence and results in blunt ends, information on 23 consecutive bases (6 bases are known and 17 bases are for SNP detection) There is). Since the efficiency of blunt end ligation is lower, longer ligation times are required. Nevertheless, sufficient ligation efficiency was achieved when ligation was performed overnight. The yield of template obtained using λDNA digested with MscI was similar to that using λDNA digested with HindIII.

増幅されたテンプレートをpUC19プラスミドに挿入することによって得られたプラスミドの分析により、以下のことが明らかなった:(1)短いアームの二量体を含む「テンプレート」は存在しないこと;(2)所望されない生成物の量が低いこと(18クローンのうち、わずかに1個〜2個のクローンのみ);(3)種々のλゲノムDNAフラグメントがテンプレートにおいて良好に提示されること(合計で15個のテンプレート中、3個のフラグメントが2度検出されただけであった)。   Analysis of the plasmid obtained by inserting the amplified template into the pUC19 plasmid revealed the following: (1) There is no “template” containing a short arm dimer; (2) Low amount of undesired product (only 1 to 2 out of 18 clones); (3) Various λ genomic DNA fragments are well displayed in the template (15 total) Only 3 fragments were detected twice in this template).

別の変法では、平滑末端の人為的な作製が用いられた。最初のDNA消化の後に残存する4塩基の突出部が除去されている場合、クローニング情報は25塩基に増大する(6塩基が既知であり、19塩基がSNP検出のためである)。予備実験において、突出部を除去することができる2つの酵素が調べられた。リョクトウヌクレアーゼ(New England Biolabs)は平滑末端を効率的に生じさせることができなかった。クレノウ酵素による3’突出部の除去は、満足すべき結果をもたらした。更に、必要なデオキシヌクレオチドが存在する場合、後者の酵素はまた、高頻度カッターによって生じる末端が連結に関係することを効率的に妨げることができる。例えば、DNAがPstIおよびMspIによって消化される場合、dCTPの存在下で、クレノウ酵素はPstI末端を削り、MspI末端を不活性な一塩基の5’突出に変換する(図12)。   In another variation, artificial creation of blunt ends was used. If the 4 base overhang remaining after the first DNA digest is removed, the cloning information increases to 25 bases (6 bases are known and 19 bases are for SNP detection). In a preliminary experiment, two enzymes capable of removing protrusions were investigated. Mungbean nuclease (New England Biolabs) failed to generate blunt ends efficiently. Removal of the 3 'overhang by Klenow enzyme gave satisfactory results. Furthermore, if the necessary deoxynucleotides are present, the latter enzyme can also effectively prevent the termini produced by the high frequency cutter from participating in ligation. For example, when DNA is digested with PstI and MspI, in the presence of dCTP, the Klenow enzyme trims the PstI end and converts the MspI end to an inactive single base 5 'overhang (Figure 12).

6.3.実施例3 ゲノム全域での配列変化の検出
本実施例では、再現性のある様式で、複雑なゲノムから非常に多数の制限配列タグを生じさせるために使用される本発明の実施形態が例示される。これらの制限配列タグは、ゲノム間の遺伝子変化体を、これらの変化体の事前の知識を用いることなく同定するために、また、包括的な様式で、かつ、個体の集団に特異的な表現型に関連する変化体の事前の知識に基づいた仮説を用いることなく同定するために、また、そのような変化体を、得られた高密度の制限配列タグにより、最小サイズのゲノム領域に対応させるために有用である。
6.3. Example 3 Detection of Sequence Changes across the Genome This example illustrates an embodiment of the invention used to generate a large number of restriction sequence tags from a complex genome in a reproducible manner. The These restriction sequence tags are used to identify genetic variants between genomes without using prior knowledge of these variants, and in a comprehensive manner and specific to a population of individuals. To identify hypotheses based on prior knowledge of type-related variants, and to match such variants to the smallest genomic regions with the resulting high-density restriction sequence tags Useful to make.

本実施例に開示される方法は、異なるゲノムDNAサンプルから同一の制限フラグメントを生じさせるために同じ制限エンドヌクレアーゼを使用することに基づいている。増幅の後、これらの制限フラグメントの末端が配列決定され、その配列が処理されて、ゲノムDNAの消化のために使用される制限酵素の認識部位のすぐ横に隣接するヌクレオチドの短い配列である制限配列タグを同定する。   The method disclosed in this example is based on using the same restriction endonuclease to generate identical restriction fragments from different genomic DNA samples. After amplification, the ends of these restriction fragments are sequenced and the sequence is processed to a restriction that is a short sequence of nucleotides immediately adjacent to the recognition site of the restriction enzyme used for digestion of genomic DNA. Identify sequence tags.

臨床研究の患者によって本明細書中に例示される研究中の集団の各個体について、この方法が以下の工程に従って行われる:
1)ゲノムDNAの抽出
ゲノムDNAが、種々の個体に由来する生物学的サンプルから抽出される。これらの生物学的サンプルは口腔粘膜または血液サンプルのいずれかである。ゲノムDNAは、標準的なプロトコルを使用して抽出される。典型的には、0.5マイクログラム〜3マイクログラムのゲノムDNAが口腔粘膜サンプルから抽出され、4マイクログラムのゲノムDNAが100マイクロリットルの全血サンプルから抽出される。1つの二倍体ヒトゲノムは約6ピコグラムのDNAを有するので、これは二倍体ゲノムの少なくとも80コピーから600コピー以上に相当し、本発明者らの目的には十分である。
For each individual in the population under study exemplified herein by patients in a clinical study, the method is performed according to the following steps:
1) Extraction of genomic DNA Genomic DNA is extracted from biological samples derived from various individuals. These biological samples are either oral mucosa or blood samples. Genomic DNA is extracted using standard protocols. Typically, 0.5 micrograms to 3 micrograms of genomic DNA is extracted from an oral mucosa sample and 4 micrograms of genomic DNA is extracted from a 100 microliter whole blood sample. Since one diploid human genome has about 6 picograms of DNA, this represents at least 80 to 600 copies of the diploid genome, which is sufficient for our purposes.

2)制限消化
使用される制限エンドヌクレアーゼは、2つの制限酵素認識部位の間の平均距離(これは、得られるゲノム制限フラグメントの平均的な長さに等しい)に直接的に依存する、得られるゲノムでの制限配列タグの密度に従って選ばれる。したがって、5000塩基毎に平均して少なくとも1回の切断を得ることが目的であるので、平均サイズが4096塩基であるフラグメントを生じさせることが予想されるように、6塩基の認識部位を有する制限酵素が使用される。したがって、約60億塩基を含有するそれぞれの二倍体ヒトゲノムについて1,400,000個を超えるゲノム制限フラグメントが作製される。それぞれのゲノム制限フラグメントについて、2つの制限配列タグが作製されるので、推定される総数で280万を超える異なる制限配列タグが二倍体ヒトゲノムについて作製される。以下に議論されるように、これらの実施例で生じる制限配列タグは長さが15塩基であり、その多型がヒトゲノムにおいて500塩基毎に見出され、280万個のタグにより、患者あたり80,000を超える多型、またはヒトゲノム配列の35,000塩基毎に1つの多型が生じることが見積もられる。
2) Restriction digestion The restriction endonuclease used is obtained, which depends directly on the average distance between the two restriction enzyme recognition sites, which is equal to the average length of the resulting genomic restriction fragment Selected according to the density of restriction sequence tags in the genome. Therefore, the goal is to obtain an average of at least one cleavage every 5000 bases, so a restriction with 6 bases of recognition sites is expected to produce fragments with an average size of 4096 bases. Enzymes are used. Thus, over 140,000 genome restriction fragments are generated for each diploid human genome containing about 6 billion bases. For each genomic restriction fragment, two restriction sequence tags are generated, so an estimated total of over 2.8 million different restriction sequence tags are generated for the diploid human genome. As discussed below, the restriction sequence tags that occur in these examples are 15 bases in length, and the polymorphisms are found every 500 bases in the human genome, with 2.8 million tags giving 80 per patient. It is estimated that over 1,000,000 polymorphisms, or one polymorphism occurs every 35,000 bases of the human genome sequence.

個体あたりの得られる制限配列タグの数は、異なる制限酵素または酵素の組合わせを使用することによって調節することができる。例えば、制限配列タグの数を増大させるために、複数の制限酵素を組み合わせて使用することができるし、あるいは、この方法を異なる酵素を用いて連続して繰り返すことができる。あるいは、制限配列タグの数を減少させるために、認識部位がより長い酵素を単独または組合せで使用することができる。   The number of restriction sequence tags obtained per individual can be adjusted by using different restriction enzymes or combinations of enzymes. For example, a plurality of restriction enzymes can be used in combination to increase the number of restriction sequence tags, or the method can be repeated sequentially with different enzymes. Alternatively, enzymes with longer recognition sites can be used alone or in combination to reduce the number of restriction sequence tags.

この方法が同じサンプルまたは異なるサンプルに対して繰り返されるとき、サンプル間のゲノム配列における変化による変動を除いて、同一の制限フラグメントを生じさせ、その結果、同等の制限配列タグを得ることが不可欠である。理論的には、認識部位が同一である異なる制限酵素(例えば、アイソシゾマー)を使用することができる。しかしながら、これらの実施例では、同じ生物および同じ供給者に起源を有する同一の酵素が使用される。   When this method is repeated for the same sample or different samples, it is essential to produce identical restriction fragments, resulting in identical restriction sequence tags, except for variations due to changes in the genomic sequence between samples. is there. Theoretically, different restriction enzymes (eg, isosizomers) with the same recognition site can be used. However, in these examples, the same enzyme that originates from the same organism and the same supplier is used.

制限消化は、患者あたり二倍体ゲノムの少なくとも10コピー〜20コピーを使用して行われる。すなわち、重複性が、それぞれの制限配列タグが提示されることを確実にするために導入される。   Restriction digests are performed using at least 10 to 20 copies of the diploid genome per patient. That is, redundancy is introduced to ensure that each restriction sequence tag is presented.

3)増幅用および配列決定用のベクターへのゲノム制限フラグメントの挿入
本実施例では、DNAコロニーがゲノム制限フラグメントの増幅および配列決定のために使用される。
3) Insertion of genomic restriction fragments into amplification and sequencing vectors In this example, DNA colonies are used for amplification and sequencing of genomic restriction fragments.

ゲノム制限フラグメントは、環状分子をもたらす連結反応を行うことによってDNAコロニーベクター(すなわち、所定の配列を有する操作された核酸)に連結される。DNAコロニーベクターは以下の特徴を有する:消化されたゲノムDNAフラグメントの末端との適合性を有し、好ましくは粘着性である2つの末端(ここで、そのような末端は、ベクターの自己連結を防止するために脱リン酸化されている);IIS型制限酵素(例えば、BsmFI、BceA1、Eco57IまたはMmeIなど)に対する2つの認識部位(ここで、それらはそれぞれが、末端のすぐ近くに配置され、ベクターに連結されるゲノム制限フラグメント内での切断を行わせるように配向している);2つの配列決定用プライマーに対する認識部位(ここで、それらのそれぞれもまた、ベクターの末端の近くにあり、ベクターと連結されるゲノム制限フラグメントの方向にプライマー伸長を可能にするように配向している);ベクターおよび挿入されたフラグメントの一部分の増幅を可能にするように配向した2つの増幅プライマー(ここで、これらは配列決定用プライマーの配列と重なり得る);そして、場合により、増幅プライマー配列を使用して増幅される領域の外側に配置されている低頻度で切断する制限酵素の認識部位。DNAコロニーベクターの更なる特徴には、例えば、DNAコロニーの線状化のための、増幅された領域の内部に存在する更なる制限部位、またはスペーサー配列が含まれる。   Genomic restriction fragments are ligated to a DNA colony vector (ie, an engineered nucleic acid having a predetermined sequence) by performing a ligation reaction that results in a circular molecule. A DNA colony vector has the following characteristics: two ends that are compatible with the ends of the digested genomic DNA fragment and are preferably sticky (where such ends are responsible for self-ligation of the vector). Two recognition sites for type IIS restriction enzymes (such as BsmFI, BceA1, Eco57I or MmeI), each of which is located in the immediate vicinity of the ends; Oriented to cause cleavage within the genomic restriction fragment linked to the vector); recognition sites for the two sequencing primers, each of which is also near the end of the vector, Oriented to allow primer extension in the direction of the genomic restriction fragment ligated with the vector); And two amplification primers that are oriented to allow amplification of a portion of the inserted fragment (wherein they can overlap the sequence of the sequencing primer); and optionally use an amplification primer sequence A recognition site for a restriction enzyme that cleaves at a low frequency located outside the region to be amplified. Additional features of the DNA colony vector include additional restriction sites present within the amplified region, eg, for linearization of the DNA colony, or spacer sequences.

ゲノム制限フラグメントの鎖状体化(concatemerization)を防止するために、DNAコロニーベクター分子は、ゲノム制限フラグメントと比較してモル過剰で使用される。   In order to prevent concatenation of genomic restriction fragments, DNA colony vector molecules are used in molar excess compared to genomic restriction fragments.

4)インサートサイズの標準化
ゲノム制限フラグメントに連結されたDNAコロニーベクターを含有する環状DNA分子は、その後、IIs型制限酵素で消化される。例えば、BceAIが使用される場合、BceAIは挿入ゲノムフラグメント内の14塩基を切断する。DNAポリメラーゼIのクレノウフラグメントまたはT4DNAポリメラーゼなどのDNAポリメラーゼを用いた充填反応の後、得られた平滑末端が連結され、これにより、連結されたゲノム制限フラグメントの28塩基部分(すなわち、ゲノム制限フラグメントの各末端に由来する14塩基の部分)を含有する環状分子が得られる。
4) A circular DNA molecule containing a DNA colony vector linked to a standardized genomic restriction fragment of insert size is then digested with a type IIs restriction enzyme. For example, when BceAI is used, BceAI cuts 14 bases in the inserted genomic fragment. After a filling reaction using a DNA polymerase such as the Klenow fragment of DNA polymerase I or a T4 DNA polymerase, the resulting blunt ends are ligated, whereby the 28 base portion of the ligated genomic restriction fragment (ie, the genomic restriction fragment). A cyclic molecule containing a 14-base moiety derived from each end of

より長いインサートが、その認識配列の20塩基外側で切断するMmeIなどの酵素を使用して作製される。しかしながら、2塩基の3’突出部が生じるという事実により、DNAポリメラーゼIのクレノウフラグメントまたはT4DNAポリメラーゼなどのDNAポリメラーゼを用いた反応により、2塩基が除かれる。この場合、得られる連結されたゲノム制限フラグメントは長さが36塩基である。   Longer inserts are made using an enzyme such as MmeI that cuts 20 bases outside of its recognition sequence. However, due to the fact that a 2 base 3 'overhang occurs, the reaction with a DNA polymerase such as the Klenow fragment of DNA polymerase I or T4 DNA polymerase removes 2 bases. In this case, the resulting ligated genomic restriction fragment is 36 bases in length.

5)DNAコロニーテンプレートの作製
DNAコロニーテンプレートは、増幅プライマーの存在下での1サイクル以上のPCR増幅を使用して作製される。DNAテンプレート分子の配列は5’末端から3’末端に以下の配列を含む:順方向での第1の増幅プライマーの配列;順方向での第1の配列決定用プライマーの配列(これは第1の増幅プライマーの配列と重なり得る);IIS型制限酵素の第1の認識部位;サイズ標準化工程から得られる28塩基または36塩基の連結されたゲノム制限フラグメント(これは、ゲノムDNAを消化するために使用された制限酵素の認識部位の半分を含む);IIS型制限酵素の第2の認識部位;逆方向での第2の配列決定用プライマーの配列(これは第2の増幅プライマー配列の配列と重なり得る);および逆方向での第2の増幅プライマーの配列。
5) Preparation of DNA colony template A DNA colony template is prepared using one or more cycles of PCR amplification in the presence of amplification primers. The sequence of the DNA template molecule comprises from the 5 ′ end to the 3 ′ end: the sequence of the first amplification primer in the forward direction; the sequence of the first sequencing primer in the forward direction (this is the first sequence A first recognition site for a type IIS restriction enzyme; a 28-base or 36-base ligated genomic restriction fragment obtained from a size normalization process (to digest genomic DNA) Including half of the recognition site of the restriction enzyme used); second recognition site of type IIS restriction enzyme; sequence of the second sequencing primer in the reverse direction (this is the sequence of the second amplification primer sequence and And the sequence of the second amplification primer in the reverse direction.

あるいは、DNAコロニーテンプレートは、増幅プライマーによって増幅される領域の外側でDNAコロニーベクターを切断する低頻度切断酵素を使用して、前の工程で得られる環状分子を単に制限消化することによって生じさせることができる。   Alternatively, a DNA colony template can be generated by simply restriction digesting the circular molecule obtained in the previous step, using a low-frequency cleavage enzyme that cuts the DNA colony vector outside the region amplified by the amplification primer. Can do.

6)DNAコロニーの作製
DNAコロニーを生じさせるための第1の工程は、固体表面にDNAコロニーテンプレート分子および増幅プライマーを結合させることであり、固体表面は例えば、官能基化されたガラスまたはプラスチック(例えば、NucleoLinkチューブ(Nunc、Roskilde、デンマーク)などの表面などである。DNAコロニーテンプレートおよび増幅プライマー分子の濃度は、結合後、結合した増幅プライマーを使用したDNAコロニー内へのDNAコロニーテンプレート分子の局在化した増幅を可能にするために、また、異なるDNAコロニーの間において所望される間隔を達成するために、表面が高密度の増幅プライマー分子および比較的低密度のDNAコロニーテンプレート分子で覆われるように選ばれる。増幅後のDNAコロニーの総数は、適切な重複性を確保にするために、ゲノムDNAから得られた異なる制限フラグメントの数の少なくとも10倍〜20倍でなければならない。140万個のゲノム制限フラグメントが作製されるこの実施例では、約3000万個のDNAコロニーが3平方センチメートルの表面に作製される。
6) Preparation of DNA colonies The first step for generating DNA colonies is to bind DNA colony template molecules and amplification primers to the solid surface, which can be, for example, functionalized glass or plastic ( For example, the surface of a NucleoLink tube (Nunc, Roskilde, Denmark), etc. The concentration of the DNA colony template and amplification primer molecules is determined after binding, and the concentration of the DNA colony template molecules into the DNA colony using the bound amplification primer. To enable localized amplification and to achieve the desired spacing between different DNA colonies, the surface is covered with a high density of amplification primer molecules and a relatively low density of DNA colony template molecules. like The total number of DNA colonies after amplification must be at least 10 to 20 times the number of different restriction fragments obtained from genomic DNA to ensure proper redundancy.1.4 million genomes In this example, where restriction fragments are generated, approximately 30 million DNA colonies are generated on a 3 square centimeter surface.

増幅は、5.3節およびPCT国際公開公報第02/46456号に記載されているように、等温手法を使用して行われる。   Amplification is performed using isothermal techniques as described in Section 5.3 and PCT Publication No. 02/46456.

7)DNAコロニーの配列決定
増幅後、DNAコロニーは、制限消化、その後の変性によって一本鎖にされる。第1の配列決定用プライマーが、その後、DNAコロニーベクターに対してハイブリダイゼーションさせられる。その後、表面は、T7DNAポリメラーゼなどのDNAポリメラーゼおよび4つの可能なヌクレオチドのうちの1つのみの混合物とインキュベーションされる。混合物は、取り込まれるヌクレオチドの10個のうちのほぼ1個が蛍光標識されているように、同じ種類の蛍光標識されたヌクレオチドおよび標識されていないヌクレオチドの両方を含有する。これらの標識されたヌクレオチドは、それらがDNAコロニー内の分子の配列に対して相補的である場合、プライマーの3’末端に取り込まれる。プライマー伸長工程の後、画像を蛍光顕微鏡(ORCA−ER CCDカメラ(浜松、日本)を備えたAxiovert200(Zeiss、ドイツ))によって撮影し、それぞれのDNAコロニーの蛍光の位置および強度を測定する。この手法は、4つの異なる種類のヌクレオチドのすべてを1つずつ繰り返して反復することによる段階的な様式で繰り返される。それぞれの工程において、所定の塩基が取り込みのために使用され、得られたシグナルが表面上の各DNAコロニーについて測定される。この工程において1つ以上の塩基を取り込んでいるDNAコロニーの蛍光強度は、それに比例してより強くなり、これに対して、塩基を取り込んでいないコロニーの蛍光強度は変化しないままである。取り込み工程の後での蛍光強度を組み込み工程の前での強度と比較することによって、DNAコロニーに取り込まれた塩基の量が決定される。各DNAコロニーについて蛍光強度の連続的な変化を追跡し、その強度を、伸長工程のために使用された塩基の正体と相関させることにより、各DNAコロニーに含有されるDNAの配列が決定される。
7) Sequencing of DNA colonies After amplification, the DNA colonies are made single-stranded by restriction digestion followed by denaturation. A first sequencing primer is then hybridized to the DNA colony vector. The surface is then incubated with a DNA polymerase such as T7 DNA polymerase and a mixture of only one of the four possible nucleotides. The mixture contains both the same type of fluorescently labeled nucleotides and unlabeled nucleotides, so that approximately one out of 10 of the incorporated nucleotides is fluorescently labeled. These labeled nucleotides are incorporated at the 3 ′ end of the primer when they are complementary to the sequence of the molecule within the DNA colony. After the primer extension step, images are taken with a fluorescence microscope (Axiovert 200 (Zeiss, Germany) equipped with an ORCA-ER CCD camera (Hamamatsu, Japan)) and the fluorescence position and intensity of each DNA colony is measured. This approach is repeated in a step-wise fashion by repeating all four different types of nucleotides one at a time. In each step, a predetermined base is used for incorporation and the resulting signal is measured for each DNA colony on the surface. In this step, the fluorescence intensity of a DNA colony incorporating one or more bases is proportionally stronger, whereas the fluorescence intensity of colonies not incorporating a base remains unchanged. By comparing the fluorescence intensity after the incorporation step with the intensity before the incorporation step, the amount of base incorporated into the DNA colony is determined. By tracking the continuous change in fluorescence intensity for each DNA colony and correlating that intensity with the identity of the base used for the extension step, the DNA sequence contained in each DNA colony is determined. .

配列決定工程は、ゲノムフラグメントに由来する28塩基または36塩基が読み取られるまで繰り返される。配列決定される塩基の数は、ゲノムDNAの消化のために使用される制限酵素の認識部位の半分まで伸長する配列決定用プライマーを使用することによって減少させることができる。   The sequencing process is repeated until 28 or 36 bases from the genomic fragment are read. The number of bases sequenced can be reduced by using sequencing primers that extend up to half of the recognition site of the restriction enzyme used for digestion of genomic DNA.

必要な場合には、伸長した第1の配列決定用プライマーを変性および洗浄によって除去することができ、相補鎖の配列決定を、第2の配列決定用プライマーを使用して行うことができる。   If necessary, the extended first sequencing primer can be removed by denaturation and washing, and sequencing of the complementary strand can be performed using the second sequencing primer.

8)制限配列タグ
DNAコロニーを配列決定することから得られる配列は、それぞれの最初のゲノム制限フラグメントに由来する2つの制限配列タグを同定するために処理される。例えば、酵素MmeIが連結された制限フラグメントのサイズを標準化するために使用されたとき、制限配列タグは、18塩基の長さから、ゲノムDNAの消化のために使用される制限部位の半分に由来する3塩基を引いた長さである。BceAIの場合、制限配列タグは11塩基の長さである。
8) Restriction sequence tag The sequence obtained from sequencing the DNA colony is processed to identify two restriction sequence tags from each initial genomic restriction fragment. For example, when the enzyme MmeI is used to normalize the size of the ligated restriction fragment, the restriction sequence tag is derived from a length of 18 bases and from half of the restriction sites used for genomic DNA digestion. This is the length minus 3 bases. In the case of BceAI, the restriction sequence tag is 11 bases long.

これらの2つの制限配列タグにより、最初のゲノム制限フラグメントの末端が表される。それぞれのDNAコロニーについて得られた2つのタグは、ゲノム上で物理的に近接しており(例えば、平均して4096塩基離れており)、更なる使用のために保存される。ゲノム上のタグの位置は、15塩基または11塩基からなる配列に、ゲノムDNAの消化のために使用される制限酵素の制限部位の6塩基を加えた配列(すなわち、21塩基または17塩基の配列)を使用して決定される。   These two restriction sequence tags represent the ends of the first genomic restriction fragment. The two tags obtained for each DNA colony are physically close together on the genome (eg, on average 4096 bases apart) and are stored for further use. The position of the tag on the genome is a sequence consisting of 15 bases or 11 bases plus 6 bases of restriction sites of restriction enzymes used for digesting genomic DNA (ie, 21 bases or 17 bases) ).

9)制限配列タグの整理および表現型に関連する配列変化の同定
その後、異なるタグを同定し、各個体についてそれぞれの制限配列タグの数を決定するために、コンピュータープログラムを使用して制限配列タグが比較される。これらのタグは、その後、相同的なタグの群および集団における特定の表現型に関連する配列変化を同定するために、個体間で比較される。この比較は、この分野で知られている統計学的分析(例えば、隠れマルコフ連鎖またはクラスタリング法など)によって行うことができる。タグはまた、以前に得られたタグと、またはデータベース由来の配列と比較することができる。
9) Arrangement of restriction sequence tags and identification of sequence changes associated with the phenotype. Then, using a computer program to identify the different tags and determine the number of each restriction sequence tag for each individual, the restriction sequence tags Are compared. These tags are then compared between individuals to identify sequence changes associated with specific phenotypes in groups and populations of homologous tags. This comparison can be done by statistical analysis known in the art (such as hidden Markov chains or clustering methods). Tags can also be compared to previously obtained tags or to sequences from databases.

2つの集団間の制限配列タグの比較は異なる結果をもたらし得る。所定の配列変化について、集団1における2つのタイプの遺伝子変化の割合が集団2における割合と異なることがある。   Comparison of restriction sequence tags between the two populations can yield different results. For a given sequence change, the proportion of the two types of genetic changes in population 1 may differ from the proportion in population 2.

他の例では、配列変化の様々なタイプの割合が2つの集団で類似または同一であることがある。しかし、各集団に由来する個体における異なる遺伝子変化体の特定の組合わせを分析することにより、変異体のいくつかの組合わせが2つの集団において異なる割合で表されることを明らかにすることができる。   In other examples, the percentage of various types of sequence variation may be similar or identical in the two populations. However, analysis of specific combinations of different genetic variants in individuals from each population may reveal that some combinations of variants are represented at different rates in the two populations. it can.

本発明の方法によって得ることができたタグ群の例:
個体1では、下記の配列が決定される:
T1a=acgtgtcgatggctgatgggtaggtagt(配列番号13)、23回見出される。
T1b=ggtggtgggaatgggattggaaatgttt(配列番号14)、11回見出される。
T1c=ggtggtgggaatcggattggaaatgttt(配列番号15)、8回見出される。
T1e=ccaaggtgatcggatgtaatggtattgt(配列番号16)、13回見出される。
T1f=ccaaggtgatcggaagtaatggtattgt(配列番号17)、5回見出される。
Examples of tags that could be obtained by the method of the present invention:
For individual 1, the following sequence is determined:
T1a = acgtgtcgatggctgatgggtaggtagt (SEQ ID NO: 13), found 23 times.
T1b = ggtggtgggaatgggattggaaatgttt (SEQ ID NO: 14), found 11 times.
T1c = ggtggtgggaatcggattggaaatgttt (SEQ ID NO: 15), found 8 times.
T1e = ccaaggtgatcggatgtaatggtattgt (SEQ ID NO: 16), found 13 times.
T1f = ccaaggtgatcggaagtaatggtattgt (SEQ ID NO: 17), found 5 times.

個体2では、下記の配列が決定される:
T2a=acgtgtcgatggctgatgggtaggtagt(配列番号13)、18回見出される。
T2b=ggtggtgggaatgggattggaaatgttt(配列番号14)、22回見出される。
T2c=ccaaggtgatcggatgtaatggtattgt(配列番号16)、15回見出される。
For individual 2, the following sequence is determined:
T2a = acgtgtcgatggctgatgggtaggtagt (SEQ ID NO: 13), found 18 times.
T2b = ggtggtgggaatgggattggaaatgttt (SEQ ID NO: 14), found 22 times.
T2c = ccaaggtgatcggatgtaatggtattgt (SEQ ID NO: 16), found 15 times.

個体3では、下記の配列が決定される:
T3a=acgtgtcgatggctgatgggtaggtagt(配列番号13)、20回見出される。
T3b=ggtggtgggaatcggattggaaatgttt(配列番号15)、24回見出される。
T3c=ccaaggtgatcggaagtaatggtattgt(配列番号17)、17回見出される。
For individual 3, the following sequence is determined:
T3a = acgtgtcgatggctgatgggtaggtagt (SEQ ID NO: 13), found 20 times.
T3b = ggtggtgggaatcggattggaaatgttt (SEQ ID NO: 15), found 24 times.
T3c = ccaaggtgatcggaagtaatggtattgt (SEQ ID NO: 17), found 17 times.

以下のことを決定することができる:
タグT1a、タグT2aおよびタグT3aは同一であり、群−配列Sg1=T1aの群g1を形成する。
タグT1bおよびタグT2bは同一であり、群−配列Sg2=T2bの群g2を形成する。
タグT1cおよびタグT3bは同一であり、群−配列Sg3=T1cの群g3を形成する。
タグT1eおよびタグT2cは同一であり、群−配列Sg4=T1eの群g4を形成する。
タグT1fおよびタグT3cは同一であり、群−配列Sg5=T1fの群g5を形成する。
The following can be determined:
Tag T1a, tag T2a and tag T3a are identical and form group g1 of group-sequence Sg1 = T1a.
Tag T1b and tag T2b are identical and form group g2 of group-sequence Sg2 = T2b.
Tag T1c and tag T3b are identical and form group g3 of group-sequence Sg3 = T1c.
Tag T1e and tag T2c are identical and form group g4 of group-sequence Sg4 = T1e.
Tag T1f and tag T3c are identical and form group g5 of group-sequence Sg5 = T1f.

以下のことを認めることができる:
Sg2=ggtggtgggaat g ggattggaaatgttt(配列番号14)
Sg3=ggtggtgggaat c ggattggaaatgttt(配列番号15)
は一塩基までで同一であるが、それらはそれぞれが、Sg1、Sg4およびSg5とは非常に異なっていること、および、
Sg4=ccaaggtgatcgga t gtaatggtattgt(配列番号16)
Sg5=ccaaggtgatcgga a gtaatggtattgt(配列番号17)
は一塩基までで同一であり、しかし、それらはそれぞれが、Sg1、Sg2およびSg3とは非常に異なっていること。
The following can be recognized:
Sg2 = ggtggtgggaat g ggattggaaatgttt (SEQ ID NO: 14)
Sg3 = ggtggtgggaat c ggattggaaatgttt (SEQ ID NO: 15)
Are identical up to one base, but they are each very different from Sg1, Sg4 and Sg5, and
Sg4 = ccaaggtgatcgga t gtaatggtattgt (SEQ ID NO: 16)
Sg5 = ccaaggtgatcgga a gtaatggtattgt (SEQ ID NO: 17)
Are identical up to one base, but they are each very different from Sg1, Sg2 and Sg3.

Sg2およびSg3により形成される群G1、Sg4およびSg5により形成される群G2、ならびに、グループSg1により形成される群G3が、その後、作製され得る。   The group G1 formed by Sg2 and Sg3, the group G2 formed by Sg4 and Sg5, and the group G3 formed by group Sg1 can then be created.

各個体は染色体の2つの異なるセットを保有するので、
(1)個体1は、2コピーのSg1、1コピーのSg2、1コピーのSg3、1コピーのSg4および1コピーのSg5を保有すること、
(2)個体2は、2コピーのSg1、2コピーのSg2および2コピーのSg4を保有すること、
(3)個体3は、2コピーのSg1、2コピーのSg3および2コピーのSg5を保有すること
を理解することができる。
Since each individual has two different sets of chromosomes,
(1) Individual 1 possesses 2 copies of Sg1, 1 copy of Sg2, 1 copy of Sg3, 1 copy of Sg4, and 1 copy of Sg5,
(2) Individual 2 possesses 2 copies of Sg1, 2 copies of Sg2, and 2 copies of Sg4,
(3) It can be understood that the individual 3 possesses 2 copies of Sg1, 2 copies of Sg3, and 2 copies of Sg5.

典型的な結果1
集団1では、
1000コピーの配列タグSg1
327コピーの配列タグSg2
673コピーの配列タグSg3
521コピーの配列タグSg4
479コピーの配列タグSg5
が見出される。
集団2では、
1000コピーの配列タグSg1
345コピーの配列タグSg2
665コピーの配列タグSg3
502コピーの配列タグSg4
498コピーの配列タグSg5
が見出される。
Typical result 1
In group 1,
1000 copies of sequence tag Sg1
327 copies of sequence tag Sg2
673 copies of sequence tag Sg3
521 copies of sequence tag Sg4
479 copies of sequence tag Sg5
Is found.
In group 2,
1000 copies of sequence tag Sg1
345 copies of sequence tag Sg2
665 copies of sequence tag Sg3
502 copies of sequence tag Sg4
498 copies of sequence tag Sg5
Is found.

集団1と集団2との間での群G1、群G2および群G3のそれぞれの組成の間には有意な差がないので、これらの群は集団間における表現型差に関連していないと結論付けることができる。   It is concluded that these groups are not associated with phenotypic differences between populations because there is no significant difference between the composition of each of Group G1, Group G2 and Group G3 between Group 1 and Group 2. Can be attached.

典型的な結果2
集団1では、
1000コピーの配列タグSg1
993コピーの配列タグSg2
7コピーの配列タグSg3
521コピーの配列タグSg4
479コピーの配列タグSg5
が見出される。
集団2では、
1000コピーの配列タグSg1
946コピーの配列タグSg2
54コピーの配列タグSg3
502コピーの配列タグSg4
498コピーの配列タグSg5
が見出される。
Typical result 2
In group 1,
1000 copies of sequence tag Sg1
993 copies of sequence tag Sg2
7 copies of sequence tag Sg3
521 copies of sequence tag Sg4
479 copies of sequence tag Sg5
Is found.
In group 2,
1000 copies of sequence tag Sg1
946 copies of sequence tag Sg2
54 copies of sequence tag Sg3
502 copies of sequence tag Sg4
498 copies of sequence tag Sg5
Is found.

集団1と集団2との間での群G1および群G3のそれぞれの組成の間には有意な差がないので、これらの群は集団間における表現型差に関連していないと結論付けることができる。集団1と集団2との間での群G2の組成には有意な差が存在するので、この群は集団間において表現型差に関連していると結論付けることができる。更に、集団2に属する確率は、配列Sg3を保有する個体の方が、配列Sg2を保有する個体よりも高いと結論付けることができる。   It can be concluded that these groups are not associated with phenotypic differences between populations because there is no significant difference between the composition of groups G1 and G3 between population 1 and population 2. it can. Since there is a significant difference in the composition of group G2 between population 1 and population 2, it can be concluded that this group is related to phenotypic differences between populations. Furthermore, it can be concluded that the probability of belonging to the group 2 is higher for individuals holding the sequence Sg3 than for individuals holding the sequence Sg2.

典型的な結果3
集団1では、
1000コピーの配列タグSg1
314コピーの配列タグSg2
686コピーの配列タグSg3
486コピーの配列タグSg4
514コピーの配列タグSg5
が見出される。
集団2では、
1000コピーの配列タグSg1
289コピーの配列タグSg2
711コピーの配列タグSg3
511コピーの配列タグSg4
489コピーの配列タグSg5
が見出される。
Typical result 3
In group 1,
1000 copies of sequence tag Sg1
314 copies of sequence tag Sg2
686 copies of sequence tag Sg3
486 copies of sequence tag Sg4
514 copies of sequence tag Sg5
Is found.
In group 2,
1000 copies of sequence tag Sg1
289 copies of sequence tag Sg2
711 copies of sequence tag Sg3
511 copies of sequence tag Sg4
489 copies of sequence tag Sg5
Is found.

集団1と集団2との間での群G1、群G2および群G3のそれぞれの組成の間には有意な差がない。しかしながら、データの更なる分析を、何名の個体が配列タグの下記の組合わせを保有するかを計数することによって行うことができる。   There is no significant difference between the composition of group G1, group G2, and group G3 between group 1 and group 2. However, further analysis of the data can be performed by counting how many individuals carry the following combinations of sequence tags.

Figure 2005518811
Figure 2005518811

この分析は、集団1と集団2との間での配列タグの組合わせの分布における有意差を示している。したがって、配列タグのこれらの組合わせは集団間における表現型差に関連していると結論付けることができる。   This analysis shows a significant difference in the distribution of sequence tag combinations between population 1 and population 2. It can therefore be concluded that these combinations of sequence tags are associated with phenotypic differences between populations.

7.引用参考文献
本明細書中に引用されている参考文献はすべて、それぞれの個々の刊行物または特許または特許出願が、その全体がすべての目的のために参照により組み込まれることが具体的かつ個々に示されているかのように、それと同じ程度でその全体がすべての目的のために参照により本明細書中に組み込まれる。
7). Cited References All references cited in this specification are specifically and individually described as if each individual publication or patent or patent application is incorporated by reference in its entirety for all purposes. As is indicated, the same in its entirety is hereby incorporated by reference for all purposes.

本発明の多くの改変および変化が、当業者には明らかであるように、本発明の精神および範囲から逸脱することなく行われ得る。本明細書中に記載された特定の実施形態は、例として提供されているにすぎず、したがって、本発明は、添付された特許請求の範囲の用語、ならびに、そのような特許請求の範囲の権利範囲が及ぶ均等物の範囲全体によってのみ限定されるものとする。   Many modifications and variations of this invention can be made without departing from its spirit and scope, as will be apparent to those skilled in the art. The specific embodiments described herein are provided by way of example only, and thus the present invention covers the terms of the appended claims, as well as those claims. It shall be limited only by the scope of equivalents covered by the scope of rights.

表現型に関連する制限配列タグを同定するための方法を示す。FIG. 6 illustrates a method for identifying restriction sequence tags associated with a phenotype. 制限配列タグを決定するための本発明の1つの実施形態を示す。Fig. 4 illustrates one embodiment of the present invention for determining restriction sequence tags. 制限配列タグを決定するための本発明の1つの実施形態を示す。Fig. 4 illustrates one embodiment of the present invention for determining restriction sequence tags. その認識部位の両側で切断する制限酵素を使用して生物のゲノム由来の制限フラグメントを生じさせることによって制限配列タグを決定するための1つの実施形態を示す。One embodiment for determining restriction sequence tags by generating restriction fragments from the genome of an organism using restriction enzymes that cut on both sides of the recognition site is shown. その認識部位の両側で切断する制限酵素を使用して生物のゲノム由来の制限フラグメントを生じさせることによって制限配列タグを決定するための1つの実施形態を示す。One embodiment for determining restriction sequence tags by generating restriction fragments from the genome of an organism using restriction enzymes that cut on both sides of the recognition site is shown. IIs型エンドヌクレアーゼを使用して生物のゲノム由来の制限フラグメントを生じさせることによって制限配列タグを決定するための1つの実施形態を示す。One embodiment for determining restriction sequence tags by using type IIs endonuclease to generate restriction fragments from the genome of an organism is shown. IIs型エンドヌクレアーゼを使用して生物のゲノム由来の制限フラグメントを生じさせることによって制限配列タグを決定するための1つの実施形態を示す。One embodiment for determining restriction sequence tags by using type IIs endonuclease to generate restriction fragments from the genome of an organism is shown. 二重消化(すなわち、レアカッター、その後の高頻度カッター)を使用して生物のゲノム由来の制限フラグメントを生じさせることによって制限配列タグを決定するための1つの実施形態を示す。One embodiment for determining restriction sequence tags by using double digestion (ie, rare cutter followed by high frequency cutter) to generate restriction fragments from the genome of the organism is shown. 二重消化(すなわち、レアカッター、その後の高頻度カッター)を使用して生物のゲノム由来の制限フラグメントを生じさせることによって制限配列タグを決定するための1つの実施形態を示す。One embodiment for determining restriction sequence tags by using double digestion (ie, rare cutter followed by high frequency cutter) to generate restriction fragments from the genome of the organism is shown. 二重消化(すなわち、第1の制限酵素および多数の第2の制限酵素)を使用して生物のゲノム由来の制限フラグメントを生じさせることによって制限配列タグを決定するための別の実施形態を示す。FIG. 4 shows another embodiment for determining restriction sequence tags by using double digestion (ie, a first restriction enzyme and multiple second restriction enzymes) to generate restriction fragments derived from the genome of an organism. . 二重消化(すなわち、第1の制限酵素および多数の第2の制限酵素)を使用して生物のゲノム由来の制限フラグメントを生じさせることによって制限配列タグを決定するための別の実施形態を示す。FIG. 4 shows another embodiment for determining restriction sequence tags by using double digestion (ie, a first restriction enzyme and a number of second restriction enzymes) to generate restriction fragments derived from the genome of an organism. . 二重消化(すなわち、第1の制限酵素および多数の第2の制限酵素)を使用して生物のゲノム由来の制限フラグメントを生じさせることによって制限配列タグを決定するための別の実施形態を示す。FIG. 4 shows another embodiment for determining restriction sequence tags by using double digestion (ie, a first restriction enzyme and a number of second restriction enzymes) to generate restriction fragments derived from the genome of an organism. . 二重消化(すなわち、第1の制限酵素および多数の第2の制限酵素)を使用して生物のゲノム由来の制限フラグメントを生じさせることによって制限配列タグを決定するための別の実施形態を示す。FIG. 4 shows another embodiment for determining restriction sequence tags by using double digestion (ie, a first restriction enzyme and a number of second restriction enzymes) to generate restriction fragments derived from the genome of an organism. . 二重消化(すなわち、第1の制限酵素および多数の第2の制限酵素)を使用して生物のゲノム由来の制限フラグメントを生じさせることによって制限配列タグを決定するための別の実施形態を示す。FIG. 4 shows another embodiment for determining restriction sequence tags by using double digestion (ie, a first restriction enzyme and a number of second restriction enzymes) to generate restriction fragments derived from the genome of an organism. . 二重消化(すなわち、第1の制限酵素および多数の第2の制限酵素)を使用して生物のゲノム由来の制限フラグメントを生じさせることによって制限配列タグを決定するための別の実施形態を示す。FIG. 4 shows another embodiment for determining restriction sequence tags by using double digestion (ie, a first restriction enzyme and a number of second restriction enzymes) to generate restriction fragments derived from the genome of an organism. . クローン化されたDNAフラグメント由来の短いDNAタグの作製を示す。長いDNAフラグメントが環状ベクターの2つのBsmFI部位の間にクローン化される。BsmFI消化により、短いDNAタグのみがベクターに結合したままにされる。自己連結の後、環状ベクターは、本来のDNAフラグメントインサートの長さにかかわりなく、1対のタグによって形成されるインサートを含有する。The production of short DNA tags from cloned DNA fragments is shown. A long DNA fragment is cloned between the two BsmFI sites of the circular vector. BsmFI digestion leaves only the short DNA tag bound to the vector. After self-ligation, the circular vector contains an insert formed by a pair of tags, regardless of the length of the original DNA fragment insert. 1回目の連結の後での生成物の分析結果を示す。Sau3AIで消化されたλファージDNAが、BamHI消化/脱リン酸化された第1の作製ベクターと連結された。分析のために、生成物が、挿入部位に隣接するプライマーを使用してPCRによって増幅された。The analysis results of the product after the first ligation are shown. Λ phage DNA digested with Sau3AI was ligated with a BamHI digested / dephosphorylated first production vector. For analysis, the product was amplified by PCR using primers adjacent to the insertion site. 第2の連結の後での生成物の分析結果を示す。図9Bにおけるものと同じサンプルが、BsmFI消化および自己連結によってそのサイズを正規化するために更に処理されて、環状ベクターを生じさせる。分析のために、この生成物がPCRによって増幅された。132bpの予想されたピークが観測される。The analysis result of the product after the second ligation is shown. The same sample as in FIG. 9B is further processed to normalize its size by BsmFI digestion and self-ligation to yield a circular vector. This product was amplified by PCR for analysis. An expected peak of 132 bp is observed. 単純化された反応で得られた第2の連結生成物の分析結果を示す。1つだけのインサートを含有するプラスミドがBsmFIで処理され、平滑末端を生じさせるためクレノウ酵素処理の後で自己連結された。分析のために、生成物がPCRによって増幅された。正しいサイズよりも小さいサイズのフラグメントに対応するバンドは観測されなかった。The analysis result of the 2nd coupling product obtained by the simplified reaction is shown. A plasmid containing only one insert was treated with BsmFI and self-ligated after Klenow enzyme treatment to generate blunt ends. For analysis, the product was amplified by PCR. No bands corresponding to fragments smaller than the correct size were observed. 2つの異なる酵素を使用する消化によって生じたDNAを第2の作製ベクターにクローン化することのいくつかの可能性を示す。Figure 2 shows some possibilities for cloning DNA generated by digestion using two different enzymes into a second production vector. 第2の作製ベクターへのインビトクローニングの分析結果を示す。MspIおよびSphIで消化されたλDNAが、SphIおよびAccIで消化されたベクターに挿入された。BsmFIによる消化の後、第2の連結により、正規化されたサイズのインサート、すなわち、制限配列タグが生じた。最後の連結反応物を増幅することにより得られたPCR産物が分析された。正しいサイズのバンドのみが観測された。The analysis results of in vitro cloning into the second production vector are shown. ΛDNA digested with MspI and SphI was inserted into a vector digested with SphI and AccI. After digestion with BsmFI, a second ligation resulted in a normalized size insert, ie, a restriction sequence tag. The PCR product obtained by amplifying the last ligation reaction was analyzed. Only the correct size band was observed. AluIおよびSphIで消化されたλDNAが、HincIIおよびSphIで消化されたベクターに挿入されたときの第1の連結反応物の分析結果を示す。分析のためのPCR増幅の後、予想されたように、種々のサイズのフラグメントが、Agilent2100バイオアナライザーDNA1000チップを分析のために使用して観測された。最も強いピークはサイズマーカーである。The analysis result of the first ligation reaction when λDNA digested with AluI and SphI is inserted into a vector digested with HincII and SphI is shown. After PCR amplification for analysis, as expected, fragments of various sizes were observed using an Agilent 2100 Bioanalyzer DNA1000 chip for analysis. The strongest peak is the size marker. 第2の連結の後の、図10Cにおけるものと同じサンプルの分析結果を示す。分析のためのPCR増幅の後、予想されたサイズの1つだけのフラグメントが、Agilent2100バイオアナライザーDNA1000チップを使用して観測されただけであった。サイズマーカーに対応するピークが図中に示されている。FIG. 10D shows the same sample analysis results as in FIG. 10C after the second connection. After PCR amplification for analysis, only one fragment of the expected size was observed using an Agilent 2100 Bioanalyzer DNA1000 chip. Peaks corresponding to size markers are shown in the figure. 図4Aに図示された単一制限配列タグ方法を使用する、HindIIIおよびRsaIで消化されたDNAのテンプレート調製を示す。FIG. 4B shows a template preparation of HindIII and RsaI digested DNA using the single restriction sequence tag method illustrated in FIG. 4A. 図4Aに図示された単一制限配列タグ方法を使用する、HindIIIおよびRsaIで消化されたDNAのテンプレート調製を示す。FIG. 4B shows a template preparation of HindIII and RsaI digested DNA using the single restriction sequence tag method illustrated in FIG. 4A. 様々な工程の後で回収され、オートラジオグラフィーによって分析されたアリコートを示す。レーン1:完全なDNAコロニーベクターサイズ(350bp)のPCR産物;レーン2〜6:λゲノムDNA;レーン7〜10:ヒトゲノムDNA;レーン3および7:短いアーム(short arm)への連結後、多数のフラグメントまたはスメアが観測される;レーン4および8:MmeIによる消化後、サイズ標準化が観測されている;レーン5、6、9および10:長いアーム(long arm)との連結後、従って、予想されたサイズを有するDNAコロニーベクターを生じる。Shown are aliquots collected after various steps and analyzed by autoradiography. Lane 1: PCR product of complete DNA colony vector size (350 bp); Lanes 2-6: Lambda genomic DNA; Lanes 7-10: Human genomic DNA; Lanes 3 and 7: Numerous after ligation to short arm Lanes 4 and 8: size normalization is observed after digestion with MmeI; lanes 5, 6, 9 and 10: after ligation with long arm and therefore expected A DNA colony vector having a defined size. λDNAのDNAコロニーを示す。A DNA colony of λDNA is shown. λDNAのDNAコロニー(左欄)またはヒトDNAのDNAコロニー(右欄の最初の3つの像)を示す。これらのDNAコロニーは、その後、制限配列タグを同定するために、国際公開公報第98/44152号の方法を使用してインサイチューで配列決定されている。DNA colonies of λ DNA (left column) or human DNA DNA colonies (first three images in the right column) are shown. These DNA colonies were then sequenced in situ using the method of WO 98/44152 to identify restriction sequence tags. dCTPの存在下でのクレノウポリメラーゼによる、(PstI消化物について例示される)3’突出部からの平滑末端の作製および(MspI消化物について例示される)5’突出部の部分的充填を示す。Shows the creation of blunt ends from 3 ′ overhangs (exemplified for PstI digests) and partial filling of 5 ′ overhangs (exemplified for MspI digests) by Klenow polymerase in the presence of dCTP .

Claims (102)

1つ以上の個々の生物の表現型に関連するゲノム全域での配列変化を決定するための方法であって、
I)下記のA)およびB)を含む方法によって、前記1つ以上の個々の生物のそれぞれの個々の生物について1組の制限配列タグを作製すること
A)1組の制限フラグメントを生じさせるために1つ以上の第1の制限酵素を使用して、それぞれの前記個々の生物由来の核酸を消化すること;および
B)それぞれの前記個々の生物について1組の制限配列タグを決定すること、ここで、前記1組の制限配列タグは前記制限フラグメントのそれぞれについて1つ以上の制限配列タグを含み、それぞれの前記1つ以上の制限配列タグは、対応する制限フラグメントにおけるある配列を含む;および
II)前記1つ以上の個々の生物に対する制限配列タグを、相同的である制限配列タグをそれぞれの群が含む1つ以上の制限配列タグ群にグループ分けすること
を含み、
前記1つ以上の制限配列タグ群により前記生物に関連する配列変化が同定される、方法。
A method for determining genome-wide sequence changes associated with the phenotype of one or more individual organisms, comprising:
I) Creating a set of restriction sequence tags for each individual organism of said one or more individual organisms by a method comprising A) and B) below A) To generate a set of restriction fragments Digesting nucleic acid from each said individual organism using one or more first restriction enzymes; and B) determining a set of restriction sequence tags for each said individual organism; Wherein the set of restriction sequence tags includes one or more restriction sequence tags for each of the restriction fragments, and each of the one or more restriction sequence tags includes a sequence in a corresponding restriction fragment; and II) Grouping the restriction sequence tags for the one or more individual organisms into one or more restriction sequence tags, each of which comprises a homologous restriction sequence tag. The method comprising,
The method wherein the one or more restriction sequence tags identify sequence changes associated with the organism.
前記1組の制限配列タグを決定する前記工程が、
B1)前記1組の制限フラグメントにおける前記制限フラグメントを第1の操作された核酸と連結して、1組の第1の環状核酸フラグメントを得ること、ここで、前記第1の操作された核酸は第2の制限酵素の1つ以上の認識部位を含む所定のヌクレオチド配列を含み、前記認識部位は前記第2の制限酵素が前記制限フラグメント内を切断するように配置され、かつ配向している;
B2)前記第1の環状核酸フラグメントを前記第2の制限酵素で消化すること;
B3)前記第2の制限酵素により生じた末端を修飾して、連結を可能にすること;
B4)前記第2の制限酵素により生じた前記末端を連結して、1組の第2の環状核酸フラグメントを作製すること;および
B5)前記第2の環状核酸における前記制限フラグメントのそれぞれの少なくとも一部分を配列決定して、前記1組の制限配列タグを決定すること
を含む方法によって行われる、請求項1に記載の方法。
Said step of determining said set of restriction sequence tags comprises:
B1) ligating the restriction fragment in the set of restriction fragments with a first engineered nucleic acid to obtain a set of first circular nucleic acid fragments, wherein the first engineered nucleic acid is Comprising a predetermined nucleotide sequence comprising one or more recognition sites for a second restriction enzyme, wherein the recognition site is positioned and oriented such that the second restriction enzyme cuts within the restriction fragment;
B2) digesting the first circular nucleic acid fragment with the second restriction enzyme;
B3) modifying the ends generated by the second restriction enzyme to allow ligation;
B4) ligating the ends generated by the second restriction enzyme to create a set of second circular nucleic acid fragments; and B5) at least a portion of each of the restriction fragments in the second circular nucleic acid. The method of claim 1, wherein the method comprises sequencing and determining the set of restriction sequence tags.
それぞれの前記1つ以上の認識部位が前記第1の操作された核酸の末端の近くに配置される、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein each of the one or more recognition sites is located near an end of the first engineered nucleic acid. 前記1つ以上の認識部位のそれぞれが前記第1の操作された核酸の末端から25ヌクレオチド未満離れて配置される、請求項2または3に記載の方法。   4. The method of claim 2 or 3, wherein each of the one or more recognition sites is located less than 25 nucleotides from the end of the first engineered nucleic acid. 前記1つ以上の認識部位のそれぞれが前記第1の操作された核酸の末端から0〜5ヌクレオチド離れて配置される、請求項2〜4のいずれか一項に記載の方法。   5. The method according to any one of claims 2 to 4, wherein each of the one or more recognition sites is located 0-5 nucleotides away from the end of the first engineered nucleic acid. 前記第2の制限酵素がIIS型エンドヌクレアーゼである、請求項2〜5のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 2 to 5, wherein the second restriction enzyme is a type IIS endonuclease. 前記工程B5)の前に、固体表面上で前記第2の環状核酸フラグメントに含まれる核酸フラグメントを固定および増幅する工程を更に含む、請求項2〜6のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 2 to 6, further comprising the step of immobilizing and amplifying the nucleic acid fragment contained in the second circular nucleic acid fragment on a solid surface before the step B5). 固定および増幅する前記工程が、前記固体表面上で前記第2の環状核酸フラグメントにおける前記核酸フラグメントのコロニーを生じさせることによって行われ、ここで、前記コロニーのそれぞれが、前記第2の環状核酸フラグメントにおける前記核酸フラグメントの1つを含む複数の固定化された一本鎖DNA分子を含む、請求項7に記載の方法。   The step of fixing and amplifying is performed by generating colonies of the nucleic acid fragments in the second circular nucleic acid fragment on the solid surface, wherein each of the colonies is the second circular nucleic acid fragment 8. The method of claim 7, comprising a plurality of immobilized single stranded DNA molecules comprising one of said nucleic acid fragments in. 前記コロニーが、
i)前記第2の環状核酸フラグメントを線状化して、線状化されたフラグメントを生じさせること;
ii)5’末端で固体表面に固定化された複数のコロニープライマーを含む固体表面を提供すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記線状化されたフラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含む;
iii)前記線状化されたフラグメントを変性させて、一本鎖フラグメントを生じさせること;
iv)前記一本鎖フラグメントを前記固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;
v)前記アニーリングされた一本鎖フラグメントをテンプレートとして使用してプライマー伸張反応を行って、固定化された二本鎖核酸フラグメントを生じさせること;
vi)前記固定化された二本鎖核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
vii)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;および
viii)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが生じるように前記の工程v)〜工程vii)を繰り返すこと
を含む方法によって生じる、請求項8に記載の方法。
The colony
i) linearizing said second circular nucleic acid fragment to produce a linearized fragment;
ii) providing a solid surface comprising a plurality of colony primers immobilized to the solid surface at the 5 'end, wherein each said colony primer is against the sequence at the 3' end of said linearized fragment A sequence that is capable of hybridizing;
iii) denaturing the linearized fragment to yield a single stranded fragment;
iv) annealing the single stranded fragment to the immobilized colony primer;
v) performing a primer extension reaction using the annealed single stranded fragment as a template to generate an immobilized double stranded nucleic acid fragment;
vi) denature the immobilized double stranded nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
vii) annealing the immobilized single stranded fragment to the immobilized colony primer; and viii) said step v) such that each colony is present at a specific location on the solid surface. 9. A method according to claim 8, produced by a method comprising repeating step vii).
前記コロニーが、
i)前記第2の環状核酸フラグメントを線状化して、線状化されたフラグメントを生じさせること;
ii)前記線状化されたフラグメントをコロニープライマーと混合すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは、前記線状化されたフラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含む;
iii)前記線状化されたフラグメントおよびコロニープライマーを5’末端で固体表面に結合させて、固定化された線状化フラグメントおよび固定化されたコロニープライマーを生じさせること;
iv)前記固定化された線状化フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
v)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせて、アニーリングされた一本鎖フラグメントを得ること;
vi)前記アニーリングされた一本鎖フラグメントをテンプレートとして使用してプライマー伸張反応を行って、固定化された二本鎖核酸フラグメントを生じさせること;
vii)前記固定化された二本鎖核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
viii)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;および
ix)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが生じるように前記の工程v)〜工程viii)を繰り返すこと;
を含む方法によって生じる、請求項8に記載の方法。
The colony
i) linearizing said second circular nucleic acid fragment to produce a linearized fragment;
ii) mixing said linearized fragment with a colony primer, wherein each said colony primer has a sequence capable of hybridizing to the sequence at the 3 ′ end of said linearized fragment. Including;
iii) attaching the linearized fragment and colony primer to the solid surface at the 5 ′ end to yield an immobilized linearized fragment and an immobilized colony primer;
iv) denature the immobilized linearized fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
v) annealing the immobilized single stranded fragment to an immobilized colony primer to obtain an annealed single stranded fragment;
vi) performing a primer extension reaction using the annealed single stranded fragment as a template to generate an immobilized double stranded nucleic acid fragment;
vii) denature the immobilized double stranded nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
viii) annealing the immobilized single stranded fragment to an immobilized colony primer; and ix) said step v) so that each colony is present at a specific location on the solid surface. -Repeating step viii);
9. The method of claim 8, wherein the method is caused by a method comprising:
前記コロニーが、
i)前記第2の環状核酸フラグメントを線状化して、線状化されたフラグメントを生じさせること;
ii)前記線状化されたフラグメントをコロニープライマーと混合すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記線状化されたフラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含み、かつ、前記コロニープライマーの濃度は結合されている線状化されたフラグメントの増幅が生じ得るように調節されている;
iii)前記線状化されたフラグメントおよびコロニープライマーを5’末端で固体表面に結合させて、固定化された線状化フラグメントおよび固定化されたコロニープライマーを生じさせること;
iv)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが等温的に生じるように、ポリメラーゼおよびヌクレオチドを含有する増幅溶液を前記固体表面に加えること;
を含む方法によって生じる、請求項8に記載の方法。
The colony
i) linearizing said second circular nucleic acid fragment to produce a linearized fragment;
ii) mixing said linearized fragment with a colony primer, wherein each said colony primer comprises a sequence capable of hybridizing to a sequence at the 3 ′ end of said linearized fragment And the concentration of the colony primer is adjusted so that amplification of the bound linearized fragment can occur;
iii) attaching the linearized fragment and colony primer to the solid surface at the 5 ′ end to yield an immobilized linearized fragment and an immobilized colony primer;
iv) adding an amplification solution containing polymerase and nucleotides to the solid surface such that the colonies, each present at a specific location on the solid surface, are isothermally generated;
9. The method of claim 8, wherein the method is caused by a method comprising:
前記配列決定が、
i)配列決定用プライマーを前記コロニーにハイブリダイゼーションさせること;
ii)1つの標識されたヌクレオチドを用いてプライマー伸張を行うこと;
iii)それぞれの前記位置について、伸張されたプライマーに取り込まれている標識されたヌクレオチドの量を検出すること;および
iv)前記コロニーのそれぞれのヌクレオチド配列の一部分を決定するために、工程ii)および工程iii)を繰り返すこと;
を含む方法によって行われる、請求項9〜11のいずれか一項に記載の方法。
The sequencing is
i) hybridization of sequencing primers to the colonies;
ii) performing primer extension with one labeled nucleotide;
iii) detecting for each said position the amount of labeled nucleotide incorporated into the extended primer; and iv) determining a portion of the respective nucleotide sequence of said colony, steps ii) and Repeating step iii);
The method according to any one of claims 9 to 11, which is performed by a method comprising:
前記標識されたヌクレオチドが蛍光標識ヌクレオチドであり、前記検出が前記標識されたヌクレオチドの蛍光強度を検出することを伴う、請求項12に記載の方法。   13. The method of claim 12, wherein the labeled nucleotide is a fluorescently labeled nucleotide and the detection involves detecting the fluorescence intensity of the labeled nucleotide. 前記第1の制限酵素が、認識部位の一部でない配列の一部分を切断部位が含むような様式でその認識部位の両側を切断し、かつ、前記1組の制限配列タグを決定する前記工程が、
B1)前記第1の制限酵素により生じた末端を修飾して、連結を可能にすること;
B2)前記1組の制限フラグメントにおける前記制限フラグメントを、所定のヌクレオチド配列を含む第1の操作された核酸と連結して、1組の第1の環状核酸フラグメントを得ること;および
B3)前記第1の環状核酸における前記制限フラグメントのそれぞれの少なくとも一部分を配列決定して、前記1組の制限配列タグを決定すること
を含む方法によって行われる、請求項1に記載の方法。
The first restriction enzyme cleaving both sides of the recognition site in a manner such that the cleavage site includes a portion of the sequence that is not part of the recognition site, and determining the set of restriction sequence tags; ,
B1) modifying the ends generated by the first restriction enzyme to allow ligation;
B2) ligating the restriction fragments in the set of restriction fragments with a first engineered nucleic acid comprising a predetermined nucleotide sequence to obtain a set of first circular nucleic acid fragments; and B3) the first The method of claim 1, wherein the method is performed by a method comprising sequencing at least a portion of each of the restriction fragments in a circular nucleic acid to determine the set of restriction sequence tags.
前記工程B3)の前に、固体表面上で前記第2の環状核酸フラグメントに含まれる核酸フラグメントを固定および増幅する工程を更に含む、請求項14に記載の方法。   The method according to claim 14, further comprising the step of immobilizing and amplifying the nucleic acid fragment contained in the second circular nucleic acid fragment on a solid surface before the step B3). 固定および増幅する前記工程が、前記固体表面上で前記第1の環状核酸フラグメントにおける前記核酸フラグメントのコロニーを生じさせることによって行われ、ここで、前記コロニーのそれぞれは前記第1の環状核酸フラグメントにおける前記核酸フラグメントの1つを有する複数の固定化された一本鎖DNA分子を含む、請求項15に記載の方法。   The steps of fixing and amplifying are performed by generating colonies of the nucleic acid fragments in the first circular nucleic acid fragment on the solid surface, wherein each of the colonies is in the first circular nucleic acid fragment 16. The method of claim 15, comprising a plurality of immobilized single stranded DNA molecules having one of the nucleic acid fragments. 前記コロニーが、
i)前記第1の環状核酸フラグメントを線状化して、線状化されたフラグメントを生じさせること;
ii)5’末端で固体表面に固定化された複数のコロニープライマーを含む固体表面を提供すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記線状化されたフラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含む;
iii)前記線状化されたフラグメントを変性させて、一本鎖フラグメントを生じさせること;
iv)前記一本鎖フラグメントを前記固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;
v)前記アニーリングされた一本鎖フラグメントをテンプレートとして使用してプライマー伸張反応を行って、固定化された二本鎖核酸フラグメントを生じさせること;
vi)前記固定化された二本鎖核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
vii)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;
viii)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが生じるように前記の工程v)〜工程vii)を繰り返すこと;
を含む方法によって生じる、請求項16に記載の方法。
The colony
i) linearizing said first circular nucleic acid fragment to produce a linearized fragment;
ii) providing a solid surface comprising a plurality of colony primers immobilized to the solid surface at the 5 'end, wherein each said colony primer is against the sequence at the 3' end of said linearized fragment A sequence that is capable of hybridizing;
iii) denaturing the linearized fragment to yield a single stranded fragment;
iv) annealing the single stranded fragment to the immobilized colony primer;
v) performing a primer extension reaction using the annealed single stranded fragment as a template to generate an immobilized double stranded nucleic acid fragment;
vi) denature the immobilized double stranded nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
vii) annealing the immobilized single stranded fragment to the immobilized colony primer;
viii) repeating steps v) to vii) so as to produce the colonies each present at a specific location on the solid surface;
17. The method of claim 16, wherein the method is caused by a method comprising:
前記コロニーが、
i)前記第1の環状核酸フラグメントを線状化して、線状化されたフラグメントを生じさせること;
ii)前記線状化されたフラグメントをコロニープライマーと混合すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記線状化されたフラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含む;
iii)前記線状化されたフラグメントおよびコロニープライマーを5’末端で固体表面に結合させて、固定化された線状化フラグメントおよび固定化されたコロニープライマーを生じさせること;
iv)前記固定化された線状化フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
v)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせて、アニーリングされた一本鎖フラグメントを得ること;
vi)前記アニーリングされた一本鎖フラグメントをテンプレートとして使用してプライマー伸張反応を行って、固定化された二本鎖核酸フラグメントを生じさせること;
vii)前記固定化された二本鎖核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
viii)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;および
ix)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが生じるように前記の工程v)〜工程viii)を繰り返すこと;
を含む方法によって生じる、請求項16に記載の方法。
The colony
i) linearizing said first circular nucleic acid fragment to produce a linearized fragment;
ii) mixing said linearized fragment with a colony primer, wherein each said colony primer comprises a sequence capable of hybridizing to a sequence at the 3 ′ end of said linearized fragment ;
iii) attaching the linearized fragment and colony primer to the solid surface at the 5 ′ end to yield an immobilized linearized fragment and an immobilized colony primer;
iv) denature the immobilized linearized fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
v) annealing the immobilized single stranded fragment to an immobilized colony primer to obtain an annealed single stranded fragment;
vi) performing a primer extension reaction using the annealed single stranded fragment as a template to generate an immobilized double stranded nucleic acid fragment;
vii) denature the immobilized double stranded nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
viii) annealing the immobilized single stranded fragment to an immobilized colony primer; and ix) said step v) so that each colony is present at a specific location on the solid surface. -Repeating step viii);
17. The method of claim 16, wherein the method is caused by a method comprising:
前記コロニーが、
i)前記第1の環状核酸フラグメントを線状化して、線状化されたフラグメントを生じさせること;
ii)前記線状化されたフラグメントをコロニープライマーと混合すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記線状化されたフラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含み、かつ、前記コロニープライマーの濃度は結合されている線状化されたフラグメントの増幅が生じ得るように調節されている;
iii)前記線状化されたフラグメントおよびコロニープライマーを5’末端で固体表面に結合させて、固定化された線状化フラグメントおよび固定化されたコロニープライマーを生じさせること;
iv)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが等温的に生じるように、ポリメラーゼおよびヌクレオチドを含有する増幅溶液を前記固体表面に加えること;
を含む方法によって生じる、請求項16に記載の方法。
The colony
i) linearizing said first circular nucleic acid fragment to produce a linearized fragment;
ii) mixing said linearized fragment with a colony primer, wherein each said colony primer comprises a sequence capable of hybridizing to a sequence at the 3 ′ end of said linearized fragment And the concentration of the colony primer is adjusted so that amplification of the bound linearized fragment can occur;
iii) attaching the linearized fragment and colony primer to the solid surface at the 5 ′ end to yield an immobilized linearized fragment and an immobilized colony primer;
iv) adding an amplification solution containing polymerase and nucleotides to the solid surface such that the colonies, each present at a specific location on the solid surface, are isothermally generated;
17. The method of claim 16, wherein the method is caused by a method comprising:
前記配列決定が、
i)配列決定用プライマーを前記コロニーにハイブリダイゼーションさせること;
ii)1つの標識されたヌクレオチドを用いてプライマー伸張を行うこと;
iii)それぞれの前記位置について、伸張されたプライマーに取り込まれている標識されたヌクレオチドの量を検出すること;および
iv)前記コロニーのそれぞれの配列の一部分を決定するために、工程ii)および工程iii)を繰り返すこと;
を含む方法によって行われる、請求項17〜19のいずれか一項に記載の方法。
The sequencing is
i) hybridization of sequencing primers to the colonies;
ii) performing primer extension with one labeled nucleotide;
iii) detecting for each said position the amount of labeled nucleotide incorporated into the extended primer; and iv) determining a portion of each sequence of said colony, steps ii) and steps repeating iii);
The method according to any one of claims 17 to 19, which is performed by a method comprising:
前記標識されたヌクレオチドが蛍光標識ヌクレオチドであり、前記検出が前記標識されたヌクレオチドの蛍光強度を検出することを伴う、請求項20に記載の方法。   21. The method of claim 20, wherein the labeled nucleotide is a fluorescently labeled nucleotide and the detection involves detecting the fluorescence intensity of the labeled nucleotide. 前記1組の制限配列タグを決定する前記工程が、
B1)前記1組の制限フラグメントにおける前記制限フラグメントを第1の操作された核酸と連結して、1組の第1の核酸フラグメントを得ること、ここで、前記第1の操作された核酸は第2の制限酵素の認識部位を含む所定のヌクレオチド配列を含み、前記認識部位は前記第2の制限酵素が前記制限フラグメント内を切断するように配置され、かつ配向している;
B2)前記第1の核酸フラグメントを前記第2の制限酵素で消化すること;
B3)前記第2の制限酵素により生じた末端を修飾して、連結を可能にすること;
B4)前記第2の制限酵素により生じた前記末端を、所定のヌクレオチド配列を含む第2の操作された核酸と連結して、第2の核酸フラグメントを作製すること;および
B5)前記第2の核酸フラグメントにおける前記制限フラグメントのそれぞれの少なくとも一部分を配列決定して、前記1組の制限配列タグを決定すること
を含む方法によって行われる、請求項1に記載の方法。
Said step of determining said set of restriction sequence tags comprises:
B1) ligating the restriction fragments in the set of restriction fragments with a first engineered nucleic acid to obtain a set of first nucleic acid fragments, wherein the first engineered nucleic acid is Comprising a predetermined nucleotide sequence comprising a recognition site for two restriction enzymes, wherein the recognition site is positioned and oriented such that the second restriction enzyme cuts within the restriction fragment;
B2) digesting the first nucleic acid fragment with the second restriction enzyme;
B3) modifying the ends generated by the second restriction enzyme to allow ligation;
B4) ligating the end generated by the second restriction enzyme with a second engineered nucleic acid comprising a predetermined nucleotide sequence to produce a second nucleic acid fragment; and B5) the second The method of claim 1, wherein the method is performed by a method comprising sequencing at least a portion of each of the restriction fragments in a nucleic acid fragment to determine the set of restriction sequence tags.
前記第2の制限酵素の前記認識部位が前記第1の操作された核酸の末端の近くに配置される、請求項22に記載の方法。   23. The method of claim 22, wherein the recognition site of the second restriction enzyme is located near the end of the first engineered nucleic acid. 前記認識部位が前記第1の操作された核酸の前記末端から25ヌクレオチド未満離れて配置される、請求項22または23に記載の方法。   24. The method of claim 22 or 23, wherein the recognition site is located less than 25 nucleotides from the end of the first engineered nucleic acid. 前記認識部位が前記第1の操作された核酸の前記末端から0〜5ヌクレオチド離れて配置される、請求項22〜24のいずれか一項に記載の方法。   25. The method of any one of claims 22-24, wherein the recognition site is located 0-5 nucleotides away from the end of the first engineered nucleic acid. 前記第2の制限酵素がIIs型エンドヌクレアーゼである、請求項22〜25のいずれか一項に記載の方法。   26. The method according to any one of claims 22 to 25, wherein the second restriction enzyme is a type IIs endonuclease. 前記工程B5)の前に、固体表面上で前記第2の核酸フラグメントにおける核酸フラグメントを固定および増幅する工程を更に含む、請求項22〜26のいずれか一項に記載の方法。   27. The method according to any one of claims 22 to 26, further comprising immobilizing and amplifying the nucleic acid fragment in the second nucleic acid fragment on a solid surface prior to step B5). 固定および増幅する前記工程が、前記固体表面上で前記第2の核酸フラグメントにおける前記核酸フラグメントのコロニーを生じさせることによって行われ、ここで、前記コロニーのそれぞれは前記第2の核酸フラグメントにおける前記核酸フラグメントの1つを有する複数の固定化された一本鎖DNA分子を含む、請求項27に記載の方法。   The step of fixing and amplifying is performed by generating colonies of the nucleic acid fragment in the second nucleic acid fragment on the solid surface, wherein each of the colonies is the nucleic acid in the second nucleic acid fragment 28. The method of claim 27, comprising a plurality of immobilized single stranded DNA molecules having one of the fragments. 前記コロニーが、
i)5’末端で固体表面に固定化された複数のコロニープライマーを含む固体表面を提供すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記第2の核酸フラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含む;
ii)前記第2の核酸フラグメントを変性させて、一本鎖フラグメントを生じさせること;
iii)前記一本鎖フラグメントを前記固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;
iv)前記アニーリングされた一本鎖フラグメントをテンプレートとして使用してプライマー伸張反応を行って、固定化された二本鎖核酸フラグメントを生じさせること;
v)前記固定化された二本鎖核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
vi)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;
vii)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが生じるように前記の工程iv)〜工程vi)を繰り返すこと;
を含む方法によって生じる、請求項28に記載の方法。
The colony
i) providing a solid surface comprising a plurality of colony primers immobilized to the solid surface at the 5 ′ end, wherein each said colony primer is relative to the sequence at the 3 ′ end of said second nucleic acid fragment Including sequences that are capable of hybridizing;
ii) denature the second nucleic acid fragment to produce a single stranded fragment;
iii) annealing the single stranded fragment to the immobilized colony primer;
iv) performing a primer extension reaction using the annealed single stranded fragment as a template to generate an immobilized double stranded nucleic acid fragment;
v) denaturing the immobilized double stranded nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
vi) annealing the immobilized single stranded fragment to the immobilized colony primer;
vii) repeating the above steps iv) to vi) so that each of the colonies is present at a specific position on the solid surface;
30. The method of claim 28, caused by a method comprising:
前記コロニーが、
i)前記第2の核酸フラグメントをコロニープライマーと混合すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記第2の核酸フラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含む;
ii)前記第2の核酸フラグメントおよびコロニープライマーを5’末端で固体表面に結合させて、固定化された核酸フラグメントおよび固定化されたコロニープライマーを生じさせること;
iii)前記固定化された核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
iv)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせて、アニーリングされた一本鎖フラグメントを得ること;
v)前記アニーリングされた一本鎖フラグメントをテンプレートとして使用してプライマー伸張反応を行って、固定化された二本鎖核酸フラグメントを生じさせること;
vi)前記固定化された二本鎖核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
vii)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;および
viii)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが生じるように前記の工程iv)〜工程vii)を繰り返すこと;
を含む方法によって生じる、請求項28に記載の方法。
The colony
i) mixing said second nucleic acid fragment with a colony primer, wherein each said colony primer comprises a sequence capable of hybridizing to a sequence at the 3 ′ end of said second nucleic acid fragment;
ii) attaching said second nucleic acid fragment and colony primer to a solid surface at the 5 ′ end to yield an immobilized nucleic acid fragment and an immobilized colony primer;
iii) denaturing the immobilized nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
iv) annealing the immobilized single stranded fragment to an immobilized colony primer to obtain an annealed single stranded fragment;
v) performing a primer extension reaction using the annealed single stranded fragment as a template to generate an immobilized double stranded nucleic acid fragment;
vi) denature the immobilized double stranded nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
vii) annealing the immobilized single stranded fragment to the immobilized colony primer; and viii) the above step iv) so that each colony is present at a specific location on the solid surface. Repeat step vii);
30. The method of claim 28, caused by a method comprising:
前記コロニーが、
i)前記第2の核酸フラグメントをコロニープライマーと混合すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記第2の核酸フラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含み、かつ、前記コロニープライマーの濃度は結合されている第2の核酸フラグメントの増幅が生じ得るように調節されている;
iii)前記第2の核酸フラグメントおよびコロニープライマーを5’末端で固体表面に結合させて、固定化された第2の核酸フラグメントおよび固定化されたコロニープライマーを生じさせること;
iv)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが等温的に生じるように、ポリメラーゼおよびヌクレオチドを含有する増幅溶液を前記固体表面に加えること;
を含む方法によって生じる、請求項28に記載の方法。
The colony
i) mixing said second nucleic acid fragment with a colony primer, wherein each said colony primer comprises a sequence capable of hybridizing to a sequence at the 3 ′ end of said second nucleic acid fragment; and , The concentration of the colony primer is adjusted so that amplification of the bound second nucleic acid fragment can occur;
iii) linking said second nucleic acid fragment and colony primer to a solid surface at the 5 ′ end to produce an immobilized second nucleic acid fragment and an immobilized colony primer;
iv) adding an amplification solution containing polymerase and nucleotides to the solid surface such that the colonies, each present at a specific location on the solid surface, are isothermally generated;
30. The method of claim 28, caused by a method comprising:
前記配列決定が、
i)配列決定用プライマーを前記コロニーにハイブリダイゼーションさせること;
ii)1つの標識されたヌクレオチドを用いてプライマー伸張を行うこと;
iii)それぞれの前記位置について、伸張されたプライマーに取り込まれている標識されたヌクレオチドの量を検出すること;および
iv)前記コロニーのそれぞれの配列の一部分を決定するために、工程ii)および工程iii)を繰り返すこと;
を含む方法によって行われる、請求項29〜31のいずれか一項に記載の方法。
The sequencing is
i) hybridization of sequencing primers to the colonies;
ii) performing primer extension with one labeled nucleotide;
iii) detecting, for each said position, the amount of labeled nucleotide incorporated into the extended primer; and iv) steps ii) and steps to determine a portion of each sequence of said colony repeating iii);
32. The method of any one of claims 29 to 31, wherein the method is performed by a method comprising:
前記標識されたヌクレオチドが蛍光標識ヌクレオチドであり、前記検出が前記標識されたヌクレオチドの蛍光強度を検出することを伴う、請求項32に記載の方法。   35. The method of claim 32, wherein the labeled nucleotide is a fluorescently labeled nucleotide and the detection involves detecting the fluorescence intensity of the labeled nucleotide. 前記第1の制限酵素がレアカッターであり、かつ、前記1組の制限配列タグを決定する前記工程が、
B1)前記1組の制限フラグメントにおける前記制限フラグメントを、所定のヌクレオチド配列を含む第1の操作された核酸と連結して、1組の第1の核酸フラグメントを得ること;
B2)前記第1の核酸フラグメントを1つ以上の第2の制限酵素で消化して、第2の制限フラグメントを得ること、ここで、前記第2の制限酵素は前記第1の制限酵素とは異なっており、前記第1の操作された核酸内を切断しない;
B3)前記第2の制限フラグメントの末端を、所定のヌクレオチド配列を含む第2の操作された核酸と連結して、1組の第2の核酸フラグメントを作製すること;および
B4)前記第2の核酸フラグメントにおける前記制限フラグメントのそれぞれの少なくとも一部分を配列決定して、前記1組の制限配列タグを決定すること
を含む方法によって行われる、請求項1に記載の方法。
The first restriction enzyme is a rare cutter and the step of determining the set of restriction sequence tags comprises:
B1) ligating the restriction fragments in the set of restriction fragments with a first engineered nucleic acid comprising a predetermined nucleotide sequence to obtain a set of first nucleic acid fragments;
B2) Digesting the first nucleic acid fragment with one or more second restriction enzymes to obtain a second restriction fragment, wherein the second restriction enzyme is the first restriction enzyme Are different and do not cleave within the first engineered nucleic acid;
B3) ligating the end of the second restriction fragment with a second engineered nucleic acid comprising a predetermined nucleotide sequence to produce a set of second nucleic acid fragments; and B4) the second restriction fragment The method of claim 1, wherein the method is performed by a method comprising sequencing at least a portion of each of the restriction fragments in a nucleic acid fragment to determine the set of restriction sequence tags.
前記レアカッターが6塩基の認識配列を認識する、請求項34に記載の方法。   The method according to claim 34, wherein the rare cutter recognizes a 6-base recognition sequence. 前記レアカッターが8塩基の認識配列または8塩基を超える認識配列を認識する、請求項34に記載の方法。   The method according to claim 34, wherein the rare cutter recognizes a recognition sequence of 8 bases or a recognition sequence of more than 8 bases. 前記工程B4)の前に、固体表面上で前記第2の核酸フラグメントにおける核酸フラグメントを固定および増幅する工程を更に含む、請求項34〜36のいずれか一項に記載の方法。   37. The method of any one of claims 34 to 36, further comprising immobilizing and amplifying the nucleic acid fragment in the second nucleic acid fragment on a solid surface prior to step B4). 固定および増幅する前記工程が、前記固体表面上で前記第2の核酸フラグメントにおける前記核酸フラグメントのコロニーを生じさせることによって行われ、ここで、前記コロニーのそれぞれは前記第2の核酸フラグメントにおける前記核酸フラグメントの1つを有する複数の固定化された一本鎖DNA分子を含む、請求項37に記載の方法。   The step of fixing and amplifying is performed by generating colonies of the nucleic acid fragment in the second nucleic acid fragment on the solid surface, wherein each of the colonies is the nucleic acid in the second nucleic acid fragment 38. The method of claim 37, comprising a plurality of immobilized single stranded DNA molecules having one of the fragments. 前記コロニーが、
i)5’末端で固体表面に固定化された複数のコロニープライマーを含む固体表面を提供すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記第2の核酸フラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含む;
ii)前記第2の核酸フラグメントを変性させて、一本鎖フラグメントを生じさせること;
iii)前記一本鎖フラグメントを前記固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;
iv)前記アニーリングされた一本鎖フラグメントをテンプレートとして使用してプライマー伸張反応を行って、固定化された二本鎖核酸フラグメントを生じさせること;
v)前記固定化された二本鎖核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
vi)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;
vii)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが生じるように前記の工程iv)〜工程vi)を繰り返すこと;
を含む方法によって生じる、請求項38に記載の方法。
The colony
i) providing a solid surface comprising a plurality of colony primers immobilized to the solid surface at the 5 ′ end, wherein each said colony primer is relative to the sequence at the 3 ′ end of said second nucleic acid fragment Including sequences that are capable of hybridizing;
ii) denature the second nucleic acid fragment to produce a single stranded fragment;
iii) annealing the single stranded fragment to the immobilized colony primer;
iv) performing a primer extension reaction using the annealed single stranded fragment as a template to generate an immobilized double stranded nucleic acid fragment;
v) denaturing the immobilized double stranded nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
vi) annealing the immobilized single stranded fragment to the immobilized colony primer;
vii) repeating the above steps iv) to vi) so that each of the colonies is present at a specific position on the solid surface;
40. The method of claim 38, wherein the method is caused by a method comprising:
前記コロニーが、
i)前記第2の核酸フラグメントをコロニープライマーと混合すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記第2の核酸フラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含む;
ii)前記第2の核酸フラグメントおよびコロニープライマーを5’末端で固体表面に結合させて、固定化された第2の核酸フラグメントおよび固定化されたコロニープライマーを生じさせること;
iii)前記固定化された第2の核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
iv)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせて、アニーリングされた一本鎖フラグメントを得ること;
v)前記アニーリングされた一本鎖フラグメントをテンプレートとして使用してプライマー伸張反応を行って、固定化された二本鎖核酸フラグメントを生じさせること;
vi)前記固定化された二本鎖核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
vii)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;および
viii)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが生じるように前記の工程iv)〜工程vii)を繰り返すこと;
を含む方法によって生じる、請求項38に記載の方法。
The colony
i) mixing said second nucleic acid fragment with a colony primer, wherein each said colony primer comprises a sequence capable of hybridizing to a sequence at the 3 ′ end of said second nucleic acid fragment;
ii) attaching said second nucleic acid fragment and colony primer to a solid surface at the 5 ′ end to yield an immobilized second nucleic acid fragment and an immobilized colony primer;
iii) denaturing the immobilized second nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
iv) annealing the immobilized single stranded fragment to an immobilized colony primer to obtain an annealed single stranded fragment;
v) performing a primer extension reaction using the annealed single stranded fragment as a template to generate an immobilized double stranded nucleic acid fragment;
vi) denature the immobilized double stranded nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
vii) annealing the immobilized single stranded fragment to the immobilized colony primer; and viii) the above step iv) so that each colony is present at a specific location on the solid surface. Repeat step vii);
40. The method of claim 38, wherein the method is caused by a method comprising:
前記コロニーが、
i)前記第2の核酸フラグメントをコロニープライマーと混合すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記第2の核酸フラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含み、かつ、前記コロニープライマーの濃度は結合されている第2の核酸フラグメントの増幅が生じ得るように調節されている;
iii)前記第2の核酸フラグメントおよびコロニープライマーを5’末端で固体表面に結合させて、固定化された第2の核酸フラグメントおよび固定化されたコロニープライマーを生じさせること;
iv)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが等温的に生じるように、ポリメラーゼおよびヌクレオチドを含有する増幅溶液を前記固体表面に加えること;
を含む方法によって生じる、請求項38に記載の方法。
The colony
i) mixing said second nucleic acid fragment with a colony primer, wherein each said colony primer comprises a sequence capable of hybridizing to a sequence at the 3 ′ end of said second nucleic acid fragment; and The concentration of the colony primer is adjusted so that amplification of the bound second nucleic acid fragment can occur;
iii) linking said second nucleic acid fragment and colony primer to a solid surface at the 5 ′ end to produce an immobilized second nucleic acid fragment and an immobilized colony primer;
iv) adding an amplification solution containing polymerase and nucleotides to the solid surface such that the colonies, each present at a specific location on the solid surface, are isothermally generated;
40. The method of claim 38, wherein the method is caused by a method comprising:
前記配列決定が、
i)配列決定用プライマーを前記コロニーにハイブリダイゼーションさせること;
ii)1つの標識されたヌクレオチドを用いてプライマー伸張を行うこと;
iii)それぞれの前記位置について、伸張されたプライマーに取り込まれている標識されたヌクレオチドの量を検出すること;および
iv)前記コロニーのそれぞれの配列の一部分を決定するために、工程ii)および工程iii)を繰り返すこと;
を含む方法によって行われる、請求項39〜41のいずれか一項に記載の方法。
The sequencing is
i) hybridization of sequencing primers to the colonies;
ii) performing primer extension with one labeled nucleotide;
iii) detecting, for each said position, the amount of labeled nucleotide incorporated into the extended primer; and iv) steps ii) and steps to determine a portion of each sequence of said colony repeating iii);
42. A method according to any one of claims 39 to 41 performed by a method comprising:
前記標識されたヌクレオチドが蛍光標識ヌクレオチドであり、前記検出が前記標識されたヌクレオチドの蛍光強度を検出することを伴う、請求項42に記載の方法。   43. The method of claim 42, wherein the labeled nucleotide is a fluorescently labeled nucleotide and the detection involves detecting the fluorescence intensity of the labeled nucleotide. 前記1組の制限配列タグを決定する前記工程が、
B1)前記1組の制限フラグメントにおける前記制限フラグメントを、所定のヌクレオチド配列を含む第1の操作された核酸と連結して、1組の第1の核酸フラグメントを得ること;
B2)前記第1の核酸フラグメントを第2の制限酵素で消化して、第2の制限フラグメントを得ること、ここで、前記第2の制限酵素は前記第1の制限酵素とは異なっており、前記第1の操作された核酸内を切断しない;
B3)前記第2の制限フラグメントの末端を、所定のヌクレオチド配列を含む第2の操作された核酸と連結して、1組の第2の核酸フラグメントを作製すること;および
B4)前記第2の核酸フラグメントにおける前記制限フラグメントのそれぞれの少なくとも一部分を配列決定して、前記1組の制限配列タグを決定すること
を含む方法によって行われる、請求項1に記載の方法。
The step of determining the set of restriction sequence tags comprises:
B1) ligating the restriction fragments in the set of restriction fragments with a first engineered nucleic acid comprising a predetermined nucleotide sequence to obtain a set of first nucleic acid fragments;
B2) digesting the first nucleic acid fragment with a second restriction enzyme to obtain a second restriction fragment, wherein the second restriction enzyme is different from the first restriction enzyme; Does not cleave within the first engineered nucleic acid;
B3) ligating the end of the second restriction fragment with a second engineered nucleic acid comprising a predetermined nucleotide sequence to produce a set of second nucleic acid fragments; and B4) the second restriction fragment The method of claim 1, wherein the method is performed by a method comprising sequencing at least a portion of each of the restriction fragments in a nucleic acid fragment to determine the set of restriction sequence tags.
複数の異なる第2の制限酵素のそれぞれについて前記の工程B2)〜工程B4)を繰り返すことを更に含む、請求項44に記載の方法。   45. The method of claim 44, further comprising repeating step B2) to step B4) for each of a plurality of different second restriction enzymes. 前記工程B4)の前に、固体表面上で前記第2の核酸フラグメントにおける核酸フラグメントを固定および増幅する工程を更に含む、請求項45に記載の方法。   46. The method of claim 45, further comprising immobilizing and amplifying the nucleic acid fragment in the second nucleic acid fragment on a solid surface prior to step B4). 固定および増幅する前記工程が、前記固体表面上で前記第2の核酸フラグメントにおける前記核酸フラグメントのコロニーを生じさせることによって行われ、ここで、前記コロニーのそれぞれは前記第2の核酸フラグメントにおける前記核酸フラグメントの1つを有する複数の固定化された一本鎖DNA分子を含む、請求項46に記載の方法。   The step of fixing and amplifying is performed by generating colonies of the nucleic acid fragment in the second nucleic acid fragment on the solid surface, wherein each of the colonies is the nucleic acid in the second nucleic acid fragment 47. The method of claim 46, comprising a plurality of immobilized single stranded DNA molecules having one of the fragments. 前記コロニーが、
i)5’末端で固体表面に固定化された複数のコロニープライマーを含む固体表面を提供すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記第2の核酸フラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含む;
ii)前記第2の核酸フラグメントを変性させて、一本鎖フラグメントを生じさせること;
iii)前記一本鎖フラグメントを前記固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;
iv)前記アニーリングされた一本鎖フラグメントをテンプレートとして使用してプライマー伸張反応を行って、固定化された二本鎖核酸フラグメントを生じさせること;
v)前記固定化された二本鎖核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
vi)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;
vii)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが生じるように前記の工程iv)〜工程vi)を繰り返すこと;
を含む方法によって生じる、請求項47に記載の方法。
The colony
i) providing a solid surface comprising a plurality of colony primers immobilized to the solid surface at the 5 ′ end, wherein each said colony primer is relative to the sequence at the 3 ′ end of said second nucleic acid fragment Including sequences that are capable of hybridizing;
ii) denature the second nucleic acid fragment to produce a single stranded fragment;
iii) annealing the single stranded fragment to the immobilized colony primer;
iv) performing a primer extension reaction using the annealed single stranded fragment as a template to generate an immobilized double stranded nucleic acid fragment;
v) denaturing the immobilized double stranded nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
vi) annealing the immobilized single stranded fragment to the immobilized colony primer;
vii) repeating the above steps iv) to vi) so that each of the colonies is present at a specific position on the solid surface;
48. The method of claim 47, wherein the method is caused by a method comprising:
前記コロニーが、
i)前記第2の核酸フラグメントをコロニープライマーと混合すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記第2の核酸フラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含む;
ii)前記第2の核酸フラグメントおよびコロニープライマーを5’末端で固体表面に結合させて、固定化された核酸フラグメントおよび固定化されたコロニープライマーを生じさせること;
iii)前記固定化された核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
iv)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせて、アニーリングされた一本鎖フラグメントを得ること;
v)前記アニーリングされた一本鎖フラグメントをテンプレートとして使用してプライマー伸張反応を行って、固定化された二本鎖核酸フラグメントを生じさせること;
vi)前記固定化された二本鎖核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
vii)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;および
viii)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが生じるように前記の工程iv)〜工程vii)を繰り返すこと;
を含む方法によって生じる、請求項47に記載の方法。
The colony
i) mixing said second nucleic acid fragment with a colony primer, wherein each said colony primer comprises a sequence capable of hybridizing to a sequence at the 3 ′ end of said second nucleic acid fragment;
ii) attaching said second nucleic acid fragment and colony primer to a solid surface at the 5 ′ end to yield an immobilized nucleic acid fragment and an immobilized colony primer;
iii) denaturing the immobilized nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
iv) annealing the immobilized single stranded fragment to an immobilized colony primer to obtain an annealed single stranded fragment;
v) performing a primer extension reaction using the annealed single stranded fragment as a template to generate an immobilized double stranded nucleic acid fragment;
vi) denature the immobilized double stranded nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
vii) annealing the immobilized single stranded fragment to the immobilized colony primer; and viii) the above step iv) so that each colony is present at a specific location on the solid surface. Repeat step vii);
48. The method of claim 47, wherein the method is caused by a method comprising:
前記コロニーが、
i)前記第2の核酸フラグメントをコロニープライマーと混合すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記第2の核酸フラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含み、かつ、前記コロニープライマーの濃度は結合されている第2の核酸フラグメントの増幅が生じ得るように調節されている;
iii)前記第2の核酸フラグメントおよびコロニープライマーを5’末端で固体表面に結合させて、固定化された第2の核酸フラグメントおよび固定化されたコロニープライマーを生じさせること;
iv)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが等温的に生じるように、ポリメラーゼおよびヌクレオチドを含有する増幅溶液を前記固体表面に加えること;
を含む方法によって生じる、請求項47に記載の方法。
The colony
i) mixing said second nucleic acid fragment with a colony primer, wherein each said colony primer comprises a sequence capable of hybridizing to a sequence at the 3 ′ end of said second nucleic acid fragment; and , The concentration of the colony primer is adjusted so that amplification of the bound second nucleic acid fragment can occur;
iii) linking said second nucleic acid fragment and colony primer to a solid surface at the 5 ′ end to produce an immobilized second nucleic acid fragment and an immobilized colony primer;
iv) adding an amplification solution containing polymerase and nucleotides to the solid surface such that the colonies, each present at a specific location on the solid surface, are isothermally generated;
48. The method of claim 47, wherein the method is caused by a method comprising:
前記配列決定が、
i)配列決定用プライマーを前記コロニーにハイブリダイゼーションさせること;
ii)1つの標識されたヌクレオチドを用いてプライマー伸張を行うこと;
iii)それぞれの前記位置について、伸張されたプライマーに取り込まれている標識されたヌクレオチドの量を検出すること;および
iv)前記コロニーのそれぞれの配列の一部分を決定するために、工程ii)および工程iii)を繰り返すこと;
を含む方法によって行われる、請求項48〜50のいずれか一項に記載の方法。
The sequencing is
i) hybridization of sequencing primers to the colonies;
ii) performing primer extension with one labeled nucleotide;
iii) detecting for each said position the amount of labeled nucleotide incorporated into the extended primer; and iv) determining a portion of each sequence of said colony, steps ii) and steps repeating iii);
51. A method according to any one of claims 48 to 50 performed by a method comprising:
前記標識されたヌクレオチドが蛍光標識ヌクレオチドであり、前記検出が前記標識されたヌクレオチドの蛍光強度を検出することを伴う、請求項51に記載の方法。   52. The method of claim 51, wherein the labeled nucleotide is a fluorescently labeled nucleotide and the detection involves detecting the fluorescence intensity of the labeled nucleotide. 前記1組の制限配列タグを決定する前記工程が、
B1)前記1組の制限フラグメントにおける前記制限フラグメントを第1の操作された核酸と連結して、1組の第1の環状核酸フラグメントを得ること、ここで、前記第1の操作された核酸は、第2の制限酵素の認識部位と第3の制限酵素の2つの認識部位とを含む所定のヌクレオチド配列を含み、前記第2の制限酵素の前記認識部位は前記第3の制限酵素の前記2つの認識部位の間に配置され、前記第3の制限酵素の前記認識部位は前記第3の制限酵素が前記制限フラグメント内を切断するように配置され、かつ配向し、前記第2の制限酵素および前記第3の制限酵素は互いに異なる;
B2)前記第1の核酸フラグメントを前記第2の制限酵素で消化して、1組の第2の核酸フラグメントを得ること;
B3)前記第2の制限フラグメントの末端を連結して、1組の第2の環状核酸フラグメントを作製すること;および
B4)前記第3の環状核酸フラグメントにおける前記制限フラグメントのそれぞれの少なくとも一部分を配列決定して、前記1組の制限配列タグを決定すること
を含む方法によって行われる、請求項1に記載の方法。
Said step of determining said set of restriction sequence tags comprises:
B1) ligating the restriction fragments in the set of restriction fragments with a first engineered nucleic acid to obtain a set of first circular nucleic acid fragments, wherein the first engineered nucleic acid is A predetermined nucleotide sequence including a recognition site for a second restriction enzyme and two recognition sites for a third restriction enzyme, wherein the recognition site for the second restriction enzyme is the 2 of the third restriction enzyme. Disposed between two recognition sites, wherein the recognition site of the third restriction enzyme is positioned and oriented such that the third restriction enzyme cuts within the restriction fragment, and the second restriction enzyme and The third restriction enzymes are different from each other;
B2) digesting the first nucleic acid fragment with the second restriction enzyme to obtain a set of second nucleic acid fragments;
B3) ligating the ends of the second restriction fragment to create a set of second circular nucleic acid fragments; and B4) sequencing at least a portion of each of the restriction fragments in the third circular nucleic acid fragment. The method of claim 1, wherein the method is performed by a method comprising determining and determining the set of restriction sequence tags.
前記工程B3)の後に、
B5)前記第2の環状核酸フラグメントを前記第3の制限酵素で消化して、1組の第3の核酸フラグメントを作製する工程;
B6)前記第3の制限酵素により生じた末端を修飾して、連結を可能にする工程;および
B7)前記第3の核酸フラグメントの末端を連結して、1組の第3の環状核酸フラグメントを作製する工程
を更に含む、請求項53に記載の方法。
After step B3)
B5) digesting the second circular nucleic acid fragment with the third restriction enzyme to produce a set of third nucleic acid fragments;
B6) modifying the ends generated by the third restriction enzyme to allow ligation; and B7) ligating the ends of the third nucleic acid fragment to form a set of third circular nucleic acid fragments. 54. The method of claim 53, further comprising the step of making.
複数の異なる第2の制限酵素のそれぞれについて前記の工程B1)〜工程B4)を繰り返すことを更に含む、請求項53に記載の方法。   54. The method of claim 53, further comprising repeating step B1) to step B4) for each of a plurality of different second restriction enzymes. 前記認識部位のそれぞれが前記第1の操作された核酸の末端の近くに配置される、請求項53〜55のいずれか一項に記載の方法。   56. The method of any one of claims 53 to 55, wherein each of the recognition sites is located near the end of the first engineered nucleic acid. 前記認識部位のそれぞれが前記第1の操作された核酸の末端から25ヌクレオチド未満離れて配置される、請求項53〜56のいずれか一項に記載の方法。   57. The method of any one of claims 53 to 56, wherein each of the recognition sites is located less than 25 nucleotides away from the end of the first engineered nucleic acid. 前記認識部位のそれぞれが前記第1の操作された核酸の末端から0〜5ヌクレオチド離れて配置される、請求項53〜57のいずれか一項に記載の方法。   58. The method of any one of claims 53 to 57, wherein each of the recognition sites is located 0 to 5 nucleotides away from the end of the first engineered nucleic acid. 前記第2の制限酵素がIIs型エンドヌクレアーゼである、請求項53〜58のいずれか一項に記載の方法。   59. The method according to any one of claims 53 to 58, wherein the second restriction enzyme is a type IIs endonuclease. 前記工程B4)の前に、固体表面上で前記第2の環状核酸フラグメントにおける核酸フラグメントを固定および増幅する工程を更に含む、請求項59に記載の方法。   60. The method of claim 59, further comprising immobilizing and amplifying nucleic acid fragments in the second circular nucleic acid fragment on a solid surface prior to step B4). 固定および増幅する前記工程が、前記固体表面上で前記第2の環状核酸フラグメントにおける前記核酸フラグメントのコロニーを生じさせることによって行われ、ここで、前記コロニーのそれぞれは前記第2の環状核酸フラグメントにおける前記核酸フラグメントの1つを有する複数の固定化された一本鎖DNA分子を含む、請求項60に記載の方法。   The steps of fixing and amplifying are performed by generating colonies of the nucleic acid fragments in the second circular nucleic acid fragment on the solid surface, wherein each of the colonies is in the second circular nucleic acid fragment 61. The method of claim 60, comprising a plurality of immobilized single stranded DNA molecules having one of the nucleic acid fragments. 前記コロニーが、
i)前記第2の環状核酸フラグメントを線状化して、線状化されたフラグメントを生じさせること;
ii)5’末端で固体表面に固定化された複数のコロニープライマーを含む固体表面を提供すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記線状化されたフラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含む;
iii)前記線状化されたフラグメントを変性させて、一本鎖フラグメントを生じさせること;
iv)前記一本鎖フラグメントを前記固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;
v)前記アニーリングされた一本鎖フラグメントをテンプレートとして使用してプライマー伸張反応を行って、固定化された二本鎖核酸フラグメントを生じさせること;
vi)前記固定化された二本鎖核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
vii)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;
viii)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが生じるように前記の工程v)〜工程vii)を繰り返すこと;
を含む方法によって生じる、請求項61に記載の方法。
The colony
i) linearizing said second circular nucleic acid fragment to produce a linearized fragment;
ii) providing a solid surface comprising a plurality of colony primers immobilized on the solid surface at the 5 ′ end, wherein each said colony primer is against the sequence at the 3 ′ end of said linearized fragment A sequence that is capable of hybridizing;
iii) denaturing the linearized fragment to yield a single stranded fragment;
iv) annealing the single stranded fragment to the immobilized colony primer;
v) performing a primer extension reaction using the annealed single stranded fragment as a template to generate an immobilized double stranded nucleic acid fragment;
vi) denature the immobilized double stranded nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
vii) annealing the immobilized single stranded fragment to the immobilized colony primer;
viii) repeating steps v) to vii) so as to produce the colonies each present at a specific location on the solid surface;
62. The method of claim 61, caused by a method comprising:
前記コロニーが、
i)前記第2の環状核酸フラグメントを線状化して、線状化されたフラグメントを生じさせること;
ii)前記線状化されたフラグメントをコロニープライマーと混合すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記線状化されたフラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含む;
iii)前記線状化されたフラグメントおよびコロニープライマーを5’末端で固体表面に結合させて、固定化された線状化フラグメントおよび固定化されたコロニープライマーを生じさせること;
iv)前記固定化された線状化フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
v)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせて、アニーリングされた一本鎖フラグメントを得ること;
vi)前記アニーリングされた一本鎖フラグメントをテンプレートとして使用してプライマー伸張反応を行って、固定化された二本鎖核酸フラグメントを生じさせること;
vii)前記固定化された二本鎖核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
viii)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;および
ix)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが生じるように前記の工程v)〜工程viii)を繰り返すこと;
を含む方法によって生じる、請求項61に記載の方法。
The colony
i) linearizing said second circular nucleic acid fragment to produce a linearized fragment;
ii) mixing said linearized fragment with a colony primer, wherein each said colony primer comprises a sequence capable of hybridizing to a sequence at the 3 ′ end of said linearized fragment ;
iii) attaching the linearized fragment and colony primer to the solid surface at the 5 ′ end to yield an immobilized linearized fragment and an immobilized colony primer;
iv) denature the immobilized linearized fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
v) annealing the immobilized single stranded fragment to an immobilized colony primer to obtain an annealed single stranded fragment;
vi) performing a primer extension reaction using the annealed single stranded fragment as a template to generate an immobilized double stranded nucleic acid fragment;
vii) denature the immobilized double stranded nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
viii) annealing the immobilized single stranded fragment to an immobilized colony primer; and ix) said step v) so that each colony is present at a specific location on the solid surface. -Repeating step viii);
62. The method of claim 61, caused by a method comprising:
前記コロニーが、
i)前記第2の環状核酸フラグメントを線状化して、線状化されたフラグメントを生じさせること;
ii)前記線状化されたフラグメントをコロニープライマーと混合すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記線状化されたフラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含み、かつ、前記コロニープライマーの濃度は結合されている線状化されたフラグメントの増幅が生じ得るように調節されている;
iii)前記線状化されたフラグメントおよびコロニープライマーを5’末端で固体表面に結合させて、固定化された線状化フラグメントおよび固定化されたコロニープライマーを生じさせること;
iv)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが等温的に生じるように、ポリメラーゼおよびヌクレオチドを含有する増幅溶液を前記固体表面に加えること;
を含む方法によって生じる、請求項61に記載の方法。
The colony
i) linearizing said second circular nucleic acid fragment to produce a linearized fragment;
ii) mixing said linearized fragment with a colony primer, wherein each said colony primer comprises a sequence capable of hybridizing to a sequence at the 3 ′ end of said linearized fragment And the concentration of the colony primer is adjusted so that amplification of the bound linearized fragment can occur;
iii) attaching the linearized fragment and colony primer to the solid surface at the 5 ′ end to yield an immobilized linearized fragment and an immobilized colony primer;
iv) adding an amplification solution containing polymerase and nucleotides to the solid surface such that the colonies, each present at a specific location on the solid surface, are isothermally generated;
62. The method of claim 61, caused by a method comprising:
前記配列決定が、
i)配列決定用プライマーを前記コロニーにハイブリダイゼーションさせること;
ii)1つの標識されたヌクレオチドを用いてプライマー伸張を行うこと;
iii)それぞれの前記位置について、伸張されたプライマーに取り込まれている標識されたヌクレオチドの量を検出すること;および
iv)前記コロニーのそれぞれのヌクレオチド配列の一部分を決定するために、工程ii)および工程iii)を繰り返すこと;
を含む方法によって行われる、請求項62〜64のいずれか一項に記載の方法。
The sequencing is
i) hybridization of sequencing primers to the colonies;
ii) performing primer extension with one labeled nucleotide;
iii) detecting for each said position the amount of labeled nucleotide incorporated into the extended primer; and iv) determining a portion of the respective nucleotide sequence of said colony, steps ii) and Repeating step iii);
65. A method according to any one of claims 62 to 64, wherein the method is performed by a method comprising:
前記標識されたヌクレオチドが蛍光標識ヌクレオチドであり、前記検出が前記標識されたヌクレオチドの蛍光強度を検出することを伴う、請求項65に記載の方法。   66. The method of claim 65, wherein the labeled nucleotide is a fluorescently labeled nucleotide and the detection involves detecting the fluorescence intensity of the labeled nucleotide. 前記1組の制限配列タグを決定する前記工程が、
B1)前記1組の制限フラグメントにおける前記制限フラグメントを第1の操作された核酸と連結して、1組の第1の核酸フラグメントを得ること、ここで、前記第1の操作された核酸は前記第1の制限酵素と異なる第2の制限酵素の認識部位を含む所定のヌクレオチド配列を含む;
B2)前記第1の核酸フラグメントを前記第2の制限酵素で消化して、1組の第2の核酸フラグメントを得ること;
B3)前記第2の制限フラグメントの末端を連結して、1組の第1の環状核酸フラグメントを作製すること;および
B4)前記第4の核酸フラグメントのそれぞれの少なくとも一部分を配列決定し、それにより前記1組の制限配列タグを決定すること
を含む方法によって行われる、請求項1に記載の方法。
Said step of determining said set of restriction sequence tags comprises:
B1) ligating the restriction fragment in the set of restriction fragments with a first engineered nucleic acid to obtain a set of first nucleic acid fragments, wherein the first engineered nucleic acid is the A predetermined nucleotide sequence comprising a recognition site for a second restriction enzyme that is different from the first restriction enzyme;
B2) digesting the first nucleic acid fragment with the second restriction enzyme to obtain a set of second nucleic acid fragments;
B3) ligating the ends of the second restriction fragment to create a set of first circular nucleic acid fragments; and B4) sequencing at least a portion of each of the fourth nucleic acid fragments, thereby The method of claim 1, wherein the method is performed by a method comprising determining the set of restriction sequence tags.
前記工程B3)の後に、
B5)前記第1の環状核酸フラグメントを、前記の第1および第2の制限酵素と異なる第3の制限酵素で消化して、1組の第3の核酸フラグメントを作製する工程;
B6)前記第3の制限酵素により生じた末端を修飾して、連結を可能にする工程;および
B7)前記第3の核酸フラグメントの末端を連結して、1組の第2の環状核酸フラグメントを作製する工程
を更に含む、請求項67に記載の方法。
After step B3)
B5) digesting the first circular nucleic acid fragment with a third restriction enzyme different from the first and second restriction enzymes to produce a set of third nucleic acid fragments;
B6) modifying the ends generated by the third restriction enzyme to allow ligation; and B7) ligating the ends of the third nucleic acid fragment to form a set of second circular nucleic acid fragments. 68. The method of claim 67, further comprising the step of making.
複数の異なる第2の制限酵素のそれぞれについて前記の工程B1〜工程B4)を繰り返すことを更に含む、請求項67に記載の方法。   68. The method of claim 67, further comprising repeating step B1 to step B4) for each of a plurality of different second restriction enzymes. 前記工程B4)の前に、固体表面上で前記第1の環状核酸フラグメントにおける核酸フラグメントを固定および増幅する工程を更に含む、請求項69に記載の方法。   70. The method of claim 69, further comprising immobilizing and amplifying the nucleic acid fragment in the first circular nucleic acid fragment on a solid surface prior to step B4). 固定および増幅する前記工程が、前記固体表面上で前記第1の環状核酸フラグメントにおける前記核酸フラグメントのコロニーを生じさせることによって行われ、ここで、前記コロニーのそれぞれは前記第1の環状核酸フラグメントにおける前記核酸フラグメントの1つを有する複数の固定化された一本鎖DNA分子を含む、請求項70に記載の方法。   The steps of immobilizing and amplifying are performed by generating colonies of the nucleic acid fragments in the first circular nucleic acid fragment on the solid surface, wherein each of the colonies in the first circular nucleic acid fragment 71. The method of claim 70, comprising a plurality of immobilized single stranded DNA molecules having one of the nucleic acid fragments. 前記コロニーが、
i)前記第1の環状核酸フラグメントを線状化して、線状化されたフラグメントを生じさせること;
ii)5’末端で固体表面に固定化された複数のコロニープライマーを含む固体表面を提供すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記線状化されたフラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含む;
iii)前記線状化されたフラグメントを変性させて、一本鎖フラグメントを生じさせること;
iv)前記一本鎖フラグメントを前記固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;
v)前記アニーリングされた一本鎖フラグメントをテンプレートとして使用してプライマー伸張反応を行って、固定化された二本鎖核酸フラグメントを生じさせること;
vi)前記固定化された二本鎖核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
vii)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;
viii)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが生じるように前記の工程v)〜工程vii)を繰り返すこと;
を含む方法によって生じる、請求項71に記載の方法。
The colony
i) linearizing said first circular nucleic acid fragment to produce a linearized fragment;
ii) providing a solid surface comprising a plurality of colony primers immobilized to the solid surface at the 5 'end, wherein each said colony primer is against the sequence at the 3' end of said linearized fragment A sequence that is capable of hybridizing;
iii) denaturing the linearized fragment to yield a single stranded fragment;
iv) annealing the single stranded fragment to the immobilized colony primer;
v) performing a primer extension reaction using the annealed single stranded fragment as a template to generate an immobilized double stranded nucleic acid fragment;
vi) denature the immobilized double stranded nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
vii) annealing the immobilized single stranded fragment to the immobilized colony primer;
viii) repeating steps v) to vii) so as to produce the colonies each present at a specific location on the solid surface;
72. The method of claim 71, wherein the method is caused by a method comprising:
前記コロニーが、
i)前記第1の環状核酸フラグメントを線状化して、線状化されたフラグメントを生じさせること;
ii)前記線状化されたフラグメントをコロニープライマーと混合すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記線状化されたフラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含む;
iii)前記線状化されたフラグメントおよびコロニープライマーを5’末端で固体表面に結合させて、固定化された線状化フラグメントおよび固定化されたコロニープライマーを生じさせること;
iv)前記固定化された線状化フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
v)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせて、アニーリングされた一本鎖フラグメントを得ること;
vi)前記アニーリングされた一本鎖フラグメントをテンプレートとして使用してプライマー伸張反応を行って、固定化された二本鎖核酸フラグメントを生じさせること;
vii)前記固定化された二本鎖核酸フラグメントを変性させて、固定化された一本鎖フラグメントを生じさせること;
viii)前記固定化された一本鎖フラグメントを固定化されたコロニープライマーにアニーリングさせること;および
ix)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが生じるように前記の工程v)〜工程viii)を繰り返すこと;
を含む方法によって生じる、請求項71に記載の方法。
The colony
i) linearizing said first circular nucleic acid fragment to produce a linearized fragment;
ii) mixing said linearized fragment with a colony primer, wherein each said colony primer comprises a sequence capable of hybridizing to a sequence at the 3 ′ end of said linearized fragment ;
iii) attaching the linearized fragment and colony primer to the solid surface at the 5 ′ end to yield an immobilized linearized fragment and an immobilized colony primer;
iv) denature the immobilized linearized fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
v) annealing the immobilized single stranded fragment to an immobilized colony primer to obtain an annealed single stranded fragment;
vi) performing a primer extension reaction using the annealed single stranded fragment as a template to generate an immobilized double stranded nucleic acid fragment;
vii) denature the immobilized double stranded nucleic acid fragment to yield an immobilized single stranded fragment;
viii) annealing the immobilized single stranded fragment to an immobilized colony primer; and ix) said step v) so that each colony is present at a specific location on the solid surface. -Repeating step viii);
72. The method of claim 71, wherein the method is caused by a method comprising:
前記コロニーが、
i)前記第1の環状核酸フラグメントを線状化して、線状化されたフラグメントを生じさせること;
ii)前記線状化されたフラグメントをコロニープライマーと混合すること、ここで、それぞれの前記コロニープライマーは前記線状化されたフラグメントの3’末端における配列に対してハイブリダイゼーション可能である配列を含み、かつ、前記コロニープライマーの濃度は結合されている線状化されたフラグメントの増幅が生じ得るように調節されている;
iii)前記線状化されたフラグメントおよびコロニープライマーを5’末端で固体表面に結合させて、固定化された線状化フラグメントおよび固定化されたコロニープライマーを生じさせること;
iv)それぞれが前記固体表面での特定の位置に存在する前記コロニーが等温的に生じるように、ポリメラーゼおよびヌクレオチドを含有する増幅溶液を前記固体表面に加えること;
を含む方法によって生じる、請求項71に記載の方法。
The colony
i) linearizing said first circular nucleic acid fragment to produce a linearized fragment;
ii) mixing said linearized fragment with a colony primer, wherein each said colony primer comprises a sequence capable of hybridizing to a sequence at the 3 ′ end of said linearized fragment And the concentration of the colony primer is adjusted so that amplification of the bound linearized fragment can occur;
iii) attaching the linearized fragment and colony primer to the solid surface at the 5 ′ end to yield an immobilized linearized fragment and an immobilized colony primer;
iv) adding an amplification solution containing polymerase and nucleotides to the solid surface such that the colonies, each present at a specific location on the solid surface, are isothermally generated;
72. The method of claim 71, wherein the method is caused by a method comprising:
前記配列決定が、
i)配列決定用プライマーを前記コロニーにハイブリダイゼーションさせること;
ii)1つの標識されたヌクレオチドを用いてプライマー伸張を行うこと;
iii)それぞれの前記位置について、伸張されたプライマーに取り込まれている標識されたヌクレオチドの量を検出すること;および
iv)前記コロニーのそれぞれの配列の一部分を決定するために、工程ii)および工程iii)を繰り返すこと;
を含む方法によって行われる、請求項72〜74のいずれか一項に記載の方法。
The sequencing is
i) hybridization of sequencing primers to the colonies;
ii) performing primer extension with one labeled nucleotide;
iii) detecting, for each said position, the amount of labeled nucleotide incorporated into the extended primer; and iv) steps ii) and steps to determine a portion of each sequence of said colony repeating iii);
75. A method according to any one of claims 72 to 74 performed by a method comprising:
前記標識されたヌクレオチドが蛍光標識ヌクレオチドであり、前記検出が前記標識されたヌクレオチドの蛍光強度を検出することを伴う、請求項75に記載の方法。   76. The method of claim 75, wherein the labeled nucleotide is a fluorescently labeled nucleotide and the detection involves detecting the fluorescence intensity of the labeled nucleotide. 前記工程A)において、前記1組の制限フラグメントを複数の異なる第1の制限酵素で消化することを更に含む、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of the preceding claims, wherein in step A), the method further comprises digesting the set of restriction fragments with a plurality of different first restriction enzymes. それぞれの前記群が、少なくとも60%の相同性を有する制限配列タグからなる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。   A method according to any one of the preceding claims, wherein each said group consists of restriction sequence tags having at least 60% homology. それぞれの前記群が、少なくとも70%の相同性を有する制限配列タグからなる、請求項78に記載の方法。   79. The method of claim 78, wherein each said group consists of restriction sequence tags having at least 70% homology. それぞれの前記群が、少なくとも80%の相同性を有する制限配列タグからなる、請求項79に記載の方法。   80. The method of claim 79, wherein each said group consists of restriction sequence tags having at least 80% homology. それぞれの前記群が、少なくとも90%の相同性を有する制限配列タグからなる、請求項80に記載の方法。   81. The method of claim 80, wherein each said group consists of restriction sequence tags having at least 90% homology. それぞれの前記群が、少なくとも99%の相同性を有する制限配列タグからなる、請求項81に記載の方法。   84. The method of claim 81, wherein each said group consists of restriction sequence tags having at least 99% homology. 複数の異なる表現型の中でゲノム全域での配列変化を決定するための方法であって、
A)生物の集団のそれぞれについて、先行する請求項のいずれか一項に記載される方法によって1組の制限配列タグを決定すること、ここで、生物の前記集団は前記複数の異なる表現型のそれぞれについて、1つ以上の生物を含む;
B)異なる表現型に関連する1つ以上の配列変化を決定するように、様々な前記1組の制限配列タグを異なる表現型の生物の間で比較すること
を含む方法。
A method for determining genome-wide sequence variation among a plurality of different phenotypes, comprising:
A) determining, for each population of organisms, a set of restriction sequence tags by the method of any one of the preceding claims, wherein said population of organisms has said plurality of different phenotypes Each contains one or more organisms;
B) A method comprising comparing various said sets of restriction sequence tags between organisms of different phenotypes to determine one or more sequence changes associated with different phenotypes.
前記工程B)の後に、前記1つ以上の制限配列タグのゲノム位置を特定するように前記1つ以上の制限配列タグを前記生物のゲノム配列にマッピングする工程を更に含む、請求項83に記載の方法。   84. The method of claim 83, further comprising, after the step B), mapping the one or more restriction sequence tags to the genome sequence of the organism to identify the genomic location of the one or more restriction sequence tags. the method of. 前記複数の異なる第2の制限酵素が少なくとも3つの異なる制限酵素から構成される、請求項45〜52、55〜66および69〜76のいずれか一項に記載の方法。   77. The method of any one of claims 45-52, 55-66, and 69-76, wherein the plurality of different second restriction enzymes is comprised of at least three different restriction enzymes. 複数の異なる表現型の中でゲノム全域での配列変化を決定するための方法であって、
A)生物の集団のそれぞれについて、請求項85に記載される方法によって1組の制限配列タグを決定すること、ここで、生物の前記集団は前記複数の異なる表現型のそれぞれについて、1つ以上の生物を含む;
B)異なる表現型に関連する1つ以上の配列変化を決定するように、様々な前記1組の制限配列タグを異なる表現型の生物の間で比較すること
を含む方法。
A method for determining genome-wide sequence variation among a plurality of different phenotypes, comprising:
A) determining, for each population of organisms, a set of restriction sequence tags by the method of claim 85, wherein said population of organisms is one or more for each of said plurality of different phenotypes. Including organisms of
B) A method comprising comparing various said sets of restriction sequence tags between organisms of different phenotypes to determine one or more sequence changes associated with different phenotypes.
前記工程B)の後に、前記1つ以上の制限配列タグのゲノム位置を特定するように前記1つ以上の制限配列タグを前記生物のゲノム配列にマッピングする工程を更に含む、請求項86に記載の方法。   87. The method of claim 86, further comprising, after the step B), mapping the one or more restriction sequence tags to the genome sequence of the organism to identify the genomic location of the one or more restriction sequence tags. the method of. 前記複数の異なる第2の制限酵素が少なくとも10個の異なる制限酵素から構成される、請求項45〜52、55〜66および69〜76のいずれか一項に記載の方法。   77. The method of any one of claims 45-52, 55-66, and 69-76, wherein the plurality of different second restriction enzymes is comprised of at least 10 different restriction enzymes. 複数の異なる表現型の中でゲノム全域での配列変化を決定するための方法であって、
A)生物の集団のそれぞれについて、請求項88に記載される方法によって1組の制限配列タグを決定すること、ここで、生物の前記集団は前記複数の異なる表現型のそれぞれについて、1つ以上の生物を含む;
B)異なる表現型に関連する1つ以上の配列変化を決定するように、様々な前記1組の制限配列タグを異なる表現型の生物の間で比較すること
を含む方法。
A method for determining genome-wide sequence variation among different phenotypes, comprising:
A) determining, for each population of organisms, a set of restriction sequence tags according to the method of claim 88, wherein said population of organisms is one or more for each of said plurality of different phenotypes. Including organisms of
B) A method comprising comparing various said sets of restriction sequence tags between organisms of different phenotypes to determine one or more sequence changes associated with different phenotypes.
前記工程B)の後に、前記1つ以上の制限配列タグのゲノム位置を特定するように前記1つ以上の制限配列タグを前記生物のゲノム配列にマッピングする工程を更に含む、請求項89に記載の方法。   90. The method of claim 89, further comprising, after the step B), mapping the one or more restriction sequence tags to the genome sequence of the organism to identify the genomic location of the one or more restriction sequence tags. the method of. 前記1つ以上の個々の生物がヒトである、請求項1〜82のいずれか一項に記載の方法。   83. The method according to any one of claims 1 to 82, wherein the one or more individual organisms are humans. それぞれの前記1組の制限フラグメントが少なくとも10個の異なる制限フラグメントを含む、請求項1〜82のいずれか一項に記載の方法。   83. The method of any one of claims 1 to 82, wherein each said set of restriction fragments comprises at least 10 different restriction fragments. それぞれの前記1組の制限フラグメントが少なくとも100個の異なる制限フラグメントを含む、請求項1〜82のいずれか一項に記載の方法。   83. The method of any one of claims 1 to 82, wherein each said set of restriction fragments comprises at least 100 different restriction fragments. それぞれの前記1組の制限フラグメントが少なくとも1000個の異なる制限フラグメントを含む、請求項1〜82のいずれか一項に記載の方法。   83. The method of any one of claims 1 to 82, wherein each said set of restriction fragments comprises at least 1000 different restriction fragments. それぞれの前記1組の制限フラグメントが少なくとも10,000個の異なる制限フラグメントを含む、請求項1〜82のいずれか一項に記載の方法。   83. The method according to any one of claims 1 to 82, wherein each said set of restriction fragments comprises at least 10,000 different restriction fragments. それぞれの前記1組の制限フラグメントが少なくとも100,000個の異なる制限フラグメントを含む、請求項1〜82のいずれか一項に記載の方法。   83. The method according to any one of claims 1 to 82, wherein each said set of restriction fragments comprises at least 100,000 different restriction fragments. それぞれの前記1組の制限フラグメントが少なくとも10個の異なる制限フラグメントを含む、請求項1〜82のいずれか一項に記載の方法。 83. The method of any one of claims 1 to 82, wherein each said set of restriction fragments comprises at least 10 < 6 > different restriction fragments. それぞれの前記1組の制限フラグメントが少なくとも10個の異なる制限フラグメントを含む、請求項1〜82のいずれか一項に記載の方法。 Each of the set of restriction fragment comprises at least 10 7 different restriction fragment, method of any one of claims 1 to 82. それぞれの前記1組の制限フラグメントが少なくとも10個の異なる制限フラグメントを含む、請求項1〜82のいずれか一項に記載の方法。 83. The method according to any one of claims 1 to 82, wherein each said set of restriction fragments comprises at least 10 < 8 > different restriction fragments. 前記工程I)が1つの個体について行われる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of the preceding claims, wherein step I) is performed on one individual. 制限配列タグをグループ分けする前記工程II)が、前記制限配列タグを参照配列と比較することを更に含む、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of the preceding claims, wherein said step II) of grouping restriction sequence tags further comprises comparing said restriction sequence tag to a reference sequence. 前記参照配列が当該生物のゲノム配列を含む、請求項101に記載の方法。   102. The method of claim 101, wherein the reference sequence comprises the organism's genomic sequence.
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