JP2007195441A - Dna library selectively enriched in dna repeat sequence and method for preparing the same - Google Patents

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ヤン ジュン チャン
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DNA library selectively enriched in a DNA repeat base sequence, and to provide a method for preparing the same. <P>SOLUTION: This DNA library selectively enriched in repeat sequence is characterized by comprising a step for separating genome DNA from the tissue of a mammal, a step for subjecting an ultrasonic disintegration to the genome DNA to cleave the DNA in a constant size, and a step for thermally denaturing the product, rehybridizing the denatured product, and then removing non-reacted single chain portions with a single chain-selective nuclease. And the method for producing the same. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、DNA反復塩基配列(repeat sequence)を選択濃縮したDNAライブラリーおよびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a DNA library in which DNA repeat sequences are selectively concentrated and a method for producing the same.

比較ゲノムハイブリダイゼーション(comparative genomic hybridization;CGH)は、ただ一つの遺伝子交雑反応によってDNA複製数(copy)の獲得と損失を確認することができる方法である。
多様なDNA交雑研究の例として、比較ゲノムハイブリダイゼーション(CGH)、染色体彩色(chromosome painting)、cDNA−マイクロアレイ(cDNA−microarray)、マイクロアレイ−CGHまたは核酸プローブ(probe)を利用して組織、細胞または染色体上で特定mRNAおよびDNAを検出する蛍光インシトゥハイブリデーション法(fluorescent in situ hybridization)などが挙げられる。
また、現在はマイクロアレイ技術と比較ゲノムハイブリダイゼーション(CGH)を結合させて有用性が向上したアレイ−CGHが開発されている。アレイ−CGH方法は色々な病気のDNA複製数の異常を研究することに一般的に使用されている。
Comparative genomic hybridization (CGH) is a method in which the gain and loss of DNA replication can be confirmed by a single gene hybridization reaction.
Examples of diverse DNA hybridization studies include comparative genomic hybridization (CGH), chromosome painting, cDNA-microarray, cDNA-microarray, microarray-CGH, or nucleic acid probe (probe). Examples include fluorescent in situ hybridization for detecting specific mRNA and DNA on a chromosome.
Currently, an array-CGH improved in usefulness by combining microarray technology and comparative genomic hybridization (CGH) has been developed. The array-CGH method is commonly used to study DNA replication number abnormalities in various diseases.

反復配列を選択濃縮したDNAライブラリーは、多様なDNA交雑研究においてDNAプローブ(probe)、例えば、コスミド(cosmid)、YACsおよび染色体彩色プローブなどの非特異的な反応を遮断することに使用される。   DNA libraries with selective enrichment of repetitive sequences are used in various DNA hybridization studies to block nonspecific reactions such as DNA probes, eg, cosmids, YACs and chromosomal coloring probes. .

反復塩基配列は哺乳動物のDNAのあちこちに分布しているため、プローブ(probe)と反復塩基配列の非特異的な反応は遺伝子の位置または発現程度を把握するのに差し支える。したがって、プローブ混合物に過剰の反復塩基配列を添加する過程を通じて、プローブが試料の反復塩基配列と結合されないように予め遮断する過程が必要である。この時に使用される反復塩基配列が選択的に濃縮されたDNAライブラリーは、配列が非常に多様なため人工的に作れないので、動物のゲノムDNAから抽出して使用している。   Since repetitive nucleotide sequences are distributed around the DNA of mammals, non-specific reactions between probes and repetitive nucleotide sequences can be used to determine the position or expression level of a gene. Therefore, it is necessary to perform a process of previously blocking the probe from being bound to the repetitive base sequence of the sample through the process of adding an excessive repetitive base sequence to the probe mixture. The DNA library in which the repetitive nucleotide sequences used at this time are selectively concentrated cannot be artificially created because the sequences are so diverse that they are extracted from the genomic DNA of animals and used.

このような反復塩基配列の遺伝子には、ハツカネズミ(mouse)の場合、Alu、Mir、LINE、MER反復配列などがある。また、人間(human)の場合は、LINE、Alu反復配列がある。これら反復配列は人工的に合成して使用することができず、動物ゲノム遺伝子から選択的に抽出して使用しなければならない。   Examples of such a repetitive nucleotide sequence gene include Alu, Mir, LINE, and MER repetitive sequences in the case of a mouse. For humans, there are LINE and Alu repeat sequences. These repetitive sequences cannot be artificially synthesized and used, but must be selectively extracted from animal genome genes and used.

したがって、効率的に反復塩基配列を濃縮する方法および優れた作動性能を有する反復塩基配列が選択濃縮されたDNAライブラリーが必要である。   Therefore, there is a need for a method for efficiently concentrating repetitive base sequences and a DNA library selectively enriched with repetitive base sequences having excellent operational performance.

本発明が目的とする技術的課題は、作動性能が優れた、DNA反復配列が選択濃縮されたDNAライブラリーを提供することにある。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、効率的にDNA反復配列を選択濃縮するDNAライブラリーの製造方法を提供することにある。
A technical problem to be solved by the present invention is to provide a DNA library having excellent operation performance and selectively enriched DNA repeat sequences.
Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing a DNA library that efficiently and selectively concentrates DNA repetitive sequences.

本発明は効率的にDNA反復配列を選択濃縮するDNAライブラリーの製造方法を提供する。より詳しくは、本発明は動物細胞からゲノムDNAを抽出する段階、超音波を用いて一定の大きさにDNAを切断する段階、前記切断されたDNA鎖を変成させた後に再交雑させる段階、単一鎖に選択的な核酸分解酵素(nuclease)を用いて前記再交雑されたDNA筋から単一鎖を選択的に分解する段階を含むことを特徴とする反復塩基配列が選択濃縮されたDNAライブラリーの製造方法を提供する。
また、本発明は、前記方法によって製造されたことを特徴とする、反復塩基配列が選択濃縮された、作動性能に優れたDNAライブラリーを提供する。
The present invention provides a method for producing a DNA library that efficiently selects and concentrates DNA repetitive sequences. More specifically, the present invention includes a step of extracting genomic DNA from animal cells, a step of cleaving DNA to a certain size using ultrasonic waves, a step of re-crossing after modifying the cleaved DNA strand, DNA live comprising a selective enrichment of repetitive nucleotide sequences comprising the step of selectively degrading a single strand from the recrossed DNA muscle using a nuclease that is selective for one strand A method for manufacturing a rally is provided.
In addition, the present invention provides a DNA library excellent in operating performance, which is produced by the above method and is selectively enriched with repetitive base sequences.

本発明によるDNA反復配列を選択濃縮したDNAライブラリーはDNA交雑研究方法における非特異的な反応を効率的に遮断し、本発明によるDNAライブラリーの製造方法は反復塩基配列を効率的に選択濃縮して、作動性能に優れた反復塩基配列を提供する。   The DNA library according to the present invention which selectively concentrates the DNA repeat sequences efficiently blocks non-specific reactions in the DNA hybridization research method, and the DNA library production method according to the present invention efficiently selects and concentrates repeat base sequences. Thus, a repetitive base sequence having excellent operating performance is provided.

以下、本発明を詳しく説明する。   The present invention will be described in detail below.

ゲノムDNAを抽出するための動物細胞として、全ての哺乳動物の細胞が用いられることができる。人の場合は他の組織より胎盤組織が好ましい。血液からもゲノムDNAを抽出することができるが、十分な量(biomass)を得るのが困難である。   All mammalian cells can be used as animal cells for extracting genomic DNA. For humans, placental tissue is preferred over other tissues. Genomic DNA can also be extracted from blood, but it is difficult to obtain a sufficient biomass.

DNA抽出は公知の方法によって行われる。DNAを大量抽出するための従来の方法としては、フェノールを使用する方法(米国特許3,838,148号)および陰イオン界面活性剤と高濃度の塩化ナトリウムを使用する方法(韓国特許第35972号)などが提示されている。   DNA extraction is performed by a known method. Conventional methods for extracting DNA in large quantities include a method using phenol (US Pat. No. 3,838,148) and a method using an anionic surfactant and a high concentration of sodium chloride (Korea Patent No. 35972). ) Etc. are presented.

前記フェノールを使用する方法は、フェノール/クロロホルム(phenol/chloroform)またはフェノール/クロロホルム/イソアミルアルコール(phenol/chloroform/isoamyl alcohol)を用いてDNAを抽出する過程、エタノール(またはイソプロパノール)沈澱でDNAを回収する過程、そして、汚染源をDNAと分離する過程を経る。   The method using phenol is a process of extracting DNA using phenol / chloroform (phenol / chloroform) or phenol / chloroform / isoamyl alcohol (phenol / chloroform / isoamyl alcohol), and recovering DNA by ethanol (or isopropanol) precipitation. And the process of separating the source of contamination from DNA.

前記エタノール(またはイソプロパノール)沈澱は、フェノール/クロロホルムによって抽出されたDNAの液状溶液からDNAを抽出し、DNAから残余のフェノールとクロロホルムを除去する。
また、エタノール沈澱過程を通じて部分的にヌクレオシドトリホスフェート(nucleoside triphosphate)および30個以下の塩基からなる短いオリゴヌクレオチドも除去することができる。
The ethanol (or isopropanol) precipitation extracts DNA from a liquid solution of DNA extracted with phenol / chloroform and removes residual phenol and chloroform from the DNA.
Also, short oligonucleotides consisting of nucleoside triphosphates and 30 bases or less can be removed partially through the ethanol precipitation process.

しかし、前記フェノール/クロロホルム抽出過程は、DNAを抽出することに多くの段階と時間を必要とし、人体に有害なフェノールとクロロホルムを使用しているため非常に危険である。
フェノールは皮膚に接すると焼けてしまうほど非常に危険であり、クロロホルムも揮発性、毒性、引火性が非常に高い。
このような危険なフェノールとクロロホルムを使用するためには、フード(hood)の中で実験しなければならないという短所もある。
また、フェノール/クロロホルム抽出過程を経れば、フェノールの酸化によってDNAが大きく傷つけられるので、再蒸留した(redistilled)フェノールだけを使用しなければならない。
However, the phenol / chloroform extraction process is very dangerous because it requires many steps and time to extract DNA and uses phenol and chloroform harmful to human body.
Phenol is so dangerous that it burns when in contact with the skin, and chloroform is also very volatile, toxic and flammable.
In order to use such dangerous phenol and chloroform, there is a disadvantage that it must be experimented in a hood.
Also, the phenol / chloroform extraction process greatly damages the DNA due to the oxidation of phenol, so only redistilled phenol must be used.

したがって、前記フェノール/クロロホルム抽出過程とエタノール沈澱過程を通した伝統的なDNA分離過程よりさらに効果的且つ簡単であり、DNA分離時間を最少化しようとする多様な方法が考案されてきた。   Accordingly, various methods have been devised that are more effective and simple than the traditional DNA separation process through the phenol / chloroform extraction process and the ethanol precipitation process, and try to minimize the DNA separation time.

このような方法の例としては、従来のフェノール/クロロホルム処理および塩析する方法以外に、カオトロピック塩およびシリカ樹脂を使用する方法、親和性樹脂を使用する方法、イオン交換樹脂クロマトグラフィー法および磁気性ビードを使用する方法などがある(米国特許第5057426号、米国特許4923978号、EP第0512767A1号、EP第0515484B号、WO第97/10331号、WO第96/18731号)。   Examples of such methods include methods using chaotropic salts and silica resins, methods using affinity resins, ion exchange resin chromatography methods and magnetic properties in addition to conventional phenol / chloroform treatment and salting out methods. There are methods using beads (US Pat. No. 5,057,426, US Pat. No. 4,923,978, EP 0512767A1, EP 0515484B, WO 97/10331, WO 96/18731).

最近はフェノール/クロロホルム抽出とエタノール沈澱方法の不便さを克服して利便性を図って、コラムを利用したキット(kits)がゲノムDNA抽出の基本になっている傾向にある。   Recently, column-based kits (kits) tend to be the basis of genomic DNA extraction in order to overcome the inconvenience of phenol / chloroform extraction and ethanol precipitation methods.

このようなコラムを通じてゲノムDNAを抽出する原理は、DNAと特異的に結合するガラス繊維(glass fiber)またはシリカ膜(silica membrane)を使用することで、水分子とDNAの構造的相互作用(structural interaction)の原理を利用することである。
このようなガラス繊維またはシリカ膜は、塩、蛋白質およびその他の細胞内物質とは結合しないため、窮極的にDNAだけを純粋に分離することができる。
The principle of extracting genomic DNA through such a column is the structural interaction between water molecules and DNA by using a glass fiber or silica membrane that specifically binds to the DNA. the principle of interaction).
Such a glass fiber or silica membrane does not bind to salts, proteins, and other intracellular substances, so that only DNA can be separated purely.

作動性能の優れた反復配列が選択濃縮されたDNAライブラリーを作るために、平均的に200〜400塩基対の大きさを有するように予め抽出されたゲノムDNAを破砕する。
DNAの平均分子量が200未満である場合には分子大きさが小さすぎるため非特異的な反応の遮断効果が低下するようになり、平均分子量が400以上である場合には非反復的な配列も含まれることがあるため非特異的な反応の遮断効果がまた減少するようになる。
In order to create a DNA library in which repetitive sequences having excellent operation performance are selectively concentrated, genomic DNA extracted in advance so as to have an average size of 200 to 400 base pairs is disrupted.
When the average molecular weight of DNA is less than 200, the molecular size is too small, so that the blocking effect of nonspecific reaction is reduced. When the average molecular weight is 400 or more, non-repetitive sequences are also present. In some cases, the blocking effect of non-specific reactions is also reduced.

ゲノムDNAの破砕方法としては酵素的処理、物理的処理があるが、超音波処理することが好ましい。
超音波は電気エネルギーを変換器(converter)で縦方向の機械的振動に変化させるものであって、溶液中に浸漬すれば機械的振動を圧力波で伝達してキャビテーション現像(cavitation)を引き起こす。
圧力波のサイクルが陰(−)である時に局所的な圧力低下によって気泡が形成され、この時形成された気泡は圧力波が陽(+)である時に圧迫されてゆがむ。
この気泡の形成および破壊が繰り返されながら溶液中には激しい衝撃が発生するようになる。
酵素的処理の場合にはDNA大きさが一定に調節されることができないという短所があるが、超音波処理した場合には平均大きさを一定に調節することが容易である。
The genomic DNA fragmentation method includes enzymatic treatment and physical treatment, but ultrasonic treatment is preferred.
Ultrasonic waves change electrical energy into longitudinal mechanical vibrations with a converter, and when immersed in a solution, mechanical vibrations are transmitted by pressure waves to cause cavitation development.
Bubbles are formed by a local pressure drop when the pressure wave cycle is negative (-), and the formed bubbles are squeezed and distorted when the pressure wave is positive (+).
While the formation and destruction of the bubbles are repeated, a severe impact is generated in the solution.
In the case of enzymatic treatment, there is a disadvantage that the DNA size cannot be adjusted to a constant value. However, in the case of ultrasonic treatment, it is easy to adjust the average size to a constant value.

超音波処理によって一定の大きさに加工されたゲノムDNAを加熱して変成させる。
加熱温度はDNAが変成されて単一鎖になることができるように加熱すれば十分であるが、95〜100℃で加熱するのが反応時間を節約することができる。
Genomic DNA processed to a certain size by sonication is heated and denatured.
It is sufficient if the heating temperature is such that the DNA can be denatured into a single strand, but heating at 95-100 ° C. can save reaction time.

前記変成されたゲノムDNAは加熱冷却させて再交雑させる。
好ましくは、55〜65℃で5〜6時間反応させ、この過程で単一鎖に変成されたDNAのうち、複製数(copy)が多い反復配列は再交雑されて二重鎖(double strand)になるが、単一複製(copy)遺伝子は再交雑されず、単一鎖そのままに残っているようになる。
この段階で単一複製遺伝子が二重鎖に交雑されないように反応温度および反応時間を調節することが必要である。
反応時間が延長されると単一複製遺伝子も二重鎖になることがあるため、反応時間が延長されないようにしなければならない。
The denatured genomic DNA is re-crossed by heating and cooling.
Preferably, the reaction is carried out at 55 to 65 ° C. for 5 to 6 hours, and among the DNA transformed into a single strand in this process, a repetitive sequence having a large number of copies is recrossed and double strand. However, single copy genes are not recrossed and remain single stranded.
At this stage, it is necessary to adjust the reaction temperature and reaction time so that the single replication gene is not hybridized to the duplex.
If the reaction time is extended, the single replication gene may become double-stranded, so that the reaction time must not be extended.

再交雑されたDNAにおいて単一複製遺伝子部分は単一鎖として存在しているため、S1核酸分解酵素(S1 nuclease)を利用して単一鎖のDNA配列を選択的に分解させる。
反応温度と反応時間は核酸分解酵素の製造者が推薦する説明書によって行うのが好ましい。
Since the single-replicated gene portion exists as a single strand in the recrossed DNA, the single-stranded DNA sequence is selectively degraded using the S1 nuclease (S1 nuclease).
The reaction temperature and reaction time are preferably determined according to the instructions recommended by the nucleolytic enzyme manufacturer.

公知の方法によって蛋白質除去および精製過程を遂行する段階を追加的に含むことができる。この時、追加された蛋白質の除去および精製過程はクロマトグラフィー、沈澱および濾過などの方法を使用することができる。   The method may additionally include performing a protein removal and purification process by a known method. At this time, the removal and purification process of the added protein may use a method such as chromatography, precipitation and filtration.

以下、本発明を実施例によって詳しく説明する。但し、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の内容が下記の実施例に限定されるわけではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the following examples are merely illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following examples.

<ハツカネズミゲノムからDNA反復配列を選択濃縮したDNAライブラリーの製造>  <Production of a DNA library in which DNA repetitive sequences are selectively concentrated from the mouse genome>

本発明によるDNAライブラリーはハツカネズミ(mouse)組織から抽出されることができ、その過程は以下の通りである。   The DNA library according to the present invention can be extracted from a mouse tissue, and the process is as follows.

1.ハツカネズミゲノム(genomic)DNA分離   1. Mouse genomic DNA isolation

1)ハツカネズミの組織5gに細胞溶解液200mlを添加し、組織を細かく切断して、表面積を広める(細胞溶解液:10mM Tris−HCl pH7.5、10mM EDTA、10mM NaCl、0.5% SDS、蛋白質分解酵素(proteinase K)1mg/ml)。
2)混合振盪器で55℃状態で12時間反応させる。
3)組織が完全に溶解されたことを確認し、ここに200mlのイソプロパノールを添加してゲノムDNAを一次的に分離する。
4)一次分離されたDNAをアルコール(alcohol)で洗浄して乾燥した後、TE緩衝溶液(pH8.0)50mlで溶かす。
5)溶かしたDNA液に同量のフェノール/クロロホルム/イソアミルアルコール混合液を入れ、3,000rpmで15分間遠心分離して蛋白質を1次除去する。
6)上清液に再び同量のクロロホルムを添加し、3,000rpmで15分間遠心分離してフェノールおよび蛋白質を追加的に除去させる。
7)上清液に同量のイソプロパノールを添加して精製されたゲノムDNAを再び分離する。
1) 200 ml of cell lysate is added to 5 g of mouse tissue, and the tissue is cut finely to increase the surface area (cell lysate: 10 mM Tris-HCl pH 7.5, 10 mM EDTA, 10 mM NaCl, 0.5% SDS, Proteolytic enzyme (proteinase K) 1 mg / ml).
2) React for 12 hours at 55 ° C. on a mixing shaker.
3) After confirming that the tissue is completely lysed, 200 ml of isopropanol is added thereto to primarily separate genomic DNA.
4) The primary separated DNA is washed with alcohol and dried, and then dissolved in 50 ml of TE buffer solution (pH 8.0).
5) Add the same amount of phenol / chloroform / isoamyl alcohol mixed solution to the dissolved DNA solution, and centrifuge at 3,000 rpm for 15 minutes to primarily remove proteins.
6) Add the same amount of chloroform to the supernatant again and centrifuge at 3,000 rpm for 15 minutes to additionally remove phenol and protein.
7) Add the same amount of isopropanol to the supernatant and separate the purified genomic DNA again.

2.反復配列DNAライブラリー抽出および精製   2. Repeated DNA library extraction and purification

1)前記1段階の1−7過程で得られたゲノムDNAをTE溶液で溶かす。溶かした後、最終DNA濃度が1.3μg/μl以上になるようにする。超音波破砕に入るDNAの総絶対量をこの段階で予め計算しておく。
2)DNA溶液を超音波破砕器(sonicator)を用いて破砕する。破砕されたゲノムDNAの平均大きさは300塩基対になるようにする(図2参照)。
3)超音波破砕したゲノムDNAにNaClを最終濃度1Mになるように入れ、90〜100℃で7〜12分間加熱する。
4)加熱後直ちに55〜65℃で5〜6時間反応させる。
5)ここに同量のイソプロパノールを入れた後、−20℃で1時間以上反応させる。
6)遠心分離して沈殿させる(14,000rpm、10分)。
7)70%アルコールで洗浄する。
8)乾燥された沈殿物を蒸溜水で溶かす。
9)ここに(10X)S1核酸分解酵素緩衝溶液を最終体積の1/10になるように添加する。
10)S1核酸分解酵素をDNA1μg当り(2−1過程で計算された総量に対して)1単位入るように計算して入れる。
11)23℃(室温)で30分間反応させる。
12)反応液のDNA濃度検査を実施する。
この段階で、最初計算された量の30〜35%程度が残れば、適切なDNA反復配列が選択的に濃縮されたDNAライブラリーを得ることになる。
それ以上のDNAが残っていれば、これは単一鎖として残っている非反復配列がS1核酸分解酵素によって完全に除去されなかったという証拠である。
13)超音波破砕直後、2−4過程後S1核酸分解酵素処理前、2−4過程後S1核酸分解酵素処理後の試料をそれぞれ電気泳動して、再交雑過程がうまく行われたか、S1核酸分解酵素処理がうまく行われたか検証し、その結果を図2に示した。
図2のレーン1でDNA抽出および精製過程の2−4過程前の超音波処理されたDNAとして約300塩基対大きさのDNAが集まっているものを確認することができ、レーン2では2−4過程後S1核酸分解酵素で処理する前の状態で再交雑によってDNAの大きさが増加したものが上に引かれるように見えることを確認することができる。
レーン3では2−4過程とS1核酸分解酵素処理を全て終えた状態で約300bp大きさのDNAが回収されているが、反復配列でない単一鎖はS1核酸分解酵素によって全て除去されたので、DNA量は最初の約3分の1に減少したことを確認することができる。
14)同量のフェノール−クロロホルムとクロロホルムでそれぞれ処理してS1核酸分解酵素および蛋白質を最終除去した。
15)ここに3モルNaOAcを最終体積の1/10になるように入れ、同量のイソプロパノールを入れた後、−20℃で1時間以上恒温反応させた。
16)遠心分離して沈殿させた(14,000rpm、10分)。
17)70%アルコールで洗浄した。
18)滅菌TE溶液(TE+アジ化ナトリウム(sodium azide))に溶かし、DNA量を測定して、1μg/μlで濃度を合わせる。
19)100℃で10分間処理後、直ちに冷却させて冷凍保管する。
20)DNA交雑研究方法中、定量的分析の可能なアレイ比較遺伝子再交雑反応に製造したDNA反復配列が選択的に濃縮されたDNAライブラリーを適用して、非特異反応遮断の可否を最終確認した(図3参照)。
図3は本発明によって製造されたDNAライブラリーを用いてハツカネズミの(mouse)アレイ−CGHした結果、正常の雄(male)と雌(female)の遺伝子を交雑すれば、雄(male)でX染色体が雌(female)より1複製少なくあることが正確に見えている。
1) The genomic DNA obtained in the first step 1-7 is dissolved in a TE solution. After dissolution, the final DNA concentration should be 1.3 μg / μl or more. The total absolute amount of DNA entering sonication is calculated in advance at this stage.
2) The DNA solution is crushed using an ultrasonic sonicator. The average size of the disrupted genomic DNA is set to 300 base pairs (see FIG. 2).
3) Put NaCl into the ultrasonically disrupted genomic DNA to a final concentration of 1 M, and heat at 90-100 ° C. for 7-12 minutes.
4) Immediately after heating, react at 55-65 ° C. for 5-6 hours.
5) After adding the same amount of isopropanol here, it is made to react at -20 degreeC for 1 hour or more.
6) Centrifuge to precipitate (14,000 rpm, 10 minutes).
7) Wash with 70% alcohol.
8) Dissolve the dried precipitate with distilled water.
9) Add (10X) S1 nucleolytic enzyme buffer solution to 1/10 of the final volume.
10) Calculate and add 1 unit of S1 nucleolytic enzyme per 1 μg of DNA (relative to the total amount calculated in step 2-1).
11) React at 30 ° C. (room temperature) for 30 minutes.
12) Perform a DNA concentration test on the reaction mixture.
At this stage, if about 30 to 35% of the initially calculated amount remains, a DNA library in which appropriate DNA repetitive sequences are selectively enriched can be obtained.
If more DNA remains, this is evidence that the non-repetitive sequence remaining as a single strand has not been completely removed by S1 nuclease.
13) Immediately after ultrasonic disruption, after 2-4 steps, before S1 nucleolytic enzyme treatment, after 2-4 steps, after S1 nucleolytic enzyme treatment, each sample was electrophoresed to determine whether the recrossing process was performed successfully. It was verified whether the degradation enzyme treatment was performed successfully, and the result is shown in FIG.
In lane 1 of FIG. 2, it is possible to confirm that about 300 base pairs of DNA are collected as sonicated DNA before 2-4 steps of DNA extraction and purification. It can be confirmed that the DNA having increased in size by re-crossing seems to be drawn upward in the state before the treatment with S1 nuclease after 4 steps.
In lane 3, DNA of about 300 bp is recovered in the state where the 2-4 process and the S1 nuclease treatment are all completed, but all single strands that are not repetitive sequences have been removed by S1 nuclease. It can be confirmed that the amount of DNA was reduced to about one third of the initial value.
14) S1 nucleolytic enzyme and protein were finally removed by treatment with the same amounts of phenol-chloroform and chloroform, respectively.
15) 3 mol NaOAc was added here so that it might become 1/10 of the final volume, and after adding the same amount of isopropanol, it was made to incubate at -20 degreeC for 1 hour or more.
16) It was centrifuged and precipitated (14,000 rpm, 10 minutes).
17) Washed with 70% alcohol.
18) Dissolve in a sterile TE solution (TE + sodium azide), measure the amount of DNA, and adjust the concentration at 1 μg / μl.
19) After treatment at 100 ° C. for 10 minutes, immediately cool and store frozen.
20) In the DNA hybridization research method, a DNA library in which DNA repetitive sequences produced are selectively concentrated is applied to the array comparison gene re-crossing reaction that can be quantitatively analyzed, and finally the possibility of blocking non-specific reaction is confirmed. (See FIG. 3).
FIG. 3 shows a result of mouse array-CGH using the DNA library prepared according to the present invention. As a result, when male and female genes are crossed, male X It is precisely seen that the chromosome is one replica less than the female.

<人間ゲノムからDNA反復配列を選択濃縮したDNAライブラリーの製造><Manufacture of a DNA library in which DNA repetitive sequences are selectively concentrated from the human genome>

1.人間ゲノムDNA分離   1. Human genomic DNA isolation

1)胎盤組織5gに細胞溶解液200mlを添加し、組織を細かく切断して表面積を広める(細胞溶解液:10mM Tris−HCl pH7.5、10mM EDTA、10mM NaCl、0.5% SDS、蛋白質分解酵素K 1mg/ml)。
2)混合振盪器で55℃状態で12時間反応させる。
3)組織が完全に溶解されたことを確認し、ここに200mlのイソプロパノールを添加してゲノムDNAを一次的に分離する。
4)一次分離されたDNAをアルコールで洗浄して乾燥した後、TE緩衝溶液(pH8.0)50mlで溶かす。
5)溶かしたDNA液に同量のフェノール/クロロホルム/イソアミルアルコール混合液を入れ、3000rpmで15分間遠心分離して蛋白質を1次除去する。
6)上清液に再び同量のクロロホルムを添加し、3000rpmで15分間遠心分離してフェノールおよび蛋白質を追加的に除去する。
7)上清液に同量のイソプロパノールを添加して、精製されたゲノムDNAを再び分離する。
1) 200 ml of cell lysis solution is added to 5 g of placental tissue, and the tissue is cut finely to increase the surface area (cell lysis solution: 10 mM Tris-HCl pH 7.5, 10 mM EDTA, 10 mM NaCl, 0.5% SDS, proteolysis) Enzyme K 1 mg / ml).
2) React for 12 hours at 55 ° C. on a mixing shaker.
3) After confirming that the tissue is completely lysed, 200 ml of isopropanol is added thereto to primarily separate genomic DNA.
4) The primary separated DNA is washed with alcohol and dried, and then dissolved in 50 ml of TE buffer solution (pH 8.0).
5) Add the same amount of phenol / chloroform / isoamyl alcohol mixed solution to the dissolved DNA solution, and centrifuge at 3000 rpm for 15 minutes to remove proteins primarily.
6) Add the same amount of chloroform to the supernatant again and centrifuge at 3000 rpm for 15 minutes to additionally remove phenol and protein.
7) Add the same amount of isopropanol to the supernatant and separate the purified genomic DNA again.

2.反復配列DNAライブラリー抽出および精製   2. Repeated DNA library extraction and purification

1)前記1段階の1−7過程で得られたゲノムDNAをTE溶液で溶かす。溶かした後、最終DNA濃度が1.3ug/ul以上になるようにする。超音波破砕に入るDNAの総絶対量をこの段階で予め計算しておく。
2)DNA溶液を超音波破砕機(sonicator)を利用して破砕する。破砕されたゲノムDNAの平均大きさは300塩基対になるようにする(図4参照)。
3)超音波破砕したゲノムDNAにNaClを最終濃度が1モルになるように入れ、90〜100℃で7〜12分間加熱する。
4)加熱後直ちに55〜65℃で5〜6時間反応させる。
5)ここに同量のイソプロパノールを入れた後、−20℃で1時間以上反応させる。
6)遠心分離して沈殿させる(14,000rpm、10分)。
7)70%アルコールで洗浄する。
8)乾燥された沈殿物を蒸溜水で溶かす。
9)ここに(10X)S1核酸分解酵素緩衝溶液を最終体積の1/10になるように添加する。
10)S1核酸分解酵素をDNA1μg当り(2−1過程で計算された総量に対して)1単位入るように計算して入れる。
11)23℃(室温)で30分間反応させる。
12)反応液のDNA濃度を測定する。この段階で、最初計算された量の30−35%程度が残れば、適切にDNA反復配列が選択的に濃縮されたDNAライブラリーを得るようになる。
それ以上DNAが残っていれば、これは単一鎖として残っている非反復配列がS1核酸分解酵素によって完全に除去されなかったという証拠である。
13)超音波破砕直後、2−4過程後S1核酸分解酵素処理前、2−4過程後S1核酸分解酵素処理後の試料をそれぞれ電気泳動して、再交雑過程がうまく行われたか、S1核酸分解酵素処理がうまく行われたか検証し、その結果を図5に示した。
図5のレーン1でDNA抽出および精製過程の2−4過程前の超音波処理されたDNAとして約300塩基対大きさのDNAが集まっていることを確認することができ、レーン2では2−4過程後S1核酸分解酵素で処理する前の状態で再交雑によってDNAの大きさが増加したものが上に引かれることを確認することができる。
レーン3では2−4過程とS1核酸分解酵素処理を全て終えた状態で約300bp大きさのDNAが回収されているが、反復配列でない単一鎖はS1核酸分解酵素によって全て除去されたので、DNA量は最初の約3分の1に減少したことを確認することができる。
14)同量のフェノール−クロロホルムとクロロホルムでそれぞれ処理してS1核酸分解酵素および蛋白質を最終除去した。
15)ここに3モルNaOAcを最終体積の1/10になるように入れ、同量のイソプロパノールを入れた後、−20℃で1時間以上恒温反応させた。
16)遠心分離して沈殿させた(14,000rpm、10分)。
17)70%アルコールで洗浄した。
18)滅菌TE溶液(TE+アジ化ナトリウム)に溶かし、DNA量を測定して、1μg/μlで濃度を合わせる。
19)100℃で10分間処理後、直ちに冷却させて冷凍保管する。
20)DNA交雑研究方法中、定量的分析の可能なアレイ比較遺伝子再交雑反応に製造したDNA反復配列が選択的に濃縮されたDNAライブラリーを適用して、非特異反応遮断の可否を最終確認した(図6参照)。
図6は本発明によって製造されたDNAライブラリーを用いてアレイ−CGHした結果であって、図6を見てみると、正常の男性(male)と女性(female)の遺伝子を交雑すれば、女性(female)でX染色体が男性(male)より1複製数(copy)がもっとあることが正確に見えている。
また、Y染色体は欠如していることも明確に示されている。
1) The genomic DNA obtained in the first step 1-7 is dissolved in a TE solution. After dissolution, the final DNA concentration should be 1.3 ug / ul or more. The total absolute amount of DNA entering sonication is calculated in advance at this stage.
2) The DNA solution is crushed using an ultrasonic sonicator. The average size of the disrupted genomic DNA is set to 300 base pairs (see FIG. 4).
3) NaCl is added to the sonicated genomic DNA to a final concentration of 1 mol, and heated at 90-100 ° C. for 7-12 minutes.
4) Immediately after heating, react at 55-65 ° C. for 5-6 hours.
5) After adding the same amount of isopropanol here, it is made to react at -20 degreeC for 1 hour or more.
6) Centrifuge to precipitate (14,000 rpm, 10 minutes).
7) Wash with 70% alcohol.
8) Dissolve the dried precipitate with distilled water.
9) Add (10X) S1 nucleolytic enzyme buffer solution to 1/10 of the final volume.
10) Calculate and add 1 unit of S1 nucleolytic enzyme per 1 μg of DNA (relative to the total amount calculated in step 2-1).
11) React at 30 ° C. (room temperature) for 30 minutes.
12) Measure the DNA concentration of the reaction mixture. At this stage, if about 30-35% of the initially calculated amount remains, a DNA library in which DNA repetitive sequences are selectively enriched can be obtained.
If more DNA remains, this is evidence that the non-repetitive sequence remaining as a single strand has not been completely removed by S1 nuclease.
13) Immediately after ultrasonic disruption, after 2-4 steps, before S1 nucleolytic enzyme treatment, after 2-4 steps, after S1 nucleolytic enzyme treatment, each sample was electrophoresed to determine whether the recrossing process was performed successfully. It was verified whether the degrading enzyme treatment was performed successfully, and the results are shown in FIG.
In lane 1 of FIG. 5, it can be confirmed that about 300 base pairs of DNA are collected as sonicated DNA before 2-4 steps of DNA extraction and purification process. It can be confirmed that the DNA having increased in size by re-crossing is drawn upward in the state before the treatment with S1 nuclease after 4 steps.
In lane 3, DNA of about 300 bp is recovered in the state where the 2-4 process and the S1 nuclease treatment are all completed, but all single strands that are not repetitive sequences have been removed by S1 nuclease. It can be confirmed that the amount of DNA was reduced to about one third of the initial value.
14) S1 nucleolytic enzyme and protein were finally removed by treatment with the same amounts of phenol-chloroform and chloroform, respectively.
15) 3 mol NaOAc was added here so that it might become 1/10 of the final volume, and after adding the same amount of isopropanol, it was made to incubate at -20 degreeC for 1 hour or more.
16) It was centrifuged and precipitated (14,000 rpm, 10 minutes).
17) Washed with 70% alcohol.
18) Dissolve in a sterile TE solution (TE + sodium azide), measure the amount of DNA, and adjust the concentration to 1 μg / μl.
19) After treatment at 100 ° C. for 10 minutes, immediately cool and store frozen.
20) In the DNA hybridization research method, a DNA library in which DNA repetitive sequences produced are selectively concentrated is applied to the array comparison gene re-crossing reaction that can be quantitatively analyzed, and finally the possibility of blocking non-specific reaction is confirmed. (See FIG. 6).
FIG. 6 shows the result of array-CGH using the DNA library produced according to the present invention. Looking at FIG. 6, if normal male and female genes are crossed, It is precisely seen that in females, the X chromosome has one more copy than males.
It is also clearly shown that the Y chromosome is missing.

ハツカネズミのゲノムDNAを超音波破砕して、平均大きさが約200〜300塩基対になる切片に作った写真である。It is a photograph prepared by sonicating the mouse genomic DNA into slices having an average size of about 200 to 300 base pairs. レーン1はDNA抽出および精製過程の2−4過程前の超音波処理されたDNAであって、約300塩基対大きさのDNAが集まっているものを示す。 レーン2は2−4過程後、S1核酸分解酵素で処理する前の状態であって、再交雑によってDNA大きさが増加して上に引かれるものを示し、レーン3は2−4過程とS1核酸分解酵素処理を全て終えた状態であって、約300塩基対大きさのDNAが回収されているが、反復配列でない単一鎖はS1核酸分解酵素によって全て除去されたので、DNA量は最初の約3分の1に減少したものを示す。Lane 1 shows the sonicated DNA 2-4 before the DNA extraction and purification process, where about 300 base pairs of DNA are gathered. Lane 2 shows the state after the 2-4 process and before the treatment with the S1 nucleolytic enzyme, and shows that the DNA size is increased by recrossing, and the lane 3 shows the 2-4 process and the S1. Although all nucleolytic enzyme treatments have been completed and about 300 base pairs of DNA have been recovered, single strands that are not repetitive sequences have all been removed by S1 nucleolytic enzyme, so the amount of DNA is Is reduced to about one third of 本発明によって製造された反復配列を選択濃縮したDNAライブラリーを用いたマウスアレイCGH(comparative genomic hybridization)の結果を示す。The result of mouse array CGH (comparative genomic hybridization) using the DNA library which selectively enriched the repetitive sequence produced by this invention is shown. 人間ゲノムDNAを超音波破砕して、平均大きさが約300塩基対になる切片に作った写真である。It is a photograph made by sonicating human genomic DNA into sections having an average size of about 300 base pairs. レーン1はDNA抽出および精製過程の2−4過程後、S1核酸分解酵素(nuclease)処理する前の状態であって、再交雑によってDNA大きさが増加したものが上に引かれるように見えるものを示す。 レーン2は2−4過程前の超音波処理されたDNAであって、約300塩基対大きさのDNAが集まっているものを示し、レーン3は2−4過程とS1核酸分解酵素処理を全て終えた状態であって、約300bp大きさのDNAが回収されているが、反復配列でない単一鎖はS1核酸分解酵素によって全て除去されたので、DNA量は最初の約3分の1に減少したものを示す。Lane 1 shows the state after 2-4 of the DNA extraction and purification process and before the S1 nuclease treatment, with the DNA size increased due to recrossing. Indicates. Lane 2 shows sonicated DNA from 2-4 steps before, about 300 base pairs in size, and Lane 3 shows all 2-4 steps and S1 nuclease treatment. In the finished state, about 300 bp of DNA was recovered, but all single strands that were not repetitive sequences were removed by S1 nuclease, so the amount of DNA was reduced to about 1/3 of the first. Shows what 本発明によって製造された反復配列を選択濃縮したDNAライブラリーを用いたマウスアレイCGHの結果を示す。The result of the mouse array CGH using the DNA library which selectively enriched the repetitive sequence produced by this invention is shown.

Claims (5)

動物細胞からゲノムDNAを抽出する段階と、
超音波を用いて平均200〜400bpの大きさにDNAを切断する段階と、
前記切断されたDNA鎖を変成させた後、再交雑させる段階と、
核酸分解酵素を用いて、前記再交雑されたDNA筋から単一鎖を選択的に分解する段階と、を含むことを特徴とする、
反復塩基配列が選択濃縮されたDNAライブラリーの製造方法。
Extracting genomic DNA from animal cells;
Cutting the DNA into an average size of 200-400 bp using ultrasound;
Modifying the cleaved DNA strand and then recrossing;
Using a nucleolytic enzyme to selectively degrade single strands from the recrossed DNA muscle,
A method for producing a DNA library in which repetitive nucleotide sequences are selectively concentrated.
前記切断されたDNA鎖の変成は95〜100℃で7〜10分間加熱させ、前記再交雑反応は55〜65℃で5〜6時間冷却反応させることを特徴とする、請求項1に記載の反復塩基配列が選択濃縮されたDNAライブラリーの製造方法。 The denaturation of the cleaved DNA strand is heated at 95 to 100 ° C for 7 to 10 minutes, and the recross reaction is cooled at 55 to 65 ° C for 5 to 6 hours. A method for producing a DNA library in which repetitive nucleotide sequences are selectively concentrated. 前記動物細胞は、ハツカネズミの細胞であることを特徴とする、請求項1に記載の反復塩基配列が選択濃縮されたDNAライブラリーの製造方法。 2. The method for producing a DNA library selectively enriched for repetitive nucleotide sequences according to claim 1, wherein the animal cells are mice cells. 前記動物細胞は、人間の細胞であることを特徴とする、請求項1に記載の反復塩基配列が選択濃縮されたDNAライブラリーの製造方法。 2. The method for producing a DNA library selectively enriched with repetitive base sequences according to claim 1, wherein the animal cells are human cells. 請求項1乃至請求項4のうちのいずれか一項の製造方法によって製造された反復塩基配列が選択濃縮されたDNAライブラリー。 A DNA library in which repetitive base sequences produced by the production method according to any one of claims 1 to 4 are selectively concentrated.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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