JP2008017851A - Additive for promoting dna synthesis reaction - Google Patents

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Masao Kitabayashi
雅夫 北林
Hidesuke Komatsubara
秀介 小松原
Yoshiaki Nishiya
芳昭 西矢
Masanori Oka
正則 岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel composition and method useful for polymerase chain reaction (PCR) upon generation of a DNA from a template nucleic acid and further DNA amplification. <P>SOLUTION: A liquid composition for reaction includes anionic substances effective for the promotion of DNA synthesis are included in an enzymatic reaction for DNA synthesis. Concretely, a liquid composition for reaction comprises divalent carboxyl ions consisting of dicarboxylates especially comprising at least one of oxalic, malonic and maleic ion. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、分子生物学の分野に属する。本発明は、鋳型核酸からDNAの生成及び更なるDNA増幅を行う際に有用な新規組成物及び方法に関する。本発明は、具体的にはポリメラーゼ連鎖反応(PCR)に有用な新規組成物及び方法に関する。   The present invention belongs to the field of molecular biology. The present invention relates to novel compositions and methods useful in the production of DNA from template nucleic acids and further DNA amplification. The present invention relates specifically to novel compositions and methods useful for polymerase chain reaction (PCR).

核酸類の検出、分析、転写及び増幅は、現代の分子生物学において最も重要な操作法である。DNA分析のためにそのような操作法の適用は、遺伝子発現の研究、伝染性病原体(infectious agents)又は遺伝病の診断、cDNAの生成及びレトロウイルス類の分析等においてとりわけ重要である。   The detection, analysis, transcription and amplification of nucleic acids are the most important manipulation methods in modern molecular biology. The application of such procedures for DNA analysis is particularly important in gene expression studies, diagnosis of infectious agents or genetic diseases, cDNA generation and retrovirus analysis and the like.

DNAの増幅に用いられるPCRは、当分野においては周知の技術である。具体的には、PCR法に基づく遺伝子増幅方法は、標的核酸、4種類のデオキシヌクレオシド三リン酸、一対のプライマー及びDNA合成酵素の存在下で、変性、アニーリング、伸長の3工程からなるサイクルを繰り返すことにより、上記一対のプライマーで挟まれる標的核酸の領域を指数関数的に増幅させる方法である(Nature, 324 (6093), 13−19(1986))(非特許文献1)。すなわち、変性工程で試料の核酸を変性し、続くアニーリング工程において各プライマーと、それぞれに相補的な一本鎖標的核酸上の領域とをハイブリダイズさせ、続く伸長工程で、各プライマーを起点としてDNAポリメラーゼの働きにより鋳型となる各一本鎖標的核酸に相補的なDNA鎖を伸長させ、二本鎖DNAとする。この1サイクルにより、1本の二本鎖DNAが2本の二本鎖DNAに増幅される。従って、このサイクルをn回繰り返せば、理論上上記一対のプライマーで挟まれた試料DNAの領域は2n倍に増幅される。
増幅のために好ましい反応条件は、熱循環(themocyc1ing)、即ちPCRサイクルの各々のステップを達成させるために、反応混合物の温度を変化させることである。熱循環は、約23℃〜約100℃の間、好ましくは約37℃〜約95℃の間の温度範囲で行う。核酸変性は、約90℃〜約100℃の間、好ましくは約94℃において通常行う。アニーリングは、約37℃〜約75℃の間、好ましくは約60℃において通常行う。DNAの伸長は、約55℃〜約80℃の間、好ましくは約68〜72℃において通常行う。サイクリング数は、所望のDNA生成物の量により大きく異なる。PCRサイクルの数は、好ましくは約5〜約99の範囲であり、より好ましくは約20サイクルより多く、最も好ましくは約25〜40サイクルである。
Nature, 324 (6093), 13−19(1986)
PCR used for DNA amplification is a well-known technique in the art. Specifically, the gene amplification method based on the PCR method comprises a cycle comprising three steps of denaturation, annealing, and extension in the presence of a target nucleic acid, four types of deoxynucleoside triphosphates, a pair of primers and a DNA synthase. This is a method of exponentially amplifying a target nucleic acid region sandwiched between the pair of primers by repeating (Nature, 324 (6093), 13-19 (1986)) (Non-patent Document 1). That is, the nucleic acid of the sample is denatured in the denaturation step, each primer is hybridized with a region on the single-stranded target nucleic acid complementary to each in the subsequent annealing step, and DNA is started from each primer in the subsequent extension step. A DNA strand complementary to each single-stranded target nucleic acid serving as a template is extended by the action of the polymerase to form double-stranded DNA. By this one cycle, one double-stranded DNA is amplified into two double-stranded DNAs. Therefore, if this cycle is repeated n times, the region of the sample DNA sandwiched between the pair of primers is theoretically amplified 2n times.
Preferred reaction conditions for amplification are thermocycling, i.e. changing the temperature of the reaction mixture in order to achieve each step of the PCR cycle. Thermal cycling is performed in a temperature range between about 23 ° C and about 100 ° C, preferably between about 37 ° C and about 95 ° C. Nucleic acid denaturation is usually performed between about 90 ° C and about 100 ° C, preferably at about 94 ° C. Annealing is usually performed at between about 37 ° C and about 75 ° C, preferably at about 60 ° C. DNA elongation is usually performed at between about 55 ° C and about 80 ° C, preferably at about 68-72 ° C. The number of cycling varies greatly depending on the amount of DNA product desired. The number of PCR cycles is preferably in the range of about 5 to about 99, more preferably more than about 20 cycles, and most preferably about 25 to 40 cycles.
Nature, 324 (6093), 13-19 (1986).

PCR技術ははじめ、大腸菌などの常温菌由来のDNA合成酵素を用いて行われており、その成功率(実際に目的DNAが増幅する確率)は低いものであった。やがて、好熱菌由来の耐熱性DNA合成酵素が利用されるようになり、自動的に温度サイクリングを行う機器も開発されPCR成功率が向上した。更に、PCR成功率を向上させるため、使用するDNA合成酵素の改良、反応液組成の改良、サイクル温度条件の改良、温度サイクリング機器の性能向上、試薬の管理状態の改善など、多岐にわたり、ありとあらゆる改善がなされてきた。以上の結果、PCR成功率は格段に向上したが、現在においても目的のDNAが100%獲得できるものではなく、PCR成功率を向上させることはPCR技術を利用する者にとって永遠のテーマであった。   The PCR technique is first performed using a DNA synthase derived from a thermophilic bacterium such as Escherichia coli, and the success rate (the probability that the target DNA is actually amplified) is low. Eventually, thermostable DNA synthases derived from thermophilic bacteria began to be used, and devices that automatically perform temperature cycling were developed to improve the PCR success rate. Furthermore, in order to improve the success rate of PCR, various improvements such as improvement of DNA synthase to be used, improvement of reaction solution composition, improvement of cycle temperature conditions, improvement of performance of temperature cycling equipment, improvement of reagent management status, etc. Has been made. As a result of the above, the PCR success rate has improved remarkably, but even now, the target DNA cannot be obtained 100%, and improving the PCR success rate has been an eternal theme for those who use PCR technology. .

例えば、PCR成功率を向上させるためのDNA合成酵素の改良として、バーンズが提案した2種類の耐熱性DNA合成酵素を混合して利用する技術が上げられる(Barns, W.M.(1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91, 2216−2220)。PCRに用いられる耐熱性DNA合成酵素は大きく2種類に分けられる。1つは、Taq DNAポリメラーゼ、Tth DNAポリメラーゼに代表されるPolI型酵素であり、もうひとつは、Pfu DNAポリメラーゼに代表されるα型酵素である。
一般的にPolI型酵素は、DNA合成速度が速く、プロセッシビティ(Processivity;DNAポリメラーゼが基質DNAに結合してから離れるまでに合成されるヌクレオチドの数である)に優れる反面、3’−5’エキソヌクレアーゼ活性が無いことから誤った塩基を重合した場合、これを除去できず、その場で反応停止を行い、目的DNAを十分に増幅することができなかった。一方、α型酵素は、3’−5’エキソヌクレアーゼ活性を持つことから誤った塩基を重合した場合でも、これを除去し、DNA合成を継続することができるが、DNA合成速度が遅く、プロセッシビティが低いため十分に目的DNAを増幅することができなかった。
そこで、この両者の長所を合わせる目的で2種類の酵素を混合した酵素(混合型酵素)が生まれた。この酵素は、PolI型酵素を主成分としてDNA合成は主にPolI型酵素が行い、誤った塩基の校正のみα型酵素が行うものである。この技術を用いることによりPCR成功率を向上することができた。
また、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)に有用な耐熱性DNAポリメラーゼに関する研究も多数なされてきた。例えば、我々が発見したKOD DNAポリメラーゼは、単独酵素(α型酵素)でありながら上記2者の長所を併せ持つ酵素であり、DNA合成速度が速く、プロセッシビティに優れ、3’−5’エキソヌクレアーゼ活性を保有していた。該酵素のこれら長所はPCRにおいても発揮され、優れたPCRパフォーマンスを示していた。
更に、酵素の改良法としてDNA合成酵素の抗体を添加して常温下で酵素活性を完全に抑える方法(Hot start PCR法)が上げられる。常温で酵素反応によるプライマーダイマーなどの副産物の産生を抑えたり、primerの分解を保護することによりPCR成功率を高めたものである。
For example, as an improvement of the DNA synthase for improving the PCR success rate, a technique of mixing and using two kinds of thermostable DNA synthases proposed by Barnes (Barns, WM (1994) Proc Natl. Acad. Sci. USA 91, 2216-2220). The thermostable DNA synthase used for PCR is roughly divided into two types. One is a Pol I type enzyme typified by Taq DNA polymerase and Tth DNA polymerase, and the other is an α type enzyme typified by Pfu DNA polymerase.
In general, a Pol I-type enzyme has a high DNA synthesis rate and is excellent in processivity (Processivity: the number of nucleotides synthesized after the DNA polymerase binds to a substrate DNA and then leaves). 'Because of the lack of exonuclease activity, when the wrong base was polymerized, it could not be removed, and the reaction was stopped in situ, and the target DNA could not be sufficiently amplified. On the other hand, the α-type enzyme has 3′-5 ′ exonuclease activity, so even if an incorrect base is polymerized, it can be removed and DNA synthesis can be continued. The target DNA could not be sufficiently amplified due to low secrecy.
Therefore, an enzyme (mixed-type enzyme) was born in which two kinds of enzymes were mixed for the purpose of combining the advantages of both. This enzyme has a Pol I type enzyme as a main component and DNA synthesis is mainly carried out by the Pol I type enzyme, and the α type enzyme only carries out calibration of incorrect bases. The PCR success rate could be improved by using this technique.
There have also been many studies on thermostable DNA polymerases useful for polymerase chain reaction (PCR). For example, the KOD DNA polymerase we discovered is an enzyme that combines the advantages of the above two while being a single enzyme (α-type enzyme), has a high DNA synthesis rate, is excellent in processability, and is 3′-5 ′ exo. It possessed nuclease activity. These advantages of the enzyme were also demonstrated in PCR and showed excellent PCR performance.
Furthermore, as a method for improving the enzyme, there is a method (Hot start PCR method) in which an antibody of DNA synthase is added to completely suppress the enzyme activity at room temperature. The PCR success rate is increased by suppressing the production of by-products such as primer dimers due to enzyme reaction at room temperature and protecting the degradation of primer.

PCR反応液組成の改良としても様々な研究がなされたきた。緩衝剤には、例えば、トリス(TRIS)、トリシン(TRICINE)、ビスートリシン(BIS−TRICINE)、へペス(HEPES)、モプス(MOPS)、テス(TES)、タプス(TAPS)、ピペス(PIPES)、キャプス(CAPS)などが試された。塩溶液では、例えば塩化カリウム、酢酸カリウム、硫酸カリウム、硫酸ンモニウム、塩化アンモニウム、酢酸アンモニウム、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化マンガン、酢酸マンガン、硫酸マンガン・塩化ナトリウム、酢酸ナトリウム、塩化リチウム、及び酢酸リチウムが試された。添加剤としては、例えばDMSO、グリセロール、ホルムアミド、ベタイン、塩化テトラメチルアンモニウム、PEG、ツイン(Tween)20,NP40、エクトイン(ectoine)、ポリオール類、大腸菌(E.co1i)SSBタンパク質、ファージT4遺伝子32タンパク質、BSAが試みられた。
上記試薬は全てのDNA合成酵素に有効というものではなく、それぞれの酵素で向き不向きがあり、それぞれの酵素に合わせて独自の反応液組成が検討され各種酵素には最適な反応緩衝液が添付されており、添付緩衝液よりも高性能化することは不可能と考えられていた。
Various studies have been made to improve the PCR reaction solution composition. Buffers include, for example, Tris (TRIS), Tricine (TRICINE), Bistolycin (BIS-TRICINE), Hepes (HEPES), Mops (MOPS), Tes (TES), Tapes (TAPS), Pipes (PIPES), Caps (CAPS) and others were tried. In the salt solution, for example, potassium chloride, potassium acetate, potassium sulfate, ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium acetate, magnesium chloride, magnesium acetate, magnesium sulfate, manganese chloride, manganese acetate, manganese sulfate / sodium chloride, sodium acetate, lithium chloride, And lithium acetate was tried. Examples of additives include DMSO, glycerol, formamide, betaine, tetramethylammonium chloride, PEG, Tween 20, NP40, ectoine, polyols, E. coli SSB protein, phage T4 gene 32 A protein, BSA, was attempted.
The above reagents are not effective for all DNA synthetases, and are unsuitable for each enzyme. The unique reaction solution composition is studied for each enzyme, and the optimal reaction buffer is attached to each enzyme. Therefore, it was considered impossible to achieve higher performance than the attached buffer.

上記検討において、従来、塩溶液においては、核酸に作用するという観点から陽イオン物質(K+,Na+,NH42+など)に焦点が当てられてきた。しかしながら、我々は鋭意研究の結果、陰イオン物質もPCRの成否を決めるために重要であることを見出した。具体的には、PCR反応系へ、ジカルボン酸塩からなる2価のカルボキシルイオンを添加することによりPCRの成功率が向上することを見出した。また、2価のカルボキシルイオンの中でも特にしゅう酸イオン,マロン酸イオン,マレイン酸イオンが効果的であることを発見した。
本発明においては、これらイオンが無機塩の形で添加されることを特徴とする。具体的には、しゅう酸亜鉛、しゅう酸アンモニウム、しゅう酸カリウム、しゅう酸カルシウム、しゅう酸ジエチル、しゅう酸N,N’−ジスクシンイミジル、しゅう酸ジメチル、しゅう酸すず、しゅう酸セリウム、しゅう酸鉄、しゅう酸銅、しゅう酸ナトリウム、しゅう酸ニッケル、しゅう酸ビス、しゅう酸(2,4−ジニトロフェニル)、しゅう酸(2,4,6−トリクロロフェニル)、しゅう酸マンガン、しゅう酸メチル、しゅう酸ランタン、しゅう酸リチウム、または、マロン酸イソプロピリデン、マロン酸エチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジベンジル、マロン酸ジメチル、マロン酸タリウム、マロン酸二ナトリウム、または、マレイン酸一ナトリウム、マレイン酸ジエチル、マレイン酸クロルフェニラミン、マレイン酸ジ−n−ブチル、マレイン酸モノ−n−ブチルエステルなどの試薬から調製され添加されることが可能である。
In the above studies, conventionally, salt solutions have focused on cationic substances (K +, Na +, NH42 +, etc.) from the viewpoint of acting on nucleic acids. However, as a result of diligent research, we have found that anionic substances are also important in determining the success or failure of PCR. Specifically, it has been found that the success rate of PCR is improved by adding a divalent carboxyl ion composed of a dicarboxylate to a PCR reaction system. In addition, oxalate, malonate and maleate ions were found to be particularly effective among divalent carboxyl ions.
In the present invention, these ions are added in the form of an inorganic salt. Specifically, zinc oxalate, ammonium oxalate, potassium oxalate, calcium oxalate, diethyl oxalate, N, N'-disuccinimidyl oxalate, dimethyl oxalate, tin oxalate, cerium oxalate, oxalate Iron oxalate, copper oxalate, sodium oxalate, nickel oxalate, bis oxalate, oxalate (2,4-dinitrophenyl), oxalate (2,4,6-trichlorophenyl), manganese oxalate, methyl oxalate Lanthanum oxalate, lithium oxalate, isopropylidene malonate, ethyl malonate, diethyl malonate, dibenzyl malonate, dimethyl malonate, thallium malonate, disodium malonate, monosodium maleate, maleic acid Diethyl, chlorpheniramine maleate, di-n-butyl maleate It can be prepared and added from reagents such as til, maleic acid mono-n-butyl ester.

すなわち、本発明は以下のような構成からなる。
(1)DNAを合成する酵素反応においてDNA合成の促進に効果のある陰イオン物質を含有することを特徴とする反応液組成物。
(2)陰イオン物質がカルボキシル基であることを特徴とする(1)記載の反応液組成物。
(3)陰イオン物質が2価のカルボキシル基からなることを特徴とする(1)記載の反応液組成物。
(4)(3)において2価のカルボキシル基が無機塩の形で添加されることを特徴とする反応液組成物。
(5)(4)において2価のカルボキシル基がアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはアンモニウムとの塩の形で添加されることを特徴とする(1)〜(4)に記載の反応液組成物。
(6)DNAを合成する酵素反応においてシュウ酸イオン、マロン酸イオン、マレイン酸イオンの少なくとも1種類を含有することを特徴とする(1)〜(5)に記載の反応液組成物。
(7)(6)においてシュウ酸イオン、マロン酸イオン、マレイン酸イオンが無機塩の形で添加されることを特徴とする反応液組成物。
(8)(7)においてシュウ酸イオン、マロン酸イオン、マレイン酸イオンがアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはアンモニウムとの塩の形で添加されることを特徴とする(1)〜(7)に記載の反応液組成物。
(9)シュウ酸イオン、マロン酸イオン、マレイン酸イオンが、シュウ酸亜鉛、シュウ酸アンモニウム、シュウ酸カリウム、シュウ酸カルシウム、シュウ酸ジエチル、シュウ酸N,N’−ジスクシンイミジル、シュウ酸ジメチル、シュウ酸すず、シュウ酸セリウム、シュウ酸鉄、シュウ酸銅、シュウ酸ナトリウム、シュウ酸ニッケル、シュウ酸ビス、シュウ酸(2,4−ジニトロフェニル)、シュウ酸(2,4,6−トリクロロフェニル)、シュウ酸マンガン、シュウ酸メチル、シュウ酸ランタン、シュウ酸リチウム、または、マロン酸イソプロピリデン、マロン酸エチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジベンジル、マロン酸ジメチル、マロン酸タリウム、マロン酸二ナトリウム、または、マレイン酸一ナトリウム、マレイン酸ジエチル、マレイン酸クロルフェニラミン、マレイン酸ジ−n−ブチル、マレイン酸モノ−n−ブチルエステルからなる群のうち少なくとも1つから調製され添加されることを特徴とする(1)〜(8)に記載の反応液組成物。
(10)(8)においてシュウ酸イオン、マロン酸イオン、マレイン酸イオンがカリウム塩、あるいはナトリウム塩の形で少なくともどちらか1種を含む形態で添加されることを特徴とする(1)〜(9)に記載反応液組成物。
(11)DNA合成を行う反応液成分として、鋳型となる核酸、DNA合成酵素、1種以上のオリゴヌクレオチドプライマー、1種以上のヌクレオチド又は、それらの誘導体、緩衝剤、塩、DNA合成に有用な添加剤から成る群の少なくとも1つを含有する(1)〜(10)に記載の組成物。
(12)鋳型となる核酸がRNAであることを特徴とする(11)記載の組成物。
(13)鋳型となる核酸がDNAであることを特徴とする(11)記載の組成物。
(14)前記DNA合成酵素が、逆転写酵素であることを特徴とする(9),(10)記載の組成物。
(15)前記逆転写酵素が、AMV−RT,M−MLV−RT,HIV−RT,EIAV−RT,RAV2−RT,C.ヒドロゲノホルマンス(C.hydrogenoformans)DNAポリメラーゼ、スーパースクリプト(SuperScript)I、スーパースクリプト(SuperScript)II、並びにそれらの突然変異体、変異体及び誘導体から成る群から選択される(11),(12)記載の組成物。
(16)前記DNA合成酵素が、DNAポリメラーゼであることを特徴とする(11),(13)記載の組成物。
(17)前記DNA合成酵素が、耐熱性のDNAポリメラーゼであることを特徴とする(11),(13)記載の組成物。
(18)前記DNA合成酵素が、耐熱性のα型DNAポリメラーゼであることを特徴とする(11),(13)記載の組成物。
(19)前記DNA合成酵素が、耐熱性のPolI型DNAポリメラーゼであることを特徴とする(11),(13)記載の組成物。
(20)前記DNA合成酵素が、耐熱性のα型DNAポリメラーゼと耐熱性のPolI型DNAポリメラーゼを混合した混合型酵素であることを特徴とする(11),(13)記載の組成物。
(21)前記DNAポリメラーゼが、Taq,EX−Taq,LA−Taq,Expandシリーズ,Plutinumシリーズ,Tbr,Tfl,Tru,Tth,T1i,Tac,Tne,Tma,Tih、Tfi,Pfu,Pfutubo,Pyrobest,Pwo,KOD,Bst,Sac,Sso,Poc,Pab,Mth,Pho,ES4,VENT,DEEPVENT、並びにそれらの突然変異体、変異体及び誘導体から成る群から選択される(11),(13)記載の組成物。
(22)前記緩衝剤が、トリス(TRIS)、トリジン(TRICINE)、ビスートリシン(BIS−TRICINE)、へペス(HEPES)、モプス(MOPS)、テス(TES)、タプス(TAPS)、ピペス(PIPES)、及びキャプス(CAPS)から成る群から選択される(1)〜(13)記載の組成物。
(23)前記塩が、塩化カリウム、酢酸カリウム、硫酸カリウム、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、酢酸アンモニウム、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化マンガン、酢酸マンガン、硫酸マンガン、塩化ナトリウム、酢酸ナトリウム、塩化リチウム、及び酢酸リチウムから成る群から選択される(11)記載の組成物。
(24) さらに、DNA合成に有用な添加剤として、DMSO、グリセロール、ホルムアミド、ベタイン、塩化テトラメチノレアンモニウム、PEG、ツイーン(Tween)20,NP40、エクトイン、ポリオール類、大腸菌SSBタンパク質、ファージT4遺伝子32タンパク質、BSAから成る群から選択される少なくとも1つを含む(11)記載の組成物。
(25)前記ヌクレオチドが、デオキシポスホヌクレオチド又はその誘導体である(11)記載の組成物。
(26)前記デオキシホスホヌクレオチドが、dATP,dCTP,dGTP,dTTP,d1TP,dUTP、α−チオ−dNTP類、ビオチンーdUTP、フルオレセインーdUTP、及びシゴキシゲニンーdUTPから成る群から選択される(25)記載の組成物。
(27)(1)〜(26)のいずれかに記載の組成物を用いたDNAの合成方法。
(28)DNAの合成方法がポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を含む(27)記載の方法。
(29)前記PCR増幅が、少なくとも25回のDNA変性、アニーリング、DNA重合過程を繰り返すことから成る(28)記載の方法。
That is, the present invention has the following configuration.
(1) A reaction solution composition comprising an anionic substance effective in promoting DNA synthesis in an enzymatic reaction for synthesizing DNA.
(2) The reaction liquid composition according to (1), wherein the anionic substance is a carboxyl group.
(3) The reaction solution composition as described in (1), wherein the anionic substance comprises a divalent carboxyl group.
(4) A reaction solution composition, wherein a divalent carboxyl group in (3) is added in the form of an inorganic salt.
(5) The reaction liquid composition as described in (1) to (4), wherein a divalent carboxyl group is added in the form of a salt with an alkali metal, an alkaline earth metal or ammonium in (4) .
(6) The reaction liquid composition as described in any one of (1) to (5), which contains at least one kind of oxalate ion, malonate ion, and maleate ion in an enzyme reaction for synthesizing DNA.
(7) A reaction liquid composition, wherein the oxalate ion, malonate ion, and maleate ion are added in the form of an inorganic salt in (6).
(8) In (7), the oxalate ion, malonate ion, and maleate ion are added in the form of a salt with an alkali metal, an alkaline earth metal, or ammonium. The reaction liquid composition as described.
(9) Oxalate ion, malonate ion, and maleate ion are zinc oxalate, ammonium oxalate, potassium oxalate, calcium oxalate, diethyl oxalate, N, N′-disuccinimidyl oxalate, and oxalic acid Dimethyl, tin oxalate, cerium oxalate, iron oxalate, copper oxalate, sodium oxalate, nickel oxalate, bis oxalate, oxalic acid (2,4-dinitrophenyl), oxalic acid (2,4,6- Trichlorophenyl), manganese oxalate, methyl oxalate, lanthanum oxalate, lithium oxalate, isopropylidene malonate, ethyl malonate, diethyl malonate, dibenzyl malonate, dimethyl malonate, thallium malonate, dimalonate Sodium or monosodium maleate, diethyl maleate, male (1) to (8), which are prepared and added from at least one of the group consisting of chlorpheniramine inacid, di-n-butyl maleate and mono-n-butyl maleate The reaction liquid composition.
(10) In (8), the oxalate ion, malonate ion, and maleate ion are added in a form containing at least one of potassium salt or sodium salt. The reaction liquid composition as described in 9).
(11) As a reaction solution component for DNA synthesis, a template nucleic acid, a DNA synthesizing enzyme, one or more oligonucleotide primers, one or more nucleotides or their derivatives, buffers, salts, useful for DNA synthesis The composition according to any one of (1) to (10), which contains at least one member of the group consisting of additives.
(12) The composition according to (11), wherein the template nucleic acid is RNA.
(13) The composition according to (11), wherein the template nucleic acid is DNA.
(14) The composition according to (9) or (10), wherein the DNA synthase is a reverse transcriptase.
(15) The reverse transcriptase is AMV-RT, M-MLV-RT, HIV-RT, EIAV-RT, RAV2-RT, C.I. (11), (12) selected from the group consisting of C. hydroformans DNA polymerase, SuperScript I, SuperScript II, and mutants, variants and derivatives thereof. ).
(16) The composition according to (11) or (13), wherein the DNA synthase is a DNA polymerase.
(17) The composition according to (11) or (13), wherein the DNA synthase is a heat-resistant DNA polymerase.
(18) The composition according to (11) or (13), wherein the DNA synthase is a heat-resistant α-type DNA polymerase.
(19) The composition according to (11) or (13), wherein the DNA synthase is a heat-resistant Pol I type DNA polymerase.
(20) The composition according to (11) or (13), wherein the DNA synthase is a mixed enzyme obtained by mixing a heat-resistant α-type DNA polymerase and a heat-resistant Pol I-type DNA polymerase.
(21) The DNA polymerase is Taq, EX-Taq, LA-Taq, Expand series, Platinum series, Tbr, Tfl, Tru, Tth, T1i, Tac, Tne, Tma, Tih, Tfi, Pfu, Pfubo, Pyrobest, (11), (13) description selected from the group consisting of Pwo, KOD, Bst, Sac, Sso, Poc, Pab, Mth, Pho, ES4, VENT, DEEPVENT, and mutants, variants and derivatives thereof. Composition.
(22) The buffer is Tris (TRIS), Tolysin (TRICINE), Bistolycin (BIS-TRICINE), Hepes (HEPES), Mops (MOPS), Tes (TES), Tapes (TAPS), Pipes (PIPES) And the composition according to (1) to (13), which is selected from the group consisting of Caps (CAPS).
(23) The salt is potassium chloride, potassium acetate, potassium sulfate, ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium acetate, magnesium chloride, magnesium acetate, magnesium sulfate, manganese chloride, manganese acetate, manganese sulfate, sodium chloride, sodium acetate, lithium chloride. And the composition according to (11), selected from the group consisting of lithium acetate.
(24) Further, as additives useful for DNA synthesis, DMSO, glycerol, formamide, betaine, tetramethinolemmonium chloride, PEG, Tween 20, NP40, ectoine, polyols, E. coli SSB protein, phage T4 gene 32. The composition according to (11), comprising at least one selected from the group consisting of 32 proteins and BSA.
(25) The composition according to (11), wherein the nucleotide is deoxyphosphonucleotide or a derivative thereof.
(26) The deoxyphosphonucleotide is selected from the group consisting of dATP, dCTP, dGTP, dTTP, d1TP, dUTP, α-thio-dNTPs, biotin-dUTP, fluorescein-dUTP, and sigoxygenin-dUTP (25) Composition.
(27) A method for synthesizing DNA using the composition according to any one of (1) to (26).
(28) The method according to (27), wherein the DNA synthesis method comprises a polymerase chain reaction (PCR).
(29) The method according to (28), wherein the PCR amplification comprises repeating at least 25 DNA denaturation, annealing, and DNA polymerization processes.

上述したように、本発明により、今まで不可能であった目的DNAに対してもPCRが可能となり、PCR成功率を高めることができた。また、2価のカルボン酸塩の添加効果は、全ての種類のDNA合成酵素で確認でき、単純なDNA合成反応だけでなく、PCR法においても有効であった。   As described above, according to the present invention, PCR can be performed even on a target DNA, which has been impossible until now, and the success rate of PCR can be increased. The effect of adding a divalent carboxylate could be confirmed by all kinds of DNA synthetases, and was effective not only in a simple DNA synthesis reaction but also in a PCR method.

以下実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例によりなんら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples.

実施例1.
混合型酵素(EX−Taq)におけるしゅう酸イオンの添加効果確認(図1)
EX−Taq DNAポリメラーゼを用いたPCRにて、しゅう酸イオンの添加効果を確認した。PCR bufferはEX−Taq(宝酒造製)添付のものを用い、0.2mM dNTPs、配列番号1、2記載のプライマー対0.3μM使用した。EX−Taq DNAポリメラーゼ1.0Uを用い、鋳型にはヒト培養細胞K562由来のGenomic DNA20ngを使用し、しゅう酸イオンの添加濃度の違いによるPCR結果に及ぼす影響について調べた。94℃,2分の前反応の後、94℃,15秒―60℃,30秒−68℃,8.5分を35サイクル繰り返すスケジュールでGeneAmp2400(PEアプライドバイオシステムズ社)にてPCRを行った。
しゅう酸イオン無添加の場合には全く目的DNAの増幅が認められなかったが、1mMしゅう酸イオンを添加した時に目的DNAの増幅が認められ、2〜3mM添加した場合に増幅量が最大であった。しゅう酸イオン1〜4mMの範囲で目的DNAの増幅が確認できた。
以上の結果から、混合型酵素においてしゅう酸イオンの添加効果が確認できた。また、添加効果が見られる濃度範囲は4mM以下であったが、その至適濃度は、標的DNAの種類及び増幅サイズ、PCR buffer組成等により異なることが予想された。
Example 1.
Confirmation of addition effect of oxalate ion in mixed enzyme (EX-Taq) (Fig. 1)
The effect of addition of oxalate ions was confirmed by PCR using EX-Taq DNA polymerase. A PCR buffer attached to EX-Taq (Takara Shuzo) was used, and 0.2 mM dNTPs and a primer pair described in SEQ ID NOs: 1 and 0.3 μM were used. Using EX-Taq DNA polymerase 1.0 U and 20 ng of Genomic DNA derived from human cultured cell K562 as a template, the influence on the PCR result due to the difference in the addition concentration of oxalate ions was examined. After the previous reaction at 94 ° C. for 2 minutes, PCR was performed with GeneAmp2400 (PE Applied Biosystems) on a schedule of repeating 94 cycles of 15 ° C., 15 seconds to 60 ° C., 30 seconds to 68 ° C. and 8.5 minutes. .
When no oxalate ion was added, amplification of the target DNA was not observed at all. However, amplification of the target DNA was observed when 1 mM oxalate ion was added, and the amount of amplification was maximum when 2 to 3 mM was added. It was. Amplification of the target DNA was confirmed in the range of 1 to 4 mM oxalate ions.
From the above results, the effect of adding oxalate ions in the mixed enzyme was confirmed. The concentration range in which the effect of addition was observed was 4 mM or less, but the optimum concentration was expected to vary depending on the type and amplification size of the target DNA, the PCR buffer composition, and the like.

実施例2.
混合型酵素(EX−Taq)を用いたPCRで効果のある塩の種類確認(図2)
次に、実施例1と同じ条件にて、EX−Taq DNAポリメラーゼを用いたPCRに効果のある塩の種類(塩化カリウム、酢酸カリウム、しゅう酸カリウム、しゅう酸ナトリウム、硫酸カリウム)を調査した。なお、各塩の使用量は実施例1で最も効果のあったイオン価4,6mMとした。塩として、しゅう酸カリウム、しゅう酸ナトリウムを添加した場合のみ増幅が確認できた。現在よく汎用されている他のカリウム塩を添加した場合には増幅が見られなかった。以上の結果から陰イオンのしゅう酸イオンがPCRに効果があることが示唆された。
Example 2
Confirmation of effective salt type by PCR using mixed enzyme (EX-Taq) (Figure 2)
Next, under the same conditions as in Example 1, the types of salts (potassium chloride, potassium acetate, potassium oxalate, sodium oxalate, potassium sulfate) effective for PCR using EX-Taq DNA polymerase were investigated. In addition, the usage-amount of each salt was made into the ionic value of 4 and 6 mM which was the most effective in Example 1. Amplification was confirmed only when potassium oxalate and sodium oxalate were added as salts. No amplification was observed when other commonly used potassium salts were added. From the above results, it was suggested that the anionic oxalate ion is effective for PCR.

実施例3.
混合型酵素(EX−Taq)を用いたPCRで効果のあるカルボン酸塩の種類確認(図3)
次に、実施例2と同じ条件にて、EX−Taq DNAポリメラーゼを用いたPCRに効果のあるカルボン酸塩(しゅう酸カリウム、しゅう酸ナトリウム、コハク酸カリウム、ギ酸カリウム)の種類を調査した。実施例2と同様で、塩として、しゅう酸カリウム、しゅう酸ナトリウムを添加した場合のみ目的DNAの増幅が確認できた。
一価のカルボキシル基を持つギ酸、2価のカルボキシル基を持つコハク酸ではしゅう酸塩と同様の効果は確認できなかった。しかしながら、ギ酸カリウム、コハク酸カリウムは、しゅう酸塩と異なり、PCR増幅に効果を及ぼす濃度範囲が異なる可能性があるので、完全な否定はできない。ある濃度域では、他のカルボン酸塩についてもPCRに効果を及ぼすものと思われる。
Example 3
Confirmation of the types of carboxylates that are effective in PCR using a mixed enzyme (EX-Taq) (Fig. 3)
Next, the types of carboxylates (potassium oxalate, sodium oxalate, potassium succinate, potassium formate) effective for PCR using EX-Taq DNA polymerase under the same conditions as in Example 2 were investigated. As in Example 2, amplification of the target DNA was confirmed only when potassium oxalate and sodium oxalate were added as salts.
Formic acid having a monovalent carboxyl group and succinic acid having a divalent carboxyl group could not confirm the same effect as oxalate. However, since potassium formate and potassium succinate, unlike oxalate, may have different concentration ranges that affect PCR amplification, a complete denial cannot be made. In certain concentration ranges, other carboxylates are likely to have an effect on PCR.

実施例4.
PolI型酵素(Taq)におけるしゅう酸イオンの添加効果確認
Taq DNAポリメラーゼを用いたPCRにて、しゅう酸イオンの添加効果を確認した。PCR bufferはTaq(東洋紡績製)添付(10mM Tris−HCl(pH8.3), 50mM KCl, 1.5mM MgCl2)のものを用い、0.2mM dNTPs、各プライマー対0.3μM使用した。なお、β−globinクラスター内の3.6kbを増幅するPCR(図4)には配列番号3、4記載のプライマー対を、myelin oligodendrocyte glycoprotein 4.5kbを増幅するPCR(図5)には配列番号5,6記載のプライマー対を使用した。Taq DNAポリメラーゼ2.5Uを用い、鋳型にはヒト培養細胞K562由来のGenomic DNA20ngを使用し、しゅう酸イオンの添加濃度の違いによるPCR結果に及ぼす影響について調べた。94℃,2分の前反応の後、94℃,15秒―60℃,30秒−68℃,8分を30サイクル繰り返すスケジュールでGeneAmp2400(PEアプライドバイオシステムズ社)にてPCRを行った。
いずれのターゲットにおいても、しゅう酸イオン無添加の場合にはスメアしか認められなかった。しかしながら、β−globin 3.6kbのPCRにおいては、2mMしゅう酸イオンを添加した時にスメアの中にターゲットの増幅が認められ、4mM添加した場合には、スメアも見られなくなった。しゅう酸イオン4,5mMの範囲できれいな増幅が確認できた。一方、myelin oligodendrocyte glycoprotein 4.5kbのPCRにおいては、1mMしゅう酸イオン添加時にスメアの中にターゲットの増幅が認められ、2mM添加した場合には、スメアも見られなくなった。しゅう酸イオン2〜5mMの範囲できれいな増幅が確認できた。
以上の結果から、PolI型酵素においてもしゅう酸イオンの添加効果が確認できた。また、添加効果が見られる濃度範囲はおよそ5mM以下であるが、その至適濃度は、標的DNAの種類及び増幅サイズ、PCR buffer組成等により異なるものと思われる。
Example 4
Confirmation of addition effect of oxalate ion in PolI type enzyme (Taq) The effect of addition of oxalate ion was confirmed by PCR using Taq DNA polymerase. The PCR buffer attached to Taq (manufactured by Toyobo) (10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 50 mM KCl, 1.5 mM MgCl2) was used, and 0.2 mM dNTPs and each primer pair were used in an amount of 0.3 μM. In addition, the primer pair described in SEQ ID NOs: 3 and 4 is used for PCR (FIG. 4) for amplifying 3.6 kb in the β-globin cluster, and SEQ ID NO: for PCR (FIG. 5) for amplifying myelin oligodendrocyte glycoprotein 4.5 kb. The primer pairs described in 5 and 6 were used. Taq DNA polymerase 2.5U was used, and 20 ng of genomic DNA derived from human cultured cell K562 was used as a template, and the influence on the PCR results due to the difference in the addition concentration of oxalate ions was examined. After a pre-reaction at 94 ° C. for 2 minutes, PCR was performed with GeneAmp2400 (PE Applied Biosystems) on a schedule in which 94 ° C., 15 seconds to 60 ° C., 30 seconds to 68 ° C. and 8 minutes were repeated for 30 cycles.
In any target, only smear was observed when no oxalate ion was added. However, in β-globin 3.6 kb PCR, target amplification was observed in the smear when 2 mM oxalate ion was added, and no smear was observed when 4 mM was added. Clean amplification was confirmed in the range of oxalate ions of 4 and 5 mM. On the other hand, in the myelin oligodendrocyte glycoprotein 4.5 kb PCR, amplification of the target was observed in the smear when 1 mM oxalate ion was added, and no smear was observed when 2 mM was added. Clean amplification was confirmed in the range of 2 to 5 mM oxalate ion.
From the above results, the effect of addition of oxalate ions was also confirmed in the PolI type enzyme. The concentration range in which the effect of addition is observed is about 5 mM or less, but the optimum concentration is considered to vary depending on the type and amplification size of the target DNA, the PCR buffer composition, and the like.

実施例5.
α型酵素(native Pfu)におけるしゅう酸イオンの添加効果確認(図6)
nPfuポリメラーゼを用いたPCRにて、しゅう酸イオンの添加効果を確認した。PCR bufferはnPfu(Stratagene製)添付(20mM Tris−HCl(pH8.75), 10mM KCl, 10mM (NH4)2SO4, 2mM MgSO4, 0.1% TritonX−100, 100ug/ml BSA)のものを用い、0.2mM dNTPs、配列番号5,6記載のプライマー対0.3μM使用した。nPfu DNAポリメラーゼ2.5Uを用い、鋳型にはヒト培養細胞K562由来のGenomic DNA20ngを使用し、しゅう酸イオンの添加濃度の違いによるPCR結果に及ぼす影響について調べた。94℃,2分の前反応の後、94℃,15秒―60℃,30秒−68℃,8分を35サイクル繰り返すスケジュールでGeneAmp2400(PEアプライドバイオシステムズ社)にてPCRを行った。
しゅう酸イオン無添加の場合にはスメアしか認められなかったが、しゅう酸イオン2〜5mMの範囲で目的DNAの増幅が確認できた。
以上の結果から、α型酵素においてもしゅう酸イオンの添加効果が確認できた。また、添加効果が見られる濃度範囲はおよそ5mM以下であるが、その至適濃度は、標的DNAの種類及び増幅サイズ、PCR buffer組成等により異なるものと思われる。
Example 5 FIG.
Confirmation of addition effect of oxalate ion in α-type enzyme (native Pfu) (Fig. 6)
The effect of adding oxalate ions was confirmed by PCR using nPfu polymerase. A PCR buffer attached to nPfu (manufactured by Stratagene) (20 mM Tris-HCl (pH 8.75), 10 mM KCl, 10 mM (NH 4) 2 SO 4, 2 mM MgSO 4, 0.1% Triton X-100, 100 ug / ml BSA) is used. 0.2 mM dNTPs, a primer pair described in SEQ ID NOS: 5 and 6 was used at 0.3 μM. Using nPfu DNA polymerase 2.5 U and 20 ng of Genomic DNA derived from human cultured cell K562 as a template, the influence on the PCR result due to the difference in the addition concentration of oxalate ions was examined. After the previous reaction at 94 ° C. for 2 minutes, PCR was performed with GeneAmp 2400 (PE Applied Biosystems) on a schedule of repeating 94 ° C., 15 seconds to 60 ° C., 30 seconds to 68 ° C. and 8 minutes for 35 cycles.
In the case of no oxalate ion addition, only smear was observed, but amplification of the target DNA could be confirmed in the range of 2 to 5 mM oxalate ion.
From the above results, the addition effect of oxalate ions was confirmed in the α-type enzyme. The concentration range in which the effect of addition is observed is about 5 mM or less, but the optimum concentration is considered to vary depending on the type and amplification size of the target DNA, the PCR buffer composition, and the like.

実施例6.
α型酵素(native Pfu)を用いたPCRで効果のある塩の種類確認(図7)
次に、実施例5と同じ条件にて、nPfu DNAポリメラーゼを用いたPCRに効果のある塩の種類(塩化カリウム、酢酸カリウム、しゅう酸カリウム、硫酸カリウム)を調査した。なお、各塩の使用量は実施例5で最も効果のあったイオン価4,6mMとした。現在よく汎用されているカリウム塩(塩化カリウム、酢酸カリウム、しゅう酸カリウム、硫酸カリウム)を添加した場合には目的DNAの増幅が見られず、しゅう酸カリウムを添加した場合のみ増幅が確認できた。以上の結果から陰イオンのしゅう酸イオンがPCRに効果があることが明らかとなった。
Example 6
Confirmation of effective salt type by PCR using α-type enzyme (native Pfu) (FIG. 7)
Next, under the same conditions as in Example 5, the types of salts (potassium chloride, potassium acetate, potassium oxalate, potassium sulfate) effective for PCR using nPfu DNA polymerase were investigated. In addition, the usage-amount of each salt was set to the ionic value of 4 and 6 mM which was most effective in Example 5. When the commonly used potassium salts (potassium chloride, potassium acetate, potassium oxalate, potassium sulfate) were added, amplification of the target DNA was not observed, and amplification was confirmed only when potassium oxalate was added. . From the above results, it became clear that the anionic oxalate ion is effective in PCR.

実施例7.
Hot start酵素(KOD−plus)におけるしゅう酸イオンの添加効果確認(図8)
Hot start酵素におけるしゅう酸イオンの添加効果を確かめるため、KOD(α型酵素)に2種類のKOD抗体が添加されたHot start酵素、KOD−plus DNAポリメラーゼを用いて検討した。PCR bufferはKOD−plus(東洋紡績製)添付のものを用い、0.2mM dNTPs、配列番号1,2記載のプライマー対0.3μM使用した。KOD−plus DNAポリメラーゼ2.5Uを用い、鋳型にはヒト培養細胞K562由来のGenomic DNA20ngを使用し、しゅう酸イオンの添加濃度の違いによるPCR結果に及ぼす影響について調べた。94℃,2分の前反応の後、94℃,15秒―60℃,30秒−68℃,8.5分を35サイクル繰り返すスケジュールでGeneAmp2400(PEアプライドバイオシステムズ社)にてPCRを行った。
しゅう酸イオン無添加の場合には多数のエキストラバンドが見られたが、しゅう酸カリウムの添加に伴い、エキストラバンドが解消し、目的DNAのみ増幅することができた。しゅう酸カリウムの至適濃度は3mM程度であり、5mM添加したときには目的DNAの増幅量の減少が見られた。
以上の結果から、Hot start酵素においてもしゅう酸イオンの添加効果が確認できた。また、添加効果が見られる濃度範囲はおよそ5mM以下であるが、その至適濃度は、標的DNAの種類及び増幅サイズ、PCR buffer組成等により異なるものと思われる。
Example 7
Confirmation of effect of addition of oxalate ion on Hot start enzyme (KOD-plus) (FIG. 8)
In order to confirm the effect of addition of oxalate ions in the Hot start enzyme, examination was performed using a Hot start enzyme and KOD-plus DNA polymerase in which two kinds of KOD antibodies were added to KOD (α-type enzyme). A PCR buffer attached to KOD-plus (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) was used, and 0.2 mM dNTPs and a primer pair described in SEQ ID NOs: 1 and 0.3 μM were used. KOD-plus DNA polymerase 2.5U was used, and 20 ng of genomic DNA derived from human cultured cell K562 was used as a template, and the influence on the PCR result due to the difference in the addition concentration of oxalate ions was examined. After the previous reaction at 94 ° C. for 2 minutes, PCR was performed with GeneAmp2400 (PE Applied Biosystems) on a schedule of repeating 94 cycles of 15 ° C., 15 seconds to 60 ° C., 30 seconds to 68 ° C. and 8.5 minutes. .
In the case of no oxalate ion addition, a number of extra bands were observed, but with the addition of potassium oxalate, the extra bands disappeared and only the target DNA could be amplified. The optimum concentration of potassium oxalate was about 3 mM, and when 5 mM was added, the amount of amplification of the target DNA was reduced.
From the above results, the effect of addition of oxalate ion was confirmed also in the Hot start enzyme. The concentration range in which the effect of addition is observed is about 5 mM or less, but the optimum concentration is considered to vary depending on the type and amplification size of the target DNA, the PCR buffer composition, and the like.

実施例8.
Hot start酵素(KOD−plus)を用いたPCRで効果のある塩の種類確認(図9)
次に、実施例7と同じ条件にて、KOD−plus DNAポリメラーゼを用いたPCRに効果のある塩の種類(塩化カリウム、酢酸カリウム、ギ酸カリウム、しゅう酸カリウム、しゅう酸ナトリウム、コハク酸カリウム、硫酸カリウム)を調査した。なお、各塩の使用量は実施例7で最も効果のあったイオン価6mMとした。現在よく汎用されているカリウム塩(塩化カリウム、酢酸カリウム、しゅう酸カリウム、硫酸カリウム)を添加した場合には目的DNAの増幅が見られず、しゅう酸カリウム、しゅう酸ナトリウムを添加した場合のみ目的DNAの増幅効果が確認できた。また、化学式から、比較的近縁であると思われたギ酸カリウム、コハク酸カリウムについても検討したが、しゅう酸塩と同様の効果は確認できなかった。ギ酸カリウム、コハク酸カリウムは、しゅう酸塩と異なり、PCR増幅に効果を及ぼす濃度範囲が異なる可能性があるので、PCRへの添加効果について完全に否定することはできない。ある濃度域では、他のカルボン酸塩についてもPCRに効果を及ぼす可能性があると思われる。
以上の結果から陰イオンのしゅう酸イオンがHot start酵素に対しても添加効果があることが明らかとなった。
Example 8 FIG.
Confirmation of the type of salt effective in PCR using the Hot start enzyme (KOD-plus) (FIG. 9)
Next, under the same conditions as in Example 7, kinds of salts effective for PCR using KOD-plus DNA polymerase (potassium chloride, potassium acetate, potassium formate, potassium oxalate, sodium oxalate, potassium succinate, Potassium sulfate) was investigated. In addition, the usage-amount of each salt was made into the ion value 6 mM most effective in Example 7. FIG. When the commonly used potassium salts (potassium chloride, potassium acetate, potassium oxalate, potassium sulfate) are added, amplification of the target DNA is not observed, and only when potassium oxalate and sodium oxalate are added. The amplification effect of DNA was confirmed. In addition, potassium formate and succinate, which were considered to be relatively related from the chemical formula, were also examined, but the same effect as oxalate could not be confirmed. Potassium formate and potassium succinate, unlike oxalate, may have different concentration ranges that have an effect on PCR amplification, so the effect of addition to PCR cannot be completely denied. In certain concentrations, other carboxylates may also have an effect on PCR.
From the above results, it was clarified that the anionic oxalate ion also has an effect of adding to the Hot start enzyme.

実施例9.
Hot start酵素(KOD−plus)におけるマロン酸イオン、マレイン酸イオンの添加効果確認(図10)
次に、実施例7と同じ条件にて、しゅう酸塩以外にPCRに効果のある塩の種類(マロン酸ナトリウム、マレイン酸ナトリウム)について調査した。マロン酸ナトリウムを添加した場合2mM添加時にエキストラバンドの減少傾向が見られ、6mM添加時にはエキストラバンドがほぼ消失し、目的DNAのみの増幅が確認できた。また、マレイン酸ナトリウムにおいては、4mM添加時にエキストラバンドの減少傾向が見られ、10mM添加時にはエキストラバンドがほぼ消失し、目的DNAのみの増幅が確認できた。
以上の結果から、同じ2価のカルボン酸塩に属するマロン酸塩、マレイン酸塩においても添加効果が確認できた。また、添加効果が見られる濃度範囲はしゅう酸塩と比べ、いずれにおいても高い濃度であった。それぞれのジカルボン酸における至適濃度は、標的DNAの種類及び増幅サイズ、PCR buffer組成等により異なるものと思われる。
Example 9
Confirmation of addition effect of malonate ion and maleate ion in Hot start enzyme (KOD-plus) (FIG. 10)
Next, under the same conditions as in Example 7, the types of salts (sodium malonate and sodium maleate) having an effect on PCR other than oxalate were investigated. When sodium malonate was added, an extra band decreased when 2 mM was added. When 6 mM was added, the extra band almost disappeared, and amplification of only the target DNA could be confirmed. In addition, in sodium maleate, a tendency to decrease the extra band was observed when 4 mM was added, and the extra band almost disappeared when 10 mM was added, confirming the amplification of only the target DNA.
From the above results, the addition effect could be confirmed also in malonate and maleate belonging to the same divalent carboxylate. Moreover, the concentration range in which the effect of addition was observed was higher than that of oxalate. The optimum concentration of each dicarboxylic acid is considered to vary depending on the type and amplification size of the target DNA, the PCR buffer composition, and the like.

本発明により、分子生物学の分野において有用な方法、殊に、鋳型核酸からDNAの生成及び更なるDNA増幅を行う際に有用な新規組成物及び方法を提供する。更には、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)に有用な新規組成物及び方法を提供する。   The present invention provides novel compositions and methods useful in the field of molecular biology, particularly useful in generating DNA from template nucleic acids and further DNA amplification. In addition, novel compositions and methods useful for polymerase chain reaction (PCR) are provided.

混合型酵素(EX−Taq)を用いたPCRにおいてしゅう酸イオンの添加効果を確認した電気泳動写真の代用図面である。It is a substitute drawing of the electrophoresis photograph which confirmed the addition effect of an oxalate ion in PCR using mixed enzyme (EX-Taq). 混合型酵素(EX−Taq)を用いたPCRで効果のある塩の種類を確認した電気泳動写真の代用図面である。It is a substitute drawing of the electrophoresis photograph which confirmed the kind of salt with an effect by PCR using mixed enzyme (EX-Taq). 混合型酵素(EX−Taq)を用いたPCRで効果のあるカルボン酸塩の種類を確認した電気泳動写真の代用図面である。It is a substitute drawing of the electrophoretic photograph which confirmed the kind of carboxylate which has an effect in PCR using mixed enzyme (EX-Taq). PolI型酵素(Taq)におけるしゅう酸イオンの添加効果を確認した電気泳動写真の代用図面である。It is a substitute drawing of the electrophoretic photograph which confirmed the addition effect of the oxalate ion in PolI type enzyme (Taq). PolI型酵素(Taq)におけるしゅう酸イオンの添加効果を確認した電気泳動写真の代用図面である。図4とは異なる標的DNAのPCRにて評価している。It is a substitute drawing of the electrophoretic photograph which confirmed the addition effect of the oxalate ion in PolI type enzyme (Taq). Evaluation is performed by PCR of a target DNA different from that in FIG. α型酵素(native Pfu)におけるしゅう酸イオンの添加効果を確認した電気泳動写真の代用図面である。It is a substitute drawing of the electrophoresis photograph which confirmed the addition effect of the oxalate ion in alpha type enzyme (native Pfu). α型酵素(native Pfu)を用いたPCRで効果のある塩の種類を確認した電気泳動写真の代用図面である。It is a substitute drawing of the electrophoresis photograph which confirmed the kind of salt which has an effect in PCR using alpha type enzyme (native Pfu). Hot start酵素(KOD−plus)におけるしゅう酸イオンの添加効果を確認した電気泳動写真の代用図面である。It is a substitute drawing of the electrophoretic photograph which confirmed the addition effect of the oxalate ion in Hot start enzyme (KOD-plus). Hot start酵素(KOD−plus)を用いたPCRで効果のある塩の種類を確認した電気泳動写真の代用図面である。It is a substitute drawing of the electrophoretic photograph which confirmed the kind of salt with an effect by PCR using the Hot start enzyme (KOD-plus). Hot start酵素(KOD−plus) におけるマロン酸イオン、マレイン酸イオンの添加効果を確認した電気泳動写真の代用図面である。It is a substitute drawing of the electrophoresis photograph which confirmed the addition effect of malonate ion and maleate ion in Hot start enzyme (KOD-plus).

Claims (24)

DNAを合成する酵素反応においてDNA合成の促進に効果のある陰イオン物質として、シュウ酸イオン、マロン酸イオン、マレイン酸イオンの少なくとも1種類 を含有することを特徴とする反応液組成物。 A reaction solution composition comprising at least one of an oxalate ion, a malonate ion, and a maleate ion as an anionic substance effective for promoting DNA synthesis in an enzymatic reaction for synthesizing DNA. 請求項1においてシュウ酸イオン、マロン酸イオン、マレイン酸イオンが無機塩の形で添加されることを特徴とする反応液組成物。 2. The reaction liquid composition according to claim 1, wherein oxalate ion, malonate ion, and maleate ion are added in the form of an inorganic salt. 請求項2においてシュウ酸イオン、マロン酸イオン、マレイン酸イオンがアルカリ金属またはアルカリ土類金属またはアンモニウムとの塩の形で添加されることを特徴とする反応液組成物。 3. The reaction liquid composition according to claim 2, wherein oxalate ion, malonate ion and maleate ion are added in the form of a salt with an alkali metal, an alkaline earth metal or ammonium. 請求項3においてシュウ酸イオン、マロン酸イオン、マレイン酸イオンがカリウム塩、あるいはナトリウム塩の形で少なくともどちらか1種を含む形態で添加されることを特徴とする反応液組成物。 4. The reaction liquid composition according to claim 3, wherein oxalate ion, malonate ion, and maleate ion are added in a form containing at least one of potassium salt or sodium salt. シュウ酸イオン、マロン酸イオン、マレイン酸イオンが、シュウ酸亜鉛、シュウ酸アンモニウム、シュウ酸カリウム、シュウ酸カルシウム、シュウ酸ジエチル、シュウ酸N,N'−ジスクシンイミジル、シュウ酸ジメチル、シュウ酸すず、シュウ酸セリウム、シュウ酸鉄、シュウ酸銅、シュウ酸ナトリウム、シュウ酸ニッケル、シュウ酸ビス、シュウ酸(2,4−ジニトロフェニル)、シュウ酸(2,4,6−トリクロロフェニル)、シュウ酸マンガン、シュウ酸メチル、シュウ酸ランタン、シュウ酸リチウム、または、マロン酸イソプロピリデン、マロン酸エチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジベンジル、マロン酸ジメチル、マロン酸タリウム、マロン酸二ナトリウム、または、マレイン酸一ナトリウム、マレイン酸ジエチル、マレイン酸クロルフェニラミン、マレイン酸ジ−n−ブチル、マレイン酸モノ−n−ブチルエステルからなる群のうち少なくとも1つから調製され添加されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の反応液組成物。 Oxalate ion, malonate ion, maleate ion are zinc oxalate, ammonium oxalate, potassium oxalate, calcium oxalate, diethyl oxalate, oxalate N, N'-disuccinimidyl, dimethyl oxalate, oxalate Tin oxide, cerium oxalate, iron oxalate, copper oxalate, sodium oxalate, nickel oxalate, bis oxalate, oxalic acid (2,4-dinitrophenyl), oxalic acid (2,4,6-trichlorophenyl) , Manganese oxalate, methyl oxalate, lanthanum oxalate, lithium oxalate, or isopropylidene malonate, ethyl malonate, diethyl malonate, dibenzyl malonate, dimethyl malonate, thallium malonate, disodium malonate, or , Monosodium maleate, diethyl maleate, maleic acid The chlorpheniramine, di-n-butyl maleate, and mono-n-butyl maleate are prepared and added from at least one of the group consisting of mono-n-butyl maleate. Reaction liquid composition. DNA合成を行う反応液成分として、鋳型となる核酸、DNA合成酵素、1種以上のオリゴヌクレオチドプライマー、1種以上のヌクレオチド又は、それらの誘導体、緩衝剤、塩から成る群のうち少なくとも1つを含有する請求項1〜5のいずれかに記載の組成物。 As a reaction solution component for performing DNA synthesis, at least one of the group consisting of a template nucleic acid, DNA synthase, one or more oligonucleotide primers, one or more nucleotides, or derivatives, buffers, and salts thereof is used. The composition according to claim 1, which is contained. 鋳型となる核酸がRNAであることを特徴とする請求項6記載の組成物。 The composition according to claim 6, wherein the template nucleic acid is RNA. 鋳型となる核酸がDNAであることを特徴とする請求項6記載の組成物。 The composition according to claim 6, wherein the template nucleic acid is DNA. 前記DNA合成酵素が、逆転写酵素であることを特徴とする請求項6または7記載の組成物。 The composition according to claim 6 or 7, wherein the DNA synthase is a reverse transcriptase. 前記逆転写酵素が、AMV−RT,M−MLV−RT,HIV−RT,EIAV−RT,RAV2−RT,C.ヒドロゲノホルマンス(C.hydrogenoformans)DNAポリメラーゼ、スーパースクリプト(SuperScript)I、スーパースクリプト(SuperScript)II、並びにそれらの突然変異体、変異体及び誘導体から成る群から選択される請求項9記載の組成物。 The reverse transcriptase is AMV-RT, M-MLV-RT, HIV-RT, EIAV-RT, RAV2-RT, C.I. 10. The composition of claim 9, selected from the group consisting of C. hydroformans DNA polymerase, SuperScript I, SuperScript II, and mutants, variants and derivatives thereof. object. 前記DNA合成酵素が、DNAポリメラーゼであることを特徴とする請求項6または8記載の組成物。 The composition according to claim 6 or 8, wherein the DNA synthase is a DNA polymerase. 前記DNA合成酵素が、耐熱性のDNAポリメラーゼであることを特徴とする請求項11記載の組成物。 12. The composition according to claim 11, wherein the DNA synthase is a heat-resistant DNA polymerase. 前記DNA合成酵素が、耐熱性のα型DNAポリメラーゼであることを特徴とする請求項11記載の組成物。 The composition according to claim 11, wherein the DNA synthase is a heat-resistant α-type DNA polymerase. 前記DNA合成酵素が、耐熱性のPolI型DNAポリメラーゼであることを特徴とする請求項11記載の組成物。 12. The composition according to claim 11, wherein the DNA synthase is a heat-resistant Pol I type DNA polymerase. 前記DNA合成酵素が、耐熱性のα型DNAポリメラーゼと耐熱性のPolI型DNAポリメラーゼを混合した混合型酵素であることを特徴とする請求項11記載の組成物。 12. The composition according to claim 11, wherein the DNA synthase is a mixed enzyme obtained by mixing a heat-resistant α-type DNA polymerase and a heat-resistant Pol I-type DNA polymerase. 前記DNAポリメラーゼが、Taq,EX−Taq,LA−Taq,Expandシリーズ,Plutinumシリーズ,Tbr,Tfl,Tru,Tth,T1i,Tac,Tne,Tma,Tih、Tfi,Pfu,Pfutubo,Pyrobest,Pwo,KOD,Bst,Sac,Sso,Poc,Pab,Mth,Pho,ES4,VENT,DEEPVENT、並びにそれらの突然変異体、変異体及び誘導体から成る群から選択される請求項11記載の組成物。 The DNA polymerase is Taq, EX-Taq, LA-Taq, Expand series, Platinum series, Tbr, Tfl, Tru, Tth, T1i, Tac, Tne, Tma, Tih, Tfi, Pfu, Pfubo, Pyrobest, Pwo, KOD. 12. A composition according to claim 11 selected from the group consisting of: Bst, Sac, Sso, Poc, Pab, Mth, Pho, ES4, VENT, DEEPVENT, and mutants, variants and derivatives thereof. 前記緩衝剤が、トリス(TRIS)、トリジン(TRICINE)、ビス−トリシン(BIS−TRICINE)、へペス(HEPES)、モプス(MOPS)、テス(TES)、タプス(TAPS)、ピペス(PIPES)、及びキャプス(CAPS)から成る群から選択される請求項6記載の組成物。 The buffer is Tris (TRIS), Tolidine (TRICINE), Bis-Tricine (BIS-TRICINE), Hepes (HEPES), Mops (MOPS), Tes (TES), Tapes (TAPS), Pipes (PIPES), And a composition selected from the group consisting of Caps (CAPS). 前記塩が、塩化カリウム、酢酸カリウム、硫酸カリウム、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、酢酸アンモニウム、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化マンガン、酢酸マンガン、硫酸マンガン、塩化ナトリウム、酢酸ナトリウム、塩化リチウム、及び酢酸リチウムから成る群から選択される請求項6記載の組成物。 The salt is potassium chloride, potassium acetate, potassium sulfate, ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium acetate, magnesium chloride, magnesium acetate, magnesium sulfate, manganese chloride, manganese acetate, manganese sulfate, sodium chloride, sodium acetate, lithium chloride, and acetic acid. The composition of claim 6 selected from the group consisting of lithium. さらに、DNA合成に有用な添加剤として、DMSO、グリセロール、ホルムアミド、ベタイン、塩化テトラメチルアンモニウム、PEG、ツイーン(Tween)20、NP40、エクトイン、ポリオール類、大腸菌SSBタンパク質、ファージT4遺伝子32タンパク質、BSAから成る群から選択される少なくとも1つを含む請求項6記載の組成物。 Further, as additives useful for DNA synthesis, DMSO, glycerol, formamide, betaine, tetramethylammonium chloride, PEG, Tween 20, NP40, ectoine, polyols, E. coli SSB protein, phage T4 gene 32 protein, BSA The composition of claim 6 comprising at least one selected from the group consisting of: 前記ヌクレオチドが、デオキシホスホヌクレオチド又はその誘導体である請求項6記載の組成物。 The composition according to claim 6, wherein the nucleotide is deoxyphosphonucleotide or a derivative thereof. 前記デオキシホスホヌクレオチドが、dATP,dCTP,dGTP,dTTP,dITP,dUTP、α−チオ−dNTP類、ビオチン−dUTP、フルオレセイン−dUTP、及びシゴキシゲニン−dUTPから成る群から選択される請求項20記載の組成物。 21. The composition of claim 20, wherein the deoxyphosphonucleotide is selected from the group consisting of dATP, dCTP, dGTP, dTTP, dITP, dUTP, [alpha] -thio-dNTPs, biotin-dUTP, fluorescein-dUTP, and sigoxygenin-dUTP. object. 請求項1〜21のいずれかに記載の組成物を用いたDNAの合成方法。 A method for synthesizing DNA using the composition according to any one of claims 1 to 21. DNAの合成方法がポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を含む請求項22記載の方法。 The method according to claim 22, wherein the method for synthesizing DNA comprises polymerase chain reaction (PCR). 前記PCR増幅が、少なくとも25回のDNA変性、アニーリング、DNA重合過程を繰り返すことから成る請求項23記載の方法。
24. The method of claim 23, wherein said PCR amplification comprises repeating at least 25 DNA denaturation, annealing, and DNA polymerization processes.
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