JP2010207160A - Enzymatic reagent for removing modified group of dna 3' terminal - Google Patents

Enzymatic reagent for removing modified group of dna 3' terminal Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new use utilizing the unknown function of a heat-resistant DNA polymerase, or a method for utilizing the same. <P>SOLUTION: The enzymatic reagent has a function for cleaving the deoxyribose-3'-phosphate of a DNA 3' terminal. The cleaving function does not relate to the kind of a substituent bound to the phosphate group of the ester, and is low in substrate specificity. The activity of the DNA polymerase is utilized to perform a PCR gene amplification using a primer also used as a probe, a real time PCR, or the restoration of the damaged gene of an ancient organism, and the amplification thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、DNAポリメラーゼからなるDNA3’末端の修飾基除去用酵素試薬及び該試薬の使用法に関する。   The present invention relates to an enzyme reagent for removing a DNA 3'-end modification group comprising a DNA polymerase and a method for using the reagent.

DNAポリメラーゼは、1本鎖の核酸を鋳型として、それに相補のDNAを合成する酵素であり、現在まで、アミノ酸配列の共通性から大きく6つのファミリーに分類されている。
DNAポリメラーゼは、DNAシークエンス反応、遺伝子増幅反応、DNAの放射活性標識、変異遺伝子の試験管内合成等に有用であり、遺伝子等を扱う生物、医療、食品等の分野において欠かせないものとなっている。
その中で、一般的に用いられている酵素試薬としては、大腸菌DNAポリメラーゼIや、好熱菌サーマス・アクアティクスDNAポリメラーゼ(Taq DNAポリメラーゼ)に代表されるファミリーAのDNAポリメラーゼ、あるいはT4ファージDNAポリメラーゼに代表されるファミリーBのDNAポリメラーゼが挙げられる。このほか、現在まで種々のDNAポリメラーゼが細菌、動植物から発見されているが、これらはその多くが常温生物由来にDNAポリメラーゼであるため耐熱性が乏しく、94℃以上での熱変性反応を含むPCR反応等には不適当であった。一方、上記好熱菌サーマス・アクアティクスDNAポリメラーゼ(Taq DNAポリメラーゼ)は耐熱性ではあるが、3’-5’校正エキソヌクレアーゼ活性を欠くため、PCR反応においてエラーを誘発しやすく、PCR反応等に不向きであった。
A DNA polymerase is an enzyme that synthesizes a complementary DNA using a single-stranded nucleic acid as a template, and has been classified into six families based on commonality of amino acid sequences.
DNA polymerase is useful for DNA sequencing reactions, gene amplification reactions, radioactive labeling of DNA, in vitro synthesis of mutant genes, etc., and is indispensable in the fields of organisms that handle genes, medical care, foods, etc. Yes.
Among them, commonly used enzyme reagents include Escherichia coli DNA polymerase I, family A DNA polymerases typified by thermophile Thermus aquatics DNA polymerase (Taq DNA polymerase), or T4 phage DNA. Examples include family B DNA polymerases typified by polymerase. In addition, various DNA polymerases have been discovered from bacteria, animals and plants to date, but most of them are DNA polymerases derived from normal temperature organisms, so they have poor heat resistance, and PCR includes a heat denaturation reaction at 94 ° C. or higher. It was inappropriate for the reaction. On the other hand, the thermophilic bacterium, thermus aquatics DNA polymerase (Taq DNA polymerase) is thermostable, but lacks 3'-5 'proofreading exonuclease activity, so it is easy to induce errors in PCR reaction, It was unsuitable.

一方、このような状況下、本出願人は、超好熱細菌パイロコッカス・ホリコシ由来の、耐熱性で、かつ3’-5’校正エキソヌクレアーゼ活性を有するDNAポリメラーゼとして、775アミノ酸残基からなるDNAポリメラーゼ(特許文献1参照)、同じく小サブユニットと、インテイン配列が除去されたヘテロダイマーDNAポリメラーゼ(特許文献2参照)、及び該ヘテロダイマーDNAポリメラーゼの変異体(特許文献3参照)を提案している。
このほか、DNAポリメラーゼの中には、5’-3校正エキソヌクレアーゼ作用あるいは損傷乗り越え修復機能を有するものも知られている。
しかし、DNAポリメラーゼの有する作用、機能、性質についての全容は未だ明らかになってはおらず、未知の作用、機能を有する可能性は否定できない。
On the other hand, under such circumstances, the present applicant consists of 775 amino acid residues as a DNA polymerase derived from the hyperthermophilic bacterium Pyrococcus horikoshi and having heat resistance and 3'-5 'proofreading exonuclease activity. DNA polymerase (see Patent Document 1), heterodimer DNA polymerase from which the small subunit and intein sequence have been removed (see Patent Document 2), and a mutant of the heterodimeric DNA polymerase (see Patent Document 3) ing.
In addition, some DNA polymerases are known to have 5'-3 proofreading exonuclease action or damage overcoming repair function.
However, the full extent of the action, function and properties of DNA polymerase has not yet been clarified, and the possibility of having an unknown action and function cannot be denied.

特許第3015878号公報Japanese Patent No. 3015878 特許第3829174号公報Japanese Patent No. 3829174 特開平2007−228897号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-228897

本発明の課題は、DNAポリメラーゼ、特に耐熱性のDNAポリメラーゼの未知の機能を探索、発見し、該機能を生かしたDNAポリメラーゼの新たな用途、あるいはその利用法を提供する点にある。   An object of the present invention is to search and discover an unknown function of a DNA polymerase, particularly a heat-resistant DNA polymerase, and to provide a new use of the DNA polymerase utilizing the function or a method for using the new use.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、DNAポリメラーゼが、DNA3’末端のデオキシリボース-3’-リン酸エステルを切断する機能を有すること、および、該切断機能は、該エステルのリン酸基に結合する置換基の種類によらず、その基質特異性が低いことを見いだし、新たなDNAポリメラーゼの用途及びその利用法を創出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the DNA polymerase has a function of cleaving deoxyribose-3′-phosphate ester at the DNA 3 ′ end, and the cleaving function comprises the ester Regardless of the type of substituent that binds to the phosphate group, the inventors have found that the substrate specificity is low, and have created a new use of DNA polymerase and its utilization method, thereby completing the present invention.
That is, the present invention is as follows.

(1)DNAポリメラーゼからなる、DNA3’末端ヌクレオチド3’ 位に結合した遊離または修飾リン酸エステルの切断用酵素試薬。

(2)修飾リン酸エステルの切断後のDNA3’ 末端から、テンプレートDNA配列に対応する相補鎖伸長作用を有することを特徴とする、上記(1)に記載の酵素試薬。

(3)DNAポリメラーゼが耐熱性であることを特徴とする、上記(1)または(2)に記載の酵素試薬。

(4)DNAポリメラーゼが、配列番号3で示されるアミノ酸配列を有するか、あるいは該アミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸残基が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列を有し、かつDNAポリメラーゼ活性を有する酵素であることを特徴とする、上記(3)に記載の酵素試薬。

(5)DNAポリメラーゼが、小サブユニットと、大サブユニットとからなるDNAポリメラーゼ活性を有するヘテロダイマー酵素であって、
小サブユニットが配列番号9に示されるアミノ酸配列を有するタンパク質であるか、あるいは該アミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を含む蛋白質であり、大サブユニットが配列番号5に示されるアミノ酸配列中インテイン配列によりコードされるアミノ酸配列(955番目〜1120番目)を除去した配列を有するタンパク質であるか、あるいは該配列において1個もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を含む蛋白質であることを特徴とする、上記(3)に記載の酵素試薬。

(6)小サブユニットが、さらに、配列番号9に示すアミノ酸配列において、少なくとも167〜200番目の領域が削除されたアミノ酸配列を有するか、あるいは該削除されたアミノ酸配列において、1個もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を含む蛋白質であることを特徴とする、上記(5)に記載の酵素試薬。

(7)修飾リン酸エステルが、リン酸残基を介して蛍光色素、ビオチンまたは酵素と結合していることを特徴とする、上記(1)〜(6)のいずれかに記載の酵素試薬。

(8)修飾リン酸エステルが、損傷ヌクレオチド由来のリン酸エステルであることを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれかに記載の酵素試薬。

(9)テンプレートDNA配列に該配列と一部相補の配列を有するプライマーがハイブリダイズしたDNAに、DNAポリメラーゼを作用させて、プライマー配列の3’末端伸長反応を行い、2本鎖DNAを調製する方法であって、プライマーDNA配列の3’末端ヌクレオチドにおけるデオキシリボース3’ 位水酸基が、遊離または修飾リン酸によりエステル化されていることを特徴とする、上記方法。

(10)増幅対象のDNAを、アッパー及びローワープライマー並びにDNAポリメラーゼを用いるPCR法により増幅する方法であって、少なくとも一方のプライマーの3’末端ヌクレオチドの3’ 水酸基がりン酸基とのエステルを形成し、該リン酸基を介して標識化合物と結合していることを特徴とする、上記方法。

(11)標識化合物が、蛍光化合物、ビオチン、または酵素であることを特徴とする、上記(10)に記載の方法。

(12)測定対象のDNAを、アッパー及びローワープライマーDNA並びにDNAポリメラーゼを用いるリアルタイムPCR法により定量する方法であって、少なくとも一方のプライマーDNAの3’末端ヌクレオチドの3’水酸基がリン酸基とのエステルを形成し、該リン酸基を介して蛍光色素が結合しており、5’末端がクエンチャーにより標識されていることを特徴とする上記(11)に記載の方法。

(13)古代生物試料中の、DNAの3’末端ヌクレオチドの3’水酸基が損傷に伴うヌクレオチド分解によって生じた置換基により修飾されたリン酸または遊離リン酸によりエステル化されて、相補鎖の一方が中断した部分を有する損傷遺伝子DNAの修復法であって、該損傷遺伝子DNAに対し、デネイチャー及びアニーリングを行った後、DNAポリメラーゼを作用させて、修飾リン酸エステルの切断及び相補鎖伸長反応を行うことを特徴とする、古代生物試料中の損傷遺伝子の修復方法。

(14)DNAポリメラーゼが耐熱性であることを特徴とする、上記(9)〜(13)のいずれかに記載の方法。

(15)DNAポリメラーゼが、配列番号3で示されるアミノ酸配列を有するか、あるいは該アミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸残基が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列を有し、かつDNAポリメラーゼ活性を有する酵素であることを特徴とする、上記(14)に記載の方法。

(16)DNAポリメラーゼが、小サブユニットと、大サブユニットとからなるDNAポリメラーゼ活性を有するヘテロダイマー酵素であって、
小サブユニットが配列番号9に示されるアミノ酸配列を有するタンパク質であるか、あるいは該アミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を含むタンパク質であり、大サブユニットが配列番号5に示されるアミノ酸配列中インテイン配列によりコードされるアミノ酸配列(955番目〜1120番目)を除去した配列を有するタンパク質であるか、あるいは該配列において1個もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を含む蛋白質であることを特徴とする、上記(14)に記載の方法。

(17)小サブユニットが、さらに、配列番号9に示すアミノ酸配列において、少なくとも167〜200番目の領域が削除されたアミノ酸配列を有するか、あるいは該削除されたアミノ酸配列において、1個もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を含む蛋白質であることを特徴とする、上記(14)に記載の方法。

(18)増幅対象のDNAの各末端側配列と相補の配列を有する、アッパー及びローワープライマーDNA、およびDNAポリメラーゼを少なくとも含む、PCR用試薬キットであって、少なくとも一方のプライマーDNAの3’末端ヌクレオチドの3’ 水酸基がりン酸基とのエステルを形成し、該リン酸基を介して標識化合物と結合していることを特徴とする、上記試薬キット。

(19)測定対象のDNAの各末端側配列と相補の配列を有するアッパー及びローワープライマーDNA、およびDNAポリメラーゼを少なくとも含む、DNAのリアルタイムPCR定量用試薬キットであって、一方のプライマーDNAが、その3’末端ヌクレオチドの3’ 水酸基がりン酸基とのエステルを形成し、該リン酸基を介して蛍光色素と結合しており、5’末端がクエンチャーで標識されていることを特徴とする、上記試薬キット。
(1) An enzyme reagent for cleaving a free or modified phosphate ester bound to the DNA 3 ′ terminal nucleotide 3 ′ position, comprising DNA polymerase.

(2) The enzyme reagent according to (1) above, which has a complementary strand extending action corresponding to the template DNA sequence from the DNA 3 ′ end after cleavage of the modified phosphate ester.

(3) The enzyme reagent according to (1) or (2) above, wherein the DNA polymerase is thermostable.

(4) The DNA polymerase has the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3, or has an amino acid sequence in which one or several amino acid residues are deleted, substituted or added in the amino acid sequence, and the DNA polymerase The enzyme reagent according to (3) above, which is an enzyme having activity.

(5) The DNA polymerase is a heterodimeric enzyme having a DNA polymerase activity comprising a small subunit and a large subunit,
The small subunit is a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9, or a protein containing substitution, deletion or addition of one or several amino acid residues in the amino acid sequence, wherein the large subunit is A protein having a sequence obtained by removing the amino acid sequence (955th to 1120th) encoded by the intein sequence from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5, or substitution of one or several amino acid residues in the sequence The enzyme reagent according to (3) above, which is a protein containing a deletion or addition.

(6) The small subunit further has an amino acid sequence in which at least the 167th to 200th region is deleted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9, or one or several in the deleted amino acid sequence The enzyme reagent according to (5) above, which is a protein comprising substitution, deletion or addition of the amino acid residues of

(7) The enzyme reagent according to any one of (1) to (6) above, wherein the modified phosphate ester is bound to a fluorescent dye, biotin or an enzyme via a phosphate residue.

(8) The enzyme reagent according to any one of (1) to (6) above, wherein the modified phosphate ester is a phosphate ester derived from a damaged nucleotide.

(9) A DNA polymerase is allowed to act on DNA hybridized with a primer having a sequence partially complementary to the template DNA sequence, and a primer sequence is subjected to 3 'terminal extension reaction to prepare double-stranded DNA. A method as described above, characterized in that the deoxyribose 3 'hydroxyl group in the 3' terminal nucleotide of the primer DNA sequence is esterified with free or modified phosphate.

(10) A method of amplifying a DNA to be amplified by a PCR method using an upper and a lower primer and a DNA polymerase, and forming an ester with a 3'-hydroxyl group of a 3'-terminal nucleotide of at least one primer And binding to a labeling compound via the phosphate group.

(11) The method according to (10) above, wherein the labeling compound is a fluorescent compound, biotin, or an enzyme.

(12) A method for quantifying DNA to be measured by real-time PCR using upper and lower primer DNAs and DNA polymerase, wherein the 3 ′ hydroxyl group of the 3 ′ terminal nucleotide of at least one primer DNA is a phosphate group The method according to (11) above, wherein an ester is formed, a fluorescent dye is bonded via the phosphate group, and the 5 ′ end is labeled with a quencher.

(13) The 3 ′ hydroxyl group of the 3 ′ terminal nucleotide of DNA in an ancient biological sample is esterified with a phosphate modified by a substituent generated by nucleotide degradation accompanying damage or a free phosphate, and one of the complementary strands Is a method for repairing damaged gene DNA having an interrupted portion, and after denatured and annealed to the damaged gene DNA, DNA polymerase is allowed to act to cleave the modified phosphate ester and complementary strand extension reaction A method for repairing damaged genes in ancient biological samples, characterized in that

(14) The method according to any one of (9) to (13) above, wherein the DNA polymerase is heat resistant.

(15) The DNA polymerase has the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3, or has an amino acid sequence in which one or several amino acid residues are deleted, substituted or added in the amino acid sequence, and the DNA polymerase The method according to (14) above, which is an enzyme having activity.

(16) The DNA polymerase is a heterodimeric enzyme having a DNA polymerase activity comprising a small subunit and a large subunit,
The small subunit is a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9, or a protein containing substitution, deletion or addition of one or several amino acid residues in the amino acid sequence, wherein the large subunit is A protein having a sequence obtained by removing the amino acid sequence (955th to 1120th) encoded by the intein sequence from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5, or substitution of one or several amino acid residues in the sequence The method according to (14) above, wherein the protein comprises a deletion or addition.

(17) The small subunit further has an amino acid sequence in which at least the 167th to 200th region is deleted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9, or one or several in the deleted amino acid sequence The method according to (14) above, wherein the protein comprises a substitution, deletion or addition of the amino acid residue.

(18) A PCR reagent kit having at least upper and lower primer DNAs and a DNA polymerase having a sequence complementary to each terminal side sequence of the DNA to be amplified, the 3 ′ terminal nucleotide of at least one primer DNA The above-mentioned reagent kit, wherein the 3 ′ hydroxyl group forms an ester with a phosphonic acid group and is bonded to the labeling compound via the phosphoric acid group.

(19) A reagent kit for real-time PCR quantification of DNA comprising at least an upper and lower primer DNA having a sequence complementary to each terminal sequence of the DNA to be measured, and a DNA polymerase, wherein one primer DNA is The 3′-terminal nucleotide of the 3′-terminal nucleotide forms an ester with a phosphonic acid group, is bonded to a fluorescent dye via the phosphate group, and the 5′-end is labeled with a quencher. The reagent kit.

本発明は、DNAポリメラーゼが、DNA3’末端ヌクレオチド3’ 位に結合した遊離または修飾リン酸エステルを切断し、その3’末端ヌクレオチド3’ 位に結合した遊離または修飾リン酸エステルを有するDNAが、テンプレートDNAとハイブリダイズしたとき該配列に対応する相補鎖伸長作用を有し、しかも、その基質特性は極めて低いことを見いだしてなされたものであり、DNA3’末端に蛍光、ビオチン、酵素等の標識リン酸エステル基あるいは他の修飾リン酸エステル基を有していても、そのほとんどを切除し、3’末端からの相補鎖伸長が可能となる。このようなDNAポリメラーゼの基質特異性の低い修飾リン酸エステルの切断活性およびその後の相補鎖伸長活性を利用することにより、例えばPCRによる遺伝子増幅法あるいは古代生物の損傷遺伝子の修復、増幅が極めて簡便に行えるようになる。   In the present invention, DNA having a free or modified phosphate ester bound to the 3 ′ terminal nucleotide 3 ′ position by cleaving free or modified phosphate ester bound to the DNA 3 ′ terminal nucleotide 3 ′ position When hybridized with template DNA, it has a complementary strand elongation action corresponding to the sequence, and it was found that its substrate characteristics were extremely low, and labeled with fluorescence, biotin, enzyme, etc. at the DNA 3 ′ end Even if it has a phosphate ester group or other modified phosphate ester group, most of it is excised, and complementary strand extension from the 3 ′ end becomes possible. By utilizing the cleavage activity of the modified phosphate ester with low substrate specificity of DNA polymerase and the subsequent complementary strand extension activity, for example, gene amplification by PCR or repair and amplification of damaged genes of ancient organisms is extremely simple. Will be able to do.

例えば、PCRにおいて、蛍光色素等で標識リンエステルを3’末端に有するDNAをプライマーとして使用すれば、該プライマーはプローブを兼用させることできるから、従来のようにプライマーとプローブを別途合成する必要がなくなるほか、実験操作も簡便化する。特にパイロコッカス・ホリコシ由来のポリメラーゼB、ポリメラーゼDおよびポリメラーゼD変異体は、耐熱性が高く、3’−5’校正エキソヌクレアーゼ活性を有し、しかも、3’末端リン酸エステル基の切断活性は高く、PCRによる遺伝子増幅、リアルタイムPCRにおける上記プローブ兼用プライマーを使用する手法において、特に有利に使用できる。   For example, in PCR, if DNA that has a labeled phosphoric ester at the 3 ′ end with a fluorescent dye or the like is used as a primer, the primer can be used as a probe. In addition to eliminating this, the experimental operation is simplified. In particular, polymerase B, polymerase D and polymerase D mutants derived from Pyrococcus horikoshi have high heat resistance, 3′-5 ′ proofreading exonuclease activity, and the activity of cleaving the 3 ′ terminal phosphate group is In particular, it can be advantageously used in gene amplification by PCR and in the technique using the above-mentioned primer for both probes in real-time PCR.

DNAポリメラーゼを用いた本発明の遺伝子の探査、増幅法の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the search and amplification method of the gene of this invention using DNA polymerase. DNAポリメラーゼを用いた本発明のリアルタイムPCR法の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the real-time PCR method of this invention using DNA polymerase. DNAポリメラーゼを用いた本発明の古代生物由来の損傷遺伝子の修復、増幅法の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the repair and amplification method of the damage gene derived from the ancient organism of this invention using DNA polymerase. 3’末端に修飾リン酸エステルを有する各オリゴヌクレオチドの構造の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the structure of each oligonucleotide which has a modified phosphate ester in 3 'terminal. 3’末端にFITC修飾リン酸エステルを有するオリゴヌクレオチド、及び3’末端に3-アミノ−プロピル基修飾リン酸エステルを有し、5’末端FAMで修飾されたオリゴヌクレオチドを基質として用い、PhPolB及びPhPolDを作用させて、修飾リン酸エステルの切断試験を行った結果を示す図である。Using an oligonucleotide having a FITC-modified phosphate ester at the 3 ′ end and an oligonucleotide having a 3-amino-propyl group-modified phosphate ester at the 3 ′ end and modified with a 5 ′ end FAM as a substrate, PhPolB and It is a figure which shows the result of having made PhPolD act and performing the cutting test of the modified phosphate ester. 3’末端にビオチン、3-アミノ-プロピル基、3-ヒドロキシ-プロピル基、遊離リン酸基で修飾されたリン酸エステルを有し、5’末端FAMで修飾された各オリゴヌクレオチドを基質として用い、PhPolB及びPhPolDを作用させて、修飾リン酸エステルの切断試験を行った結果を示す図である。Each oligonucleotide having a phosphate ester modified with biotin, 3-amino-propyl group, 3-hydroxy-propyl group, and free phosphate group at the 3 ′ end and modified with FAM at the 5 ′ end is used as a substrate. It is a figure which shows the result of having made PhPolB and PhPolD act and having carried out the cutting test of the modified phosphate ester. 3’末端にFITC修飾リン酸エステルを有し、5’末端TAMRAで修飾されたオリゴヌクレオチドを基質として、PhPolB及びPhPolDを作用させて修飾リン酸エステルの切断試験及び相補鎖伸長活性を試験した結果を示す図である。As a result of testing the cleavage test and the complementary strand extension activity of the modified phosphate ester by using PhPolB and PhPolD with the oligonucleotide having a FITC modified phosphate ester at the 3 ′ end and modified with the 5 ′ end TAMRA as a substrate FIG. 3’末端にビオチン、3-アミノ-プロピル基、3-ヒドロキシ-プロピル基、遊離リン酸基で修飾されたリン酸エステルを有し、5’末端FAMで修飾された各オリゴヌクレオチドを基質として用い、PhPolB及びPhPolDを作用させて、修飾リン酸エステルの切断試験及び相補鎖伸長活性を試験した結果を示す図である。Each oligonucleotide having a phosphate ester modified with biotin, 3-amino-propyl group, 3-hydroxy-propyl group, and free phosphate group at the 3 ′ end and modified with FAM at the 5 ′ end is used as a substrate. It is a figure which shows the result of having made PhPolB and PhPolD act, and testing the cleavage test and complementary strand extension activity of a modified phosphate ester. 3’末端にFITC修飾リン酸エステルを有するオリゴヌクレオチドを基質として用い、各温度下におけるPhPolB及びPhPolDの修飾リン酸エステルの切断試験を行った結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having performed the cleavage test of the modified phosphate ester of PhPolB and PhPolD under each temperature using the oligonucleotide which has FITC modified phosphate ester as a substrate at 3 'terminal. DNAポリメラーゼとしてKlenow Fragment , T4 DNA polymeraseを用い、FITC標識リン酸エステル基を3’末端に有するオリゴヌクレオチド、及び遊離リン酸エステル基 を3末端に有し、5’FAMで修飾されたオリゴヌクレオチドの3’末端修飾リン酸エステル基の切断活性を試験した結果を示す図である。Using Klenow Fragment, T4 DNA polymerase as the DNA polymerase, an oligonucleotide having a FITC-labeled phosphate group at the 3 ′ end and a 5 ′ FAM-modified oligonucleotide having a free phosphate group at the 3 ′ end It is a figure which shows the result of having tested the cutting | disconnection activity of 3 'terminal modification phosphate ester group. 3’末端にFITC修飾リン酸エステルを有するオリゴヌクレオチド、及び3’末端にビオチンで修飾されたリン酸エステルを有し、5’末端FAMで修飾された各オリゴヌクレオチドを基質とを基質として用い、PhPolD およびPhPolD変異体の切断活性を試験した結果を示す図である。Using each oligonucleotide having a FITC-modified phosphate ester at the 3 ′ end and a phosphate ester modified with biotin at the 3 ′ end and modified with FAM at the 5 ′ end as a substrate, It is a figure which shows the result of having tested the cutting activity of PhPolD and PhPolD mutant.

本発明は、DNAポリメラーゼからなる、DNA3’末端ヌクレオチド3’ 位に結合した遊離または修飾リン酸エステルの切断用酵素試薬に関し、DNAポリメラーゼに見いだされたホスホエステラーゼ活性により、DNAの3’末端におけるヌクレオチドのデオキシリボース3’の水酸基が修飾リン酸基によりエステル化されたエステル部分を加水分解するために用いるものである。
DNAポリメラーゼによる修飾リン酸エステルの加水分解は、テンプレートDNAの非存在化でも進行するが、テンプレートとなるDNAと上記修飾リン酸エステルを3’末端に有するDNAとがハイブリダイズしている場合、DNAポリメラーゼは、基質となるヌクレオシド三リン酸(dNTP)の存在下、修飾燐酸エステルを切断し、3’末端からテンプレートDNAの配列に対応する相補鎖を伸長し2本鎖DNAを形成する。
The present invention relates to an enzyme reagent for cleaving a free or modified phosphate ester bound to the 3′-end nucleotide 3 ′ of DNA, comprising a DNA polymerase, and a nucleotide at the 3′-end of DNA by phosphoesterase activity found in DNA polymerase Is used to hydrolyze the ester moiety in which the hydroxyl group of deoxyribose 3 ′ is esterified with a modified phosphate group.
Hydrolysis of the modified phosphate ester by DNA polymerase proceeds even in the absence of template DNA, but when the template DNA and the DNA having the modified phosphate ester at the 3 ′ end are hybridized, The polymerase cleaves the modified phosphate ester in the presence of the substrate nucleoside triphosphate (dNTP), and extends a complementary strand corresponding to the template DNA sequence from the 3 ′ end to form a double-stranded DNA.

このようなDNAポリメラーゼとしては、例えばKlenow FragmentあるいはT4 DNA polymerase等を挙げることができるが、その中でも好熱性古細菌である、パイロコッカス・ホリコシ由来の耐熱性DNAポリメラーゼが、他のDNAポリメラーゼと比べて修飾エステル基の加水分解が特に高く、また修飾基の種類によらず基質特異性が広い点で好ましく用いられる。   Examples of such DNA polymerases include Klenow Fragment and T4 DNA polymerase. Among them, thermophilic archaea, Pyrococcus holicosi-derived thermostable DNA polymerase, compared to other DNA polymerases. The modified ester group is particularly preferably hydrolyzed, and is preferably used because of its wide substrate specificity regardless of the type of the modifying group.

このようなパイロコッカス・ホリコシ由来のDNAポリメラーゼとしては、本出願人の出願に係る以下の(a)〜(c)のものが挙げられる。
(a)配列番号1のアミノ酸配列(その遺伝子塩基配列は配列番号2に示される)からなるタンパク質中のインテインを除去した、配列番号3で示されるアミノ酸配列を有するDNAポリメラーゼ(特許第301587号公報)。このDNAポリメラーゼについて、以下PhPolBという。
(b)小サブユニットと、大サブユニットとからなるヘテロダイマー酵素であって、小サブユニットが配列番号9に示されるアミノ酸配列を有するタンパク質であり、大サブユニットが配列番号5に示されるアミノ酸配列中インテイン配列によりコードされるアミノ酸配列(955番目〜1120番目)を除去した配列(配列番号7)を有するタンパク質である、DNAポリメラーゼ(特許第3829174号公報)。このDNAポリメラーゼについて、以下、PhPolDという。
(c)上記(b)のDNAポリメラーゼにおける、小サブユニットのアミノ酸配列(配列番号9)において、さらに、少なくとも167〜200番目の領域であって、3’−5’エキソヌクレアーゼ活性抑制領域が削除されたアミノ酸配列を有するDNAポリメラーゼが挙げられ、変異体の種類としては、小サブユットのN末端から1−200番目のアミノ酸を欠損した変異体(配列番号11)、小サブユットのN末端から1−65番目のアミノ酸を欠損した変異体、小サブユットのN末端から167−200番目のアミノ酸を欠損した変異体、あるいは小サブユットのN末端から140−200番目のアミノ酸を欠損した変異体が挙げられ、これらはいずれも3’−5’エキソヌクレアーゼ活性が増大している(特開2007−228897号公報)。このDNAポリメラーゼについて、以下 PhPolD変異体という。
Examples of the DNA polymerase derived from Pyrococcus horikoshi include the following (a) to (c) according to the application of the present applicant.
(A) DNA polymerase having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 from which the intein in the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 (its gene base sequence is represented by SEQ ID NO: 2) has been removed (Japanese Patent No. 301587) ). This DNA polymerase is hereinafter referred to as PhPolB.
(B) a heterodimeric enzyme comprising a small subunit and a large subunit, wherein the small subunit is a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9, and the large subunit is an amino acid shown in SEQ ID NO: 5 DNA polymerase (Japanese Patent No. 3829174), which is a protein having a sequence (SEQ ID NO: 7) from which the amino acid sequence (955th to 1120th) encoded by the intein sequence has been removed. Hereinafter, this DNA polymerase is referred to as PhPolD.
(C) In the DNA polymerase of (b) above, in the amino acid sequence of the small subunit (SEQ ID NO: 9), at least the 167th to 200th region, and the 3′-5 ′ exonuclease activity suppression region is deleted. DNA polymerases having the amino acid sequence described above, and the types of mutants include a mutant lacking the 1-200th amino acid from the N-terminal of the small subunit (SEQ ID NO: 11), and 1- A mutant lacking the 65th amino acid, a mutant lacking the 167-200th amino acid from the N-terminal of the small subunit, or a mutant lacking the 140-200th amino acid from the N-terminal of the small subunit; All of these have increased 3′-5 ′ exonuclease activity (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-228897). This DNA polymerase is hereinafter referred to as a PhPolD mutant.

一方、上記PolBの遺伝子の塩基配列は、配列番号4に示され、PolDの大サブユニット及び小サブユニットの塩基配列、およびインテイン配列除去後の大サブユニットの遺伝子の塩基配列は、それぞれ順に配列番号6、10,8に示される。また、PolD変異体における、3’−5’エキソヌクレアーゼ活性抑制領域として1〜200番目が削除された小サブユニットのアミノ酸配列及びその遺伝子の塩基配列は、それぞれ配列番号12に示される。
また、これらPolB、polD及びpolD変異体は、DNAポリメラーゼ活性を有する限り、本発明においては、上記(a)〜(c)のDNAポリメラーゼあるいは各サブユニットのアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸残基が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列を有するものも包含する。
これらDNAポリメラーゼのDNA3’末端修飾リン酸エステルの切断活性を比較すると、PhPolD,あるいはPhpolD変異体がより高い活性を有する。
On the other hand, the base sequence of the PolB gene is shown in SEQ ID NO: 4, and the base sequence of the large subunit and small subunit of PolD and the base sequence of the gene of the large subunit after removal of the intein sequence are sequentially arranged. The numbers 6, 10, 8 are shown. In addition, the amino acid sequence of the small subunit from which the 1st to 200th positions are deleted as the 3′-5 ′ exonuclease activity suppression region and the base sequence of the gene in the PolD mutant are shown in SEQ ID NO: 12, respectively.
Moreover, as long as these PolB, polD, and polD mutants have DNA polymerase activity, in the present invention, one or several amino acids in the amino acid sequence of the DNA polymerase or each subunit of (a) to (c) above. Those having an amino acid sequence in which residues are deleted, substituted or added are also included.
Comparing the cleavage activity of the DNA 3 ′ end-modified phosphate ester of these DNA polymerases, PhPolD or PhpolD mutant has higher activity.

PhPolB、PhPolD、PhPolD変異体は、上記PhPolB遺伝子の塩基配列に基づき合成したプライマー、あるいはPhPolD、PhPolDの小サブユニット、大サブユニットの各遺伝子の塩基配列及び残存させる領域の塩基配列を基に合成したプライマーを使用し、パイロコッカス・ホリコシのゲノム由来のDNAを鋳型としてPCR増幅することにより得た各遺伝子を用いて、大腸菌等の宿主を形質転換し、該形質転換体からたやすく得ることが可能である。なお、PhPolD、PhPolD変異体の場合においては、小サブユニット遺伝子と大サブユニットを形質転換体において共発現することが好ましい。この製法の詳細は上記公報において明らかにされている。   PhPolB, PhPolD, and PhPolD mutants are synthesized based on the primers synthesized based on the above-mentioned PhPolB gene base sequences, or the base sequences of the PhPolD, PhPolD small subunit and large subunit genes and the remaining region. Can be easily obtained from the transformant by transforming a host such as Escherichia coli using each of the genes obtained by PCR amplification using the DNA derived from Pyrococcus horikoshii genome as a template. Is possible. In the case of PhPolD and PhPolD mutants, it is preferable to co-express the small subunit gene and the large subunit in the transformant. Details of this production method are disclosed in the above publication.

本発明のDNAポリメラーゼの利用法について以下説明する。
DNAポリメラーゼのホスホエステラーゼ活性の基質特異性は非常に広く、遊離または様々な修飾基で修飾されたリン酸エステルを切断する。例えば、蛍光色素、ビオチン、酵素等で標識されたリン酸エステルであっても切断除去可能であり、標識が除去されたDNA3’末端から、テンプレートDNAに対応する相補鎖を伸長することができる。
このような特性を生かした利用法として、プラーマーにプローブ機能を兼用させたPCR法が挙げられ、この方法は以下に例示される。
The method for using the DNA polymerase of the present invention will be described below.
The substrate specificity of the phosphoesterase activity of DNA polymerases is very wide and cleaves phosphate esters that are free or modified with various modifying groups. For example, even a phosphate ester labeled with a fluorescent dye, biotin, enzyme or the like can be cleaved and removed, and a complementary strand corresponding to the template DNA can be extended from the 3 ′ end of the DNA from which the label has been removed.
As a utilization method making use of such characteristics, there is a PCR method in which a prober also has a probe function, and this method is exemplified below.

目的遺伝子の探査、増幅(図1)
1)まず、目的とする遺伝子に対応する一対のプライマーDNAを合成し、少なくともそのうちの一方の3’末端のデオキシリボース3’水酸基にリン酸基を介して上記蛍光色素等の標識化合物が結合した、3’末端標識プライマーを作成する。
2)この3’末端標識プライマーはプローブ機能を有し、例えば、候補遺伝子試料が固定化されたPCR用ウエルに、この3’末端標識プライマーを加え、ハイブリダイズしなかった3’末端標識プライマーを洗浄除去し、3’末端標識プライマーがハイブリダイズした候補遺伝子試料を蛍光検出し、選別する。
Exploration and amplification of target genes (Figure 1)
1) First, a pair of primer DNAs corresponding to the target gene was synthesized, and a labeling compound such as a fluorescent dye was bound to the 3 ′ hydroxyl group of at least one of the 3 ′ ends via a phosphate group. Create a 3 'end labeled primer.
2) This 3 'end labeled primer has a probe function. For example, this 3' end labeled primer is added to a PCR well on which a candidate gene sample is immobilized, and the 3 'end labeled primer that has not hybridized is added. The candidate gene sample hybridized with the 3 ′ end-labeled primer is washed and removed, and is detected by fluorescence and selected.

3)次いで、使用した3’末端標識プライマーが、目的遺伝子の一方端部に対応するもののみの場合には、選別されたウエルに、他方の端部に対応するプライマーを加え、また、目的遺伝子の両端部に対応する一対の3’末端標識プライマーを使用した場合には、そのまま、DNAポリメラーゼ及びdNTP試薬を加え、PCR反応を行う。このとき3’末端標識プライマーの標識は、DNAポリメラーゼのホスホエステラーゼ作用により除去されて相補鎖が伸長され、目的遺伝子は増幅される。
4)増幅された目的遺伝子は、ベクターに導入し、クローニングを行う。
この方法においては、PCR増幅用プライマーがプローブ機能を有しているため、従来のように、プローブとプライマーの作成、使用を別々に行うことなく、PCRを極めて簡便に行うことが可能となる。
3) Then, when the 3 ′ end-labeled primer used is only one corresponding to one end of the target gene, a primer corresponding to the other end is added to the selected well, and the target gene When a pair of 3 ′ end-labeled primers corresponding to both ends of is used, a DNA polymerase and a dNTP reagent are added as they are, and a PCR reaction is performed. At this time, the label of the 3 ′ end labeled primer is removed by the phosphoesterase action of the DNA polymerase, the complementary strand is extended, and the target gene is amplified.
4) The amplified target gene is introduced into a vector and cloned.
In this method, since the PCR amplification primer has a probe function, it is possible to perform PCR extremely simply without separately preparing and using the probe and the primer as in the prior art.

リアルタイムPCR(図2)
測定対象の遺伝子に対応する一対のプライマーDNAを合成し、一方のプライマーDNAの3’末端のデオキシリボース3’水酸基にリン酸基を介して上記蛍光色素等の標識化合物が結合させ、5’末端にBHQ−1等のクエンチャーを結合させて、両末端標識プライマーを作成し、測定対象遺伝子含有試料に該標識プライマー及びもう一方のプライマー、並びにdNTPおよびDNAポリメラーゼを加えて、PCR反応を行う。
両末端標識プライマーは、測定対象遺伝子とハイブリダイズするが、このハイブリダイズした時点では、3’末端の蛍光標識は、クエンチャーにより励起光を照射しても蛍光の発生は抑制されている。しかし、PCR反応において、DNAポリメラーゼのホスホエステラーゼ活性により、蛍光標識は除去されて、クエンチャーによる蛍光抑制の解除により、蛍光を発生するようになる。
Real-time PCR (Figure 2)
A pair of primer DNAs corresponding to the gene to be measured is synthesized, and a labeling compound such as the above fluorescent dye is bound to the 3 ′ hydroxyl group at the 3 ′ end of one primer DNA via a phosphate group, and the 5 ′ end A quencher such as BHQ-1 is bound to the two to prepare labeled primers at both ends, and the labeled primer and the other primer, dNTP and DNA polymerase are added to the sample containing the gene to be measured, and a PCR reaction is performed.
Both end-labeled primers hybridize with the gene to be measured. At the time of hybridization, the 3′-end fluorescent label is suppressed from generating fluorescence even when irradiated with excitation light by a quencher. However, in the PCR reaction, the fluorescent label is removed by the phosphoesterase activity of the DNA polymerase, and fluorescence is generated by releasing the fluorescence suppression by the quencher.

この蛍光強度は、PCRサイクル数に対応して増幅したPCR産物量を反映し、PCR産物量は当初の測定対象遺伝子の量(濃度)に依存するから、各サイクルにおける蛍光強度をリアルタイムモニタリングすることにより、各サイクル数に対応する測定対象遺伝子の増幅曲線を求めることができ、段階希釈した測定対象遺伝子を用いて得られた増幅曲線から、Ct(Threshold Cycle)値と当初の測定対象遺伝子量に関する検量線を作成できる。
本発明においては、濃度未知の測定対象遺伝子試料について得られたCt値から、上記検量線を用いて。測定遺伝子を定量することができる。このような検量線の作成及び遺伝子の定量手法自体、従来のTagManプローブを用いるリアルタイムPCR法と変わらないが、本発明のリアルタイム法は、従来法と比べ、プライマーとプローブを別途作成する必要がない点で極めて簡便に対象遺伝子の定量を行うことができる。
This fluorescence intensity reflects the amount of amplified PCR product corresponding to the number of PCR cycles, and the amount of PCR product depends on the initial amount (concentration) of the gene to be measured. Thus, the amplification curve of the measurement target gene corresponding to each cycle number can be obtained. From the amplification curve obtained using the serially diluted measurement target gene, the Ct (Threshold Cycle) value and the initial measurement target gene amount are obtained. A calibration curve can be created.
In the present invention, from the Ct value obtained for the gene sample to be measured whose concentration is unknown, the calibration curve is used. The measured gene can be quantified. Such a calibration curve creation and gene quantification method itself is the same as the conventional real-time PCR method using the TagMan probe, but the real-time method of the present invention does not require separate preparation of primers and probes as compared with the conventional method. In this respect, the target gene can be quantified very easily.

本発明においては、上記した、目的とする遺伝子の探査、増幅及びリアルタイムPCR法による特定遺伝子の定量を行うための、試薬キットの提供を含む。
目的とする遺伝子の探査、増幅を行うための試薬キットは、少なくとも、探査、増幅対象の遺伝子DNAの各末端側配列と相補の配列を有する、アッパー及びローワープライマーDNA、およびDNAポリメラーゼを含むが、少なくとも、一方のプライマーDNAとして、3’末端ヌクレオチドの3’ 水酸基がリン酸基とのエステルを形成し、該リン酸基を介して標識化合物と結合しているプライマーを含む。この試薬キットにおいては、さらに、dNTP(ATP、GTP 、TTP、CTPの等量混合物)、緩衝液作成材料、MgSO4,等のマグネシウム剤、 KCl, (NH4)2SO4,等の酵素安定化剤、Triton X100等の界面活性化剤、PCNA,RFC等の複製因子、DNAポリメラーゼの抗体等を含めても良い。さらに、DNAポリメラーゼは、混合物でもよい。
The present invention includes the provision of a reagent kit for searching for a target gene, amplification, and quantifying a specific gene by real-time PCR as described above.
The reagent kit for exploring and amplifying the target gene includes at least an upper and lower primer DNA having a sequence complementary to each terminal sequence of the gene DNA to be probed and amplified, and a DNA polymerase. At least one of the primer DNAs includes a primer in which the 3 ′ hydroxyl group of the 3 ′ terminal nucleotide forms an ester with a phosphate group and is bound to the labeling compound via the phosphate group. In this reagent kit, dNTP (a mixture of equal amounts of ATP, GTP, TTP, and CTP), buffer preparation material, magnesium agent such as MgSO 4 , Enzyme stabilizers such as KCl, (NH 4 ) 2 SO 4, surfactants such as Triton X100, replication factors such as PCNA and RFC, DNA polymerase antibodies and the like may be included. Furthermore, the DNA polymerase may be a mixture.

DNAポリメラーゼとしては、上記PhPolB、PhPolD及びPhPolD変異体が、PCR条件下でも充分な耐熱性を有し、かつ他3’−5’校正エキソヌクレアーゼ活性を有している点で、いずれも望ましいが、酵素活性の点で後2者がもっとも好ましい。
標識化合物としては、例えば、FITC,FAM,TET,JOE,Cy3,Cy5,等の蛍光色素、ビオチン、ビオチンとアビジンの複合体、あるいはペルオキシダーゼ、ルシフェラーゼ等の酵素、蛍光タンパク質等が挙げられる。また、同位元素で放射能標識しリン酸を3’末端の3水酸基にエステル結合させても良い。酵素等のタンパク質を標識する場合、例えば、後記実施例に示されるような末端にアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基等の官能基を有する修飾基をリンカーとして、標識するタンパク質のカルボキシル基、アミノ基を利用して結合させることができる。
As the DNA polymerase, the above PhPolB, PhPolD and PhPolD mutants are all desirable in that they have sufficient heat resistance under PCR conditions and have other 3′-5 ′ proofreading exonuclease activity. The latter two are most preferable in terms of enzyme activity.
Examples of the labeling compound include fluorescent dyes such as FITC, FAM, TET, JOE, Cy3, Cy5, biotin, a complex of biotin and avidin, enzymes such as peroxidase and luciferase, and fluorescent proteins. Alternatively, it may be radiolabeled with an isotope and phosphoric acid may be ester-bonded to the 3'-terminal 3 hydroxyl group. When labeling a protein such as an enzyme, for example, the carboxyl group or amino group of the protein to be labeled with a modifying group having a functional group such as an amino group, a hydroxy group, or a carboxyl group at the end as shown in the Examples below. Can be combined.

また、リアルタイムPCR法による特定遺伝子の定量を行うための、試薬キットは、測定対象のDNAの各末端側配列と相補の配列を有するアッパー及びローワープライマーDNA、およびDNAポリメラーゼを少なくとも含むが、一方のプライマーDNAが、その3’末端ヌクレオチドの3’ 水酸基がリン酸基とのエステルを形成し、該リン酸基を介して蛍光色素と結合しており、5’末端がクエンチャーで標識されていることが必要である。
この試薬キットには、さらに、dNTP(ATP、GTP 、TTP、CTPの等量混合物)、緩衝液作成材料MgSO4,等のマグネシウム剤、 KCl, (NH4)2SO4,等の酵素安定化剤、Triton X100等の界面活性化剤、PCNA, RFC等の複製因子、DNAポリメラーゼの抗体等を含めてもよい。使用する蛍光色素としては、上記例示した蛍光色素と同様なものが用いられ、クエンチャーとしてはTAMRA、dabcyl, Black Hole Quencher Dyes (BHQ-0, BHQ-1, BHQ-2, BHQ-3)等が挙げられる。
DNAポリメラーゼとしては、上記と同様にPhPolB、PhPolD及びPhPolD変異体が望ましいが、PhPolD及びPhPolD変異体がさらに好ましい。
In addition, the reagent kit for quantifying a specific gene by the real-time PCR method includes at least an upper and lower primer DNA having a sequence complementary to each terminal side sequence of the DNA to be measured, and a DNA polymerase. The primer DNA has an ester with the 3 'hydroxyl group of its 3' terminal nucleotide and a phosphate group, and is linked to a fluorescent dye via the phosphate group, and the 5 'end is labeled with a quencher. It is necessary.
This reagent kit further includes a dNTP (a mixture of equal amounts of ATP, GTP, TTP, and CTP), a magnesium agent such as a buffer preparation material MgSO 4 , Enzyme stabilizers such as KCl, (NH 4 ) 2 SO 4, surfactants such as Triton X100, replication factors such as PCNA and RFC, DNA polymerase antibodies and the like may be included. As the fluorescent dye to be used, the same fluorescent dyes as exemplified above are used, and as the quencher, TAMRA, dabcyl, Black Hole Quencher Dyes (BHQ-0, BHQ-1, BHQ-2, BHQ-3) etc. Is mentioned.
As the DNA polymerase, PhPolB, PhPolD and PhPolD mutants are desirable as described above, but PhPolD and PhPolD mutants are more preferable.

古代生物試料中の損傷遺伝子の修復、増幅(図3)
本発明のDNAポリメラーゼの他の利用法としては、古代生物試料に含まれる損傷遺伝子DNAの修復、増幅が挙げられる。
化石や古い骨などの、古代生物試料に含まれる遺伝子DNAは損傷を受けており、損傷を受けた部分は、損傷特異的なAPヌクレアーゼ等で、切断され、3’末端や、5’末端に損傷が残る場合がある。さらに、これら遺伝子DNAは、紫外線等にさらされて細かく切断されている。このために、PCR法でのDNA増幅は極めて困難とされてきた。例えば、このような古代生物試料に含まれる遺伝子DNAにおいては、遺伝子の相補鎖の一方が途中で欠落し、その3’末端ヌクレオチドがさらに損傷している場合が多々ある。このような損傷遺伝子DNAにおいては、該損傷に伴うヌクレオチド分解産物を置換基とするリン酸エステルあるいは遊離リン酸エステルにより修飾された3’水酸基を有するヌクレオチドを3’末端に有している。
Repair and amplification of damaged genes in ancient biological samples (Figure 3)
Other uses of the DNA polymerase of the present invention include repair and amplification of damaged gene DNA contained in ancient biological samples.
Genetic DNA contained in ancient biological samples, such as fossils and old bones, is damaged, and the damaged part is cleaved by damage-specific AP nuclease or the like to the 3 ′ end or 5 ′ end. Damage may remain. Furthermore, these gene DNAs are finely cut by exposure to ultraviolet rays or the like. For this reason, DNA amplification by the PCR method has been considered extremely difficult. For example, in a genetic DNA contained in such an ancient biological sample, one of the complementary strands of the gene is missing in the middle and the 3 ′ terminal nucleotide is often further damaged. Such a damaged gene DNA has a nucleotide having a 3 ′ hydroxyl group modified with a phosphate ester or a free phosphate ester having a nucleotide degradation product accompanying the damage as a substituent at the 3 ′ end.

この3’末端ヌクレオチドの損傷としては、例えば、以下の場合が挙げられる。
1)塩基が損傷されて、次にDNAグルコシラーゼで損傷塩基が除かれ、次にAPエンドヌクレアーゼ等で損傷部位の5’側が切断された時に、3’末端にデオキシリボースリン酸が残る。これらが、さらに分解されて、アルファー、ベーター不飽和アルデヒドができる。2)活性酸素による一本鎖切断、電離放射線、ブレオマイシン等で、3’末端にホスホグリコール酸ができる。3)活性酸素による一本鎖切断で3’末端にリン酸が残る。このような場合、3’末端はブロックされていることになり、3’末端からの相補鎖伸長は困難とされてきた。
Examples of the damage of the 3 ′ terminal nucleotide include the following cases.
1) When the base is damaged, then the damaged base is removed with DNA glucosylase, and then the 5 ′ side of the damaged site is cleaved with AP endonuclease or the like, deoxyribose phosphate remains at the 3 ′ end. These are further decomposed to form alpha and beta unsaturated aldehydes. 2) Phosphoglycolic acid is formed at the 3 ′ end by single-strand breakage with active oxygen, ionizing radiation, bleomycin, and the like. 3) Single-strand breakage with active oxygen leaves phosphoric acid at the 3 'end. In such a case, the 3 ′ end is blocked, and it has been difficult to extend the complementary strand from the 3 ′ end.

しかし、上記の場合であっても、DNAポリメラーゼは、このような3’末端の損傷ヌクレオチドを修飾リン酸エステルとみなして、切断除去し、損傷ヌクレオチドが除去された新たな3’末端から、残存する一方のDNA鎖を鋳型として、 相補鎖を伸長して、損傷を修復する。   However, even in the above case, the DNA polymerase treats such a damaged nucleotide at the 3 ′ end as a modified phosphate ester, cleaves and removes it from the new 3 ′ end from which the damaged nucleotide is removed. Using one DNA strand as a template, the complementary strand is extended to repair the damage.

DNAポリメララーゼを用いて、古代生物試料中の損傷遺伝子DNAの修復、増幅を使って、PCRを使って行う方法について以下説明する。
始めに、試料DNAを、高温でデイネイチャーさせ、アニーリングを行う。断片化されているDNAは、色々な組み合わせでアニーリングされ、長いテンプレートの、上流域に3’末端が損傷されていているプライマーが結合しているような組み合わせが一部できる。次に伸長反応を行う、DNAポリメラーゼは、3’末端の損傷を除去し、DNA鎖を5’方向に伸ばし、ダブルストランドDNAができる。これを、繰り返し行うことで、より長いダブルストランドDNAができる。次に、これを、ベクターに入れ、クローニングを行う。ベクターのマルチクローニングサイトのプライマーを使って、PCR増幅させ、シークエンスを行う。得られた、大量のシークエンスデータをコンピューター解析し遺伝子解析を行う。
以下に、本発明の実施例を示すが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
A method that uses DNA polymerase to perform PCR using repair and amplification of damaged gene DNA in an ancient biological sample will be described below.
First, sample DNA is denatured at high temperature and annealed. Fragmented DNA is annealed in various combinations, and some of the long templates can be combined with a primer having a 3 ′ end damaged in the upstream region. Next, a DNA polymerase that performs an extension reaction removes damage at the 3 ′ end and extends the DNA strand in the 5 ′ direction to form double-stranded DNA. By repeating this, longer double-stranded DNA can be obtained. Next, this is put into a vector and cloning is performed. PCR amplification is performed using primers from the multicloning site of the vector, and sequencing is performed. The gene analysis is performed by computer analysis of the obtained large amount of sequence data.
Examples of the present invention are shown below, but the present invention is not limited to these examples.

実施例 1
1)FITC修飾オリゴヌクレオタイドの合成
3’-フルオレセインCPG [1-ジメトキシトリチルオキシ-2-(N-チオウレア-(ジ-O-ピバロイル-フルオレセイン)-4-アミノブチル)-プロピル-3-O-スクシノイル-長鎖アルキルアミノ-CPG] に、dC-CEホスホアミダイド[5’-ジメトキシトリチル-N-イソブチリル-2’-デオキシシチジン,3’-[(2-シアノエチル)-(N,N-ジイソプロピル)]-ホスホアミダイド]を加えて、3’末端にリン酸基のついたデオキシシチジンのリン酸基とフルオロセインに結合しているリンカーのDMTをはずして、エステル結合を作った。次に、ホスホアミダイド試薬(dT-CEホスホアミダイド {5’-ジメトキシトリチル-2’-デオキシチミジン,3’-[(2-シアノエチル)-,(N,N-ジイソプロピル)]-ホスホアミダイド} ・dG-CEホスホアミダイド{5’-ジメトキシトリチル-N-イソブチリル-2’-デオキシグアノシン,3’-[(2-シアノエチル)-(N,N-ジイソプロピル)]-ホスホアミダイド}・dA-CEホスホアミダイド{5’-ジメトキシトリチル-N-ベンゾイル-2’-デオキシアデノシン,3’-[(2-シアノエチル)-(N,N-ジイソプロピル)]-ホスホアミダイド}・dC-CEホスホアミダイド{5’-ジメトキシトリチル-N-ベンゾイル-2’-デオキシシチジン,3’-[(2-シアノエチル)-(N,N-ジイソプロピル)]-ホスホアミダイド})を、合成する順番に順次加えてオリゴヌクレオタイドを合成した。合成終了後に、CPGから切り出しと脱保護(室温下、水酸化アンモニウムで2時間反応)を行い、スクシノイル-長鎖アルキルアミノ-CPGを外し、3’FITC修飾オリゴヌクレオタイドを得た。
Example 1
1) Synthesis of FITC-modified oligonucleotide
3′-Fluorescein CPG [1-dimethoxytrityloxy-2- (N-thiourea- (di-O-pivaloyl-fluorescein) -4-aminobutyl) -propyl-3-O-succinoyl-long chain alkylamino-CPG] DC-CE phosphoramidide [5′-dimethoxytrityl-N-isobutyryl-2′-deoxycytidine, 3 ′-[(2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoamidide] An ester bond was made by removing the DMT of the linker bonded to the phosphate group of fluorescein and the phosphate group of deoxycytidine with a phosphate group at the end. Next, a phosphoramidide reagent (dT-CE phosphoramidide {5'-dimethoxytrityl-2'-deoxythymidine, 3 '-[(2-cyanoethyl)-, (N, N-diisopropyl)]-phosphoamidide} dG-CE phosphoramidide {5′-dimethoxytrityl-N-isobutyryl-2′-deoxyguanosine, 3 ′-[(2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoamidide} · dA-CE phosphoramidide {5′-dimethoxytrityl- N-benzoyl-2'-deoxyadenosine, 3 '-[(2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoamidide} .dC-CE phosphoramidide {5'-dimethoxytrityl-N-benzoyl-2'- Oligonucleotide was synthesized by adding deoxycytidine, 3 ′-[(2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoamidide}) sequentially in the order of synthesis. After completion of the synthesis, CPG was cleaved and deprotected (reacted with ammonium hydroxide at room temperature for 2 hours) to remove succinoyl-long-chain alkylamino-CPG to obtain 3′FITC-modified oligonucleotide.

上記合成に用いた化合物の構造を以下に示す。
1-ジメトキシトリチルオキシ-2-(N-チオウレア-(ジ-O-ピバロイル-フルオレセイン)-4-アミノブチル)-プロピル-3-O-スクシノイル-長鎖アルキルアミノ-CPG
The structure of the compound used for the synthesis is shown below.
1-Dimethoxytrityloxy-2- (N-thiourea- (di-O-pivaloyl-fluorescein) -4-aminobutyl) -propyl-3-O-succinoyl-long chain alkylamino-CPG

2)ビオチン修飾オリゴヌクレオタイドの合成
以下の構造式で示される、3'-ビオチンTEG CPG {1-ジメトキシトリチルオキシ-3-O-(N-ビオチニル-3-アミノプロピル)-トリエチレングリコリル-グリセリル-2-O-スクシニル-長鎖アルキルアミノ-CPG}に dC-CEホスホアミダイド[5’-ジメトキシトリチル-N-イソブチリル-2’-デオキシシチジン,3’-[(2-シアノエチル)-(N,N-ジイソプロピル)]-ホスホアミダイド]を加えて、3’末端にリン酸基のついたデオキシシチジンのリン酸基とビオチンに結合しているリンカーのDMTを外して、エステル結合を作った。次に、ホスホアミダイド試薬(dT-CE,dA-CG,dC-CA,dG-CAホスホアミダイド)を、合成する順番に順次加えてオリゴヌクレオタイドを合成した。合成終了後に、切り出しと脱保護(室温下、水酸化アンモニウムで2時間反応)を行い、スクシノイル-長鎖アルキルアミノ-CPGを外す。3’ビオチン修飾オリゴヌクレオタイドを得た。
2) Synthesis of biotin-modified oligonucleotide 3′-biotin TEG CPG {1-dimethoxytrityloxy-3-O- (N-biotinyl-3-aminopropyl) -triethyleneglycolyl-, represented by the following structural formula Glyceryl-2-O-succinyl-long chain alkylamino-CPG} and dC-CE phosphoramidide [5'-dimethoxytrityl-N-isobutyryl-2'-deoxycytidine, 3 '-[(2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoamidide] was added to remove the DMT of the deoxycytidine phosphate group having a phosphate group at the 3 ′ end and the linker DMT bound to biotin to form an ester bond. Next, phosphoamidide reagents (dT-CE, dA-CG, dC-CA, dG-CA phosphoamidide) were sequentially added in the order of synthesis to synthesize oligonucleotides. After completion of the synthesis, cleaving and deprotection (reaction with ammonium hydroxide at room temperature for 2 hours) are performed to remove succinoyl-long chain alkylamino-CPG. A 3 ′ biotin modified oligonucleotide was obtained.

1-ジメトキシトリチルオキシ-3-O-(N-ビオチニル-3-アミノプロピル)-トリエチレングリコリル-グリセリル-2-O-スクシニル-長鎖アルキルアミノ-CPG 1-Dimethoxytrityloxy-3-O- (N-biotinyl-3-aminopropyl) -triethyleneglycolyl-glyceryl-2-O-succinyl-long chain alkylamino-CPG

3)3’アミノプロピル基修飾オリゴヌクレオタイドの合成
以下の構造式で示される3'-PT-アミノ修飾C3 CPG {N-(3-(O-ジメトキシトリチル)-プロピル)-(2-カルボキシアミン)-フタルイミジル-lcaa-CPG}に dC-CEホスホアミダイド [5’-ジメトキシトリチル-N-イソブチリル-2’-デオキシシチジン,3’-[(2-シアノエチル)-(N,N-ジイソプロピル)]-ホスホアミダイド]を加えて、3’末端にリン酸基のついたデオキシシチジンのリン酸基と{N-(3-(O-ジメトキシトリチル)-プロピル)-(2-カルボキシアミン)-フタルイミジル-lcaa-CPG}のDMT基を外して、エステル結合を作った。次に、ホスホアミダイド試薬(dT-CE,dA-CG,dC-CA,dG-CAホスホアミダイド)を、合成する順番に順次加えてオリゴヌクレオタイドを合成する。合成終了後に、切り出しを行い(55°C、水酸化アンモニウムで一晩;同時に核酸塩基の脱保護もできる。)、3’末端にアミノプロピル基修飾オリゴヌクレオチドを得た。
3) Synthesis of 3 'aminopropyl group-modified oligonucleotide 3'-PT-amino modified C3 CPG represented by the following structural formula {N- (3- (O-dimethoxytrityl) -propyl)-(2-carboxyamine) ) -Phthalimidyl-lcaa-CPG} and dC-CE phosphoramidide [5'-dimethoxytrityl-N-isobutyryl-2'-deoxycytidine, 3 '-[(2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoamidide ] And a phosphate group of deoxycytidine having a phosphate group at the 3 ′ end and {N- (3- (O-dimethoxytrityl) -propyl)-(2-carboxyamine) -phthalimidyl-lcaa-CPG The DMT group was removed to create an ester bond. Next, a phosphoramidide reagent (dT-CE, dA-CG, dC-CA, dG-CA phosphoramidide) is sequentially added in the order of synthesis to synthesize an oligonucleotide. After the synthesis was completed, excision was performed (55 ° C, overnight with ammonium hydroxide; the nucleobase could be deprotected at the same time) to obtain an aminopropyl group-modified oligonucleotide at the 3 'end.

N-(3-(O-ジメトキシトリチル)-プロピル)-(2-カルボキシアミン)-フタルイミジル-lcaa-CPG N- (3- (O-dimethoxytrityl) -propyl)-(2-carboxyamine) -phthalimidyl-lcaa-CPG

4)3’-ヒドロキシ-プロピル基修飾オリゴヌクレオタイドの合成
以下の構造式で示される3'-スペーサーC3 CPG {(1-ジメトキシトリチルオキシ-プロパンジオール-3-スクシノイル)-長鎖アルキルアミノ-CPG}に dC-CEホスホアミダイド[5’-ジメトキシトリチル-N-イソブチリル-2’-デオキシシチジン,3’-[(2-シアノエチル)-(N,N-ジイソプロピル)]-ホスホアミダイド]を加えて、3’末端にリン酸基のついたデオキシシチジンのリン酸基とCPGに結合しているプロピル基のDMTをはずして、エステル結合を作った。次に、ホスホアミダイド試薬(dT-CE,dA-CG,dC-CA,dG-CAホスホアミダイド)を、合成する順番に順次加えてオリゴヌクレオタイドを合成した。合成終了後に、切り出しと脱保護を行い(室温下、水酸化アンモニウムで2時間反応)、スクシノイル-長鎖アルキルアミノ-CPGが外れ、3’末端にプロパノール基のついたオリゴヌクレオチドを得た。
4) Synthesis of 3'-hydroxy-propyl modified oligonucleotide 3'-spacer C3 CPG represented by the following structural formula {(1-dimethoxytrityloxy-propanediol-3-succinoyl) -long chain alkylamino-CPG } With dC-CE phosphoramidide [5′-dimethoxytrityl-N-isobutyryl-2′-deoxycytidine, 3 ′-[(2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoamidide] An ester bond was created by removing the phosphate group of deoxycytidine with a phosphate group at the end and the DMT of the propyl group bonded to CPG. Next, phosphoamidide reagents (dT-CE, dA-CG, dC-CA, dG-CA phosphoamidide) were sequentially added in the order of synthesis to synthesize oligonucleotides. After the synthesis was completed, cleaving and deprotection were performed (reaction with ammonium hydroxide at room temperature for 2 hours) to remove succinoyl-long chain alkylamino-CPG, and an oligonucleotide having a propanol group at the 3 ′ end was obtained.

(1-ジメトキシトリチルオキシ-プロパンジオール-3-スクシノイル)-長鎖アルキルアミノ-CPG (1-Dimethoxytrityloxy-propanediol-3-succinoyl) -long chain alkylamino-CPG

5)3’末端に修飾リン酸エステル基を有するオリゴヌクレオチドの合成
以下の構造式で示される3'-リン酸エステルCPG {2-[2-(4,4'-ジメトキシトリチルオキシ)エチルスルホニル]エチル-2-スクシノイル)-長鎖アルキルアミノ-CPG}に dC-CEホスホアミダイド[5’-ジメトキシトリチル-N-イソブチリル-2’-デオキシシチジン,3’-[(2-シアノエチル)-(N,N-ジイソプロピル)]-ホスホアミダイド]を加えて、デオキシシチジンに結合している3‘リン酸基と2-[2-(4,4'-ジメトキシトリチルオキシ)エチルスルホニル]エチル-2-スクシノイル)-長鎖アルキルアミノ-CPGの DMT基をはずして、エステル結合を作った。次に、ホスホアミダイド試薬(dT-CE,dA-CG,dC-CA,dG-CAホスホアミダイド)を、合成する順番に順次加えてオリゴヌクレオタイドを合成した。合成終了後に、CPGからの切り出しを行い(室温下、水酸化アンモニウムで2時間反応)、次に、脱保護を行う(55°Cにて水酸化アンモニウムで4時間)。最終的に、3’末端にリン酸エステル基がついたヌクレオチドを得た。
5) Synthesis of oligonucleotide having a modified phosphate group at the 3 ′ end 3′-phosphate ester CPG represented by the following structural formula {2- [2- (4,4′-dimethoxytrityloxy) ethylsulfonyl] Ethyl-2-succinoyl) -long chain alkylamino-CPG} and dC-CE phosphoramidide [5'-dimethoxytrityl-N-isobutyryl-2'-deoxycytidine, 3 '-[(2-cyanoethyl)-(N, N -Diisopropyl)]-phosphoamidide], 3′-phosphate group bound to deoxycytidine and 2- [2- (4,4′-dimethoxytrityloxy) ethylsulfonyl] ethyl-2-succinoyl) -long The DMT group of the chain alkylamino-CPG was removed to create an ester linkage. Next, phosphoamidide reagents (dT-CE, dA-CG, dC-CA, dG-CA phosphoamidide) were sequentially added in the order of synthesis to synthesize oligonucleotides. After the synthesis is completed, the CPG is cleaved (reacted with ammonium hydroxide at room temperature for 2 hours), and then deprotected (4 hours with ammonium hydroxide at 55 ° C.). Finally, a nucleotide having a phosphate group at the 3 ′ end was obtained.

2-[2-(4,4'-ジメトキシトリチルオキシ)エチルスルホニル]エチル-2-スクシノイル)-長鎖アルキルアミノ-CPG 2- [2- (4,4'-Dimethoxytrityloxy) ethylsulfonyl] ethyl-2-succinoyl) -long chain alkylamino-CPG

なお、ビオチン修飾、アミノプロピル基修飾、3’-ヒドロキシ-プロピル基修飾及び遊離リン酸修飾の場合、切断活性を蛍光検出するため、5’末端ヌクレオチド残基のデオキシリボースの5位にリン酸基を介して検出用の蛍光基FAMを結合させ、修飾した。
上記FAM標識は以下のように行った。
ホスホアミダイド法でオリゴヌクレオチドを3’末端から合成し、最後に、以下の構造式で示される5'-フルオレセインホスホアミダイド 化学名[(3',6'-ジピバロイルフルオレセインイル)-6-カルボキシアミドヘキシル]-1-O-(2-シアノエチル)-(N,N-ジイソプロピル)-ホスホアミダイドを加え、カップリングを行い、切り出し、脱保護をおこなった。
In addition, in the case of biotin modification, aminopropyl group modification, 3'-hydroxy-propyl group modification and free phosphate modification, a phosphate group is present at position 5 of deoxyribose of the 5 'terminal nucleotide residue in order to detect the cleavage activity. Fluorescence group FAM for detection was coupled through and modified.
The FAM labeling was performed as follows.
Oligonucleotides were synthesized from the 3 ′ end by the phosphoramidide method, and finally, 5′-fluorescein phosphoramidide represented by the following structural formula: Chemical name [(3 ′, 6′-dipivaloylfluoresceinyl) -6- Carboxamidohexyl] -1-O- (2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl) -phosphoamidide was added, coupled, cleaved, and deprotected.

[(3',6'-ジピバロイルフルオレセインイル)-6-カルボキシアミドヘキシル]-1-O-(2-シアノエチル)-(N,N-ジイソプロピル)-ホスホアミダイド [(3 ', 6'-dipivaloylfluoresceinyl) -6-carboxamidohexyl] -1-O- (2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl) -phosphoamidide

得られた3’末端に修飾リン酸エステル基を有する各オリゴヌクレオチドの化学構造の概略は、図4に示される。なお、このFAM標識は、コントロールとして3’末端に修飾リン酸エステル基を有しない(3’水酸基)オリゴヌクレオチドについても行った。
上記3’末端に修飾リン酸エステル基を有する各オリゴヌクレオチドおよび3’末端未修飾のオリゴヌクレオチド部分の塩基配列は以下に示される。
FITC標識オリゴヌクレオタイドの配列;27mer, CTTGAGGCAGAGTCCGACATCTAGCTC(配列番号13)
ビオチン修飾、アミノプロピル基修飾、3−ハイドロキシープロピル基修飾、及び遊離リン酸基修飾を有する各ヌクレオチド、及び3’末端未修飾オリゴヌクレオタイドの配列;34mer
GTAACGCCAGGGTTTTCCCAGTCACGACGTTGTA(配列番号16)
The outline of the chemical structure of each oligonucleotide having a modified phosphate group at the 3 ′ end is shown in FIG. This FAM labeling was also performed on an oligonucleotide having no modified phosphate group at the 3 ′ end (3 ′ hydroxyl group) as a control.
The nucleotide sequences of each oligonucleotide having a modified phosphate group at the 3 ′ end and the unmodified oligonucleotide portion of the 3 ′ end are shown below.
FITC-labeled oligonucleotide sequence; 27mer, CTTGAGGCAGAGTCCGACATCTAGCTC (SEQ ID NO: 13)
Sequence of each nucleotide having biotin modification, aminopropyl group modification, 3-hydroxypropyl group modification, and free phosphate group modification, and 3'-terminal unmodified oligonucleotide; 34mer
GTAACGCCAGGGTTTTCCCAGTCACGACGTTGTA (SEQ ID NO: 16)

実施例2
テンプレート非存在下での修飾リン酸エステルの切断
10μlの50mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0, 15mMMgCl2,)に、基質として、1pmolesの実施例1で合成したFITC標識リン酸エステル基を3’末端に有するオリゴヌクレオチドおよび3-アミノプロピルリン酸エステル基を3’末端に有するオリゴヌクレオチドそれぞれ加え、これらの各基質毎にPhPolB(Pyrococcus horikoshii DNA Polymerase B)2μg、PhPolD(Pyrococcus horikoshii DNA Polymerase)0.4μgをそれぞれ加え、60度で10分反応させた。次に10μlの95%ホルムアミド、10mM EDTA, 1mg/mlキシレンシアノールを加え酵素反応を停止させた。これを、100度加熱、氷中急冷後、7M尿素を含む12%olyacrylamide gel電気泳動(PAGE)で分析した。FITC標識基質は、10cm x 10cnサイズ、3-アミノプロピルリン酸修飾基質は、20cm x 50cm サイズのgelを使用した。
この電気泳動パターンをphosphoImager (Bio-Rad 社製)でオートラジオグラフィー化した。
Example 2
Cleavage of modified phosphate esters in the absence of template
10 μl of 50 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0, 15 mM MgCl 2 ), as an substrate, oligonucleotide having 3-t-terminal FITC-labeled phosphate ester group synthesized in Example 1 of 1 pmoles and 3-aminopropyl phosphate Each oligonucleotide having an ester group at the 3 ′ end was added, and 2 μg of PhPolB (Pyrococcus horikoshii DNA Polymerase B) and 0.4 μg of PhPolD (Pyrococcus horikoshii DNA Polymerase) were added to each of these substrates and reacted at 60 ° C. for 10 minutes. . Next, 10 μl of 95% formamide, 10 mM EDTA, 1 mg / ml xylene cyanol was added to stop the enzyme reaction. This was analyzed by 12% olyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) containing 7M urea after heating at 100 ° C and quenching in ice. The FITC-labeled substrate was a 10 cm × 10 cn size gel, and the 3-aminopropyl phosphate-modified substrate was a 20 cm × 50 cm size gel.
The electrophoretic pattern was autoradiographed with phosphoImager (Bio-Rad).

結果をこれらDNAポリメラーゼの使用しない場合を含めて図5、6に示す。これによれば、PhPolBとPhPolDはともに、FITC標識リン酸エステル基を3’末端に有するオリゴヌクレオチド(図中、3’FITC)を基質とする場合において、オリゴヌクレオタイドの3’末端に結合している蛍光色素(FITC)を切断し切り離すことが明らかとなった。切断産物は、オリゴヌクレオタイドを含まない蛍光色素(FITC)である(図5−1)。また、3-アミノ-プロピルリン酸エステル基を3’末端に有するオリゴヌクレオチド(図中、3’AMI5’FAM)を基質にして、PhPol B とPhPol Dを使って、部分分解した結果、PhPolBとPhPolDはともに、3’末端未修飾のオリゴヌクレオタイドと移動度が同じ位置にバンドが検出された。これは、3-アミノ-プロピルリン酸エステル基が外れたものである。
以上のことから、リン酸エステルは切断されることが明らかとなった(図5−2)。
また、ビオチン修飾、アミノプロピル基修飾、ヒドロキシープロピル基修飾、遊離リン酸でエステルについて、PhPolB, PhPol Dの活性を観たみた結果、5’末端ラベルの分子量の小さなヌクレオチドが検出された(図6)。これは、3’末端のビオチン、アミノプロピル基、ヒドリキシープロピル基で修飾されたリン酸エステル結合が切断され、修飾基が外れた後に、3’-5’エキソヌクレアーゼで分解された結果であると推測される。
The results are shown in FIGS. 5 and 6 including the case where these DNA polymerases are not used. According to this, both PhPolB and PhPolD bind to the 3 ′ end of the oligonucleotide when using an oligonucleotide (3′FITC in the figure) having a FITC-labeled phosphate group at the 3 ′ end as a substrate. It was revealed that the fluorescent dye (FITC) is cut and separated. The cleavage product is a fluorescent dye (FITC) that does not contain oligonucleotide (FIG. 5-1). In addition, as a result of partial degradation using PhPol B and PhPol D using an oligonucleotide having a 3-amino-propyl phosphate group at the 3 'end (3'AMI5'FAM in the figure) as a substrate, PhPolB and In both cases, a band was detected at the same mobility as that of the unmodified oligonucleotide at the 3 ′ end. This is the 3-amino-propyl phosphate group removed.
From the above, it became clear that the phosphate ester was cleaved (FIG. 5-2).
In addition, as a result of examining the activity of PhPolB and PhPol D for biotin-modified, aminopropyl-modified, hydroxy-propyl-modified, and free phosphoric acid esters, nucleotides with a small molecular weight at the 5 'end label were detected (Fig. 6). This is the result of cleavage with 3'-5 'exonuclease after cleavage of the phosphate ester bond modified with biotin, aminopropyl group, or hydroxypropyl group at the 3' end and removal of the modification group. It is guessed.

実施例3
DNAポリメラーゼによる3’末端の修飾リン酸エステルの切断及び3’末端からのDNA鎖の伸長
テンプレートDNAとして、ホスホアミダイド法により以下の配列のDNAを合成した。
Template strand 1;GAGCTAGATGTCGGACTCTGCCTCAAGACGGTAGTCAACGTGCACTCGAGGTCA(配列番号14)

Template strand 2; TCCTCTAGAGTCGACCTGCAGGCATGCAAGCTTGGCACTGGCCGTCCTTTTACAACGTCGTGACTGGGAAAACCCTGGCGTTAC(配列番号15)
Example 3
Cleavage of the modified phosphate ester at the 3 ′ end by DNA polymerase and extension of the DNA strand from the 3 ′ end DNA having the following sequence was synthesized as a template DNA by the phosphoramidide method.
Template strand 1; GAGCTAGATGTCGGACTCTGCCTCAAGACGGTAGTCAACGTGCACTCGAGGTCA (SEQ ID NO: 14)

Template strand 2; TCCTCTAGAGTCGACCTGCAGGCATGCAAGCTTGGCACTGGCCGTCCTTTTACAACGTCGTGACTGGGAAAACCCTGGCGTTAC (SEQ ID NO: 15)

一方、プライマーとして実施例で合成した以下の修飾プライマーを用いた。
プライマーDNA1;
3’FITC 5’TAMRA修飾オリゴヌクレオタイド
プライマーDNA1(27mer)の塩基配列; CTTGAGGCAGAGTCCGACATCTAGCTC(配列番号13)

プラーマーDNA2;3’末端ビオチン修飾リン酸、5’末端FAM、修飾
プライマーDNA3;3’ 末端3-アミノプロピルリン酸、5’末端FAM、修飾
プライマーDNA4;3’ 末端3’-ヒドロキシ-プロピルリン酸、5’末端FAM、修飾
プライマーDNA5;3’ 末端遊離リン酸, 5’末端FAM、修飾
上記プライマー2−5(34mer)の塩基配列;
GTAACGCCAGGGTTTTCCCAGTCACGACGTTGTA(配列番号16)
On the other hand, the following modified primers synthesized in Examples were used as primers.
Primer DNA 1;
3'FITC 5'TAMRA modified oligonucleotide primer 1 (27mer) nucleotide sequence; CTTGAGGCAGAGTCCGACATCTAGCTC (SEQ ID NO: 13)

Plasmar DNA 2; 3 ′ terminal biotin modified phosphate, 5 ′ terminal FAM, modified primer DNA 3; 3 ′ terminal 3-aminopropyl phosphate, 5 ′ terminal FAM, modified primer DNA 4; 3 ′ terminal 3′-hydroxy-propyl phosphate 5 ′ terminal FAM, modified primer DNA 5; 3 ′ terminal free phosphate, 5 ′ terminal FAM, base sequence of modified primer 2-5 (34mer);
GTAACGCCAGGGTTTTCCCAGTCACGACGTTGTA (SEQ ID NO: 16)

上記プライマーDNA1はtemplate strand 1とアニールし、プラーマーDNA2−5は、template strand 2とアニールさせ、以下のようにDNAポリメラーゼによる、3’末端の修飾リン酸エステルの切断及び3’末端からのDNA鎖の伸長活性を調べた。
10μlの50mMトリス塩酸緩衝液(pH8.0, 15mMMgCl2、)に0.25mMdNTPを加え、1pmolesの上記アニールさせたテンプレートと各オリゴヌクレオチドをそれぞれ加え、さらに各オリゴヌクレオチド毎にPhPolB(Pyrococcus horikoshii DNA Polymerase B)2μg、PhPolD(Pyrococcus horikoshii DNA Polymerase )0.4μgをそれぞれ加え、60度で10分反応させた。次に10μlの95%ホルムアミド、10mM EDTA, 1mg/mlキシレンシアノールを加え酵素反応を停止させた。これを、100℃加熱、氷中急冷後、7M尿素を含む12%olyacrylamide gel電気泳動(PAGE)で分析した。この電気泳動パターンをphosphoImager (Bio-Rad 社製)でオートラジオグラフィー化した。結果をDNAポリメラーゼを使用しなかった場合を含め、図7,8に示す。
この結果によれば、プライマーとして、FITC修飾リン酸エステル基を3’末端に有するオりゴヌクレオチドを使用した場合において、FITC蛍光色素成分と、該プライマーとして使用した該オリゴヌクレオチドの分子長よりも長く伸長した5’末端にTAMRAの付いたオリゴヌクレオタイドを検出した。PhPolB、PhPolDは、dNTP存在下であっても、3’末端の修飾基を切断して、DNA鎖を伸ばした。(図7)
The primer DNA 1 is annealed with template strand 1 and the primer DNA 2-5 is annealed with template strand 2, and the 3′-end modified phosphate ester is cleaved and the DNA strand from the 3 ′ end by DNA polymerase as follows. The elongation activity of was examined.
Add 10 μl of 50 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0, 15 mM MgCl 2 ), add 0.25 mM dNTP, add 1 pmoles of the annealed template and each oligonucleotide, and add PhPolB (Pyrococcus horikoshii DNA Polymerase B for each oligonucleotide). 2 μg and PhPolD (Pyrococcus horikoshii DNA Polymerase) 0.4 μg were added and reacted at 60 ° C. for 10 minutes. Next, 10 μl of 95% formamide, 10 mM EDTA, 1 mg / ml xylene cyanol was added to stop the enzyme reaction. This was analyzed by 12% olyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) containing 7M urea after heating at 100 ° C. and quenching in ice. The electrophoretic pattern was autoradiographed with phosphoImager (Bio-Rad). The results are shown in FIGS. 7 and 8, including the case where DNA polymerase was not used.
According to this result, when an oligonucleotide having a FITC-modified phosphate group at the 3 ′ end was used as a primer, the FITC fluorescent dye component and the molecular length of the oligonucleotide used as the primer Oligonucleotides with TAMRA at the long 5 ′ end were detected. Even in the presence of dNTP, PhPolB and PhPolD cleaved the modification group at the 3 ′ end to extend the DNA strand. (Fig. 7)

一方、プライマーとして、ビオチン修飾リン酸、3-アミノプロピルリン酸、3’-ヒドロキシ-プロピルリン酸及び遊離のリン酸の各エステル基 を3末端に有する各オリゴヌクレオチドを使用した場合の結果は、図8に示される。(なお、図8中、Amino基は3-アミノ-プロピルリン酸、BIOTINはビオチン修飾リン酸、C3は3-ヒドロキシ-プロピルリン酸、リン酸基は遊離のリン酸を示す。)
この結果から明らかなように、これらの各エステル基を3’末端に有するオリゴヌクレオチドをプライマーとして用いた場合も、3’末端修飾リン酸基が外され、DNA鎖を伸長させることができた。以上のことから、どのような修飾基であっても、dNTP存在下で、外されて、DNA鎖が伸長することが可能であるといえる。
On the other hand, when using each oligonucleotide having 3 ester ends of biotin-modified phosphate, 3-aminopropyl phosphate, 3′-hydroxy-propyl phosphate and free phosphate as a primer, It is shown in FIG. (In FIG. 8, Amino group is 3-amino-propyl phosphate, BIOTIN is biotin-modified phosphate, C3 is 3-hydroxy-propyl phosphate, and phosphate group is free phosphate.)
As is apparent from the results, even when an oligonucleotide having each of these ester groups at the 3 ′ end was used as a primer, the 3 ′ end modified phosphate group was removed and the DNA chain could be extended. From the above, it can be said that any modifying group can be removed in the presence of dNTP to extend the DNA strand.

実施例4
各温度条件におけるPhPolB、及びPhPolDのオリゴヌクレオチド3’末端修飾基切除活性
実施例1、2)で合成したFITC標識リン酸エステル基を3’末端に有するオリゴヌクレオチドを基質として、PhPolB及びPhPolDによる3’末端修飾エステル基の切除活性を各反応温度条件下で調べた。酵素反応条件は、温度条件の他は、実施例2に記載したものと同様であり、反応温度条件は、60度、70度、80度に設定した結果を図9に示す。この結果によれば、Pol B, Pol Dともに、80℃においても、切断されたFITC成分が、基質と切り離されて検出されいることが明らかであり、80度まで3’ 末端修飾基切除活性が存在した。
Example 4
Activity of cleaving Ph 3P terminal modification group of PhPolB and PhPolD under each temperature condition Example 3 using PhPolB and PhPolD with the oligonucleotide synthesized at the 3 'end of FITC-labeled phosphate group synthesized in Example 1, 2) 'The cleaving activity of the terminal modified ester group was investigated under each reaction temperature condition. The enzyme reaction conditions are the same as those described in Example 2 except for the temperature conditions, and the reaction temperature conditions set at 60 degrees, 70 degrees, and 80 degrees are shown in FIG. According to this result, it is clear that both of Pol B and Pol D are detected with the cleaved FITC component separated from the substrate even at 80 ° C. Were present.

実施例5
他のポリメラーゼの3’末端修飾基の切断活性
DNAポリメラーゼとして、PhPolB及びPhPolDをKlenow Fragment , T4 DNA polymeraseに代え、実施例2と同様の酵素反応条件で、FITC標識リン酸エステル基を3’末端に有するオリゴヌクレオチド、及び遊離リン酸エステル基を3末端に有するオリゴヌクレオチドを基質として、3’末端修飾リン酸エステル基の切断活性を調べた。
結果を図10に示す。これによれば、上記いずれのDNAポリメラーゼも3’末端修飾リン酸エステル基の切断活性を示した。しかし、基質が残存しており、これらDNAポリメラーゼ3’末端修飾リン酸エステル基の切断活性はPhPolB及びPhPolDよりも低いと考えられる。
Example 5
Cleavage activity of other polymerase 3 'terminal modification groups
As a DNA polymerase, PhPolB and PhPolD are replaced with Klenow Fragment and T4 DNA polymerase, under the same enzyme reaction conditions as in Example 2, an oligonucleotide having a FITC-labeled phosphate group at the 3 ′ end and a free phosphate group The cleavage activity of the 3′-end-modified phosphate group was examined using an oligonucleotide having three ends as a substrate.
The results are shown in FIG. According to this, any of the above DNA polymerases showed the activity of cleaving the 3 ′ end-modified phosphate group. However, the substrate remains, and it is considered that the cleavage activity of these DNA polymerase 3 ′ end-modified phosphate groups is lower than that of PhPolB and PhPolD.

実施例6
DNAポリメラーゼとしてPhPolDとPhPolD変異体(小サブユットのN末端から1−200番目のアミノ酸を欠損した変異体)を同じ濃度使用し、実施例2と同様の酵素反応条件で、FITC標識リン酸エステル基を3’末端に有するオリゴヌクレオチド、及びビオチン標識リン酸エステル基 を3末端に有するオリゴヌクレオチドを基質として、3’末端修飾リン酸エステル基の切断活性を調べた。
結果を図11に示す。これによれば、変異体DNAも3’末端修飾リン酸エステル基の切断活性を示し、さらに、PhPolDと同じ程度の活性が存在すると考えられる。
Example 6
Using the same concentration of PhPolD and PhPolD mutant (mutant lacking the 1-200th amino acid from the N-terminal of the small subunit) as DNA polymerase, under the same enzyme reaction conditions as in Example 2, FITC-labeled phosphate group The cleaving activity of the 3′-end-modified phosphate group was examined using an oligonucleotide having a 3′-end and an oligonucleotide having a biotin-labeled phosphate group at the 3-end as a substrate.
The results are shown in FIG. According to this, it is considered that the mutant DNA also shows the activity of cleaving the 3 ′ end-modified phosphate group, and further has the same activity as PhPolD.

Claims (19)

DNAポリメラーゼからなる、DNA3’末端ヌクレオチド3’ 位に結合した遊離または修飾リン酸エステルの切断用酵素試薬。   An enzyme reagent for cleaving a free or modified phosphate ester bound to the DNA 3 'terminal nucleotide 3' position, comprising a DNA polymerase. 修飾リン酸エステルの切断後のDNA3’ 末端から、テンプレートDNA配列に対応する相補鎖伸長作用を有することを特徴とする、請求項1に記載の酵素試薬。   The enzyme reagent according to claim 1, which has a complementary strand extending action corresponding to the template DNA sequence from the DNA 3 'end after cleavage of the modified phosphate ester. DNAポリメラーゼが耐熱性であることを特徴とする、請求項1または2に記載の酵素試薬。   The enzyme reagent according to claim 1 or 2, wherein the DNA polymerase is thermostable. DNAポリメラーゼが、配列番号3で示されるアミノ酸配列を有するか、あるいは該アミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸残基が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列を有し、かつDNAポリメラーゼ活性を有する酵素であることを特徴とする、請求項3に記載の酵素試薬。   DNA polymerase has the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 3, or has an amino acid sequence in which one or several amino acid residues are deleted, substituted or added in the amino acid sequence, and has DNA polymerase activity The enzyme reagent according to claim 3, which is an enzyme. DNAポリメラーゼが、小サブユニットと、大サブユニットとからなるDNAポリメラーゼ活性を有するヘテロダイマー酵素であって、
小サブユニットが配列番号9に示されるアミノ酸配列を有するタンパク質であるか、あるいは該アミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を含む蛋白質であり、大サブユニットが配列番号5に示されるアミノ酸配列中インテイン配列によりコードされるアミノ酸配列(955番目〜1120番目)を除去した配列を有するタンパク質であるか、あるいは該配列において1個もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を含む蛋白質であることを特徴とする、請求項3に記載の酵素試薬。
DNA polymerase is a heterodimeric enzyme having a DNA polymerase activity consisting of a small subunit and a large subunit,
The small subunit is a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9, or a protein containing substitution, deletion or addition of one or several amino acid residues in the amino acid sequence, wherein the large subunit is A protein having a sequence obtained by removing the amino acid sequence (955th to 1120th) encoded by the intein sequence from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5, or substitution of one or several amino acid residues in the sequence The enzyme reagent according to claim 3, wherein the enzyme reagent comprises a deletion or addition protein.
小サブユニットが、さらに、配列番号9に示すアミノ酸配列において、少なくとも167〜200番目の領域が削除されたアミノ酸を有するか、あるいは該削除されたアミノ酸配列において、1個もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を含む蛋白質であることを特徴とする、請求項5に記載の酵素試薬。   The small subunit further has an amino acid from which at least the 167th to 200th region has been deleted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9, or one or several amino acid residues in the deleted amino acid sequence The enzyme reagent according to claim 5, wherein the enzyme reagent comprises a substitution, deletion or addition. 修飾リン酸エステルが、リン酸残基を介して蛍光色素、ビオチン、または酵素と結合していることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の酵素試薬。   The enzyme reagent according to any one of claims 1 to 6, wherein the modified phosphate ester is bound to a fluorescent dye, biotin, or an enzyme via a phosphate residue. 修飾リン酸エステルが、損傷ヌクレオチド由来のリン酸エステルであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の酵素試薬。   The enzyme reagent according to any one of claims 1 to 6, wherein the modified phosphate ester is a phosphate ester derived from a damaged nucleotide. テンプレートDNA配列に該配列と一部相補の配列を有するプライマーがハイブリダイズしたDNAに、DNAポリメラーゼを作用させて、プライマー配列の3’末端伸長反応を行い、2本鎖DNAを調製する方法であって、プライマーDNA配列の3’末端ヌクレオチドにおけるデオキシリボース3’ 位水酸基が、遊離または修飾リン酸によりエステル化されていることを特徴とする、上記方法。   In this method, a DNA polymerase is allowed to act on DNA hybridized with a primer having a sequence partially complementary to the template DNA sequence, and a primer sequence is subjected to 3'-end extension reaction to prepare double-stranded DNA. And the deoxyribose 3 ′ hydroxyl group in the 3 ′ terminal nucleotide of the primer DNA sequence is esterified with free or modified phosphate. 増幅対象のDNAを、アッパー及びローワープライマー並びにDNAポリメラーゼを用いるPCR法により増幅する方法であって、少なくとも一方のプライマーの3’末端ヌクレオチドの3’ 水酸基がりン酸基とのエステルを形成し、該リン酸基を介して標識化合物と結合していることを特徴とする、上記方法。   A method of amplifying a DNA to be amplified by a PCR method using an upper and a lower primer and a DNA polymerase, and forming an ester with a 3′-hydroxyl group of a 3′-terminal nucleotide of at least one primer, The method as described above, which is bound to a labeling compound via a phosphate group. 標識化合物が、蛍光化合物、ビオチン、または酵素であることを特徴とする、請求項10に記載の方法。   The method according to claim 10, wherein the labeling compound is a fluorescent compound, biotin, or an enzyme. 測定対象のDNAを、アッパー及びローワープライマーDNA並びにDNAポリメラーゼを用いるリアルタイムPCR法により定量する方法であって、少なくとも一方のプライマーDNAの3’末端ヌクレオチドの3’水酸基がリン酸基とのエステルを形成し、該リン酸基を介して蛍光色素が結合しており、5’末端がクエンチャーにより標識されていることを特徴とする請求項11に記載の方法。   This method quantifies the DNA to be measured by real-time PCR using upper and lower primer DNA and DNA polymerase, and the 3 'hydroxyl group of the 3' terminal nucleotide of at least one primer DNA forms an ester with a phosphate group. The method according to claim 11, wherein a fluorescent dye is bonded via the phosphate group, and the 5 ′ end is labeled with a quencher. 古代生物試料中の、DNAの3’末端ヌクレオチドの3’水酸基が損傷に伴うヌクレオチド分解によって生じた置換基により修飾されたリン酸または遊離リン酸によりエステル化されて、相補鎖の一方が中断した部分を有する損傷遺伝子DNAの修復法であって、該損傷遺伝子DNAに対し、デネイチャー及びアニーリングを行った後、DNAポリメラーゼを作用させて。修飾リン酸エステルの切断及び相補鎖伸長反応を行うことを特徴とする、古代生物試料中の損傷遺伝子の修復方法。   In an ancient biological sample, the 3 'hydroxyl group of the 3' terminal nucleotide of DNA was esterified with a phosphate or free phosphate modified by a substituent caused by damage-induced nucleotide degradation, interrupting one of the complementary strands A method for repairing a damaged gene DNA having a portion, wherein denaturation and annealing are performed on the damaged gene DNA, and then a DNA polymerase is allowed to act. A method for repairing a damaged gene in an ancient biological sample, comprising cleaving a modified phosphate ester and carrying out a complementary strand extension reaction. DNAポリメラーゼが耐熱性であることを特徴とする、上記請求項9〜13のいずれかに記載の方法。   The method according to any one of claims 9 to 13, wherein the DNA polymerase is thermostable. DNAポリメラーゼが、配列番号3で示されるアミノ酸配列を有するか、あるいは該アミノ酸配列において1若しくは数個のアミノ酸残基が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列を有し、かつDNAポリメラーゼ活性を有する酵素であることを特徴とする、請求項14に記載の方法。   DNA polymerase has the amino acid sequence shown by SEQ ID NO: 3, or has an amino acid sequence in which one or several amino acid residues are deleted, substituted or added in the amino acid sequence, and has DNA polymerase activity The method according to claim 14, wherein the method is an enzyme. DNAポリメラーゼが、小サブユニットと、大サブユニットとからなるDNAポリメラーゼ活性を有するヘテロダイマー酵素であって、
小サブユニットが配列番号9に示されるアミノ酸配列を有するタンパク質であるか、あるいは該アミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を含むタンパク質であり、大サブユニットが配列番号5に示されるアミノ酸配列中インテイン配列によりコードされるアミノ酸配列(955番目〜1120番目)を除去した配列を有するタンパク質であるか、あるいは該配列において1個もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を含む蛋白質であることを特徴とする、請求項14に記載の方法。
DNA polymerase is a heterodimeric enzyme having a DNA polymerase activity consisting of a small subunit and a large subunit,
The small subunit is a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9, or a protein containing substitution, deletion or addition of one or several amino acid residues in the amino acid sequence, wherein the large subunit is A protein having a sequence obtained by removing the amino acid sequence (955th to 1120th) encoded by the intein sequence from the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5, or substitution of one or several amino acid residues in the sequence The method according to claim 14, wherein the protein comprises a deletion or addition.
小サブユニットが、さらに、配列番号9に示すアミノ酸配列において、少なくとも167〜200番目の領域が削除されたアミノ酸配列を有するか、あるいは該削除されたアミノ酸配列において、1個もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失または付加を含む蛋白質であることを特徴とする、請求項14に記載の方法。   The small subunit further has an amino acid sequence in which at least the 167th to 200th region is deleted in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9, or one or several amino acid residues are left in the deleted amino acid sequence. 15. A method according to claim 14, characterized in that the protein comprises a group substitution, deletion or addition. 増幅対象のDNAの各末端側配列と相補の配列を有する、アッパー及びローワープライマーDNA、およびDNAポリメラーゼを少なくとも含む、PCR用試薬キットであって、少なくとも一方のプライマーDNAの3’末端ヌクレオチドの3’ 水酸基がりン酸基とのエステルを形成し、該リン酸基を介して標識化合物と結合していることを特徴とする、上記試薬キット。   A PCR reagent kit comprising at least an upper and lower primer DNA having a sequence complementary to each terminal side sequence of DNA to be amplified, and a DNA polymerase, wherein 3 ′ of 3 ′ terminal nucleotide of at least one primer DNA The above-mentioned reagent kit, wherein the hydroxyl group forms an ester with a phosphonic acid group and is bonded to the labeling compound via the phosphoric acid group. 測定対象のDNAの各末端側配列と相補の配列を有するアッパー及びローワープライマーDNA、およびDNAポリメラーゼを少なくとも含む、DNAのリアルタイムPCR定量用試薬キットであって、一方のプライマーDNAが、その3’末端ヌクレオチドの3’ 水酸基がりン酸基とのエステルを形成し、該リン酸基を介して蛍光色素と結合しており、5’末端がクエンチャーで標識されていることを特徴とする、上記試薬キット。   A reagent kit for real-time PCR quantification of DNA comprising at least an upper and lower primer DNA having a sequence complementary to each terminal-side sequence of DNA to be measured, and a DNA polymerase, wherein one primer DNA has its 3 ′ end The above reagent, wherein the 3 ′ hydroxyl group of the nucleotide forms an ester with a phosphonic acid group, is bonded to a fluorescent dye via the phosphate group, and the 5 ′ end is labeled with a quencher kit.
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