JP2015204800A - MutS変異体を用いたPCR法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減させたMutS変異体を添加する核酸増幅法。
【選択図】なし
Description
この問題点を解決する方法を検討した結果、ATPase活性部位を改変したMutS変異体を用いることで、MutS添加による増幅阻害が低減することを見出し、本発明を完成した。
[1]
ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減させたMutS変異体を反応液中に含む核酸増幅法。
[2]
前記MutS変異体が、ATPase活性部位を改変したMutS変異体である、[1]に記載の方法。
[3]
前記MutS変異体が、ATPase活性部位の極性アミノ酸残基を非極性アミノ酸残基または反対の極性を示すアミノ酸残基に改変したMutS変異体である、[1]または[2]に記載の方法。
[4]
前記MutS変異体が、配列番号1に示されるアミノ酸における597、670、および671番目に相当するアミノ酸からなる前記ATPase活性部位に関するアミノ酸のうち、少なくとも1つのアミノ酸の改変を有するMutS変異体である、[1]から[3]のいずれかに記載の方法。
[5]
K597に相当する改変がK597M又はK597Aのアミノ酸置換であるMutSを用いる、[4]に記載の方法。
[6]
D670に相当する改変がD670Aのアミノ酸置換であるMutSを用いる、[4]に記載の方法。
[7]
E671に相当する改変がE671A、E671M、E671K又はE671Nのアミノ酸置換であるMutSを用いる、[4]に記載の方法。
[8]
[1]から[7]のいずれかに記載の方法に用いるための反応液組成物。
[9]
以下の(a)〜(e)を含む、[8]に記載の反応液組成物。
(a)DNAポリメラーゼ
(b)一方のプライマーが他方のプライマーのDNA伸長生成物に互いに相補的である一対のプライマー
(c)デオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP)
(d)2価イオンおよび1価イオンを含むバッファー溶液、および
(e)ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減させたMutS変異体
[10]
[8]または[9]のいずれかに記載の反応液組成物を含む試薬またはキット。
本発明の一態様は、ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減させたMutS変異体を反応液中に含む核酸増幅法である。
本発明の核酸増幅法に用いるMutSとはDNAミスマッチ結合タンパク質であり、ミスマッチ塩基対を認識して結合するタンパク質である。
本発明における「ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性」の評価は、以下の方法に従う。
KOD −Plus−(Toyobo社製)添付のBuffer、dNTPs、MgSO4、酵素液(KOD −Plus−)を用い、1×PCR Buffer、および1.0mM MgSO4、15pmolのプライマー(配列番号2および3)、20ngのヒトゲノムDNA(Roche社製)、および1UのKOD −Plus−を含む20μlを含む溶液を作製し、この溶液に、さらにMutS(1.8μM)を含む反応液と、MutSを含まない反応液とを用意する。前記反応液ですぐにPCRを行うサンプルと、室温で1時間静置してからPCRを行うサンプルを調製する。PCRは、94℃、1分の前反応の後、94℃、20秒→60℃、30秒→68℃、4分を40サイクル繰り返すスケジュールでPCR system GeneAmp9700(Applied Biosystem社)にて行う。反応終了後、MultiNA(島津製作所社製)のDNA−12000キットに供し増幅産物を確認する。MutS濃度が1.8μMの場合において、すぐに熱サイクルを行ったサンプルと1時間放置してから熱サイクルを行ったサンプルとの増幅量を比較することでMutSのヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を評価できる。
なお、本評価方法において、「MutSを含まない反応液」は、1時間放置することが増幅量に与える影響を排除するためのコントロールとして用いる。
本発明の核酸増幅法を実施するための反応液組成物の構成は、ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減させたMutS変異体を反応液中に含むほかは、特に限定されない。例えばPCR反応液であれば、耐熱性DNAポリメラーゼ、鋳型となる核酸、1種以上のオリゴヌクレオチドプライマー、1種以上のデオキシヌクレオチド三リン酸又は、デオキシヌクレオチド三リン酸の誘導体、緩衝剤、及び塩よりなる群のうち少なくとも1つを含有させればよい。
(a)DNAポリメラーゼ
(b)一方のプライマーが他方のプライマーのDNA伸長生成物に互いに相補的である一対のプライマー
(c)デオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP)
(d)2価イオンおよび1価イオンを含むバッファー溶液、および
(e)ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減させたMutS変異体
前記反応液組成物には、必要に応じて、さらに、その他の試薬類、たとえばPCR増強因子、BSA、非イオン界面活性剤などを含んでもよい。
また、前記緩衝液中には、1〜5mM、好ましくは1.5〜2.5mM程度の濃度でMg2+を含むことが好ましい。更には、KClを含んでいてもよい。
本発明に用いるMutS変異体の変異前のMutSの由来は特に限定されない。
前記MutSの由来としては、MutS homolog 2〜6(配列番号4〜8)、Escherichia coli(配列番号9)、Salmonella typhimurium(配列番号10)、StreptococcusのhexA(配列番号11)、Thermus aquaticus(Taq)(配列番号12)、Aquifex aeolicus(配列番号13)およびThermus thermophilus(Tth)(配列番号1)などが挙げられるが、これに限定されない。また、このほかに、超好熱菌であるThermococcus kodakaraensis(配列番号14)とPyrococcus furiosus(配列番号15)などが挙げられるが、他のPyrococcus、Thermococcusを用いることができる。好ましくはTaq、Aquifex aeolicusおよびTthである。
Taq由来のMutS以外についてはATPase活性部位は特定されていないが、ATPase活性部位に関するアミノ酸は、由来の異なるMutSにおいて高度に保存されており(非特許文献2〜4)、アミノ酸配列の一次構造を比較(アラインメント)することにより、その位置を高い蓋然性で予測し確認することができる。
本明細書では、DNA Databank of Japan(DDBJ)のClustalW(http://clustalw.ddbj.nig.ac.jp/index.php/lang=ja)においてデフォルト(初期設定)のパラメーターを用いることにより、配列の一次構造を比較する。
本発明における極性アミノ酸とは、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン酸、グルタミン、システイン、チロシン、アルギニン、ヒスチジン、リシン、トレオニン、およびセリンであり、非極性アミノ酸はグリシン、アラニン、バリン、プロリン、フェニルアラニン、ロイシン、イソロイシン、トリプトファン、およびメチオニンである。
好ましい例において、K597アミノ酸はリシン(K)が非極性アミノ酸に置換されており、具体的にはK597MまたはK597Aのアミノ酸置換である。別の好ましい例において、D670アミノ酸はアスパラギン酸(D)が非極性アミノ酸に置換されており、具体的にはD670Aのアミノ酸置換である。別の好ましい例において、E671アミノ酸はグルタミン酸(E)が反対の極性を示すアミノ酸または非極性アミノ酸に置換されており、具体的にはE671K、E671A、E671M、またはE671Nのアミノ酸置換である。
本発明の核酸増幅法に用いるMutSを改変する方法は、既に当該技術分野において確立されている。よって、公知の方法に従い改変を行うことが出来、その態様は特に制限されない。
サーマス・サーモフィルス由来のMutS(Tth MutS)遺伝子を含有するプラスミドを作製した。
Therus thermophilus遺伝子発現プラスミドは文部科学省ナショナルバイオリソースプロジェクトを介して、独立行政法人理化学研究所バイオリソースセンターより提供された(非特許文献6)。これを利用して、TthMutSの配列をpBluescriptにクローニングした。得られたプラスミドによりエシェリシア・コリJM109を形質転換し、酵素調製に用いた。
Tth MutSのヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性の評価方法として、MutSを含む反応液を調製した後、室温で一時間放置し、PCRでの増幅量の違いを、Human β−グロビンの3.6kbを増幅することで比較した。
増幅阻害の原因がヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性によるものかどうかの確認を行った。評価方法として、dNTPsを除いた反応液を調製し、室温で1時間放置した後、PCR直前にdNTPsを添加してPCRを行った。直後と1時間後のPCRでの増幅量の違いを、Human β−グロビンの3.6kbを増幅することで比較した。
サーマス・サーモフィルス由来の改変型MutS(Tth MutS)遺伝子を含有するプラスミドを作製した。
変異導入に使用されるDNA鋳型は、pBluescriptにクローニングされたサーマス・サーモフィルス由来のMutS(Tth MutS)を用いた。変異導入にはKOD−Plus−Mutagenesis Kit(Toyobo社製)を用いて、方法は取り扱い説明書に準じて行った。なお、変異体の確認は塩基配列の解読で行った。得られたプラスミドによりエシェリシア・コリJM109を形質転換し、酵素調製に用いた。
実施例4で作製したプラスミドを表1に示す。
Tth MutS変異体(K597M、K697A、D670A、E671A、E671M、E671K、E671N)のヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性の評価方法として、反応液を調製した後、室温で一時間放置し、PCRでの増幅量の違いを、Human β−グロビンの3.6kbを増幅することで比較した。
Claims (10)
- ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減させたMutS変異体を反応液中に含む核酸増幅法。
- 前記MutS変異体が、ATPase活性部位を改変したMutS変異体である、請求項1に記載の方法。
- 前記MutS変異体が、ATPase活性部位の極性アミノ酸残基を非極性アミノ酸残基または反対の極性を示すアミノ酸残基に改変したMutS変異体である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記MutS変異体が、配列番号1に示されるアミノ酸における597、670、および671番目に相当するアミノ酸からなる前記ATPase活性部位に関するアミノ酸のうち、少なくとも1つのアミノ酸の改変を有するMutS変異体である、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
- K597に相当する改変がK597M又はK597Aのアミノ酸置換であるMutSを用いる、請求項4に記載の方法。
- D670に相当する改変がD670Aのアミノ酸置換であるMutSを用いる、請求項4に記載の方法。
- E671に相当する改変がE671A、E671M、E671K又はE671Nのアミノ酸置換であるMutSを用いる、請求項4に記載の方法。
- 請求項1から7のいずれかに記載の方法に用いるための反応液組成物。
- 以下の(a)〜(e)を含む、請求項8に記載の反応液組成物。
(a)DNAポリメラーゼ
(b)一方のプライマーが他方のプライマーのDNA伸長生成物に互いに相補的である一対のプライマー
(c)デオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP)
(d)2価イオンおよび1価イオンを含むバッファー溶液、および
(e)ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減させたMutS変異体 - 請求項8または9のいずれかに記載の反応液組成物を含む試薬またはキット。
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WO2013175815A1 (ja) * | 2012-05-22 | 2013-11-28 | 独立行政法人理化学研究所 | 核酸増幅反応におけるエラーを抑制する方法 |
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