JP2016077180A - RecA RECOMBINANT ENZYME AND STRAIGHT CHAIN DUPLEX DNA POLYMER FORMATION TECHNIQUE USING PROTEIN WITH RECOMBINANT ACTIVITY - Google Patents

RecA RECOMBINANT ENZYME AND STRAIGHT CHAIN DUPLEX DNA POLYMER FORMATION TECHNIQUE USING PROTEIN WITH RECOMBINANT ACTIVITY Download PDF

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柴田 武彦
Takehiko Shibata
武彦 柴田
直人 此村
Naoto Konomura
直人 此村
直人 新井
Naoto Arai
直人 新井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing polymeric straight chain duplex DNA by promoting the binding between DNA molecules without circularizing a plurality of straight chain duplex DNAs within the same molecule.SOLUTION: The invention discloses a method for producing duplex DNA in which a plurality of straight chain duplex DNAs are linked in series by incubating the plurality of straight chain duplex DNAs with DNA ligase under the presence of RecA family recombinant enzyme or a protein with recombinant activity to inhibit the binding of both ends within the straight chain duplex DNA molecule, and to promote the binding between the ends of straight chain duplex DNA molecules.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、複数の直鎖二重鎖DNAを直列に連結する際に、同一DNA分子内の環状化を抑え、DNA分子間の連結を促進する方法に関する。   The present invention relates to a method for suppressing the circularization in the same DNA molecule and promoting the linkage between DNA molecules when linking a plurality of linear double-stranded DNAs in series.

遺伝子工学分野の技術は、日々、目覚ましい進歩性を遂げており、新たな医薬や食品の開発においては、無くてならないツールを提供している。遺伝子操作の基本となるステップの1つに、所望の配列を有するDNAを作製するステップがある。中でも、複数の異なる直鎖二重鎖DNA分子を連結して、思い通りの配列を有するDNAを構築するためには、所望の順序で、DNA分子が結合していく必要がある。このステップで使用される酵素の1つに、DNAリガーゼ(DNA ligase)がある。DNAリガーゼは、DNA鎖の末端同士をリン酸ジエステル結合でつなぐ酵素であるが、必ずしも、異なるDNA分子間の末端同士を結合させるだけではなく、同一DNA分子内の末端同士をも結合させる。そのため、DNAリガーゼを用いて、異なるDNA分子を複数連結する場合、DNA分子間の連結によって生成する直鎖DNA以外にも、同一分子の末端同士の結合により環状のDNAも生じてしまう。このようなDNAの環状化は、所望の直鎖DNAの生成効率を低下させる要因の一つになっている。   The technology in the field of genetic engineering is making remarkable progress every day, and provides indispensable tools in the development of new medicines and foods. One of the basic steps of genetic manipulation is to prepare a DNA having a desired sequence. In particular, in order to construct a DNA having a desired sequence by linking a plurality of different linear double-stranded DNA molecules, the DNA molecules need to be bound in a desired order. One of the enzymes used in this step is DNA ligase. DNA ligase is an enzyme that connects the ends of DNA strands with a phosphodiester bond, but does not necessarily connect ends between different DNA molecules but also connects ends within the same DNA molecule. Therefore, when DNA ligase is used to connect a plurality of different DNA molecules, circular DNA is also generated due to the bonding of the ends of the same molecule, in addition to the linear DNA generated by the connection between the DNA molecules. Such circularization of DNA is one of the factors that reduce the production efficiency of desired linear DNA.

これまでに、直鎖二重鎖DNAを連結する際生じる、同一DNA分子内における環状化を抑えるために、多くの研究が行われてきた。例えば、分子クラウディング(molecular crowding)を行う高分子化合物の存在下では、DNAリガーゼによる平滑末端および粘着末端のDNA分子の連結を促進することが報告されていた(非特許文献1および非特許文献2)。しかしながら、上記のような分子クラウディングを用いる条件下では、同一分子内の3’末端と5’末端の結合をも促進されてしまい、DNAが環状化する現象を抑えることは困難であった。また、Hayashiらは、ポリエチレングリコール6000(PEG6000)存在下で、高濃度の1価カチオンを加えると、DNAリガーゼによるDNA分子間の結合が促進され、直鎖DNA多量体が生じることを報告した(非特許文献3)。しかしながら、Hayashiらの方法によると、DNA単量体の環状化は防げたとしても、多量体化したDNAの環状化まで防ぎうるかどうかについては、明らかにされていなかった。さらに、Ruscheらは、RecAの存在下において、T4 DNAリガーゼによる直鎖二重鎖DNA同士の結合反応が促進されることを報告している(非特許文献4)。しかし、RecAとT4 DNAリガーゼとを反応させる条件において、T4 DNAリガーゼ自体がATP要求性であることから、RecAによる二重鎖DNAの連結反応におけるATPの要求性については不明である。また、非特許文献4に開示される条件では、せいぜい3量体の直鎖二重鎖DNAが生じるに止まり、4量体以上の直鎖二重鎖DNAを調製することは、困難な状況にある。   So far, many studies have been conducted to suppress the circularization in the same DNA molecule that occurs when linking linear double-stranded DNA. For example, in the presence of a polymer compound that performs molecular crowding, it has been reported to promote the ligation of DNA molecules at the blunt end and sticky end by DNA ligase (Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document). 2). However, under the conditions using molecular crowding as described above, binding between the 3 'end and the 5' end in the same molecule is also promoted, and it has been difficult to suppress the phenomenon of DNA circularization. In addition, Hayashi et al. Reported that when a high concentration of monovalent cation was added in the presence of polyethylene glycol 6000 (PEG6000), DNA ligase promoted binding between DNA molecules, resulting in linear DNA multimers ( Non-patent document 3). However, according to the method of Hayashi et al., Although it was possible to prevent circularization of DNA monomers, it was not clarified whether circularization of multimerized DNA could be prevented. Furthermore, Rusche et al. Reported that the binding reaction between linear double-stranded DNAs by T4 DNA ligase is promoted in the presence of RecA (Non-patent Document 4). However, since T4 DNA ligase itself is ATP-requiring under the conditions in which RecA and T4 DNA ligase are reacted, it is unclear as to whether ATP is required in the ligation reaction of double-stranded DNA with RecA. In addition, under the conditions disclosed in Non-Patent Document 4, at most, a trimeric linear double-stranded DNA is produced, and it is difficult to prepare a tetrameric or higher linear double-stranded DNA. is there.

以上のように、複数の直鎖二重鎖DNAを、DNA分子内での環状化を防いで、効率的に、多量体直鎖二重鎖DNAを作製するには、さらなる研究開発が必要な状況にあった。   As described above, further research and development is necessary to efficiently produce multimeric linear double-stranded DNA by preventing the circularization of multiple linear double-stranded DNA within the DNA molecule. Was in the situation.

Pheifferら, Nucleic Acids Res., 11:7853-7871 1983.Pheiffer et al., Nucleic Acids Res., 11: 7853-7871 1983. Zimmermanら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 80:5852-5856 1983.Zimmerman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 80: 5852-5856 1983. Hayashiら, Nucleic Acids Res., 13:3261-3271 1985.Hayashi et al., Nucleic Acids Res., 13: 3261-3271 1985. Ruscheら, J. Biol. Chem., 260:949-955 1985.Rusche et al., J. Biol. Chem., 260: 949-955 1985.

本発明は、複数の直鎖二重鎖DNAを、同一分子の環状化を防ぎ、DNA分子同士の結合を促進させ、多量体の直鎖二重鎖DNAを作製することを課題とする。   It is an object of the present invention to produce a multimeric linear double-stranded DNA by preventing a plurality of linear double-stranded DNAs from circularizing the same molecule and promoting the binding between DNA molecules.

本発明者らは、RecAファミリー組換え酵素であるRecA、Rad51、組換え活性をもつ蛋白質であるRad52存在下において、直鎖二重鎖DNAをDNAリガーゼにより連結させる場合、直鎖二重鎖DNA同士の結合が促進され、かつ、直鎖二重鎖DNA分子内の末端同士が結合することによる該DNA分子の環状化が抑制される条件を見出し、本発明を完成させた。   In the presence of RecA family recombination enzymes RecA, Rad51, and Rad52, a protein having recombination activity, when the linear double-stranded DNA is ligated by DNA ligase, the linear double-stranded DNA The present inventors have completed the present invention by finding a condition that the binding between the DNA molecules is promoted and the circularization of the DNA molecules due to the bonding of the ends in the linear double-stranded DNA molecule is suppressed.

すなわち、本発明は、以下の(1)〜(12)である。
(1)RecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質の存在下において複数の直鎖二重鎖DNAをDNAリガーゼとインキュベートすることにより、直鎖二重鎖DNA分子間の末端同士の結合を促進し、および、該直鎖二重鎖DNA分子内の両末端の結合を抑制して、複数の直鎖二重鎖DNAが直列に連結した二重鎖DNAを作製する方法。
(2)前記直鎖二重鎖DNA分子の結合される末端が粘着末端であることを特徴とする上記(1)に記載の方法。
(3)前記直鎖二重鎖DNA分子の結合される末端が平滑末端であることを特徴とする上記(1)に記載の方法。
(4)前記RecAファミリー組換え酵素が、RecA、Rad51からなるグループから選択され、組換え活性をもつ蛋白質がRad52であることを特徴とする上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の方法。
(5)前記RecAファミリー組換え酵素が、RecAであることを特徴とする上記(4)に記載の方法。
(6)ATP非存在下でインキュベートすることを特徴とする上記(5)に記載の方法。
(7)さらに、ATPおよび分子クラウディング効果を有する分子を添加した条件で、インキュベートすることを特徴とする上記(5)に記載の方法。
(8)前記RecAファミリー組換え酵素が、Rad 51であり、かつ、ATP存在下でインキュベートすることを特徴とする上記(1)に記載の方法。
(9)前記組み換え活性を持つ蛋白質が、Rad52であることを特徴とする上記(1)に記載の方法。
(10)さらに、分子クラウディング効果を有する分子を添加した条件でインキュベートすることを特徴とする上記(8)または(9)に記載の方法。
(11)前記分子クラウディング効果を有する分子がポリエチレングリコールであることを特徴とする上記(7)または(10)に記載の方法。
(12)RecAファミリー組換え酵素もしくは組換え活性をもつ蛋白質、または、RecAファミリー組換え酵素の発現ベクターもしくは組換え活性をもつ蛋白質の発現ベクターを含むキットであって、複数の直鎖二重鎖DNAが直列に連結した二重鎖DNAを作製するためのキット。
That is, this invention is the following (1)-(12).
(1) Incubating multiple linear double-stranded DNAs with DNA ligase in the presence of a RecA family recombinase or a protein having recombination activity, thereby binding the ends of the linear double-stranded DNA molecules to each other. A method for producing a double-stranded DNA in which a plurality of linear double-stranded DNAs are connected in series by promoting and suppressing binding at both ends in the linear double-stranded DNA molecule.
(2) The method according to (1) above, wherein the end to which the linear double-stranded DNA molecule is bonded is a sticky end.
(3) The method according to (1) above, wherein the end to which the linear double-stranded DNA molecule is bonded is a blunt end.
(4) The RecA family recombinase is selected from the group consisting of RecA and Rad51, and the protein having recombination activity is Rad52, according to any one of (1) to (3) above Method.
(5) The method according to (4) above, wherein the RecA family recombinase is RecA.
(6) The method according to (5) above, which comprises incubating in the absence of ATP.
(7) The method according to (5) above, further comprising incubation under conditions to which ATP and a molecule having a molecular crowding effect are added.
(8) The method according to (1) above, wherein the RecA family recombination enzyme is Rad 51 and incubated in the presence of ATP.
(9) The method according to (1) above, wherein the protein having recombination activity is Rad52.
(10) The method according to (8) or (9), further comprising incubating under conditions to which a molecule having a molecular crowding effect is added.
(11) The method according to (7) or (10) above, wherein the molecule having a molecular crowding effect is polyethylene glycol.
(12) A kit comprising a RecA family recombinase or a protein having recombination activity, or an expression vector of a RecA family recombinase or a protein having recombination activity, comprising a plurality of linear duplexes A kit for preparing double-stranded DNA in which DNA is linked in series.

本発明により、直鎖二重鎖DNAの環状化を抑制し、複数の直鎖二重鎖DNAを連結させることが可能になる。その結果、所望の塩基配列を有する二重鎖DNAを効率よく作製することが可能となる。   According to the present invention, circularization of linear double-stranded DNA can be suppressed and a plurality of linear double-stranded DNAs can be linked. As a result, a double-stranded DNA having a desired base sequence can be efficiently produced.

PEG存在下における、直鎖二重鎖DNAの結合反応の検討結果(従来技術の検討)。PstIで切断した、両端に相補的な4塩基の3’突出単鎖部分をもつpUC119 二重鎖DNAに、大腸菌のDNA ligase (Takara社、4U/20 μL)を37℃、40分間反応させた。 表示濃度のPEG6000を加え、ATPの存在下、非存在下で反応を行い、反応産物をEtidium bromideなし(A)、または、0.06μM Etidium bromide存在下(B)で、アガロースゲル電気泳動した結果である。図中、Cは、環状DNAであることを、Lは直鎖状DNAであることを示す。Results of examination of linear double-stranded DNA binding reaction in the presence of PEG (consideration of conventional technology). PUC119 double-stranded DNA with 3 'protruding single-stranded parts of 4 bases complementary at both ends, cleaved with PstI, was reacted with E. coli DNA ligase (Takara, 4U / 20 μL) at 37 ° C for 40 minutes. . As a result of performing the reaction in the presence or absence of ATP, adding the indicated concentration of PEG6000, and subjecting the reaction product to agarose gel electrophoresis without Etidium bromide (A) or in the presence of 0.06 μM Etidium bromide (B). is there. In the figure, C indicates circular DNA, and L indicates linear DNA. PEG存在下における直鎖二重鎖DNAの結合反応に対する1価カチオンの影響の検討(従来技術の検討)。Pst1で切断したpUC119 二重鎖DNA(6μM)に、表示濃度のNaClと、3.8, 7.5, 11.3%のPEG6000を加えて、T4 DNA ligase (20U/μL)を37℃、40分間反応させた。反応産物をEtidium bromideなし(A)、または、0.06μM Etidium bromide存在下(B)で、アガロースゲル電気泳動を行った結果である。図中、Cは、環状DNAであることを、Lは直鎖状DNAであることを示す。なお、上記DNA濃度(6μM)は、DNAを構成するヌクレオチドの濃度のことである(本明細書において、以下同じ)。Examination of the influence of monovalent cations on the binding reaction of linear double-stranded DNA in the presence of PEG (examination of conventional technology). PUC119 double-stranded DNA (6 μM) cleaved with Pst1 was added with the indicated concentrations of NaCl and 3.8, 7.5, 11.3% PEG6000, and reacted with T4 DNA ligase (20 U / μL) at 37 ° C. for 40 minutes. The reaction product is the result of agarose gel electrophoresis in the absence of Etidium bromide (A) or in the presence of 0.06 μM Etidium bromide (B). In the figure, C indicates circular DNA, and L indicates linear DNA. The DNA concentration (6 μM) refers to the concentration of nucleotides constituting DNA (the same applies hereinafter). 直鎖二重鎖DNAの連結反応に対するRecAの促進効果(PEG6000非存在下)。PstIで切断したpUC119 直鎖二重鎖DNA (6μM)を、NAD依存型大腸菌 DNA ligase (6U/20 μL)を37℃、 40分間反応させた。その後、反応産物を0.06 μM Etidium bromide存在下で、アガロースゲル電気泳動を行った結果である。図中、Cは、環状DNAであることを、Lは直鎖状DNAであることを示す。Promoting effect of RecA on ligation reaction of linear double-stranded DNA (in the absence of PEG6000). PUC119 linear double-stranded DNA (6 μM) cleaved with PstI was reacted with NAD-dependent E. coli DNA ligase (6U / 20 μL) at 37 ° C. for 40 minutes. Thereafter, the reaction product was subjected to agarose gel electrophoresis in the presence of 0.06 μM Etidium bromide. In the figure, C indicates circular DNA, and L indicates linear DNA. 直鎖二重鎖DNAの連結反応に対するRecAの促進効果(PEG6000存在下)。表示される量のPEG6000存在下で、NAD依存型大腸菌DNA ligaseにより、HindIII、または、PstIで切断したpUC119 直鎖二重鎖DNAを連結させる反応(37℃、40分)に、2 μMのRecAを添加した。反応後、反応産物を、0.06 μM Etidium bromide存在下で、アガロースゲルで電気泳動した。図中、Lは直鎖状DNAであることを示す。Promoting effect of RecA on ligation reaction of linear double-stranded DNA (in the presence of PEG6000). In the presence of the indicated amount of PEG6000, 2 μM RecA in a reaction (37 ° C, 40 minutes) in which pUC119 linear double-stranded DNA cleaved with HindIII or PstI was ligated with NAD-dependent E. coli DNA ligase. Was added. After the reaction, the reaction product was electrophoresed on an agarose gel in the presence of 0.06 μM Etidium bromide. In the figure, L indicates linear DNA. RecA存在下での直鎖二重鎖DNAの連結反応に対する、Mg2+の影響について調べた結果である。表示濃度のMgCl2とNAD依存型大腸菌DNA ligaseの存在下、および、3.75%(W/V)のPEG6000の存在下において、PstIで切断したpUC119 直鎖二重鎖DNA(6 μM)を連結させる反応(37°C 40分)に、2 μMのRecA、または、2 μMのRecAおよび1.3mMのATPを添加した。反応後、反応産物を0.06μM Etidium bromide存在下で、アガロースゲルで電気泳動した。It is the result of investigating the influence of Mg 2+ on the ligation reaction of linear double-stranded DNA in the presence of RecA. Ligating pUC119 linear double-stranded DNA (6 μM) cleaved with PstI in the presence of the indicated concentrations of MgCl 2 and NAD-dependent E. coli DNA ligase and 3.75% (W / V) of PEG6000 2 μM RecA or 2 μM RecA and 1.3 mM ATP were added to the reaction (37 ° C. 40 min). After the reaction, the reaction product was electrophoresed on an agarose gel in the presence of 0.06 μM Etidium bromide. RecA存在下での直鎖二重鎖DNAの連結反応におけるインキュベーション時間の検討を行った。NAD依存型大腸菌DNA ligaseによる直鎖二重鎖DNAの連結反応に関し、反応液中に、PEGのみを添加(上図)、PEGおよび RecAを添加(中央図)、PEG、RecAおよびATPを添加(下図)した状態で、37℃にて、表示される反応時間インキュベートし、反応産物を0.06 μM Etidium bromide存在下で、アガロースゲル電気泳動した。The incubation time in the ligation reaction of linear double-stranded DNA in the presence of RecA was examined. For ligation of linear double-stranded DNA with NAD-dependent E. coli DNA ligase, add PEG only (upper figure), add PEG and RecA (middle figure), and add PEG, RecA and ATP (in the middle figure) The reaction product was incubated at 37 ° C. for the indicated reaction time in the state shown below, and the reaction product was subjected to agarose gel electrophoresis in the presence of 0.06 μM Etidium bromide. PEG6000, ATP存在下、反応時間40分とし、直鎖二重鎖DNAの濃度とRecAの濃度を変化させた場合の連結反応について調べた結果である。表示の各DNA濃度において、RecAの濃度を図に表示の通り変化させて、反応を行わせた。反応条件は、図の下に記載した。It is the result of investigating a ligation reaction when the concentration of linear double-stranded DNA and the concentration of RecA were changed in the presence of PEG6000 and ATP, with a reaction time of 40 minutes. At each indicated DNA concentration, the RecA concentration was varied as indicated in the figure to perform the reaction. The reaction conditions are listed below the figure. 直鎖二重鎖DNAの連結反応に対するRad51の影響の検討。PstIで切断した、pUC119 直鎖二重鎖DNA (6 μM)を、ATP依存性のT4 DNA ligaseにより連結させる反応(37℃、40分)に、1.3mM ATPの存在下、7mM MgCl2存在下、3.75%のPEGの存在下または非存在下において、表示濃度のRad51を添加した。反応産物は、0.06 μM Etidium bromide存在下で、アガロースゲル電気泳動した。上図は、アガロースゲル電気泳動の結果、中央の図は、直鎖二重鎖DNA(polymer)のバンドの濃度を定量した結果、下図は、環状二重鎖DNA(supercoil)のバンドの濃度を定量した結果である。バンドの定量は、各レーンのバンド(polymer, linear, supercoil)の総量を100%として表示した。Examination of the influence of Rad51 on the ligation reaction of linear double-stranded DNA. PUC119 linear double-stranded DNA (6 μM) cleaved with PstI was ligated with ATP-dependent T4 DNA ligase (37 ° C, 40 min) in the presence of 1.3 mM ATP and 7 mM MgCl 2 The indicated concentration of Rad51 was added in the presence or absence of 3.75% PEG. The reaction product was subjected to agarose gel electrophoresis in the presence of 0.06 μM Etidium bromide. The upper figure is the result of agarose gel electrophoresis, the middle figure is the result of quantifying the concentration of the linear double-stranded DNA (polymer) band, and the lower figure is the concentration of the circular double-stranded DNA (supercoil) band. It is the result of quantification. The quantification of the bands was expressed with the total amount of bands (polymer, linear, supercoil) in each lane as 100%. Rad51存在下における、直鎖二重鎖DNAの連結反応に対するPEG6000の影響の検討。PstIで切断したpUC119 直鎖二重鎖DNA (6 μM)を、NAD依存型大腸菌DNA ligaseにより連結させる反応(37℃、40分)に、1.3mM ATP存在下または非存在下、7mM MgCl2存在下、表示濃度のPEG6000の存在下において、0.5μMのRad51を添加した。反応後、反応産物を、0.06 μM Etidium bromide存在下で、アガロースゲル電気泳動を行った。Examination of the effect of PEG6000 on the ligation reaction of linear double-stranded DNA in the presence of Rad51. PUC119 linear double-stranded DNA (6 μM) cleaved with PstI is ligated with NAD-dependent E. coli DNA ligase (37 ° C, 40 min) in the presence or absence of 1.3 mM ATP, 7 mM MgCl 2 present Below, 0.5 μM Rad51 was added in the presence of the indicated concentration of PEG6000. After the reaction, the reaction product was subjected to agarose gel electrophoresis in the presence of 0.06 μM Etidium bromide. Rad52による直鎖二重鎖DNAの連結促進反応の検討。PstIで切断したpUC119 直鎖二重鎖DNA (6 μM)を、ATP依存性のT4 DNA ligase(この場合、1.3mMとなるようにATPを加える)、または、NAD依存型大腸菌DNA ligase(この場合、0.1mMとなるようにNADを加える)により連結させる反応(37℃、40分)に、7mM MgCl2存在下において、表示濃度のRad52を添加した。反応後、反応産物を、0.06 μM Etidium bromide存在下で、アガロースゲル電気泳動した。上図は、アガロースゲル電気泳動の結果、中央の図は、直鎖二重鎖DNA(polymer)のバンドの濃度を定量した結果、下図は、環状二重鎖DNA(supercoil)のバンドの濃度を定量した結果である。バンドの定量は、各レーンのバンド(polymer, linear, supercoil)の総量を100%として表示した。Examination of the ligation promotion reaction of linear double-stranded DNA by Rad52. PUC119 linear double-stranded DNA (6 μM) cleaved with PstI is added to ATP-dependent T4 DNA ligase (in this case, ATP is added to 1.3 mM) or NAD-dependent E. coli DNA ligase (in this case) In the presence of 7 mM MgCl 2, the indicated concentration of Rad52 was added to the reaction (37 ° C., 40 minutes) ligated by adding NAD to 0.1 mM. After the reaction, the reaction product was subjected to agarose gel electrophoresis in the presence of 0.06 μM Etidium bromide. The upper figure is the result of agarose gel electrophoresis, the middle figure is the result of quantifying the concentration of the linear double-stranded DNA (polymer) band, and the lower figure is the concentration of the circular double-stranded DNA (supercoil) band. It is the result of quantification. The quantification of the bands was expressed with the total amount of bands (polymer, linear, supercoil) in each lane as 100%.

本発明の実施形態の一つは、RecAファミリー組換え酵素、または組換え活性をもつ蛋白質の存在下において、複数の直鎖二重鎖DNAをDNAリガーゼとインキュベートすることにより、直鎖二重鎖DNA分子間の末端同士の結合を促進し、および、該直鎖二重鎖DNA分子内の両末端の結合を抑制して、複数の直鎖二重鎖DNAが直列に連結した二重鎖DNAを作製する方法である。
ここで、RecAファミリー組換え酵素とは、相同DNA 対合反応を触媒する酵素のことで、例えば、RecA蛋白質、Rad51蛋白質、Dmc1蛋白質、RadA蛋白質などを上げることができる。また、組換え活性をもつ蛋白質とは、相同組み換えの過程において機能することが知られている蛋白質のことで、例えば、Rad51 蛋白質パラログ(Rad51B蛋白質、Rad51C蛋白質、Rad51D蛋白質、Rad51L蛋白質、Rad51L2蛋白質、Rad51D蛋白質、Rad51L3蛋白質、Xrcc2蛋白質またはXrcc3蛋白質)、およびRad52蛋白質などをあげることができる。
One embodiment of the present invention is to incubate a plurality of linear double-stranded DNAs with a DNA ligase in the presence of a RecA family recombinase or a protein having recombination activity. Double-stranded DNA in which a plurality of linear double-stranded DNAs are connected in series by promoting the bonding between the ends of DNA molecules and suppressing the binding of both ends in the linear double-stranded DNA molecule It is a method of producing.
Here, the RecA family recombinase is an enzyme that catalyzes a homologous DNA pairing reaction, and examples thereof include RecA protein, Rad51 protein, Dmc1 protein, and RadA protein. A protein having recombination activity is a protein known to function in the process of homologous recombination. For example, Rad51 protein paralog (Rad51B protein, Rad51C protein, Rad51D protein, Rad51L protein, Rad51L2 protein, Rad51D protein, Rad51L3 protein, Xrcc2 protein or Xrcc3 protein), and Rad52 protein.

本発明に用いられるRecA蛋白質としては、例えば、Karlinら、 "Bacterial classifications derived from RecA protein sequence comparisons," J. Bacteriol., 177,6881-6893 (1995)に記載されている種々のRecA蛋白質を使用してもよく、または、NCBIのデータベースに登録されているアミノ酸配列またはcDNA配列、例えば、アクセッション番号WP_000755731、GI番号446678385で示されるStaphylococcus aureusのRecA蛋白質およびcDNA、あるいは、アクセッション番号BAA04215(アミノ酸配列)、D17392(塩基配列)で示されるThermus thermophiles HB8のRecA蛋白質およびcDNAの他、本実施例で使用した、配列番号1で表されるRecA蛋白質(配列番号2はこれをコードする塩基配列を示す)を使用してもよい。
また、本発明のRad51蛋白質およびRad52蛋白質は、NCBI(National Center for Biotechnology Information)のデータベースに登録されているアミノ酸配列またはcDNA配列、例えば、アクセッション番号CAA45563、GI番号4275で示されるSaccharomyces cerevisiaeのRad51蛋白質およびcDNAの他、本実施例で使用した配列番号3で表されるRad51蛋白質(配列番号4はこれをコードする塩基配列を示す)、配列番号5で表されるRad52蛋白質(配列番号6はこれをコードする塩基配列を示す)を使用してもよい。
As the RecA protein used in the present invention, for example, various RecA proteins described in Karlin et al., “Bacterial classifications derived from RecA protein sequence comparisons,” J. Bacteriol., 177,6881-6893 (1995) are used. Alternatively, the amino acid sequence or cDNA sequence registered in the NCBI database, for example, RecA protein and cDNA of Staphylococcus aureus represented by accession number WP_000755731, GI number 446678385, or accession number BAA04215 (amino acid In addition to the RecA protein and cDNA of Thermus thermophiles HB8 represented by D17392 (base sequence), the RecA protein represented by SEQ ID NO: 1 (SEQ ID NO: 2 is the base sequence encoding this). May be used.
The Rad51 protein and Rad52 protein of the present invention are amino acid sequences or cDNA sequences registered in NCBI (National Center for Biotechnology Information) database, for example, Rad51 of Saccharomyces cerevisiae represented by accession number CAA45563, GI number 4275. In addition to protein and cDNA, the Rad51 protein represented by SEQ ID NO: 3 used in this Example (SEQ ID NO: 4 represents the base sequence encoding this), and the Rad52 protein represented by SEQ ID NO: 5 (SEQ ID NO: 6 represents (A base sequence encoding this) may be used.

さらに、本発明のRecA蛋白質、Rad51蛋白質、および、Rad52蛋白質には、これらの蛋白質と実質的に同一の蛋白質も含まれる。
例えば、RecA蛋白質、Rad51蛋白質、および、Rad52蛋白質が、各々、配列番号1、配列番号3、および、配列番号5で表される場合、これらの、RecA蛋白質、Rad51蛋白質、および、Rad52蛋白質と実質的に同一の蛋白質とは、配列番号1、配列番号3、配列番号5で表されるアミノ酸配列と、各々、約60%以上、好ましくは約70%以上、より好ましくは約80%,81%,82%,83%,84%,85%,86%,87%,88%,89%,90%,91%,92%,93%,94%,95%,96%,97%,98%,最も好ましくは約99%のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、DNAリガーゼによる直鎖二重鎖DNA分子間の末端の結合を促進する活性を有する蛋白質のことである。
Furthermore, the RecA protein, Rad51 protein, and Rad52 protein of the present invention also include proteins substantially identical to these proteins.
For example, when RecA protein, Rad51 protein, and Rad52 protein are represented by SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, and SEQ ID NO: 5, respectively, these RecA protein, Rad51 protein, and Rad52 protein are substantially the same. The identical protein is about 60% or more, preferably about 70% or more, more preferably about 80% or 81%, respectively, with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5. , 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98 %, Most preferably a protein having an amino acid sequence having amino acid identity of about 99% and having an activity of promoting terminal binding between linear double-stranded DNA molecules by DNA ligase.

あるいは、RecA蛋白質、Rad51蛋白質、および、Rad52蛋白質が、各々、配列番号1、配列番号3、および、配列番号5で表される場合、これらの、RecA蛋白質、Rad51蛋白質、および、Rad52蛋白質と実質的に同一の蛋白質とは、配列番号1、配列番号3、配列番号5で表されるアミノ酸中に、各々、1または数個(好ましくは、1〜30個程度、より好ましくは1〜10個程度、さらに好ましくは1〜5個)のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、DNAリガーゼによる直鎖二重鎖DNA分子間の末端の結合を促進する活性を有する蛋白質のことである。
アミノ酸の欠失、付加及び置換は、蛋白質をコードする核酸に元々存在した変異であってもよく、また、該核酸を当該技術分野で公知の手法によって改変することによって新たに導入したものであってもよい。該改変は、例えば、特定のアミノ酸残基の置換は、市販のキット(例えば、MutanTM−G(TaKaRa社)、MutanTM−K(TaKaRa社))等を使用しても実施することができる。
なお、本明細書においては、RecA、Rad51、Rad52と記載した場合には、特に断らない限り、各々、RecA蛋白質、Rad51蛋白質、Rad52蛋白質のことを指す。
Alternatively, when the RecA protein, the Rad51 protein, and the Rad52 protein are represented by SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, and SEQ ID NO: 5, respectively, the RecA protein, the Rad51 protein, and the Rad52 protein are substantially the same. In the amino acids represented by SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3, and SEQ ID NO: 5, one or several proteins (preferably about 1 to 30, more preferably 1 to 10), respectively. A protein having an amino acid sequence in which amino acids are deleted, substituted or added, and having an activity of promoting terminal binding between linear double-stranded DNA molecules by DNA ligase That is.
Amino acid deletions, additions, and substitutions may be mutations that originally existed in nucleic acids encoding proteins, or were newly introduced by modifying the nucleic acids by methods known in the art. May be. In the modification, for example, substitution of a specific amino acid residue can also be performed using a commercially available kit (for example, MutanTM-G (TaKaRa), MutanTM-K (TaKaRa)).
In the present specification, the terms “RecA”, “Rad51”, and “Rad52” refer to the RecA protein, the Rad51 protein, and the Rad52 protein, respectively, unless otherwise specified.

本発明は、DNAリガーゼによる直鎖二重鎖DNAの分子間の結合を促進して直列に直鎖二重鎖DNAを連結し、かつ、直鎖二重鎖DNA(単量体の直鎖二重鎖DNAの他、直列につながった直鎖二重鎖DNAを含まれる)の環状化を防ぐ方法に関するものである。本発明において使用される直鎖二重鎖DNAの末端の形状は、平滑末端、粘着末端いずれの形状であってもよいが、平滑末端同士、または、粘着末端同士を結合させることが好ましい。   The present invention promotes the binding between linear double-stranded DNA molecules by DNA ligase to connect linear double-stranded DNAs in series, and linear double-stranded DNA (monomer linear double-stranded DNA). The present invention relates to a method for preventing circularization of heavy chain DNA (including linear double-stranded DNA connected in series). The shape of the end of the linear double-stranded DNA used in the present invention may be either a blunt end or a sticky end, but it is preferable to connect the blunt ends or the sticky ends.

本発明において使用されるDNAリガーゼ(DNA ligase)とは、DNA鎖の末端同士をリン酸ジエステル結合でつなぐ酵素のことであり、このような活性を有する酵素であれば如何なるものであっても使用可能である。DNAリガーゼの例としては、限定はしないが、例えば、大腸菌(E. coli)由来のDNAリガーゼ、T4ファージ由来のT4 DNAリガーゼ、超好熱性の海生古細菌である Pyrococcus furiosus に由来するPfu DNAリガーゼ、T7ファージ由来のT7 DNA Ligase、Thermus thermophiles HB8由来のDNA ligase(アクセッション番号:AAA27487(アミノ酸配列)、M36417(塩基配列))などを挙げることができる。   The DNA ligase used in the present invention is an enzyme that connects the ends of DNA strands with a phosphodiester bond, and any enzyme having such an activity can be used. Is possible. Examples of DNA ligase include, but are not limited to, DNA ligase from E. coli, T4 DNA ligase from T4 phage, Pfu DNA from Pyrococcus furiosus, a hyperthermophilic marine archaea Examples include ligase, T7 DNA Ligase derived from T7 phage, DNA ligase derived from Thermus thermophiles HB8 (accession number: AAA27487 (amino acid sequence), M36417 (base sequence)).

本発明において、直鎖二重鎖DNAを直列に連結するときの反応条件は、DNAリガーゼの酵素反応において至適な、一般的に用いられる条件であれば、いかなる条件であってもよく、反応溶液中には、例えば、MgCl2などの2価カチオン、NaClなどの塩の他、DTTなどの還元剤、ATPやNADなどの補酵素を加えてもよい。特に、分子クラウディング効果を有する分子を適宜加えることで、効率よく、直鎖二重鎖DNAの連結を促進し、直鎖二重鎖DNAの環状化を防ぐことができる。
本発明で使用される分子クラウディング効果を有する分子は、特に限定されないが、例えば、ポリエチレングリコール(例えば、PEG200, PEG400, PEG6000, PEG8000, PEG20000など、特に限定はしない)、フィコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルメチルオキサゾリン、ポリエチルオキサゾリン、ポリヒドロキシプロピルオキサゾリン、ポリヒドロキシプロピルメタアクリルアミド、ポリメタアクリルアミド、ポリジメチルアクリルアミド、ポリヒドロキシプロピルメタアクリレート、ポリヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリアスパルトアミド、合成ポリアミノ酸、アルブミン、ヘモグロビン、スクロース、デキストラン、エピクロロヒドリン、フェコール、ソルビトール、TMAO(トリメチルアミン-N-オキシド)、トリメチルグリシン、DMSO(ジメチルスルホキシド)、トリエチレングリコール、エチレングリコール、メタノール、エタノール、尿素、アセトアミド、8-mer DNA等が挙げられる。
In the present invention, the reaction conditions for linking linear double-stranded DNAs in series may be any conditions as long as they are optimally used in the enzymatic reaction of DNA ligase and are generally used. For example, a divalent cation such as MgCl 2 , a salt such as NaCl, a reducing agent such as DTT, and a coenzyme such as ATP or NAD may be added to the solution. In particular, by appropriately adding a molecule having a molecular crowding effect, it is possible to efficiently promote the linkage of linear double-stranded DNA and prevent the circular double-stranded DNA from being circularized.
The molecule having a molecular crowding effect used in the present invention is not particularly limited. For example, polyethylene glycol (for example, PEG200, PEG400, PEG6000, PEG8000, PEG20000, etc. is not particularly limited), Ficoll, polyvinyl alcohol, polyvinyl Pyrrolidone, polyvinyl methyl ether, polyvinyl methyl oxazoline, polyethyl oxazoline, polyhydroxypropyl oxazoline, polyhydroxypropyl methacrylamide, polymethacrylamide, polydimethylacrylamide, polyhydroxypropyl methacrylate, polyhydroxyethyl acrylate, hydroxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, Polyaspartamide, synthetic polyamino acid, albumin, hemoglobin, sucrose, dextran, epichrome Hydrin, Fekoru, sorbitol, TMAO (trimethylamine -N- oxide), trimethyl glycine, DMSO (dimethyl sulfoxide), triethylene glycol, ethylene glycol, methanol, ethanol, urea, acetamide, and a 8-mer DNA and the like.

本発明のRecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質として、RecA、Rad51またはRad52を使用する場合の反応条件について記載する。なお、反応溶液中に加えるDNAリガーゼの量は、特に限定されず、使用するDNAリガーゼの至適なユニット数を使用すればよい。なお、RecAファミリー組換え酵素として、RecAを用いる場合には、RecAに比べてDNAリガーゼの活性が過剰になると直鎖二重鎖DNAの環状化が生じやすくなるため、DNAリガーゼの量は、過剰にならない程度が望ましい。また、長い直鎖二重鎖DNA(多量体の直鎖二重鎖DNA)を調製したい場合には、DNAリガーゼの量に対し、RecAの量を上げることが望ましい(図7などを参照のこと)。   The reaction conditions when RecA, Rad51 or Rad52 is used as the RecA family recombinase of the present invention or a protein having recombination activity are described. The amount of DNA ligase added to the reaction solution is not particularly limited, and an optimal unit number of the DNA ligase to be used may be used. In addition, when RecA is used as the RecA family recombination enzyme, the DNA ligase activity tends to occur when the DNA ligase activity is excessive compared to RecA. It is desirable that it does not become. In addition, when it is desired to prepare a long linear double-stranded DNA (multimeric linear double-stranded DNA), it is desirable to increase the amount of RecA relative to the amount of DNA ligase (see FIG. 7 and the like). ).

本発明のRecAファミリー組換え酵素として、RecAを使用する場合、反応溶液中に加えるRecAの量は、直鎖状二重鎖DNAを構成するヌクレオチドを1モルとした場合、モル比で、RecAは、0.01〜0.1程度が好ましく、0.02〜0.05がより好ましく、0.04程度が最も好ましい。特に、PEGなどの分子クラウディング効果を有する分子およびATPの存在下においては、直鎖二重鎖DNAを構成するヌクレオチドを1モルに対し、RecAは、0.04モル程度が適切で、RecAの量がこれを超えると反応効率が下がる傾向にある。また、PEGなどの分子クラウディング効果を有する分子を添加しない条件においては、ATPは添加しない方が望ましく、例えば、1.3mMのATPの存在下において、直鎖二重鎖DNAの連結は完全に阻害される。
なお、本明細書においては、DNAの濃度に関し、DNAを構成するヌクレオチドの濃度として表示しており、直鎖二重鎖DNA自体のモル濃度では無い点に注意が必要である。
他方、PEGなどの分子クラウディング効果を有する分子を添加する場合には、ATPを例えば、1〜3mM程度、好ましくは、1〜2mM程度加えるとよい。また、PEGなどの分子クラウディング効果を有する分子は、PEG6000を例にすると、例えば、1.0%〜10%(w/v)、好ましくは、2.5%〜5.0(w/v)程度加えてもよい。もちろん、使用する分子クラウディング効果を有する分子によって、至適な濃度等は、当業者であれば適宜決定することができるので、特に、上記数値に限定されるものではない。
PEGなどの分子クラウディング効果を有する分子とATPの存在下において、RecAによる直鎖二重鎖DNAの連結反応は、非常に効率よく進み(例えば、短い反応時間で効率よく直鎖二重鎖DNAの連結を促進し、かつ、環状化を抑制する)。
また、反応中に、MgCl2を加える場合には、4mM以上、より好ましくは、5mM以上、さらに好ましくは、7mM以上の条件を用いるとよい。
When RecA is used as the RecA family recombinase of the present invention, the amount of RecA added to the reaction solution is a molar ratio when the amount of nucleotides constituting the linear double-stranded DNA is 1 mol, and RecA is 0.01 to 0.1 is preferable, 0.02 to 0.05 is more preferable, and 0.04 is most preferable. In particular, in the presence of a molecule having a molecular crowding effect such as PEG and ATP, about 0.04 mol of RecA is appropriate for 1 mol of nucleotide constituting the linear double-stranded DNA, and the amount of RecA is Beyond this, the reaction efficiency tends to decrease. In addition, it is desirable not to add ATP under conditions where no molecules having a molecular crowding effect such as PEG are added. For example, in the presence of 1.3 mM ATP, ligation of linear double-stranded DNA is completely inhibited. Is done.
It should be noted that in this specification, the concentration of DNA is expressed as the concentration of nucleotides constituting DNA, and is not the molar concentration of linear double-stranded DNA itself.
On the other hand, when adding a molecule having a molecular crowding effect, such as PEG, ATP is added, for example, about 1 to 3 mM, and preferably about 1 to 2 mM. Further, a molecule having a molecular crowding effect such as PEG may be added, for example, about 1.0% to 10% (w / v), preferably about 2.5% to 5.0 (w / v) when PEG6000 is taken as an example. . Of course, the optimum concentration and the like can be determined as appropriate by those skilled in the art depending on the molecule having a molecular crowding effect to be used, and thus is not particularly limited to the above values.
In the presence of ATP and a molecule having a molecular crowding effect such as PEG, the ligation of linear double-stranded DNA by RecA proceeds very efficiently (for example, linear double-stranded DNA efficiently in a short reaction time). ) And suppress cyclization).
In addition, when adding MgCl 2 during the reaction, conditions of 4 mM or more, more preferably 5 mM or more, and even more preferably 7 mM or more may be used.

本発明のRecAファミリー組換え酵素として、Rad51を使用する場合、直鎖二重鎖DNA同士の連結を促進し、かつ、直鎖二重鎖DNAの環状化を抑制するためには、反応中に加えるRad51の量は、直鎖二重鎖DNAを構成するヌクレオチドを1モルとした場合、モル比で、0.042〜0.167、好ましくは、0.083〜0.167程度である(1分子のRad51に対して3〜6bp(塩基対)程度)。ATPについては、添加した方が良く、この場合のATP濃度は、例えば、1〜3mM程度、好ましくは、1〜2mM程度加えるとよい。また、PEGなどの分子クラウディング効果を有する分子を添加する場合には、PEG6000を例にすると、例えば、1.0%〜10%(w/v)、好ましくは、2.5%〜5.0(w/v)程度加えてもよいが、使用する分子クラウディング効果を有する分子によって、至適な濃度等は、当業者であれば適宜決定することができので、特に、上記数値に限定されるものではない。また、反応中に、MgCl2を加える場合には、好ましくは、7mM以上の条件を用いるとよい。 When Rad51 is used as the RecA family recombination enzyme of the present invention, in order to promote ligation between linear double-stranded DNAs and to suppress circularization of the linear double-stranded DNA, during the reaction, The amount of Rad51 to be added is about 0.042 to 0.167, preferably about 0.083 to 0.167 in terms of molar ratio when the nucleotide constituting the linear double-stranded DNA is 1 mole (3 to 3 per Rad51 of one molecule). 6bp (base pair)). About ATP, it is better to add, and the concentration of ATP in this case is, for example, about 1 to 3 mM, and preferably about 1 to 2 mM. In addition, when adding molecules having a molecular crowding effect such as PEG, taking PEG6000 as an example, for example, 1.0% to 10% (w / v), preferably 2.5% to 5.0 (w / v) However, the optimum concentration and the like can be appropriately determined by those skilled in the art depending on the molecule having a molecular crowding effect to be used, and is not particularly limited to the above numerical values. In addition, when adding MgCl 2 during the reaction, it is preferable to use conditions of 7 mM or more.

本発明の組換え活性をもつ蛋白質として、Rad52を使用する場合、直鎖二重鎖DNA同士の結合を促進し、かつ、直鎖二重鎖DNAの環状化を抑制するためには、反応中に加えるRad52の量は、直鎖状二重鎖DNAを構成するヌクレオチドを1モルとした場合、モル比で、0.033以上が好ましい(15 bp(塩基対)に対してRad52が1分子以上)。ATPについては、添加しても、添加しなくてもよく、用いるDNAリガーゼのATP要求性により、ATPの添加、非添加を決定してもよい。また、PEGなどの分子クラウディング効果を有する分子を添加する場合には、PEG6000を例にすると、例えば、1.0%〜10%(w/v)、好ましくは、2.5%〜5.0(w/v)程度加えてもよいが、使用する分子クラウディング効果を有する分子によって、至適な濃度等は、当業者であれば適宜決定することができので、特に、上記数値に限定されるものではない。また、反応中に、MgCl2を加える場合には、好ましくは、7mM以上の条件を用いるとよい。 When Rad52 is used as the protein having recombination activity of the present invention, in order to promote the binding between linear double-stranded DNAs and to suppress the circularization of the linear double-stranded DNA, The amount of Rad52 added to is preferably 0.033 or more in terms of a molar ratio when the amount of nucleotide constituting the linear double-stranded DNA is 1 mol (Rad52 is 1 molecule or more with respect to 15 bp (base pair)). ATP may or may not be added, and the addition or non-addition of ATP may be determined depending on the ATP requirement of the DNA ligase used. In addition, when adding molecules having a molecular crowding effect such as PEG, taking PEG6000 as an example, for example, 1.0% to 10% (w / v), preferably 2.5% to 5.0 (w / v) However, the optimum concentration and the like can be appropriately determined by those skilled in the art depending on the molecule having a molecular crowding effect to be used, and is not particularly limited to the above numerical values. In addition, when adding MgCl 2 during the reaction, it is preferable to use conditions of 7 mM or more.

本発明の方法を実施するにあたり、反応温度、時間等は、使用するDNAリガーゼ等の特徴を考慮して、当業者において、適宜選択することができる。T4 ligaseまたはE. coli ligaseの場合は、例えば、35℃〜40℃、好ましくは、37℃程度で、数分〜数時間程度である。また、反応液中に加える順番等も特に限定はしないが、例えば、RecAファミリー組換え酵素、直鎖二重鎖DNA、DNAリガーゼの順に加え、各々、添加後、数分〜数時間インキュベートしてもよい。   In carrying out the method of the present invention, the reaction temperature, time and the like can be appropriately selected by those skilled in the art in consideration of the characteristics of the DNA ligase used. In the case of T4 ligase or E. coli ligase, it is, for example, 35 ° C. to 40 ° C., preferably about 37 ° C. and about several minutes to several hours. The order of addition to the reaction solution is not particularly limited. For example, RecA family recombination enzyme, linear double-stranded DNA, and DNA ligase are added in this order, and each is added and incubated for several minutes to several hours. Also good.

RecAファミリー組換え酵素および組換え活性をもつ蛋白質は、天然のソースから取得しても、あるいは、組換体として取得してもよい。組換体を取得するためには、RecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質を発現するために組換えベクターが必要となる。本組換えベクターには、RecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質をコードする核酸が発現可能に挿入されている。ここで、「発現可能」とは、所望のアミノ酸配列を有するRecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質が発現されるように、これらをコードする核酸が読み枠を併せて発現用のベクター中に挿入されている状態であって、その他必要な構成要素、例えば、プロモーター、選択マーカーなどが機能するように、当該ベクター中に構築されている状態のことである。   The RecA family recombination enzyme and the protein having recombination activity may be obtained from a natural source or may be obtained as a recombinant. In order to obtain a recombinant, a recombinant vector is required to express a RecA family recombinase or a protein having recombination activity. A nucleic acid encoding a RecA family recombinase or a protein having recombination activity is inserted into the recombinant vector so as to allow expression. Here, “expressible” means that the RecA family recombination enzyme having a desired amino acid sequence or a nucleic acid encoding such a recombination activity protein is combined with an open reading frame for expression. It is a state inserted into the vector and constructed in the vector so that other necessary components such as a promoter and a selectable marker function.

ここで、RecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質をコードする核酸のうち、RecA、Rad51またはRad52をコードする核酸として、各々、配列番号2、4または6で表される塩基配列からなる核酸、ならびに、各々、配列番号2、4または6で表される塩基配列と相補的な塩基配列からなる核酸と、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ、DNAリガーゼによる直鎖二重鎖DNA分子間の末端の結合を促進する活性を有するタンパク質をコードする核酸も含まれる。配列番号2、4または6で表わされる塩基配列を含有する核酸とストリンジェントな条件下でハイブリダイズできるDNAとしては、配列番号2、4または6で表わされる塩基配列と好ましくは約70%以上、より好ましくは約80%,81%,82%,83%,84%,85%,86%,87%,88%,89%,90%,91%,92%,93%,94%,95%,96%,97%,98%,最も好ましくは約99%のポリヌクレオチド配列相同性を有する塩基配列を含有する核酸等が挙げられる。   Here, among nucleic acids encoding RecA family recombinase or a protein having recombination activity, each nucleic acid encoding RecA, Rad51 or Rad52 consists of a base sequence represented by SEQ ID NO: 2, 4 or 6, respectively. A nucleic acid and a nucleic acid consisting of a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2, 4 or 6, respectively, are hybridized under stringent conditions and are linear duplexes by DNA ligase Also included are nucleic acids that encode proteins that have the activity of promoting terminal binding between DNA molecules. The DNA capable of hybridizing under stringent conditions with a nucleic acid containing the base sequence represented by SEQ ID NO: 2, 4 or 6 is preferably about 70% or more with the base sequence represented by SEQ ID NO: 2, 4 or 6. More preferably about 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95 %, 96%, 97%, 98%, and most preferably, a nucleic acid containing a nucleotide sequence having a polynucleotide sequence homology of about 99%.

ここで、ストリンジェントな条件とは、当業者によって容易に決定されるハイブリダイゼーションのための条件のことで、一般的にプローブ長、洗浄温度、及び塩濃度に依存する経験的諸条件のことである。一般に、プローブが長くなると適切なアニーリングのための温度が高くなり、プローブが短くなると温度は低くなる。ハイブリッド形成は、一般的に、相補鎖がその融点よりやや低い温度条件下において、再アニールする核酸の能力に依存する。
具体的には、例えば、低ストリンジェントな条件として、ハイブリダイゼーション後のフィルターの洗浄段階において、37℃〜42℃の温度条件下、0.1×SSC、0.1%SDS溶液中で洗浄することなどが上げられる。また、高ストリンジェントな条件として、例えば、洗浄段階において、65℃、5×SSCおよび0.1%SDS中で洗浄することなどが挙げられる。ストリンジェントな条件をより高くすることにより、相同性の高いポリヌクレオチドを得ることができる。
Here, stringent conditions are conditions for hybridization that are easily determined by those skilled in the art, and are generally empirical conditions that depend on probe length, washing temperature, and salt concentration. is there. In general, the longer the probe, the higher the temperature for proper annealing, and the shorter the probe, the lower the temperature. Hybridization generally depends on the ability of the nucleic acid to reanneal under conditions where the complementary strand is slightly below its melting point.
Specifically, for example, as a low stringency condition, in a filter washing step after hybridization, washing is performed in a 0.1 × SSC, 0.1% SDS solution at a temperature of 37 ° C. to 42 ° C. Can be raised. Examples of highly stringent conditions include washing in 65 ° C., 5 × SSC and 0.1% SDS in the washing step. By making the stringent conditions higher, a highly homologous polynucleotide can be obtained.

RecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質をコードする核酸は、種々の細胞等から、常法に従い取得することができる。あるいは、すでに公知となっているRecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質の核酸配列情報をデータベースなどから取得し、その配列情報に基づいて、所望の生物種由来のRecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質をコードする核酸を得ることも可能である。RecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質をコードする核酸のクローニングは当該技術分野に常法のスクリーニング方法により取得することができる。   A nucleic acid encoding a RecA family recombination enzyme or a protein having recombination activity can be obtained from various cells according to a conventional method. Alternatively, the nucleic acid sequence information of a known RecA family recombination enzyme or a protein having recombination activity is obtained from a database or the like, and based on the sequence information, a RecA family recombination enzyme derived from a desired species or It is also possible to obtain a nucleic acid encoding a protein having recombination activity. Cloning of a nucleic acid encoding a RecA family recombination enzyme or a protein having recombination activity can be obtained by a screening method common in the art.

RecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質の発現のために使用可能なベクターとしては、例えば、プラスミドDNA、ファージDNA等が挙げられる。プラスミドDNAとしては、大腸菌由来のプラスミド(例えば、pBR322、pBR325、pUC118、pUC119、pUC18、pUC19、pCBD-C、pET15b等)、枯草菌由来のプラスミド(例えば、pUB110、pTP5、pC194等)、酵母由来のプラスミド(例えば、YEp13、YEp24、YCp50、YIp30等)などが挙げられ、ファージDNAとしてはλファージ等が挙げられる。さらに、レトロウイルス、ワクシニアウイルスなどの動物ウイルス、バキュロウイルス、トガウイルスなどの昆虫ウイルスベクターを用いることもできる。   Examples of vectors that can be used for expression of RecA family recombinase or proteins having recombination activity include plasmid DNA, phage DNA, and the like. As plasmid DNA, plasmids derived from E. coli (eg, pBR322, pBR325, pUC118, pUC119, pUC18, pUC19, pCBD-C, pET15b etc.), plasmids derived from Bacillus subtilis (eg, pUB110, pTP5, pC194 etc.), yeast-derived (For example, YEp13, YEp24, YCp50, YIp30, etc.) and the like, and phage DNA include λ phage. Furthermore, animal viruses such as retroviruses and vaccinia viruses, and insect virus vectors such as baculoviruses and togaviruses can also be used.

RecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質の発現のために用いられるプロモーターとしては、遺伝子の発現に用いる宿主に対応して適切なプロモーターであれば特に限定されない。
例えば、動物細胞を宿主として用いる場合は、SRαプロモーター、CMVプロモーター、SV40プロモーター、LTRプロモーター、HSV−TKプロモーター、EF−1αプロモーター等が挙げられる。
宿主が大腸菌である場合には、tacプロモーター、trpプロモーター、lacプロモーター、recAプロモーター、λPLプロモーター、lppプロモーター、T7プロモーター等が、宿主が枯草菌である場合には、SPO1プロモーター、SPO2プロモーター、penPプロモーター等が挙げられる。
宿主が酵母である場合には、PHO5プロモーター、PGKプロモーター、GAPプロモーター、ADHプロモーター、GALプロモーター等が挙げられる。
宿主が昆虫細胞である場合は、ポリヘドリンプロモーター、P10プロモーターなどが好ましい。
The promoter used for expression of RecA family recombinase or a protein having recombination activity is not particularly limited as long as it is an appropriate promoter corresponding to the host used for gene expression.
For example, when animal cells are used as the host, SRα promoter, CMV promoter, SV40 promoter, LTR promoter, HSV-TK promoter, EF-1α promoter and the like can be mentioned.
When the host is Escherichia coli, the tac promoter, trp promoter, lac promoter, recA promoter, λPL promoter, lpp promoter, T7 promoter, etc., and when the host is Bacillus subtilis, the SPO1 promoter, SPO2 promoter, penP promoter Etc.
When the host is yeast, examples include PHO5 promoter, PGK promoter, GAP promoter, ADH promoter, GAL promoter and the like.
When the host is an insect cell, polyhedrin promoter, P10 promoter and the like are preferable.

RecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質の発現のための組換えベクターには、RecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質をコードする核酸配列、プロモーター配列以外にも、選択マーカー、ターミネーター、エンハンサー、スプライシングシグナル、ポリA付加シグナル、リボソーム結合配列(SD配列)、SV40複製起点(SV40ori)などを連結することができる。
選択マーカーとしては、限定はしないが、ハイグロマイシン耐性マーカー(Hyg)、ジヒドロ葉酸還元酵素遺伝子(dhf)、アンピシリン耐性遺伝子(Amp)、カナマイシン耐性遺伝子(Kan)、ネオマイシン耐性遺伝子(Neo,G418)などが利用可能である。
また、組換えタンパク質の単離・精製を容易にするなどの目的で、発現させるタンパク質またはその一部のN末端側、C末端側等に、精製用のタグ配列、例えば、Hisタグ、HAタグ、GSTなどを融合させることもできる。
宿主が大腸菌である場合にはアルカリホスファターゼシグナル、OmpAシグナルなどが利用可能であり、宿主が枯草菌である場合にはα−アミラーゼシグナル配列、ズブチリスシグナル配列などが利用可能であり、宿主が酵母である場合には、α因子シグナル配列、インベルターゼシグナル配列などが利用可能であり、宿主が動物細胞である場合には、例えば、インシュリンシグナル配列、α−インターフェロンシグナル配列などが利用可能である。
In addition to the RecA family recombinase or a protein having recombination activity, the recombinant vector for expression of the RecA family recombination enzyme or the protein having recombination activity includes a selection marker, A terminator, enhancer, splicing signal, poly A addition signal, ribosome binding sequence (SD sequence), SV40 origin of replication (SV40ori) and the like can be linked.
The selection markers include, but are not limited to, hygromycin resistance marker (Hyg r), dihydrofolate reductase gene (DHF r), the ampicillin resistance gene (Amp r), the kanamycin resistance gene (Kan r), neomycin resistance gene (Neo r , G418) and the like can be used.
In addition, for the purpose of facilitating the isolation and purification of the recombinant protein, a tag sequence for purification, such as a His tag or HA tag, on the N-terminal side, C-terminal side, etc. , GST, etc. can also be fused.
When the host is Escherichia coli, alkaline phosphatase signal, OmpA signal, etc. can be used. When the host is Bacillus subtilis, α-amylase signal sequence, subtilis signal sequence, etc. can be used. In some cases, an α-factor signal sequence, an invertase signal sequence, and the like can be used. When the host is an animal cell, for example, an insulin signal sequence, an α-interferon signal sequence, and the like can be used.

RecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質を発現するために、これらをコードする核酸を挿入した発現ベクターを、適当な宿主細胞に形質転換する必要がある。形質転換を行うための宿主としては、RecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質を発現できるものであれば特に限定されるものではない。例えば、大腸菌(Escherichia coli)等のエシェリシア属、枯草菌(Bacillus subtilis)等のバチルス属、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)等のシュードモナス属、リゾビウム・メリロティ(Rhizobium meliloti)等のリゾビウム属に属する細菌、サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、シゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)、ピキア・パストリス(Pichia pastoris)等の酵母、サル細胞COS-7、Vero、チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO細胞)、あるいはSf9、Sf21等の昆虫細胞が挙げられる。   In order to express a RecA family recombination enzyme or a protein having recombination activity, it is necessary to transform an expression vector into which a nucleic acid encoding them is inserted into an appropriate host cell. The host for transformation is not particularly limited as long as it can express RecA family recombinase or a protein having recombination activity. For example, Escherichia such as Escherichia coli, Bacillus such as Bacillus subtilis, Pseudomonas putida such as Pseudomonas, Rhizobium meliloti and other bacteria belonging to Rhizobium such as Rhizobium meliloti, Yeast such as Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Pichia pastoris, monkey cells COS-7, Vero, Chinese hamster ovary cells (CHO cells), or Sf9, Sf21 Insect cells such as

大腸菌への組換えベクターの導入方法としては、カルシウムイオンを用いる方法、エレクトロポレーション法等が利用可能である。酵母への組換えベクターの導入方法としては、エレクトロポレーション法、スフェロプラスト法、酢酸リチウム法等が利用可能である。動物細胞または動物細胞への組換えベクターの導入方法としては、DEAEデキストラン法、エレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法、カチオン性脂質による方法等が挙げられる。   As a method for introducing a recombinant vector into E. coli, a method using calcium ions, an electroporation method, or the like can be used. As a method for introducing a recombinant vector into yeast, an electroporation method, a spheroplast method, a lithium acetate method, or the like can be used. Examples of the method for introducing a recombinant vector into animal cells or animal cells include the DEAE dextran method, the electroporation method, the calcium phosphate method, and the method using a cationic lipid.

RecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質は、形質転換体を培養し、該酵素を発現させ、形質転換体の培養物から該酵素を単離することにより製造することができる。「培養物」とは、培養上清、あるいは培養細胞若しくは培養菌体または細胞もしくは菌体の破砕物のいずれをも意味するものである。
大腸菌や酵母菌等の微生物を宿主とした形質転換体を培養する培地としては、微生物が資化し得る炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、形質転換体の培養を効率的に行うことができる培地であれば、天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。炭素源としては、グルコース、フルクトース、スクロース、デンプン等の炭水化物、酢酸、プロピオン酸等の有機酸、エタノール、プロパノール等のアルコール類が用いられる。窒素源としては、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等の無機酸若しくは有機酸のアンモニウム塩又はその他の含窒素化合物のほか、ペプトン、肉エキス、コーンスティープリカー等が用いられる。無機塩類としては、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅、炭酸カルシウム等が用いられる。
A RecA family recombinant enzyme or a protein having recombinant activity can be produced by culturing a transformant, expressing the enzyme, and isolating the enzyme from the culture of the transformant. “Culture” means any of culture supernatant, cultured cells or cultured cells, or disrupted cells or cells.
As a medium for cultivating transformants using microorganisms such as Escherichia coli and yeast as a host, the medium contains carbon sources, nitrogen sources, inorganic salts, etc. that can be assimilated by the microorganisms, and the transformants are efficiently cultured. Any natural or synthetic medium may be used as long as it can be used. As the carbon source, carbohydrates such as glucose, fructose, sucrose and starch, organic acids such as acetic acid and propionic acid, and alcohols such as ethanol and propanol are used. As the nitrogen source, ammonium salts of inorganic acids or organic acids such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate and ammonium phosphate, or other nitrogen-containing compounds, peptone, meat extract, corn steep liquor and the like are used. As the inorganic salts, monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, calcium carbonate and the like are used.

培養は、宿主細胞に適した条件下で行う。例えば、大腸菌を培養する際の培地としては、LB培地、M9培地等が好ましい。所望によりプロモーターを効率よく働かせるために、イソプロピル−1−チオ−β−D−ガラクトシド、3β−インドリルアクリル酸のような薬剤を加えることができる。大腸菌の場合、培養は通常約15〜37℃で約3〜24時間行い、必要により、通気や撹拌を加えることもできる。宿主が枯草菌の場合、培養は通常約30〜40℃で約6〜24時間行い、必要に応じて通気や撹拌を加えることもできる。   Culturing is performed under conditions suitable for the host cell. For example, as the medium for culturing Escherichia coli, LB medium, M9 medium and the like are preferable. Agents such as isopropyl-1-thio-β-D-galactoside, 3β-indolylacrylic acid can be added to make the promoter work efficiently if desired. In the case of Escherichia coli, the culture is usually carried out at about 15 to 37 ° C. for about 3 to 24 hours, and if necessary, aeration or stirring can be added. When the host is Bacillus subtilis, the culture is usually performed at about 30 to 40 ° C. for about 6 to 24 hours, and aeration and agitation can be added as necessary.

酵母を培養するための培地としては、SD培地、YPD培地があげられる。培地のpHは約5〜8に調整するのが好ましい。培養は通常約20〜35℃で約24〜72時間行い、必要に応じて通気や撹拌を加える。宿主が昆虫細胞または昆虫である形質転換体を培養する際、培地としては、ウシ血清を含むグレース昆虫培地等が挙げられる。培地のpHは約6.2〜6.4に調整するのが好ましい。培養は通常約27℃で約3〜5日間行い、必要に応じて通気や撹拌を加える。   Examples of the medium for culturing yeast include SD medium and YPD medium. The pH of the medium is preferably adjusted to about 5-8. The culture is usually performed at about 20 to 35 ° C. for about 24 to 72 hours, and aeration and agitation are added as necessary. When culturing a transformant whose host is an insect cell or an insect, examples of the medium include a grace insect medium containing bovine serum. The pH of the medium is preferably adjusted to about 6.2 to 6.4. The culture is usually performed at about 27 ° C. for about 3 to 5 days, and aeration and agitation are added as necessary.

宿主が動物細胞である形質転換体を培養する際、培地としては、例えば、約5〜20%のウシ胎児血清を含むMEM培地、DMEM培地、RPMI−1640培地等が用いられる。pHは約6〜8であるのが好ましい。培養は通常約30〜40℃で約15〜60時間行い、必要に応じて通気や撹拌を加える。上記培養物からRecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質を分離精製するには、例えば、下記の方法により行うことができる。   When cultivating a transformant whose host is an animal cell, for example, a MEM medium, DMEM medium, RPMI-1640 medium or the like containing about 5 to 20% fetal calf serum is used as the medium. The pH is preferably about 6-8. Culture is usually performed at about 30 to 40 ° C. for about 15 to 60 hours, and aeration and agitation are added as necessary. Separation and purification of a RecA family recombinase or a protein having recombination activity from the culture can be performed, for example, by the following method.

RecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質を培養菌体あるいは細胞から抽出するに際しては、培養後、公知の方法で菌体あるいは細胞を集め、これを適当な緩衝液に懸濁し、超音波、リゾチームおよび/または凍結融解などによって菌体あるいは細胞を破壊したのち、遠心分離や濾過によりRecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質の粗抽出液を得る方法などが適宜用いられる。緩衝液の中に尿素や塩酸グアニジン等の蛋白質変性剤や、トリトンX−100などの界面活性剤が含まれていてもよい。培養液中にRecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質が分泌される場合には、培養終了後、それ自体公知の方法で菌体あるいは細胞と上清とを分離し、上清を集める。このようにして得られた培養上清又は抽出液中に含まれるRecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質の精製は、公知の分離・精製法を適切に組み合わせて行うことができる。これらの公知の分離、精製法としては、塩析や溶媒沈澱法などの溶解度を利用する方法、透析法、限外ろ過法、ゲルろ過法、及びSDS−PAGE等の主として分子量の差を利用する方法、イオン交換クロマトグラフィーなどの電荷の差を利用する方法、アフィニティークロマトグラフィーなどの特異的親和性を利用する方法、逆相高速液体クロマトグラフィーなどの疎水性の差を利用する方法、等電点電気泳動法などの等電点の差を利用する方法などが用いられる。   When extracting RecA family recombinase or a protein having recombination activity from cultured cells or cells, the cells or cells are collected by a known method after culturing, suspended in an appropriate buffer solution, and subjected to ultrasound. For example, a method of obtaining a crude extract of RecA family recombinant enzyme or a protein having recombinant activity by centrifuging or filtering after lysozyme and / or freeze-thawing is used as appropriate. The buffer solution may contain a protein denaturant such as urea or guanidine hydrochloride, or a surfactant such as Triton X-100. When RecA family recombinase or a protein having recombination activity is secreted into the culture solution, after completion of the culture, the cells or cells and the supernatant are separated by a method known per se, and the supernatant is collected. . Purification of the RecA family recombinase or protein having recombination activity contained in the culture supernatant or extract thus obtained can be performed by appropriately combining known separation and purification methods. As these known separation and purification methods, methods utilizing solubility such as salting out and solvent precipitation methods, dialysis methods, ultrafiltration methods, gel filtration methods, and mainly using differences in molecular weight such as SDS-PAGE. Method, method utilizing the difference in charge such as ion exchange chromatography, method utilizing specific affinity such as affinity chromatography, method utilizing difference in hydrophobicity such as reverse phase high performance liquid chromatography, isoelectric point A method using the difference in isoelectric point such as electrophoresis is used.

また、本発明には、RecAファミリー組換え酵素もしくは組換え活性をもつ蛋白質、または、RecAファミリー組換え酵素の発現ベクターもしくは組換え活性をもつ蛋白質の発現ベクターを含むキットであって、複数の直鎖二重鎖DNAが直列に連結した二重鎖DNAを作製するためのキットが含まれる。本発明のキットには、RecAファミリー組換え酵素もしくは組換え活性をもつ蛋白質、または、RecAファミリー組換え酵素の発現ベクターの他、本発明の方法を実施するため必要なバッファー、分子クラウディング効果を有する分子(PEG6000など)や使用説明書が含まれていてもよい。   The present invention also includes a kit comprising a RecA family recombinase or a protein having recombination activity, or an expression vector of a RecA family recombination enzyme or a protein having recombination activity. A kit for preparing double-stranded DNA in which double-stranded DNAs are connected in series is included. The kit of the present invention includes a RecA family recombinase or a protein having recombination activity, or an expression vector of the RecA family recombinase, as well as buffers and molecular crowding effects necessary for carrying out the method of the present invention. Molecules (eg PEG6000) and instructions for use may be included.

以下に実施例を示し、本発明についてさらに詳細な説明を行うが、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.

1.実験方法。
1−1.制限酵素処理。
本実施例で使用した、制限酵素、PstI(タカラバイオ株式会社)、HindIII(タカラバイオ株式会社)、HincII(タカラバイオ株式会社)の反応条件は以下の表1の通りである。なお、「bufferM」は、各制限酵素の購入時に添付されているのバッファーのことである。
制限酵素処理反応は、37℃、15分行い、その後フェノールクロロホルム処理(フェノール:クロロホルム:イソアミルアルコール=25:24:1)後、エタノール沈殿として、DNAを回収した。その後、回収したDNAをTE0.1バッファー(10mM TrisHCl(pH 8.0), 0.1mM EDTA)に溶解し、さらに、TE0.1バッファーに対して透析を行った。
1. experimental method.
1-1. Restriction enzyme treatment.
The reaction conditions of restriction enzymes, PstI (Takara Bio Inc.), HindIII (Takara Bio Inc.) and HincII (Takara Bio Inc.) used in this example are as shown in Table 1 below. “BufferM” is a buffer attached at the time of purchase of each restriction enzyme.
The restriction enzyme treatment reaction was carried out at 37 ° C. for 15 minutes, and then treated with phenol / chloroform (phenol: chloroform: isoamyl alcohol = 25: 24: 1), followed by ethanol precipitation to recover DNA. Thereafter, the recovered DNA was dissolved in TE 0.1 buffer (10 mM TrisHCl (pH 8.0), 0.1 mM EDTA), and further dialyzed against TE 0.1 buffer.

1−2.RecAファミリー組換え酵素存在下におけるDNA リガーゼ反応。
反応条件は以下の通りである。
(Total volume 20μl)
MgCl2: 7mM
DTT: 1.8mM
EDTA 0.1mM
TrisHCl :31mM(pH 7.5)
以上、バッファー条件。これに、RecAファミリー組換え酵素、直鎖二重鎖DNA、T4 ligase またはE.coli ligase (タカラバイオ株式会社)を加えた。
また、以下のものを添加、あるいは、非添加の条件で反応を行った。
±RecA: 2μM、±Rad51: 0.5~0.75 μM、±Rad52: 0.4 μM
±NAD:100 μM(E.coli ligaseの場合)
± ATP: 1.3mM(T4 ligaseの場合)
± PEG6000:0〜10%(w/v)
1-2. DNA ligase reaction in the presence of RecA family recombinase.
The reaction conditions are as follows.
(Total volume 20μl)
MgCl 2 : 7mM
DTT: 1.8mM
EDTA 0.1mM
TrisHCl: 31 mM (pH 7.5)
Above, buffer conditions. To this, RecA family recombination enzyme, linear double-stranded DNA, T4 ligase or E. coli ligase (Takara Bio Inc.) was added.
Further, the reaction was carried out under the conditions of adding or not adding the following.
± RecA: 2 μM, ± Rad51: 0.5 to 0.75 μM, ± Rad52: 0.4 μM
± NAD: 100 μM (for E. coli ligase)
± ATP: 1.3mM (T4 ligase)
± PEG6000: 0 to 10% (w / v)

反応は、以下の表2に示すように行った。
具体的には、上記バッファーに、RecAファミリー組換え酵素を加え、37℃、3分間インキュベートし、次いで、DNAを加え、37℃、5分間インキュベートした(Rad51またはRad52では、DNAを加えた上記バッファーにRad51またはRad52を氷上で加え、37℃、5分間インキュベートした)。その後、DNAリガーゼを加え、37℃、40分間反応させ、反応産物を、1% SDS、50μg/ml Proteinase K(Pro K)(最終濃度)を加えて、37℃、10分間インキュベートして、反応を停止した。その後、反応産物を、0.7% アガロースゲルで電気泳動を行った。アガロースゲルにEtidium bromide(EtBr)を加える場合は、最終濃度0.06μMとした。
The reaction was performed as shown in Table 2 below.
Specifically, RecA family recombinase was added to the above buffer, incubated at 37 ° C. for 3 minutes, then DNA was added, and incubated at 37 ° C. for 5 minutes (in Rad51 or Rad52, the above buffer with added DNA) Rad51 or Rad52 was added on ice and incubated at 37 ° C. for 5 minutes). Then, add DNA ligase and react at 37 ° C for 40 minutes. Add 1% SDS, 50μg / ml Proteinase K (Pro K) (final concentration) to the reaction product, and incubate at 37 ° C for 10 minutes. Stopped. Thereafter, the reaction product was electrophoresed on a 0.7% agarose gel. When ethidium bromide (EtBr) was added to the agarose gel, the final concentration was 0.06 μM.

2.結果。
2−1.従来技術の検討。
まず、非特許文献1および非特許文献2には、PEGなどの分子クラウディング効果を有する分子の存在下において、直鎖に重鎖DNAの連結が促進されることが開示されている。そこで、PEG存在下における、直鎖二重鎖DNAの結合反応について、検討を行った。
PstIで切断した3’突出単鎖部分をもつpUC119 二重鎖DNA(6 μM)に、NAD依存型大腸菌DNA ligase (Takara, 4U/20 μL)を37℃、40分間反応させた。PEG6000を添加するとその量に応じてDNA ligaseによるDNAの多量体形成が促進された。その反応産物のEtidium bromide(EtBr)無しでのゲル電気泳動では、単量体 (1L, 1C)、二量体 (2L, 2C)、3量体 (3L, 3C)、4量体 (4L, 4C)、5量体 (5L, 5C)、6量体以上 (>6L, >6C) のバンド状信号が1つずつ観察された(図1A)。これに対し、アガロースゲルに、0.06 μMのEtBrを添加すると (B)、単量体 (1L)、二量体 (2L)、3量体 (3L)、4量体 (4L)、5量体、6量体以上の直鎖二重鎖DNAの信号の他、それぞれの下に別の信号が観察された。これらのバンドは、それぞれの環状二重鎖DNAの信号である (1C, 単量体; 2C, 二量体; 3C, 3量体(2Lと重なっている); 4C, 4量体)(図1B)。一番左側のレーンは、反応基質にした直鎖二重鎖DNA (1L)が泳動されている。このレーン(直鎖二重鎖DNAのみが泳動されているレーン)のみ、EtBrの有無に関わらず信号は1つだけである。
以上の結果から、PEGなどの分子クラウディング効果を有する分子のみの存在下での直鎖二重鎖DNAの連結反応では、直鎖DNAの環状化を排除することは困難であることが明かである。
2. result.
2-1. Review of conventional technology.
First, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 disclose that ligation of heavy chain DNA is promoted in a straight chain in the presence of a molecule having a molecular crowding effect such as PEG. Therefore, the binding reaction of linear double-stranded DNA in the presence of PEG was examined.
A pUC119 double-stranded DNA (6 μM) having a 3 ′ protruding single-strand portion cleaved with PstI was reacted with NAD-dependent E. coli DNA ligase (Takara, 4U / 20 μL) at 37 ° C. for 40 minutes. When PEG6000 was added, DNA multimer formation by DNA ligase was promoted according to the amount. In the gel electrophoresis of the reaction product without Etidium bromide (EtBr), monomer (1L, 1C), dimer (2L, 2C), trimer (3L, 3C), tetramer (4L, 4C), pentamer (5L, 5C), hexamer or higher (>6L,> 6C) band-like signals were observed one by one (FIG. 1A). In contrast, when 0.06 μM EtBr is added to the agarose gel (B), monomer (1L), dimer (2L), trimer (3L), tetramer (4L), pentamer In addition to the signals of linear double-stranded DNA of hexamer or more, another signal was observed under each. These bands are signals of the respective circular double-stranded DNA (1C, monomer; 2C, dimer; 3C, trimer (overlapping with 2L); 4C, tetramer) (Figure 1B). In the leftmost lane, linear double-stranded DNA (1L) used as a reaction substrate is migrated. Only in this lane (the lane in which only linear double-stranded DNA is migrated), there is only one signal regardless of the presence or absence of EtBr.
From the above results, it is clear that it is difficult to eliminate the circularization of linear DNA in the ligation reaction of linear double-stranded DNA in the presence of only molecules having a molecular crowding effect such as PEG. is there.

次に、非特許文献3において、PEG6000の存在下において、高濃度の1価カチオン(NaClの場合、150-200mM)を加えることで、T4 DNA ligaseによる分子間の結合だけが促進されるということが報告されているので、この点について、検討した。
Pst1で切断したPstI切断で3’突出単鎖部分をもつpUC119 二重鎖DNA(6 μM)に指示濃度のNaCl と、それぞれの濃度のNaClについて、3.8, 7.5, 11.3%のPEG6000を加えて、T4 DNA ligase (20U/20μL)を37℃、40分間反応させた。その反応産物のEtidium bromideなし(図2A)、または、0.06 μM Etidium bromide存在下(図2B)でのゲル電気泳動を行った。その結果、環状DNA二量体の信号(2C)が、150mM NaCl, 11.3% polyethylene glycol、200mM NaCl, 7.5% polyethylene glycol存在下の反応でも残っていることが明かとなり、直鎖DNAの環状化を排除することは、難しいことが明かとなった。
以上の従来技術の状況を踏まえ、本発明の実施例を以下に示す。
Next, in Non-Patent Document 3, only the intermolecular binding by T4 DNA ligase is promoted by adding a high concentration of monovalent cation (in the case of NaCl, 150-200 mM) in the presence of PEG6000. Since this is reported, this point was examined.
PUC119 double-stranded DNA (6 μM) that has been cut with Pst1 and cleaved with PstI is added with the indicated concentrations of NaCl and PEG6000 of 3.8, 7.5, and 11.3% for each concentration of NaCl. T4 DNA ligase (20 U / 20 μL) was reacted at 37 ° C. for 40 minutes. The gel electrophoresis of the reaction product was performed without Etidium bromide (FIG. 2A) or in the presence of 0.06 μM Etidium bromide (FIG. 2B). As a result, it was clarified that the circular DNA dimer signal (2C) remained even in the reaction in the presence of 150 mM NaCl, 11.3% polyethylene glycol, 200 mM NaCl, 7.5% polyethylene glycol. It became clear that it was difficult to eliminate.
Based on the above state of the prior art, examples of the present invention will be described below.

2−2.RecAによる直鎖二重鎖DNAの連結反応の促進。
まず、RecAファミリー組換え酵素であるRecAによる直鎖二重鎖DNAの連結促進反応について検討を行った。
(1)PEG6000を加えない場合のRecAによる直鎖二重鎖DNAの連結反応の促進。
PstIで切断した、両端に相補的な4塩基の3’突出単鎖部分をもつpUC119 直鎖二重鎖DNA (6 μM)を、NAD依存型大腸菌 DNA ligase (Takara, 6U/20 μL)により連結させる反応(37℃、40分)に、表示濃度のRecAを添加した(図3、RecA)。ATP非存在下において、2〜4μMのRecAで直鎖DNA多量体の形成が促進され、環状単量体の形成が完全に抑制された(図3)。これらの促進と抑制は1.3 mM ATPでほぼ完全に阻害された(図3)。また、過剰量のRecAでは直鎖DNA多量体の形成促進は起こらなかった。なお、基質の直鎖二重鎖DNAと同じ大きさの環状二重鎖DNAとを分離するために電気泳動ゲルには、0.06 μMのEthidium bromideが添加してある。図4と比較すると、RecAによる多量体形成促進の条件下でも環状3量体(3C)、4量体(4C)の形成が若干認められる。
2-2. Promotion of ligation of linear double-stranded DNA by RecA.
First, we investigated the ligation-promoting reaction of linear double-stranded DNA by RecA, a RecA family recombination enzyme.
(1) Promotion of ligation reaction of linear double-stranded DNA by RecA when PEG6000 is not added.
PUC119 linear double-stranded DNA (6 μM) that is cleaved with PstI and has a 3 ′ protruding single-stranded portion of 4 bases complementary at both ends is ligated with NAD-dependent Escherichia coli DNA ligase (Takara, 6U / 20 μL) The indicated concentration of RecA was added to the reaction (37 ° C., 40 minutes) (FIG. 3, RecA). In the absence of ATP, 2-4 μM RecA promoted the formation of linear DNA multimers and completely suppressed the formation of circular monomers (FIG. 3). These enhancements and suppressions were almost completely inhibited by 1.3 mM ATP (FIG. 3). In addition, excessive amounts of RecA did not promote the formation of linear DNA multimers. In addition, 0.06 μM Ethidium bromide was added to the electrophoresis gel in order to separate the circular double-stranded DNA of the same size as the linear double-stranded DNA of the substrate. Compared with FIG. 4, the formation of cyclic trimer (3C) and tetramer (4C) is slightly observed even under the condition of promoting multimer formation by RecA.

(2)PEG6000を加えた場合のRecAによる直鎖二重鎖DNAの連結反応の促進。
図4AおよびBに表示される量のPEG6000存在下で、NAD依存型大腸菌DNA ligase(Takara, 表示量/20 μL)により、HindIIIで切断してつくった4塩基の5’ 突出単鎖部分をもつpUC119直鎖二重鎖DNA(6 μM)(図4A)、または、PstIで切断してつくった両端に相補的な4塩基の3’突出単鎖部分をもつpUC119 直鎖二重鎖DNA(6 μM)(図4B)を連結させる反応(37℃、40分)に、2 μMのRecAを添加した。PEG6000存在下では、RecAはATP (1.3 mM) があるときだけ、DNA ligaseの多量体形成反応が促進され、環状単量体、環状多量体の形成が完全に抑制された(直鎖単量体の信号1Lの下、直鎖単・多量体の信号1L, 2L, 3L, 4L, 5Lの間に環状多量体の信号が全く検出されない)。過剰量のRecAでもこの促進が起こる。
なお、基質の直鎖二重鎖DNAと同じ大きさの環状二重鎖DNAとを分離するために電気泳動ゲルには、0.06 μMのEthidium bromideが添加してある。PEGがないときにはATPがない時だけ多量体形成のRecAによる促進がみられる(図3を参照のこと)。
(2) Promotion of ligation reaction of linear double-stranded DNA by RecA when PEG6000 is added.
In the presence of the amount of PEG6000 shown in FIGS. 4A and B, a 4-base 5′-protruding single-stranded portion produced by digestion with HindIII by NAD-dependent E. coli DNA ligase (Takara, indicated amount / 20 μL) pUC119 linear double-stranded DNA (6 μM) (FIG. 4A), or pUC119 linear double-stranded DNA having a 3 base protruding single-stranded portion of 4 bases complementary to both ends made by cutting with PstI (6 μM) (FIG. 4B) was added to the reaction (37 ° C., 40 minutes) with 2 μM RecA. In the presence of PEG6000, RecA promoted DNA ligase multimer formation reaction only when ATP (1.3 mM) was present, and the formation of cyclic monomers and cyclic multimers was completely inhibited (linear monomer). No signal of cyclic multimer is detected between 1L, 2L, 3L, 4L, and 5L of linear monomer / multimer signal under 1L signal. This promotion occurs even with an excess of RecA.
In addition, 0.06 μM Ethidium bromide was added to the electrophoresis gel in order to separate the circular double-stranded DNA of the same size as the linear double-stranded DNA of the substrate. In the absence of PEG, enhancement of multimer formation by RecA is seen only in the absence of ATP (see FIG. 3).

(3)Mg2+による影響の検討。
次に、反応液中に存在するMg2+の影響について調べた。
図5に表示される量のMgCl2とNAD依存型大腸菌DNA ligaseの存在下、および、3.75%(W/V)のPEG6000の存在下において、PstIで切断したpUC119 直鎖二重鎖DNA(6 μM)を連結させる反応(37°C 40分)に、2 μMのRecA、または、2 μMのRecAと1.3mMのATPを添加した。なお、Mg2+濃度の違いは、DNA ligaseの活性にも影響すると考えられるので、RecA等の添加での活性の程度の比較のため、DNA ligase単独での活性が同じ程度になるように、図5に示すMgCl2の濃度条件毎に、DNA ligaseの量を調整した(DNA ligase; 3.5〜7μM)。PEG + RecA (ATPなし)では、直鎖二重鎖DNAの連結促進の程度に対し、Mg2+濃度は、影響を与えなかったが、PEG + RecA + ATP では、1mM MgCl2で、直鎖二重鎖DNAの分子間の結合が完全に阻害された。
(3) Examination of the effects of Mg 2+ .
Next, the influence of Mg 2+ present in the reaction solution was examined.
PUC119 linear double-stranded DNA cleaved with PstI in the presence of MgCl 2 and NAD-dependent E. coli DNA ligase in the amounts shown in FIG. 5 and in the presence of 3.75% (W / V) PEG6000 (6 2 μM RecA, or 2 μM RecA and 1.3 mM ATP was added to the reaction (37 ° C., 40 minutes). In addition, since the difference in Mg 2+ concentration is thought to affect the activity of DNA ligase, for comparison of the degree of activity when RecA or the like is added, so that the activity of DNA ligase alone is the same, The amount of DNA ligase was adjusted for each MgCl 2 concentration condition shown in FIG. 5 (DNA ligase; 3.5-7 μM). In PEG + RecA (without ATP), Mg 2+ concentration had no effect on the degree of ligation promotion of linear double-stranded DNA, but in PEG + RecA + ATP, 1 mM MgCl 2 was linear. Binding between molecules of double-stranded DNA was completely inhibited.

(4)反応時間による影響の検討。
直鎖二重鎖DNAを連結させるためのインキュベーション時間に関し検討を行った。
NAD依存型大腸菌DNA ligaseによる直鎖二重鎖DNAの連結反応に関し、反応液中に、PEGのみを添加、PEGおよび RecAを添加 (ATPなし)した状態で、37℃にて、40分間インキュベートすると、反応時間に応じて、未反応の直鎖二重鎖DNAが減少し、DNAの二量体、さらに大きな多量体が生じた(図6、上図および中央の図)。
これに対し、PEG、RecAおよびATPの存在下では、使用するDNAリガーゼの量を、PEGのみ、並びに、PEG+RecAの条件下に用いたDNA リガーゼの量の1/4にしても、他の2つの条件(PEGのみ、PEG+RecA)と同じ程度に、直鎖二重鎖DNAの連結を促進した。さらに、PEG+RecA+ATPの条件では、反応開始後、約2分で、一気に多量体の直鎖二重鎖DNAが生成した。この結果から、PEGおよびATPの存在下で、RecAを加えて、DNAリガーゼによるDNAの連結反応を行わせると、直鎖二重鎖DNAの多量体が効率よく生成されることが分かった。
(4) Examination of influence by reaction time.
The incubation time for ligating linear double stranded DNA was examined.
For ligation of linear double-stranded DNA using NAD-dependent Escherichia coli DNA ligase, incubate at 37 ° C for 40 minutes with PEG alone, PEG and RecA added (no ATP) Depending on the reaction time, unreacted linear double-stranded DNA decreased, resulting in DNA dimers and larger multimers (FIG. 6, upper figure and middle figure).
On the other hand, in the presence of PEG, RecA and ATP, the amount of DNA ligase used can be reduced to PEG alone, or to 1/4 of the amount of DNA ligase used under the conditions of PEG + RecA. Ligation of linear double-stranded DNA was promoted to the same extent as the two conditions (PEG only, PEG + RecA). Furthermore, under the condition of PEG + RecA + ATP, multimeric linear double-stranded DNA was generated at a stretch in about 2 minutes after the start of the reaction. From this result, it was found that, when RecA was added in the presence of PEG and ATP and a DNA ligation reaction was performed by DNA ligase, a multimer of linear double-stranded DNA was efficiently produced.

(5)RecAとDNA濃度(DNAを構成するヌクレオチド濃度)との関係
PEG6000、ATP存在下、反応時間40分とし、直鎖二重鎖DNAの濃度とRecAの濃度を変化させた場合の連結反応について調べた(図7)。図7から、DNA量を変えたときのRecAの必要量として、DNA 12 bp(塩基対)(ヌクレオチド24分子) あたり、1分子のRecAを加えると、ほぼ未反応のDNAが無くなっていることが分かる。また、PEG6000とATPが存在する場合には、DNA 12 bp(塩基対)(ヌクレオチド24分子) あたり、RecAが1分子存在する条件が最適であり、RecAが多すぎるとかえって反応の効率が下がることも明かとなった。
(5) Relationship between RecA and DNA concentration (the concentration of nucleotides constituting DNA)
In the presence of PEG6000 and ATP, the reaction time was 40 minutes, and the ligation reaction was examined when the concentration of linear double-stranded DNA and the concentration of RecA were changed (FIG. 7). From Fig. 7, it can be seen that when 1 molecule of RecA is added per 12 bp of DNA (base pair) (24 nucleotides) as the required amount of RecA when the amount of DNA is changed, almost no unreacted DNA disappears. I understand. When PEG6000 and ATP are present, the optimal condition is that there is one RecA molecule per 12 bp of DNA (base pair) (24 nucleotides). If there is too much RecA, the efficiency of the reaction will be reduced. It became clear.

2−3.Rad51による直鎖二重鎖DNAの連結反応の促進。
(1)直鎖二重鎖DNAの連結反応のRad51による促進効果の検討。
PstIで切断した、pUC119 直鎖二重鎖DNA (6 μM)を、ATP依存性のT4 DNA ligase(4U、タカラバイオ株式会社)により連結させる反応(37℃、40分)に、1.3mM ATPの存在下、7mM MgCl2存在下、3.75%のPEGの存在下または非存在下において、表示濃度のRad51を添加した。その結果、Rad51を添加することで、T4 DNA ligaseによる直鎖二重鎖DNA分子内での結合、すなわち、環状化を防ぎ得ることが分かった(図8上図および下図)。ただし、Rad51の量を増加させると、直鎖二重鎖DNAの分子間の結合、すなわち、直鎖二重鎖DNAの連結反応が抑制されることも同時に明らかとなった(図8中央の図)。従って、直鎖二重鎖DNAを構成するヌクレオチド、6μMあたり、Rad51は、0.5〜1.0μM加えるのが適当であると思われる。
2-3. Promotion of ligation reaction of linear double-stranded DNA by Rad51.
(1) Examination of Rad51-promoting effect of linear double-stranded DNA ligation reaction
PUC119 linear double-stranded DNA (6 μM) cleaved with PstI was ligated with ATP-dependent T4 DNA ligase (4U, Takara Bio Inc.) (37 ° C, 40 minutes) to obtain 1.3 mM ATP. The indicated concentration of Rad51 was added in the presence, in the presence of 7 mM MgCl 2, in the presence or absence of 3.75% PEG. As a result, it was found that by adding Rad51, it was possible to prevent binding within the linear double-stranded DNA molecule by T4 DNA ligase, that is, circularization (FIG. 8, upper and lower figures). However, when the amount of Rad51 was increased, it was also clarified that the binding between the molecules of the linear double-stranded DNA, that is, the ligation reaction of the linear double-stranded DNA was suppressed (FIG. 8 middle diagram). ). Therefore, it seems appropriate to add 0.5 to 1.0 μM of Rad51 per 6 μM of nucleotides constituting the linear double-stranded DNA.

(2)Rad51存在下における、直鎖二重鎖DNAの連結促進反応に対するPEG6000の影響。
PstIで切断した、pUC119 直鎖二重鎖DNA (ヌクレオチド濃度として6 μM)を、NAD依存型大腸菌DNA ligaseにより連結させる反応(37℃、40分)に、1.3mM ATP存在下または非存在下、7mM MgCl2存在下、表示濃度のPEG6000の存在下において、0.5μMのRad51を添加した。その結果、2.5〜5.0%(w/v)程度のPEGの量が至適範囲であることが分かった(図9)。
(2) Effect of PEG6000 on the ligation promoting reaction of linear double-stranded DNA in the presence of Rad51.
PUC119 linear double-stranded DNA cleaved with PstI (nucleotide concentration: 6 μM) was ligated with NAD-dependent E. coli DNA ligase (37 ° C, 40 min) in the presence or absence of 1.3 mM ATP. 0.5 μM Rad51 was added in the presence of 7 mM MgCl 2 and the indicated concentration of PEG6000. As a result, it was found that the amount of PEG of about 2.5 to 5.0% (w / v) was in the optimum range (FIG. 9).

2−4.Rad52による直鎖二重鎖DNAの連結反応の促進。
PstIで切断したpUC119 直鎖二重鎖DNA (ヌクレオチド濃度として6 μM)を、ATP依存性のT4 DNA ligase(この場合、1.3mMとなるようにATPを加える)、または、NAD依存型大腸菌DNA ligase(この場合、0.1mMとなるようにNADを加える)により連結させる反応(37℃、40分)に、7mM MgCl2存在下において、表示濃度のRad52を添加した。その結果、Rad52を添加することで、T4 DNA ligaseおよび大腸菌DNA ligaseによる直鎖二重鎖DNA分子間の連結が、顕著に促進され、直鎖二重鎖DNA分子内での環状化は明かに抑制された(図10上図、中央図および下図)。
2-4. Promotion of ligation reaction of linear double-stranded DNA by Rad52.
PUC119 linear double-stranded DNA (nucleotide concentration 6 μM) cleaved with PstI is added to ATP-dependent T4 DNA ligase (in this case, ATP is added to 1.3 mM), or NAD-dependent Escherichia coli DNA ligase (In this case, NAD is added so as to be 0.1 mM) In the presence of 7 mM MgCl 2 , the indicated concentration of Rad52 was added to the reaction (37 ° C., 40 minutes). As a result, by adding Rad52, the ligation between the linear double-stranded DNA molecules by T4 DNA ligase and E. coli DNA ligase was significantly promoted, and the circularization within the linear double-stranded DNA molecule was apparent. It was suppressed (the upper figure of FIG. 10, the center figure, and the lower figure).

本発明は、遺伝子クローニングなどの遺伝子操作において、所望の配列を有するDNAコンストラクトを効率的に調製することを可能ならしめる技術に関する。そのため、本発明を使用することにより、遺伝子操作を利用する全ての分野において、その作業効率の改善が期待される。   The present invention relates to a technique that makes it possible to efficiently prepare a DNA construct having a desired sequence in genetic manipulation such as gene cloning. Therefore, the use of the present invention is expected to improve the working efficiency in all fields using genetic manipulation.

Claims (12)

RecAファミリー組換え酵素または組換え活性をもつ蛋白質の存在下において複数の直鎖二重鎖DNAをDNAリガーゼとインキュベートすることにより、直鎖二重鎖DNA分子間の末端同士の結合を促進し、および、該直鎖二重鎖DNA分子内の両末端の結合を抑制して、複数の直鎖二重鎖DNAが直列に連結した二重鎖DNAを作製する方法。   Promoting end-to-end binding between linear double-stranded DNA molecules by incubating multiple linear double-stranded DNAs with DNA ligase in the presence of RecA family recombinase or a protein with recombination activity, And a method of producing a double-stranded DNA in which a plurality of linear double-stranded DNAs are connected in series by suppressing binding at both ends in the linear double-stranded DNA molecule. 前記直鎖二重鎖DNA分子の結合される末端が粘着末端であることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the end to which the linear double-stranded DNA molecule is bonded is a sticky end. 前記直鎖二重鎖DNA分子の結合される末端が平滑末端であることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the end to which the linear double-stranded DNA molecule is bound is a blunt end. 前記RecAファミリー組換え酵素が、RecA、Rad51からなるグループから選択され、組換え活性をもつ蛋白質がRad52であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the RecA family recombination enzyme is selected from the group consisting of RecA and Rad51, and the protein having recombination activity is Rad52. 前記RecAファミリー組換え酵素が、RecAであることを特徴とする請求項4に記載の方法。   The method according to claim 4, wherein the RecA family recombinase is RecA. ATP非存在下でインキュベートすることを特徴とする請求項5に記載の方法。   6. The method according to claim 5, wherein the incubation is performed in the absence of ATP. さらに、ATPおよび分子クラウディング効果を有する分子を添加した条件で、インキュベートすることを特徴とする請求項5に記載の方法。   6. The method according to claim 5, further comprising incubating under conditions to which ATP and a molecule having a molecular crowding effect are added. 前記RecAファミリー組換え酵素が、Rad 51であり、かつ、ATP存在下でインキュベートすることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the RecA family recombination enzyme is Rad 51 and incubated in the presence of ATP. 前記組み換え活性を持つ蛋白質が、Rad52であることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the protein having recombination activity is Rad52. さらに、分子クラウディング効果を有する分子を添加した条件でインキュベートすることを特徴とする請求項8または9に記載の方法。   Furthermore, it incubates on the conditions which added the molecule | numerator which has a molecular crowding effect, The method of Claim 8 or 9 characterized by the above-mentioned. 前記分子クラウディング効果を有する分子がポリエチレングリコールであることを特徴とする請求項7または10に記載の方法。   The method according to claim 7 or 10, wherein the molecule having a molecular crowding effect is polyethylene glycol. RecAファミリー組換え酵素もしくは組換え活性をもつ蛋白質、または、RecAファミリー組換え酵素の発現ベクターもしくは組換え活性をもつ蛋白質の発現ベクターを含むキットであって、複数の直鎖二重鎖DNAが直列に連結した二重鎖DNAを作製するためのキット。   RecA family recombination enzyme or a protein having recombination activity, or a kit containing an expression vector of RecA family recombination enzyme or a protein having recombination activity, and a plurality of linear double-stranded DNAs in series A kit for preparing double-stranded DNA linked to.
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