JP2017104092A - Novel nucleic acid synthesis method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for synthesizing cDNA which maintains high accuracy and high reverse transcription activity, and to provide a method for improving the synthesis efficiency even when the target nucleic acid is DNA by using helicase in the NASBA method.SOLUTION: A method of synthesizing cDNA using RNA as a template in a solution containing specific (i) reverse transcriptase, (ii) reverse transcription DNA polymerase, and (iii) helicase. Also, a method of amplifying a nucleic acid using a target DNA as a template in a solution containing reverse transcriptase, RNase H, RNA polymerase, NTP, dNTP, and helicase.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、新規な核酸合成法(特に、cDNA合成法及びNASBA法によるDNA合成法)に関する。本明細書に示される全ての文献(特にWO2012/020759号及びWO2010/050418号)の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。   The present invention relates to a novel nucleic acid synthesis method (particularly, a cDNA synthesis method and a DNA synthesis method by NASBA method). The contents of all documents mentioned herein (in particular WO2012 / 020759 and WO2010 / 050418) are hereby incorporated by reference.

現在のcDNA合成には、モロニーマウス白血病ウイルス(MMLV)逆転写酵素やトリ骨髄芽球症ウイルス(AMV)逆転写酵素に代表されるレトロウイルス由来の逆転写酵素が用いられているが、感度および正確性がDNAを鋳型とするDNA合成に及ばない。これは、鋳型RNAがつくる二次構造や、逆転写酵素の耐熱性が低いこと、校正活性をもたないこと、が原因である。これまでに、アミノ酸変異導入により、野生型逆転写酵素よりも耐熱性が高い逆転写酵素(耐熱型逆転写酵素)が報告されている(例えば、特許文献1、非特許文献1及び2)。しかし、それらの耐熱性は、野生型逆転写酵素よりは高いが、耐熱型DNAポリメラーゼと比較すると著しく低い。   Current cDNA synthesis uses Moloney murine leukemia virus (MMLV) reverse transcriptase and retrovirus-derived reverse transcriptases such as avian myeloblastosis virus (AMV) reverse transcriptase. The accuracy does not reach DNA synthesis using DNA as a template. This is due to the secondary structure produced by the template RNA, the low heat resistance of reverse transcriptase, and the lack of proofreading activity. So far, reverse transcriptase (heat-resistant reverse transcriptase) having higher heat resistance than wild-type reverse transcriptase has been reported by introducing amino acid mutations (for example, Patent Document 1, Non-Patent Documents 1 and 2). However, their heat resistance is higher than that of wild-type reverse transcriptase, but is significantly lower than that of heat-resistant DNA polymerase.

耐熱型DNAポリメラーゼにアミノ酸変異を導入することより、逆転写活性を有する耐熱型DNAポリメラーゼが報告されている(例えば特許文献2)。これらは校正活性を有するので高い正確性が期待される。しかし、その逆転写活性は逆転写酵素と比較すると弱く(例えば非特許文献4)、実用化には至っていない。   A heat-resistant DNA polymerase having reverse transcription activity has been reported by introducing an amino acid mutation into the heat-resistant DNA polymerase (for example, Patent Document 2). Since these have calibration activity, high accuracy is expected. However, its reverse transcription activity is weaker than reverse transcriptase (for example, Non-Patent Document 4) and has not been put into practical use.

RNA・DNAヘリカーゼ(単にRNAヘリカーゼ又はヘリカーゼともよばれる)は、核酸のミスアニーリングを解消することが報告されている。従って、cDNA合成でしばしば問題となる非特異的増幅の解消が期待できる(例えば非特許文献5)。しかし、RNA・DNAヘリカーゼは本来のアニーリングを弱めることもある。逆転写酵素の作用を十分保持させた反応条件において、RNA・DNAヘリカーゼの作用によりミスアニーリングを解消させることは困難と考えられており、実用化には至っていない。   RNA / DNA helicases (also called simply RNA helicases or helicases) have been reported to eliminate nucleic acid misannealing. Therefore, it can be expected that nonspecific amplification, which is often a problem in cDNA synthesis, is resolved (for example, Non-Patent Document 5). However, RNA and DNA helicases may weaken the original annealing. Under the reaction conditions in which the action of reverse transcriptase is sufficiently retained, it is considered difficult to eliminate mis-annealing by the action of RNA / DNA helicase, and it has not been put into practical use.

Nucleic acid sequence based amplification(NASBA)は一定温度のRNA増幅法である(例えば非特許文献6)。RT−PCRのように温度の上げ下げが不要なため、RT−PCRよりも広い用途が期待される。NASBA以外で温度の上げ下げが不要なRNA増幅法としては、標的RNAにMMLV逆転写酵素あるいはAMV逆転写酵素で代表される逆転写酵素を作用させて二本鎖cDNAを合成し、これにTtE−UvrDで代表される耐熱型ヘリカーゼおよびBstポリメラーゼで代表される耐熱型鎖置換DNAポリメラーゼを作用させて一定温度でDNAを増幅させる方法(特許文献3)、および標的RNAに、PYROPHAGE 3173で代表される、逆転写活性とDNA依存性DNAポリメラーゼ活性の両方を有するDNAポリメラーゼ(以下「逆転写DNAポリメラーゼ」)を作用させて二本鎖cDNAを合成し、これにRecQヘリカーゼあるいはT.テングコンジェンシスおよびT.アクチアシス由来ヘリカーゼで代表される耐熱型ヘリカーゼおよび上記逆転写DNAポリメラーゼを作用させて一定温度でDNAを増幅させる方法(特許公報4)が報告されている。しかし、それらの増幅効率はNASBAやPCRより低く、ほとんど実用化されていない。   Nucleic acid sequence based amplification (NASBA) is a constant temperature RNA amplification method (for example, Non-Patent Document 6). Since it is not necessary to raise or lower the temperature as in RT-PCR, it is expected to be used more widely than RT-PCR. As an RNA amplification method other than NASBA that does not require temperature increase or decrease, a double-stranded cDNA is synthesized by reacting a target RNA with a reverse transcriptase typified by MMLV reverse transcriptase or AMV reverse transcriptase, and TtE- A method of amplifying DNA at a constant temperature by the action of a heat-resistant helicase typified by UvrD and a heat-resistant strand-displacing DNA polymerase typified by Bst polymerase (Patent Document 3), and a target RNA typified by PYROPHAGE 3173 , A double-stranded cDNA was synthesized by the action of a DNA polymerase having both reverse transcription activity and DNA-dependent DNA polymerase activity (hereinafter referred to as “reverse transcription DNA polymerase”). Tengcongensis and T.W. A heat-resistant helicase typified by actiasis-derived helicase and a method for amplifying DNA at a constant temperature by the action of the reverse transcription DNA polymerase (Patent Publication 4) have been reported. However, their amplification efficiencies are lower than those of NASBA and PCR, and are hardly put into practical use.

ところで、NASBA法は、通常標的核酸がRNAの場合に用いられる手法であるが、標的核酸がDNAの場合であっても、これを増幅させることができる(例えば非特許文献7)。しかし、標的核酸がDNAである場合のNASBA法の増幅効率は低く、これを微生物存在の検査等に応用しようとしても検出感度が低いため、実現は難しかった。その結果、NASBA法の実用化は、標的核酸がRNAであるに限定されている。   By the way, the NASBA method is a method usually used when the target nucleic acid is RNA, but it can be amplified even when the target nucleic acid is DNA (for example, Non-Patent Document 7). However, when the target nucleic acid is DNA, the amplification efficiency of the NASBA method is low, and even if this is applied to the inspection of the presence of microorganisms, the detection sensitivity is low, so that it has been difficult to realize. As a result, the practical application of the NASBA method is limited to the target nucleic acid being RNA.

国際公開第2012/020759号International Publication No. 2012/020759 国際公開第2010/050418号International Publication No. 2010/050418 特表2008−526231号公報Special table 2008-526231 特表2013−516192号公報Special table 2013-516192 gazette

K. Yasukawaら、「Increase in thermal stability of Moloney murine leukaemia virus reverse transcriptase by site−directed mutagenesis」、ジャーナル・オブ・バイオテクノロジー(Journal of Biotechnology)、2010年発行、第150巻、pp.299−306K. Yasukawa et al., “Increase in thermal stability of Moroney mureine leukaeemia virus reverse transolase ol. 299-306 B. Areziら、「モロニーマウス白血病ウイルス逆転写酵素の新たな変異は、テンプレート−プライマーへの強力な結合を介して熱安定性を増加させる(Novel mutations in Moloney murine leukemia virus reverse transcriptase increase thermostability through tighter binding to template−primer)」、ヌクレイック・アシッド・リサーチ(Nucleic Acids Research)、2009年発行、第37巻、pp.473−481)B. Arezi et al., “A novel mutation in Moloney murine leukemia virus reverse transcriptase increases thermostability through strong binding to template-primers (Novelations in Moloney murine virus reverse transcription incres- ss.). template-primer) ", Nucleic Acids Research, 2009, vol. 473-481) S. Sanoら、「Mutations to create thermostable reverse transcriptase with bacterial family A DNA polymerase from Thermotoga petrophila K4」、ジャーナル・オブ・バイオサイエンス・アンド・バイオエンジニアリング(Journal of Biochemical and Bioengineering)、2012年発行、第13巻、pp.315−321S. Sano et al., "Mutations to create thermostable reverse transcribate with bacterial en er p in bio engineering and bio of the bio. . 315-321 K. Yasukawaら、「Kinetic analysis of reverse transcriptase activity of bacterial family A DNA polymerases」バイオケミカル・バイオフィジカル・リサーチ・コミュニケーション(Biochemical Biophysical Research Communication)、2012年発行、第427巻、pp.654−658K. Yasukawa et al., “Kinetic analysis of reverse transcription, activity of bacterial family, A DNA polymer,” Biochemical Biophysical Research Communication (Biochemical Biophysics, Bio27. 654-658 Y. Shimadaら、「Property of cold inducible DEAD−box RNA helicase in hyperthermophilic archaea」、バイオケミカル・バイオフィジカル・リサーチ・コミュニケーション(Biochemical Biophysical Research Communication)、2009年発行、第389巻、pp.622−626Y. Shimada et al., “Profession of cold inducible DEAD-box RNA helicase in hyperthermologic archaea”, Biochemical Biophysical Research 9 (Biochemical Biophysical 9). 622-626 T.Hayashiら、「A competitive nucleic acid sequence−based amplification assay for the quantification of human MDR1 transcript in leukemia cells」、クリニカル・ケミカル・アクタ(Clinical Chemical Acta)、2004年発行、第342巻、pp.115−126T. T. Hayashi et al., “A competent nucleic acid sequence-based amplification assessment, the second of the quantification of human CMR (2). 115-126 C.Voissetら、「RNA amplification Technique, NASBA,also amplifies homogeneous plasmid DNA in non−denaturing conditions」バイオテクニックス(BioTechniques)2000年発行、第29巻、pp.236−240C. Voisset et al., “RNA amplification Techniques, NASBA, also amplifiers homogeneous plasmid DNA in non-denaturing conditions”, 2000, BioTechniques 29, p. 236-240

本発明は、高い正確性及び高い逆転写活性を維持したcDNA合成方法を見いだすことを課題とする。また、本発明は、NASBA法を用いて標的DNAを効率よく合成する方法を見出すことも課題とする。   An object of the present invention is to find a cDNA synthesis method that maintains high accuracy and high reverse transcription activity. Another object of the present invention is to find a method for efficiently synthesizing a target DNA using the NASBA method.

本発明は、(α)特定の3種の酵素を組み合わせて用いることにより効率よくcDNAを合成する方法、及び(β)NASBA法においてヘリカーゼを用いることにより標的核酸がDNAの場合にも合成効率を向上させる方法、を包含する。   The present invention provides (α) a method for efficiently synthesizing cDNA by using a combination of three specific enzymes, and (β) a synthesis efficiency even when the target nucleic acid is DNA by using a helicase in the NASBA method. A method of improving.

本発明者らは、特定の(i)逆転写酵素、特定の(ii)逆転写DNAポリメラーゼ、及び特定の(iii)ヘリカーゼの、特定の3種の酵素を組み合わせて用いることにより、効率よくcDNAを合成できることを見いだし、さらに改良を重ねて上記(α)の発明を完成させるに至った。   The inventors of the present invention efficiently used cDNA by combining three specific enzymes, ie, a specific (i) reverse transcriptase, a specific (ii) reverse transcription DNA polymerase, and a specific (iii) helicase. Has been found to be able to be synthesized, and further improvements have been made to complete the invention (α).

すなわち、本発明は例えば以下の項に記載の主題を包含する。
項1.
以下の(i)逆転写酵素、(ii)逆転写DNAポリメラーゼ、及び(iii)ヘリカーゼを含有する溶液中で、RNAを鋳型としてcDNAを合成する方法。
(i)以下の(i−1)又は(i−2)に記載の逆転写酵素;
(i−1):配列番号1のアミノ酸配列において、69位のグルタミン酸、108位のアスパラギン酸、117位のグルタミン酸、124位のアスパラギン酸、286位のグルタミン酸、302位のグルタミン酸、313位のトリプトファン、435位のロイシン及び454位のアスパラギンからなる群より選ばれた少なくとも1つのアミノ酸が、正電荷アミノ酸に置換されたアミノ酸配列からなる、逆転写酵素
(i−2):(i−1)の逆転写酵素のアミノ酸配列において、前記アミノ酸置換が維持された状態から1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ逆転写活性を有する、逆転写酵素
(ii)以下の(ii−1)又は(ii−2)に記載の逆転写DNAポリメラーゼ;
(ii−1):配列番号2のアミノ酸配列において、326番目、329番目、384番目、388番目、408番目、及び438番目のアミノ酸からなる群より選択される少なくとも1つのアミノ酸がアラニンに置換されたアミノ酸配列からなる、逆転写DNAポリメラーゼ
(ii−2):(ii−1)の逆転写DNAポリメラーゼのアミノ酸配列において、前記アミノ酸置換が維持された状態から1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ逆転写活性を有する、逆転写DNAポリメラーゼ
(iii)以下の(iii−1)又は(iii−2)に記載のヘリカーゼ;
(iii−1):配列番号3のアミノ酸配列からなる、ヘリカーゼ
(iii−2):(iii−1)のヘリカーゼのアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつヘリカーゼ活性を有する、ヘリカーゼ
項2.
項1に記載の方法で得られうるcDNAに対して核酸増幅反応を行う工程を含む、鋳型RNAの存在を確認する方法。
項3.
さらに、前記核酸増幅反応で得られうる増幅された核酸の検出工程を含む、項2に記載の方法。
項4.
前記核酸増幅反応が、RT−PCR又はNASBAである、項2又は3に記載の方法。
項5.
以下の(i)逆転写酵素、(ii)逆転写DNAポリメラーゼ、及び(iii)ヘリカーゼを備える、cDNA合成キット。
(i)以下の(i−1)又は(i−2)に記載の逆転写酵素;
(i−1):配列番号1のアミノ酸配列において、69位のグルタミン酸、108位のアスパラギン酸、117位のグルタミン酸、124位のアスパラギン酸、286位のグルタミン酸、302位のグルタミン酸、313位のトリプトファン、435位のロイシン及び454位のアスパラギンからなる群より選ばれた少なくとも1つのアミノ酸が、正電荷アミノ酸に置換されたアミノ酸配列からなる、逆転写酵素
(i−2):(i−1)の逆転写酵素のアミノ酸配列において、前記アミノ酸置換が維持された状態から1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ逆転写活性を有する、逆転写酵素
(ii)以下の(ii−1)又は(ii−2)に記載の逆転写DNAポリメラーゼ;
(ii−1):配列番号2のアミノ酸配列において、326番目、329番目、384番目、388番目、408番目、及び438番目のアミノ酸からなる群より選択される少なくとも1つのアミノ酸がアラニンに置換されたアミノ酸配列からなる、逆転写DNAポリメラーゼ
(ii−2):(ii−1)の逆転写DNAポリメラーゼのアミノ酸配列において、前記アミノ酸置換が維持された状態から1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ逆転写活性を有する、逆転写DNAポリメラーゼ
(iii)以下の(iii−1)又は(iii−2)に記載のヘリカーゼ;
(iii−1):配列番号3のアミノ酸配列からなる、ヘリカーゼ
(iii−2):(iii−1)のヘリカーゼのアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつヘリカーゼ活性を有する、ヘリカーゼ
That is, the present invention includes, for example, the subject matters described in the following sections.
Item 1.
A method of synthesizing cDNA using RNA as a template in a solution containing the following (i) reverse transcriptase, (ii) reverse transcriptase DNA polymerase, and (iii) helicase.
(I) The reverse transcriptase according to the following (i-1) or (i-2);
(I-1): In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, glutamic acid at position 69, aspartic acid at position 108, glutamic acid at position 117, aspartic acid at position 124, glutamic acid at position 286, glutamic acid at position 302, tryptophan at position 313 A reverse transcriptase (i-2): (i-1) comprising an amino acid sequence in which at least one amino acid selected from the group consisting of leucine at position 435 and asparagine at position 454 is substituted with a positively charged amino acid; A reverse transcriptase (ii) consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added from the amino acid sequence of the reverse transcriptase, and having reverse transcription activity (ii) The reverse transcription DNA polymerase according to (ii-1) or (ii-2) below;
(Ii-1): In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, at least one amino acid selected from the group consisting of the 326th, 329th, 384th, 388th, 408th, and 438th amino acids is substituted with alanine Reverse transcription DNA polymerase (ii-2) consisting of the amino acid sequence: (ii-1) In the amino acid sequence of reverse transcription DNA polymerase of (ii-1), one or more amino acids are deleted from the state in which the amino acid substitution is maintained, Helicase according to (iii-1) or (iii-2) below reverse transcription DNA polymerase (iii) consisting of a substituted or added amino acid sequence and having reverse transcription activity;
(Iii-1): Helicase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 (iii-2): an amino acid in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of the helicase of (iii-1) 1. a helicase term consisting of a sequence and having helicase activity
A method for confirming the presence of a template RNA, comprising a step of performing a nucleic acid amplification reaction on the cDNA obtainable by the method according to Item 1.
Item 3.
Item 3. The method according to Item 2, further comprising a step of detecting an amplified nucleic acid obtainable by the nucleic acid amplification reaction.
Item 4.
Item 4. The method according to Item 2 or 3, wherein the nucleic acid amplification reaction is RT-PCR or NASBA.
Item 5.
A cDNA synthesis kit comprising the following (i) reverse transcriptase, (ii) reverse transcriptase DNA polymerase, and (iii) helicase.
(I) The reverse transcriptase according to the following (i-1) or (i-2);
(I-1): In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, glutamic acid at position 69, aspartic acid at position 108, glutamic acid at position 117, aspartic acid at position 124, glutamic acid at position 286, glutamic acid at position 302, tryptophan at position 313 A reverse transcriptase (i-2): (i-1) comprising an amino acid sequence in which at least one amino acid selected from the group consisting of leucine at position 435 and asparagine at position 454 is substituted with a positively charged amino acid; A reverse transcriptase (ii) consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added from the amino acid sequence of the reverse transcriptase, and having reverse transcription activity (ii) The reverse transcription DNA polymerase according to (ii-1) or (ii-2) below;
(Ii-1): In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, at least one amino acid selected from the group consisting of the 326th, 329th, 384th, 388th, 408th, and 438th amino acids is substituted with alanine Reverse transcription DNA polymerase (ii-2) consisting of the amino acid sequence: (ii-1) In the amino acid sequence of reverse transcription DNA polymerase of (ii-1), one or more amino acids are deleted from the state in which the amino acid substitution is maintained, Helicase according to (iii-1) or (iii-2) below reverse transcription DNA polymerase (iii) consisting of a substituted or added amino acid sequence and having reverse transcription activity;
(Iii-1): Helicase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 (iii-2): an amino acid in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of the helicase of (iii-1) A helicase comprising a sequence and having helicase activity

また本発明者らは、NASBA法においてヘリカーゼを用いることにより標的核酸がDNAの場合にも合成効率を向上させ得ることを見いだし、さらに改良を重ねて上記(β)の発明を完成させるに至った。   Further, the present inventors have found that the synthesis efficiency can be improved even when the target nucleic acid is DNA by using helicase in the NASBA method, and further improvements have been made to complete the invention of (β). .

すなわち、本発明は例えば以下の項に記載の主題をも包含する。
項A.
逆転写酵素、RNaseH、T7RNAポリメラーゼ、NTP、dNTP、及びヘリカーゼを含む、標的DNAを鋳型として核酸を増幅させるためのミックス。
項B.
逆転写酵素、RNaseH、T7RNAポリメラーゼ、NTP、及びdNTPからなる群より選択される少なくとも1種、ならびにヘリカーゼを備える、標的DNAを鋳型として核酸を増幅させるためのキット。
項C.
逆転写酵素、RNaseH、T7RNAポリメラーゼ、NTP、dNTP、及びヘリカーゼを含む溶液(好ましくは、ヘリカーゼの濃度が100nM以下である)中で、標的DNAを鋳型として核酸を増幅させる方法。
項D.
鋳型DNAの一部とアニールする塩基配列(好ましくは鋳型DNAの一部の相補配列)からなるDNAの5’端に、さらにT7プロモーター配列からなるDNAが結合した構造を有するプライマーを、さらに含む、項Aに記載のミックスもしくは項Bに記載のキット、あるいは当該プライマーを前記溶液中にさらに含む、項Cに記載の方法。
項E.
ヘリカーゼが、35〜45℃でヘリカーゼ活性を有するヘリカーゼである、項Aに記載のミックスもしくは項Bに記載のキット、又は項Cに記載の方法。
項F.
核酸増幅がNASBA法によるものである、項A、D若しくはEに記載のミックスもしくは項B、D若しくはEに記載のキット、又は項C、D若しくはEに記載の方法。
That is, the present invention includes the subject matters described in the following sections, for example.
Term A.
A mix for amplifying a nucleic acid using a target DNA as a template, comprising reverse transcriptase, RNase H, T7 RNA polymerase, NTP, dNTP, and helicase.
Term B.
A kit for amplifying a nucleic acid using a target DNA as a template, comprising at least one selected from the group consisting of reverse transcriptase, RNase H, T7 RNA polymerase, NTP, and dNTP, and a helicase.
Term C.
A method for amplifying a nucleic acid using a target DNA as a template in a solution containing reverse transcriptase, RNase H, T7 RNA polymerase, NTP, dNTP, and helicase (preferably, the concentration of helicase is 100 nM or less).
Term D.
A primer having a structure in which a DNA comprising a T7 promoter sequence is further bound to the 5 ′ end of a DNA comprising a base sequence that anneals with a part of the template DNA (preferably a complementary sequence of a part of the template DNA); The method according to Item C, further comprising the mix according to Item A or the kit according to Item B, or the primer in the solution.
Term E.
The mix according to Item A or the kit according to Item B, or the method according to Item C, wherein the helicase is a helicase having helicase activity at 35 to 45 ° C.
Term F.
The mix according to Item A, D or E or the kit according to Item B, D or E, or the method according to Item C, D or E, wherein the nucleic acid amplification is by the NASBA method.

本発明に係るcDNA合成方法(上記(α))によれば、高い逆転写活性により非常に効率よく、cDNAを合成することができる。しかも、高い正確性をもってcDNAが合成される。このため、非常に少数のテンプレートRNA分子からも正確かつ大量にcDNAを合成することができる。従って、本発明に係るcDNA合成方法により、RNA分子を非常に高感度かつ正確に検出することができる。   According to the cDNA synthesis method of the present invention (above (α)), cDNA can be synthesized very efficiently due to high reverse transcription activity. In addition, cDNA is synthesized with high accuracy. For this reason, cDNA can be synthesized accurately and in large quantities from a very small number of template RNA molecules. Therefore, RNA molecules can be detected with very high sensitivity and accuracy by the cDNA synthesis method according to the present invention.

また、本発明に係るヘリカーゼを用いるNASBA法(上記(β))によれば、NASBA法を用いて標的DNAを効率よく合成することができる。従って、標的DNA分子をNASBA法によって非常に高感度かつ正確に検出することができる。   Further, according to the NASBA method using the helicase according to the present invention (above (β)), the target DNA can be efficiently synthesized using the NASBA method. Therefore, the target DNA molecule can be detected with very high sensitivity and accuracy by the NASBA method.

精製タンパク質(ヘリカーゼ)の巻き戻し活性測定実験のうち、両末端突出タイプの系を用いた際の結果を示す。Of the experiments for measuring the unwinding activity of the purified protein (helicase), the results of using a both-end protruding type system are shown. 精製タンパク質(ヘリカーゼ)の巻き戻し活性測定実験のうち、5’突出タイプの系を用いた際の結果を示す。Of the experiments for measuring the unwinding activity of the purified protein (helicase), the results of using the 5 'overhang type system are shown. 精製タンパク質(ヘリカーゼ)の巻き戻し活性測定実験のうち、3’突出タイプの系を用いた際の結果を示す。Of the experiments for measuring the unwinding activity of the purified protein (helicase), the results of using the 3 'overhang type system are shown. 精製タンパク質(ヘリカーゼ)の巻き戻し活性測定実験のうち、平滑末端タイプの系を用いた際の結果を示す。Of the experiments for measuring the unwinding activity of purified protein (helicase), the results of using a blunt end type system are shown. 図1a〜図1dの結果をまとめたグラフを示す。2 shows a graph summarizing the results of FIGS. 巻き戻し活性測定実験の結果から算出した、二本鎖DNAの各タイプの末端からの巻き戻し活性を示す。The unwinding activity from the terminal of each type of double-stranded DNA calculated from the results of the unwinding activity measurement experiment is shown. 実施例(cDNA合成産物のPCRによる検出1)で用いたテンプレートRNAおよびプライマーの配列を示す。The sequence of template RNA and primer used in the example (detection of cDNA synthesis product by PCR 1) is shown. 実施例(cDNA合成産物のPCRによる検出1)に示す方法でcDNA合成およびPCRを行い、PCRの増幅産物を2%アガロース電気泳動にかけた後、エチジウムブロミドで染色し、トランスイルミネータでDNAのバンドを解析した結果を示す。CDNA synthesis and PCR were carried out by the method shown in Example (Detection of cDNA synthesis product by PCR 1), the PCR amplification product was subjected to 2% agarose electrophoresis, stained with ethidium bromide, and a DNA band was detected with a transilluminator. The analysis result is shown. 実施例(cDNA合成産物のNASBAによる検出)に示す方法でPCRおよびNASBA−核酸クロマトを行った結果を示す。The result of having performed PCR and NASBA-nucleic acid chromatography by the method shown in Example (detection of cDNA synthesis product by NASBA) is shown. 実施例(cDNA合成産物のPCRによる検出2)で用いたテンプレートRNAおよびプライマーの配列を示す。The sequence of template RNA and primer used in Example (detection of cDNA synthesis product by PCR 2) is shown. 実施例(cDNA合成産物のPCRによる検出2)に示す方法でcDNA合成およびPCRを行い、PCRの増幅産物を1%アガロース電気泳動にかけた後、エチジウムブロミドで染色し、トランスイルミネータでDNAのバンドを解析した結果を示す。矢印は目的の増幅産物のバンドを示す。CDNA synthesis and PCR were performed by the method shown in Example (Detection of cDNA synthesis product by PCR 2), the PCR amplification product was subjected to 1% agarose electrophoresis, stained with ethidium bromide, and a DNA band was detected with a transilluminator. The analysis result is shown. The arrow indicates the band of the amplification product of interest. 実施例(cDNA合成産物のPCRによる検出3)に示す方法でcDNA合成およびPCRを行い、PCRの増幅産物を2%アガロース電気泳動にかけた後、エチジウムブロミドで染色し、トランスイルミネータでDNAのバンドを解析した結果を示す。矢印は目的の増幅産物のバンドを示す。CDNA synthesis and PCR were performed by the method shown in Example (PCR detection of cDNA synthesis product 3), the amplified product of PCR was subjected to 2% agarose electrophoresis, stained with ethidium bromide, and a DNA band was detected with a transilluminator. The analysis result is shown. The arrow indicates the band of the amplification product of interest. cesD配列を含んだプラスミドDNAを、cesD配列増幅のためのフォワードプライマー側又はリバースプライマー側のいずれか1カ所を制限酵素(EcoRI又はPstI)で消化した時の概要図を示す。The outline figure when the plasmid DNA containing the cesD sequence is digested with a restriction enzyme (EcoRI or PstI) at either one of the forward primer side or the reverse primer side for cesD sequence amplification is shown.

以下、本発明について、さらに詳細に説明する。まず、上記(α)について説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail. First, the above (α) will be described.

本発明に包含されるcDNA合成方法では、特定の(i)逆転写酵素、特定の(ii)逆転写DNAポリメラーゼ、及び特定の(iii)ヘリカーゼの、特定の3種の酵素を組み合わせて用いる。これら特定の(i)〜(iii)の酵素について、次に詳説する。   In the cDNA synthesis method encompassed by the present invention, specific three types of enzymes, ie, a specific (i) reverse transcriptase, a specific (ii) reverse transcription DNA polymerase, and a specific (iii) helicase are used in combination. These specific enzymes (i) to (iii) will be described in detail below.

本発明に用いる(i)逆転写酵素は、以下の(i−1)又は(i−2)の逆転写酵素である。
(i−1):配列番号1のアミノ酸配列において、69位のグルタミン酸、108位のアスパラギン酸、117位のグルタミン酸、124位のアスパラギン酸、286位のグルタミン酸、302位のグルタミン酸、313位のトリプトファン、435位のロイシンおよび454位のアスパラギンからなる群より選ばれた少なくとも1つのアミノ酸が、
正電荷アミノ酸に置換されたアミノ酸配列からなる、逆転写酵素。
(i−2):(i−1)の逆転写酵素のアミノ酸配列において、前記アミノ酸置換が維持された状態から1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ逆転写活性を有する、逆転写酵素。
The (i) reverse transcriptase used in the present invention is the following reverse transcriptase (i-1) or (i-2).
(I-1): In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, glutamic acid at position 69, aspartic acid at position 108, glutamic acid at position 117, aspartic acid at position 124, glutamic acid at position 286, glutamic acid at position 302, tryptophan at position 313 At least one amino acid selected from the group consisting of leucine at position 435 and asparagine at position 454,
A reverse transcriptase consisting of an amino acid sequence substituted with a positively charged amino acid.
(I-2): the amino acid sequence of the reverse transcriptase of (i-1), comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added from the state where the amino acid substitution is maintained, and A reverse transcriptase having reverse transcription activity.

正電荷アミノ酸としては、pH7.0において正に荷電しているアミノ酸が好ましく、pH8.0において正に荷電しているアミノ酸がより好ましく、逆転写反応を行なうに適したpH(pH8.3)において、正に荷電しているアミノ酸がさらに好ましい。なかでも、特にアルギニン及びリジンが好ましい。   The positively charged amino acid is preferably an amino acid that is positively charged at pH 7.0, more preferably an amino acid that is positively charged at pH 8.0, and at a pH suitable for performing a reverse transcription reaction (pH 8.3). More preferred are amino acids that are positively charged. Of these, arginine and lysine are particularly preferable.

なお、「(i−1)の逆転写酵素のアミノ酸配列」とは、「配列番号1のアミノ酸配列において、69位のグルタミン酸、108位のアスパラギン酸、117位のグルタミン酸、124位のアスパラギン酸、286位のグルタミン酸、302位のグルタミン酸、313位のトリプトファン、435位のロイシンおよび454位のアスパラギンからなる群より選ばれた少なくとも1つのアミノ酸が、正電荷アミノ酸に置換されたアミノ酸配列」のことである。   “The amino acid sequence of the reverse transcriptase of (i-1)” means “in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, glutamic acid at position 69, aspartic acid at position 108, glutamic acid at position 117, aspartic acid at position 124, An amino acid sequence in which at least one amino acid selected from the group consisting of glutamic acid at position 286, glutamic acid at position 302, tryptophan at position 313, leucine at position 435, and asparagine at position 454 is replaced with a positively charged amino acid. is there.

また、(i−1)の逆転写酵素のアミノ酸配列においては、302位のグルタミン酸がアルギニンへの置換された配列は除かれることが好ましい。   Further, in the amino acid sequence of the reverse transcriptase of (i-1), it is preferable to exclude a sequence in which glutamic acid at position 302 is substituted with arginine.

また、配列番号1は、野生型モロニーマウス白血病ウイルス(MMLV)逆転写酵素のアミノ酸配列と同一である。   SEQ ID NO: 1 is identical to the amino acid sequence of wild-type Moloney murine leukemia virus (MMLV) reverse transcriptase.

本発明に用いる(i)逆転写酵素は、高い熱安定性を有し、比較的高温度(例えば50℃〜60℃)条件下で好ましく逆転写活性を示す。   The (i) reverse transcriptase used in the present invention has high thermostability, and preferably exhibits reverse transcription activity under relatively high temperature (eg, 50 ° C. to 60 ° C.) conditions.

(i−1)の逆転写酵素のアミノ酸配列は、高い熱安定性を確保する観点から、配列番号1のアミノ酸配列において、
(i−1a)69位のグルタミン酸のアルギニン又はリジンへの置換、
(i−1b)108位のアスパラギン酸のアルギニン又はリジンへの置換、
(i−1c)117位のグルタミン酸のアルギニン又はリジンへの置換、
(i−1d)124位のアスパラギン酸のアルギニン又はリジンへの置換、
(i−1e)286位のグルタミン酸のアルギニン又はリジンへの置換、
(i−1f)302位のグルタミン酸のリジンへの置換、
(i−1g)313位のトリプトファンのアルギニン又はリジンへの置換、
(i−1h)435位のロイシンのアルギニン又はリジンへの置換、及び
(i−1i)454位のアスパラギンのアルギニン又はリジンへの置換
からなる群より選択される少なくとも1つの置換がなされた配列であることが好ましく、(i−1d)、(i−1e)、(i−1f)、及び(i−1h)からなる群より選択される少なくとも1つの置換がなされた配列であることがより好ましく、(i−1e)、(i−1f)、及び(i−1h)からなる群より選択される少なくとも1つの置換がなされた配列であることがさらに好ましく、(i−1e)、(i−1f)、及び(i−1h)の置換がなされた配列であることがよりさらに好ましい。中でも、配列番号1のアミノ酸配列において、286位のグルタミン酸のアルギニンへの置換(E286R)、302位のグルタミン酸のリジンへの置換(E302K)、及び435位のロイシンのアルギニン(L435R)への置換がなされた配列であることが特に好ましい。
From the viewpoint of ensuring high thermal stability, the amino acid sequence of the reverse transcriptase of (i-1) is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1,
(I-1a) substitution of glutamic acid at position 69 with arginine or lysine,
(I-1b) substitution of aspartic acid at position 108 with arginine or lysine;
(I-1c) substitution of glutamic acid at position 117 to arginine or lysine;
(I-1d) substitution of aspartic acid at position 124 with arginine or lysine;
(I-1e) substitution of glutamic acid at position 286 to arginine or lysine;
(I-1f) substitution of glutamic acid at position 302 to lysine,
(I-1g) substitution of tryptophan at position 313 with arginine or lysine;
(I-1h) a sequence having at least one substitution selected from the group consisting of substitution of leucine at position 435 with arginine or lysine, and (i-1i) substitution of asparagine at position 454 with arginine or lysine. Preferably, it is a sequence having at least one substitution selected from the group consisting of (i-1d), (i-1e), (i-1f), and (i-1h). , (I-1e), (i-1f), and (i-1h), more preferably a sequence having at least one substitution selected from the group consisting of (i-1e), (i- It is more preferable that the sequence is a sequence in which 1f) and (i-1h) are substituted. Among them, in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, substitution of glutamic acid at position 286 with arginine (E286R), substitution of glutamic acid at position 302 with lysine (E302K), and substitution of leucine at position 435 with arginine (L435R) It is particularly preferred that the sequence is made.

また、(i−1)の逆転写酵素のアミノ酸配列は、さらに、524位のアスパラギン酸が非極性アミノ酸に置換された配列であることが好ましい。非極性アミノ酸としては、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、システイン、トリプトファン、フェニルアラニン、プロリン等が好ましく例示でき、特にアラニンが好ましい。   In addition, the amino acid sequence of the reverse transcriptase (i-1) is preferably a sequence in which the aspartic acid at position 524 is further substituted with a nonpolar amino acid. Preferred examples of the nonpolar amino acid include glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, methionine, cysteine, tryptophan, phenylalanine, proline and the like, and alanine is particularly preferable.

最も好ましい本発明に用いる(i)逆転写酵素の一つは、配列番号1のアミノ酸配列において、286位のグルタミン酸のアルギニンへの置換、302位のグルタミン酸のリジンへの置換、435位のロイシンのアルギニンへの置換、及び524位のアスパラギン酸のアラニンへの置換がなされた配列(E286R/E302K/L435R/D524A)からなる逆転写酵素である。

また、(i−2)の「1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加」における「1又は2以上」とは、好ましくは1〜30(すなわち、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29又は30)、より好ましくは1〜20、さらに好ましくは1〜10、よりさらに好ましくは1〜5、特に好ましくは1、2又は3をいう。
One of the most preferred (i) reverse transcriptases used in the present invention is a substitution of glutamic acid at position 286 with arginine, substitution of glutamic acid at position 302 with lysine, and leucine at position 435 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. It is a reverse transcriptase consisting of a sequence (E286R / E302K / L435R / D524A) in which substitution with arginine and substitution of aspartic acid at position 524 with alanine have been performed.

In addition, “1 or 2 or more” in “i, 2 or more amino acid deletion, substitution or addition” in (i-2) is preferably 1 to 30 (that is, 1, 2, 3, 4, 5). 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 or 30 ), More preferably 1-20, still more preferably 1-10, even more preferably 1-5, particularly preferably 1, 2 or 3.

(i−2)の逆転写酵素のアミノ酸配列は、(i−1)の逆転写酵素のアミノ酸配列と高い同一性を有することが好ましい。より具体的には、同一性が80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることがさらに好ましく、98%以上であることがよりさらに好ましく、99%以上であることが特に好ましい。  The amino acid sequence of the reverse transcriptase (i-2) preferably has high identity with the amino acid sequence of the reverse transcriptase (i-1). More specifically, the identity is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, further preferably 95% or more, still more preferably 98% or more, 99 % Or more is particularly preferable.

なお、本明細書において、アミノ酸配列の同一性は、BLASTアルゴリズムによって2つのアミノ酸を比較した際の同一性をいう。   In this specification, the identity of amino acid sequences refers to the identity when two amino acids are compared by the BLAST algorithm.

なお、(i−2)の逆転写酵素のアミノ酸配が、配列番号1のアミノ酸配列とはならないことが好ましい。つまり、配列番号1のアミノ酸配列からなる逆転写酵素は、(i−2)の逆転写酵素には含まれないことが好ましい。 (i−1)及び(i−2)の逆転写酵素は、例えば公知の遺伝工学的手法を用いることにより製造することができる。例えば、WO2012/020759パンフレットに記載される方法に基づいて、容易に製造することができる。   In addition, it is preferable that the amino acid sequence of the reverse transcriptase of (i-2) does not become the amino acid sequence of sequence number 1. That is, it is preferable that the reverse transcriptase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is not included in the reverse transcriptase of (i-2). The reverse transcriptase of (i-1) and (i-2) can be produced, for example, by using a known genetic engineering technique. For example, it can be easily produced based on the method described in the WO2012 / 020759 pamphlet.

本明細書において「逆転写活性」とは、RNAを鋳型としてそれと相補的なDNA(complementary DNA;cDNA)を合成する反応(逆転写反応)を触媒する活性をいう。本明細書において、逆転写活性を有するという場合における逆転写活性の程度は、特に限定されないが、例えば常法に従い逆転写反応を行わせた場合に、レトロウイルス由来の逆転写酵素として知られる種々の酵素と同等又はそれ以上のcDNAを生成する程度であれば好ましい。   As used herein, “reverse transcription activity” refers to an activity that catalyzes a reaction (reverse transcription reaction) in which RNA is used as a template to synthesize complementary DNA (complementary DNA; cDNA). In the present specification, the degree of reverse transcription activity in the case of having reverse transcription activity is not particularly limited. For example, when reverse transcription reaction is performed according to a conventional method, there are various known reverse transcriptases derived from retroviruses. It is preferable if it is a grade that produces cDNA equivalent to or higher than the above enzyme.

逆転写活性は、公知の方法又は公知の方法から容易に得られる方法により、測定することができる。例えば、以下のステップ1)〜6):
1)反応液〔組成:25mMトリス塩酸緩衝液(pH8.3)、50mM塩化カリウム、2mMジチオスレイトール、5mM塩化マグネシウム、12.5μMポリ(rA)・p(dT)15(p(dT)15換算濃度)、および0.2mM [メチル−H]dTTP〕中で逆転写酵素を37℃でインキュベーションするステップ、
2)前記ステップ1)で得られた産物20μLを採取し、ガラスフィルターにスポットするステップ、
3)前記ステップ2)後のガラスフィルターを、冷却された5質量%トリクロロ酢酸水溶液で10分間洗浄した後、冷却された95体積%エタノール水溶液で洗浄して、前記ガラスフィルター上の産物からポリ(rA)・p(dT)15に取り込まれていない[H]dTTPを除去するステップ、
4)前記ステップ3)後のガラスフィルターを乾燥させた後、前記ガラスフィルターを、液体シンチレーション用試薬2.5mL中に入れ、放射活性をカウントするステップ、
5)前記ステップ4)で得られた放射活性に基づき、ポリ(rA)・p(dT)15に取り込まれた[H]dTTPの量(以下、「dTTP取り込み量」という)を算出するステップ、および
6)前記ステップ5)で算出されたdTTP取り込み量に基づき、10分間にポリ(rA)・p(dT)15に1nmolのdTTPを取り込ませる逆転写酵素の量を求めるステップ
を行なうことによって測定することができる。
The reverse transcription activity can be measured by a known method or a method easily obtained from a known method. For example, the following steps 1) to 6):
1) Reaction solution [Composition: 25 mM Tris-HCl buffer (pH 8.3), 50 mM potassium chloride, 2 mM dithiothreitol, 5 mM magnesium chloride, 12.5 μM poly (rA) · p (dT) 15 (p (dT) 15 concentration in terms), and 0.2 mM [methyl - 3 H] dTTP] steps of incubation at 37 ° C. the reverse transcriptase in,
2) collecting 20 μL of the product obtained in step 1) and spotting it on a glass filter;
3) The glass filter after step 2) is washed with a cooled 5% by mass trichloroacetic acid aqueous solution for 10 minutes, and then with a cooled 95% by volume ethanol aqueous solution. rA) · p (dT) removing [ 3 H] dTTP that is not incorporated into 15 ;
4) After drying the glass filter after step 3), placing the glass filter in 2.5 mL of a liquid scintillation reagent and counting the radioactivity;
5) A step of calculating the amount of [ 3 H] dTTP taken into poly (rA) · p (dT) 15 (hereinafter referred to as “dTTP uptake amount”) based on the radioactivity obtained in step 4). 6) Based on the dTTP uptake calculated in step 5), the step of determining the amount of reverse transcriptase that incorporates 1 nmol of dTTP into poly (rA) · p (dT) 15 in 10 minutes is performed. Can be measured.

本発明に用いる(ii)逆転写DNAポリメラーゼは、以下の(ii−1)又は(ii−2)の逆転写DNAポリメラーゼである。
(ii−1):配列番号2のアミノ酸配列において、326番目、329番目、384番目、388番目、408番目、及び438番目のアミノ酸からなる群より選択される少なくとも1つのアミノ酸がアラニンに置換されたアミノ酸配列からなる、逆転写DNAポリメラーゼ。
(ii−2):(ii−1)の逆転写DNAポリメラーゼのアミノ酸配列において、前記アミノ酸置換が維持された状態から1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ逆転写活性を有する、逆転写DNAポリメラーゼ。
The (ii) reverse transcription DNA polymerase used in the present invention is the following (ii-1) or (ii-2) reverse transcription DNA polymerase.
(Ii-1): In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, at least one amino acid selected from the group consisting of the 326th, 329th, 384th, 388th, 408th, and 438th amino acids is substituted with alanine Reverse transcription DNA polymerase consisting of a specific amino acid sequence.
(Ii-2): the amino acid sequence of the reverse transcription DNA polymerase of (ii-1) consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added from the state where the amino acid substitution is maintained, And reverse transcription DNA polymerase having reverse transcription activity.

配列番号2は、嫌気性好熱性細菌Thermotoga sp. K4から単離されたDNAポリメラーゼ(以下、「K4 DNAポリメラーゼ」という)のアミノ酸配列である。K4 DNAポリメラーゼは逆転写活性を有さないが、326番目、329番目、384番目、388番目、408番目及び、438番目のアミノ酸からなる群より選択される少なくとも1つのアミノ酸をアラニンに置換することによって、逆転写活性を獲得する(WO2010/050418パンフレット)。   SEQ ID NO: 2 is an anaerobic thermophilic bacterium Thermotoga sp. It is an amino acid sequence of a DNA polymerase isolated from K4 (hereinafter referred to as “K4 DNA polymerase”). K4 DNA polymerase does not have reverse transcription activity, but substitutes alanine for at least one amino acid selected from the group consisting of 326th, 329th, 384th, 388th, 408th and 438th amino acids To obtain reverse transcription activity (WO2010 / 050418 pamphlet).

(ii−1)の逆転写DNAポリメラーゼとしては、例えば次の逆転写DNAポリメラーゼが挙げられる:
配列番号2のアミノ酸配列において、326番目のトレオニン(T326)がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼ(T326A);
配列番号2のアミノ酸配列において、329番目のロイシン(L329)がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼ(L329A);
配列番号2のアミノ酸配列において、384番目のグルタミン(Q384)がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼ(Q384A);
配列番号2のアミノ酸配列において、388番目のフェニルアラニン(F388)がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼ(F388A);
配列番号2のアミノ酸配列において、408番目のメチオニン(M408)がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼ(M408A); 及び
配列番号2のアミノ酸配列において、438番目のチロシン(Y438)がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼ(Y438A)。
Examples of the reverse transcription DNA polymerase of (ii-1) include the following reverse transcription DNA polymerase:
Reverse transcription DNA polymerase (T326A) in which the 326th threonine (T326) is substituted with alanine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;
In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, reverse transcription DNA polymerase (L329A) in which the 329th leucine (L329) is substituted with alanine;
Reverse transcription DNA polymerase (Q384A) in which the 384th glutamine (Q384) is substituted with alanine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;
Reverse transcription DNA polymerase (F388A) in which the 388th phenylalanine (F388) is substituted with alanine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;
In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, reverse transcription DNA polymerase (M408A) in which 408th methionine (M408) is substituted with alanine; and in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, 438th tyrosine (Y438) is substituted with alanine. Reverse transcription DNA polymerase (Y438A).

これらの(ii−1)逆転写DNAポリメラーゼの中では、例えば、T326A、F388A、M408A、及びY438Aからなる群より選択される1つが好ましく、T326A、F388A、M408A、及びY438Aからなる群より選択される1つがより好ましい。特に、3’−5’エキソヌクレアーゼ活性に優れるという点では、T326A及びM408Aからなる群より選択される1つが好ましい。   Among these (ii-1) reverse transcription DNA polymerases, for example, one selected from the group consisting of T326A, F388A, M408A, and Y438A is preferable, and selected from the group consisting of T326A, F388A, M408A, and Y438A. One is more preferable. In particular, one selected from the group consisting of T326A and M408A is preferred from the viewpoint of excellent 3'-5 'exonuclease activity.

また(ii−1)逆転写DNAポリメラーゼは、逆転写活性を有する限り、上記アミノ酸置換が単独でなされていてもよく、また複数組み合わせてなされていてもよい。後述するように、配列番号2のアミノ酸配列において、T326、L329、Q384、F388、M408、及びY438からなる群より選択される1つをアラニンに置換した各逆転写DNAポリメラーゼはいずれも耐熱性を維持しつつ逆転写活性を獲得することができるので、これら置換箇所のうち任意の複数箇所を同時にアラニンに置換した逆転写DNAポリメラーゼも、同様に耐熱性を維持しつつ逆転写活性を獲得することができる。   In addition, (ii-1) reverse transcription DNA polymerase may have the above amino acid substitutions alone or in combination, as long as it has reverse transcription activity. As will be described later, each reverse transcription DNA polymerase in which one selected from the group consisting of T326, L329, Q384, F388, M408, and Y438 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is substituted with alanine is thermostable. Since reverse transcription activity can be acquired while maintaining it, reverse transcription DNA polymerase in which any multiple of these substitution sites are simultaneously substituted with alanine should also acquire reverse transcription activity while maintaining heat resistance. Can do.

アミノ酸置換が複数組み合わせてなされている(ii−1)逆転写DNAポリメラーゼとしては、L329及び/又はQ384がアラニンに置換されており、かつT326、F388、M408、及びY438からなる群より選択される少なくとも1つのアミノ酸がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼが好ましい。     (Ii-1) The reverse transcription DNA polymerase in which a plurality of amino acid substitutions are made is selected from the group consisting of T329, F388, M408, and Y438, wherein L329 and / or Q384 are substituted with alanine Reverse transcription DNA polymerase in which at least one amino acid is replaced with alanine is preferred.

そのような(ii−1)逆転写DNAポリメラーゼとしては、例えば具体的には、次の逆転写DNAポリメラーゼが挙げられる:
配列番号2のアミノ酸配列において、L329がアラニンに置換されており、かつT326がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼ;
配列番号2のアミノ酸配列において、L329がアラニンに置換されており、かつF388がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼ;
配列番号2のアミノ酸配列において、L329がアラニンに置換されており、かつM408がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼ;
配列番号2のアミノ酸配列において、L329がアラニンに置換されており、かつY438がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼ;
配列番号2のアミノ酸配列において、Q384がアラニンに置換されており、かつT326がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼ;
配列番号2のアミノ酸配列において、Q384がアラニンに置換されており、かつF388がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼ;及び
配列番号2のアミノ酸配列において、Q384がアラニンに置換されており、かつM408がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼ;
配列番号2のアミノ酸配列において、Q384がアラニンに置換されており、かつY438がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼ。
Specific examples of such (ii-1) reverse transcription DNA polymerase include the following reverse transcription DNA polymerase:
A reverse transcription DNA polymerase, wherein L329 is substituted with alanine and T326 is substituted with alanine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;
A reverse transcription DNA polymerase, wherein L329 is substituted with alanine and F388 is substituted with alanine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;
A reverse transcription DNA polymerase, wherein L329 is replaced with alanine and M408 is replaced with alanine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;
A reverse transcription DNA polymerase, wherein L329 is substituted with alanine and Y438 is substituted with alanine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2;
A reverse transcription DNA polymerase in which the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 has Q384 replaced with alanine and T326 replaced with alanine;
A reverse transcription DNA polymerase in which Q384 is substituted with alanine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and F388 is substituted with alanine; and in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, Q384 is substituted with alanine; and Reverse transcription DNA polymerase in which M408 is replaced with alanine;
A reverse transcription DNA polymerase, wherein Q384 is substituted with alanine and Y438 is substituted with alanine in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

アミノ酸置換が複数組み合わせてなされている(ii−1)逆転写DNAポリメラーゼとしては、L329及び/又はQ384がアラニンに置換されており、かつL329、F388、M408、Y438らなる群より選択される少なくとも1つのアミノ酸がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼがより好ましく、L329及び/又はQ384がアラニンに置換されており、かつF388、M408、及びY438からなる群より選択される少なくとも1つのアミノ酸がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼがさらに好ましい。   (Ii-1) The reverse transcription DNA polymerase having a combination of a plurality of amino acid substitutions, L329 and / or Q384 is substituted with alanine, and at least selected from the group consisting of L329, F388, M408, Y438 and the like More preferably, the reverse transcription DNA polymerase in which one amino acid is substituted with alanine, L329 and / or Q384 is substituted with alanine, and at least one amino acid selected from the group consisting of F388, M408, and Y438 is More preferred is reverse transcription DNA polymerase substituted with alanine.

(ii−1)逆転写DNAポリメラーゼとして、中でも好ましい逆転写DNAポリメラーゼは、配列番号2の326番目、329番目、384番目、388番目、408番目及び、438番目のアミノ酸からなる群より選択される1つのアミノ酸がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼであり、特に好ましくは329番目のアミノ酸(ロイシン)がアラニンに置換されている逆転写DNAポリメラーゼである。   (Ii-1) Among the reverse transcription DNA polymerases, a particularly preferred reverse transcription DNA polymerase is selected from the group consisting of the 326th, 329th, 384th, 388th, 408th and 438th amino acids of SEQ ID NO: 2. A reverse transcription DNA polymerase in which one amino acid is substituted with alanine, and particularly preferably a reverse transcription DNA polymerase in which the 329th amino acid (leucine) is substituted with alanine.

また、(ii−2)の「1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加」における「1又は2以上」とは、好ましくは1〜30(すなわち、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29又は30)、より好ましくは1〜20、さらに好ましくは1〜10、よりさらに好ましくは1〜5、特に好ましくは1、2又は3をいう。   In addition, “1 or 2 or more” in “ii. Deletion or substitution or addition of one or more amino acids” in (ii-2) is preferably 1 to 30 (ie 1, 2, 3, 4, 5 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 or 30 ), More preferably 1-20, still more preferably 1-10, even more preferably 1-5, particularly preferably 1, 2 or 3.

(ii−2)の逆転写DNAポリメラーゼのアミノ酸配列は、(ii−1)の逆転写DNAポリメラーゼのアミノ酸配列と高い同一性を有することが好ましい。より具体的には、同一性が80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることがさらに好ましく、98%以上であることがよりさらに好ましく、99%以上であることが特に好ましい。  The amino acid sequence of the reverse transcription DNA polymerase (ii-2) preferably has high identity with the amino acid sequence of the reverse transcription DNA polymerase (ii-1). More specifically, the identity is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, further preferably 95% or more, still more preferably 98% or more, 99 % Or more is particularly preferable.

なお、(ii−2)の逆転写DNAポリメラーゼのアミノ酸配が、配列番号2のアミノ酸配列とはならないことが好ましい。つまり、配列番号2のアミノ酸配列からなる逆転写DNAポリメラーゼは、(ii−2)の逆転写DNAポリメラーゼには含まれないことが好ましい。 (ii−1)及び(ii−2)の逆転写DNAポリメラーゼは、例えば公知の遺伝工学的手法を用いることにより製造することができる。例えば、WO2010/050418パンフレットに記載される方法に基づいて、容易に製造することができる。   In addition, it is preferable that the amino acid sequence of the reverse transcription DNA polymerase of (ii-2) does not become the amino acid sequence of sequence number 2. That is, the reverse transcription DNA polymerase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is preferably not included in the reverse transcription DNA polymerase of (ii-2). The reverse transcription DNA polymerases (ii-1) and (ii-2) can be produced, for example, by using a known genetic engineering technique. For example, it can be easily produced based on the method described in the WO2010 / 050418 pamphlet.

本発明に用いる(iii)ヘリカーゼは、以下の(iii−1)又は(iii−2)のヘリカーゼである。
(iii−1):配列番号3のアミノ酸配列からなる、ヘリカーゼ
(iii−2):(iii−1)のヘリカーゼのアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつヘリカーゼ活性を有する、ヘリカーゼ
The (iii) helicase used in the present invention is the following (iii-1) or (iii-2) helicase.
(Iii-1): Helicase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 (iii-2): an amino acid in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of the helicase of (iii-1) A helicase comprising a sequence and having helicase activity

配列番号3は、サーモコッカス属に属する超好熱性アーキア、サーモコッカス・コダカレンシス由来のへリカーゼ、TK0566のアミノ酸配列である。   SEQ ID NO: 3 is the amino acid sequence of TK0566, a helicase derived from a hyperthermophilic archaea belonging to the genus Thermococcus, Thermococcus kodacarensis.

また、(iii−2)の「1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加」における「1又は2以上」とは、好ましくは1〜30(すなわち、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29又は30)、より好ましくは1〜20、さらに好ましくは1〜10、よりさらに好ましくは1〜5、特に好ましくは1、2又は3をいう。   In addition, “1 or 2 or more” in “one or more amino acids are deleted, substituted or added” in (iii-2) is preferably 1 to 30 (that is, 1, 2, 3, 4, 5). 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 or 30 ), More preferably 1-20, still more preferably 1-10, even more preferably 1-5, particularly preferably 1, 2 or 3.

(iii−2)のへリカーゼのアミノ酸配列は、(iii−1)のへリカーゼのアミノ酸配列と比べて、高い同一性を有することが好ましい。より具体的には、同一性が80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることがさらに好ましく、98%以上であることがよりさらに好ましく、99%以上であることが特に好ましい。 なお、本明細書において、ヘリカーゼ活性を有するとは、ATP加水分解のエネルギーを用いて二本鎖核酸のらせんを不安定にし、二本鎖核酸を一本鎖核酸に巻き戻す活性を示すことをいう。  The amino acid sequence of the (iii-2) helicase preferably has higher identity than the amino acid sequence of the (iii-1) helicase. More specifically, the identity is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, further preferably 95% or more, still more preferably 98% or more, 99 % Or more is particularly preferable. In the present specification, having helicase activity means that the ATP hydrolysis energy is used to destabilize the helix of the double-stranded nucleic acid and to rewind the double-stranded nucleic acid into the single-stranded nucleic acid. Say.

二本鎖核酸を一本鎖核酸に巻き戻す活性(二本鎖核酸巻き戻し活性)は、次のようにして測定する。   The activity of unwinding a double-stranded nucleic acid into a single-stranded nucleic acid (double-stranded nucleic acid unwinding activity) is measured as follows.

巻き戻し活性測定は、二本鎖DNAを基質として用いる。当該二本鎖の一方のDNA鎖のみを蛍光標識しておく。また、当該基質以外に、二本鎖DNAをヘリカーゼが巻き戻し(アンワイド)して遊離した一本鎖をトラップするための一本鎖DNA(トラップDNA)を測定系に加えておく。具体的には、以下の4つのタイプの基質及びトラップDNAの組み合わせでの測定を行う(各タイプにおいて、トラップDNA以外の二本のDNAが形成する二本鎖DNAを基質として用いる)。これにより、測定対象となるヘリカーゼが3’末端側及び/又は5’末端側から二本鎖DNAを巻き戻すかも検討できる。   The unwinding activity measurement uses double-stranded DNA as a substrate. Only one DNA strand of the double strand is fluorescently labeled. In addition to the substrate, single-stranded DNA (trap DNA) for trapping the single strand released by unwinding the double-stranded DNA with a helicase is added to the measurement system. Specifically, measurement is performed with a combination of the following four types of substrate and trap DNA (in each type, double-stranded DNA formed by two DNAs other than trap DNA is used as a substrate). Thereby, it can be examined whether the helicase to be measured rewinds the double-stranded DNA from the 3 'end side and / or the 5' end side.

両末端突出タイプ
(IRD700で蛍光標識した54−mer)
5’−d/IRD700/TCACTCCGCATCTGCCGATTCTGGCTGTGGCGTGTTTCTGGTGGTTCCTAGGTC−3’
(70−mer)
5’−dGACCTAGGAACCACCAGAAACACGCCACAGCCAGGAAGCCGATTGCGAGGCCGTCCTACCATCCTGCAGG−3’
(34−mer ( trap DNA ))
5’−dGACCTAGGAACCACCAGAAACACGCCACAGCCAG−3’
5’突出タイプ
(IRD700で蛍光標識した34−mer)
5’−d/IRD700/GACCTAGGAACCACCAGAAACACGCCACAGCCAG−3’
(54−mer)
5’−dTCACTCCGCATCTGCCGATTCTGGCTGTGGCGTGTTTCTGGTGGTTCCTAGGTC−3’
(34−mer ( trap DNA ))
5’−dCTGGCTGTGGCGTGTTTCTGGTGGTTCCTAGGTC−3’
3’突出タイプ
(IRD700で蛍光標識した54−mer)
5’−d/IRD700/CTGGCTGTGGCGTGTTTCTGGTGGTTCCTAGGTCTTAGCCGTCTACGCCTCACT−3’
(34−mer)
5’−dGACCTAGGAACCACCAGAAACACGCCACAGCCAG−3’
trap DNAは5’突出と同様
平滑末端タイプ
(IRD700で蛍光標識した54−mer)
5’−d/IRD700/GACCTAGGAACCACCAGAAACACGCCACAGCCAGAATCGGCAGATGCGGAGTGA−3 ’
(54−mer ( trap DNA ))
5’−dTCACTCCGCATCTGCCGATTCTGGCTGTGGCGTGTTTCTGGTGGTTCCTAGGTC−3’
なお、IRD700の励起波長は685nm、蛍光波長は712nmである。
Both ends protruding type (54-mer fluorescently labeled with IRD700)
5'-d / IRD700 / TCACTCCCGCATCTGCCGATTCTGGCTGTGGCGGTTTCTGGGTGGTCTCTAGGTC-3 '
(70-mer)
5'-dGACCTAGGAACCACCAGAAACACCCCCACAGCCAGGAAGCCGATTGCGAGGCCGTCCTACCATCCTGCAGG-3 '
(34-mer (trap DNA))
5'-dGACCTAGGAACCACCAGAAACACCCCCACAGCCAG-3 '
5 'protruding type (34-mer fluorescently labeled with IRD700)
5'-d / IRD700 / GACCTAGGAACCCACAGAAACACGCCACAGCCAG-3 '
(54-mer)
5'-dTCACTCCCGCATCTCCGCATTCTGGCTGTGGCGTGTTCTGGTGGTTCCTAGGGTC-3 '
(34-mer (trap DNA))
5'-dCTGGCTGTGGCGGTTTCTGGGTGGTCTCTAGGTC-3 '
3 'protruding type (54-mer fluorescently labeled with IRD700)
5'-d / IRD700 / CTGGCTGTGGCGGTGTTCTGGTGGTCTCTAGGTCTTAGCCGTTCTACGCCTCACT-3 '
(34-mer)
5'-dGACCTAGGAACCACCAGAAACACCCCCACAGCCAG-3 '
trap DNA is similar to 5 'overhang
Blunt end type (54-mer fluorescently labeled with IRD700)
5'-d / IRD700 / GACCTAGGAACCACCAGAAACACGCCCACAGCCAGAATCGGCAGATGCGGAGTGA-3 '
(54-mer (trap DNA))
5'-dTCACTCCCGCATCTCCGCATTCTGGCTGTGGCGTGTTCTGGTGGTTCCTAGGGTC-3 '
The excitation wavelength of IRD700 is 685 nm and the fluorescence wavelength is 712 nm.

具体的な手順は次の通りである。まず、基質作製のための反応液の組成を表1に示す。表1の反応組成で95℃、3分処理後、室温となるまで静置し、その後25℃で1時間処理する。作製した基質を10倍希釈し、2μMの二本鎖DNAを用意する。そして表2の組成で測定対象ヘリカーゼと50℃で40分間反応させる。そして氷上で急冷することで反応を停止させる。サンプルを3倍希釈し、そのうちの2μLと10×loading buffer 1μL、水7μLを混ぜ、13% アクリルアミドゲルにアプライし、遮光しながら15mA、50分間Native Pageを行う。そしてオデッセイ(Odyssey infrared imaging system (LI-COR, Nebraska, USA))を用いて蛍光を検出する。測定対象ヘリカーゼが巻き戻し活性を有するのであれば、ヘリカーゼにより(より特徴的には、ヘリカーゼ添加量を増やすにつれ)、基質二本鎖DNA量が減少することになる。   The specific procedure is as follows. First, Table 1 shows the composition of the reaction solution for preparing the substrate. After treatment at 95 ° C. for 3 minutes with the reaction composition shown in Table 1, the mixture is allowed to stand until it reaches room temperature, and then treated at 25 ° C. for 1 hour. The prepared substrate is diluted 10-fold to prepare 2 μM double-stranded DNA. And it makes it react with a to-be-measured helicase at 50 degreeC by the composition of Table 2 for 40 minutes. The reaction is stopped by quenching on ice. Dilute the sample 3 times, mix 2 μL of the sample, 1 μL of 10 × loading buffer and 7 μL of water, apply to 13% acrylamide gel, and perform Native Page for 15 minutes at 15 mA while shielding light. Then, fluorescence is detected using an Odyssey (Odyssey infrared imaging system (LI-COR, Nebraska, USA)). If the measurement target helicase has the unwinding activity, the amount of substrate double-stranded DNA is decreased by helicase (more specifically, as the amount of helicase added is increased).

また、ATP加水分解のエネルギーを用いて二本鎖核酸のらせんを不安定にしているかどうかについては、二本鎖核酸の存在下におけるATPase活性を測定し、当該活性を有していれば、ATP加水分解のエネルギーを用いて二本鎖核酸のらせんを不安定にしていると判断できる。ATPase活性は次のようにして測定する。   In addition, as to whether or not the helix of the double-stranded nucleic acid is destabilized using the energy of ATP hydrolysis, the ATPase activity in the presence of the double-stranded nucleic acid is measured. It can be judged that the helix of the double-stranded nucleic acid is destabilized using the energy of hydrolysis. ATPase activity is measured as follows.

ATPase活性はATPがADPに変換される際に放出される遊離リン酸量を測ることにより測定する。まず核酸依存性について調べるため、基質としてssRNAである63merRNA(ssRNA63(配列番号4))を用いる。反応液の総量は10μLとし、5nMの核酸基質、0.2μMの精製タンパク質、1mMATP、2mMMgCl、2mMDTT、4unitのRibonuclease inhibitor(Human placenta)(Takara Bio)、50mMHEPES(pH7.6)を含む。これを90℃で30分反応させ、反応停止のために直ちに氷上へ移す。反応液の遊離リン酸量をBIOMOLGREENTM(BIOMOL)を用いて測定し、Ab530をMultiskan Spectrum(ThermoLabsystems)を用いて測定する。 ATPase activity is measured by measuring the amount of free phosphate released when ATP is converted to ADP. First, in order to examine nucleic acid dependency, 63merRNA (ssRNA63 (SEQ ID NO: 4)) which is ssRNA is used as a substrate. The total volume of the reaction solution is 10 μL, and contains 5 nM nucleic acid substrate, 0.2 μM purified protein, 1 mM ATP, 2 mM MgCl 2 , 2 mM DTT, 4 units of Ribonuclease inhibitor (Human placenta) (Takara Bio), 50 mM HEPES (pH 7.6). This is reacted at 90 ° C. for 30 minutes and immediately transferred to ice to stop the reaction. The amount of free phosphoric acid in the reaction solution is measured using BIOMOGREEN (BIOMOL), and Ab 530 is measured using Multiskan Spectrum (ThermoLabsystems).

本発明は、上述の(i)逆転写酵素、(ii)逆転写DNAポリメラーゼ、及び(iii)ヘリカーゼを含有する溶液中で、RNAを鋳型としてcDNAを合成する方法も包含する。   The present invention also includes a method of synthesizing cDNA using RNA as a template in a solution containing (i) reverse transcriptase, (ii) reverse transcriptase DNA polymerase, and (iii) helicase.

本発明に係るcDNA合成法では、RNA分子を鋳型として(i)逆転写酵素及び(ii)逆転写DNAポリメラーゼがDNAを合成する。また、(iii)ヘリカーゼが、RNA分子の二次構造(例えばヘアピン構造)を解消し、反応効率を上げる。     In the cDNA synthesis method according to the present invention, (i) reverse transcriptase and (ii) reverse transcriptase DNA polymerase synthesize DNA using RNA molecules as templates. Moreover, (iii) helicase eliminates the secondary structure (for example, hairpin structure) of the RNA molecule and increases the reaction efficiency.

これら(i)、(ii)及び(iii)の酵素は、同一溶液内に含有され、用いられる。当該溶液内には、これら3種の酵素及び鋳型となるRNAに加え、dNTP(各種デオキシリボヌクレオシドトリホスフェート;dATP、dTTP、dGTP及びdCTPのミックス)、ATP、プライマー等が含有される。他に、酵素の反応を効率的にするため、各種塩(例えばKCl、MgCl等)、緩衝剤(例えばTris−HCl、Bicine−KOH、Mn(CHCOO)、CHCOOK等)、Trehalose、E. coli RNA、グリセロール等が含まれ得る。これら他に用いる成分の種類や量については、特に制限されないが、本発明に係るcDNA合成法の利用方法(例えばRT−PCRやNASBA等)も考慮して、適宜設定することが出来る。 These enzymes (i), (ii) and (iii) are contained and used in the same solution. The solution contains dNTP (various deoxyribonucleoside triphosphates; a mixture of dATP, dTTP, dGTP and dCTP), ATP, primers and the like in addition to these three types of enzymes and template RNA. Otherwise, to the reaction of the enzyme efficiently, various salts (e.g. KCl, MgCl 2, etc.), buffers (e.g. Tris-HCl, Bicine-KOH, Mn (CH 3 COO) 2, CH 3 COOK , etc.), Trehalose, E.I. E. coli RNA, glycerol and the like may be included. The type and amount of the other components used are not particularly limited, but can be appropriately set in consideration of the method of using the cDNA synthesis method according to the present invention (for example, RT-PCR, NASBA, etc.).

例えば、dNTP濃度は、0.01〜0.5mM程度が好ましく、0.05〜0.3mM程度がより好ましく、0.1〜0.2mM程度がさらに好ましい。   For example, the dNTP concentration is preferably about 0.01 to 0.5 mM, more preferably about 0.05 to 0.3 mM, and further preferably about 0.1 to 0.2 mM.

緩衝剤については、pHが7.5〜9程度に設定されるよう含有されることが好ましく、pH8〜8.5程度がより好ましく、pH8.1〜8.4程度がさらに好ましく、pH8.2〜8.3程度がよりさらに好ましい。   The buffer is preferably contained so that the pH is set to about 7.5 to 9, more preferably about pH 8 to 8.5, still more preferably about pH 8.1 to 8.4, and pH 8.2. About 8.3 is still more preferable.

例えば、KCl濃度は、10〜100mM程度が好ましく、25〜75mM程度がより好ましく、40〜60mM程度がさらに好ましい。例えば、MgCl濃度は、1〜10mM程度が好ましく、2.5〜7.5mM程度がより好ましく、4〜6mM程度がさらに好ましい。 For example, the KCl concentration is preferably about 10 to 100 mM, more preferably about 25 to 75 mM, and further preferably about 40 to 60 mM. For example, the MgCl 2 concentration is preferably about 1 to 10 mM, more preferably about 2.5 to 7.5 mM, and further preferably about 4 to 6 mM.

トレハロースが溶液に含有される場合は、その濃度は、0.01〜0.5M程度が好ましく、0.05〜2.5M程度がより好ましく、0.08〜1.5M程度がさらに好ましく、0.1M程度がよりさらに好ましい。   When trehalose is contained in the solution, the concentration is preferably about 0.01 to 0.5M, more preferably about 0.05 to 2.5M, still more preferably about 0.08 to 1.5M, About 1M is even more preferable.

ATP濃度は、0.1〜5mM程度が好ましく、0.5〜2.5mM程度がより好ましく、0.8〜1.5mM程度がさらに好ましく、1mM程度がよりさらに好ましい。   The ATP concentration is preferably about 0.1 to 5 mM, more preferably about 0.5 to 2.5 mM, still more preferably about 0.8 to 1.5 mM, and still more preferably about 1 mM.

E. coli RNAが溶液に含有される場合は、その濃度は、0.01〜0.5M程度が好ましく、0.05〜0.25M程度がより好ましく、0.08〜0.15M程度がさらに好ましく、0.1M程度がよりさらに好ましい。   E. When E. coli RNA is contained in the solution, the concentration is preferably about 0.01 to 0.5M, more preferably about 0.05 to 0.25M, further preferably about 0.08 to 0.15M, About 0.1M is even more preferable.

プライマー濃度としては、例えば、0.1〜5μMが好ましく、0.5〜2.5μMがより好ましく、0.8〜1.5μMがさらに好ましく、1μM程度がよりさらに好ましい。   The primer concentration is preferably 0.1 to 5 μM, more preferably 0.5 to 2.5 μM, still more preferably 0.8 to 1.5 μM, and still more preferably about 1 μM.

また、反応温度や反応時間についても、各酵素の反応効率等に基づいて検討し決定し得る。例えば、反応温度は45〜65℃が好ましく、50〜60℃がより好ましい。また、反応時間は、例えば10〜60分が好ましく、20〜40分がより好ましく、30分程度がさらに好ましい。   Further, the reaction temperature and reaction time can also be examined and determined based on the reaction efficiency of each enzyme. For example, the reaction temperature is preferably 45 to 65 ° C, more preferably 50 to 60 ° C. The reaction time is, for example, preferably 10 to 60 minutes, more preferably 20 to 40 minutes, and further preferably about 30 minutes.

なお、最も良好な反応条件の一つは、以下の条件である。この条件は各種要因について要因解析を繰り返して得られたものであり、反応溶液における各成分の濃度が最適化されている。   One of the best reaction conditions is as follows. This condition is obtained by repeating the factor analysis for various factors, and the concentration of each component in the reaction solution is optimized.

(i)逆転写酵素 10nM
(ii)逆転写DNAポリメラーゼ 50nM
(iii)ヘリカーゼ 20nM
dNTP (each) 0.2mM
KCl 50mM
Tris−HCl (pH 8.3): 25mM
Bicine−KOH (pH 8.2): 50mM
MgCl: 5mM
Mn(CHCOO) 1mM
CHCOOK 30mM
Trehalose 0.1M
ATP 1mM
E. coli RNA 10μg/ml
温度 50℃
反応時間 30分
RNA 100〜100万分子
プライマー 1μM
反応液容量 10μl
(I) Reverse transcriptase 10 nM
(Ii) Reverse transcription DNA polymerase 50 nM
(Iii) Helicase 20nM
dNTP (each) 0.2 mM
KCl 50 mM
Tris-HCl (pH 8.3): 25 mM
Bicine-KOH (pH 8.2): 50 mM
MgCl 2 : 5 mM
Mn (CH 3 COO) 2 1 mM
CH 3 COOK 30 mM
Trehalose 0.1M
ATP 1 mM
E. coli RNA 10 μg / ml
Temperature 50 ℃
Reaction time 30 minutes RNA 1 to 1 million molecules Primer 1 μM
Reaction volume 10 μl

また、本発明に係るcDNA合成法を利用することで、様々な応用が可能である。特に、得られうるcDNAに対して核酸増幅反応を行うことができる。例えばRT−PCR(reverse transcriptase−PCR)を行い、cDNAを大量に合成することができる。つまり、本発明に係るcDNA合成法によりcDNAを合成し、当該cDNAに対してPCRを行うことができる。また例えば、NASBA(nucleic acid sequence based amplification)により、鋳型RNAと相補的な塩基配列を有する一本鎖RNA(アンチセンスRNA)を増幅することができる。   In addition, various applications are possible by using the cDNA synthesis method according to the present invention. In particular, a nucleic acid amplification reaction can be performed on the resulting cDNA. For example, RT-PCR (reverse transcriptase-PCR) can be performed to synthesize a large amount of cDNA. That is, cDNA can be synthesized by the cDNA synthesis method according to the present invention, and PCR can be performed on the cDNA. In addition, for example, single-stranded RNA (antisense RNA) having a base sequence complementary to the template RNA can be amplified by NASBA (nucleic acid sequence based amplification).

またさらに、このようにして得られうる増幅した核酸を検出することで、鋳型RNAの存在を検出することができる。つまり、核酸が増幅している場合には、それを検出することが可能であり、検出されたということは鋳型RNAが存在していたことを意味する。逆に、核酸が増幅していない場合には、それを検出することは不可能であり、検出できないということは鋳型RNAが存在していない又はごく微量しか存在していないことを意味する。   Furthermore, the presence of the template RNA can be detected by detecting the amplified nucleic acid thus obtained. That is, when nucleic acid is amplified, it can be detected, and detection means that the template RNA was present. Conversely, when the nucleic acid is not amplified, it cannot be detected, and the fact that it cannot be detected means that the template RNA is not present or only a very small amount is present.

これを利用すれば、例えば、ウイルスや細菌に特有のRNAや、疾患に特有のRNAを検出することが可能であり、ひいてはウイルスや細菌の感染検査や、特定の疾患の検査(特に診断検査)に用いることが可能である。特に、本願発明に係るcDNA合成法を利用することで、極めて高感度且つ正確に検査に行うことができる。標的RNAの種類や反応条件にもよるが、標的RNA分子が例えば、10〜1000分子(あるいは、10〜500分子、10〜300分子、10〜100分子)程度しか存在していなくとも、検出可能であり得る。   By using this, for example, it is possible to detect RNAs specific to viruses and bacteria, and RNAs specific to diseases. As a result, virus and bacteria infection tests, and specific disease tests (especially diagnostic tests) Can be used. In particular, by using the cDNA synthesis method according to the present invention, the test can be performed with extremely high sensitivity and accuracy. Depending on the type of target RNA and reaction conditions, detection is possible even if there are only about 10 to 1000 molecules (or 10 to 500 molecules, 10 to 300 molecules, 10 to 100 molecules) of target RNA molecules. It can be.

なお、増幅した核酸の検出方法は特に制限されず、公知の方法を適宜選択して用いることができる。例えば、アガロースゲル電気泳動をして核酸染色試薬(例えばエチジウムブロマイド)で染色する、あるいは核酸クロマトグラフィーを用いるなどの方法が例示される。またあるいは、増幅された核酸に相補的であり、かつ蛍光物質または放射性物質が結合したプローブを、増幅核酸とハイブリダイゼーションさせる、といった方法も例示される。   In addition, the detection method in particular of the amplified nucleic acid is not restrict | limited, A well-known method can be selected suitably and can be used. For example, methods such as agarose gel electrophoresis and staining with a nucleic acid staining reagent (for example, ethidium bromide), or using nucleic acid chromatography are exemplified. Another example is a method in which a probe that is complementary to the amplified nucleic acid and bound with a fluorescent substance or radioactive substance is hybridized with the amplified nucleic acid.

これら以外の様々な反応にも本発明に係るcDNA合成法は利用することが可能であり、利用形態は特に制限されない。   The cDNA synthesis method according to the present invention can be used for various reactions other than these, and the form of use is not particularly limited.

また、本発明は、上記cDNA合成法に用いるキットも包含する。当該キットには、上記(i)〜(iii)の酵素が含まれる。それ以外に、例えば、cDNA合成に用いる各種塩、緩衝材、ATPなど上述した成分が備わっていてもよい。また例えば、逆転写反応のテンプレートとして用いられるRNA、前記RNAに相補的なオリゴヌクレオチドプライマー、4種のデオキシリボヌクレオシドトリホスフェート、逆転写反応用緩衝液、有機溶媒などが備わっていてもよい。(i)〜(iii)の酵素がキットに含まれる形態は特に制限されず、例えば、同一溶液内に含まれていてもよいし、別々の溶液に含まれており、用いる際に全てを混ぜ合わせることであってもよい。また、酵素以外の成分についても、酵素と同様の溶液中に含まれていてもよいし、別の溶液に含まれていてもよい。また、固体や粉体の状態で含まれていてもよい。   The present invention also includes a kit used for the cDNA synthesis method. The kit includes the enzymes (i) to (iii) above. In addition, for example, the above-described components such as various salts used for cDNA synthesis, buffer materials, and ATP may be provided. Further, for example, RNA used as a template for reverse transcription reaction, oligonucleotide primer complementary to the RNA, four kinds of deoxyribonucleoside triphosphates, reverse transcription reaction buffer, organic solvent, and the like may be provided. The form in which the enzyme of (i)-(iii) is contained in a kit is not restrict | limited in particular, For example, it may be contained in the same solution, is contained in a separate solution, and mixes all when using. It may be combined. Further, components other than the enzyme may be contained in the same solution as the enzyme or may be contained in another solution. Further, it may be contained in a solid or powder state.

当該キットは、例えば、生体から得られたRNAを含む試料中のマーカーを検出するために好ましく用いることができる。つまり、検出キットとして好ましく用いることができる。本発明に係るcDNA合成法は、上記(i)〜(iii)の酵素を用いることにより、高い正確性及び高い逆転写活性を維持した状態でcDNAを合成できるため、当該検出キットは、種々の試料に対して用いることができ、汎用性が高い。RNA検出対象試料としては、例えば、食品(飲料含む)、海水、水、排水、土壌、植物や動物の一部(組織等)、大気等が挙げられるが、特に制限されない。   The kit can be preferably used for detecting a marker in a sample containing RNA obtained from a living body, for example. That is, it can be preferably used as a detection kit. Since the cDNA synthesis method according to the present invention can synthesize cDNA while maintaining high accuracy and high reverse transcription activity by using the enzymes (i) to (iii), the detection kit can be used in various ways. It can be used for samples and is highly versatile. Examples of RNA detection target samples include, but are not particularly limited to, food (including beverages), seawater, water, drainage, soil, parts of plants and animals (such as tissues), air, and the like.

前記マーカーとしては、生体中に含まれるウイルスまたは細菌に特有の塩基配列、疾患に特有の塩基配列を有するRNAなどが挙げられる。なお、本明細書において、「ウイルスまたは細菌に特有の塩基配列」とは、ウイルスまたは細菌には存在するが、生体には存在しない塩基配列、あるいはウイルスまたは細菌に感染した生体と感染していない生体での発現量に有意に差異のある塩基配列をいう。また、「疾患に特有の塩基配列」とは、疾患に罹患した生体には存在するが、疾患に罹患していない正常な生体には存在しない塩基配列、あるいは疾患に罹患した生体と罹患していない正常な生体での発現量において有意に差異のある塩基配列をいう。   Examples of the marker include base sequences peculiar to viruses or bacteria contained in living bodies, RNA having base sequences peculiar to diseases, and the like. In the present specification, the “base sequence peculiar to a virus or a bacterium” refers to a base sequence that exists in a virus or a bacterium but does not exist in a living body or a living body infected with a virus or a bacterium. A base sequence that is significantly different in the expression level in a living body. In addition, a “base sequence peculiar to a disease” refers to a base sequence that exists in a living body affected with a disease but does not exist in a normal living body that does not suffer from the disease, or a living body affected with the disease. A nucleotide sequence that is significantly different in the expression level in a normal living body.

前記ウイルスとしては、特に限定されないが、例えば、HPV、HIV、インフルエンザウイルス、HCV、ノロウイルス、ウエストナイルウイルスなどが挙げられる。また、前記細菌としては、例えば、食中毒の原因となるバチルス・セレウス、サルモネラ、腸管出血性大腸菌、ビブリオ、カンピロバクター、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌などが挙げられる。前記疾患としては、例えば、癌、糖尿病、心臓病、高血圧、感染症、遺伝性疾患、先天性疾患などが挙げられる。   Although it does not specifically limit as said virus, For example, HPV, HIV, influenza virus, HCV, Norovirus, West Nile virus etc. are mentioned. Examples of the bacterium include Bacillus cereus, Salmonella, enterohemorrhagic Escherichia coli, Vibrio, Campylobacter, and methicillin-resistant Staphylococcus aureus that cause food poisoning. Examples of the disease include cancer, diabetes, heart disease, hypertension, infectious disease, genetic disease, congenital disease and the like.

前記マーカーの検出用試薬としては、例えば、前記マーカーとなるRNAに相補的であり、かつ蛍光物質または放射性物質が結合したプローブ、二本鎖核酸に特異的にインターカレートする蛍光物質(例えば、エチジウムブロマイドなど)などが挙げられる。   Examples of the reagent for detecting the marker include a probe that is complementary to the RNA serving as the marker and bound with a fluorescent substance or a radioactive substance, or a fluorescent substance that specifically intercalates with a double-stranded nucleic acid (for example, Ethidium bromide).

以上のように、当該検出キットを用いることで、二次構造の形成が抑制される温度条件下においても効率よく逆転写反応を行なうことができるため、汎用性が高く、被験試料として用いられるRNAの種類を問わず、ウイルスもしくは細菌に特有の塩基配列または疾患に特有の塩基配列を高い精度で検出することができる。   As described above, by using the detection kit, a reverse transcription reaction can be efficiently performed even under a temperature condition in which the formation of secondary structure is suppressed. Therefore, the RNA used as a test sample is highly versatile. Regardless of the type, it is possible to detect with high accuracy a base sequence peculiar to a virus or a bacterium or a base sequence peculiar to a disease.

次に、上記(β)について説明する。   Next, (β) will be described.

本発明に包含される、ヘリカーゼを用いるNASBA法では、増幅対象となる標的核酸分子がDNAである。よって、当該発明は、NASBA法に用いられる成分及びヘリカーゼを含む、標的DNAを鋳型として核酸を増幅させるためのキット、若しくは増幅させる方法を包含する。さらに、当該発明は、NASBA法に用いられる成分の少なくとも1種とヘリカーゼとを備えた、標的DNAを鋳型として核酸を増幅させるためのキットも包含する。   In the NASBA method using helicase included in the present invention, the target nucleic acid molecule to be amplified is DNA. Therefore, the present invention includes a kit for amplifying a nucleic acid using a target DNA as a template, or a method for amplifying, which contains components and helicases used in the NASBA method. Furthermore, the present invention also includes a kit for amplifying a nucleic acid using a target DNA as a template, which comprises at least one component used in the NASBA method and a helicase.

NASBA法は、逆転写酵素、DNA依存性DNAポリメラーゼ、RNaseH、RNAポリメラーゼ、NTP、及びdNTPに、さらに基質となる標的核酸及びプライマーセットを加えた溶液中で反応が進行する。よって、本発明においても、NASBA法に用いられる成分としては、逆転写酵素、DNA依存性DNAポリメラーゼ、RNaseH、RNAポリメラーゼ(好ましくはT7RNAポリメラーゼ)、NTP、及びdNTPが挙げられる。なお、RNA依存性DNAポリメラーゼ活性とDNA依存性DNAポリメラーゼ活性とを併せ持つ逆転写酵素(すなわち、DNA及びRNA依存性DNAポリメラーゼ)も知られており、当該逆転写酵素も好ましく本発明に用いることができる。当該逆転写酵素を用いる場合、DNA依存性DNAポリメラーゼは用いなくてもよい。   In the NASBA method, the reaction proceeds in a solution obtained by adding a target nucleic acid and a primer set as a substrate to reverse transcriptase, DNA-dependent DNA polymerase, RNase H, RNA polymerase, NTP, and dNTP. Therefore, also in the present invention, components used in the NASBA method include reverse transcriptase, DNA-dependent DNA polymerase, RNase H, RNA polymerase (preferably T7 RNA polymerase), NTP, and dNTP. A reverse transcriptase having both RNA-dependent DNA polymerase activity and DNA-dependent DNA polymerase activity (that is, DNA and RNA-dependent DNA polymerase) is also known, and such reverse transcriptase is also preferably used in the present invention. it can. When the reverse transcriptase is used, a DNA-dependent DNA polymerase may not be used.

逆転写酵素としては、特に制限されず、公知の逆転写酵素を用いることができる。40〜45℃程度で逆転写活性を有する逆転写酵素が好ましく、至適温度が40〜45℃程度の逆転写酵素がより好ましい。逆転写酵素としては、市販品を購入して用いることもできる。特に好ましい逆転写酵素の一例として、AMV reverse transcriptase(AMV−RT)を挙げることができる。AMV−RTはDNA及びRNA依存性DNAポリメラーゼである。なお、AMVはAvian Myeloblastosis Virusの略である。   The reverse transcriptase is not particularly limited, and a known reverse transcriptase can be used. A reverse transcriptase having reverse transcription activity at about 40 to 45 ° C is preferred, and a reverse transcriptase having an optimum temperature of about 40 to 45 ° C is more preferred. Commercially available products can be purchased and used as reverse transcriptase. An example of a particularly preferred reverse transcriptase is AMV reverse transcriptase (AMV-RT). AMV-RT is a DNA and RNA dependent DNA polymerase. AMV is an abbreviation for Avian Myeloblastosis Virus.

RNaseHとしては、特に制限されず、公知のRNaseHを用いることができる。40〜45℃程度でRNase活性を有するRNaseHが好ましく、至適温度が40〜45℃程度のRNaseHがより好ましい。例えば、大腸菌由来RNaseHを挙げることができる。RNaseHとしては、市販品を購入して用いることもできる。   RNaseH is not particularly limited, and known RNaseH can be used. RNase H having RNase activity at about 40 to 45 ° C. is preferable, and RNase H having an optimum temperature of about 40 to 45 ° C. is more preferable. For example, E. coli-derived RNase H can be mentioned. As RNase H, a commercially available product can be purchased and used.

RNAポリメラーゼとしては、DNA依存性RNAポリメラーゼ活性を有していれば、特に制限されず、公知のRNAポリメラーゼを用いることができる。40〜45℃程度でRNAポリメラーゼ活性を有するRNAポリメラーゼが好ましく、至適温度が40〜45℃程度のRNAポリメラーゼがより好ましい。例えば、T7RNAポリメラーゼを好ましく挙げることができる。RNAポリメラーゼとしては、市販品を購入して用いることもできる。   The RNA polymerase is not particularly limited as long as it has a DNA-dependent RNA polymerase activity, and a known RNA polymerase can be used. An RNA polymerase having RNA polymerase activity at about 40 to 45 ° C is preferred, and an RNA polymerase having an optimum temperature of about 40 to 45 ° C is more preferred. For example, T7 RNA polymerase can be preferably mentioned. As RNA polymerase, a commercial item can also be purchased and used.

NTPはATP、GTP、CTP、UTPのミックスであることが好ましい。また、dNTPはdATP、dGTP、dCTP、dTTPのミックスであることが好ましい。   NTP is preferably a mix of ATP, GTP, CTP and UTP. Moreover, it is preferable that dNTP is a mix of dATP, dGTP, dCTP, and dTTP.

なお、以上の酵素の市販品の購入先としては、例えばタカラバイオ株式会社、NEB、プロメガ株式会社等が挙げられる。   In addition, as a purchase place of the commercial item of the above enzyme, Takara Bio Inc., NEB, Promega Corporation etc. are mentioned, for example.

特に好ましいNASBA法に用いられる成分の組み合わせとしては、DNA及びRNA依存性DNAポリメラーゼ、RNaseH、T7RNAポリメラーゼ、NTP、並びにdNTPが挙げられる。   Particularly preferred combinations of components used in the NASBA method include DNA and RNA-dependent DNA polymerase, RNase H, T7 RNA polymerase, NTP, and dNTP.

標的DNAは一本鎖でも二本鎖でもよいが、二本鎖の場合は反応開始時に一本鎖に解く操作を行うことが好ましい。当該操作としては、加熱(例えば90〜98℃で1〜10分間程度)が例示できる。   The target DNA may be single-stranded or double-stranded, but in the case of double-stranded, it is preferable to perform an operation of breaking it into single-stranded at the start of reaction. Examples of the operation include heating (for example, at 90 to 98 ° C. for about 1 to 10 minutes).

標的DNAの増幅に用いるプライマーセットの構造としては、フォワードプライマーは標的DNAにアニールする配列からなるDNAであり、リバースプライマーは標的DNAにアニールする配列からなるDNAの5’端に、さらにRNAポリメラーゼプロモーター配列からなるDNAが結合して含まれる構造を有する。   As the structure of the primer set used for amplification of the target DNA, the forward primer is DNA comprising a sequence that anneals to the target DNA, the reverse primer is provided at the 5 ′ end of the DNA comprising the sequence that anneals to the target DNA, and further the RNA polymerase promoter It has a structure in which DNA composed of sequences is bound and contained.

標的DNAを増幅するにあたり、一本鎖DNA(センス鎖)に相補的なリバースプライマーがアニールする。フォワードプライマーは、リバースプライマーが伸張して生じるDNA(アンチセンス鎖)に相補的な配列を有する。そして、フォワードプライマーは当該DNA(アンチセンス鎖)にアニールしてDNA(センス鎖)を伸張させる。   In amplifying the target DNA, a reverse primer complementary to the single-stranded DNA (sense strand) is annealed. The forward primer has a sequence complementary to DNA (antisense strand) generated by extension of the reverse primer. The forward primer anneals to the DNA (antisense strand) and extends the DNA (sense strand).

リバースプライマーが有するRNAポリメラーゼプロモーター配列は、用いるRNAポリメラーゼが認識しできるものが好ましい。例えば、用いるRNAポリメラーゼがT7RNAポリメラーゼである場合には、リバースプライマーが有するRNAポリメラーゼプロモーター配列は、T7RNAポリメラーゼプロモーター配列であることが好ましい。   The RNA polymerase promoter sequence possessed by the reverse primer is preferably one that can be recognized by the RNA polymerase used. For example, when the RNA polymerase used is T7 RNA polymerase, the RNA polymerase promoter sequence that the reverse primer has is preferably a T7 RNA polymerase promoter sequence.

また、標的DNAにアニールする配列とは、相補配列であるか、又は相補配列において1〜複数個(例えば2、3、4又は5個)の塩基が欠失、置換及び/又は付加している配列であることが好ましい。なお、フォワードプライマー及びリバースプライマーとも、3’末端の塩基はそれぞれがアニールする一本鎖DNAの塩基の相補塩基であることが好ましい。   The sequence that anneals to the target DNA is a complementary sequence, or one to a plurality of (for example, 2, 3, 4, or 5) bases are deleted, substituted, and / or added in the complementary sequence. A sequence is preferred. In both the forward primer and the reverse primer, the base at the 3 'end is preferably a complementary base to the base of the single-stranded DNA that each anneals.

ヘリカーゼとしては、公知のヘリカーゼを用いることができる。特に制限はされないが、40〜45℃程度でヘリカーゼ活性を有するヘリカーゼが好ましく、至適温度が40〜45℃程度のヘリカーゼがより好ましい。また、好ましいヘリカーゼの例として、例えば、高熱性アーキア由来DEAD−box型RNAヘリカーゼ及びその改変体を用いることができる。より具体的には例えば、国際公開第2016/013620号に記載の高熱性アーキア由来DEAD−box型RNAヘリカーゼ及びその改変体を用いることができる。また、上記(iii)のヘリカーゼを用いることもできる。またさらに、本発明(β)に用いるのに好ましいヘリカーゼの例として、TK0460及びその改変体を挙げることができる。TK0460及びその改変体を用いることで、標的DNA分子をNASBA法によって特に高感度かつ正確に検出することができる。   A known helicase can be used as the helicase. Although not particularly limited, a helicase having helicase activity at about 40 to 45 ° C is preferable, and a helicase having an optimum temperature of about 40 to 45 ° C is more preferable. Moreover, as an example of a preferable helicase, for example, a hyperthermic archaea-derived DEAD-box type RNA helicase and a modified form thereof can be used. More specifically, for example, the hyperthermic archaic DEAD-box type RNA helicase described in International Publication No. 2016/013620 and a variant thereof can be used. Moreover, the helicase of said (iii) can also be used. Still further, examples of preferred helicases for use in the present invention (β) include TK0460 and its variants. By using TK0460 and its variants, the target DNA molecule can be detected particularly sensitively and accurately by the NASBA method.

TK0460は、サーモコッカス属に属する超好熱性アーキア、サーモコッカス・コダカレンシス由来のへリカーゼである。TK0460のアミノ酸配列を配列番号22に示す。また、ここでの改変体とは、アミノ酸配列は同一ではないが、同一性が高く、且つヘリカーゼ活性を有するものをいう。TK0460の改変体は、TK0460のアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつヘリカーゼ活性を有する、ヘリカーゼである。ここで、「1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加」における「1又は2以上」とは、好ましくは1〜30(すなわち、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29又は30)、より好ましくは1〜20、さらに好ましくは1〜10、よりさらに好ましくは1〜5、特に好ましくは1、2又は3をいう。TK0460の改変体のアミノ酸配列は、TK0460のアミノ酸配列と、同一性が80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることがさらに好ましく、98%以上であることがよりさらに好ましく、99%以上であることが特に好ましい。なお、ヘリカーゼ活性の測定方法は、上記(α)の説明で述べた通りである。   TK0460 is a helicase derived from Thermococcus kodacarensis, a hyperthermophilic archaea belonging to the genus Thermococcus. The amino acid sequence of TK0460 is shown in SEQ ID NO: 22. In addition, the term “modified product” as used herein refers to a product that is not identical in amino acid sequence but has high identity and has helicase activity. The variant of TK0460 is a helicase having an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of TK0460 and having helicase activity. Here, “1 or 2 or more” in “1 or 2 or more amino acids are deleted, substituted or added” is preferably 1 to 30 (that is, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 or 30), more preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, still more preferably 1 to 5, particularly preferably 1, 2 or 3. The amino acid sequence of the variant of TK0460 is preferably 80% or more in identity with the amino acid sequence of TK0460, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, and 98% or more. It is still more preferable that it is 99% or more. The method for measuring helicase activity is as described in the description of (α) above.

ヘリカーゼ含有NASBAミックスにおけるヘリカーゼの含有割合(濃度)は、適宜設定することができ、通常100nM以下であり、例えば100aM〜100nMが好ましく、1fM〜75nMがより好ましく、1pM〜50nMがさらに好ましく、1nM〜30nMがよりさらに好ましい。またあるいは、ヘリカーゼ濃度は比較的低濃度であってもNASBA増幅効率は良好であり得ることから、例えば、200aM〜20nM、20aM〜2nM、2aM〜200pM、又は200fM〜20pM程度であってもよい。   The content (concentration) of helicase in the helicase-containing NASBA mix can be appropriately set, and is usually 100 nM or less, for example, preferably 100 aM to 100 nM, more preferably 1 fM to 75 nM, further preferably 1 pM to 50 nM, and 1 nM to 30 nM is even more preferable. Alternatively, since the NASBA amplification efficiency can be good even if the helicase concentration is relatively low, it may be, for example, about 200 aM to 20 nM, 20 aM to 2 nM, 2 aM to 200 pM, or 200 fM to 20 pM.

なお、本明細書において「含む」とは、「本質的にからなる」と、「からなる」をも包含する(The term "comprising" includes "consisting essentially of” and "consisting of.")。   In this specification, “including” includes “consisting essentially of” and “consisting of” (The term “comprising” includes “consisting essentially of” and “consisting of.”).

以下、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の例に限定されるものではない。まず、(α):特定の3種の酵素を組み合わせて用いることにより効率よくcDNAを合成する方法、について具体的に説明し、次に(β):NASBA法においてヘリカーゼを用いることにより標的核酸がDNAの場合にも合成効率を向上させる方法、について具体的に説明する。
<(α)について>
(i)逆転写酵素の製造
WO2012/020759パンフレットの「実施例」欄の記載(特に実施例4の記載)に従い、MMLV逆転写酵素(配列番号1のアミノ酸配列からなる)の多重変異逆転写酵素(E286R/E302K/L435R/D524A)を得た。当該多重変異逆転写酵素を逆転写酵素MM4とよぶことがある。当該酵素を、(i)逆転写酵素として以下の検討に用いた。
Hereinafter, the present invention will be specifically described, but the present invention is not limited to the following examples. First, (α): a method for efficiently synthesizing cDNA by using a combination of three specific enzymes will be described in detail. Next, (β): a target nucleic acid is obtained by using a helicase in the NASBA method. A method for improving the synthesis efficiency also in the case of DNA will be specifically described.
<About (α)>
(I) Production of reverse transcriptase According to the description in the “Example” column of WO 2012/020759 pamphlet (especially the description in Example 4), the mutated reverse transcriptase of MMLV reverse transcriptase (consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1) (E286R / E302K / L435R / D524A) was obtained. The multiple mutant reverse transcriptase is sometimes referred to as reverse transcriptase MM4. The enzyme was used in the following studies as (i) reverse transcriptase.

(ii)逆転写DNAポリメラーゼの製造
WO2010/050418パンフレットの「実施例」欄の記載(特に実施例1及び実施例3の記載)に従い、Thermotoga sp. K4株由来のDNAポリメラーゼ(配列番号2のアミノ酸配列からなる)の329番目のロイシンがアラニンに置換された変異逆転写DNAポリメラーゼを得、さらに当該逆転写DNAポリメラーゼが逆転写活性を有することをRT−PCRにより確認した。当該変異逆転写DNAポリメラーゼを、(ii)逆転写DNAポリメラーゼとして、以下の検討に用いた。
(Ii) Production of reverse transcription DNA polymerase According to the description in the “Example” column of WO2010 / 050418 pamphlet (especially the description in Example 1 and Example 3), Thermotoga sp. A mutant reverse transcribed DNA polymerase in which the leucine at position 329 of the DNA polymerase derived from the K4 strain (consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2) is substituted with alanine is obtained, and it is further determined that the reverse transcribed DNA polymerase has reverse transcription activity. -Confirmed by PCR. The mutant reverse transcription DNA polymerase was used in the following examination as (ii) reverse transcription DNA polymerase.

(iii)ヘリカーゼの製造
T.kodakarensisの総DNAを鋳型にし、プライマー(TK0566EX−F(配列番号5)、TK0566EX−R(配列番号6))を用いてTK0566遺伝子を増幅した。得られたTK0566遺伝子を含むDNA断片はNdeI及びEcoRIを用いて切断しpET28aに挿入した。そして構築された pET−TK0566プラスミドを用いて、E. coli BL21−Codon−Plus(DE3)−RIL を形質転換した。5mLのLB培地(1% tryptone, 0.5% yeast extract, 1% NaCl; adjusted to pH 7.3 with NaOH)で37℃、6時間前々培養を行い、20mLのLB培地で前培養 (1%植菌、37℃、10時間) を行った。さらにジャーファーメンターを用いて、37℃で1L培養を行い、OD660が0.4付近でβ−D−1−thiogalactopyranoside (IPTG) (終濃度1mM)を添加し、誘導した。誘導4時間後に集菌し、SDS−PAGEによりTK0566の発現を確認した。LB培地には20μg/mLカナマイシン及び30μg/mLクロラムフェニコールが含まれている。培養菌体を回収し、10mLのバッファーD:20mM Tris−HCl、500mM NaCl、 0.1% Triton X−100、 pH 7.9で懸濁後、超音波破砕した。破砕液を8000g 10分間遠心し、上清を80℃で15分間熱処理した。そして再び8000g、10分間遠心して上清を回収した。発現したTK0566のN末端側にはHis6tagが付加されているため、Niカラムを使用して精製した。バッファーDでカラムを平衡化し、そこに上清をアプライした。そしてバッファーE:20mM Tris−HCl、500mM NaCl、20mM imidazole、0.1% Triton X−100、pH7.9で洗浄した後、バッファーF:20mM Tris−HCl、500mM NaCl、250mM imidazole、0.1% Triton X−100、pH7.9で溶出させた。溶出画分はバッファーDで透析した。
(Iii) Production of helicase The total DNA of kodakarensis was used as a template, and the TK0566 gene was amplified using primers (TK0566EX-F (SEQ ID NO: 5), TK0566EX-R (SEQ ID NO: 6)). The obtained DNA fragment containing the TK0566 gene was cleaved with NdeI and EcoRI and inserted into pET28a. Using the constructed pET-TK0566 plasmid, E. coli was used. E. coli BL21-Codon-Plus (DE3) -RIL was transformed. Pre-culture in 5 mL of LB medium (1% tryptone, 0.5% yeast extract, 1% NaCl; adjusted to pH 7.3 with NaOH) at 37 ° C. for 6 hours, and in 20 mL of LB medium (1 % Inoculation, 37 ° C., 10 hours). Furthermore, 1 L culture was performed at 37 ° C. using a jar fermenter, and β-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG) (final concentration 1 mM) was added and induced when OD 660 was around 0.4. Bacteria were collected 4 hours after induction, and the expression of TK0566 was confirmed by SDS-PAGE. The LB medium contains 20 μg / mL kanamycin and 30 μg / mL chloramphenicol. The cultured cells were collected, suspended in 10 mL of buffer D: 20 mM Tris-HCl, 500 mM NaCl, 0.1% Triton X-100, pH 7.9, and sonicated. The crushed liquid was centrifuged at 8000 g for 10 minutes, and the supernatant was heat-treated at 80 ° C. for 15 minutes. Then, the supernatant was collected again by centrifugation at 8000 g for 10 minutes. Since His6tag was added to the N-terminal side of the expressed TK0566, it was purified using a Ni column. The column was equilibrated with buffer D, and the supernatant was applied thereto. Then, after washing with buffer E: 20 mM Tris-HCl, 500 mM NaCl, 20 mM imidazole, 0.1% Triton X-100, pH 7.9, buffer F: 20 mM Tris-HCl, 500 mM NaCl, 250 mM imidazole, 0.1% Elute with Triton X-100, pH 7.9. The eluted fraction was dialyzed against buffer D.

ATPase 活性測定
ATPase活性はATPがADPに変換される際に放出される遊離リン酸量を測ることにより測定した。まず核酸依存性について調べるため、基質としてssRNAである63mer RNA (ssRNA63)を用いた。反応液の総量は10μLとし、5nMの核酸基質、0.2μMの精製タンパク質、1mM ATP、2mM MgCl、2mM DTT、4unitのRibonuclease inhibitor (Human placenta) (Takara Bio)、50mM HEPES (pH7.6) を含む。これを50℃から110℃で30分反応させ、反応停止のために直ちに氷上へ移した。反応液の遊離リン酸量をBIOMOL GREENTM(BIOMOL)を用いて測定し、Ab530をMultiskan Spectrum(ThermoLab Systems)を用いて測定した。これにより、得られた精製タンパク質(ヘリカーゼ)がATPase活性を有することを確認した。
ATPase activity measurement ATPase activity was measured by measuring the amount of free phosphate released when ATP was converted to ADP. First, 63mer RNA (ssRNA63) which is ssRNA was used as a substrate in order to examine nucleic acid dependency. The total volume of the reaction solution was 10 μL, 5 nM nucleic acid substrate, 0.2 μM purified protein, 1 mM ATP, 2 mM MgCl 2 , 2 mM DTT, 4 units of Ribonuclease inhibitor (Human placenta) (Takara Bio), 50 mM HEPES (pH 7.6) including. This was reacted at 50 ° C. to 110 ° C. for 30 minutes and immediately transferred onto ice to stop the reaction. The amount of free phosphoric acid in the reaction solution was measured using BIOMOL GREEN (BIOMOL), and Ab 530 was measured using Multiskan Spectrum (ThermoLab Systems). Thereby, it was confirmed that the obtained purified protein (helicase) had ATPase activity.

巻き戻し活性測定
巻き戻し活性測定は、二本鎖DNAを基質として用いた。当該二本鎖の一方のDNA鎖には蛍光標識したものを用いた。また、当該基質以外に、二本鎖DNAをヘリカーゼが巻き戻し(アンワイド)して遊離した一本鎖をトラップするための一本鎖DNA(トラップDNA)を測定系に加えた。具体的には、以下の3つのタイプの基質及びトラップDNAの組み合わせでの測定を行った(各タイプにおいて、トラップDNA以外の二本のDNAが形成する二本鎖DNAを基質として用いた)。
Rewinding activity measurement In the unwinding activity measurement, double-stranded DNA was used as a substrate. One of the double-stranded DNA strands was fluorescently labeled. In addition to the substrate, single-stranded DNA (trap DNA) for trapping the single strand released by unwinding the double-stranded DNA with a helicase was added to the measurement system. Specifically, the measurement was performed with a combination of the following three types of substrates and trap DNA (in each type, double-stranded DNA formed by two DNAs other than trap DNA was used as a substrate).

両末端突出タイプ
(IRD700で蛍光標識した54−mer)
5’−d/IRD700/TCACTCCGCATCTGCCGATTCTGGCTGTGGCGTGTTTCTGGTGGTTCCTAGGTC−3’
(70−mer)
5’−dGACCTAGGAACCACCAGAAACACGCCACAGCCAGGAAGCCGATTGCGAGGCCGTCCTACCATCCTGCAGG−3’
(34−mer ( trap DNA ))
5’−dGACCTAGGAACCACCAGAAACACGCCACAGCCAG−3’
5’突出タイプ
(IRD700で蛍光標識した34−mer)
5’−d/IRD700/GACCTAGGAACCACCAGAAACACGCCACAGCCAG−3’
(54−mer)
5’−dTCACTCCGCATCTGCCGATTCTGGCTGTGGCGTGTTTCTGGTGGTTCCTAGGTC−3’
(34−mer ( trap DNA ))
5’−dCTGGCTGTGGCGTGTTTCTGGTGGTTCCTAGGTC−3’
3’突出タイプ
(IRD700で蛍光標識した54−mer)
5’−d/IRD700/CTGGCTGTGGCGTGTTTCTGGTGGTTCCTAGGTCTTAGCCGTCTACGCCTCACT−3’
(34−mer)
5’−dGACCTAGGAACCACCAGAAACACGCCACAGCCAG−3’
trap DNAは5’突出と同様
平滑末端タイプ
(IRD700で蛍光標識した54−mer)
5’−d/IRD700/GACCTAGGAACCACCAGAAACACGCCACAGCCAGAATCGGCAGATGCGGAGTGA−3 ’
(54−mer ( trap DNA ))
5’−dTCACTCCGCATCTGCCGATTCTGGCTGTGGCGTGTTTCTGGTGGTTCCTAGGTC−3’
Both ends protruding type (54-mer fluorescently labeled with IRD700)
5'-d / IRD700 / TCACTCCCGCATCTGCCGATTCTGGCTGTGGCGGTTTCTGGGTGGTCTCTAGGTC-3 '
(70-mer)
5'-dGACCTAGGAACCACCAGAAACACCCCCACAGCCAGGAAGCCGATTGCGAGGCCGTCCTACCATCCTGCAGG-3 '
(34-mer (trap DNA))
5'-dGACCTAGGAACCACCAGAAACACCCCCACAGCCAG-3 '
5 'protruding type (34-mer fluorescently labeled with IRD700)
5'-d / IRD700 / GACCTAGGAACCCACAGAAACACGCCACAGCCAG-3 '
(54-mer)
5'-dTCACTCCCGCATCTCCGCATTCTGGCTGTGGCGTGTTCTGGTGGTTCCTAGGGTC-3 '
(34-mer (trap DNA))
5'-dCTGGCTGTGGCGGTTTCTGGGTGGTCTCTAGGTC-3 '
3 'protruding type (54-mer fluorescently labeled with IRD700)
5'-d / IRD700 / CTGGCTGTGGCGGTGTTCTGGTGGTCTCTAGGTCTTAGCCGTTCTACGCCTCACT-3 '
(34-mer)
5'-dGACCTAGGAACCACCAGAAACACCCCCACAGCCAG-3 '
trap DNA is similar to 5 'overhang
Blunt end type (54-mer fluorescently labeled with IRD700)
5'-d / IRD700 / GACCTAGGAACCACCAGAAACACGCCCACAGCCAGAATCGGCAGATGCGGAGTGA-3 '
(54-mer (trap DNA))
5'-dTCACTCCCGCATCTCCGCATTCTGGCTGTGGCGTGTTCTGGTGGTTCCTAGGGTC-3 '

なお、IRD700の励起波長は685nm、蛍光波長は712nmである。   The excitation wavelength of IRD700 is 685 nm and the fluorescence wavelength is 712 nm.

具体的には次のようにして行った。基質作製のための反応液の組成を表7に示す。表7の反応組成で95℃、3分処理後、室温となるまで静置し、その後25℃で1時間処理した。作製した基質を10倍希釈し、2μMの二本鎖DNA溶液を用意した。そして表8の組成で測定対象ヘリカーゼと50℃で40分間反応させた。そして氷上で急冷することで反応を停止させた。サンプルを3倍希釈し、そのうちの2μLと10×loading buffer 1μL、水7μLを混ぜ、13% アクリルアミドゲルにアプライし、遮光しながら15mA、50分間Native Pageを行った。そしてオデッセイ(Odyssey infrared imaging system (LI-COR, Nebraska, USA))を用いて蛍光を検出した。ヘリカーゼ添加量を増やすにつれ、基質二本鎖DNA量が減少したことから(図1a〜図1f)、測定対象とした精製タンパク質(ヘリカーゼ)が巻き戻し活性を有することが確認できた。またさらに、当該精製タンパク質(ヘリカーゼ)は、3’末端側から二本鎖DNAを巻き戻すこともわかった。   Specifically, it was performed as follows. Table 7 shows the composition of the reaction solution for preparing the substrate. After treatment at 95 ° C. for 3 minutes with the reaction composition shown in Table 7, the mixture was allowed to stand at room temperature, and then treated at 25 ° C. for 1 hour. The prepared substrate was diluted 10-fold to prepare a 2 μM double-stranded DNA solution. And it was made to react with the to-be-measured helicase at 50 degreeC by the composition of Table 8 for 40 minutes. The reaction was stopped by quenching on ice. The sample was diluted 3 times, 2 μL of the sample was mixed with 1 μL of 10 × loading buffer and 7 μL of water, applied to a 13% acrylamide gel, and subjected to Native Page for 15 minutes at 15 mA while shielding light. And fluorescence was detected using Odyssey (Odyssey infrared imaging system (LI-COR, Nebraska, USA)). As the amount of helicase added was increased, the amount of double-stranded DNA in the substrate decreased (FIGS. 1a to 1f), so that it was confirmed that the purified protein (helicase) to be measured had rewinding activity. It was also found that the purified protein (helicase) unwinds double-stranded DNA from the 3 'end side.

当該精製タンパク質を、(iii)ヘリカーゼとして、以下の検討に用いた。 The purified protein was used in the following studies as (iii) helicase.

cDNA合成反応条件の検討
三種の酵素、すなわち上記(i)逆転写酵素、(ii)逆転写DNAポリメラーゼ、及び(iii)ヘリカーゼの全てを含有した系において良好に機能させ得る条件を見いだすことは難しい。それぞれの酵素が働く最適条件が異なるためである。
Examination of cDNA synthesis reaction conditions It is difficult to find conditions that can function well in a system containing all three enzymes, namely (i) reverse transcriptase, (ii) reverse transcription DNA polymerase, and (iii) helicase. . This is because the optimum conditions under which each enzyme works are different.

特に、ヘリカーゼは、cDNA合成反応においては、核酸のミスアニーリングを減少させ非特異的増幅を抑制することを期待して用いられるところ、逆転写酵素の作用を十分保持させた反応条件において、ヘリカーゼの作用によりミスアニーリングを解消させることは極めて困難とされている。逆転写酵素の最適条件とヘリカーゼの最適条件が大きく異なるためである。   In particular, helicases are used in cDNA synthesis reactions with the expectation of reducing nucleic acid misannealing and suppressing non-specific amplification. Under the reaction conditions that sufficiently retain the action of reverse transcriptase, helicases It is extremely difficult to eliminate mis-annealing by the action. This is because the optimum conditions for reverse transcriptase and helicase differ greatly.

そこで、三種酵素含有cDNA合成系において、反応に影響を与える可能性がある各要因を以下の手法を用いて出来る限り最適化した。
1)反応に影響を与える可能性がある要因を13個あげ、各要因に対し、3個の水準(それぞれ水準1、水準2、水準3)を設定した。一例を表13にあげる。表13では、要因A〜Nが条件検討要因であり、各要因の濃度を3個の水準に分けて検討している。
2)各要因から1個の水準を選び、27個の異なる反応条件を決定した。一例を表14にあげる。表14から明らかなように、各要因の1個の水準は9個の反応条件に使われている。
3)27個の反応条件に対してそれぞれ、初期コピー数が異なる(100個〜100万個)条件でcDNA合成を行い、各反応条件に対して、検出感度が高いものほど高くなるスコアを与えた。さらに、各要因の各水準について、その水準が使われている反応条件のスコアを合計した。一例を表15にあげる。各要因に対して、最もスコアが高い水準が好ましいといえる。
4)さらに、全体を100%にしたときの、スコアに対する各要因の寄与率を求めた。一例を表15にあげる。
5)寄与率の大きい要因は、次の要因解析においては、水準をせまい範囲でとり、さらに詳細な条件を検討した。
Therefore, in the three-enzyme-containing cDNA synthesis system, each factor that may affect the reaction was optimized as much as possible using the following method.
1) Thirteen factors that could affect the response were listed, and three levels (level 1, level 2, and level 3 respectively) were set for each factor. An example is given in Table 13. In Table 13, factors A to N are condition study factors, and the concentration of each factor is examined by dividing it into three levels.
2) One level was chosen from each factor and 27 different reaction conditions were determined. An example is given in Table 14. As is apparent from Table 14, one level for each factor is used for nine reaction conditions.
3) cDNA synthesis was performed under different reaction conditions (100 to 1,000,000) for each of the 27 reaction conditions, and a higher score was obtained for each reaction condition with higher detection sensitivity. It was. In addition, for each level of each factor, the score of the reaction condition in which that level was used was totaled. An example is given in Table 15. It can be said that the highest score is preferable for each factor.
4) Further, the contribution ratio of each factor to the score when the whole was 100% was determined. An example is given in Table 15.
5) Factors with large contribution ratios were examined in more detailed conditions in the following factor analysis, taking levels within a narrow range.

表15の結果に基づいた、新たな要因と水準を表16にあげる。例えば、MM4については、寄与率が2番目に高く、且つ水準3(1nM)が最もスコアが高いことから、MM4は寄与率が高く且つ濃度が高い方がスコアがよくなると考えられたため、次の検討(表16)においては、1nMよりも更に濃度を濃くした場合にどのようになるかを検討できるよう条件を設定している。逆に、D4R4濃度(プライマー濃度)については、寄与率が極めて低いため、重要な要因では無いと判断し、次の検討(表16)では条件検討要因から外して、新たにATP濃度を条件検討要因として加えている。   Table 16 lists the new factors and levels based on the results in Table 15. For example, for MM4, the contribution ratio is the second highest and the score is highest at level 3 (1 nM). Therefore, MM4 was considered to have a higher contribution ratio and higher concentration, so the score was better. In the study (Table 16), conditions are set so that it is possible to study what happens when the concentration is made higher than 1 nM. Conversely, the contribution rate of D4R4 concentration (primer concentration) is extremely low, so it is judged that it is not an important factor. In the next study (Table 16), the ATP concentration is newly examined by removing it from the condition study factors. It is added as a factor.

なお、表13、表15、表16における各要因の記載では、MM4は逆転写酵素MM4を、L392Aは逆転写DNAポリメラーゼを、TK0556はヘリカーゼを、D4R4はプライマーDR4−4を、それぞれ示している。   In the description of each factor in Table 13, Table 15, and Table 16, MM4 indicates reverse transcriptase MM4, L392A indicates reverse transcriptase DNA polymerase, TK0556 indicates helicase, and D4R4 indicates primer DR4-4. .

上記のサイクルで検討を繰り返し、三種酵素含有cDNA合成系における最適条件を探索した。   The examination was repeated in the above cycle to search for the optimum conditions in the three enzyme-containing cDNA synthesis system.

cDNA合成産物のPCRによる検出1
以下の反応条件でcDNA合成反応を行った。なお、以下の条件は、上記のようにして三種酵素含有cDNA合成系における最適条件を探索した結果、得られた最適条件である。
Detection of cDNA synthesis product by PCR 1
A cDNA synthesis reaction was performed under the following reaction conditions. The following conditions are the optimum conditions obtained as a result of searching for the optimum conditions in the three enzyme-containing cDNA synthesis system as described above.

逆転写酵素MM4 10nM
逆転写DNAポリメラーゼ(L329A) 50nM
へリカーゼ(TK0566) 20nM
dNTP (each) 0.2mM
KCl 50mM
Tris−HCl (pH 8.3): 25mM
Bicine−KOH (pH 8.2): 50mM
MgCl: 5mM
Mn(CHCOO) 1mM
CHCOOK 30mM
Trehalose 0.1M
ATP 1mM
E. coli RNA 10μg/ml
温度 50℃
反応時間 30分
RNA(配列を図2に示す) 100、1000、1万、10万、100万分子
プライマーDR4−4(配列を図2に示す) 1μM
反応液容量 10μl
Reverse transcriptase MM4 10 nM
Reverse transcription DNA polymerase (L329A) 50 nM
Helicase (TK0566) 20 nM
dNTP (each) 0.2 mM
KCl 50 mM
Tris-HCl (pH 8.3): 25 mM
Bicine-KOH (pH 8.2): 50 mM
MgCl 2 : 5 mM
Mn (CH 3 COO) 2 1 mM
CH 3 COOK 30 mM
Trehalose 0.1M
ATP 1 mM
E. coli RNA 10 μg / ml
Temperature 50 ℃
Reaction time 30 minutes RNA (sequence is shown in FIG. 2) 100, 1000, 10,000, 100,000, 1 million molecules Primer DR4-4 (sequence is shown in FIG. 2) 1 μM
Reaction volume 10 μl

次に、以下の反応条件でcDNA合成反応を行った。   Next, cDNA synthesis reaction was performed under the following reaction conditions.

プライマーDR4−4(配列を図2に示す) 1μM
プライマーDF2−2(配列を図2に示す) 1μM
上記反応液1.5μl
dNTP (each) 0.2mM
MgSO 1mM
KOD−Plus−Neo(東洋紡)に添付の10×Buffer 2.5μl
10units/ml KOD−Plus−Neo(東洋紡) 0.5μl
温度条件 95℃ 30秒、59℃ 30秒、72℃ 30秒、30サイクル
Primer DR4-4 (sequence shown in FIG. 2) 1 μM
Primer DF2-2 (sequence shown in FIG. 2) 1 μM
1.5 μl of the above reaction solution
dNTP (each) 0.2 mM
MgSO 4 1 mM
10 × Buffer 2.5 μl attached to KOD-Plus-Neo (Toyobo)
10 units / ml KOD-Plus-Neo (Toyobo) 0.5 μl
Temperature conditions 95 ° C 30 seconds, 59 ° C 30 seconds, 72 ° C 30 seconds, 30 cycles

上記反応物を2%アガロース電気泳動にかけた結果を図3に示す。図3において、レーン1は100万分子のRNAを含む上記条件、レーン2は10万分子のRNAを含む上記条件、レーン3は1万分子のRNAを含む上記条件、レーン4は1000分子のRNAを含む上記条件、レーン5は100分子のRNAを含む上記条件、レーン6は100万分子のRNAを含み、逆転写酵素MM4、逆転写DNAポリメラーゼ(L329A)及びヘリカーゼのいずれも含まない上記条件で、cDNA合成をそれぞれ行ったときの結果を示す。   The results of subjecting the reaction product to 2% agarose electrophoresis are shown in FIG. In FIG. 3, lane 1 is the above condition containing 1 million molecules of RNA, lane 2 is the above condition containing 100,000 molecules of RNA, lane 3 is the above condition containing 10,000 molecules of RNA, and lane 4 is 1000 molecules of RNA. Lane 5 contains 100 molecules of RNA, lane 6 contains 1 million molecules of RNA, and does not contain any of reverse transcriptase MM4, reverse transcriptase DNA polymerase (L329A) and helicase. The results when cDNA synthesis was carried out are shown.

レーン5で薄いながらもバンドが見られたことから、標的RNA100分子を含む試料10μlで3酵素によるcDNA合成を行った後、試料1.5μl(標的RNA15分子相当)に対して行ったPCRで、増幅DNAが検出されたことが示された。   Since a thin band was seen in lane 5, after performing cDNA synthesis with 3 enzymes in 10 μl of a sample containing 100 molecules of target RNA, PCR performed on 1.5 μl of sample (equivalent to 15 molecules of target RNA) It was shown that amplified DNA was detected.

cDNA合成産物のNASBAによる検出
上記「cDNA合成産物のPCRによる検出」に示す条件(RNAは100万分子、容量20μl)で、cDNA合成を行った。
Detection of cDNA synthesis product by NASBA cDNA synthesis was carried out under the conditions described above in “ Detection of cDNA synthesis product by PCR” (RNA is 1 million molecules, volume 20 μl).

次に、反応物を10の9乗倍、10の10乗倍、10の11乗倍に水で希釈したものを作製し、それぞれ2.5μlをセレウス用NASBA−核酸クロマト検出試薬キット(株式会社カイノス:スイフトジーン(登録商標)セレウリド産生セレウス「カイノス」)に供与した。結果を図4に示す。図4において、ICは増幅阻害が起きていないことを確認するためのInternal controlのライン、referenceは核酸クロマトにおいて正常に展開されていることを確認するためのライン、cesは標的であるセレウスRNAが検出されたときのラインを示す。Aは10分子のcesD RNA、Bは水、CはcDNA合成の反応物を10の9乗倍に希釈したもの、DはcDNA合成の反応物を10の10乗倍に希釈したもの、EはcDNA合成の反応物を10の11乗倍に希釈したものを、それぞれNASBA−核酸クロマトにかけた結果を示す。   Next, the reaction product was diluted with water to 10 9 times, 10 10 times, or 10 11 times, and 2.5 μl of each was added to the NASB-Nucleic Acid Chromatography Detection Reagent Kit for Cereus (Inc. Kainos: Swift Gene (registered trademark) Cereulide-producing Cereus "Kainos"). The results are shown in FIG. In FIG. 4, IC is an internal control line for confirming that amplification inhibition has not occurred, reference is a line for confirming normal development in nucleic acid chromatography, and ces is the target cereus RNA. The line when it is detected is shown. A is 10 molecules of cesD RNA, B is water, C is a reaction product of cDNA synthesis diluted to the ninth power of 10, D is a reaction product of cDNA synthesis diluted to the 10th power of 10, and E is The results of subjecting the cDNA synthesis reaction product diluted to the 11th power of 10 to NASBA-nucleic acid chromatography are shown.

レーンCとDでcesの位置にバンドが検出されたことから、標的RNA100万分子を含む試料20μlで3酵素によるcDNA合成を行った後、反応液の10の10乗倍希釈液2.5μlに対して行ったNASBAで、増幅RNAが検出されたことが示された。   Since a band was detected at the position of ces in lanes C and D, cDNA synthesis was performed with 3 enzymes using 20 μl of a sample containing 1 million molecules of target RNA, and then the reaction solution was diluted to 10 μl of 10 × 2.5 μl. It was shown that amplified RNA was detected by NASBA performed on the cells.

cDNA合成産物のPCRによる検出2
二次構造をとりやすいことが知られている16S rRNAおよび5塩基のミスマッチを有するプライマーである16S miss Rv2 25−5−5’を用いて、以下の反応条件でcDNA合成反応を行った。
Detection of cDNA synthesis product by PCR 2
Using 16S rRNA, which is known to have a secondary structure, and 16S miss Rv2 25-5-5 ′, which is a primer having a mismatch of 5 bases, a cDNA synthesis reaction was performed under the following reaction conditions.

逆転写酵素MM4 10nM
逆転写DNAポリメラーゼ(L329A) 50nM
へリカーゼ(TK0566) 0,2,40,又は130nM
dNTP (each) 0.2mM
KCl 50mM
Tris−HCl (pH 8.3): 25mM
Bicine−KOH (pH 8.2): 50mM
MgCl: 5mM
Mn(CHCOO) 1mM
CHCOOK 30mM
Trehalose 0.1M
ATP 1mM
E. coli RNA 10μg/ml
Reverse transcriptase MM4 10 nM
Reverse transcription DNA polymerase (L329A) 50 nM
Helicase (TK0566) 0, 2, 40, or 130 nM
dNTP (each) 0.2 mM
KCl 50 mM
Tris-HCl (pH 8.3): 25 mM
Bicine-KOH (pH 8.2): 50 mM
MgCl 2 : 5 mM
Mn (CH 3 COO) 2 1 mM
CH 3 COOK 30 mM
Trehalose 0.1M
ATP 1 mM
E. coli RNA 10 μg / ml

T.Kodakarensis 16S rRNA (配列は図5に示す)100ng/ml;
プライマー16SRv(配列は図5に示す) 1.2μM;
プライマー16S miss Rv2 25−5−5’(配列は図5に示す)1.2μM;
反応液容量 20μl
温度 45℃
反応時間 30分
T.A. Kodakarensis 16S rRNA (sequence shown in FIG. 5) 100 ng / ml;
Primer 16SRv (sequence shown in FIG. 5) 1.2 μM;
Primer 16S miss Rv2 25-5-5 ′ (sequence shown in FIG. 5) 1.2 μM;
Reaction volume 20 μl
Temperature 45 ° C
Reaction time 30 minutes

次に、以下の反応条件でPCRを行った。
プライマー16S Fw(配列は図5に示す) 1.2μM
プライマー16S Rv(配列は図5に示す) 1.2μM
上記反応液2.0μl
dNTP (each) 0.2mM
MgSO4 1mM
KOD−Plus−Neo(東洋紡)に添付の10×Buffer 2.5μl
10units/ml KOD−Plus−Neo(東洋紡) 0.5μl
温度条件 94℃ 3分
94℃ 15秒、60℃ 30秒、68℃ 120秒、30サイクル
68℃ 5分
Next, PCR was performed under the following reaction conditions.
Primer 16S Fw (sequence shown in FIG. 5) 1.2 μM
Primer 16S Rv (sequence shown in FIG. 5) 1.2 μM
2.0 μl of the above reaction solution
dNTP (each) 0.2 mM
MgSO4 1 mM
10 × Buffer 2.5 μl attached to KOD-Plus-Neo (Toyobo)
10 units / ml KOD-Plus-Neo (Toyobo) 0.5 μl
Temperature conditions 94 ° C 3 minutes 94 ° C 15 seconds, 60 ° C 30 seconds, 68 ° C 120 seconds, 30 cycles 68 ° C 5 minutes

上記反応物を1%アガロース電気泳動にかけた結果を図6に示す。逆転写酵素MM4および逆転写DNAポリメラーゼ(L329A)存在下、且つへリカーゼ(TK0566)非存在下でcDNA合成反応を行うと、1500塩基対のバンドが見られなかった(レーン1)。一方、MM4およびL329A存在下、且つTK0566 2nM(レーン2)又は40nM存在下(レーン3)では1500塩基対のバンドが見られたことから、TK0566がcDNA合成反応の効率を上げることが示された。しかし、MM4およびL329A存在下、且つTK0566 130nM存在下では1500塩基対のバンドが見られなかった(レーン4)。このことから、TK0566が過剰濃度で存在するとcDNA合成反応の効率を下げる可能性があることが示唆された。   The results of subjecting the above reaction product to 1% agarose electrophoresis are shown in FIG. When the cDNA synthesis reaction was performed in the presence of reverse transcriptase MM4 and reverse transcriptase DNA polymerase (L329A) and in the absence of helicase (TK0566), a 1500 base pair band was not observed (lane 1). On the other hand, in the presence of MM4 and L329A, and in the presence of TK0566 2 nM (lane 2) or 40 nM (lane 3), a band of 1500 base pairs was seen, indicating that TK0566 increases the efficiency of the cDNA synthesis reaction. . However, a 1500 base pair band was not observed in the presence of MM4 and L329A and in the presence of TK0566 130 nM (lane 4). This suggested that the presence of TK0566 at an excessive concentration may reduce the efficiency of the cDNA synthesis reaction.

cDNA合成産物のPCRによる検出3
以下の反応条件でcDNA合成反応を行った。
Detection of cDNA synthesis product by PCR 3
A cDNA synthesis reaction was performed under the following reaction conditions.

逆転写酵素MM4 0又は10nM
逆転写DNAポリメラーゼ(L329A) 0又は1000nM
へリカーゼ(TK0566) 0又は20nM
dNTP (each) 0.2mM
KCl 50mM
Tris−HCl (pH 8.3): 25mM
Bicine−KOH (pH 8.2): 50mM
MgCl: 5mM
Mn(CHCOO) 1mM
CHCOOK 30mM
Trehalose 0.1M
ATP 1mM
E. coli RNA 10μg/ml
温度 50℃
反応時間 30分
RNA(cDNA合成産物のPCRによる検出1で用いたものと同じ) 100万分子
プライマーDR4−4 0.5μM
反応液容量 10μl
Reverse transcriptase MM40 0 or 10 nM
Reverse transcription DNA polymerase (L329A) 0 or 1000 nM
Helicase (TK0566) 0 or 20 nM
dNTP (each) 0.2 mM
KCl 50 mM
Tris-HCl (pH 8.3): 25 mM
Bicine-KOH (pH 8.2): 50 mM
MgCl 2 : 5 mM
Mn (CH 3 COO) 2 1 mM
CH 3 COOK 30 mM
Trehalose 0.1M
ATP 1 mM
E. coli RNA 10 μg / ml
Temperature 50 ℃
Reaction time 30 minutes RNA (same as that used in detection 1 of cDNA synthesis product by PCR) 1 million molecules Primer DR4-4 0.5 μM
Reaction volume 10 μl

次に、以下の反応条件でcDNA合成反応を行った。   Next, cDNA synthesis reaction was performed under the following reaction conditions.

プライマーDR4−4 0.4μM
プライマーDF2−2 0.4μM
上記反応液4.0μl
dNTP (each) 0.12mM
Bicine (pH 8.2) 50mM
Mn(CH3COO)2 1mM
CH3COOK 110mM
Glycerol 8%
温度条件 95℃ 30秒、59℃ 30秒、72℃ 30秒、30サイクル
Primer DR4-4 0.4 μM
Primer DF2-2 0.4 μM
4.0 μl of the above reaction solution
dNTP (each) 0.12 mM
Bicine (pH 8.2) 50 mM
Mn (CH3COO) 2 1 mM
CH3COOK 110 mM
Glycerol 8%
Temperature conditions 95 ° C 30 seconds, 59 ° C 30 seconds, 72 ° C 30 seconds, 30 cycles

上記反応物を2%アガロース電気泳動にかけた結果を図7に示す。レーン1は、逆転写酵素MM4、逆転写DNAポリメラーゼ(L329A)及びへリカーゼ(TK0566)非存在下、レーン2はMM4存在下且つL329A及びTK0566非存在下、レーン3はL329A存在下且つMM4およびTK0566非存在下、レーン4はTK0566存在下且つMM4およびL329A非存在下、レーン5はMM4及びL329A存在下且つTK0566非存在下、レーン6はMM4及びTK0566存在下且つL329A非存在下、レーン7はL329A及びTK0566存在下且つMM4非存在下、レーン8はMM4、L329AおよびTK0566存在下で、cDNA合成をそれぞれ行ったときの結果を示す。   The result of subjecting the reaction product to 2% agarose electrophoresis is shown in FIG. Lane 1 is in the absence of reverse transcriptase MM4, reverse transcriptase DNA polymerase (L329A) and helicase (TK0566), lane 2 is in the presence of MM4 and L329A and TK0566 are not present, lane 3 is in the presence of L329A and MM4 and TK0566 In the absence, lane 4 is in the presence of TK0566 and in the absence of MM4 and L329A, lane 5 is in the presence of MM4 and L329A and in the absence of TK0566, lane 6 is in the presence of MM4 and TK0566 and in the absence of L329A, lane 7 is L329A Lane 8 shows the results when cDNA synthesis was performed in the presence of MM4, L329A, and TK0566, respectively, in the presence of TK0566 and in the absence of MM4.

レーン5と8で目的のバンドが検出され、さらにレーン5よりも8のバンドの方が濃く検出された。このことから、MM4およびL329Aが存在すればPCR工程で新たに酵素を加えなくても増幅反応が起きること、また、これらにさらにTK0566を加えることでより効率よくcDNAが合成できること、が分かった。   The target bands were detected in lanes 5 and 8, and the band of 8 was detected darker than lane 5. From this, it was found that if MM4 and L329A are present, an amplification reaction occurs without adding a new enzyme in the PCR step, and that TK0567 can be further added to synthesize cDNA more efficiently.

<(β)について>
ヘリカーゼTK0460の調製
Thermococcus kodakarensis KOD1株(Atomi et al. Archaea. 2004, 1(4):263−7.)を20mlのASW−YT−S培地(Atomi et al. Archaea. 2004, 1(4):263−7.)で85℃、12時間液体培養した。生育した菌体を10000×g、4℃で20分間遠心した。得られた菌体からフェノール−クロロホルム−イソアミルアルコール(ニッポンジーン, Code No. 311−90151)処理及びエタノール沈殿処理でゲノムDNAを抽出した。得られたゲノムDNAとプライマーセットtk−0460−Fw(配列番号20)、tk0460−Rv(配列番号21)及びKOD−plus polymerase(東洋紡, Code No. KOD−201X10)を用いてPCRを行い、TK0460遺伝子を増幅した。増幅したTK0460遺伝子をWizard SV Gel and PCR Clean−Up System(プロメガ, Code No. A9281)で精製した後、NdeI及びNotI(タカラバイオ)で制限酵素処理を行った。得られた制限酵素処理断片をpET−28a(メルクミリポア, Code No. 69864−3CN)のNdeI/NotI部位に導入した。遺伝子導入により得られたTK0460発現ベクターをpET28a−TK0460とした。
<About (β)>
Preparation of helicase TK0460 Thermococcus kodakarensis KOD1 strain (Atomi et al. Archaea. 2004, 1 (4): 263-7.) In 20 ml of ASW-YT-S 0 medium (Atomi et al. Archa. : 263-7.) And liquid culture was performed at 85 ° C. for 12 hours. The grown cells were centrifuged at 10,000 × g and 4 ° C. for 20 minutes. Genomic DNA was extracted from the obtained cells by phenol-chloroform-isoamyl alcohol (Nippon Gene, Code No. 311-90151) treatment and ethanol precipitation treatment. PCR was performed using the obtained genomic DNA, primer set tk-0460-Fw (SEQ ID NO: 20), tk0460-Rv (SEQ ID NO: 21) and KOD-plus polymerase (Toyobo, Code No. KOD-201X10), and TK0460 The gene was amplified. The amplified TK0460 gene was purified by Wizard SV Gel and PCR Clean-Up System (Promega, Code No. A9241) and then subjected to restriction enzyme treatment with NdeI and NotI (Takara Bio). The obtained restriction enzyme-treated fragment was introduced into the NdeI / NotI site of pET-28a (Merck Millipore, Code No. 69864-3CN). The TK0460 expression vector obtained by gene transfer was designated as pET28a-TK0460.

pET28a−TK0460をEscherichia coli BL21 CodonPlus(DE3)(アジレントテクノロジー, Code No. 230280)に導入した。LB寒天培地上の形質転換体のコロニーを、15mlの20μg/mlカナマイシン及び25μg/mlクロラムフェニコール含有LB液体培地に植菌し、37℃、12時間振盪培養し、前培養液とした。1.5lの20μg/mlカナマイシン及び25μg/mlクロラムフェニコール含有LB液体培地に前培養液15mlを植菌し、37℃で振盪培養した。培養液のOD660が0.5に達したところで、イソプロピル−β−チオガラクトピラノシドを終濃度0.1mMになるよう培養液に添加し、4時間、37℃で振盪培養し、組換えTK0460を発現した。次に10000×g、4℃で20分間遠心し、増殖した菌体を集菌した。回収した菌体に15mlの破砕バッファー(10 mM Tris−HCl (pH8.0)、400mM 塩化カリウム、1mM ジチオスレイトール、50% グリセロール、0.1mMエチレンジアミン四酢酸ナトリウム)を加え、出力30Wで15分間超音波破砕した。得られた無細胞抽出液を10000×g、4℃で10分間遠心した。上清を回収し、60℃で30分間熱処理した。熱処理した溶液を21000×g、4℃で1時間遠心し、上清を回収した。次に破砕バッファーで平衡化した2mlのNi2+−NTA−アガロースカラム(キアゲン, Code No. 30210)に上清を加え、イミダゾールをそれぞれ10mM、50mM、100mM、200mM、500mMを含む溶出バッファー(10mM Tris−HCl (pH8.0)、400mM 塩化カリウム、1mM ジチオスレイトール、50%グリセロール、0.1mM エチレンジアミン四酢酸ナトリウム)で段階溶出した。Sodium dodecyl sulfate−ポリアクリルアミドゲル電気泳動でTK0460の存在する画分を確認した。TK0460が存在する画分を溶出バッファーで置換したPD−10(GE Healthcare, Code No. 17085101)に供し、酵素溶液中のイミダゾールを除いた。得られた精製酵素溶液をヘリカーゼTK0460として使用した。また、保存には−20℃フリーザーを用いた。なお、ヘリカーゼTK0460のアミノ酸配列を配列番号22に示す。 pET28a-TK0460 was introduced into Escherichia coli BL21 CodonPlus (DE3) (Agilent Technology, Code No. 230280). A colony of the transformant on the LB agar medium was inoculated into 15 ml of an LB liquid medium containing 20 μg / ml kanamycin and 25 μg / ml chloramphenicol, and cultured with shaking at 37 ° C. for 12 hours to prepare a preculture solution. 15 ml of the preculture was inoculated into 1.5 liters of LB liquid medium containing 20 μg / ml kanamycin and 25 μg / ml chloramphenicol, and cultured with shaking at 37 ° C. When the OD 660 of the culture solution reached 0.5, isopropyl-β-thiogalactopyranoside was added to the culture solution to a final concentration of 0.1 mM, and cultured with shaking at 37 ° C. for 4 hours. TK0460 was expressed. Next, it was centrifuged at 10,000 × g and 4 ° C. for 20 minutes to collect the grown cells. 15 ml of disruption buffer (10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 400 mM potassium chloride, 1 mM dithiothreitol, 50% glycerol, 0.1 mM sodium ethylenediaminetetraacetate) is added to the collected cells, and the output is 30 W for 15 minutes. Ultrasonic crushing. The obtained cell-free extract was centrifuged at 10,000 × g and 4 ° C. for 10 minutes. The supernatant was collected and heat-treated at 60 ° C. for 30 minutes. The heat-treated solution was centrifuged at 21000 × g and 4 ° C. for 1 hour, and the supernatant was collected. Next, the supernatant was added to a 2 ml Ni 2+ -NTA-agarose column (Qiagen, Code No. 30210) equilibrated with the disruption buffer, and an elution buffer containing 10 mM, 50 mM, 100 mM, 200 mM, and 500 mM of imidazole (10 mM Tris, respectively). Step elution was performed with -HCl (pH 8.0), 400 mM potassium chloride, 1 mM dithiothreitol, 50% glycerol, 0.1 mM sodium ethylenediaminetetraacetate. The fraction in which TK0460 is present was confirmed by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis. The fraction in which TK0460 was present was subjected to PD-10 (GE Healthcare, Code No. 17085101) in which the elution buffer was substituted, and imidazole in the enzyme solution was removed. The obtained purified enzyme solution was used as helicase TK0460. A -20 ° C freezer was used for storage. The amino acid sequence of helicase TK0460 is shown in SEQ ID NO: 22.

ヘリカーゼ添加NASBA法によるDNA増幅の検討
ヘリカーゼ添加NASBA法によるDNA増幅の検討には、セレウス用NASBA−核酸クロマト検出試薬キット(株式会社カイノス:スイフトジーン(登録商標)セレウリド産生セレウス「カイノス」)を用いた。当該キットは、NASBA法により、セレウス(Bacillus cereus)のセレウリド合成酵素遺伝子のcesオペロンのcesD配列を増幅し、セレウスの存在の有無を確認するためのものである。当該キットの説明書に記載された「試薬の調製方法」の指示に従って、dNTPs、NTPs、cesD増幅用プライマーセットが含まれた試薬溶液を調製した。フォワードプライマーの塩基配列を配列番号23に、リバースプライマーの塩基配列を配列番号24に示す。リバースプライマーは、cesD配列DNAにアニールする配列からなるDNAの5’端に、さらにRNAポリメラーゼプロモーター配列からなるDNAが結合した構造を有する。
Examination of DNA amplification by helicase-added NASBA method For examination of DNA amplification by helicase-added NASBA method , use NASBA-nucleic acid chromatographic detection reagent kit for cereus (Kinos Co., Ltd .: Swift Gene (registered trademark) cereus-produced cereus "Kinos") It was. The kit is for amplifying the cesD sequence of the ces operon of the cereulide synthase gene of Bacillus cereus by the NASBA method and confirming the presence or absence of cereus. A reagent solution containing a primer set for amplifying dNTPs, NTPs, and cesD was prepared according to the instructions in “Method for Preparing Reagents” described in the instruction manual of the kit. The base sequence of the forward primer is shown in SEQ ID NO: 23, and the base sequence of the reverse primer is shown in SEQ ID NO: 24. The reverse primer has a structure in which DNA consisting of an RNA polymerase promoter sequence is further bound to the 5 ′ end of DNA consisting of a sequence that anneals to cesD sequence DNA.

当該試薬溶液に、cesD配列を含んだプラスミドDNA(pCED−1、約3500bp)を熱変性処理(95℃5分処理後氷冷)してから加え、さらに酵素溶液(AMV−RT、RNaseH、T7RNAポリメラーゼを含む)を加えて反応をスタートさせ、その5分後にヘリカーゼTK0460を終濃度20nMで加え(又は加えず)、NASBA法により25分間cesD配列DNAを増幅させた(反応時間30分)。反応後、上記キットの説明書の指示に従い、展開液を加えたうえで、当該キットに含まれる核酸クロマトグラフィーに反応溶液を供し、cesD配列DNAが検出されるかを検討した。なお、加えたcesD配列を含んだプラスミドDNAの量については、ヘリカーゼ無しで増幅時間30分で増幅可能なプラスミド量を1とし、その1/10、1/100、又は1/1000の量を検討に用いた(表18)。   To this reagent solution, plasmid DNA containing the cesD sequence (pCED-1, approximately 3500 bp) was heat-denatured (treated at 95 ° C. for 5 minutes and then ice-cooled), and then added to an enzyme solution (AMV-RT, RNase H, T7 RNA). 5 minutes later, helicase TK0460 was added (or not added) at a final concentration of 20 nM, and the cesD sequence DNA was amplified by the NASBA method for 25 minutes (reaction time 30 minutes). After the reaction, a developing solution was added according to the instructions of the above-mentioned kit, and then the reaction solution was subjected to nucleic acid chromatography contained in the kit to examine whether cesD sequence DNA was detected. As for the amount of plasmid DNA containing the added cesD sequence, the amount of plasmid that can be amplified in 30 minutes without helicase is 1 and the amount of 1/10, 1/100, or 1/1000 is examined. (Table 18).

また、NASBA法による反応時間を120分(ヘリカーゼ添加はスタートから5分で変わらず)にした以外は上記と同様にしてcesD配列DNAが検出されるかを検討した。また、上記cesD配列を含んだプラスミドDNAを、フォワードプライマー側又はリバースプライマー側のいずれか1カ所を制限酵素(EcoRI又はPstI)で消化して(図8参照)、熱変性処理してから加えた以外は、上記と同様にしてcesD配列DNAが検出されるかを検討した。   Further, it was examined whether cesD sequence DNA was detected in the same manner as described above except that the reaction time by NASBA method was 120 minutes (the addition of helicase did not change in 5 minutes from the start). Further, the plasmid DNA containing the cesD sequence was added after digestion with restriction enzyme (EcoRI or PstI) on either the forward primer side or the reverse primer side (see FIG. 8) and heat denaturation treatment. Except for the above, it was examined whether cesD sequence DNA was detected in the same manner as described above.

結果を以下の表18に示す。表中、「○」は検出できたことを、「−」は検出できなかったことを、「N.T」は検討していないことを、それぞれ示す。   The results are shown in Table 18 below. In the table, “◯” indicates that it was detected, “−” indicates that it was not detected, and “NT” indicates that it was not considered.

なお、用いるヘリカーゼをTK0566もしくはPF0053に変更した以外は、上記と同様にしてNASBA法によりcesD配列DNAが増幅(検出)されるかを検討した結果、いずれのヘリカーゼを用いた場合においても、ヘリカーゼを用いない場合よりも検出感度が向上した。   As a result of examining whether the cesD sequence DNA was amplified (detected) by the NASBA method in the same manner as described above except that the helicase used was changed to TK0566 or PF0053, no helicase was used regardless of which helicase was used. The detection sensitivity was improved as compared with the case of not using it.

Claims (9)

以下の(i)逆転写酵素、(ii)逆転写DNAポリメラーゼ、及び(iii)ヘリカーゼを含有する溶液中で、RNAを鋳型としてcDNAを合成する方法。
(i)以下の(i−1)又は(i−2)に記載の逆転写酵素;
(i−1):配列番号1のアミノ酸配列において、69位のグルタミン酸、108位のアスパラギン酸、117位のグルタミン酸、124位のアスパラギン酸、286位のグルタミン酸、302位のグルタミン酸、313位のトリプトファン、435位のロイシン及び454位のアスパラギンからなる群より選ばれた少なくとも1つのアミノ酸が、正電荷アミノ酸に置換されたアミノ酸配列からなる、逆転写酵素
(i−2):(i−1)の逆転写酵素のアミノ酸配列において、前記アミノ酸置換が維持された状態から1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ逆転写活性を有する、逆転写酵素
(ii)以下の(ii−1)又は(ii−2)に記載の逆転写DNAポリメラーゼ;
(ii−1):配列番号2のアミノ酸配列において、326番目、329番目、384番目、388番目、408番目、及び438番目のアミノ酸からなる群より選択される少なくとも1つのアミノ酸がアラニンに置換されたアミノ酸配列からなる、逆転写DNAポリメラーゼ
(ii−2):(ii−1)の逆転写DNAポリメラーゼのアミノ酸配列において、前記アミノ酸置換が維持された状態から1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ逆転写活性を有する、逆転写DNAポリメラーゼ
(iii)以下の(iii−1)又は(iii−2)に記載のヘリカーゼ;
(iii−1):配列番号3のアミノ酸配列からなる、ヘリカーゼ
(iii−2):(iii−1)のヘリカーゼのアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつヘリカーゼ活性を有する、ヘリカーゼ
A method of synthesizing cDNA using RNA as a template in a solution containing the following (i) reverse transcriptase, (ii) reverse transcriptase DNA polymerase, and (iii) helicase.
(I) The reverse transcriptase according to the following (i-1) or (i-2);
(I-1): In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, glutamic acid at position 69, aspartic acid at position 108, glutamic acid at position 117, aspartic acid at position 124, glutamic acid at position 286, glutamic acid at position 302, tryptophan at position 313 A reverse transcriptase (i-2): (i-1) comprising an amino acid sequence in which at least one amino acid selected from the group consisting of leucine at position 435 and asparagine at position 454 is substituted with a positively charged amino acid; A reverse transcriptase (ii) consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added from the amino acid sequence of the reverse transcriptase, and having reverse transcription activity (ii) The reverse transcription DNA polymerase according to (ii-1) or (ii-2) below;
(Ii-1): In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, at least one amino acid selected from the group consisting of the 326th, 329th, 384th, 388th, 408th, and 438th amino acids is substituted with alanine Reverse transcription DNA polymerase (ii-2) consisting of the amino acid sequence: (ii-1) In the amino acid sequence of reverse transcription DNA polymerase of (ii-1), one or more amino acids are deleted from the state in which the amino acid substitution is maintained, Helicase according to (iii-1) or (iii-2) below reverse transcription DNA polymerase (iii) consisting of a substituted or added amino acid sequence and having reverse transcription activity;
(Iii-1): Helicase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 (iii-2): an amino acid in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of the helicase of (iii-1) A helicase comprising a sequence and having helicase activity
請求項1に記載の方法で得られうるcDNAに対して核酸増幅反応を行う工程を含む、鋳型RNAの存在を確認する方法。 A method for confirming the presence of a template RNA, comprising a step of performing a nucleic acid amplification reaction on cDNA obtainable by the method according to claim 1. さらに、前記核酸増幅反応で得られうる増幅された核酸の検出工程を含む、請求項2に記載の方法。 Furthermore, the method of Claim 2 including the detection process of the amplified nucleic acid which can be obtained by the said nucleic acid amplification reaction. 前記核酸増幅反応が、RT−PCR又はNASBAである、請求項2又は3に記載の方法。 The method according to claim 2 or 3, wherein the nucleic acid amplification reaction is RT-PCR or NASBA. 以下の(i)逆転写酵素、(ii)逆転写DNAポリメラーゼ、及び(iii)ヘリカーゼを備える、cDNA合成キット。
(i)以下の(i−1)又は(i−2)に記載の逆転写酵素;
(i−1):配列番号1のアミノ酸配列において、69位のグルタミン酸、108位のアスパラギン酸、117位のグルタミン酸、124位のアスパラギン酸、286位のグルタミン酸、302位のグルタミン酸、313位のトリプトファン、435位のロイシン及び454位のアスパラギンからなる群より選ばれた少なくとも1つのアミノ酸が、正電荷アミノ酸に置換されたアミノ酸配列からなる、逆転写酵素
(i−2):(i−1)の逆転写酵素のアミノ酸配列において、前記アミノ酸置換が維持された状態から1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ逆転写活性を有する、逆転写酵素
(ii)以下の(ii−1)又は(ii−2)に記載の逆転写DNAポリメラーゼ;
(ii−1):配列番号2のアミノ酸配列において、326番目、329番目、384番目、388番目、408番目、及び438番目のアミノ酸からなる群より選択される少なくとも1つのアミノ酸がアラニンに置換されたアミノ酸配列からなる、逆転写DNAポリメラーゼ
(ii−2):(ii−1)の逆転写DNAポリメラーゼのアミノ酸配列において、前記アミノ酸置換が維持された状態から1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ逆転写活性を有する、逆転写DNAポリメラーゼ
(iii)以下の(iii−1)又は(iii−2)に記載のヘリカーゼ;
(iii−1):配列番号3のアミノ酸配列からなる、ヘリカーゼ
(iii−2):(iii−1)のヘリカーゼのアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつヘリカーゼ活性を有する、ヘリカーゼ
A cDNA synthesis kit comprising the following (i) reverse transcriptase, (ii) reverse transcriptase DNA polymerase, and (iii) helicase.
(I) The reverse transcriptase according to the following (i-1) or (i-2);
(I-1): In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, glutamic acid at position 69, aspartic acid at position 108, glutamic acid at position 117, aspartic acid at position 124, glutamic acid at position 286, glutamic acid at position 302, tryptophan at position 313 A reverse transcriptase (i-2): (i-1) comprising an amino acid sequence in which at least one amino acid selected from the group consisting of leucine at position 435 and asparagine at position 454 is substituted with a positively charged amino acid; A reverse transcriptase (ii) consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added from the amino acid sequence of the reverse transcriptase, and having reverse transcription activity (ii) The reverse transcription DNA polymerase according to (ii-1) or (ii-2) below;
(Ii-1): In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, at least one amino acid selected from the group consisting of the 326th, 329th, 384th, 388th, 408th, and 438th amino acids is substituted with alanine Reverse transcription DNA polymerase (ii-2) consisting of the amino acid sequence: (ii-1) In the amino acid sequence of reverse transcription DNA polymerase of (ii-1), one or more amino acids are deleted from the state in which the amino acid substitution is maintained, Helicase according to (iii-1) or (iii-2) below reverse transcription DNA polymerase (iii) consisting of a substituted or added amino acid sequence and having reverse transcription activity;
(Iii-1): Helicase consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 (iii-2): an amino acid in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence of the helicase of (iii-1) A helicase comprising a sequence and having helicase activity
逆転写酵素、RNaseH、RNAポリメラーゼ、NTP、dNTP、及びヘリカーゼを含む、標的DNAを鋳型として核酸を増幅させるためのミックス。 A mix for amplifying a nucleic acid using a target DNA as a template, comprising reverse transcriptase, RNase H, RNA polymerase, NTP, dNTP, and helicase. 逆転写酵素、RNaseH、RNAポリメラーゼ、NTP、及びdNTPからなる群より選択される少なくとも1種、ならびにヘリカーゼを備える、標的DNAを鋳型として核酸を増幅させるためのキット。 A kit for amplifying a nucleic acid using a target DNA as a template, comprising at least one selected from the group consisting of reverse transcriptase, RNase H, RNA polymerase, NTP, and dNTP, and helicase. 逆転写酵素、RNaseH、RNAポリメラーゼ、NTP、dNTP、及びヘリカーゼを含む溶液中で、標的DNAを鋳型として核酸を増幅させる方法。 A method for amplifying a nucleic acid using a target DNA as a template in a solution containing reverse transcriptase, RNase H, RNA polymerase, NTP, dNTP, and helicase. RNAポリメラーゼがT7RNAポリメラーゼである、請求項6に記載のミックスもしくは請求項7に記載のキット、又は請求項8に記載の方法。
The mix according to claim 6, the kit according to claim 7, or the method according to claim 8, wherein the RNA polymerase is T7 RNA polymerase.
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