JP2019198236A - 二本鎖dna合成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記オーバーラップエクステンションPCRのPCRサイクルにおいて、複数段階のアニーリング温度設定を有することを特徴とする、二本鎖DNA合成方法。
[2]上記アニーリング温度設定が、2段階〜20段階である、[1]に記載の二本鎖DNA合成方法。
[3]上記アニーリング温度設定が、65℃〜85℃である、[1]又は[2]に記載の二本鎖DNA合成方法。
[4]上記アニーリング温度設定の各段階における温度保持時間が、10秒〜2分である、[1]から[3]のいずれかに記載の二本鎖DNA合成方法。
[5]上記オーバーラップエクステンションPCRにおけるDNAのオーバーラップ領域が10塩基〜40塩基である、[1]から[4]のいずれかに記載の二本鎖DNA合成方法。
[6]上記オーバーラップエクステンションPCRにおいて、3種〜20種の短い二本鎖DNAが連結される、[1]から[5]のいずれかに記載の二本鎖DNA合成方法。
[7]上記オーバーラップエクステンションPCRにおいて用いられる短い二本鎖DNAが、プライマーエクステンションPCRにより合成される、[1]から[6]のいずかに記載の二本鎖DNA合成方法。
[8]上記プライマーエクステンションPCRのPCRサイクルにおいて、複数段階のアニーリング温度設定を有する、[7]に記載の二本鎖DNA合成方法。
[9]上記プライマーエクステンションPCRにより合成される短い二本鎖DNAのサイズが、100塩基〜300塩基である、[7]又は[8]に記載の二本鎖DNA合成方法。
[10]二本鎖DNA合成方法であって、
プライマーエクステンションPCRにより短い二本鎖DNAを合成するプライマーエクステンションPCR工程、及び
オーバーラップエクステンションPCRにより、上記プライマーエクステンションPCR工程において合成された二本鎖DNAを連結して目的の二本鎖DNA断片を合成するオーバーラップエクステンションPCR工程
を含み、上記オーバーラップエクステンションPCRのPCRサイクルにおいて、複数段階のアニーリング温度設定を有することを特徴とする、二本鎖DNA合成方法。
本発明の二本鎖DNA合成方法は、短い二本鎖DNAを、オーバーラップエクステンションPCRにより連結して目的の二本鎖DNA断片を取得する方法であって、上記オーバーラップエクステンションPCRのPCRサイクルにおいて、複数段階のアニーリング温度設定を有することを特徴とする。このように本発明の二本鎖DNA合成方法が、PCRサイクルにおいて複数段階のアニーリング温度設定を有することで、様々なTm値を有する複数のDNAの貼り合せに適用可能となるため、多数の相同領域を含む一本鎖オリゴDNA同士のアッセンブルを容易に、正確に、効率よく、且つ迅速に行うことができる。また、本発明の二本鎖DNA合成方法は、様々なTm値のDNAの貼り合せに適用可能であることから、材料とする一本鎖オリゴDNA配列を最適化する手間が不要であり、目的とする二本鎖DNA断片毎に細かく温度設定をしなおす必要がない。さらに、本発明によると、目的とする二本鎖DNA断片の配列によらず、容易に、正確に、効率よく、且つ迅速に合成することが可能なので、従来複雑な配列(例えば長い反復配列、連続した同一塩基配列、AT−rich、GC−richな配列等)であるために合成が困難、或いは不可能であった二本鎖DNA断片も合成することができる。
本工程は、プライマーエクステンションPCRにより短い二本鎖DNAを合成する工程である。本工程で得られる短い二本鎖DNAは、後述するオーバーラップエクステンションPCR工程において連結され、長鎖DNA合成のための集積材料として使用できる二本鎖DNA断片となる。したがって、最終的に合成したい長鎖二本鎖DNAの配列から、集積材料としてどのような二本鎖DNA断片が必要か決定され、その二本鎖DNA断片をいくつかに分断して配列デザインされたものが本工程で合成される短い二本鎖DNAとなる。
本発明の二本鎖DNA合成方法によって得られる二本鎖DNA断片の全長配列を任意の数の短い二本鎖DNAに分割する。この短い二本鎖DNAのサイズとしては、通常100塩基〜300塩基であり、120塩基〜250塩基であることが好ましく、140塩基〜180塩基であることがより好ましく、150塩基前後であることが更に好ましい。分割する短い二本鎖DNAの数は、全長配列の長さにより適宜決めることができるが、通常3〜20であり、2〜10であることが好ましく、2〜5であることがより好ましく、3程度であることがさらに好ましい。
上記分割数に応じた組数の対の一本鎖オリゴDNAを、それぞれ別々に滅菌水又はTE緩衝液等にて任意の濃度に調整する。上記濃度は通常0.1〜10μMであり、0.25〜5μMであることが好ましく、1μM前後であることがより好ましい。PCR反応溶液(1xPhusion HF Buffer、0.2mM dNTP、0.016U/μL Phusion High−Fidelity DNA polymerase;NEB社等)を調整し、上記一対の一本鎖オリゴDNAをそれぞれ加え全量が等量になるように調製する。このとき、それぞれの短い二本鎖DNAの合成毎にPCR反応溶液を準備し、そのひとつのPCR反応溶液に一対となる2本の一本鎖オリゴDNAのみを混合している状態である。このため、一本鎖オリゴDNAの貼り合せの間に引き起こる一本鎖オリゴDNA同士のミスマッチングやプライマーダイマーの形成を防ぐことができる。
本工程は、上記プライマーエクステンションPCR工程で合成した短い二本鎖DNAを、オーバーラップエクステンションPCRにより連結して目的の二本鎖DNA断片を取得する工程である。このPCRサイクルにおいて、複数段階のアニーリング温度設定を有することを特徴とする。
本発明は、上述した本発明の二本鎖DNA合成方法におけるPCRのプログラムも含む。本発明のPCR条件についてのプログラムは、サーマルサイクラー等のPCRに繋用される装置において用いることができる。本発明のプログラムは、本発明の二本鎖DNA合成方法におけるPCRの温度条件等を規定するものであり、内容の詳細は「二本鎖DNA合成方法」の項の説明を適用できる。
本発明は、上述した本発明の二本鎖DNA合成方法を実現することができる装置も含む。また、本発明の装置は、上記本発明のプログラムが組み込まれた装置である。具体的には、上記本発明のプログラムが組み込まれたサーマルサイクラー等のPCRに繋用される装置である。上記プログラムは、本発明のDNA合成方法におけるPCRの温度条件等を規定するものであり、内容の詳細は「二本鎖DNA合成方法」の項の説明を適用できる。
本発明は、上述した本発明の二本鎖DNA合成方法を用いることを特徴とした二本鎖DNA自動合成システムも含む。上述した本発明の二本鎖DNA合成方法においては、目的とするDNAの配列に関わらず同一条件でPCRを行い、二本鎖DNAを合成できることから、液体分注ロボット等を用いたハイスループット合成システムや、それらの一連の工程を自動で行うことができる自動合成システムが可能となる。このような本発明の二本鎖DNA自動合成システムは、上述した本発明のプログラム、本発明の装置を使用するものであってもよい。
二本鎖DNA合成の材料となる一本鎖オリゴDNAは、日本テクノサービス社製及びファスマック社製のものを用いた。二本鎖DNA合成に用いたPCR反応によるDNA増幅は、NEB社のPhusion High−Fidelity DNA polymeraseを用い、添付の説明書に従い行った。DNA増幅産物のDNAクローニングには、東洋紡社製の10x A−attachment Mix、TaKaRa社製のT−Vector pMD19(Simple)及びDNA Ligation kitを用いた。大腸菌コンピテントはTaKaRa社製の大腸菌JM109コンピテントセルを用い、プラスミドベクターを用いた形質転換法は添付の説明書に従い行った。LB培地の培地成分及び寒天は、ベクトンディッキントン社製のものを用いた(BactoTM Tryptone、BactoTM Yeast Extract、BactoTM Agar)。アンピシリンとカルベニシリンの抗生物質は、ナカライテスク社から購入した。大腸菌コロニーからのPCR反応用テンプレートの調製は、関東化学社製のシカジーニアスDNA抽出試薬を用い、添付の説明書に従い行った。大腸菌コロニーからのコロニーダイレクトPCR反応によるDNA増幅は、TaKaRa社製のTaKaRa Ex−Taq Hot Startを用い、添付の説明書に従い行った。コロニーダイレクトPCR反応の温度条件は次のとおりである。95℃、2分の後、以下の温度サイクル;95℃、20秒;58℃、30秒;72℃、増幅長さ1kbあたり1分;を30サイクル行った。DNAの精製は、キアゲン社製のMinElute PCR Purification kitを用い、添付の説明書に従い行った。DNAシーケンス反応は、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製のBigDye Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kitを用い、添付の説明書に従い行った。DNAシーケンス反応の温度条件は次のとおりである。95℃、2分後、以下の温度サイクル;95℃、5秒;50℃、10秒;60℃、2分30秒;を30サイクル行った。DNAシーケンス反応産物の精製は、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製のBigDye Terminator Purification kitを用いて、添付の説明書に従い行った。DNAシーケンスは、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製のApplied Biosystems 3500xL Genetic analyzerを用いて、添付の説明書に従い行った。PCR反応産物のアガロースゲル電気泳動は、コスモバイオ社製のアガロースゲル電気泳動装置(i−MyRun.NC)を用いて、添付の説明書に従い行った。電気泳動後のDNA染色はBiotium社製のGelRed核酸蛍光染色試薬を用いて、添付の説明書に従い行った。一本鎖オリゴDNAの電気泳動は、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製のXCell SureLockミニセル電気泳動装置と10%Novex TBE−Ureaゲルを用いて、添付の説明書に従い行った。電気泳動後の一本鎖オリゴDNAの染色は、TaKaRa社製のSYBR Green II核酸蛍光染色試薬を用いて、添付の説明書に従い行った。一本鎖オリゴDNAの解析は、バイオ・ラッド社製のゲル撮影解析装置 Gel Doc EZ システムを用いて、添付の説明書に従い行った。その他のすべての生化学試薬としては、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製及びナカライテスク社製のものを使用した。
(1)一本鎖オリゴDNAの配列設計
目的とする全長二本鎖DNAの配列を3つの短い二本鎖DNA断片に分割した。それらの短い二本鎖DNA断片は、5´−又は3´−末端に30塩基対のオーバーラップ領域が含まれるように設計した。すなわち、3つの短い二本鎖DNA断片の合成に用いる6本の一本鎖オリゴDNAは、30塩基のオーバーラップ領域を含む150塩基程度の長さに設計した(配列番号1から6)。また、オーバーラップエクステンションPCR反応に用いるフォワードプライマー(配列番号7)及びリバースプライマー(配列番号8)も設計した。
二本鎖DNA合成に必要な上記6本の一本鎖オリゴDNAは、滅菌水又はTE緩衝液(ナカライテスク社製)にて1μMの濃度に調製した。プライマーエクステンションPCRにより短い二本鎖DNA断片を合成するための3つのPCR反応溶液A(1xPhusion HF Buffer、0.2mM dNTP、0.016U/μL Phusion High−Fidelity DNA polymerase)を調製した後、一つ目のPCR反応溶液Aに一本鎖オリゴDNA(配列番号1)と一本鎖オリゴDNA(配列番号2)を1μLずつ加え、二つ目のPCR反応溶液Aに一本鎖オリゴDNA(配列番号3)と一本鎖オリゴDNA(配列番号4)を1μLずつ加え、三つ目のPCR反応溶液Aに一本鎖オリゴDNA(配列番号5)と一本鎖オリゴDNA(配列番号6)を1μLずつ加えた。このとき、全量が25μLになるように調製した。オーバーラップエクステンションPCRにより全長二本鎖DNAを合成するためのPCR反応溶液B(1xPhusion HF Buffer、0.2mM dNTP、0.016U/μL Phusion High−Fidelity DNA polymerase、0.1μMフォワードプライマー:配列番号7、0.1μMリバースプライマー:配列番号8)を調製した。このとき、全量が25μLとなるように調製した。
98℃、30秒;
(アニーリング段階)
77.5℃、10秒;75℃、10秒;72.5℃、10秒;70℃、10秒;67.5℃、10秒;65℃、10秒;62.5℃、10秒
(伸長段階)
72℃、50秒
(熱変性段階)
98℃、30秒;
(アニーリング段階)
77.5℃、10秒;75℃、10秒;72.5℃、10秒;70℃、10秒;67.5℃、10秒;65℃、10秒;62.5℃、10秒
(伸長段階)
72℃、50秒。
(1)一本鎖オリゴDNAの配列設計
目的とする全長二本鎖DNAの配列を3つの短い二本鎖DNA断片に分割した。それらの短い二本鎖DNA断片は、5´−又は3´−末端に30塩基対のオーバーラップ領域が含まれるように設計した。すなわち、3つの短い二本鎖DNA断片の合成に用いる6本の一本鎖オリゴDNAは、30塩基のオーバーラップ領域を含む150塩基程度の長さに設計した(配列番号9〜14)。また、オーバーラップエクステンションPCR反応に用いるフォワードプライマー(配列番号15)及びリバースプライマー(配列番号16)も設計した。
二本鎖DNA合成に必要な6本の一本鎖オリゴDNAは、滅菌水又はTE緩衝液(ナカライテスク社製)にて1μMの濃度に調製された。短い二本鎖DNA断片を合成するための3つのPCR反応溶液A(1xPhusion HF Buffer、0.2mM dNTP、0.016U/μL Phusion High−Fidelity DNA polymerase)を調製した後、一つ目のPCR反応溶液Aに一本鎖オリゴDNA(配列番号9)と一本鎖オリゴDNA(配列番号10)を1μLずつ加え、二つ目のPCR反応溶液Aに一本鎖オリゴDNA(配列番号11)と一本鎖オリゴDNA(配列番号12)を1μLずつ加え、三つ目のPCR反応溶液Aに一本鎖オリゴDNA(配列番号13)と一本鎖オリゴDNA(配列番号14)を1μLずつ加えた。このとき、全量が25μLになるように調製した。全長二本鎖DNAを合成するためのPCR反応溶液B(1xPhusion HF Buffer、0.2mM dNTP、0.016U/μL Phusion High−Fidelity DNA polymerase、0.1μMフォワードプライマー:配列番号15、0.1μMリバースプライマー:配列番号16)を調製した。このとき全量が25μLとなるように調製した。
TaKaRa社製のサーマルサイクラーを用いて、プライマーエクステンションPCR反応により、3つの短い二本鎖DNA断片を合成した。このときのPCR反応の温度条件は、98℃、2分の後、以下の温度サイクルを10サイクル行った。
TaKaRa社製のサーマルサイクラーを用いて、プライマーエクステンションPCR反応により、3つの短い二本鎖DNA断片を合成した。このときのPCR反応の温度条件は、98℃、2分の後、以下の温度サイクルを10サイクル行った。
TaKaRa社製のサーマルサイクラーを用いて、プライマーエクステンションPCR反応により、3つの短い二本鎖DNA断片を合成した。このときのPCR反応の温度条件は、98℃、2分の後、以下の温度サイクルを10サイクル行った。
TaKaRa社製のサーマルサイクラーを用いて、プライマーエクステンションPCR反応により、3つの短い二本鎖DNA断片を合成した。このときのPCR反応の温度条件は、98℃、2分の後、以下の温度サイクルを10サイクル行った。
その後、72℃で3分処理した。
TaKaRa社製のサーマルサイクラーを用いて、プライマーエクステンションPCR反応により、3つの短い二本鎖DNA断片を合成した。このときのPCR反応の温度条件は、98℃、2分の後、以下の温度サイクルを10サイクル行った。
TaKaRa社製のサーマルサイクラーを用いて、プライマーエクステンションPCR反応により、3つの短い二本鎖DNA断片を合成した。このときのPCR反応の温度条件は、98℃、2分の後、以下の温度サイクルを10サイクル行った。
TaKaRa社製のサーマルサイクラーを用いて、プライマーエクステンションPCR反応により、3つの短い二本鎖DNA断片を合成した。このときのPCR反応の温度条件は、98℃、2分の後、以下の温度サイクルを10サイクル行った。
(合成受託会社の合成方法と本発明の合成方法により得られた二本鎖DNA断片の比較)
(1)一本鎖オリゴDNAの配列設計
目的とする全長二本鎖DNAの配列を3つの短い二本鎖DNA断片に分割した。それらの短い二本鎖DNA断片は、5´−又は3´−末端に30塩基対のオーバーラップ領域が含まれるように設計した。すなわち、3つの短い二本鎖DNA断片の合成に用いる6本の一本鎖オリゴDNAは、30塩基のオーバーラップ領域を含む150塩基程度の長さに設計した(配列番号17〜22)。また、オーバーラップエクステンションPCR反応に用いるフォワードプライマー(配列番号23)及びリバースプライマー(配列番号24)も設計した。
二本鎖DNA合成に必要な6本の一本鎖オリゴDNAは、滅菌水又はTE緩衝液(ナカライテスク社製)にて1μMの濃度に調製した。短い二本鎖DNA断片を合成するための3つのPCR反応溶液A(1xPhusion HF Buffer、0.2mM dNTP、0.016U/μL Phusion High−Fidelity DNA polymerase)を調製した後、一つ目のPCR反応溶液Aに一本鎖オリゴDNA(配列番号17)と一本鎖オリゴDNA(配列番号18)を1μLずつ加え、二つ目のPCR反応溶液Aに一本鎖オリゴDNA(配列番号19)と一本鎖オリゴDNA(配列番号20)を1μLずつ加え、三つ目のPCR反応溶液Aに一本鎖オリゴDNA(配列番号21)と一本鎖オリゴDNA(配列番号22)を1μLずつ加えた。このとき、全量が25μLになるように調製した。全長二本鎖DNAを合成するためのPCR反応溶液B(1xPhusion HF Buffer、0.2mM dNTP、0.016U/μL Phusion High−Fidelity DNA polymerase、0.1μMフォワードプライマー:配列番号23、0.1μMリバースプライマー:配列番号24)を調製した。このとき、全量が25μLとなるように調製した。
(1)一本鎖オリゴDNAの配列設計
目的とする4つの全長二本鎖DNAの配列を、それぞれ3つの短い二本鎖DNA断片にそれぞれ分割した。それらの短い二本鎖DNA断片は、5´−又は3´−末端に30塩基対のオーバーラップ領域が含まれるように設計した。第1の全長二本鎖DNAに対応する3つの短い二本鎖DNA断片の合成に用いる6本の一本鎖オリゴDNAは30塩基のオーバーラップ領域を含む150塩基程度の長さに設計した(配列番号25〜30)。第2の全長二本鎖DNAに対応する3つの短い二本鎖DNA断片の合成に用いる6本の一本鎖オリゴDNAは30塩基のオーバーラップ領域を含む150塩基程度の長さに設計した(配列番号31〜36)。第3の全長二本鎖DNAに対応する3つの短い二本鎖DNA断片の合成に用いる6本の一本鎖オリゴDNAは30塩基のオーバーラップ領域を含む150塩基程度の長さに設計した(配列番号37〜42)。第4の全長二本鎖DNAに対応する3つの短い二本鎖DNA断片の合成に用いる6本の一本鎖オリゴDNAは、30塩基のオーバーラップ領域を含む150塩基程度の長さに設計した(配列番号43〜48)。また、オーバーラップエクステンションPCR反応に用いるフォワードプライマー(配列番号49)とリバースプライマー(配列番号50)は設計した。
目的とする4つの異なる配列の二本鎖DNA合成に必要な24本の一本鎖オリゴDNAは、滅菌水又はTE緩衝液(ナカライテスク社製)にて1μMの濃度に調製した。
本発明の二本鎖DNA合成にて使用する化学的に合成された一本鎖オリゴDNAを解析するため、一本鎖オリゴDNAをゲル電気泳動した。一本鎖オリゴDNAの電気泳動は、XCell SureLockミニセル電気泳動装置(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)と10% Novex TBE−Ureaゲル(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)を用いて、添付の説明書に従い行った。電気泳動後の一本鎖オリゴDNAのゲル染色はSYBR Green II 核酸蛍光染色試薬(TaKaRa社製の)を用いて、添付の説明書に従い行った。一本鎖オリゴDNAのゲル解析には、ゲル撮影解析装置 Gel Doc EZ システム(バイオ・ラッド社製)を用いて、添付の説明書に従い行った。結果を図6に示す。
(1)本発明の合成方法にて得られた二本鎖DNA断片のDNA増幅産物のDNAライゲーションと形質転換
上記の実施例4にて合成した二本鎖DNAのDNA増幅産物をクローニングするため、10xA−attachment Mix(TOYOBO社製)を用いてDNA増幅産物の3´−末端部位にdA突出を付加させた。その後、MinElute PCR Purification kit (QIAgen社製) を用いて、DNA増幅産物を精製した。その後、精製した合成DNAとT−Vector pMD19 (Simple) (TaKaRa社製)を混合し、その混合DNA溶液と1:1になるようにDNA Ligation kit(TaKaRa社製)を加えた。DNAライゲーション反応溶液は恒温槽(TAITEC社製)により16℃、1時間から終夜静置した。DNAライゲーション反応後、E.coli JM109コンピテントセル(TaKaRa社製)を用いて、添付の説明書に従い形質転換を行い、100μg/mLのカナマイシン(ナカライテスク社製)を含むLB寒天培地に広げて、37℃で終夜培養した。
シカジーニアスDNA抽出試薬(関東化学社製)を用いて、添付の説明書に従い、大腸菌コロニーからDNA抽出物を調製した。DNA抽出物をPCR反応用テンプレートとしてTaKaRa Ex−Taq Hot Start(TaKaRa社製)を用い、添付の説明書に従い、M13 forward primer(配列番号51)、M13 reverse primer(配列番号52)を用いることで、目的DNA配列を増幅した。このときのPCR反応の温度条件は、95℃、2分の後、以下の温度サイクルを30サイクル行った。95℃、20秒;58℃、30秒;72℃、60秒。得られたPCR反応産物溶液の一部は1%アガロースゲル(サーモフィッシャー社製)により電気泳動した。その後、残りのPCR反応産物溶液はMinElute PCR Purification kit(キアゲン社製)を用い、添付の説明書に従い精製した。
(米国特許出願公開US20080182296A1に記載の二本鎖DNA合成方法のPCR反応条件と本発明の二本鎖DNA合成方法との比較)
(1)一本鎖オリゴDNAの配列設計
目的とする全長二本鎖DNAの配列を3つの短い二本鎖DNA断片に分割した。それらの短い二本鎖DNA断片は、5´−又は3´−末端に30塩基対のオーバーラップ領域が含まれるように設計した。これらの3つの短い二本鎖DNA断片の合成に用いる6本の一本鎖オリゴDNAは30塩基のオーバーラップ領域を含む150塩基程度の長さに設計した(配列番号53〜58)。また、オーバーラップエクステンションPCR反応に用いるフォワードプライマー(配列番号59)とリバースプライマー(配列番号60)は設計した。
二本鎖DNA合成に必要な6本の一本鎖オリゴDNAは、滅菌水ないしTE緩衝液(ナカライテスク社製)にて1μMの濃度に調製した。短い二本鎖DNA断片を合成するための3つのPCR反応溶液A(1xPhusion HF Buffer、0.2mM dNTP、0.016U/μL Phusion High−Fidelity DNA polymerase)を調製した後、一つ目のPCR反応溶液Aに一本鎖オリゴDNA(配列番号53)と一本鎖オリゴDNA(配列番号54)を1μLずつ加え、二つ目のPCR反応溶液Aに一本鎖オリゴDNA(配列番号55)と一本鎖オリゴDNA(配列番号56)を1μLずつ加え、三つ目のPCR反応溶液Aに一本鎖オリゴDNA(配列番号57)と一本鎖オリゴDNA(配列番号58)を1μLずつ加えた。このとき、全量が25μLになるように調製した。全長二本鎖DNAを合成するためのPCR反応溶液B(1xPhusion HF Buffer、0.2mM dNTP、0.016U/μL Phusion High−Fidelity DNA polymerase、0.1μMフォワードプライマー:配列番号59、0.1μMリバースプライマー:配列番号60)を調製した。このとき、全量が25μLとなるように調製した。
TaKaRa社製のサーマルサイクラーを用いて、プライマーエクステンションPCR反応により3つの短い二本鎖DNA断片を合成した。このときのPCR反応の温度条件は、95℃、4分の後、以下の温度サイクルを10サイクル行った。
TaKaRa社製のサーマルサイクラーを用いて、プライマーエクステンションPCR反応により3つの短い二本鎖DNA断片を合成した。このときのPCR反応の温度条件は、98℃、2分の後、以下の温度サイクルを10サイクル行った。
(非特許文献6に記載の一段階目のPCR反応にて全ての一本鎖オリゴDNAをアセンブルした二段階型二本鎖DNA合成方法と本発明の二本鎖DNA合成方法との比較)
(1)一本鎖オリゴDNAの配列設計
目的とする全長二本鎖DNAの配列を3つの短い二本鎖DNA断片に分割した。それらの短い二本鎖DNA断片は、5´−又は3´−末端に30塩基対のオーバーラップ領域が含まれるように設計した。これらの3つの短い二本鎖DNA断片の合成に用いる6本の一本鎖オリゴDNAは30塩基のオーバーラップ領域を含む150塩基程度の長さに設計した(配列番号61〜66)。また、オーバーラップエクステンションPCR反応に用いるフォワードプライマー(配列番号67)とリバースプライマー(配列番号68)は設計した。
二本鎖DNA合成に必要な6本の一本鎖オリゴDNAは、滅菌水又はTE緩衝液(ナカライテスク社製)にて1μMの濃度に調製した。
第一段階目に全ての一本鎖オリゴDNAをアセンブルするために、1つのPCR反応溶液A(1xPhusion HF Buffer、0.2mM dNTP、0.016U/μL Phusion High−Fidelity DNA polymerase)を調製した後、一本鎖オリゴDNA(配列番号61から66)を1μLずつ加えた。このとき、全量が25μLになるように調製した。その後、全長二本鎖DNAを合成するためのPCR反応溶液B(1xPhusion HF Buffer、0.2mM dNTP、0.016U/μL Phusion High−Fidelity DNA polymerase、0.1μMフォワードプライマー:配列番号67、0.1μMリバースプライマー:配列番号68)を調製した。このとき、全量が25μLとなるように調製した。
短い二本鎖DNA断片を合成するための3つのPCR反応溶液A(1xPhusion HF Buffer、0.2mM dNTP、0.016U/μL Phusion High−Fidelity DNA polymerase)を調製した後、一つ目のPCR反応溶液Aに一本鎖オリゴDNA(配列番号61)と一本鎖オリゴDNA(配列番号62)を1μLずつ加え、二つ目のPCR反応溶液Aに一本鎖オリゴDNA(配列番号63)と一本鎖オリゴDNA(配列番号64)を1μLずつ加え、三つ目のPCR反応溶液Aに一本鎖オリゴDNA(配列番号65)と一本鎖オリゴDNA(配列番号66)を1μLずつ加えた。このとき、全量が25μLになるように調製した。全長二本鎖DNAを合成するためのPCR反応溶液B(1xPhusion HF Buffer、0.2mM dNTP、0.016U/μL Phusion High−Fidelity DNA polymerase、0.1μMフォワードプライマー:配列番号67、0.1μMリバースプライマー:配列番号68)を調製した。このとき、全量が25μLとなるように調製した。
(非特許文献9に記載の一段階型二本鎖DNA合成方法と本発明の二本鎖DNA合成方法との比較)
(1)一本鎖オリゴDNAの配列設計
目的とする全長二本鎖DNAの配列を3つの短い二本鎖DNA断片に分割した。それらの短い二本鎖DNA断片は、5´−又は3´−末端に30塩基対のオーバーラップ領域が含まれるように設計した。これらの3つの短い二本鎖DNA断片の合成に用いる6本の一本鎖オリゴDNAは30塩基のオーバーラップ領域を含む150塩基程度の長さに設計した(配列番号69〜74)。また、オーバーラップエクステンションPCR反応に用いるフォワードプライマー(配列番号75)とリバースプライマー(配列番号76)は設計した。
二本鎖DNA合成に必要な6本の一本鎖オリゴDNAは、滅菌水ないしTE緩衝液(ナカライテスク社製)にて1μMの濃度に調製した。
(i)従来の合成方法(一段階型二本鎖DNA合成方法;非特許文献9)
全ての一本鎖オリゴDNAから二本鎖DNA合成するために、1つのPCR反応溶液A(1xPhusion HF Buffer、0.2mM dNTP、0.016U/μL Phusion High−Fidelity DNA polymerase、0.1μMフォワードプライマー:配列番号75、0.1μMリバースプライマー:配列番号76)を調製した後、一本鎖オリゴDNA(配列番号69〜74)を1μLずつ加えた。このとき、全量が25μLになるように調製した。
短い二本鎖DNA断片を合成するための3つのPCR反応溶液A(1xPhusion HF Buffer、0.2mM dNTP、0.016U/μL Phusion High−Fidelity DNA polymerase)を調製した後、一つ目のPCR反応溶液Aに一本鎖オリゴDNA(配列番号69)と一本鎖オリゴDNA(配列番号70)を1 μLずつ加え、二つ目のPCR反応溶液Aに一本鎖オリゴDNA(配列番号71)と一本鎖オリゴDNA(配列番号72)を1μLずつ加え、三つ目のPCR反応溶液Aに一本鎖オリゴDNA(配列番号73)と一本鎖オリゴDNA(配列番号74)を1μLずつ加えた。このとき、全量が25μLになるように調製した。全長二本鎖DNAを合成するためのPCR反応溶液B(1xPhusion HF Buffer、0.2mM dNTP、0.016U/μL Phusion High−Fidelity DNA polymerase、0.1μMフォワードプライマー:配列番号75、0.1μMリバースプライマー:配列番号76)を調製した。このとき、全量が25μLとなるように調製した。
Claims (10)
- 短い二本鎖DNAを、オーバーラップエクステンションPCRにより連結して目的の二本鎖DNA断片を取得する、二本鎖DNA合成方法であって、
上記オーバーラップエクステンションPCRのPCRサイクルにおいて、複数段階のアニーリング温度設定を有することを特徴とする、二本鎖DNA合成方法。 - 上記アニーリング温度設定が、2段階〜20段階である、請求項1に記載の二本鎖DNA合成方法。
- 上記アニーリング温度設定が、60℃〜85℃である、請求項1又は2に記載の二本鎖DNA合成方法。
- 上記アニーリング温度設定の各段階における温度保持時間が、10秒以上2分以下である、請求項1から3のいずれか1項に記載の二本鎖DNA合成方法。
- 上記オーバーラップエクステンションPCRにおけるDNAのオーバーラップ領域が10塩基〜40塩基である、請求項1から4のいずれか1項に記載の二本鎖DNA合成方法。
- 上記オーバーラップエクステンションPCRにおいて、3〜20種の短い二本鎖DNAが連結される、請求項1から5のいずれか1項に記載の二本鎖DNA合成方法。
- 上記オーバーラップエクステンションPCRにおいて用いられる短い二本鎖DNAが、プライマーエクステンションPCRにより合成される、請求項1から6のいずか1項に記載の二本鎖DNA合成方法。
- 上記プライマーエクステンションPCRのPCRサイクルにおいて、複数段階のアニーリング温度設定を有する、請求項7に記載の二本鎖DNA合成方法。
- 上記プライマーエクステンションPCRにより合成される短い二本鎖DNAのサイズが、100塩基〜300塩基である、請求項7又は8に記載の二本鎖DNA合成方法。
- 二本鎖DNA合成方法であって、
プライマーエクステンションPCRにより短い二本鎖DNAを合成するプライマーエクステンションPCR工程、及び
オーバーラップエクステンションPCRにより、上記プライマーエクステンションPCR工程において合成された二本鎖DNAを連結して目的の二本鎖DNA断片を合成するオーバーラップエクステンションPCR工程
を含み、上記オーバーラップエクステンションPCRのPCRサイクルにおいて、複数段階のアニーリング温度設定を有することを特徴とする、二本鎖DNA合成方法。
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A521 | Request for written amendment filed |
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C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
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C11 | Written invitation by the commissioner to file amendments |
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A521 | Request for written amendment filed |
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A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
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C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
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A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
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RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
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RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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