JP2023106944A - Primer set which specifically detects lactic acid bacteria lq80 strain, kit including primer set, and detection method using primer set - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特定の乳酸菌株の検出方法に関する。詳しくは、乳酸菌Lactiplantibacillus plantarum LQ80株由来核酸検出用プライマーセット、該プライマーセットを用いたキット及び検出方法に関する。 The present invention relates to a method for detecting specific lactic acid bacteria strains. Specifically, it relates to a primer set for detecting nucleic acid derived from Lactiplantibacillus plantarum LQ80 strain of lactic acid bacterium, a kit and a detection method using the primer set.
乳酸菌は、様々な作用を有することが昔から知られており、近年はプロバイオティクスとして消化管内の細菌叢の改善による整腸効果、免疫力向上効果、抗腫瘍効果などの種々の健康保持効果を有することから、人類にとって健康に深く関わる有用な微生物資源として利用されている。
その中でもLactiplantibacillus plantarum種は、植物体、食品、動物体内等、広く自然界に存在しており、また合成培地での増殖が良好であり、糖資化性が広く、発酵能力も高いことから、ヒトおよび動物用プロバイオティクスとして、発酵食品スターターとして世界中で使用されている。
Lactic acid bacteria have been known to have various effects for a long time, and in recent years, various health maintenance effects such as intestinal regulation effect by improving the bacterial flora in the gastrointestinal tract, immunity improvement effect, antitumor effect as a probiotic , it is used as a useful microbial resource deeply related to human health.
Among them, Lactiplantibacillus plantarum species exist widely in the natural world, such as in plants, foods, and animals. and as a probiotic for animals and as a fermented food starter worldwide.
Lactiplantibacillus plantarum種に属するLQ80株は、ブタ用リキッド飼料原料から分離された発酵リキッド飼料調製用乳酸菌であり(特許文献1)、これまでに離乳子ブタにおける腸内フローラ改善、クロルテトラサイクリン耐性大腸菌の減少(非特許文献1)、ブタにおける腸管絨毛伸長促進効果などが報告されている(非特許文献2)。また他の同種株と比較して、菌体外多糖生産性に優れていることから、胃酸、胆汁酸耐性に優れたプロバイオティクスとして、発酵乳製品の安定化、食感改善効果が期待できるスターターとして、そして免疫賦活効果を有する機能性食品素材として注目されている。
しかしながら、Lactiplantibacillus plantarum種に属するすべての株が同じような効果、機能を示す訳ではないため、LQ80株を、他のLactiplantibacillus plantarum株と識別するための技術が必要となる。特にLQ80株に関しては、飼料等に添加して利用しようとする際に、LQ80株が入っていることを証明する技術が求められる。また、現在LQ80株は家畜プロバイオティクスとしての活用が期待されているが、Lactobacillus plantarum種はGRAS(Generally Recognized as Safe Substances)とされるLactobacillus属の乳酸菌の一種(2020年、Lactobacillus属乳酸菌の再分類により、Lactiplantibacillus plantarumとなった)であることから、安全性試験を行うことでヒトプロバイオティクスとしての利用の可能性も考えられ、LQ80株を特異的に検出する技術はさらに重要性が増すと思われる。
The LQ80 strain, which belongs to the species Lactiplantibacillus plantarum, is a lactic acid bacterium for the preparation of fermented liquid feed isolated from raw materials for swine liquid feed (Patent Document 1), and has been shown to improve intestinal flora in weaned piglets and reduce chlortetracycline-resistant E. coli. (Non-Patent Document 1), an intestinal villus elongation promoting effect in pigs, etc. have been reported (Non-Patent Document 2). In addition, compared to other strains of the same species, it has excellent exopolysaccharide productivity, so it can be expected to stabilize fermented milk products and improve texture as a probiotic with excellent gastric acid and bile acid resistance. It is attracting attention as a starter and as a functional food material with an immunostimulatory effect.
However, not all strains belonging to the Lactiplantibacillus plantarum species exhibit similar effects and functions, so a technique for distinguishing the LQ80 strain from other Lactiplantibacillus plantarum strains is required. In particular, with regard to the LQ80 strain, there is a need for a technique to prove that the LQ80 strain is present when adding it to feed or the like. In addition, the LQ80 strain is currently expected to be used as a livestock probiotic, but the Lactobacillus plantarum species is a type of lactic acid bacterium of the genus Lactobacillus that is considered to be GRAS (Generally Recognized as Safe Substances) It has been classified as Lactiplantibacillus plantarum), so it is possible that it can be used as a human probiotic by conducting safety tests, and the technology to specifically detect the LQ80 strain will become even more important. I think that the.
乳酸菌Lactiplantibacillus plantarumを検出する方法としては、乳酸菌体から抽出してDNAサンプルを用いて、菌種特異的なPCRを行うことで、当該菌種の有無を確認する方法が知られている(特許文献2)。
しかしながら、これらの文献に記載の方法は、Lactiplantibacillus plantarum種を検出するものであり、LQ80株のみを菌株特異的に検出するために用いることはできない。また生菌体そのものをそのままPCR反応に供することができず、まず生菌体からDNAを抽出した後、PCR反応に供する必要もあった。
また近年は、乳酸菌の加熱死菌体を食品添加物として利用することが多くなっていることから、LQ80株の加熱死菌体を検出する方法も求められている。
As a method for detecting the lactic acid bacterium Lactiplantibacillus plantarum, a method is known in which the presence or absence of the lactic acid bacterium is confirmed by performing bacterial species-specific PCR using a DNA sample extracted from the lactic acid bacterium (Patent Document 2).
However, the methods described in these documents detect Lactiplantibacillus plantarum species and cannot be used for strain-specific detection of the LQ80 strain alone. Moreover, the viable cells themselves cannot be subjected to the PCR reaction as they are, and it is necessary to first extract the DNA from the viable cells and then subject the DNA to the PCR reaction.
In recent years, heat-killed cells of lactic acid bacteria are often used as food additives, so a method for detecting heat-killed cells of the LQ80 strain is also desired.
本発明は、LQ80株を特異的に迅速かつ簡便に、また生菌体及び加熱死菌体からDNAを抽出することなく識別できるプライマーセット、該プライマーセットを用いたキット及び検出方法を提供することを課題としている。 The present invention provides a primer set that can specifically identify the LQ80 strain quickly and easily without extracting DNA from viable cells and heat-killed cells, a kit using the primer set, and a detection method. is an issue.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、LQ80株に特異的な塩基配列を有するオリゴヌクレオチドを含む検出用プライマーセット3組を見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventors have found three sets of detection primer sets containing oligonucleotides having nucleotide sequences specific to the LQ80 strain, and have completed the present invention. .
本発明は、具体的には次の事項を要旨とする。
1.配列番号1の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドと、配列番号2の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドの対からなる、乳酸菌Lactiplantibacillus plantarum LQ80株由来核酸検出用プライマーセット。
2.配列番号3の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドと、配列番号4の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドの対からなる、乳酸菌Lactiplantibacillus plantarum LQ80株由来核酸検出用プライマーセット。
3.配列番号1の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドと、配列番号5の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドの対からなる、乳酸菌Lactiplantibacillus plantarum LQ80株由来核酸検出用プライマーセット。
4.1.~3.に記載のプライマーセットのうちの1種、2種、または3種を含む乳酸菌Lactiplantibacillus plantarum LQ80株由来核酸検出用キット。
5.配列番号1の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドと、配列番号2の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドの対からなる、乳酸菌Lactiplantibacillus plantarum LQ80株加熱死菌体由来核酸検出用プライマーセット。
6.配列番号3の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドと、配列番号4の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドの対からなる、乳酸菌Lactiplantibacillus plantarum LQ80株加熱死菌体由来核酸検出用プライマーセット。
7.5.、6.に記載のプライマーセットのうちの1種または2種を含む乳酸菌Lactiplantibacillus plantarum LQ80株加熱死菌体由来核酸検出用キット。
8.下記工程(1)、(2)を含む、乳酸菌Lactiplantibacillus plantarum LQ80株由来核酸の検出方法。
(1)1.又は2.に記載のプライマーセットを用いて、アニーリング温度63~68℃で核酸断片を増幅する工程
(2)工程(1)で得られた核酸断片を検出する工程
9.下記工程(1)、(2)を含む、乳酸菌Lactiplantibacillus plantarum LQ80株由来核酸の検出方法。
(1)3.に記載のプライマーセットを用いて、アニーリング温度55~66℃で核酸断片を増幅する工程
(2)工程(1)で得られた核酸断片を検出する工程
Specifically, the gist of the present invention is as follows.
1. A primer set for detecting nucleic acid derived from lactic acid bacterium Lactiplantibacillus plantarum LQ80 strain, comprising a pair of an oligonucleotide containing the base sequence of SEQ ID NO: 1 and an oligonucleotide containing the base sequence of SEQ ID NO: 2.
2. A primer set for detecting nucleic acid derived from lactic acid bacterium Lactiplantibacillus plantarum LQ80 strain, comprising a pair of an oligonucleotide containing the base sequence of SEQ ID NO:3 and an oligonucleotide containing the base sequence of SEQ ID NO:4.
3. A primer set for detecting nucleic acid derived from lactic acid bacterium Lactiplantibacillus plantarum LQ80 strain, comprising a pair of an oligonucleotide containing the base sequence of SEQ ID NO: 1 and an oligonucleotide containing the base sequence of SEQ ID NO: 5.
4.1. ~3. A kit for detecting a nucleic acid derived from the lactic acid bacterium Lactiplantibacillus plantarum LQ80 strain, containing one, two, or three of the primer sets described in .
5. A primer set for detecting heat-killed cell-derived nucleic acid of lactic acid bacterium Lactiplantibacillus plantarum LQ80 strain, comprising a pair of an oligonucleotide containing the base sequence of SEQ ID NO: 1 and an oligonucleotide containing the base sequence of SEQ ID NO: 2.
6. A primer set for detecting heat-killed cell-derived nucleic acid of lactic acid bacterium Lactiplantibacillus plantarum LQ80 strain, comprising a pair of an oligonucleotide containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 and an oligonucleotide containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4.
7.5. 6. A kit for detecting nucleic acid derived from heat-killed cells of the lactic acid bacterium Lactiplantibacillus plantarum LQ80 strain, comprising one or two of the primer sets described in .
8. A method for detecting a nucleic acid derived from the lactic acid bacterium Lactiplantibacillus plantarum LQ80 strain, comprising the following steps (1) and (2).
(1) 1. or 2. Step (2) of amplifying the nucleic acid fragment at an annealing temperature of 63 to 68° C. using the primer set described in 9. of detecting the nucleic acid fragment obtained in step (1). A method for detecting a nucleic acid derived from the lactic acid bacterium Lactiplantibacillus plantarum LQ80 strain, comprising the following steps (1) and (2).
(1)3. Step (2) of amplifying the nucleic acid fragment at an annealing temperature of 55 to 66° C. using the primer set described in (2) Step of detecting the nucleic acid fragment obtained in Step (1)
本発明により、LQ80株を特異的に簡便かつ迅速に、また菌体サンプルからDNAを抽出することなく、確実に検出することが可能となり、非常に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to specifically detect the LQ80 strain simply, quickly, and reliably without extracting DNA from a bacterial sample, which is extremely useful.
本発明のプライマーセットは、LQ80株に特異的な塩基配列を有する染色体DNA領域をPCR(ポリメラーゼ連鎖反応)により増幅することができ、LQ80株に近縁の菌株を認識することなく、LQ80株を特異的に認識し、LQ80株を特異的に検出することが可能である。
なお、本発明におけるLQ80株とは、乳酸菌Lactiplantibacillus plantarum LQ80株を意味し、LQ80として、独立行政法人 製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センターに寄託されており、その受託番号は、NITE P-03564(受託日:2021年12月1日)である。
The primer set of the present invention can amplify a chromosomal DNA region having a nucleotide sequence specific to the LQ80 strain by PCR (polymerase chain reaction), and can recognize the LQ80 strain without recognizing strains related to the LQ80 strain. It is possible to specifically recognize and specifically detect the LQ80 strain.
In addition, the LQ80 strain in the present invention means the lactic acid bacterium Lactiplantibacillus plantarum LQ80 strain, and as LQ80, it has been deposited at the National Institute of Technology and Evaluation Patent Microorganisms Depositary Center, and the accession number is NITE P-03564 ( Acceptance date: December 1, 2021).
本発明のプライマーセットは、以下の方法に基づき設計したものである。
まず、ゲノム解読済みのLactiplantibacillus plantarum(以下、L.plantarum)株の中から、L.plantarum種内のゲノム系統樹の位置が離れている6株(WCFS1、JDM1、ST-III、SN35N、HFC8、ZJ316)を選択した。
そして、その6株とLQ80株のゲノム配列について、ProgressiveMauve(http://darlinglab.org/mauve/user-guide/introduction.html)でアラインメントを行った。
その結果から、LQ80株に特異的なindel(挿入欠失)が25箇所検出され、各indelを含む形で85組のプライマーセットを設計した。プライマーの設計は、Primer3(https://github.com/primer3-org/primer3)を用いて設計した。
次にNCBIからL.plantarumで登録されている全523株(2020年時点)のゲノム配列を取得し、前述の85組の各プライマーセットについて、MFEprimer(https://www.mfeprimer.com/)を用いて特異性の確認を行った。その結果、9箇所のindelを含む形で設計された、28組のプライマーセットがLQ80株でのみ増幅が期待され、他のL.plantarum株では増幅しなかった。その28組のプライマーセットの中から、さらに複数塩基のindelを含むプライマーセット12組を選抜した。
その後、12組のプライマーセットを用いて後述の実施例の方法でPCRを行い、実際にLQ80株DNAにのみ特異的な増幅が確認されたプライマーセットは本発明の3組のプライマーセットのみであった。これにより最終的に本発明の3組のプライマーセットを決定した。
The primer set of the present invention is designed based on the following method.
First, among the genome-encoded Lactiplantibacillus plantarum (hereinafter, L. plantarum) strains, L. Six strains (WCFS1, JDM1, ST-III, SN35N, HFC8, ZJ316) with distant positions in the genome phylogenetic tree within the plantarum species were selected.
Then, the genome sequences of the 6 strains and the LQ80 strain were aligned using Progressive Mauve (http://darlinglab.org/mauve/user-guide/introduction.html).
As a result, 25 indels (insertion deletions) specific to the LQ80 strain were detected, and 85 sets of primers were designed including each indel. Primers were designed using Primer3 (https://github.com/primer3-org/primer3).
Next, from NCBI to L.I. Obtain the genome sequences of all 523 strains (as of 2020) registered in plantarum, and use MFEprimer (https://www.mfeprimer.com/) for each of the 85 primer sets described above to determine specificity. Confirmed. As a result, 28 pairs of primer sets designed to contain 9 indels were expected to amplify only in the LQ80 strain, and other L. plantarum strain did not amplify. From the 28 sets of primer sets, 12 sets of primer sets containing indels of multiple bases were further selected.
Thereafter, PCR was performed using the 12 sets of primer sets by the method described in Examples below, and only the 3 sets of primer sets of the present invention were the only primer sets in which amplification specific only to LQ80 strain DNA was actually confirmed. rice field. As a result, the three primer sets of the present invention were finally determined.
<本発明のプライマーセットについて>
本発明のプライマーセットを、下記表1にまとめて示す。
本発明のプライマーセット1は、配列番号1の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドと、配列番号2の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドの対からなるものである。
本発明のプライマーセット2は、配列番号3の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドと、配列番号4の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドの対からなるものである。
本発明のプライマーセット3は、配列番号1の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドと、配列番号5の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドの対からなるものである。
<Regarding the primer set of the present invention>
The primer sets of the present invention are summarized in Table 1 below.
The primer set 1 of the present invention consists of a pair of an oligonucleotide containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and an oligonucleotide containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO:2.
The primer set 2 of the present invention consists of a pair of an oligonucleotide containing the base sequence of SEQ ID NO:3 and an oligonucleotide containing the base sequence of SEQ ID NO:4.
Primer set 3 of the present invention consists of a pair of an oligonucleotide containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and an oligonucleotide containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO:5.
また、本発明の検出方法において使用できるプライマーセットは、塩基長やPCR条件等に依存して、配列番号1~5の塩基配列と実質的に相同な塩基配列を有するオリゴヌクレオチドからなるプライマーセットも含まれる。ここで、実質的に相同とは、PCR用プライマー等として機能し得る程度の断片長と相同性を有することを意味する。
例えば、本発明のプライマーセットは、使用目的や条件によっては、必ずしも配列番号1~5の塩基配列と100%の相同性を有している必要はなく、目的とする領域のプライマーの5´末端付近で数塩基が異なっていてもよい。そのようなプライマーを使用しても、アニーリング温度等を検討することによって目的DNA断片を適宜増幅させることは可能である。
詳しくは、LQ80株の検出に際し、高い特異性が要求される場合には、完全に相同な配列部位(配列番号1~5の塩基配列)を使用し、かつ、そのような配列でしかアニーリングしないPCR条件を選択すればよい。その反面、比較的特異性の低い条件が許容される場合には、配列番号1~5の塩基配列とは数塩基異なる配列を使用し、かつ、それでもアニーリングするようなPCR条件を選択することができる。
In addition, the primer set that can be used in the detection method of the present invention also includes a primer set consisting of oligonucleotides having a nucleotide sequence substantially homologous to the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1 to 5, depending on the nucleotide length, PCR conditions, and the like. included. Here, "substantially homologous" means having fragment length and homology to the extent that it can function as a PCR primer or the like.
For example, the primer set of the present invention does not necessarily have 100% homology with the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1 to 5, depending on the purpose and conditions of use. A few bases may differ in the vicinity. Even if such primers are used, it is possible to appropriately amplify the target DNA fragment by considering the annealing temperature and the like.
Specifically, in the detection of the LQ80 strain, if high specificity is required, use a completely homologous sequence site (nucleotide sequences of SEQ ID NOS: 1 to 5), and anneal only with such a sequence PCR conditions may be selected. On the other hand, if conditions with relatively low specificity are acceptable, it is possible to use sequences that differ by a few nucleotides from the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1 to 5, and to select PCR conditions that still allow annealing. can.
本発明のプライマーセットは、当業者によく知られた通常のDNAの合成法により、例えば、DNA合成機を用いて合成することができる。また、DNA合成業者に合成を委託することによっても、本発明のプライマーを得ることができる。
本発明のプライマーセットを用いて、試料に含まれる被検菌の染色体DNAを鋳型とするPCRを行い、増幅産物の有無を決定することにより、試料中のLQ80株を検出することができる。すなわち、プライマーの配列に特異的なPCRの反応が起こると、LQ80株の染色体DNA内の、対となる各プライマーの配列に相当する配列に挟まれた領域(標的領域)が増幅される。
したがって、本発明のプライマーセットを用いて増幅産物が得られれば、被検菌はLQ80株であると同定されるか、または、被検菌にLQ80株が含まれていると判定される。
また、増幅産物が得られる場合は、増幅産物の有無の決定には、増幅産物の長さの決定が含まれてもよい。例えば、プライマーセット1~3を用いた場合、被検菌にLQ80株が含まれていれば、通常は各々415bp、351bp、756bpの増幅産物が得られる。
なお、本発明において、LQ80株の検出とは、試料中にLQ80株が存在するか否かを検出すること、および、被検菌が単一種である場合には、同被検菌がLQ80株であるか否かを同定することを含む。
The primer set of the present invention can be synthesized by a conventional DNA synthesis method well known to those skilled in the art, for example, using a DNA synthesizer. The primers of the present invention can also be obtained by entrusting synthesis to a DNA synthesizer.
Using the primer set of the present invention, PCR is performed using the chromosomal DNA of the test bacterium contained in the sample as a template, and the presence or absence of an amplified product is determined to detect the LQ80 strain in the sample. That is, when a PCR reaction specific to the sequences of the primers occurs, a region (target region) sandwiched between sequences corresponding to the sequences of the paired primers in the chromosomal DNA of the LQ80 strain is amplified.
Therefore, if an amplification product is obtained using the primer set of the present invention, the test bacterium is identified as the LQ80 strain, or it is determined that the test bacterium contains the LQ80 strain.
Determining the presence or absence of an amplification product may also include determining the length of the amplification product, if an amplification product is obtained. For example, when primer sets 1 to 3 are used, amplification products of 415 bp, 351 bp, and 756 bp are usually obtained if the strain LQ80 is included in the test bacteria.
In the present invention, the detection of the LQ80 strain means detecting whether the LQ80 strain is present in the sample, and when the test bacterium is a single species, the test bacterium is the LQ80 strain. including identifying whether or not
ここで、LQ80株の検出に用いる試料としては、LQ80株が存在し得る試料であればいずれのものであってもよく、例えば、ブタ等の飼料、乳酸菌の混合培養物、マウスやラットなどの実験動物やヒトの糞便、土壌等の環境中に存在する細菌等を挙げることができる。被検菌は、分離された単一種であってもよく、複数の菌種を含む混合物であってもよい。
生菌体または加熱死菌体サンプルをそのまま試料とすることが可能である。また菌体サンプルからDNAを抽出して試料とすることもできる。これらのサンプルからDNAを抽出する方法としては、例えば、一般的に乳酸菌のゲノムDNA調製に用いるような、細胞壁をLysozymeなどの酵素で分解またはビーズなどで物理的に破壊したのちに、市販の抽出キット(DNeasy Blood&Tissue kit(QIAGEN社製)、Isogenなど)を使用することが可能であり、特に限定されるものではない。
Here, the sample used for detecting the LQ80 strain may be any sample in which the LQ80 strain can be present. Bacteria present in environments such as experimental animal and human feces, soil, and the like can be mentioned. The test bacterium may be an isolated single species or a mixture containing multiple bacterial species.
A sample of live cells or heat-killed cells can be used as a sample as it is. DNA can also be extracted from a bacterial cell sample and used as a sample. As a method for extracting DNA from these samples, for example, the cell wall is degraded with an enzyme such as Lysozyme or physically disrupted with beads or the like, which is generally used for the preparation of genomic DNA of lactic acid bacteria, followed by commercially available extraction. A kit (DNeasy Blood & Tissue kit (manufactured by QIAGEN), Isogen, etc.) can be used, and is not particularly limited.
<本発明のプライマーキットについて>
本発明のプライマーキットは、他の要素と併せて、LQ80株検出用キットとすることができる。前記の他の要素としては、例えば、核酸の抽出、PCR、および増幅産物の検出に必要な試薬類の任意の1種または2種以上が挙げられる。該プライマーキットに含まれるプライマーセットは、1種のみでもよいし、2種、または3種を組み合わせてもよい。複数のプライマーセットを使用すると、LQ80株の検出の精度を上げることができる。また、このLQ80株検出用キットは、陽性コントロールとして、LQ80株の染色体DNAの配列の一部を有し、本発明のプライマーセットにより増幅され得るDNA断片、および/または、陰性コントロールとして、本発明のプライマーセットに対応するが、1塩基または数塩基のミスマッチを有する塩基配列を有するDNA断片を含んでいてもよい。
本発明のプライマーキットは、前記したように、LQ80株の検出に用いることができる。
<Regarding the primer kit of the present invention>
The primer kit of the present invention can be combined with other elements to form an LQ80 strain detection kit. Said other elements include, for example, any one or more of the reagents necessary for nucleic acid extraction, PCR, and amplification product detection. The primer set contained in the primer kit may be of only one type, or may be a combination of two or three types. The use of multiple primer sets can increase the precision of detection of the LQ80 strain. In addition, this LQ80 strain detection kit includes, as a positive control, a DNA fragment that has a part of the chromosomal DNA sequence of the LQ80 strain and can be amplified by the primer set of the present invention, and / or as a negative control, the , but may contain a DNA fragment having a base sequence with one or several base mismatches.
The primer kit of the present invention can be used to detect the LQ80 strain, as described above.
<本発明の検出方法について>
本発明のLQ80株の検出方法は、(1)本発明のプライマーセット1、2を用いてアニーリング温度63~68℃で核酸断片を増幅する工程、あるいは本発明のプライマーセット3を用いてアニーリング温度55~66℃で核酸断片を増幅する工程と、(2)工程(1)で得られた核酸断片を検出する工程を含むものである。
本発明の検出方法として、具体的には、例えば、PCR法、FISH法、サザンハイブリダイゼーションやドットハイブリダイゼーション等を挙げることができる。中でも、PCR法が好ましい。
<Regarding the detection method of the present invention>
The method for detecting the LQ80 strain of the present invention includes (1) the step of amplifying a nucleic acid fragment at an annealing temperature of 63 to 68 ° C. using the primer sets 1 and 2 of the present invention, or the annealing temperature using the primer set 3 of the present invention It comprises the step of amplifying the nucleic acid fragment at 55-66°C, and the step of (2) detecting the nucleic acid fragment obtained in step (1).
Specific examples of the detection method of the present invention include PCR, FISH, Southern hybridization, dot hybridization, and the like. Among them, the PCR method is preferred.
このうち、PCR法によるLQ80株の検出方法では、本発明のプライマーセットを用いる以外は、通常用いられるDNAポリメラーゼ等のPCR試薬および機器を使用することも可能であり、特に限定されるものではない。
PCRに用いるDNAポリメラーゼとしては、特に限定はされないが、例えば、ExTaq(タカラバイオ社製) 、KOD DNAポリメラーゼ(東洋紡社製)、KOD-plus-ポリメラーゼ(東洋紡社製)等が好ましい。
PCR反応条件については、用いるPCR機器やDNAポリメラーゼの最適温度、合成するDNAの長さや種類等により適宜設定すればよいが、プライマーセット1、2の場合は、「90~98℃で5~30秒(熱変性・解離)→63~68℃で5~30秒(アニーリング)→65~80℃で30~60秒(合成・伸長)」を1サイクルとして合計20~40サイクル行う条件が好ましい。アニーリング温度は、65℃がより好ましい。プライマーセット3の場合は、「90~98℃で5~30秒(熱変性・解離)→55~66℃で5~30秒(アニーリング)→65~80℃で30~60秒(合成・伸長)」を1サイクルとして合計20~40サイクル行う条件が好ましい。アニーリング温度は58℃がより好ましい。この場合、鋳型DNAとプライマーの量比は、10~30ngのゲノムDNA量に対し、各プライマーを0.24μM程度が好ましい。
PCRにより得られる増幅産物の有無またはその大きさは、通常の核酸の検出法によって、決定することができる。例えば、アガロース電気泳動によって電気泳動した後、エチジウムブロマイドやSYBRGreenIで染色することによって、増幅産物を検出することができる。また、蛍光強度によって増幅産物の量を、分子量マーカーとの比較によって分子量を決定することができる。PCR産物をサイクルシーケンスした後、DNAシーケンサーを用いて塩基配列と長さを測定することによっても、増幅産物の有無を確認することができる。また、リアルタイムPCR法によれば、経時的に増幅反応を検出することができる。
Among them, in the detection method of the LQ80 strain by PCR method, except for using the primer set of the present invention, it is possible to use commonly used PCR reagents and equipment such as DNA polymerase, and there is no particular limitation. .
The DNA polymerase used in PCR is not particularly limited, but ExTaq (manufactured by Takara Bio), KOD DNA polymerase (manufactured by Toyobo), KOD-plus-polymerase (manufactured by Toyobo) and the like are preferred.
The PCR reaction conditions may be appropriately set according to the PCR equipment used, the optimum temperature of the DNA polymerase, the length and type of DNA to be synthesized, etc. Seconds (thermal denaturation/dissociation) → 5 to 30 seconds at 63 to 68°C (annealing) → 30 to 60 seconds at 65 to 80°C (synthesis/extension) are preferably performed for a total of 20 to 40 cycles. The annealing temperature is more preferably 65°C. For primer set 3, "5 to 30 seconds at 90 to 98°C (thermal denaturation/dissociation) → 5 to 30 seconds at 55 to 66°C (annealing) → 30 to 60 seconds at 65 to 80°C (synthesis/extension )” as one cycle, a total of 20 to 40 cycles is preferable. The annealing temperature is more preferably 58°C. In this case, the quantitative ratio of template DNA and primers is preferably about 0.24 μM of each primer for 10-30 ng of genomic DNA.
The presence or absence or size of an amplification product obtained by PCR can be determined by a conventional nucleic acid detection method. For example, after electrophoresis by agarose electrophoresis, the amplified product can be detected by staining with ethidium bromide or SYBR Green I. Also, the amount of amplification product can be determined by fluorescence intensity, and the molecular weight can be determined by comparison with molecular weight markers. The presence or absence of an amplification product can also be confirmed by measuring the base sequence and length using a DNA sequencer after cycle sequencing the PCR product. Moreover, according to the real-time PCR method, the amplification reaction can be detected over time.
以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明の技術範囲はこれらにより限定されるものではない。
<実施例1:プライマーセット1の特異性の確認>
(1)鋳型DNA
鋳型DNAとして、当研究機構の畜産研究部門で保有するL.plantarum38株とL.plantarum基準株JCM1149株から抽出したDNA、LQ80株の生菌体と加熱死菌体から抽出したDNAを使用した。
なお、加熱死菌体の作成の際には105℃、30分の加熱条件を採用した。ただし90℃以上、かつ15分以上の加熱で、確実に死菌体となることは確認済であり、上記の加熱条件に限るものではない。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the technical scope of the present invention is not limited by these examples.
<Example 1: Confirmation of specificity of primer set 1>
(1) Template DNA
As a template DNA, L. spp. plantarum 38 strain and L. DNA extracted from the JCM1149 type plantarum strain, and DNA extracted from the live and heat-killed cells of the LQ80 strain were used.
In addition, the heating conditions of 105° C. and 30 minutes were adopted when the heat-killed cells were prepared. However, it has already been confirmed that heating at 90° C. or higher for 15 minutes or longer will surely kill the cells, and the heating conditions are not limited to those described above.
(2)DNA調製
この実施例においては、簡便なのでキットを使用しているが、他のDNA調製方法により調製してもよい。精製したDNAを使った方がPCRの再現性が良く好ましい。
(a)MRS液体培地で供試菌株を一晩培養した。
(b)DNeasy Blood&Tissue Kit (QIAGEN社製)のグラム陽性細菌のDNA調製プロトコールに従い、DNAを調製した。詳細は以下のとおりである。
(b-1)培養液0.1mL(OD 600nm 1.0程度の濁度)を8000rpmで5分間遠心分離し、集菌した。この上清は廃棄した。
(b-2)180μLのリシス溶液(2×TE (20mM Tris-HCl、 2mM EDTA)1mLに20mgリゾチーム、12μL Triton X-100を加えて調製)を、上記の集菌した菌体に加え、懸濁後、37℃、30分間インキュベートした。
(b-3) インキュベート後の上記懸濁液に25μLのProteinase Kと200μLのBuffer ALを加え、混合後、56℃で30分間インキュベートした。
(b-4)これに、200μLの100%エタノールを加えた。
(b-5)上記(b-4)の溶液をスピンカラムに添加し、8000rpmで1分間遠心分離して、DNAをカラムに吸着させた。このカラム通過液とチューブは廃棄した。
(b-6)カラムを新しいチューブにセットし、Buffer AW1 500μLを添加し、8000rpmで1分間遠心分離した。このカラム通過液とチューブは廃棄した。
(b-7)カラムを新しいチューブにセットし、Buffer AW2 500μLを添加し、14000rpmで2分間遠心分離した。
(b-8)カラムを1.5mLのマイクロチューブにセットし、Buffer AE 200μLを添加し、8000rpmで1分間遠心分離した。
(b-9)得られたDNAを含む溶出液のOD260nmの吸光度を測定し、DNA濃度(OD260×50μg/mL)を20ng/μLとし、これを鋳型DNA溶液とした。
(2) DNA preparation In this example, a kit is used because it is convenient, but other DNA preparation methods may be used. It is preferable to use purified DNA because of good reproducibility of PCR.
(a) The test strain was cultured overnight in MRS liquid medium.
(b) DNA was prepared according to the DNA preparation protocol for Gram-positive bacteria of DNeasy Blood & Tissue Kit (manufactured by QIAGEN). Details are as follows.
(b-1) 0.1 mL of the culture solution (turbidity of OD 600 nm approximately 1.0) was centrifuged at 8000 rpm for 5 minutes to collect the cells. This supernatant was discarded.
(b-2) 180 μL of lysis solution (prepared by adding 20 mg of lysozyme and 12 μL of Triton X-100 to 1 mL of 2×TE (20 mM Tris-HCl, 2 mM EDTA)) was added to the above collected cells and suspended. After turbidity, it was incubated at 37°C for 30 minutes.
(b-3) 25 μL of Proteinase K and 200 μL of Buffer AL were added to the suspension after incubation, mixed, and incubated at 56° C. for 30 minutes.
(b-4) To this, 200 μL of 100% ethanol was added.
(b-5) The solution of (b-4) above was added to a spin column and centrifuged at 8000 rpm for 1 minute to adsorb DNA onto the column. The column flow-through and tubing were discarded.
(b-6) The column was set in a new tube, 500 μL of Buffer AW1 was added, and centrifuged at 8000 rpm for 1 minute. The column flow-through and tubing were discarded.
(b-7) The column was set in a new tube, 500 μL of Buffer AW2 was added, and centrifuged at 14000 rpm for 2 minutes.
(b-8) The column was set in a 1.5 mL microtube, 200 μL of Buffer AE was added, and centrifuged at 8000 rpm for 1 minute.
(b-9) The absorbance at OD260 nm of the resulting eluate containing DNA was measured, and the DNA concentration (OD 260 ×50 µg/mL) was adjusted to 20 ng/µL, which was used as a template DNA solution.
(3)PCR反応
上記(2)において得た各DNA溶液を鋳型とし、配列番号1および配列番号2の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドの対からなるプライマーセット1を用い、PCR反応試薬キットであるExTaq(タカラバイオ社製)の方法にしたがってPCR反応を行った。PCR反応液の総量を50μLとすると、キット付属のTaKaRa Taq 0.25μL、10×PCR Buffer 5μL、dNTP mixture 4μL、鋳型DNA 2.5μL、Fプライマー(20μM) 0.6μL、Rプライマー(20μM) 0.6μL、MiliQ水 37.05μLを、GeneAmp PCR System 9700(アプライドバイオシステム社製)を用いて、94℃で240秒の予備加熱後、変性を94℃で30秒、アニーリングを65℃で30秒、伸長を72℃で45秒のサイクルを40サイクル行った。その後72℃で420秒加熱した。
(3) PCR reaction Using each DNA solution obtained in (2) above as a template, using a primer set 1 consisting of a pair of oligonucleotides containing the base sequences of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2, PCR reaction reagent kit ExTaq (manufactured by Takara Bio Inc.), a PCR reaction was performed. Assuming that the total volume of the PCR reaction solution is 50 μL, TaKaRa Taq attached to the kit 0.25 μL, 10×PCR Buffer 5 μL, dNTP mixture 4 μL, template DNA 2.5 μL, F primer (20 μM) 0.6 μL, R primer (20 μM) 0 .6 μL and 37.05 μL of MiliQ water were preheated at 94° C. for 240 seconds using GeneAmp PCR System 9700 (manufactured by Applied Biosystems), denatured at 94° C. for 30 seconds, and annealed at 65° C. for 30 seconds. , extension was performed at 72° C. for 40 cycles of 45 seconds. After that, it was heated at 72° C. for 420 seconds.
(4)アガロース電気泳動
PCR反応によって得られたPCR産物を、1.0%アガロースゲルで100V、30分電気泳動した。次に、アガロースゲルを臭化エチジウム(0.5μg/mL)で染色後、青色LEDライト下でPCR産物の増幅を示すバンドを観察した。結果を図1、2と、表2(セット1)、表3(セット1;レーン4~6)に示す。表中、プライマーと反応して415bpのPCR産物が増幅されたものを「+」、プライマーと反応しなかったものを「-」と表す。
(4) Agarose electrophoresis The PCR product obtained by the PCR reaction was electrophoresed on a 1.0% agarose gel at 100 V for 30 minutes. Next, after staining the agarose gel with ethidium bromide (0.5 μg/mL), a band indicating amplification of the PCR product was observed under blue LED light. The results are shown in Figures 1 and 2 and Tables 2 (set 1) and 3 (set 1; lanes 4-6). In the table, "+" indicates that a 415 bp PCR product was amplified by reaction with the primers, and "-" indicates that it did not react with the primers.
<実施例2:プライマーセット2の特異性の確認>
プライマーセットとして配列番号3および配列番号4の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドの対からなるプライマーセット2を用いたこと以外は、すべて実施例1と同様に行った。
結果を図2、3と、表2(セット2)、表3(セット2;レーン1~3)に示す。表中、プライマーと反応して351bpのPCR産物が増幅されたものを「+」、プライマーと反応しなかったものを「-」と表す。
<Example 2: Confirmation of specificity of primer set 2>
Everything was carried out in the same manner as in Example 1, except that primer set 2 consisting of a pair of oligonucleotides containing the base sequences of SEQ ID NO:3 and SEQ ID NO:4 was used as the primer set.
The results are shown in Figures 2 and 3 and Tables 2 (set 2) and 3 (set 2; lanes 1-3). In the table, "+" indicates that a 351 bp PCR product was amplified by reaction with the primers, and "-" indicates that it did not react with the primers.
図1~3と表2、表3(セット1、2;レーン1~6)に示すとおり、プライマーセット1、2は、LQ80株の生菌体および加熱死菌体から抽出したDNAを用いた検体のみで、PCR反応による増幅が認められ、LQ80株を特異的に検出できることが明らかとなった。同時にPCR反応において、アニーリング温度の検討も行ったが、63℃よりも低い温度では、非特異的な増幅が認められる。 As shown in FIGS. 1 to 3 and Tables 2 and 3 (sets 1 and 2; lanes 1 to 6), primer sets 1 and 2 used DNA extracted from live cells and heat-killed cells of the LQ80 strain. Amplification by the PCR reaction was observed only in the sample, and it became clear that the LQ80 strain could be specifically detected. At the same time, the annealing temperature was also examined in the PCR reaction, but non-specific amplification was observed at temperatures lower than 63°C.
<実施例3:プライマーセット3の特異性の確認>
プライマーセットとして配列番号1および配列番号5の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドの対からなるプライマーセット3を用いて、アニーリング温度を58℃にしたこと、電気泳動を1.8%アガロースゲルで行ったこと以外はすべて実施例1と同様に行った。
結果を図2、4と表3(セット3;レーン7~9)、表4に示す。表中、プライマーと反応して756bpのPCR産物が増幅されたものを「+」、プライマーと反応しなかったものを「-」と表す。
<Example 3: Confirmation of specificity of primer set 3>
Using a primer set 3 consisting of a pair of oligonucleotides containing the base sequences of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 5 as a primer set, annealing temperature was set to 58 ° C., and electrophoresis was performed on a 1.8% agarose gel. Everything else was performed in the same manner as in Example 1.
The results are shown in FIGS. In the table, "+" indicates that a 756 bp PCR product was amplified by reaction with the primers, and "-" indicates that it did not react with the primers.
図2、4と表3(セット3;レーン7~9)、表4に示すとおり、プライマーセット3は、LQ80株の生菌体から抽出したDNAを用いた検体のみで、PCR反応による増幅が認められ、LQ80株を特異的に検出できることが明らかとなった。同時にPCR反応において、アニーリング温度の検討も行ったが、55℃よりも低い温度では、非特異的な増幅が認められる。またプライマーセット3を用いた場合は、プライマーセット1、2を用いた場合と比べてPCR反応の鎖長が長いので、より低いアニーリング温度での特異的な検出が可能となった。
また、図1、3、4のレーン42、表2、表4のレーン42からわかるように、通常、乳酸菌体に加熱処理を行うとDNAが変性・切断されるため、PCRによる増幅が弱くなり、検出が難しくなる。プライマーセット3では加熱死菌体のLQ80株から抽出したDNAを、PCR反応により増幅、検出することができなかったが、プライマーセット1、2ではPCR反応の鎖長を短くすることで、加熱死菌体から抽出したLQ80株のDNAを、PCR反応により増幅、検出が可能となることが明らかとなった。
As shown in FIGS. 2, 4 and Table 3 (set 3; lanes 7-9) and Table 4, primer set 3 is only a sample using DNA extracted from living cells of LQ80 strain, and amplification by PCR reaction is not performed. It was found that the LQ80 strain can be specifically detected. At the same time, the annealing temperature was also examined in the PCR reaction, but non-specific amplification was observed at temperatures lower than 55°C. Also, when primer set 3 was used, the chain length of the PCR reaction was longer than when primer sets 1 and 2 were used, so specific detection was possible at a lower annealing temperature.
In addition, as can be seen from lane 42 in FIGS. 1, 3, and 4, and lane 42 in Tables 2 and 4, heat treatment of lactic acid bacteria normally denatures and cuts DNA, resulting in weak amplification by PCR. , making it difficult to detect. With primer set 3, the DNA extracted from the heat-killed strain LQ80 could not be amplified and detected by PCR reaction, but with primer sets 1 and 2, by shortening the chain length of the PCR reaction, heat-killed cells were found. It was clarified that the DNA of the LQ80 strain extracted from the cells can be amplified and detected by PCR reaction.
<実施例4:菌体そのものを用いたPCR>
検体としてLQ80株生菌体そのもの、LQ80株加熱菌体そのものを用いたこと、電気泳動を1.8%アガロースゲルで行ったこと以外は、プライマーセット1、2の場合は実施例1と、プライマーセット3の場合は実施例3と同様に行った。
結果を図5、表5に示す。表中、各々のプライマーと反応して415bp、351bp、756bpのPCR産物が増幅されたものを「+」、プライマーと反応しなかったものを「-」と表す。
<Example 4: PCR using bacterial cells themselves>
In the case of primer sets 1 and 2, Example 1 and primer Set 3 was carried out in the same manner as in Example 3.
The results are shown in FIG. 5 and Table 5. In the table, PCR products of 415 bp, 351 bp, and 756 bp that were amplified by reaction with the respective primers are indicated as "+", and those that did not react with the primers are indicated as "-".
図5と表5に示すとおり、プライマーセット1、2はLQ80株生菌体およびLQ80株加熱菌体そのものを用いた場合もPCR反応による増幅が認められる。プライマーセット3は生菌体を用いた場合にも増幅が認められる。これは本発明のプライマーセットを用いた場合、LQ80株からDNAを抽出することなく、LQ80株を検出できることを意味する結果であり、非常に有用である。 As shown in FIG. 5 and Table 5, primer sets 1 and 2 are amplified by PCR even when LQ80 strain live cells and LQ80 strain heated cells themselves are used. Amplification of primer set 3 is observed even when viable cells are used. This result means that the LQ80 strain can be detected without extracting DNA from the LQ80 strain when using the primer set of the present invention, which is very useful.
LQ80株の分離源は家畜飼料用途の食品残渣であるが、家畜プロバイオティクス用途の他に、安全性試験を行うことでヒトプロバイオティクスとしての利用の可能性も考えられる。 The source of the isolation of the LQ80 strain is food residue used for livestock feed, but in addition to livestock probiotics, it is also possible to use it as a human probiotic by conducting safety tests.
NITE P-03564 NITE P-03564
Claims (9)
(1)請求項1又は2に記載のプライマーセットを用いて、アニーリング温度63~68℃で核酸断片を増幅する工程
(2)工程(1)で得られた核酸断片を検出する工程 A method for detecting a nucleic acid derived from the lactic acid bacterium Lactiplantibacillus plantarum LQ80 strain, comprising the following steps (1) and (2).
(1) A step of amplifying a nucleic acid fragment at an annealing temperature of 63 to 68° C. using the primer set of claim 1 or 2; (2) A step of detecting the nucleic acid fragment obtained in step (1);
(1)請求項3に記載のプライマーセットを用いて、アニーリング温度55~66℃で核酸断片を増幅する工程
(2)工程(1)で得られた核酸断片を検出する工程
A method for detecting a nucleic acid derived from the lactic acid bacterium Lactiplantibacillus plantarum LQ80 strain, comprising the following steps (1) and (2).
(1) A step of amplifying a nucleic acid fragment at an annealing temperature of 55 to 66° C. using the primer set of claim 3. (2) A step of detecting the nucleic acid fragment obtained in step (1).
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