JP3526326B2 - Site-directed mutagenesis method - Google Patents

Site-directed mutagenesis method

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JP3526326B2 JP23448994A JP23448994A JP3526326B2 JP 3526326 B2 JP3526326 B2 JP 3526326B2 JP 23448994 A JP23448994 A JP 23448994A JP 23448994 A JP23448994 A JP 23448994A JP 3526326 B2 JP3526326 B2 JP 3526326B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は遺伝子工学において使用
される部位特異的変異導入(Site-directedmutagenesi
s)をより一層簡素化するための方法、及びそれに使用す
るキットに関する。
The present invention relates to site-directed mutagenesis used in genetic engineering.
s) is further simplified, and a kit used for the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、部位特異的変異導入は、遺伝子工
学の分野においてクローニングした遺伝子の構造と機能
の関係を明らかにするためには最低限必要な技術であ
り、またタンパク質工学の分野においてもタンパク質を
改変し、その特性を変化させるにはなくてはならない技
術である。従来部位特異的変異導入は、例えば以下のよ
うな手順で行われていた: 目的の変異を導入したいDNAをベクターに挿入し
た後、2本鎖プラスミドDNAの場合、熱変性させて相
補鎖を解離させるか、又はM13系のファージベクター
を用いるかして、1本鎖DNAを調製する。 目的の変異のとおりに化学合成されたオリゴヌクレ
オチド(変異導入用プライマー)を上記の一本鎖DNA
にアニーリングさせた後、ポリメラーゼ反応とリガーゼ
反応によりインビトロ(in vitro) 系で目的の変異以外
は相補的な2本鎖DNAを調製する。 上記DNAを用いて大腸菌を形質転換し、変異が導
入されたクローンを選択する。 しかしながらこのような手順そのままでは相補鎖の片方
だけに変異が導入されているため、大腸菌に導入後、複
製を経て必然的に変異の導入されていないクローンが生
じる。その結果、変異が導入されたクローンが得られる
割合は低くなる。そこでこの割合を高くするために、
の工程において変異が導入されていないDNAが導入さ
れたクローンは生育しないように選択的に除く工夫がな
されてきた。例えばアンバー変異、異なった制限修飾
系、dut(dUTPase)とung(ウラシル−DNAグリ
コシダーゼ)変異の利用等である。しかしながらこのよ
うな部位特異的変異導入法はかなり手順が複雑でありか
なり手間のかかるものである。
2. Description of the Related Art In recent years, site-directed mutagenesis is the minimum required technique for clarifying the relationship between the structure and function of a cloned gene in the field of genetic engineering, and also in the field of protein engineering. It is an indispensable technique for modifying proteins and changing their properties. Conventionally, site-directed mutagenesis has been performed, for example, by the following procedure: After inserting a DNA into which a desired mutation is introduced into a vector, in the case of a double-stranded plasmid DNA, it is heat-denatured to dissociate a complementary strand. Or a M13-based phage vector is used to prepare single-stranded DNA. The oligonucleotide (mutation-introducing primer) chemically synthesized according to the desired mutation is used as the single-stranded DNA described above.
After annealing, the double-stranded DNA which is complementary except for the desired mutation is prepared in an in vitro system by polymerase reaction and ligase reaction. Escherichia coli is transformed with the above DNA, and a clone having a mutation introduced therein is selected. However, since the mutation is introduced into only one of the complementary strands by such a procedure as it is, after introduction into Escherichia coli, clones inevitably have no mutation introduced through replication. As a result, the rate of obtaining clones having the mutation introduced therein is low. Therefore, in order to increase this ratio,
In the process of (1), clones into which the DNA without mutation has been introduced have been devised so as to be selectively removed so as not to grow. For example, amber mutation, different restriction modification systems, use of dut (dUTPase) and ung (uracil-DNA glycosidase) mutations, etc. However, such a site-directed mutagenesis method is considerably complicated in procedure and considerably laborious.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、より
簡便な部位特異的変異導入方法、及び該方法を実施する
ためのキットを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a more convenient site-directed mutagenesis method and a kit for carrying out the method.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明の第1の発明は部位特異的変異導入方法に関し、D
NAの修復系を誘導させた大腸菌内で変異を導入するこ
とを特徴とする部位特異的変異導入方法であって、下記
の工程; (1)紫外線照射、アルキル化剤、又はDNA複製阻害
剤により宿主大腸菌を処理する工程、 (2)(1)で調製した宿主大腸菌に部位特異的変異導
入の標的となるDNAを挿入したベクターと変異導入用
DNAを導入する工程、 (3)(2)で調製した形質転換体を培養する工程、を
包含することを特徴とする。また、 本発明の第2の発明
は部位特異的変異導入用キットに関し、第1の発明の部
位特異的変異導入方法に用いるためのキットであって、
紫外線照射、アルキル化剤、又はDNA複製阻害剤によ
り処理された大腸菌を含むことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention will be summarized. The first invention of the present invention relates to a site-directed mutagenesis method.
A method for site-directed mutagenesis, which comprises introducing a mutation into Escherichia coli in which an NA repair system is induced , comprising:
Step of: (1) UV irradiation, alkylating agent, or DNA replication inhibition
Treating the host E. coli by agent, (2) (1) site-specific mutations guide host E. coli cells prepared in
Vector for insertion of target DNA and for mutation introduction
A step of introducing DNA, a step of culturing the transformant prepared in (3) and (2),
It is characterized by including. Also relates the second invention site-directed mutagenesis kit of the present invention, parts of the first invention
A kit for use in a position-specific mutation introduction method, comprising:
By UV irradiation, alkylating agents, or DNA replication inhibitors
It is characterized in that it contains re-treated E. coli .

【0005】本発明者らは、DNAの修復系を誘導させ
た大腸菌が、プラスミドの相同的組換えを起こした鎖の
みを優先的に複製することを見出し、宿主細胞内で効率
よく部位特異的変異を導入する方法を開発した。更に、
該方法による部位特異的変異を簡便に行うためのキット
を構築し、本発明を完成した。
The present inventors have found that Escherichia coli inducing a DNA repair system preferentially replicates only the strand of the plasmid which undergoes homologous recombination, and efficiently and site-specifically in host cells. We have developed a method to introduce mutations. Furthermore,
The present invention has been completed by constructing a kit for conveniently performing site-specific mutation by the method.

【0006】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
使用される宿主細胞としては、DNAの修復系を誘導さ
せた大腸菌や枯草菌などの細菌、酵母、植物細胞、動物
細胞などで宿主−ベクター系が確立している細胞であれ
ばよいが、取扱いが容易な大腸菌が好ましく用いられ
る。
The present invention will be described in detail below. The host cell used in the present invention may be a cell having a established host-vector system such as a bacterium such as Escherichia coli or Bacillus subtilis in which a DNA repair system is induced, yeast, plant cell, animal cell and the like. However, E. coli, which is easy to handle, is preferably used.

【0007】以下、宿主細胞として大腸菌を使用する例
を中心に説明する。大腸菌を宿主細胞とする本発明の方
法による部位特異的変異導入は、例えば、以下の工程に
よって行うことができる。 (1)DNAの修復系(SOS修復)が誘導されるよう
な処理を、宿主大腸菌に施す。 (2)(1)で調製した宿主大腸菌に、部位特異的変異
導入の標的となるDNAを挿入したベクターと変異導入
用DNAを導入する。 (3)(2)で調製した形質転換体を培養し、プラスミ
ドを複製させる。このとき、相同的組換えを起こして変
異が導入された鎖のみが優先的に複製する。 (4)プラスミドを抽出し、変異が導入されたDNAを
得る。
Hereinafter, an example in which Escherichia coli is used as a host cell will be mainly described. The site-specific mutagenesis by the method of the present invention using Escherichia coli as a host cell can be performed, for example, by the following steps. (1) The host Escherichia coli is treated to induce a DNA repair system (SOS repair). (2) The vector into which the DNA that is the target of site-specific mutagenesis is inserted and the mutagenesis DNA are introduced into the host Escherichia coli prepared in (1). (3) The transformant prepared in (2) is cultured to replicate the plasmid. At this time, only the strand in which a mutation has been introduced by homologous recombination preferentially replicates. (4) A plasmid is extracted to obtain a DNA having a mutation introduced therein.

【0008】(1)で用いる宿主大腸菌は、SOS修復
が正常に機能する菌株が用いられ、好ましくはSOS修
復に関与する代表的な遺伝子であるrecA遺伝子が正
常に機能するrecA+ の菌株が用いられる。recA
+ の菌株としては、BMH71−18mutS、C60
0、JM101、RR1等が挙げられる。
As the host Escherichia coli used in (1), a strain in which SOS repair normally functions is used, and preferably a recA + strain in which the recA gene, which is a typical gene involved in SOS repair, functions normally. To be recA
+ Strains include BMH71-18mutS, C60
0, JM101, RR1 and the like.

【0009】DNAの修復系を誘導する処理とは、例え
ば、DNAに損傷を与えるような処理であり、紫外線照
射や薬剤による処理が挙げられる。薬剤としては、メタ
ンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸エチル等のアル
キル化剤や、ナリジクス酸等のDNA複製阻害剤が挙げ
られる。
The treatment for inducing the repair system of DNA is, for example, a treatment for damaging DNA, and examples thereof include UV irradiation and treatment with a drug. Examples of the drug include alkylating agents such as methyl methanesulfonate and ethyl methanesulfonate, and DNA replication inhibitors such as nalidixic acid.

【0010】(2)で用いるベクターは何でもよく、例
えば大腸菌でよく使用されるpUC系、pBR系、M1
3系のベクターを用いることができる。
The vector used in (2) may be any vector such as pUC system, pBR system, M1 often used in E. coli.
Three types of vectors can be used.

【0011】変異導入用DNAとは目的の変異を含む天
然又は人工のDNAであり、例えば、一本鎖の合成オリ
ゴヌクレオチドを用いることができる。オリゴヌクレオ
チドの長さとしては目的の配列に安定にハイブリダイズ
するものであればよいが、20mer以上が一般的であ
る。変異導入用DNAとしてPCR産物等の長鎖DNA
を用いることによって、更に高い効率で部位特異的変異
導入を行うことができる。例えば、目的の変異を含むオ
リゴヌクレオチドとベクターの別の箇所に相補的なオリ
ゴヌクレオチドをプライマー対としてPCRを行い、該
PCR産物を変異導入用DNAとして用いる。このよう
にすれば、化学合成が難しい長鎖DNAを簡単に調製で
きる。長鎖DNAの長さは、より長い方が安定した効率
が得られる。この方法は、オリゴヌクレオチドではハイ
ブリダイズが不安定な場合、目的の変異導入部位以外に
オリゴヌクレオチドと相補性が高い部位があるために目
的の変異が導入できない場合、形質転換効率の低い宿主
大腸菌を用いる場合等に特に有効である。
The mutation-introducing DNA is a natural or artificial DNA containing a desired mutation, and for example, a single-stranded synthetic oligonucleotide can be used. The length of the oligonucleotide is not particularly limited as long as it can hybridize stably with the target sequence, but it is generally 20 mer or more. Long-chain DNA such as PCR product as mutation-introducing DNA
By using, it is possible to carry out site-directed mutagenesis with higher efficiency. For example, PCR is carried out using an oligonucleotide containing the mutation of interest and an oligonucleotide complementary to another part of the vector as a primer pair, and the PCR product is used as a mutation-introducing DNA. This makes it possible to easily prepare long-chain DNA that is difficult to chemically synthesize. The longer the length of the long chain DNA, the more stable the efficiency can be obtained. In this method, if hybridization is unstable with an oligonucleotide, and the desired mutation cannot be introduced because there is a site with high complementarity with the oligonucleotide other than the desired mutation-introducing site, E. coli with low transformation efficiency is selected. It is particularly effective when used.

【0012】宿主大腸菌にDNAを導入する方法として
は、高い形質転換効率が得られる方法で、例えば、エレ
クトロポレーションが好ましく用いられる。
As a method for introducing DNA into the host Escherichia coli, electroporation is preferably used because it is a method which can obtain high transformation efficiency.

【0013】次に、(3)でプラスミドを複製させる。
通常、このような場合、同一菌体内に変異が導入された
プラスミドと導入されていないプラスミドが混在すると
考えられる。しかしながら、本発明者らの実験によれ
ば、変異が導入された鎖のみが優先的に複製され、同一
菌体内に変異が導入されていないプラスミドが混在する
ことはなかった。したがって、この方法によれば、従来
のようにアンバー変異等を利用して変異の導入されたプ
ラスミドのみを選択する必要がない。このため使用でき
る宿主大腸菌やベクターの選択の幅が広い。
Next, the plasmid is replicated in (3).
Usually, in such a case, it is considered that a plasmid into which a mutation has been introduced and a plasmid into which a mutation has not been introduced coexist in the same bacterial cell. However, according to the experiments conducted by the present inventors, only the strand having the mutation introduced therein was preferentially replicated, and the plasmid containing no mutation was not mixed in the same bacterial cell. Therefore, according to this method, it is not necessary to select only the plasmid into which a mutation has been introduced using amber mutation or the like as in the conventional method. For this reason, there is a wide range of selection of host E. coli and vectors that can be used.

【0014】本発明の方法では、2本鎖ベクターをその
まま用いるため、従来のようにファージ感染や変性処理
等による1本鎖DNAの調製を必要としない。更にアニ
ーリングの工程や、ポリメラーゼ反応、リガーゼ反応と
いった酵素触媒による反応工程も必要としない。更に前
述のように変異の導入されたプラスミドのみを選択する
工程も必要としない。DNA修復に関与するタンパク質
を用いてインビトロで相同的組換えを起こさせることに
よって、部位特異的変異を導入することもできる。例え
ば、ATP存在下で、標的となるDNAを挿入したベク
ターと変異導入用DNAに、DNA修復に関与する代表
的なタンパク質の1つであるRecAタンパク質をイン
ビトロで作用させて相同的組換えを起こさせて、部位特
異的変異を導入する。その後、宿主細胞に導入してプラ
スミドを複製させて、変異が導入したプラスミドを選択
すればよい。
In the method of the present invention, since the double-stranded vector is used as it is, it is not necessary to prepare single-stranded DNA by phage infection or denaturation treatment as in the conventional case. Further, there is no need for an annealing step or a reaction step using an enzyme catalyst such as a polymerase reaction or a ligase reaction. Further, as described above, the step of selecting only the mutated plasmid is not required. Site-directed mutagenesis can also be introduced by in vitro homologous recombination with proteins involved in DNA repair. For example, in the presence of ATP, RecA protein, which is one of the typical proteins involved in DNA repair, acts in vitro on a vector into which a target DNA has been inserted and a mutation-introducing DNA to cause homologous recombination. And introduce a site-specific mutation. After that, it may be introduced into a host cell to replicate the plasmid, and the plasmid having the mutation introduced therein may be selected.

【0015】本発明の方法は、用いる宿主細胞等をまと
めてキットとすることによって、更に簡便に行うことが
できる。キットは、少なくともDNAの修復系が誘導さ
れた宿主細胞を含んでいればよいが、ほかにベクターな
どを含んでいてもよい。
The method of the present invention can be carried out more simply by putting together the host cells to be used into a kit. The kit may contain at least a host cell in which a DNA repair system is induced, but may also contain a vector and the like.

【0016】[0016]

【実施例】以下に、実施例をもって本発明を更に詳細に
説明するが、これらの実施例は本発明を何ら限定するも
のではない。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but these examples do not limit the present invention in any way.

【0017】実施例1 オリゴヌクレオチドを用いた部位特異的変異導入 (1)pUC19−Mutの構築 以下の実施例に用いるプラスミドとして、pUC19の
lacZ’遺伝子内のポリクローニングサイトの下流3
0番目のGをAに変換したプラスミドpUC19−Mu
tを構築した。lacZ’遺伝子はlacZα−ペプチ
ドをコードしており、この遺伝子をlacZΔM15の
遺伝子型をもつ宿主菌に導入するとβ−ガラクトシダー
ゼの活性を生じる。したがって、塩基置換のされていな
いlacZ’遺伝子ではIPTG存在下でX−galを
基質とした反応により生育コロニーは青くなる。逆に、
塩基置換された変異型lacZ’遺伝子では本来の活性
を生じることができず生育コロニーは白くなる。このこ
とを利用して、pUC19−Mutの変異型lacZ’
遺伝子の塩基置換を部位特異的変異導入によって復帰さ
せたときの効率を、青コロニー、白コロニーの数から算
出することができる。
Example 1 Site-directed Mutagenesis Using Oligonucleotides (1) Construction of pUC19-Mut As a plasmid used in the following examples, downstream 3 of the polycloning site in the lacZ 'gene of pUC19 was used.
A plasmid pUC19-Mu in which 0th G is converted to A
constructed t. The lacZ ′ gene encodes a lacZα-peptide, and when this gene is introduced into a host strain having a genotype of lacZΔM15, β-galactosidase activity is produced. Therefore, in the lacZ ′ gene with no base substitution, growing colonies turn blue due to the reaction using X-gal as a substrate in the presence of IPTG. vice versa,
The base-substituted mutant lacZ ′ gene cannot produce the original activity, and the growing colony becomes white. Utilizing this fact, a mutant lacZ ′ of pUC19-Mut
The efficiency when the base substitution of a gene is restored by site-directed mutagenesis can be calculated from the number of blue colonies and white colonies.

【0018】(2)変異導入用DNAとなるオリゴヌク
レオチドの合成 lacZ’遺伝子内の塩基置換部位を復帰させるための
変異導入用DNAとして、配列表の配列番号1に示され
る5’末端リン酸化オリゴヌクレオチド(dR2)を合
成した。すなわちdR2は12番目のCによって塩基置
換が復帰し、活性型のlacZ’遺伝子になるようにデ
ザインした。
(2) Synthesis of oligonucleotide as mutation-introducing DNA As the mutation-introducing DNA for restoring the base substitution site in the lacZ 'gene, the 5'-end phosphorylated oligo represented by SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing is used. The nucleotide (dR2) was synthesized. That is, dR2 was designed so that the base substitution was restored by the 12th C to become the active lacZ ′ gene.

【0019】(3)宿主大腸菌の調製 下記表1に示したような処理でDNAの修復系を誘導さ
せたエレクトロポレーション用の宿主(大腸菌BMH7
1−18mutS株)を調製した。
(3) Preparation of host Escherichia coli A host for electroporation (Escherichia coli BMH7) in which a DNA repair system was induced by the treatment shown in Table 1 below.
1-18mutS strain) was prepared.

【0020】[0020]

【表1】 表 1 ─────────────────────────────────── 紫外線照射 メタンスルホン酸エチル ナリジクス酸 (秒) (%) (mM) 宿主No.1 30 0.0 0.0 宿主No.2 30 0.1 0.0 宿主No.3 0 0.1 0.0 宿主No.4 0 0.2 0.0 宿主No.5 0 0.0 100 宿主No.6 0 0.0 200 宿主No.7 0 0.0 0.0 ───────────────────────────────────[Table 1]                             Table 1 ───────────────────────────────────                 UV irradiation Ethyl methanesulfonate Nalidixic acid                     (Sec) (%) (mM)   Host No. 1 30 0.0 0.0   Host No. 2 30 0.1 0.0   Host No. 30 0.1 0.0   Host No. 4 0 0.2 0.0   Host No. 5 0.0 0.0 100   Host No. 6 0 0.0 200   Host No. 7 0 0.0 0.0 ───────────────────────────────────

【0021】DNAの修復系を誘導させた宿主大腸菌は
以下のようにして調製した。大腸菌BMH71−18m
utS株(宝酒造)を3mlのL−培地で6時間培養し
たものを103 倍希釈してLB寒天培地に塗布した。そ
の後、日立殺菌ランプGL15(日立)にて50cmの
距離で30秒間の紫外線照射を行い、37℃で一晩暗所
中にてインキュベートし、そこで生育してきたコロニー
を100mlのL−培地に植菌して吸光度(660n
m)で0.8付近になるまで培養を行った。なお、メタ
ンスルホン酸エチル及びナリジクス酸で薬剤処理を行う
際には、培養中に吸光度が0.4付近になったところで
各濃度になるように添加した。その培養液を4,000
rpm、8分間遠心することにより菌体を集め、800
μlの10%グリセリンに懸濁させ、これをエレクトロ
ポレーション用の宿主とした。
The host Escherichia coli in which the DNA repair system was induced was prepared as follows. E. coli BMH71-18m
The utS strain (Takara Shuzo) was cultivated in 3 ml of L-medium for 6 hours, diluted 10 3 times, and spread on LB agar medium. Then, it was irradiated with ultraviolet rays for 30 seconds at a distance of 50 cm with a Hitachi sterilization lamp GL15 (Hitachi), incubated at 37 ° C. in the dark overnight, and the colonies grown there were inoculated into 100 ml of L-medium. And absorbance (660n
Culturing was carried out until about 0.8 in m). When the chemical treatment was carried out with ethyl methanesulfonate and nalidixic acid, they were added so as to reach the respective concentrations when the absorbance reached around 0.4 during the culture. 4,000 the culture
Collect the cells by centrifugation at rpm for 8 minutes,
The cells were suspended in 10 μl of 10% glycerin and used as a host for electroporation.

【0022】(4)宿主大腸菌への導入 エレクトロポレーションによる宿主大腸菌への導入は、
ジーンパルサー(バイオラッド社)を用いて以下のよう
に行った。(3)で調製した50μlの宿主に対して、
dR1を100pmol/μl濃度になるように作成し
た溶液1μl及び0.1ng分のpUC19−Mutを
添加した。これを氷中であらかじめ冷やしておいた0.
1cm幅の専用のキュベットに注入し、1.5kVのパ
ルスを印加した。直ちに1mlのSOC培地を加え、3
7℃で1時間振とう培養した。培養後集菌を行い、全菌
体を100μg/mlのアンピシリンとX−galを含
むLB寒天培地に塗布し、37℃で一晩インキュベート
した。その後生育してきたコロニー数をカウントし、部
位特異的変異の効率を計算した。なおlacZ’遺伝子
内の変異部分が復帰するとコロニーは青く、しないとコ
ロニーは白くなる。結果を以下の表2に示す。
(4) Introduction into host E. coli The introduction into host E. coli by electroporation is as follows.
It carried out as follows using Gene Pulser (Bio-Rad). For 50 μl of the host prepared in (3),
1 μl of a solution prepared so that dR1 had a concentration of 100 pmol / μl and 0.1 ng of pUC19-Mut were added. This was previously chilled in ice.
It was injected into a dedicated cuvette with a width of 1 cm and a pulse of 1.5 kV was applied. Immediately add 1 ml of SOC medium to 3
The culture was carried out at 7 ° C for 1 hour with shaking. After culturing, the cells were collected, and the whole cells were applied to an LB agar medium containing 100 μg / ml of ampicillin and X-gal and incubated overnight at 37 ° C. After that, the number of grown colonies was counted and the efficiency of site-specific mutation was calculated. When the mutated portion in the lacZ 'gene is restored, the colony becomes blue, and otherwise the colony becomes white. The results are shown in Table 2 below.

【0023】[0023]

【表2】 表 2 ─────────────────────────────────── 青 白 合計 (青/合計)×100 宿主No.1 1 5 6 17 宿主No.2 1 1 2 50 宿主No.3 1 15 16 6.3 宿主No.4 2 7 9 22 宿主No.5 1 3 4 25 宿主No.6 1 1 2 50 宿主No.7 0 23 23 0 ───────────────────────────────────[Table 2]                               Table 2 ───────────────────────────────────                     Blue-white total (blue / total) x 100   Host No. 1 1 5 6 17   Host No. 2 1 1 2 50   Host No. 3 1 15 16 6.3   Host No. 4 2 7 9 22   Host No. 5 1 3 4 25   Host No. 6 1 1 2 50   Host No. 7 0 23 23 0 ───────────────────────────────────

【0024】すなわち、No.2又は6の宿主を用いた
際に50%の効率で部位特異的変異ミュータントが得ら
れた。
That is, No. Site-directed mutants were obtained with 50% efficiency when using 2 or 6 hosts.

【0025】(5)変異部位の解析 (4)で得られた青コロニーをアンピシリンを含む3m
lのL−培地に植菌し、37℃で一晩インキュベートし
た菌体よりプラスミドの抽出を行った。これを用いて大
腸菌JM109を形質転換し、アンピシリン及びX−g
alを含むL−寒天培地に塗布した結果、生育してきた
コロニーはすべて青であった。更にシークエンシングを
行って変異部位塩基を解析した結果、復帰したGのみ観
察され、Aは全く観察されなかった。このことは、同一
菌体内でも変異が導入されたプラスミドと変異が導入さ
れていないプラスミドは混在せず、変異が導入された鎖
のみが優先的に複製されることを示している。以上のよ
うに、従来のギャップトデュプレックス法やクンケル法
では少なくとも3日を要していた部位特異的導入が、わ
ずか1日で行うことができた。
(5) Analysis of mutation site The blue colony obtained in (4) was treated with ampicillin for 3 m.
The cells were inoculated into 1 L-medium and incubated at 37 ° C. overnight to extract the plasmid. E. coli JM109 was transformed with this and ampicillin and X-g were used.
As a result of application to an L-agar medium containing al, all the grown colonies were blue. As a result of further sequencing and analyzing the mutation site bases, only the restored G was observed, and A was not observed at all. This indicates that even in the same bacterial cell, a plasmid having a mutation introduced thereinto and a plasmid having no mutation introduced therein do not coexist, and only the chain introduced with the mutation is preferentially replicated. As described above, the site-specific introduction, which required at least 3 days in the conventional gapped duplex method or Kunkel method, could be performed in only 1 day.

【0026】実施例2 PCR産物を用いた部位特異的変異導入 分子間の相同的組換えの場合、双方の相同配列領域が長
いほど確実に組換えることが可能である。この実施例は
PCRによって得られた長鎖の変異導入用DNAを用い
ることで、より高効率で部位特異的変異が行えることを
示す。
Example 2 In the case of homologous recombination between site-directed mutagenesis molecules using PCR products, the longer both homologous sequence regions, the more reliable recombination is possible. This example shows that site-specific mutagenesis can be performed with higher efficiency by using a long-chain mutation-introducing DNA obtained by PCR.

【0027】(1)PCRによる変異導入用DNAの調
製 配列表の配列番号2で示される目的の変異を含むオリゴ
ヌクレオチド(dR1)と配列番号3で示される鋳型の
別の箇所に相補的なオリゴヌクレオチド(dR3)をプ
ライマー対とし、実施例1−(1)のpUC19−Mu
tを鋳型として以下のようにPCRを行った。反応液組
成はpUC19−Mut 10ng、プライマーdR1
及びdR3 各20pmol、dATP、dGTP、d
CTP、TTP 各200μM、アンプリタックDNA
ポリメラーゼ(宝酒造)2.5ユニット、トリス−HC
l(pH8.4) 10mM、KClの50mM、Mg
Cl2 2.5mM、ゼラチン 0.02%で、全量1
00μlの系で、ミネラルオイル重層後、94℃30
秒、60℃30秒、72℃1分、の条件で30サイクル
行った。反応後、重層したミネラルオイルを除き、反応
液の10μlを取り電気泳動により目的のサイズのDN
A断片が増幅されていることを確認した。その後反応液
をマイクロコン100(宝酒造)を用いて約10μlま
で濃縮・精製を行った。
(1) Preparation of DNA for mutation introduction by PCR Oligonucleotide (dR1) containing the desired mutation shown in SEQ ID NO: 2 of the Sequence Listing and oligo complementary to another position of the template shown in SEQ ID NO: 3 Using nucleotide (dR3) as a primer pair, pUC19-Mu of Example 1- (1) was prepared.
PCR was performed as follows using t as a template. The composition of the reaction solution was pUC19-Mut 10 ng, primer dR1
And dR3 20 pmol each, dATP, dGTP, d
CTP, TTP 200μM each, Amplitac DNA
Polymerase (Takara Shuzo) 2.5 units, Tris-HC
l (pH 8.4) 10 mM, KCl 50 mM, Mg
Cl 2 2.5 mM, gelatin 0.02%, total 1
00μl system, after overlaying mineral oil, 94 ℃ 30
Seconds, 60 ° C. for 30 seconds, 72 ° C. for 1 minute, and 30 cycles were performed. After the reaction, the layered mineral oil was removed, 10 μl of the reaction solution was taken, and the DN of the desired size was electrophoresed.
It was confirmed that the A fragment was amplified. Then, the reaction solution was concentrated and purified to about 10 μl using Microcon 100 (Takara Shuzo).

【0028】(2)宿主大腸菌への導入 (1)で調製したPCR産物(156bp)1μlとp
UC19−Mut 0.1ng分を50μlの大腸菌B
MH71−18mutSと混合し、実施例1−(4)と
同様にしてエクレトロポレーションにより導入し、コロ
ニー数から部位特異的変異の効率を数値化した。BMH
71−18mutSは実施例1−(3)で調製した宿主
No.2、No.6及びNo.7を使用し、エクレトロ
ポレーションの条件は 2.25kV、200Ω、2
5μFD、 1.5kV、100Ω、25μFDの2
種類に設定した。その結果を表3に示す。
(2) Introduction into E. coli host 1 μl of the PCR product (156 bp) prepared in (1) and p
UC19-Mut 0.1 ng was added to 50 μl of E. coli B
The mixture was mixed with MH71-18mutS and introduced by ectroporation in the same manner as in Example 1- (4), and the efficiency of site-specific mutation was quantified from the number of colonies. BMH
71-18 mutS is the host No. prepared in Example 1- (3). 2, No. 6 and No. 7 is used, and the conditions for ectroporation are 2.25kV, 200Ω, 2
5μFD, 1.5kV, 100Ω, 25μFD 2
Set to type. The results are shown in Table 3.

【0029】[0029]

【表3】 表 3 ─────────────────────────────────── 設定条件 設定条件 宿主No.2 73/104(70%) 1/3(33%) 宿主No.6 86/141(61%) 2/4(50%) 宿主No.7 2/124(2%) 0/7(0%) (青コロニー数/総コロニー数で示した) ───────────────────────────────────[Table 3]                             Table 3 ───────────────────────────────────                         Setting conditions Setting conditions   Host No. 2 73/104 (70%) 1/3 (33%)   Host No. 6 86/141 (61%) 2/4 (50%)   Host No. 7 2/124 (2%) 0/7 (0%)                       (Shown as number of blue colonies / total number of colonies) ───────────────────────────────────

【0030】実施例1において、短鎖の変異導入用DN
Aを用いた場合では、変異効率はエクレトロポレーショ
ンの条件に非常に左右されやすく、設定条件によっては
10%程度まで低下してしまう。ところがPCRによる
長鎖の変異導入用DNAを用いることにより、上記に示
したとおり条件によらず比較的安定な変異効率が得ら
れ、またその値も70%まで高めることに成功した。こ
のことから本発明方法においてPCRなどの手法を利用
し、長鎖の変異導入用DNAを用いることは、より確実
に部位特異的変異を行うための有効な手段である。
In Example 1, a short-chain mutation-introducing DN
When A is used, the mutation efficiency is very sensitive to the conditions of ectroporation, and depending on the set conditions, the mutation efficiency drops to about 10%. However, by using the long-chain mutation-introducing DNA by PCR, a relatively stable mutation efficiency was obtained regardless of the conditions as described above, and the value was successfully increased to 70%. From this fact, using a technique such as PCR and using a long-chain mutation-introducing DNA in the method of the present invention is an effective means for performing site-specific mutation more reliably.

【0031】実施例3 部位特異的変異導入用キットの構築 宿主大腸菌、コントロール用のベクターとオリゴヌクレ
オチドをセットにして、部位特異的変異導入用キット
(10回分)を構築した(表4)。なお、宿主大腸菌
(BMH71−18mutS)は、実施例1−(3)で
エクレトロポレーション用に調製した宿主No.2を用
いた。
Example 3 Construction of kit for site-directed mutagenesis A kit for site-directed mutagenesis (10 doses) was constructed by setting host Escherichia coli, a control vector and an oligonucleotide (Table 4). In addition, the host Escherichia coli (BMH71-18mutS) was the host No. 1 prepared for eclectoporation in Example 1- (3). 2 was used.

【0032】[0032]

【表4】 表 4 ─────────────────────────────────── BMH71−18mutS(10%グリセリン溶液) 500μl pUC19−Mut (10ng/μl) 10μl dR1 (100pmol/μl) 10μl ───────────────────────────────────[Table 4]                               Table 4 ───────────────────────────────────   BMH71-18mutS (10% glycerin solution) 500 μl   pUC19-Mut (10 ng / μl) 10 μl   dR1 (100 pmol / μl) 10 μl ───────────────────────────────────

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明により、より簡便な部位特異的変
異導入方法及び該方法に用いるためのキットが提供され
た。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a more convenient site-directed mutagenesis method and a kit for use in the method.

【0034】[0034]

【配列表】[Sequence list]

【0035】配列番号:1 配列の長さ:22 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸(合成DNA) 配列: CAGGGTTTTC CCAGTCACGA CG 22SEQ ID NO: 1 Sequence length: 22 Sequence type: Nucleic acid Number of chains: Single chain Topology: linear Sequence type: Other nucleic acid (synthetic DNA) Array: CAGGGTTTTC CCAGTCACGA CG 22

【0036】配列番号:2 配列の長さ:31 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸(合成DNA) 配列: GGGTAACGCC AGGGTTTTCC CAGTCACGAC G 31SEQ ID NO: 2 Sequence length: 31 Sequence type: Nucleic acid Number of chains: Single chain Topology: linear Sequence type: Other nucleic acid (synthetic DNA) Array: GGGTAACGCC AGGGTTTTCC CAGTCACGAC G 31

【0037】配列番号:3 配列の長さ:24 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸(合成DNA) 配列: GAGCGGATAA CAATTTCACA CAGG 24SEQ ID NO: 3 Sequence length: 24 Sequence type: Nucleic acid Number of chains: Single chain Topology: linear Sequence type: Other nucleic acid (synthetic DNA) Array: GAGCGGATAA CAATTTCACA CAGG 24

フロントページの続き (72)発明者 野田 晃弘 滋賀県大津市瀬田3丁目4番1号 寳酒 造株式会社中央研究所内 (72)発明者 中島 和男 滋賀県大津市瀬田3丁目4番1号 寳酒 造株式会社中央研究所内 (72)発明者 加藤 郁之進 滋賀県大津市瀬田3丁目4番1号 寳酒 造株式会社中央研究所内 (56)参考文献 Nucleic Acids Re s.,Vol.21,No.17(1993) p.3977−3980 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) CA(STN) BIOSIS/WPI(DIALOG) PubMedFront page continuation (72) Inventor Akihiro Noda 3-4-1 Seta, Otsu City, Shiga Prefecture, Central Research Laboratory, Inc. (72) Inventor Kazuo Nakajima 3-4-1 Seta, Otsu City, Shiga Prefecture Central Research Laboratory (72) Inventor Ikuno Kato 3-4-1 Seta, Otsu City, Shiga Prefecture Sake Brewing Central Research Laboratory (56) References Nucleic Acids Res. , Vol. 21, No. 17 (1993) p. 3977-3980 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) CA (STN) BIOSIS / WPI (DIALOG) PubMed

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 DNAの修復系を誘導させた大腸菌内で
変異を導入することを特徴とする部位特異的変異導入方
であって、下記の工程; (1)紫外線照射、アルキル化剤、又はDNA複製阻害
剤により宿主大腸菌を処理する工程、 (2)(1)で調製した宿主大腸菌に部位特異的変異導
入の標的となるDNAを挿入したベクターと変異導入用
DNAを導入する工程、 (3)(2)で調製した形質転換体を培養する工程、を
包含する部位特異的変異導入方法。
1. A site-directed mutagenesis method comprising introducing a mutation in Escherichia coli in which a DNA repair system is induced , which comprises the following steps: (1) UV irradiation, an alkylating agent, or DNA replication inhibition
Treating the host E. coli by agent, (2) (1) site-specific mutations guide host E. coli cells prepared in
Vector for insertion of target DNA and for mutation introduction
A step of introducing DNA, a step of culturing the transformant prepared in (3) and (2),
A site-directed mutagenesis method including.
【請求項2】請求項1記載の部位特異的変異導入方法に
用いるためのキットであって、紫外線照射、アルキル化
剤、又はDNA複製阻害剤により処理された大腸菌を含
むことを特徴とする部位特異的変異導入用キット。
2. A kit for use in the site-directed mutagenesis method according to claim 1, which comprises ultraviolet irradiation and alkylation.
A kit for site-directed mutagenesis, which comprises Escherichia coli treated with an agent or a DNA replication inhibitor .
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