JP3626782B2 - Oligonucleotide and nucleic acid sequence analysis method - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、オリゴヌクレオチド及び核酸の塩基配列解析法に関し、詳しくは、核酸の塩基配列決定、感染症や遺伝病の診断、ゲノムマッピング等の核酸の塩基配列解析に使用することができるハイブリダイゼーション用プローブに好適に利用できる新規な構造を有するオリゴヌクレオチド、及びそれを用いた塩基配列解析法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ハイブリダイゼーションによる核酸の塩基配列解析は、例えば塩基配列決定、感染症や遺伝病の診断、ゲノムマッピング等において広く行われている。また、SBH(sequencing by hybridization)[R.Drmanac,et al.,Science,260,1649(1993)]、すなわちハイブリッド形成による塩基配列決定法は、高速かつ低コストな方法として実用化が期待されている。
【0003】
これらの塩基配列解析においては、ハイブリダイゼーション(ハイブリッド形成)によって生じたプローブと標的配列とのハイブリッドの中で、ミスマッチが存在するものと、ミスマッチがなく完全に相補的なものとを区別する技術が必要である。
【0004】
ハイブリダイゼーション反応は、反応溶液のイオン強度、プローブ及びサンプルDNAの塩基構成、反応温度・時間等多くの要因によって支配される複雑な反応であるが、短鎖長のオリゴヌクレオチドをプローブとする場合には、ミスマッチを有するハイブリッドは完全に相補的なハイブリッドと比較して不安定なことから、これらの諸条件を適当に設定することによって、完全に相補的なハイブリッドのみが検出できるような系を構築することが理論的に可能であると考えられている。
【0005】
しかしながら、従来、高感度のハイブリダイゼーションを得るためにDNAの塩基を化学修飾する手法[Proc.Natl.Acad.Sci.USA,90,11460(1993)]やミスマッチの判別能を高めるためのハイブリダイゼーション条件としてハイブリダイゼーション後の洗浄を低温で長時間行う方法[DNA and Cell Biology,9,527(1990)]が提案されているが、十分な結果が得られていない。
【0006】
特に、プローブの末端付近にミスマッチが存在する場合のハイブリダイゼーションと、ミスマッチを含まないハイブリダイゼーションとを正確かつ高感度に区別することは困難であり、これが塩基配列解析の実用化の障壁となっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ハイブリダイゼーション法による核酸の塩基配列解析の精度を高めるために、高感度のハイブリダイゼーション結果が得られるとともに、末端にミスマッチを有するハイブリッドを完全に相補的なハイブリッドと明確に区別し得るオリゴヌクレオチド及び塩基配列解析法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、核酸の標的配列にハイブリダイズするべく特定の塩基配列を有する領域の末端に、或る種のヌクレオチドからなる領域が結合されたオリゴヌクレオチドを用いれば、高感度のハイブリダイゼーション結果が得られるとともに塩基対のミスマッチが高感度で検出可能なことを見いだし、本発明を完成するに至った。
【0009】
すなわち本発明は、
アデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、チミン(T)又はウラシル(U)から選ばれる塩基を含むヌクレオチドにより構成される特異的領域と、この特異的領域の5’末端又は3’末端の少なくとも一方に連結するアデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、チミン(T)及びウラシル(U)以外の他の塩基を含むヌクレオチドにより構成される非特異的領域とを有するオリゴヌクレオチドであって、
特異的領域は、前記オリゴヌクレオチドをハイブリダイズさせようとする試料核酸中の標的配列に対して相補的な特定の塩基配列を有し、
非特異的領域は、特異的領域を構成するヌクレオチドに含まれる塩基のそれぞれと塩基対を形成することができる、アデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、チミン(T)及びウラシル(U)以外の他の塩基を有する少なくとも一つのヌクレオチドまたはそのオリゴマーからなることを特徴とするオリゴヌクレオチドである。
【0010】
また本発明の方法は、
アデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、チミン(T)又はウラシル(U)から選ばれる塩基を含むヌクレオチドにより構成される特異的領域と、この特異的領域の5’末端及び3’末端の少なくとも一方に連結している、アデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、チミン(T)及びウラシル(U)以外の他の塩基を含むヌクレオチドにより構成される非特異的領域とを有するオリゴヌクレオチドであって、特異的領域は、前記オリゴヌクレオチドをハイブリダイズさせようとする試料核酸中の標的配列に対して相補的な特定の塩基配列を有し、非特異的領域は、特異的領域を構成するヌクレオチドに含まれる塩基のそれぞれと塩基対を形成することができる、アデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、チミン(T)及びウラシル(U)以外の他の塩基を有する少なくとも一つのヌクレオチドまたはそのオリゴマーからなるオリゴヌクレオチドを試料核酸にハイブリダイズさせるステップと、
そのハイブリダイゼーション強度またはハイブリダイゼーションの有無により、前記試料核酸中における前記オリゴヌクレオチド中の特異的領域の塩基配列と相補的な配列を有する標的配列の有無を判定するステップとを含むことを特徴とする核酸の塩基配列解析法である。
さらに本発明の他の方法は、
アデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、チミン(T)又はウラシル(U)から選ばれる塩基を含むヌクレオチドにより構成される特異的領域と、この特異的領域の5’末端及び3’末端の少なくとも一方に連結している、アデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、チミン(T)及びウラシル(U)以外の他の塩基を含むヌクレオチドにより構成される非特異的領域とを有するオリゴヌクレオチドであって、特異的領域は、前記オリゴヌクレオチドをハイブリダイズさせようとする試料核酸中の標的配列に対して相補的な特定の塩基配列を有し、非特異的領域は、特異的領域を構成するヌクレオチドに含まれる塩基のそれぞれと塩基対を形成することができる、アデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、チミン(T)及びウラシル(U)以外の他の塩基を有する少なくとも一つのヌクレオチドまたはそのオリゴマーからなるオリゴヌクレオチドを試料核酸にハイブリダイズさせるステップと、
そのハイブリダイゼーション強度を測定するステップと、
測定したハイブリダイゼーション強度に基づいて、標的配列と試料核酸中配列とのミスマッチ判別能を算出するステップとを含むことを特徴とする核酸塩基のミスマッチ判別方法である。
【0011】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
本明細書においていくつかの術語を用いるが、ここで用いるときそれらの術語は次の意味を有する。
【0012】
「試料核酸」とは、塩基配列の解析を目的として本発明のオリゴヌクレオチドとハイブリダイズさせる核酸を意味し、DNAであってもRNAであってもよい。「特異的領域」とは、ハイブリダイズしうる試料核酸中の標的配列と塩基配列の相補性を有し、各塩基がこの標的配列と対合を形成しうる領域を意味する。「通常の核酸を構成する塩基」とは、DNA又はRNAを構成するヌクレオチドに含まれる塩基、すなわちDNAにあってはアデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、チミン(T)の4種類の塩基を、RNAにあってはA、G、C及びウラシル(U)を意味する。「特異的対合を形成する塩基対」とは、AとTもしくはUとの間の塩基対、又はGとCとの間の塩基対を意味する。
【0013】
本発明のオリゴヌクレオチドは、特異的領域と、この特異的領域の両末端の少なくとも一方に連結する1または2の非特異的領域とを有する。本発明のオリゴヌクレオチドは、オリゴデオキシリボヌクレオチドであってもよく、またオリゴリボヌクレオチドであってもよい。
【0014】
特異的領域は、試料核酸中の標的配列に対して相補的な特定の塩基配列を有する。「相補的」とは、標的配列に対して完全に相補的である場合の他、少なくとも1塩基のミスマッチが存在する場合を含むことを意味する。特異的領域の長さは、ハイブリダイゼーションにおいてプローブとして機能しうる長さであれば特に制限されるものでないが、通常6〜50、好ましくは6〜20塩基対程度の長さが適当である。ハイブリダイゼーション領域DNAの塩基配列もまた特に制限されるものでなく、塩基配列の解析対称となるサンプルDNAの塩基配列に応じてその配列を適宜決定することができる。
【0015】
非特異的領域は、通常の核酸を構成する塩基のそれぞれと塩基対を形成することができる他の塩基を有する少なくとも一つのヌクレオチドまたはそのオリゴマーからなる。上記のような塩基としては、通常核酸を構成する塩基のいずれとも同等に結合するものであることが好ましく、さらに、その結合力が特異的対合を形成する塩基対の結合力よりも弱いことがより好ましい。
【0016】
このような塩基として具体的には、ヒポキサンチンを例示することができる。また、上記ヌクレオチドとして具体的には、ヒポキサンチンを塩基として有するデオキシリボヌクレオチドであるデオキシイノシンが挙げられる。
【0017】
非特異的領域を構成するヌクレオチドまたはそのオリゴマーの数は、特に制限されるものでないが、通常少なくとも一つ、好ましくは2〜20、より好ましくは2〜8とすることができる。
【0018】
非特異的領域が特異的領域に連結する位置もまた特に制限がなく、特異的領域の5’末端、3’末端のいずれでもよい。さらに特異的領域の5’末端及び3’末端の両方に非特異的領域が連結されていてもよい。これらの中では後者が好ましい。
【0019】
特異的領域の長さと非特異的領域の長さとの比は、特異的領域の長さやGC含量によっても異なるが、通常、特異的領域の長さが非特異的領域の長さと等しいか又はそれ以上であることが好ましい。
【0020】
本発明のオリゴヌクレオチドの合成法については特に限定されるものではなく、例えば、β−シアノエチルホスホアミダイト法[Nucleic AcidsRes.12 4539(1984)]、リン酸トリエステル法[Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81 5956(1984)]、ホスホン酸エステル法[Nucleic Acids Res.14 5399(1986)が挙げられる。特異的領域と非特異的領域との連結は、それぞれ別個に合成した後に行ってもよく、特異的領域を合成した後に非特異的領域を1ヌクレオチドずつ順次付加することにより行ってもよい。また、特異的領域と非特異的領域を同時に合成してもよい。
【0021】
本発明のオリゴヌクレオチドは、ハイブリダイゼーション用のプローブとして利用する場合には、不溶性担体に固定化された形態で使用してもよい。不溶性担体としては、ニトロセルロース、またはナイロンからなるフィルター、ガラス板、多孔質ガラス、シリカゲル、ラテックスなどが挙げられる。これらの不溶性担体に本発明のオリゴヌクレオチドを固定化する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、アミノ修飾したオリゴヌクレオチドを用いる場合には、表面に高密度のカルボキシル基を有するナイロンフィルター上にカルボキシル基を水溶性カルボジイミドによって活性化し、アミド結合させる手法[J.Org.26 2525(1961)]や、ビオチン修飾したオリゴヌクレオチドの場合にはアビジンを表面にコーティングした担体にビオチンーアビジン反応で結合させる方法[Biochemistry 11 2291(1972)]、アミノ修飾したオリゴヌクレオチドをトレシル基を導入したシリカゲルに固定化する方法[Analytical Chemistry Symposium Series9 203(1981)]が挙げられる。また、フィルター上で固定化されたオリゴヌクレオチドを作製する方法として、フォトリソグラフィーを応用した手法によって固相上で多種類のDNAを同時に合成する方法[Science,251 767(1991)]やシールされたガラス板上にDNA合成試薬を接触させることによる合成法[Nucleic Acids Res.22 1368(1994)]等も使用することができる。
【0022】
上記で詳述した本発明のオリゴヌクレオチドは、核酸の塩基配列解析に利用することができる。すなわち本発明の核酸の塩基配列解析法は、上記オリゴヌクレオチドを試料核酸にハイブリダイズさせるステップと、そのハイブリダイゼーション強度またはハイブリダイゼーションの有無により、前記試料核酸中における前記オリゴヌクレオチド中の特異的領域の塩基配列と相補的な配列を有する標的配列の有無を判定するステップとを含む。本発明の方法により、ハイブリダイゼーション感度を上昇させることが可能となるとともに、完全に相補的なハイブリッドとミスマッチを有するハイブリッド、特に従来法で区別が困難であった末端ミスマッチが区別し易くなり、それによってハイブリダイゼーション法によるDNA塩基配列解析が容易になる。
【0023】
次に、本発明のオリゴヌクレオチドを用いたハイブリダイゼーションにおいて、ミスマッチが存在する場合のハイブリダイゼーションと、ミスマッチを含まないハイブリダイゼーションとを如何にして正確かつ高感度に区別することができるかを説明する。図1は、通常のオリゴヌクレオチドとこのオリゴヌクレオチドにほぼ相補的であるがミスマッチを含む試料核酸とのハイブリッドを示す模式図である。一般的に、ミスマッチがハイブリッドの中央部に存在する場合にはハイブリダイゼーションに重大な障害となるが、ハイブリッドの末端付近にある場合には、中央部に存在する場合に比べて障害は小さい。
【0024】
一方、上記オリゴヌクレオチドと同一の配列の特異的領域を有する本発明のオリゴヌクレオチドと上記試料核酸とのハイブリッドを模式的に図2に示す。図2においてIはイノシンを表す。この図に示されるように、イノシンはいずれのヌクレオチドとも塩基対を形成することができるので、非特異的領域の分だけハイブリッドの長さは延長される。すなわち、通常のオリゴヌクレオチドではハイブリッドの末端に存在していたミスマッチは、本発明のオリゴヌクレオチドではハイブリッドの中央部に位置することとなる。また、ハイブリダイゼーション強度も高くなる。したがって、ミスマッチを含まないハイブリダイゼーションとミスマッチを含むハイブリダイゼーションを区別することが容易になる。非特異的領域が特異的領域の5’末端に連結されていれば、特異的領域の5’末端側のミスマッチを検出しやすくなり、非特異的領域が特異的領域の3’末端に連結されていれば、特異的領域の3’末端側のミスマッチを検出しやすくなる。さらに、非特異的領域が特異的領域の5’末端及び3’末端の両方に連結されていれば、特異的領域の5’末端側及び3’末端側のミスマッチの両方を検出することが容易となる。
【0025】
本発明のオリゴヌクレオチドを用いたハイブリダイゼーションの条件は、特に限定されるものではなく、試料核酸の種類や配列、及びオリゴヌクレオチドの配列によって至適な条件は変化し得る。例えば、比較的短鎖のオリゴヌクレオチドを用いた場合は、ハイブリダイゼーション温度を低温にするなど条件を緩く設定することが望ましい。また、DNA塩基配列中にGC残基が多い場合は、AT残基が多い場合に比してハイブリッドの安定性は強まるが、この現象を相殺するためにテトラメチルアンモニウムクロライド等の4級アミンの塩を用いる方法[Proc.Natl.Acad.Sci.USA 82,1585(1985)]が効果的である。またハイブリダイゼーション溶液中に界面活性剤、例えば、ドデシル硫酸ナトリウム(Sodium Dodecylsulfate)、N−ラウロイルサルコシン酸ナトリウム(Sodium N−Lauroylsarcosinate)等を添加する方法もハイブリダイゼーション感度の向上に効果的である(実施例C参照)。
【0026】
核酸の塩基配列の解析をハイブリダイゼーションによって行う場合、試料核酸または本発明のオリゴヌクレオチドのいずれかが標識されていることが好ましい。標識化の方法は特に限定されるものではなく、例えば、ラジオアイソトープや蛍光色素を用いる手法等を挙げることができる。ハイブリダイゼーションの結果は、各種標識法に即した方法によって測定することができる。
【0027】
本発明の塩基配列解析の応用例としては、ハイブリダイゼーション法を用いたDNA塩基配列の決定[Genomics、13 1378(1992)]や感染症及び遺伝的疾患の診等、巨大ゲノムDNAのマッピング等に応用可能である。感染症の診断法としては、例えば、被験者の血液等よりDNAを抽出し、そのDNAに対して各種病原体固有の配列から本発明の方法によりDNAプローブを作製し、ハイブリダイゼーション反応を行い、病原体の存在を検出する方法が挙げられる。遺伝的疾患の診断法としては、遺伝病の原因遺伝子に特異的な配列をもとに本発明の方法によりオリゴヌクレオチドを作製し、被験者より得た染色体DNAとのハイブリダイゼーションを行い、その遺伝子中の変異の有無を検出する。巨大ゲノムDNAのマッピングはゲノムDNA解析プロジェクト等には必須の技術であるが、ゲノムバンクに対して本発明の方法で作製した多数のDNAプローブとハイブリダイゼーションを行うことで各クローンのゲノム上での配置が決定できる[第16回日本分子生物学会年会 講演要旨集 1334(1993)]。DNA塩基配列の決定は、従来、DNAを化学的に分解する方法[Proc.Natl.Acad.Sci.USA,74 560(1977)]やDNA合成酵素による方法[Proc.Natl.Acad.Sci.USA,745463(1977)]が用いられているが、ハイブリダイゼーション法を用いたDNA塩基配列の解析法(SBH;Sequencing By Hybridization)は、近年注目されている手法である[Science,260 1649(1993)]。SBH法は、適当なハイブリダイゼーション条件を設定することで、目的の長鎖DNAに対して、それと完全に相補的なオリゴDNAプローブのみを選択的にハイブリダイズさせ、特異的にハイブリダイズしたオリゴDNAプローブのデータを集積し解析することで、目的の長鎖DNAの塩基配列を決定する技術である。
【0028】
さらに、本発明のオリゴヌクレオチドは、PCR法(polymerase chain reaction)や塩基配列決定などにおけるポリメラーゼ反応のプライマーとしての利用も期待される。
【0029】
【実施例】
実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例により本発明は何等限定されるものではない。
【0030】
【実施例A】
ハイブリダイゼーション強度の測定
(A)オリゴヌクレオチドの合成
アプライド・バイオシステムズ社(Applied Biosystems ;ABI社)製のDNA合成装置(装置名394 DNA/RNA Synthesiser)によって表1に示す配列を有する本発明のオリゴヌクレオチド、比較対象用オリゴヌクレオチド、及び試料DNAを合成した。尚、以下のオリゴヌクレオチドNo.は配列表の配列番号に相当する。
【0031】
【表1】
【0032】
上記オリゴヌクレオチド及び試料DNAの合成は標準のプロトコール通りに行い、5’末端の保護基であるトリチル基は除かないサイクルにて合成を終了した。上記(9)の試料DNAをOPCカートリッジ(ABI社製)を用いて精製を行った。上記(1)〜(9)のオリゴヌクレオチド及び試料DNAを濃縮乾固した後、(1)〜(8)については0.5M重炭酸ナトリウム緩衝液(pH8.4)に、(9)についてはTE緩衝液に懸濁し、260nmの吸光度測定により定量し、1nmol/μlに調整した。
【0033】
(B)オリゴヌクレオチドの固定化
オリゴヌクレオチドの固定化は、表面に高密度の陰イオン性カルボキシル基を有するナイロン膜にアミノ修飾オリゴヌクレオチドのアミノ基をアミド結合させることにより、以下の通り行った。
【0034】
バイオダインC(商標;ポール社製)膜を0.1N HClによりすすぎ、酸性化した後、20%EDC(1−エチル−3−ジメチルアミノプロピルカルボジイミド塩酸塩)に室温15〜30分間浸した。脱イオン水及び0.5M重炭酸ナトリウム緩衝液(pH8.4)で軽くすすいだ後、ドットブロット装置(Bio−Rad社製)にセットした。0.5M重炭酸ナトリウム緩衝液(pH8.4)に懸濁されたアミノ修飾オリゴヌクレオチドを15分間室温で膜と反応させた。TBS(Tris−緩衝食塩水)/0.1% Tween−20によりすすいだ膜を、0.1N NaOHにて10分間処理し、脱イオン水で軽くすすいだ後風乾した。
【0035】
(C)試料DNAの標識化
試料DNAの標識化は[γ−32P]ATPによって、5’末端を放射性ラベルした。反応は、DNA5’末端標識キット(MEGALABELTM;宝酒造社製)により行った。
【0036】
(D)ハイブリダイゼーション反応
前記のオリゴヌクレオチド固定化フィルターと、放射性標識した試料DNAとを、5× SSC(750mM塩化ナトリウム・75mMクエン酸三ナトリウム)/0.1% (ドデシル硫酸ナトリウム)緩衝液中にて、4〜10℃ 1時間〜一晩ハイブリダイゼーションさせた。ハイブリダイゼーション反応後、2× SSC/0.1% SDS緩衝液にて、4〜10℃、5分間の洗浄を3回行った。風乾した後、オートラジオグラフィーにて、各ドットの放射線量を測定し、ハイブリダイゼーション強度を算出した。
【0037】
その結果を表2に示す。結果は対照とした比較例のオリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーション強度を1とする相対値で示した。特異的領域の配列が異なる場合にハイブリダイゼーション量も変化するが、イノシン(非特異的領域)の導入によりいずれの場合もハイブリダイゼーション量が増大することが判明した。結合の種類及び数が全く同じ場合では、イノシンを3’、5’両末端に導入した場合の方が5’末端のみにイノシンを導入した場合よりもハイブリダイゼーション量が高いことが判明した。3’、5’両末端にイノシンを導入することで、高感度のハイブリダイゼーションが実現される。
【0038】
【表2】
【0039】
【実施例B】
ミスマッチの判別
(A)オリゴヌクレオチドの合成
アプライド・バイオシステムズ社(Applied Biosystems ;ABI社)製のDNA合成装置(装置名394 DNA/RNA Synthesiser)によって表3に示す配列を有する本発明のオリゴヌクレオチド、比較対象用オリゴヌクレオチド及び試料DNAを、上記実施例Aの(A)と同様の方法で合成した。
【0040】
【0041】
(B)オリゴヌクレオチドの固定化
実施例Aの(B)と同様にして行った。
(C)試料DNAの標識化
実施例Aの(C)と同様にして行った。
(D)ハイブリダイゼーション反応
実施例Aの(D)と同様にして行った。
(E)ミスマッチ判別能の計算
ハイブリダイゼーション反応によって得られた結果より、ミスマッチ判別能を算出した。ミスマッチ判別能とは、下記のD値(Discrimination value)を指標とする概念であり、ミスマッチの区別し易さをさす。
【0042】
【数1】
【0043】
試料DNAと完全に相補的な配列のハイブリダイゼーション量とは、対照例の配列のハイブリダイゼーション量を指し、ミスマッチを有する配列のハイブリダイゼーション量とは、その対照例に対応する比較例あるいは実施例の配列のハイブリダイゼーション量を指す。D値は、対照例の配列に対する比較例あるいは実施例の配列のハイブリダイゼーション量の比である。即ち、対照例の配列のD値は1であり、比較例及び実施例に関してはD値が高ければその配列が対照例の配列と区別し易い(ハイブリダイゼーション量が対照例に対して小さい)ことを表す。
【0044】
表4に各配列のD値を示す。イノシンを導入したオリゴヌクレオチドの方がD値が高く、特に3’,5’両末端にイノシンを導入したオリゴヌクレオチドの方がD値が高い。ミスマッチの判別能は、イノシンを導入したオリゴヌクレオチド、特に3’,5’両末端にイノシンを導入したオリゴヌクレオチドが優れていることが判明した。
【0045】
【表4】
【0046】
【実施例C】
界面活性剤のハイブリダイゼーション反応への影響
(A)DNAの合成
アプライド・バイオシステムズ社(Applied Biosystems ;ABI社)製のDNA合成装置(装置名394 DNA/RNA Synthesiser)によって表5に示す配列を有する本発明のオリゴヌクレオチド、比較対称用オリゴヌクレオチド及び試料DNAを、上記実施例Aの(A)と同様の方法で合成した。
【0047】
【表5】
【0048】
(B)DNAの固定化
実施例Aの(B)と同様にして行った。
(C)DNAの標識化
実施例Aの(C)と同様にして行った。
(D)ハイブリダイゼーション反応
前記のオリゴヌクレオチド固定化フィルターに対して、放射性標識した試料DNAを、5× SSC(750mM塩化ナトリウム・75mMクエン酸三ナトリウム)/7% N−ラウロイルサルコシン酸ナトリウム緩衝液中にて、4〜10℃1時間〜一晩ハイブリダイゼーション反応させた。ハイブリダイゼーション反応後、2× SSC/0.1% SDS緩衝液にて、4〜10℃、5分間の洗浄を3回行った。また、対照実験として、同様に作製したオリゴヌクレオチド固定化フィルターに対して、5× SSC(750mM塩化ナトリウム・75mMクエン酸三ナトリウム)緩衝液中にて、4〜10℃ 1時間〜一晩ハイブリダイゼーション反応させた。ハイブリダイゼーション反応後、2× SSC緩衝液にて、4〜10℃・5分間の洗浄を3回行った。風乾した後、オートラジオグラフィーにて、各ドットの放射線量を測定し、ハイブリダイゼーション強度を算出した。
【0049】
その結果を表6に示す。結果は、界面活性剤(N−ラウロイルサルコシン酸ナトリウム)を用いた場合の背景の放射線量を1とする相対値で示した。ハイブリダイゼーション反応にN−ラウロイルサルコシン酸ナトリウムを添加させるとフィルターへの非特異的な吸着によるバックグラウンドのシグナルを低下させる効果とともに、ハイブリダイゼーション強度が増大し、結果としてハイブリダイゼーション感度の向上が認められた。
【0050】
【表6】
【0051】
【発明の効果】
本発明によれば、ハイブリダイゼーション感度を上昇させることが可能となるとともに、完全に相補的なハイブリッドとミスマッチを有するハイブリッド、特にハイブリッドの末端部でのミスマッチが区別し易くなり、それによってハイブリダイゼーション法によるDNA塩基配列解析が容易になる。
【0052】
【配列表】
配列番号:1
配列の長さ:8
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 合成オリゴヌクレオチド
配列
【0053】
配列番号:2
配列の長さ:8
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 合成オリゴヌクレオチド
配列
【0054】
配列番号:3
配列の長さ:8
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 合成オリゴヌクレオチド
配列
【0055】
配列番号:4
配列の長さ:8
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 合成オリゴヌクレオチド
配列
【0056】
配列番号:5
配列の長さ:12
配列の型:核酸
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配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
配列
【0057】
配列番号:6
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配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
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【0058】
配列番号:7
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配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
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【0059】
配列番号:8
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配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
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【0060】
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【0061】
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【0062】
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【0063】
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【0064】
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【0065】
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【0066】
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【0067】
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【0068】
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【0069】
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【0070】
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【0071】
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【0072】
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【0073】
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配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
配列
【0074】
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配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
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【0075】
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配列の型:核酸
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配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
配列
【0076】
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配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
配列
【0077】
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配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
配列
【0078】
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配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
配列
【0079】
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配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
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【0080】
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配列の型:核酸
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配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
配列
【0081】
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配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
配列
【0082】
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配列の型:核酸
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配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
配列
【0083】
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配列の型:核酸
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配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
配列
【0084】
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配列の型:核酸
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配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
配列
【0085】
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配列の型:核酸
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配列
【0086】
配列番号:35
配列の長さ:24
配列の型:核酸
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配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド
配列
【図面の簡単な説明】
【図1】通常のオリゴヌクレオチドと核酸とのハイブリッドを示す模式図。
【図2】本発明のオリゴヌクレオチドと核酸とのハイブリッドを示す模式図。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method for analyzing nucleotide sequences of oligonucleotides and nucleic acids, and more particularly, for hybridization that can be used for nucleotide sequence analysis of nucleic acids, diagnosis of infectious diseases and genetic diseases, genome mapping, etc. The present invention relates to an oligonucleotide having a novel structure that can be suitably used as a probe, and a method for analyzing a base sequence using the oligonucleotide.
[0002]
[Prior art]
Nucleic acid base sequence analysis by hybridization is widely performed, for example, in base sequence determination, diagnosis of infectious diseases and genetic diseases, genome mapping, and the like. In addition, SBH (sequencing by hybridization) [R. Drmanac, et al. Science, 260, 1649 (1993)], that is, a method for determining a base sequence by hybridization is expected to be put to practical use as a high-speed and low-cost method.
[0003]
In these base sequence analyses, there is a technology that distinguishes between the hybrids between the probe and target sequences generated by hybridization (hybridization) that have mismatches and those that are completely complementary without mismatches. is necessary.
[0004]
Hybridization reaction is a complex reaction governed by many factors such as ionic strength of reaction solution, base composition of probe and sample DNA, reaction temperature and time, etc. Since hybrids with mismatches are unstable compared to completely complementary hybrids, a system that can detect only completely complementary hybrids can be constructed by appropriately setting these conditions. It is considered theoretically possible to do.
[0005]
However, conventionally, a technique of chemically modifying DNA bases to obtain highly sensitive hybridization [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 11460 (1993)] and a method [DNA and Cell Biology, 9, 527 (1990)] in which washing after hybridization is performed at a low temperature for a long time as hybridization conditions to enhance mismatch discrimination ability. However, sufficient results have not been obtained.
[0006]
In particular, it is difficult to accurately and highly sensitively discriminate between hybridization when there is a mismatch near the end of the probe and hybridization that does not contain a mismatch, and this becomes a barrier to the practical application of nucleotide sequence analysis. Yes.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The purpose of the present invention is to obtain a highly sensitive hybridization result in order to increase the accuracy of nucleic acid base sequence analysis by the hybridization method, and to clearly distinguish hybrids having mismatches at the ends from completely complementary hybrids. It is to provide an oligonucleotide and a base sequence analysis method that can be used.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have bound a region composed of a certain nucleotide at the end of a region having a specific base sequence to hybridize with a target sequence of a nucleic acid. It was found that the use of the oligonucleotides yielded a highly sensitive hybridization result and a base pair mismatch could be detected with high sensitivity, thereby completing the present invention.
[0009]
That is, the present invention
Consists of nucleotides containing a base selected from adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T) or uracil (U)Link to a specific region and at least one of the 5 'end or the 3' end of this specific regionConsists of nucleotides containing bases other than adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T) and uracil (U)An oligonucleotide having a non-specific region,
The specific region is the target sequence in the sample nucleic acid to be hybridized with the oligonucleotide.Complementary toHaving a specific base sequence,
The non-specific region isIncluded in nucleotides constituting specific regionsCan form base pairs with each of the bases,Other than adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T) and uracil (U)Consists of at least one nucleotide having another base or oligomer thereofIt is characterized byIt is an oligonucleotide.
[0010]
The method of the present invention also includes
A specific region composed of nucleotides containing a base selected from adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T) or uracil (U), and the 5 ′ end and 3 of this specific region 'Nonspecific consisting of nucleotides containing other bases other than adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T) and uracil (U) linked to at least one of the ends A specific region has a specific base sequence complementary to a target sequence in a sample nucleic acid to be hybridized with the oligonucleotide, and a non-specific region is Which can form base pairs with each of the bases contained in the nucleotides constituting the specific region, adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine At least one nucleotide or oligonucleotide consisting oligomer thereof having a T) and uracil (U) other than the other basesHybridizing to a sample nucleic acid;
Determining the presence or absence of a target sequence having a sequence complementary to the base sequence of a specific region in the oligonucleotide in the sample nucleic acid according to the hybridization intensity or the presence or absence of hybridization.It is characterized byThis is a nucleic acid base sequence analysis method.
Yet another method of the present invention provides:
A specific region composed of nucleotides containing a base selected from adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T) or uracil (U), and the 5 ′ end and 3 of this specific region 'Nonspecific consisting of nucleotides containing other bases other than adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T) and uracil (U) linked to at least one of the ends A specific region has a specific base sequence complementary to a target sequence in a sample nucleic acid to be hybridized with the oligonucleotide, and a non-specific region is Which can form base pairs with each of the bases contained in the nucleotides constituting the specific region, adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine A step of hybridizing the nucleic acid sample at least one nucleotide or oligonucleotide consisting oligomer thereof having a T) and uracil (U) other than the other bases,
Measuring the hybridization intensity;
A method for discriminating a nucleobase mismatch, comprising: calculating a mismatch discriminating ability between a target sequence and a sequence in a sample nucleic acid based on the measured hybridization intensity.
[0011]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
Several terms are used herein, but when used herein, these terms have the following meanings.
[0012]
The “sample nucleic acid” means a nucleic acid that is hybridized with the oligonucleotide of the present invention for the purpose of analyzing the base sequence, and may be DNA or RNA. The “specific region” means a region having a complementarity between a target sequence and a base sequence in a sample nucleic acid that can hybridize, and each base can form a pair with the target sequence. “A base constituting a normal nucleic acid” means a base contained in a nucleotide constituting DNA or RNA, that is, in the case of DNA, adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T). In RNA, four types of bases are A, G, C, and uracil (U). The “base pair that forms a specific pair” means a base pair between A and T or U or a base pair between G and C.
[0013]
The oligonucleotide of the present invention has a specific region and one or two non-specific regions linked to at least one of both ends of the specific region. The oligonucleotide of the present invention may be an oligodeoxyribonucleotide or an oligoribonucleotide.
[0014]
The specific region is the target sequence in the sample nucleic acid.Complementary toIt has a specific base sequence. "Complementary"Is a mismatch of at least one base other than when it is perfectly complementary to the target sequence"ButIt means to include the case where it exists. The length of the specific region is not particularly limited as long as it can function as a probe in hybridization, but a length of about 6 to 50, preferably about 6 to 20 base pairs is appropriate. The base sequence of the hybridization region DNA is not particularly limited, and the sequence can be appropriately determined according to the base sequence of the sample DNA that is symmetrical to the base sequence.
[0015]
The non-specific region is composed of at least one nucleotide having an other base capable of forming a base pair with each of bases constituting a normal nucleic acid or an oligomer thereof. The base as described above is preferably one that normally binds to any of the bases constituting the nucleic acid, and the binding strength is weaker than the binding strength of the base pair that forms the specific pairing. Is more preferable.
[0016]
Specific examples of such a base include hypoxanthine. Specific examples of the nucleotide include deoxyinosine which is a deoxyribonucleotide having hypoxanthine as a base.
[0017]
The number of nucleotides or oligomers constituting the non-specific region is not particularly limited, but is usually at least one, preferably 2 to 20, more preferably 2 to 8.
[0018]
The position at which the non-specific region is linked to the specific region is not particularly limited, and may be either the 5 'end or the 3' end of the specific region. Furthermore, a non-specific region may be linked to both the 5 'end and the 3' end of the specific region. Of these, the latter is preferred.
[0019]
The ratio of the length of the specific region to the length of the non-specific region varies depending on the length of the specific region and the GC content, but usually the length of the specific region is equal to or less than the length of the non-specific region. The above is preferable.
[0020]
The method for synthesizing the oligonucleotide of the present invention is not particularly limited. For example, the β-cyanoethyl phosphoramidite method [Nucleic Acids Res. 12 4539 (1984)], phosphate triester method [Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81 5956 (1984)], phosphonic acid ester method [Nucleic Acids Res. 14 5399 (1986). The specific region and the non-specific region may be linked to each other after being synthesized separately, or after the specific region is synthesized, the non-specific region may be sequentially added one nucleotide at a time. Moreover, a specific region and a non-specific region may be synthesized simultaneously.
[0021]
The oligonucleotide of the present invention may be used in a form immobilized on an insoluble carrier when used as a probe for hybridization. Examples of the insoluble carrier include a filter made of nitrocellulose or nylon, a glass plate, porous glass, silica gel, latex and the like. The method for immobilizing the oligonucleotide of the present invention on these insoluble carriers is not particularly limited. For example, when an amino-modified oligonucleotide is used, it is used on a nylon filter having a high-density carboxyl group on the surface. A method in which a carboxyl group is activated with water-soluble carbodiimide to form an amide bond [J. Org. 26 2525 (1961)], and in the case of an oligonucleotide modified with biotin, a method in which avidin is bound to a carrier coated on the surface by a biotin-avidin reaction [Biochemistry 11 2291 (1972)], and an amino-modified oligonucleotide is converted into a tresyl group. And a method of immobilizing on silica gel introduced with [Analytical Chemistry Symposium Series 9 203 (1981)]. In addition, as a method for producing an oligonucleotide immobilized on a filter, a method of simultaneously synthesizing many types of DNA on a solid phase by a technique applying photolithography [Science, 251 767 (1991)] and sealing were performed. Synthesis method by contacting a DNA synthesis reagent on a glass plate [Nucleic Acids Res. 22 1368 (1994)] can also be used.
[0022]
The oligonucleotide of the present invention described in detail above can be used for nucleic acid base sequence analysis. That is, the nucleic acid base sequence analysis method of the present invention comprises a step of hybridizing the oligonucleotide to a sample nucleic acid and a specific region in the oligonucleotide in the sample nucleic acid depending on the hybridization intensity or presence / absence of hybridization. Determining the presence or absence of a target sequence having a sequence complementary to the base sequence. The method of the present invention makes it possible to increase hybridization sensitivity, and makes it easy to distinguish between completely complementary hybrids and hybrids having mismatches, particularly terminal mismatches that were difficult to distinguish by conventional methods. This facilitates DNA base sequence analysis by the hybridization method.
[0023]
Next, in the hybridization using the oligonucleotide of the present invention, it will be explained how hybridization can be accurately and highly sensitively performed when there is a mismatch and when there is no mismatch. . FIG. 1 is a schematic diagram showing a hybrid of a normal oligonucleotide and a sample nucleic acid that is almost complementary to this oligonucleotide but contains a mismatch. In general, when a mismatch exists in the center of the hybrid, it becomes a serious obstacle to hybridization, but when near the end of the hybrid, the obstacle is smaller than when it exists in the center.
[0024]
On the other hand, a hybrid of the oligonucleotide of the present invention having a specific region having the same sequence as the oligonucleotide and the sample nucleic acid is schematically shown in FIG. In FIG. 2, I represents inosine. As shown in this figure, since inosine can base pair with any nucleotide, the length of the hybrid is increased by the non-specific region. That is, the mismatch existing at the end of the hybrid in the normal oligonucleotide is located in the center of the hybrid in the oligonucleotide of the present invention. Also, the hybridization intensity is increased. Therefore, it becomes easy to distinguish between hybridization that does not include a mismatch and hybridization that includes a mismatch. If the non-specific region is linked to the 5 ′ end of the specific region, it becomes easy to detect a mismatch on the 5 ′ end side of the specific region, and the non-specific region is linked to the 3 ′ end of the specific region. If so, it becomes easier to detect a mismatch on the 3 ′ end side of the specific region. Furthermore, if the non-specific region is linked to both the 5 ′ end and the 3 ′ end of the specific region, it is easy to detect both the 5 ′ end and 3 ′ end mismatches of the specific region. It becomes.
[0025]
The conditions for hybridization using the oligonucleotide of the present invention are not particularly limited, and the optimum conditions may vary depending on the type and sequence of the sample nucleic acid and the sequence of the oligonucleotide. For example, when a relatively short oligonucleotide is used, it is desirable to set the conditions loosely, for example, by lowering the hybridization temperature. In addition, when there are many GC residues in the DNA base sequence, the stability of the hybrid is stronger than when there are many AT residues. To offset this phenomenon, quaternary amines such as tetramethylammonium chloride Method using salt [Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82, 1585 (1985)] is effective. In addition, a method of adding a surfactant, for example, sodium dodecyl sulfate, sodium N-lauroyl sarcosinate, etc. to the hybridization solution is also effective in improving the hybridization sensitivity (implementation). See Example C).
[0026]
When analyzing the base sequence of a nucleic acid by hybridization, it is preferable that either the sample nucleic acid or the oligonucleotide of the present invention is labeled. The labeling method is not particularly limited, and examples thereof include a method using a radioisotope or a fluorescent dye. The result of hybridization can be measured by a method according to various labeling methods.
[0027]
Examples of application of the base sequence analysis of the present invention include determination of DNA base sequences using hybridization methods [Genomics, 13 1378 (1992)], diagnosis of infectious diseases and genetic diseases, and the like for mapping of large genomic DNA. Applicable. As a method for diagnosing infectious diseases, for example, DNA is extracted from the blood of a subject, DNA probes are prepared from the sequences unique to various pathogens for the DNA by the method of the present invention, hybridization reaction is performed, and pathogens are detected. A method for detecting the presence is mentioned. As a method for diagnosing a genetic disease, an oligonucleotide is prepared by the method of the present invention based on a sequence specific to a gene causing a genetic disease, and hybridization with a chromosomal DNA obtained from a subject is performed. Detect the presence or absence of mutations. Mapping of large genomic DNA is an essential technique for genomic DNA analysis projects, etc., but hybridization is performed on the genome of each clone on the genome bank by using a number of DNA probes prepared by the method of the present invention. The arrangement can be determined [Abstracts of the 16th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan 1334 (1993)]. The determination of the DNA base sequence is conventionally performed by a method of chemically degrading DNA [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 74 560 (1977)] and a method using DNA synthase [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 745463 (1977)] is used, but a DNA base sequence analysis method (SBH; Sequencing By Hybridization) using a hybridization method is a technique that has attracted attention in recent years [Science, 260 1649 (1993). ]]. In the SBH method, by setting appropriate hybridization conditions, only an oligo DNA probe that is completely complementary to the target long-chain DNA is selectively hybridized, and specifically hybridized oligo DNA. This is a technique for determining the base sequence of a target long-chain DNA by accumulating and analyzing probe data.
[0028]
Furthermore, the oligonucleotide of the present invention is also expected to be used as a primer for polymerase reaction in PCR method (polymerase chain reaction), base sequence determination and the like.
[0029]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
[0030]
[Example A]
Measurement of hybridization intensity
(A) Synthesis of oligonucleotide
The oligonucleotides of the present invention having the sequences shown in Table 1 by using a DNA synthesizer (Applied Biosystems; ABI) (apparatus name: 394 DNA / RNA Synthesizer), a comparison target oligonucleotide, and a sample DNA were used. Synthesized. In addition, the following oligonucleotide No. Corresponds to the SEQ ID No. in the sequence listing.
[0031]
[Table 1]
[0032]
The oligonucleotide and sample DNA were synthesized according to a standard protocol, and the synthesis was completed in a cycle in which the trityl group which is a protecting group at the 5 'end was not removed. The sample DNA of (9) was purified using an OPC cartridge (ABI). After concentrating and drying the oligonucleotides (1) to (9) and the sample DNA, 0.5M sodium bicarbonate buffer (pH 8.4) is used for (1) to (8), and (9) is used for (9). It was suspended in TE buffer, quantified by measuring absorbance at 260 nm, and adjusted to 1 nmol / μl.
[0033]
(B) Immobilization of oligonucleotide
Immobilization of the oligonucleotide was carried out as follows by amide bonding the amino group of the amino-modified oligonucleotide to a nylon membrane having a high-density anionic carboxyl group on the surface.
[0034]
A Biodyne C (trademark; manufactured by Pall) membrane was rinsed with 0.1 N HCl, acidified, and then immersed in 20% EDC (1-ethyl-3-dimethylaminopropylcarbodiimide hydrochloride) at room temperature for 15 to 30 minutes. After rinsing lightly with deionized water and 0.5 M sodium bicarbonate buffer (pH 8.4), the sample was set on a dot blot apparatus (Bio-Rad). Amino modified oligonucleotide suspended in 0.5 M sodium bicarbonate buffer (pH 8.4) was allowed to react with the membrane for 15 minutes at room temperature. Membranes rinsed with TBS (Tris-buffered saline) /0.1% Tween-20 were treated with 0.1 N NaOH for 10 minutes, rinsed lightly with deionized water and then air dried.
[0035]
(C) Labeling of sample DNA
The sample DNA was labeled with [γ-32P] ATP by radiolabeling the 5 'end. The reaction was performed with a DNA 5 'end labeling kit (MEGALABELTM; manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.).
[0036]
(D) Hybridization reaction
The oligonucleotide-immobilized filter and the radiolabeled sample DNA were placed in 5 × SSC (750 mM sodium chloride / 75 mM trisodium citrate) /0.1% (sodium dodecyl sulfate) buffer for 4-10. C. Hybridization was performed for 1 hour to overnight. After the hybridization reaction, washing was performed 3 times with 2 × SSC / 0.1% SDS buffer at 4 to 10 ° C. for 5 minutes. After air drying, the radiation dose of each dot was measured by autoradiography, and the hybridization intensity was calculated.
[0037]
The results are shown in Table 2. The results are shown as relative values with the hybridization intensity of the comparative oligonucleotide as a control taken as 1. When the sequence of the specific region is different, the amount of hybridization also changes, but it has been found that the amount of hybridization increases in any case by introducing inosine (non-specific region). When the types and numbers of bonds were exactly the same, it was found that the amount of hybridization was higher when inosine was introduced at both 3 'and 5' ends than when inosine was introduced only at the 5 'end. By introducing inosine at both ends of 3 'and 5', highly sensitive hybridization is realized.
[0038]
[Table 2]
[0039]
Example B
Mismatch determination
(A) Synthesis of oligonucleotide
The oligonucleotides of the present invention having the sequences shown in Table 3 using the DNA synthesizer (Applied Biosystems; ABI) (apparatus name: 394 DNA / RNA Synthesizer) manufactured by Applied Biosystems (ABI), the comparative oligonucleotides and the sample DNA, The compound was synthesized in the same manner as in Example A (A).
[0040]
[0041]
(B) Immobilization of oligonucleotide
It carried out like (B) of Example A.
(C) Labeling of sample DNA
It carried out like (C) of Example A.
(D) Hybridization reaction
It carried out like (D) of Example A.
(E) Calculation of mismatch discrimination ability
The mismatch discrimination ability was calculated from the results obtained by the hybridization reaction. The mismatch discriminating ability is a concept using the following D value (Discrimination value) as an index, and indicates ease of discriminating mismatches.
[0042]
[Expression 1]
[0043]
The amount of hybridization of the sequence completely complementary to the sample DNA refers to the amount of hybridization of the sequence of the control example, and the amount of hybridization of the sequence having a mismatch refers to that of the comparative example or example corresponding to the control example. Refers to the amount of hybridization of the sequence. The D value is the ratio of the amount of hybridization of the comparative example or the example sequence to the control sequence. That is, the D value of the sequence of the control example is 1, and for the comparative example and the example, if the D value is high, the sequence can be easily distinguished from the sequence of the control example (the amount of hybridization is smaller than that of the control example). Represents.
[0044]
Table 4 shows the D value of each sequence. Oligonucleotides with inosine introduced have a higher D value, especially those with inosine introduced at both 3 'and 5' ends. It was found that the mismatch discriminating ability was superior to oligonucleotides introduced with inosine, particularly oligonucleotides introduced with inosine at both ends of 3 'and 5'.
[0045]
[Table 4]
[0046]
Example C
Effect of surfactant on hybridization reaction
(A) DNA synthesis
The oligonucleotides of the present invention having the sequences shown in Table 5 using the DNA synthesizer (Applied Biosystems; ABI) (apparatus name: 394 DNA / RNA Synthesizer), the comparative symmetry oligonucleotide and the sample DNA The compound was synthesized in the same manner as in Example A (A).
[0047]
[Table 5]
[0048]
(B) Immobilization of DNA
It carried out like (B) of Example A.
(C) DNA labeling
It carried out like (C) of Example A.
(D) Hybridization reaction
For the oligonucleotide-immobilized filter, radiolabeled sample DNA was placed in 5 × SSC (750 mM sodium chloride / 75 mM trisodium citrate) / 7% N-lauroyl sarcosinate buffer for 4-10. The hybridization reaction was carried out for 1 hour to overnight. After the hybridization reaction, washing was performed 3 times with 2 × SSC / 0.1% SDS buffer at 4 to 10 ° C. for 5 minutes. Further, as a control experiment, hybridization was performed at 4 to 10 ° C. for 1 hour to overnight in 5 × SSC (750 mM sodium chloride / 75 mM trisodium citrate) buffer with respect to the similarly prepared oligonucleotide-immobilized filter. Reacted. After the hybridization reaction, washing was performed 3 times with 2 × SSC buffer at 4 to 10 ° C. for 5 minutes. After air drying, the radiation dose of each dot was measured by autoradiography, and the hybridization intensity was calculated.
[0049]
The results are shown in Table 6. The results are shown as relative values with a background radiation dose of 1 when a surfactant (sodium N-lauroyl sarcosinate) was used. When sodium N-lauroyl sarcosinate is added to the hybridization reaction, the hybridization intensity increases with the effect of reducing the background signal due to non-specific adsorption to the filter, and as a result, an improvement in hybridization sensitivity is recognized. It was.
[0050]
[Table 6]
[0051]
【The invention's effect】
According to the present invention, it becomes possible to increase the sensitivity of hybridization, and it becomes easy to distinguish a completely complementary hybrid from a hybrid having a mismatch, particularly a mismatch at the end of the hybrid. Facilitates DNA base sequence analysis.
[0052]
[Sequence Listing]
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[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a hybrid of a normal oligonucleotide and a nucleic acid.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a hybrid of the oligonucleotide of the present invention and a nucleic acid.
Claims (19)
特異的領域は、前記オリゴヌクレオチドをハイブリダイズさせようとする試料核酸中の標的配列に対して相補的な特定の塩基配列を有し、
非特異的領域のそれぞれは、特異的領域を構成するヌクレオチドに含まれる塩基のそれぞれと塩基対を形成することができる、アデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、チミン(T)及びウラシル(U)以外の他の塩基を有する少なくとも一つのヌクレオチドまたはそのオリゴマーからなることを特徴とするオリゴヌクレオチド。 A specific region composed of nucleotides containing a base selected from adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T) or uracil (U) , and the 5 ′ end and 3 of this specific region 'Two non-specific regions composed of nucleotides other than adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T) and uracil (U) linked to each of the ends An oligonucleotide having
Specific region has a specific nucleotide sequence complementary for the target sequence in the sample nucleic acid to be hybridized to said oligonucleotide,
Each of the non- specific regions can form a base pair with each of the bases included in the nucleotides constituting the specific region , adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T) And an oligonucleotide comprising at least one nucleotide having a base other than uracil (U) or an oligomer thereof.
特異的領域は、前記オリゴヌクレオチドをハイブリダイズさせようとする試料核酸中の標的配列に対して相補的な特定の塩基配列を有し、The specific region has a specific base sequence complementary to a target sequence in a sample nucleic acid to be hybridized with the oligonucleotide,
非特異的領域は、特異的領域を構成するヌクレオチドに含まれる塩基のそれぞれと塩基対を形成することができる、アデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、チミン(T)及びウラシル(U)以外の他の塩基を有する少なくとも一つのヌクレオチドまたはそのオリゴマーからなることを特徴とするオリゴヌクレオチド。 The non-specific region can form a base pair with each of the bases included in the nucleotide constituting the specific region, and adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T) and uracil An oligonucleotide comprising at least one nucleotide having a base other than (U) or an oligomer thereof.
そのハイブリダイゼーション強度またはハイブリダイゼーションの有無により、前記試料核酸中における前記オリゴヌクレオチド中の特異的領域の塩基配列と相補的な配列を有する標的配列の有無を判定するステップとを含むことを特徴とする核酸の塩基配列解析法。 A specific region composed of nucleotides containing a base selected from adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T) or uracil (U), and the 5 ′ end and 3 of this specific region 'Nonspecific consisting of nucleotides containing other bases other than adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T) and uracil (U) linked to at least one of the ends A specific region has a specific base sequence complementary to a target sequence in a sample nucleic acid to be hybridized with the oligonucleotide, and a non-specific region is the specific region may be formed base pairs with each of the bases contained in nucleotides that make up, adenine (a), guanine (G), cytosine (C), thymine A step of hybridizing the nucleic acid sample at least one nucleotide or oligonucleotide consisting oligomer thereof having a T) and uracil (U) other than the other bases,
The presence or absence of hybridization intensities or hybridization, characterized in that it comprises a step of determining presence or absence of a target sequence having a nucleotide sequence complementary to the sequence of a specific region in the oligonucleotide in the sample nucleic acid Nucleic acid base sequence analysis method.
そのハイブリダイゼーション強度を測定するステップと、Measuring the hybridization intensity;
測定したハイブリダイゼーション強度に基づいて、標的配列と試料核酸中配列とのミスマッチ判別能を算出するステップとを含むことを特徴とする核酸塩基のミスマッチ判別方法。A method for discriminating a mismatch of nucleic acid bases, comprising: calculating a mismatch discriminating ability between a target sequence and a sequence in a sample nucleic acid based on the measured hybridization intensity.
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