JP4001699B2 - Primer for Enterococcus bacteria - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する利用分野】
本発明は、嫌気性連鎖球菌及びエンテロコッカス属細菌の同定に有用なDNAプライマー及びこれを用いた検出・同定・解析方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ペプトストレプトコッカス属細菌、サルサイナ属細菌等の嫌気性連鎖球菌は、ヒトの口腔や肺などの炎症部位において頻繁に検出され、腸内に生息するものもある。嫌気性連鎖球菌には他にも、アトポビウム属細菌、ゲメラ属細菌、ベイロネラ属細菌、アシドアミノコッカス属細菌、メガスフェラ属細菌等がある。また、エンテロコッカス属細菌は、主として腸管内に生息する菌である。
【0003】
これらの菌を同定・解析することは、例えば腸内細菌叢における菌の動向を把握することによる個体の健康状態の把握、腸管内の病理的研究等に非常に有用である。また、病変部位において発症に関与する菌を同定できれば、抗生物質の選定等の対応を迅速に行うことができる。現状では同定の手段として、種々の選択培地を組み合わせて用いる選別方法や顕微鏡観察が主に行われている。
【0004】
菌の同定、解析を行うためには、対象となる個体の糞便を嫌気条件下において希釈液で希釈し、これを培地上にまき、嫌気性培養を行う必要がある。しかし、培養の際には数日から数週間の時間を要することとなり、コロニー数のカウント等操作も煩雑であった。
【0005】
また、近年では、DNA−DNAホモロジーによる判定も行われるようになっている。(Collins, M. D., et al., INTERNATIONAL JOURNAL of SYSTEMATIC BACTERIOLOGY, 39, 105−108(1989))。しかしながら、この同定法も長時間を要し、迅速な菌種同定を行うには好ましいものではなかった。
【0006】
上記検出法の問題点を解消するため、本出願人らはある種の腸内細菌に特異的なプローブやプライマーを用いて、菌の同定を行う方法を検討し、例えば特開平11−28090号にはバクテロイデスグループ細菌に特異的なプローブを、特開平11−123093号にはビフィドバクテリウム属細菌に特異的なプライマーを開示している。この方法によれば、菌の同定・検出を簡便、迅速に行えるが、ヒト腸内や病変部位にはこの他にも様々な細菌が存在しているため、上記のペプトストレプトコッカス属細菌等とは別の菌をもカバーできるプライマーやプローブのセットが要望されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、腸内細菌の同定等に使用しうるプライマーを設計するためには、遺伝子のシークエンシング、アライメント等かなりの手間がかかるばかりか、せっかく設計した配列でプライマーを合成しても、特異性が得られない場合もある。このため、プライマーの種類がなかなか増えず、腸内、病変部での菌の動向を把握するには未だ不充分である。
【0008】
従って、本発明の目的は、ヒト腸内や病変部位にて検出される各種の菌を特異的に同定できるプライマーを合成し、このプライマーを用いて菌を迅速、簡便に同定・解析する方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
斯かる現状に鑑み本発明は鋭意研究を行ったところ、各種嫌気性連鎖球菌およびエンテロコッカス属細菌に特異的な塩基配列を有するDNAプライマーを見いだし、これを用いれば、細菌の培養を行うことなく、検体から抽出した細菌由来のDNAのPCR反応により、迅速かつ簡便に上記の菌の同定・解析が可能となることを見出し本発明を完成した。
【0011】
すなわち、本発明は、配列番号1と9に記載の塩基配列の組み合わせ又はこれらの塩基配列の組み合わせに相補的な配列からなるエンテロコッカス属細菌特異的プライマー対を提供するものである。
【0012】
更に、本発明は、上記のプライマー対を使用することを特徴とするエンテロコッカス属細菌の検出方法を提供するものである。
【0013】
更にまた、本発明は、(1)検体中のDNAを抽出する工程、(2)上記プライマー対を用いてPCR反応を行う工程及び(3)工程(2)により増幅されたDNA断片を検出する工程を含むエンテロコッカス属細菌の検出方法を提供するものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の嫌気性連鎖球菌またはエンテロコッカス属細菌に特異的なプライマーは、ヒトの腸管や病変部位で頻繁に検出される菌に特異的な配列を有するものである。具体的には、エンテロコッカス・フェカーリス(Enterococcus faecalis)、エンテロコッカス・フェシウム(Enterococcus faecium)、エンテロコッカス・デュランス(Enterococcus durans)、エンテロコッカス・カッセリフィラバス(Enterococcus casserifilavus)、エンテロコッカス・ガリナラム(Enterococcus gallinarum)、エンテロコッカス・セコラム(Enterococcus cecorum)、エンテロコッカス・コランビー(Enterococcus columbae)またはエンテロコッカス・サルフロイス(Enterococcus sulfureus)の8菌種に特異的なエンテロコッカス属細菌用プライマー、ペプトストレプトコッカス(Peptostreptococcus)属中のアナエロビウス(anaerobius)グループ、アサカロリティクス(asaccharolyticus)グループ、プレボティ(prevotii)グループまたはマグナス(magnus)グループの各々に特異的なプライマー、サルサイナ・ベントリクリ(Sarcina ventriculi)またはサルサイナ・マキシマ(Sarcina maxima)に特異的なサルサイナ属細菌用プライマー、ベイロネラ・パルブラ(Veillonella parvula)に種特異的なプライマー、アシドアミノコッカス・ファーメンタンス(Acidaminococcus fermentans)に種特異的なプライマーを例示することができる。
【0015】
ここで、上記ペプトストレプトコッカス属中の4つのグループとは、16Sリボソームの配列から4つの系統に細分され、各々のグループに共通の配列を保有する遺伝学的に類似した集団を指す。
【0016】
上記の嫌気性連鎖球菌またはエンテロコッカス属細菌にし特異的なプライマーを作成するにあたり、そのターゲットには、系統分類の指標として信頼性の高い16SrRNA遺伝子を用い、同定・解析には、PCR法等の手段が必要となるため、RNAでなくDNAを用いた。
【0017】
プライマーは、本発明者がシークエンスを行って得た塩基配列とデータベース(DDBJ、Genbank等)から得た塩基配列とを比較・検討することにより得たものである。ここで、本発明者が比較対象として新たに16SrRNA遺伝子のシークエンスを行った菌種は、具体的には、エンテロコッカス・デュランス(E.durans)ATCC19432、ペプトストレプトコッカス・アナエロビウス(Ps.アナエロビウス)GIFU7882、Ps. アサカロリティクス GIFU7656、Ps. アサカロリティクスGIFU7715、Ps.アサカロリティクス GIFU7717、Ps. アサカロリティクス GIFU7752、 Ps.アサカロリティクス GIFU8124、 Ps.プレボティGIFU7658、 ペプトストレプトコッカ・バジナリス(Ps.hydrogenalis)GIFU7662、ペプトストレプトコッカス・ラクリマリス(Ps.lacrimalis)GIFU7667、ペプトストレプトコッカス・テトラディウス(Ps.tetradius)GIFU7672、ペプトストレプトコッカス・バジナリス(Ps.vaginalis)GIFU7732、ペプトストレプトコッカス・ミクロス(Ps.micros)GIFU7824、ペプトストレプトコッカス・インドリカス(Ps.indolicus)GIFU7848、ペプトストレプトコッカス・マグナス(Ps.magnus)GIFU7881、ペプトストレプトコッカス・ラクトリティカス(Ps.lactolyticus)GIFU8586 及びペプトストレプトコッカス・ヘリオトリンレデゥセンス (Ps.heliotrinredugens)GIFU9910である。これらの配列は、遺伝研データベースDDBJに登録する予定である。
【0018】
プライマーの設計の際には、同定の対象となる菌とその近縁の菌を配列をアライメントした。その結果、エンテロコッカス属細菌では大腸菌のナンバリングにおける170領域付近と560領域付近に、アナエロビウスグループ、アサカロリティクスグループ、プレボティグループ及びマグナスグループでは310領域付近と660領域付近に、サルサイナ・ベントリクリおよびサルサイナ・マキシマでは170領域付近と660領域付近に、ベイロネラ・パルブラ及びアシドアミノコッカス・ファーメンタンスでは140領域付近と660領域付近に、それぞれ特異性が認められたので、この部分をターゲットとして用いた。また、オリゴヌクレオチドの長さはプライマーによって異なっており、19〜21b.pとなっている。これらは操作上最も好適な長さであるが、使用に際しては、各々の16SrRNA遺伝子中において、該オリゴヌクレオチドに隣接する数〜十数b.p の塩基配列を増減させたものを用いても良い。
【0019】
このようにして得られたプライマーのうち、配列番号1及び9記載の塩基配列を有するものは、エンテロコッカス属細菌に特異的なDNAオリゴヌクレオチドであり、菌種の同定、解析を行うためのプライマーやプローブとして使用することができる。プライマーとしては、公知の乳酸菌用ユニバーサルプライマー等と組み合わせて用いることも可能であるが、その組み合わせによっては種特異的な検出を行えないものもあるので、両者を組み合わせることが望ましい。
【0020】
また、配列番号2及び10記載の塩基配列を有するものは、アナエロビウスグループ細菌に特異的なオリゴヌクレオチドである。このため、プライマーとしては両者を組みあわせて用いることが好ましい。
【0021】
また、配列番号3及び11記載の塩基配列を有するものは、アサカロリティクスグループ細菌(Ps.アサカロリティクス及びPs.インドリカス)に特異的なオリゴヌクレオチドである。このため、プライマーとしては両者を組みあわせて用いることが好ましい。
【0022】
また、配列番号4及び12記載の塩基配列を有するものは、プレボティグループ細菌(Ps.プレボティ、Ps.テトラディウス及びPs.バジナリス)に特異的なオリゴヌクレオチドである。このため、プライマーとしては両者を組みあわせて用いることが好ましい。
【0023】
また、配列番号5及び13記載の塩基配列を有するものは、マグナスグループ細菌(Ps.マグナス及びPs.ミクロス)に特異的なオリゴヌクレオチドである。このため、プライマーとしては両者を組みあわせて用いることが好ましい。
【0024】
また、配列番号6及び14記載の塩基配列を有するものは、サルサイナ・ベントリクリおよびサルサイナ・マキシマに特異的なオリゴヌクレオチドである。このため、プライマーとしては両者を組みあわせて用いることが好ましい。
【0025】
また、配列番号7及び15記載の塩基配列を有するものは、ベイロネラ・パルブラに特異的なオリゴヌクレオチドである。このため、プライマーとしては両者を組みあわせて用いることが好ましい。
【0026】
更に、配列番号8及び16記載の塩基配列を有するものは、アシドアミノコッカス・ファーメンタンスに特異的なオリゴヌクレオチドである。このため、プライマーとしては両者を組みあわせて用いることが好ましい。
【0027】
上記のように設計したオリゴヌクレオチドプライマーは、その塩基配列に従い、DNA合成機により、人工的に合成される。その特異性は、以下の実施例に示す近縁種のDNAに対する、プライマーのバンド形成能を指標として確認した。結果として、上記全ての菌種の特異性に問題はなかった。
【0028】
一方で、今回新たにシークエンスを行ったことにより、配列番号1〜16に示す配列以外にも種特異的な配列が見出されている。しかしながら、これらの配列や他の公知のプライマーで同定を行っても、別の種に属する株と反応したり、目的とする種の株と反応しない場合もあり、使用上好ましいものではなかった。このようなプライマーを用いてもPCR反応時の条件設定によって種特異的な反応性は達成されるものと考えられるが、現状ではそのような条件は見出されていない。
【0029】
本発明のプライマーは、このように各種嫌気性連鎖球菌またはエンテロコッカス属細菌への特異性を有するため、これらを用いて糞便、腸内細菌、病変部位の菌を迅速に同定できる。また、各菌の選択培地(例えばエンテロコッカス属細菌であれば、乳酸菌用選択培地であるBCP加コロニーカウント寒天培地(栄研化学社製)等)に形成されたコロニーから直接、あるいは培養した菌体からDNAを抽出し、各プライマーとの反応性を調べることによって菌の簡易同定を行うことができる。
【0030】
培養を行うことなく糞便等から目的とする菌を特異的に検出するためには、例えば、まず、糞便等のサンプル1ml程度を遠心分離して得られるペレットから塩化ベンジル法等によってDNAを抽出し、これを鋳型DNAとする。この鋳型DNAに本発明のプライマーを組み合わせ、増幅反応を行うことにより、菌に特異的なDNA配列(PCR産物)を得ることができる。このようにして得られたDNAを電気泳動すれば、バンドの有無と用いたプライマーから菌を特異的に検出することができる。
【0031】
また、DNA−DNA相同性試験や生物、生化学的性状試験等の煩雑な操作を行うことなく、菌の同定を行うためには、例えば、まずボイリング法等によってDNAを抽出し、これを鋳型DNAとする。この鋳型DNAに本発明のプライマーを組み合わせ、増幅反応を行うことにより、菌に特異的なDNA配列(PCR産物)を得ることができる。このようにして得られたDNAを電気泳動すれば、バンドの有無と用いたプライマーから菌を特異的に検出することができる。
【0032】
DNAを抽出する方法としては、上記ボイリング法、常法であるMaraur法、その変法である酵素法、及び簡便法である上記ベンジルクロライド法が好ましい。これらの方法は多少煩雑になるものの、酵素法において、幅広い菌種から収率よくDNAを抽出できる。
【0033】
このように、コロニーや糞便サンプル等から抽出したDNAを鋳型とし、本発明のプライマーを用いて菌の同定を行うと、従来の方法では検出限界以下であった菌株や種の判別が困難であった菌株も簡便に検出することが可能であった。また、PCR を行う際に、鋳型のDNA量を段階希釈しPCRを行えば、目的とする菌の定量化も可能である。
【0034】
また、本発明のプライマーは、単独でもプローブとして使用できる。これらは他の公知のユニバーサルプライマーやオリゴヌクレオチド等と組み合わせても用いることができる。
【0035】
また、本発明のプライマーを用いれば、ヒト、動物等の腸内細菌叢等の解析も行える。すなわち、上記ビフィドバクテリウム属細菌用プライマーやその他の多岐にわたる細菌のプライマーと組み合わせて用いれば、細菌叢の全体像を把握することも可能である。
【0036】
【発明の効果】
本発明のプライマーを使用すれば、菌を培養することなく、迅速、簡便、低コスト且つ高精度に嫌気性連鎖球菌またはエンテロコッカス属細菌の同定を行うことができる。また、他の菌に特異的なプライマー等と組み合わせて使用することで、腸内細菌叢の解析等をも行うことができる。更に、同定、解析の結果から病変部位の菌や消化管等の状態を把握できるため、種々疾病等の予防・治療が容易になる。
【0037】
【実施例1】
プライマーの設計及び合成
DDBJ、Genbank等のデータベースより得られた細菌の16SrRNA遺伝子配列と、本発明者が解読した上記の16SrRNA遺伝子配列を基に、プライマーの設計を行った。エンテロコッカス属細菌では大腸菌のナンバリングにおける170領域付近と560領域付近に、アナエロビウスグループ、アサカロリティクスグループ、プレボティグループ及びマグナスグループでは310領域付近と660領域付近に、サルサイナ・ベントリクリおよびサルサイナ・マキシマでは170領域付近と660領域付近に、ベイロネラ・パルブラ及びアシドアミノコッカス・ファーメンタンスでは140領域付近と660領域付近に、それぞれ特異性が認められたので、この部分をターゲットとして用いた。こうして設計した塩基配列に従い、DNA合成機を用いてプライマーを合成した(表1)。
【0038】
【表1】
【0039】
【実施例2】
エンテロコッカス属細菌用プライマーの特異性の確認
本発明のプライマーが、実際に特異性を有しているかを確認するため、近縁種の株とプライマーとの反応性を検討した。
【0040】
(1)菌株の純粋培養及びDNAの抽出
表2に示す、24菌種の細菌を血液寒天培地(ベクトンデッキンソン社製)にて好気的に一晩純粋培養した。こうして得た菌体各々から、塩化ベンジル法(Zhu, H. et al.,(1993) Nucleic Acids Research, 21,5279-5280)により、DNAを抽出した。
【0041】
すなわち、血液寒天培地を用いた一夜培養菌液1.5mlを作成し、遠心した後、菌体にExtraction buffer(100mM Tris,40mM EDTA pH9.0)250μl、ベンジルクロライド150μl,10%SDS50μlを加え、50℃で30分間激しく振盪した。3M酢酸ナトリウム150μlを加えて氷中で15分間静置した後、15000rpm、10分間の遠心で得られた上清をイソプロパノールで沈殿させ70%エタノールで洗浄した。沈殿を50μlのTE buffer(10mM Tris−HCl (pH8.0)/1mM EDTA)に溶かして濃度を測定し、10μg/mlの濃度に調製して鋳型DNA溶液とした。
【0042】
(2)PCR反応
総量を25μlとし、10mM Tris−HCl (pH8.3)、50mMKCl、1.5ml MgCl2、200μM dNTP mixtureに、0.8μMプライマー(Ent−1,2)、1.0U Taq DNA polymerase(タカラ社製)、10ng 鋳型DNAを含む反応液で、DNAサーマルサイクラーPJ480(タカラ社製)により、94℃、20秒、50℃、20秒、72℃、30秒を30回のPCR反応を行った。
【0043】
(3)プライマーの特異性の検討
PCR反応で得られたPCR産物を電気泳動し、バンドの有無によりプライマーの各菌株のDNAとの結合能を確認することにより、プライマーの特異性を判定した。1.5%アガロース(Molecular Biology Certified Agarose;バイオラッド社製)で、Mupid−2(コスモ・バイオ)により100V、25分電気泳動し、Ethidium Bromide(0.5mg/ml)で染色後、UVランプ下でバンドを観察した。その結果は表2に示すとおりであり、プライマーはエンテロコッカス属細菌特異的にバンドを形成した。
【0044】
【表2】
【0045】
【実施例3】
嫌気性連鎖球菌用プライマーの特異性の確認
本発明のプライマーが、実際に特異性を有しているかを確認するため、実施例2と同様に近縁種の株とプライマーとの反応性を検討した。
【0046】
(1)菌株の純粋培養及びDNAの抽出
表3に示す、25菌種細菌をBrucella HK 寒天培地(極東社製)にて嫌気性的に一晩純粋培養した。こうして得た菌体各々から、実施例1と同様に塩化ベンジル法(Zhu, H. et al.,(1993) Nucleic Acids Research, 21, 5279-5280)により、DNAを抽出した。
【0047】
(2)PCR反応
総量を25μlとし、10mM Tris−HCl (pH8.3)、50mMKCl、1.5ml MgCl2、200μM dNTP mixtureに、各々0.8μMプライマー、1.0U Taq DNA polymerase(タカラ社製)、10ng 鋳型DNAを含む反応液で、DNAサーマルサイクラーPJ480(タカラ社製)により、94℃、20秒、50℃、20秒、72℃、30秒を30回のPCR反応を行った。
【0048】
(3)プライマーの特異性の検討
PCR反応で得られたPCR産物を電気泳動し、バンドの有無によりプライマーの各菌株のDNAとの結合能を確認することにより、プライマーの特異性を判定した。1.5%アガロース(Morecular Biology Certified Agarose;バイオラッド社製)で、Mupid−2(コスモ・バイオ)により100V、25分電気泳動し、Ethidium Bromide(0.5mg/ml)で染色後、UVランプ下でバンドを観察した。その結果は表3に示すとおりであり、プライマーは対象となる各菌特異的にバンドを形成した。
【0049】
【表3】
【配列表】
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a DNA primer useful for identification of anaerobic streptococci and Enterococcus bacteria, and a detection / identification / analysis method using the same.
[0002]
[Prior art]
Anaerobic streptococci such as Peptostreptococcus bacteria and Sarcinia bacteria are frequently detected in inflammatory sites such as the oral cavity and lungs of humans, and some inhabit in the intestines. Other anaerobic streptococci include atopobium bacteria, gemera bacteria, beironella bacteria, acidaminococcus bacteria, and megasfera bacteria. Moreover, Enterococcus bacteria are bacteria that mainly live in the intestinal tract.
[0003]
It is very useful to identify and analyze these bacteria, for example, to grasp the health state of an individual by grasping the trend of the bacteria in the intestinal flora, and to conduct pathological studies in the intestinal tract. Further, if the bacteria involved in the onset can be identified at the lesion site, it is possible to quickly cope with the selection of antibiotics. At present, as a means for identification, a selection method using a combination of various selective media and microscopic observation are mainly performed.
[0004]
In order to identify and analyze the fungus, it is necessary to dilute the feces of the target individual with a diluent under anaerobic conditions, spread it on a medium, and perform anaerobic culture. However, the culture takes several days to several weeks, and operations such as counting the number of colonies are complicated.
[0005]
In recent years, determination based on DNA-DNA homology has also been performed. (Collins, MD, et al., INTERNATIONAL JOURNAL of SYSTEMATIC BACTERIOLOGY, 39, 105-108 (1989)). However, this identification method also takes a long time, and is not preferable for rapid bacterial species identification.
[0006]
In order to solve the problem of the above detection method, the present applicants examined a method for identifying a bacterium using a probe or primer specific to a certain type of intestinal bacterium. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-28090 Discloses a probe specific to Bacteroides group bacteria, and JP-A-11-123093 discloses a primer specific to Bifidobacterium. According to this method, bacteria can be identified and detected easily and rapidly. However, since there are various other bacteria in the human intestine and lesions, the above-mentioned peptostreptococcus bacteria and the like There is a demand for a set of primers and probes that can cover other bacteria.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, designing primers that can be used to identify enterobacteria, etc., requires considerable effort, such as gene sequencing and alignment. Even if primers are synthesized with a specially designed sequence, specificity can be improved. It may not be obtained. For this reason, the kind of primer does not increase easily, and it is still insufficient to grasp the trend of bacteria in the intestines and lesions.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to synthesize a primer that can specifically identify various bacteria detected in the human intestine and lesion site, and to use this primer to quickly and easily identify and analyze the bacteria. It is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In view of such a current situation, the present invention has been intensively researched, found a DNA primer having a base sequence specific to various anaerobic streptococci and Enterococcus bacteria, and using this, without culturing bacteria, The present invention was completed by finding that the above-mentioned bacteria can be identified and analyzed quickly and easily by PCR reaction of bacteria-derived DNA extracted from a specimen.
[0011]
That is, the present invention is to provide Enterococcus ShokuHoso bacteria specific flop Lima over pairs having a sequence complementary to the combination or combinations of these nucleotide sequence of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 and 9.
[0012]
Furthermore, the present invention is to provide a method for detecting Enterococcus bacteria, characterized by using the above primer pair.
[0013]
Furthermore, the present invention provides (1) extracting DNA in a specimen, (2) process and (3) performing a PCR reaction using the primers pair step (2) detecting the amplified DNA fragments by The present invention provides a method for detecting Enterococcus bacteria comprising the step of:
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The primer specific to the anaerobic streptococci or Enterococcus bacterium of the present invention has a sequence specific to bacteria frequently detected in the human intestinal tract or lesion site. More specifically, Enterococcus faecalis (Enterococcus faecalis), Enterococcus faecium (Enterococcus faecium), Enterococcus Durance (Enterococcus durans), Enterococcus cut Seri Philadelphia bus (Enterococcus casserifilavus), Enterococcus Garinaramu (Enterococcus gallinarum), Enterococcus Sekoramu (Enterococcus cecorum), Enterococcus Koranbi (Enterococcus columbae) or a specific enteritidis in 8 species of Enterococcus Sarufuroisu (Enterococcus sulfureus) Genus bacteria primer, Peptostreptococcus (Peptostreptococcus) Anaerobiusu (anaerobius) groups in the genus, Asaka Lori Genetics (asaccharolyticus) group, primers specific to each Pureboti (prevotii) group or Magnus (magnus) group, Sarusaina & Bentorikuri (Sarcina ventriculi) or Sarusaina maxima Sarusaina bacteria for primers specific to (Sarcina maxima), species-specific primers Beironera-Parubura (Veillonella parvula), the a Sid amino Lactococcus · fermentans (Acidaminococcus fermentans) It can be exemplified specific primers.
[0015]
Here, the four groups in the genus Peptostreptococcus refer to genetically similar populations that are subdivided into four lines from the sequence of 16S ribosome and possess common sequences in each group.
[0016]
In preparing primers specific to the above-mentioned anaerobic streptococci or Enterococcus bacteria, the target is a highly reliable 16S rRNA gene as a phylogenetic index, and identification / analysis is performed by means such as PCR. DNA was used instead of RNA.
[0017]
The primer was obtained by comparing and examining a base sequence obtained by sequencing by the present inventor and a base sequence obtained from a database (DDBJ, Genbank, etc.). Here, the bacterial species newly sequenced by the present inventor for 16S rRNA gene are, specifically, Enterococcus dulans (E. durans) ATCC 19432, Peptostreptococcus anaerobius (Ps. Anaerobius) GIFU7882, Ps. Asacarolytics GIFU 7656, Ps. Asacarolytics GIFU7715, Ps. Asacarolytics GIFU7717, Ps. Asacarolytics GIFU7752, Ps. Asacarolytics GIFU8124, Ps. Prevoti GIFU 7658, Pept. Streptococcus baginalis (Ps. GIFU 7732, Pept. Str. icus) GIFU 8586 and Pept. Streptococcus heliotrin redugens GIFU 9910. These sequences will be registered in the NIG database DDBJ.
[0018]
When designing the primer, the sequences of the bacteria to be identified and the closely related bacteria were aligned. As a result, in Enterococcus bacteria, the Escherichia coli numbering was around 170 and 560, and in the Anaerobius group, Asacarolytics group, Prevoti group and Magnus group, around 310 and 660, -Specificity was recognized near 170 and 660 in Maxima, and around 140 and 660 in Beironella parvula and Acidaminococcus fermentans, respectively, and this part was used as a target. Further, the length of the oligonucleotide varies depending on the primer, and 19-21b. p. These are the most suitable lengths for operation, but in use, in each 16S rRNA gene, several to ten or more b. You may use what increased or decreased the base sequence of p.
[0019]
Among the primers obtained in this manner, those having the nucleotide sequences of SEQ ID NOS: 1 and 9 are DNA oligonucleotides specific for Enterococcus bacteria, and primers for identifying and analyzing bacterial species Can be used as a probe. As a primer, it can be used in combination with a known universal primer for lactic acid bacteria or the like, but some combinations cannot perform species-specific detection, so it is desirable to combine both.
[0020]
Moreover, what has a base sequence of sequence number 2 and 10 is an oligonucleotide specific to an Anaerobius group bacterium. For this reason, it is preferable to use both in combination as a primer.
[0021]
Moreover, what has a base sequence of sequence number 3 and 11 is an oligonucleotide specific to Asa calolytics group bacteria (Ps. Asa calolytics and Ps. Indolicus). For this reason, it is preferable to use both in combination as a primer.
[0022]
Moreover, what has a base sequence of sequence number 4 and 12 is an oligonucleotide specific to Prevoti group bacteria (Ps. Prevoti, Ps. Tetradius, and Ps. Vaginalis). For this reason, it is preferable to use both in combination as a primer.
[0023]
Those having the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 5 and 13 are oligonucleotides specific to Magnus group bacteria (Ps. Magnus and Ps. Micros). For this reason, it is preferable to use both in combination as a primer.
[0024]
Moreover, what has a base sequence of sequence number 6 and 14 is an oligonucleotide specific to Sarcina bentrikuri and Sarcina maxima. For this reason, it is preferable to use both in combination as a primer.
[0025]
Moreover, what has a base sequence of sequence number 7 and 15 is an oligonucleotide specific to Beironella parvula. For this reason, it is preferable to use both in combination as a primer.
[0026]
Furthermore, those having the base sequences shown in SEQ ID NOs: 8 and 16 are oligonucleotides specific for acid aminococcus fermentans. For this reason, it is preferable to use both in combination as a primer.
[0027]
The oligonucleotide primer designed as described above is artificially synthesized by a DNA synthesizer according to the base sequence. The specificity was confirmed using the band-forming ability of the primers for the closely related DNAs shown in the following examples as an index. As a result, there was no problem in the specificity of all the above-mentioned bacterial species.
[0028]
On the other hand, by performing a new sequence this time, species-specific sequences other than the sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 16 have been found. However, identification with these sequences and other known primers is not preferable in use because it may react with a strain belonging to another species or may not react with a strain of a target species. Even if such a primer is used, it is considered that species-specific reactivity can be achieved by setting conditions during the PCR reaction, but at present no such condition has been found.
[0029]
Since the primer of the present invention has specificity to various anaerobic streptococci or Enterococcus bacteria as described above, feces, enterobacteria, and lesions can be rapidly identified using these primers. In addition, bacterial cells directly or cultured from a colony formed on a selective medium of each bacterium (for example, in the case of Enterococcus bacteria, a BCP-added colony count agar medium (Eiken Chemical Co., Ltd.) that is a selective medium for lactic acid bacteria). DNA can be extracted from the bacterium and the reactivity with each primer can be examined to easily identify the bacteria.
[0030]
In order to specifically detect the target bacteria from stool without culturing, for example, first, DNA is extracted from a pellet obtained by centrifuging about 1 ml of stool sample by benzyl chloride method or the like. This is used as template DNA. By combining the template DNA with the primer of the present invention and performing an amplification reaction, a DNA sequence (PCR product) specific to the bacterium can be obtained. When the DNA thus obtained is electrophoresed, bacteria can be specifically detected from the presence or absence of bands and the primers used.
[0031]
In addition, in order to identify bacteria without complicated operations such as DNA-DNA homology tests and biological and biochemical property tests, for example, DNA is first extracted by a boiling method or the like, and this is used as a template. Let it be DNA. By combining the template DNA with the primer of the present invention and performing an amplification reaction, a DNA sequence (PCR product) specific to the bacterium can be obtained. When the DNA thus obtained is electrophoresed, bacteria can be specifically detected from the presence or absence of bands and the primers used.
[0032]
As a method for extracting DNA, the above-described boiling method, the conventional Marauur method, an enzyme method which is a modified method thereof, and the benzyl chloride method which is a simple method are preferable. Although these methods are somewhat complicated, DNA can be extracted with a high yield from a wide variety of bacterial species in the enzymatic method.
[0033]
As described above, if a DNA extracted from a colony or a stool sample is used as a template and a bacterium is identified using the primer of the present invention, it is difficult to discriminate strains and species that were below the detection limit by the conventional method. It was also possible to easily detect the strains. In addition, when PCR is performed, if the amount of template DNA is serially diluted and PCR is performed, the target bacteria can be quantified.
[0034]
The primer of the present invention can be used alone as a probe. These can also be used in combination with other known universal primers and oligonucleotides.
[0035]
Moreover, if the primer of this invention is used, intestinal microflora, such as a human and an animal, can also be analyzed. That is, when used in combination with the above-mentioned primers for Bifidobacterium and other various bacteria, it is possible to grasp the whole image of the bacterial flora.
[0036]
【The invention's effect】
By using the primer of the present invention, anaerobic streptococci or Enterococcus bacteria can be identified quickly, simply, at low cost and with high accuracy without culturing the bacteria. Moreover, by using in combination with primers specific to other bacteria, analysis of intestinal bacterial flora can be performed. Furthermore, since the state of the diseased part such as bacteria and digestive tract can be grasped from the results of identification and analysis, prevention and treatment of various diseases and the like are facilitated.
[0037]
[Example 1]
Primer Design and Synthesis Primers were designed based on the bacterial 16S rRNA gene sequence obtained from databases such as DDBJ and Genbank and the 16S rRNA gene sequence decoded by the present inventors. Enterococcus bacteria are around 170 and 560 in the Escherichia coli numbering, Anaerobius, Asacarolytics, Prevoti and Magnus are around 310 and 660, and Sarsina Bentricli and Sarsina Maxima Specificity was observed in the vicinity of the 170 region and the 660 region, and in the Beironella parvula and Acidaminococcus fermentans, in the vicinity of the 140 region and the 660 region, respectively, and this portion was used as a target. Primers were synthesized using a DNA synthesizer according to the designed base sequence (Table 1).
[0038]
[Table 1]
[0039]
[Example 2]
Confirmation of Specificity of Primer for Enterococcus Bacteria In order to confirm whether the primer of the present invention actually has specificity, the reactivity between closely related strains and the primer was examined.
[0040]
(1) Pure culture of bacterial strain and extraction of DNA The bacteria of 24 species shown in Table 2 were aerobically pure cultured overnight on a blood agar medium (Becton Dickinson). From each of the cells thus obtained, DNA was extracted by the benzyl chloride method (Zhu, H. et al., (1993) Nucleic Acids Research, 21,5279-5280).
[0041]
That is, 1.5 ml of an overnight culture using a blood agar medium was prepared, centrifuged, and then 250 μl of Extraction buffer (100 mM Tris, 40 mM EDTA pH 9.0), 150 μl of benzyl chloride, 50 μl of 10% SDS were added to the cells, Shake vigorously at 50 ° C. for 30 minutes. After adding 150 μl of 3M sodium acetate and allowing to stand in ice for 15 minutes, the supernatant obtained by centrifugation at 15000 rpm for 10 minutes was precipitated with isopropanol and washed with 70% ethanol. The precipitate was dissolved in 50 μl of TE buffer (10 mM Tris-HCl (pH 8.0) / 1 mM EDTA), the concentration was measured, and the concentration was adjusted to 10 μg / ml to obtain a template DNA solution.
[0042]
(2) The total PCR reaction volume was 25 μl, 10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 50 mM KCl, 1.5 ml MgCl 2, 200 μM dNTP mix, 0.8 μM primer (Ent-1, 2), 1.0 U Taq DNA polymerase (Manufactured by Takara Co., Ltd.) In a reaction solution containing 10 ng template DNA, PCR reaction was performed 30 times at 94 ° C., 20 seconds, 50 ° C., 20 seconds, 72 ° C., 30 seconds using DNA thermal cycler PJ480 (manufactured by Takara) went.
[0043]
(3) Examination of primer specificity The PCR product obtained by the PCR reaction was electrophoresed, and the primer specificity was determined by confirming the binding ability of the primer to the DNA of each strain by the presence or absence of a band. Electrophoresis with 1.5% agarose (Molecular Biology Certified Agarose; manufactured by Bio-Rad) with Mupid-2 (Cosmo Bio) for 25 minutes, staining with Ethidium Bromide (0.5 mg / ml), UV lamp The band was observed below. The results are shown in Table 2, and the primer formed a band specifically for Enterococcus bacteria.
[0044]
[Table 2]
[0045]
[Example 3]
Confirmation of specificity of anaerobic streptococcal primers In order to confirm whether or not the primer of the present invention actually has specificity, the reactivity of closely related strains and primers was examined in the same manner as in Example 2. did.
[0046]
(1) Pure culture of bacterial strain and extraction of DNA The 25 bacterial strains shown in Table 3 were anaerobically pure cultured overnight on Brucella HK agar medium (manufactured by Kyokuto). From each of the cells thus obtained, DNA was extracted by the benzyl chloride method (Zhu, H. et al., (1993) Nucleic Acids Research, 21, 5279-5280) in the same manner as in Example 1.
[0047]
(2) The total amount of PCR reaction was 25 μl, 10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 50 mM KCl, 1.5 ml MgCl 2, 200 μM dNTP mix, 0.8 μM primer, 1.0 U Taq DNA polymerase (manufactured by Takara), PCR reaction was carried out 30 times at 94 ° C., 20 seconds, 50 ° C., 20 seconds, 72 ° C., 30 seconds using a DNA thermal cycler PJ480 (manufactured by Takara) with a reaction solution containing 10 ng template DNA.
[0048]
(3) Examination of primer specificity The PCR product obtained by the PCR reaction was electrophoresed, and the primer specificity was determined by confirming the binding ability of the primer to the DNA of each strain by the presence or absence of a band. Electrophoresis with 1.5% agarose (Molecular Biology Certified Agarose; manufactured by Bio-Rad) with Mupid-2 (Cosmo Bio) for 25 minutes, staining with Ethidium Bromide (0.5 mg / ml), UV lamp The band was observed below. The results are shown in Table 3, and the primer formed a band specifically for each target bacterium.
[0049]
[Table 3]
[Sequence Listing]
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