JP4180511B2 - 原料核酸の確率論的に組み合わせられた部分よりなる核酸の製造方法 - Google Patents
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Description
(A)修飾された性質を有するポリヌクレオチド分子の製造方法であって、以下の工程:
(1)原料核酸分子の集団を準備すること、ここで該集団の個々の核酸分子は相同および異種のセグメントを有し、その核酸配列内に取りこまれたマーカーヌクレオチドの少なくとも1種を有するものであり、
(2)異種セグメントによる2重鎖を含む工程(1)により準備された原料核酸分子の集団の2重鎖ポリヌクレオチド分子を形成すること(ヘテロ2本鎖)、
(3)工程(2)により生成された2重鎖ヘテロ2本鎖の取りこまれたマーカーヌクレオチドにおいて1重鎖ブレイクを形成すること、;並びに、
(4)工程(3)により形成された1重鎖ブレイクから出発してマーカーヌクレオチドの取りこみを行ないながら、または行なうことなく、鋳型指向性1重鎖合成を行なうこと、
を包含する方法;および、
(B)上記(A)に記載した方法を実施するためのキットであって、該キットは好ましくは、下記の構成要素:
(i)ポリヌクレオチド分子内への取りこみのためのマーカーヌクレオチド;
(ii)取りこまれたマーカーヌクレオチドにおける1重鎖ブレイクを可能にする薬剤;および、
(iii)マーカーヌクレオチドの取りこみを行なうため、および、これらの部位において1重鎖ブレイクを形成するための緩衝液、
の少なくとも1つを含むキット、を提供する。
(i)ポリヌクレオチド分子内への取りこみのためのマーカーヌクレオチド;
(ii)取りこまれたマーカーヌクレオチドにおける1重鎖ブレイクを可能にする薬剤;および、
(iii)マーカーヌクレオチドの取りこみを行なうため、および1重鎖ブレイクを形成するための緩衝液、
を含む。
(iv)2重鎖ポリヌクレオチドを生成するための緩衝液;
(v)1重鎖ブレイクから出発するポリヌクレオチド鎖の鋳型指向性重合を可能にする薬剤;および、
(vi)重合反応を行なうための緩衝液、
の1つ以上を含んでいてよい。
1.組み換えるべき部分相同および異種の遺伝子を準備する。一端でEcoRI制限部位および他端でHindIII制限部位を導入するPCRにより遺伝子を増幅する。
pUC−left:5’−CCAGTCACGACGTTGTAAAACG−3’(配列番号1);
pUC−right:5’−TAACAATTTCACACAGGAAACAGC−3’(配列番号2)
を用いたPCRによる挿入遺伝子の増幅は、10μl 10XPCR緩衝液(200mM Tris−HCl,Ph8.75;100mM KCl;100mM(NH4)2SO4;20mM MgCl2;1%(v/v)Triton(登録商標)X−100;1mg/mlBSA)、10fmol鋳型ベクター、100pmolpUC−left、100pmolpUC−right、200μMdNTPs、2U Pfu DNAポリメラーゼ(例えばStratagene)を混合して水で100μlとし、そして次のサイクルプロトコル、即ち1’94℃;1’94℃、1’50℃、1.5’72℃よりなる30サイクル;2’72℃を用いて行う。PCR産物を例えばQiaQuick(登録商標)で精製する。
工程1〜4は実施例1参照。
4種の部分相同および部分異種のサブチリシン遺伝子を以下に記載する本発明の方法に従って組み換えた。4種の遺伝子は野生型および3種の突然変異株である変異体15、変異体21および変異体22であり、B.subtilis由来のサブチリシンEをコードする遺伝子aprEに由来する(図7およびaprEコードサブチリシンE蛋白アミノ酸配列を示す配列番号5を参照)。
プライマーHL:5’−CGTTGCATATGTGGAAGAAGATC−3’(配列番号3)
プライマーHR:5’−GAAGCAGGTATGGAGGAAC−3’(配列番号4)
を用いてPCR増幅した。
Claims (13)
- 修飾された性質を有するポリヌクレオチド分子の製造方法であって、以下の工程:
(1)原料核酸分子の集団を準備すること、ここで該集団の個々の核酸分子は相同および異種のセグメントを有し、その核酸配列内に取りこまれたマーカーヌクレオチドの少なくとも1種を有するものであり、
(2)異種セグメントによる2重鎖を含む工程(1)により準備された原料核酸分子の集団の2重鎖ポリヌクレオチド分子を形成すること(ヘテロ2本鎖)、
(3)工程(2)により生成された2重鎖ヘテロ2本鎖の取りこまれたマーカーヌクレオチドにおいて1重鎖ブレイクを形成すること;並びに、
(4)工程(3)により形成された1重鎖ブレイクから出発してマーカーヌクレオチドの取りこみを行ないながら、または行なうことなく、鋳型指向性1重鎖合成を行なうこと、
を包含する、製造方法。 - (i)上記した工程(2)から(4)を含む1サイクル以上、好ましくは少なくとも2サイクル、より好ましくは少なくとも10、最も好ましくは少なくとも20サイクル行ない;および/または、
(ii)最終サイクルを除く全サイクルにおいて、新しいマーカーヌクレオチドの取りこみを行ないながら工程(4)を行ない;および/または、
(iii)工程(3)および(4)を逐次的または同時に行う、請求項1に記載の方法。 - (i)相同セグメントが少なくとも5、好ましくは少なくとも10そしてより好ましくは少なくとも20ヌクレオチド、および/または、5000ヌクレオチド以下、好ましくは2000ヌクレオチド以下、より好ましくは1000ヌクレオチド以下の長さを有し;および/または、
(ii)相同セグメントが異種セグメントによりフランキングされている(flanked)、請求項1または2に記載の方法。 - (i)工程(1)による核酸分子へのマーカーヌクレオチドの取りこみが鋳型指向性ポリメラーゼ反応の使用によるか、または、オリゴヌクレオチドの化学合成により行なわれ;および/または、
(ii)工程(2)による2重鎖ヘテロ2本鎖ポリヌクレオチドの生成が相補ポリヌクレオチドの相同セグメントのハイブリダイゼーションにより行なわれ;および/または、
(iii)工程(3)において取りこまれたマーカーヌクレオチドの位置における1重鎖ブレイクが酵素的反応の使用により得られるニックまたはギャップであり;および/または、
(iv)工程(4)の鋳型指向性1重鎖合成がポリメラーゼを利用する、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。 - 工程(2)から(4)を含む1以上のサイクルが行なわれ、2連続サイクルの各々における工程(4)による鋳型指向性合成の出発点の間の平均距離が、2連続サイクルの初回の工程(4)におけるマーカーヌクレオチドの取りこみの確率を調節することにより制御される、請求項1から4に記載の方法。
- マーカーヌクレオチドの取りこみの確率がマーカーヌクレオチドの標準ヌクレオチドに対する濃度の比を調節することにより制御され;および/または、マーカーヌクレオチドの取りこみの確率が好ましくは1未満であり、そして塩基対内の原料核酸長の逆数より高値であり;および/または、マーカーヌクレオチドの取りこみの確率がサイクルごとに変わる、請求項5に記載の方法。
- 核酸分子がDNA分子であり、鋳型指向性ポリメラーゼ反応においてデオキシウリジントリホスフェート(dUTP)をマーカーヌクレオチドとして4種の標準デオキシヌクレオシドトリホスフェートと組み合わせて使用し;および/または取りこまれたマーカーウリジン残基のウラシル塩基がウラシル−DNAグリコシラーゼを用いてリボースから分離される、請求項4から6のいずれか1項に記載の方法。
- 核酸分子がDNA分子であり、鋳型指向性ポリメラーゼ反応において8−オキソ−デオキシグアノシン(doxyguanosine)トリホスフェート(8−oxo−dGTP)をマーカーヌクレオチドとして4種の標準デオキシヌクレオシドトリホスフェートと組み合わせて使用し;および/または取りこまれた8−oxo−GMP残基の8−oxo−グアニン塩基がホルムアミドピリミジン−DNAグリコシラーゼを用いてリボースから分離される、請求項4から6のいずれか1項に記載の方法。
- 核酸分子がDNA分子であり、鋳型指向性ポリメラーゼ反応において以下の修飾された塩基:即ち、3−メチルアデニン、7−メチルアデニン、3−メチルグアニン、7−メチルグアニン、7−ヒドロキシエチルグアニン、7−クロロエチルグアニン、O2−アルキルチミン、O2−アルキルシトシン、5−フルオロウラシル、2,5−アミノ−5−ホルムアミドピリミジン、4,6−ジアミノ−5−ホルムアミドピリミジン、2,6−ジアミノ−4−ヒドロキシ−5−ホルムアミドピリミジン、5−ヒドロキシシトシン、5,6−ジヒドロチミン、5−ヒドロキシ−5,6−ジヒドロチミン、チミングリコール、ウラシルグリコール、イソジアル尿酸、アロキサン、5,6−ジヒドロウラシル、5−ヒドロキシ−5,6−ジヒドロウラシル、5−ヒドロキシウラシル、5−ホルミルウラシル、5−ヒドロキシメチルウラシル、ヒポキサンチン、1,N6−エテノアデニンまたは3,N4−エテノシトシンを有するマーカーヌクレオチドを4つの標準dNTPと組み合わせて使用し;および/または、上記した修飾塩基の1つを検出するDNA N−グリコシラーゼ、好ましくはE.coliエンドヌクレアーゼIIIまたはアルキル塩基DNAグリコシラーゼを使用する、請求項4から6のいずれか1項に記載の方法。
- 核酸分子がDNA分子であり、鋳型指向性ポリメラーゼ反応において4種の標準dNTPと組み合わせてマーカーヌクレオチドとしてリボヌクレオシドトリホスフェート(rNTP)1、2、3種または4種全てを鋳型指向性ポリメラーゼ反応において使用し;および/またはDNAポリヌクレオチド内に取りこまれたrNMP残基が特異的リボヌクレアーゼH、好ましくはヒトRNaseH1により認識される、請求項4から6のいずれか1項に記載の方法。
- 核酸分子がDNA分子であり、リボヌクレオシドモノホスフェート(rNMP)のいずれかまたは4つのすべてをマーカーヌクレオチドとして使用し、そして、マーカー鎖がrNMP残基においてアルカリ加水分解により切断され、および/または、アルカリ加水分解により生じるニックの3'−末端における2'−または3'−rNMPがクラスII APエンドヌクレアーゼにより、好ましくは、エキソヌクレアーゼIIIまたはエンドヌクレアーゼIVにより除去される、請求項4から6のいずれか1項に記載の方法。
- 工程(4)において、酵素反応の結果として生じるニックまたはギャップにおける3'OH−基が、さらなるマーカーヌクレオチドの取りこみを行ないながら、または行なうことなく、鋳型指向性ポリメラーゼ反応により伸長され、好ましくは、
(i)クラスII APエンドヌクレアーゼの作用の結果として生じる5'−dRp基を含む鎖が対応する鋳型鎖の余剰部に結合し、3'−基が鋳型指向性ポリメラーゼにより伸長され;および/または、
(ii)ニックの3'OH−基が強力な鎖置換特性を示すポリメラーゼを用いて鋳型指向性に伸張され;および/または、
(iii)ニックまたはギャップの3'OH−基が5'3'−エキソヌクレアーゼ活性を示す鋳型指向性ポリメラーゼにより、または、別の5'3'−エキソヌクレアーゼと共同して他の鋳型指向性ポリメラーゼを用いて伸長される、請求項4から11のいずれか1項に記載の方法。 - 鋳型指向性1重鎖合成が行なわれる工程(4)における鋳型鎖がRNA分子であり、これによりRNA依存性DNAポリメラーゼ、好ましくはトリ骨髄芽球症ウィルス由来のAMV逆転写酵素、ヒト免疫不全ウィルス由来のHIV逆転写酵素、または、モロニーマウス白血病ウィルス由来のMMLV逆転写酵素を鋳型指向性1重鎖合成のために用いる、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
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