JP4224695B2 - Method for producing nucleic acid having a plurality of target sequences - Google Patents

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Description

本発明は、目的配列を複数有する核酸を合成する方法に関する。また本発明は、アプタマー配列を複数回有する核酸を用いた高感度センサーの製造方法に関する。さらに本発明は、タンパク質の効率的な生産方法に関する。   The present invention relates to a method for synthesizing a nucleic acid having a plurality of target sequences. The present invention also relates to a method for producing a highly sensitive sensor using a nucleic acid having an aptamer sequence multiple times. Furthermore, the present invention relates to an efficient protein production method.

ポリメラーゼチェーン反応(PCR)は、現在、分子生物学の分野で欠くことのできない重要な技術である。PCRにより、微量の遺伝子試料からでも目的とする遺伝子を簡単に増幅することができ、さらには人為的な遺伝子配列を新たに作り出すこともできる。   Polymerase chain reaction (PCR) is an important technology that is indispensable in the field of molecular biology. PCR makes it possible to easily amplify a target gene even from a small amount of gene sample, and to create a new artificial gene sequence.

しかし、PCRは目的配列の一部に相補的なプライマーを用いて当該配列を増幅することから、目的配列が相同配列を多く含む場合は、使用するプライマーが鋳型DNAに対してミスアニーリングを起こし易いため、種々の長さの配列が増幅されてしまい、目的配列の全体を効率的に増幅することが困難である。ましてや同一配列を複数回有する配列の全体の増幅はほとんど報告されていない。   However, since PCR amplifies the sequence using a primer complementary to a part of the target sequence, if the target sequence contains many homologous sequences, the primer used tends to cause misannealing with the template DNA. For this reason, sequences of various lengths are amplified, and it is difficult to efficiently amplify the entire target sequence. In addition, there has been little reported overall amplification of sequences having the same sequence multiple times.

唯一報告されている方法としては、プライマーをビーズに固定化し、固相上でPCRを行う手法がある(非特許文献1)。しかしながら、この方法は、操作が煩雑であることに加え、通常のPCRのプロトコールと異なる操作を行う必要があることから、殆ど利用されていない。また、この手法を用いた場合でも、目的配列が高頻度又は高密度に繰り返された核酸を増幅したことは現在までに報告されていない。   The only reported method is to immobilize primers on beads and perform PCR on a solid phase (Non-patent Document 1). However, this method is rarely used because it is complicated and requires an operation different from a normal PCR protocol. Even when this method is used, it has not been reported to date that a nucleic acid having a target sequence repeated at high frequency or high density has been amplified.

なお、φ29DNAポリメラーゼを利用して、環状核酸分子を鋳型として鋳型と相補的な配列が繰り返し並んだ核酸を合成することが可能であることが既に知られている(非特許文献2)。しかし、この方法では、繰り返し配列を有する核酸を短時間で実用上十分な量得ることはできない。
Nucleic Acid Research, Vol.20, 6743-6744, 1992 J. Biol. Chem., Vol.264, 8935, 1989
It is already known that a nucleic acid in which a sequence complementary to a template is repeatedly arranged using a circular nucleic acid molecule as a template can be synthesized using φ29 DNA polymerase (Non-patent Document 2). However, in this method, a practically sufficient amount of nucleic acid having a repetitive sequence cannot be obtained in a short time.
Nucleic Acid Research, Vol. 20, 6743-6744, 1992 J. Biol. Chem., Vol. 264, 8935, 1989

本発明は、同一又は略同一の配列を複数有する核酸を効率的に合成できる方法を提供することを第1の課題とする。また本発明は、この方法を利用して高感度センサーを製造できる方法を提供することを第2の課題とする。また本発明は、この方法を利用してタンパク質を効率的に製造できる方法を提供することを第3の課題とする。   It is a first object of the present invention to provide a method capable of efficiently synthesizing nucleic acids having a plurality of identical or substantially identical sequences. Moreover, this invention makes it the 2nd subject to provide the method which can manufacture a highly sensitive sensor using this method. Moreover, this invention makes it the 3rd subject to provide the method which can manufacture protein efficiently using this method.

前記課題を解決するために本発明者らは鋭意研究を重ね、以下の知見を得た。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied and obtained the following knowledge.

目的とする塩基配列を有する環状DNAを鋳型としてローリングサークル型複製を行うと目的配列の相補的配列を繰り返し有する一本鎖核酸が得られる。この一本鎖核酸の相補鎖を合成すると、目的配列を繰り返し有する二本鎖核酸であって種々の長さのものが得られる。   When rolling circle replication is performed using a circular DNA having a target base sequence as a template, a single-stranded nucleic acid having a complementary sequence of the target sequence can be obtained. By synthesizing the complementary strand of this single-stranded nucleic acid, double-stranded nucleic acid having a desired sequence and having various lengths can be obtained.

この中から電気泳動などの手段で所望の長さの二本鎖DNAを分離するためには、各長さの核酸が比較的多量に必要である。各長さの核酸を増幅するためには、各長さの二本鎖核酸の末端にのみアニールできるプライマーを用いたPCRを行えばよい。   In order to separate a double-stranded DNA having a desired length from the inside by means of electrophoresis or the like, a relatively large amount of nucleic acid of each length is required. In order to amplify each length of nucleic acid, PCR may be performed using a primer that can anneal only to the end of each length of double-stranded nucleic acid.

しかし、これらの二本鎖DNAはローリングサークル型複製の結果得られたものであるため、同一配列を繰り返し有し、二本鎖核酸の末端にのみアニールできるセンスプライマーSP及びアンチセンスプライマーAPは設計し難い。   However, since these double-stranded DNAs are obtained as a result of rolling circle replication, sense primers SP and antisense primers AP that have the same sequence repeatedly and can anneal only to the ends of double-stranded nucleic acids are designed. It is hard to do.

そこで、ローリングサークル型複製を行うためのプライマーの上流側に、センスプライマーSPがハイブリダイズできる配列を連結しておき、ローリングサークル型複製の結果得られた一本鎖核酸の相補鎖合成時に使用するプライマーの上流側にアンチセンスプライマーAPがハイブリダイズできる配列を連結しておけば、ローリングサークル型複製及びその相補鎖合成により得られる二本鎖核酸を鋳型として、このプライマーセットSP及びAPを用いたPCRを行うことにより、各長さの二本鎖核酸の全体を増幅させることができる。   Therefore, a sequence that can be hybridized with the sense primer SP is linked upstream of the primer for performing rolling circle type replication, and used when synthesizing complementary strands of single-stranded nucleic acids obtained as a result of rolling circle type replication. If a sequence capable of hybridizing with the antisense primer AP is linked to the upstream side of the primer, this primer set SP and AP was used using a double-stranded nucleic acid obtained by rolling circle replication and its complementary strand synthesis as a template. By performing PCR, the entire double-stranded nucleic acid of each length can be amplified.

本発明は前記知見に基づき、さらに研究を重ねて完成されたものであり、以下の核酸の製造方法などを提供する。   The present invention has been completed by further research based on the above findings, and provides the following nucleic acid production methods and the like.

項1. 対象配列を有する環状DNAを用意する工程(1)と、
上流側から順に、この環状DNAとはアニールしない第1非アニール配列、及び、この環状一本鎖DNAの一部とアニールできる第1アニール配列を有するプライマーAを用いて、この環状DNAを鋳型としたローリングサークル型複製反応を行う工程(2)と、
上流側から順に、ローリングサークル型複製反応により得られた一本鎖核酸とはアニールしない第2非アニール配列、及び、ローリングサークル型複製により得られた一本鎖核酸の一部であって第1アニール配列部分とは異なる部分とアニールできる第2アニール配列を有するプライマーBを用いて、この一本鎖核酸の相補鎖合成反応を行う工程(3)と、
プライマーAにおける第1非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーC及びプライマーBにおける第2非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーDを用いて、工程(3)において得られた二本鎖核酸を鋳型としたポリメラーゼチェーン反応を行う工程(4)と
を含む目的配列を複数有する核酸の製造方法。
Item 1. Preparing a circular DNA having a target sequence (1);
In order from the upstream side, a primer A having a first non-annealed sequence that does not anneal with the circular DNA and a first annealed sequence that can anneal with a part of the circular single-stranded DNA is used as a template. Performing the rolling circle type replication reaction (2),
In order from the upstream side, a second non-annealed sequence that does not anneal with the single-stranded nucleic acid obtained by the rolling circle type replication reaction, and a part of the single-stranded nucleic acid obtained by the rolling circle type replication, A step (3) of performing a complementary strand synthesis reaction of the single-stranded nucleic acid using a primer B having a second annealing sequence that can anneal with a portion different from the annealing sequence portion;
Using the primer C having a sequence capable of annealing to the first non-annealed sequence in the primer A and the primer D having a sequence capable of annealing to the second non-annealed sequence in the primer B, the double-stranded nucleic acid obtained in the step (3) is obtained. A method for producing a nucleic acid having a plurality of target sequences, comprising a step (4) of performing a polymerase chain reaction using a template.

項2. さらに、所望の長さの核酸を分離する工程(5)を含む項1に記載の方法。   Item 2. Item 2. The method according to Item 1, further comprising the step (5) of separating a nucleic acid having a desired length.

項3. 工程(5)において、所望の長さの核酸を一本鎖状態で分離する項2に記載の方法。   Item 3. Item 3. The method according to Item 2, wherein the nucleic acid having a desired length is separated in a single-stranded state in the step (5).

項4. さらに、得られた核酸をポリメラーゼチェーン反応により増幅する工程(6)を含む項1、2又は3に記載の方法。   Item 4. Item 4. The method according to Item 1, 2, or 3, further comprising a step (6) of amplifying the obtained nucleic acid by a polymerase chain reaction.

項5. さらに、得られた二本鎖DNAを変性させて一本鎖にする工程(6)を含む項4に記載の方法。   Item 5. Item 5. The method according to Item 4, further comprising the step (6) of denaturing the obtained double-stranded DNA into a single strand.

項6. 工程(2)において、ファージM2由来DNAポリメラーゼを用いる項1〜5のいずれかに記載の方法。   Item 6. Item 6. The method according to any one of Items 1 to 5, wherein a phage M2-derived DNA polymerase is used in the step (2).

項7. 工程(3)及び工程(4)において、校正機能を有するDNAポリメラーゼを用いる項1〜6のいずれかに記載の方法。   Item 7. Item 7. The method according to any one of Items 1 to 6, wherein a DNA polymerase having a calibration function is used in Step (3) and Step (4).

項8. 特定長さの配列を有する環状DNAを用意する工程(1)と、
上流側から順に、この環状DNAとはアニールしない第1非アニール配列、及び、この環状DNAの一部とアニールできる第1アニール配列を有するプライマーAを用いて、この環状DNAを鋳型としたローリングサークル型複製反応を行う工程(2)と、
上流側から順に、ローリングサークル型複製反応により得られた一本鎖核酸とはアニールしない第2非アニール配列、及び、ローリングサークル型複製により得られた一本鎖核酸の一部であって第1アニール配列部分とは異なる部分とアニールできる第2アニール配列を有するプライマーBを用いて、この一本鎖核酸の相補鎖合成反応を行う工程(3)と、
プライマーAにおける第1非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーC及びプライマーBにおける第2非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーDを用いて、工程(3)において得られた二本鎖核酸を鋳型としたポリメラーゼチェーン反応を行う工程(4)と
を含む核酸ラダーマーカーの製造方法。
Item 8. Preparing a circular DNA having a sequence of a specific length (1);
From the upstream side, a rolling circle using this circular DNA as a template, using primer A having a first non-annealed sequence that does not anneal with this circular DNA and a first annealed sequence that can anneal with a portion of this circular DNA A step (2) of performing a mold replication reaction;
In order from the upstream side, a second non-annealed sequence that does not anneal with the single-stranded nucleic acid obtained by the rolling circle type replication reaction, and a part of the single-stranded nucleic acid obtained by the rolling circle type replication, A step (3) of performing a complementary strand synthesis reaction of the single-stranded nucleic acid using a primer B having a second annealing sequence that can anneal with a portion different from the annealing sequence portion;
Using the primer C having a sequence capable of annealing to the first non-annealed sequence in the primer A and the primer D having a sequence capable of annealing to the second non-annealed sequence in the primer B, the double-stranded nucleic acid obtained in the step (3) is obtained. A method for producing a nucleic acid ladder marker comprising a step (4) of performing a polymerase chain reaction using a template.

項9. 目的タンパク質をコードする塩基配列又はその相補的配列を有する環状DNAを用意する工程(1)と、
上流側から順に、この環状DNAとはアニールしない第1非アニール配列、及び、この環状DNAの一部とアニールできる第1アニール配列を有するプライマーAを用いて、この環状DNAを鋳型としたローリングサークル型複製反応を行う工程(2)と、
上流側から順に、ローリングサークル型複製反応により得られた一本鎖核酸とはアニールしない第2非アニール配列、及び、ローリングサークル型複製により得られた一本鎖核酸の一部であって第1アニール配列部分とは異なる部分とアニールできる第2アニール配列を有するプライマーBを用いて、この一本鎖核酸の相補鎖合成反応を行う工程(3)と、
プライマーAにおける第1非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーC及びプライマーBにおける第2非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーDを用いて、工程(3)において得られた二本鎖核酸を鋳型としたポリメラーゼチェーン反応を行う工程(4)と、
を含む目的タンパク質をコードする核酸の製造方法。
Item 9. Preparing a circular DNA having a base sequence encoding a target protein or a complementary sequence thereof (1);
From the upstream side, a rolling circle using this circular DNA as a template, using primer A having a first non-annealed sequence that does not anneal with this circular DNA and a first annealed sequence that can anneal with a portion of this circular DNA A step (2) of performing a mold replication reaction;
In order from the upstream side, a second non-annealed sequence that does not anneal with the single-stranded nucleic acid obtained by the rolling circle type replication reaction, and a part of the single-stranded nucleic acid obtained by the rolling circle type replication, A step (3) of performing a complementary strand synthesis reaction of the single-stranded nucleic acid using a primer B having a second annealing sequence that can anneal with a portion different from the annealing sequence portion;
Using the primer C having a sequence capable of annealing to the first non-annealed sequence in the primer A and the primer D having a sequence capable of annealing to the second non-annealed sequence in the primer B, the double-stranded nucleic acid obtained in the step (3) is obtained. A step (4) of performing a polymerase chain reaction using a template; and
A method for producing a nucleic acid encoding a target protein comprising

項10. 目的タンパク質がメタロチオネイン、イソニトリルヒドラターゼ又はニトリラーゼである項9に記載の目的タンパク質をコードする核酸の製造方法。   Item 10. Item 10. The method for producing a nucleic acid encoding the target protein according to Item 9, wherein the target protein is metallothionein, isonitrile hydratase or nitrilase.

項11. 項9に記載の方法により得られた核酸をベクターに挿入して発現ベクターを得る工程(8)と、
この発現ベクターで宿主を形質転換する工程(9)と、
この形質転換体を培養し、培養物から目的タンパク質を回収する工程(10)と
を含む目的タンパク質の製造方法。
Item 11. (8) a step of obtaining an expression vector by inserting the nucleic acid obtained by the method of Item 9 into a vector;
Transforming the host with the expression vector (9),
A method for producing a target protein comprising culturing the transformant and recovering the target protein from the culture (10).

項12. 項9に記載の方法により得られた核酸を相同組み換えにより宿主のゲノムに挿入する工程(11)と、
この宿主を培養し、培養物から目的タンパク質を回収する工程(10)と
を含む目的タンパク質の製造方法。
Item 12. (11) inserting the nucleic acid obtained by the method according to Item 9 into a host genome by homologous recombination;
A method for producing the target protein, comprising culturing the host and recovering the target protein from the culture (10).

項13. 目的タンパク質がメタロチオネイン、イソニトリルヒドラターゼ又はニトリラーゼである項11又は12に記載の目的タンパク質の製造方法。   Item 13. Item 13. The method for producing a target protein according to Item 11 or 12, wherein the target protein is metallothionein, isonitrile hydratase or nitrilase.

項14. 目的タンパク質をコードする塩基配列と相補的な配列であってスタートコドン及びストップコドンを除いた目的配列を有する環状DNAを用意する工程(1)と、
上流側から順に、この環状DNAの目的配列とはアニールしない第1非アニール配列、及び、この環状DNAの目的配列の一部とアニールできる第1アニール配列を有するプライマーAを用いて、この環状DNAを鋳型としたローリングサークル型複製反応を行う工程(2)と、
上流側から順に、ローリングサークル型複製反応により得られた一本鎖DNAとはアニールしない第2非アニール配列、及び、この一本鎖核酸の一部であって第1アニール配列とは異なる部分とアニールできる第2アニール配列を有するプライマーBを用いて、この一本鎖核酸の相補鎖合成反応を行う工程(3)と、
プライマーAにおける第1非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーC及びプライマーBにおける第2非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーDを用いて、工程(3)において得られた二本鎖核酸を鋳型としたポリメラーゼチェーン反応を行う工程(4)と
を含むマルチマータンパク質をコードする核酸の製造方法。
Item 14. Preparing a circular DNA having a sequence complementary to the base sequence encoding the target protein and having the target sequence excluding the start codon and the stop codon; and
In order from the upstream side, this circular DNA is prepared by using primer A having a first non-annealed sequence that does not anneal with the target sequence of the circular DNA and a first annealed sequence that can anneal with a part of the target sequence of the circular DNA. (2) performing a rolling circle type replication reaction using as a template;
In order from the upstream side, a second non-annealed sequence that does not anneal with the single-stranded DNA obtained by the rolling circle replication reaction, and a part of the single-stranded nucleic acid that is different from the first annealed sequence (3) performing a complementary strand synthesis reaction of this single-stranded nucleic acid using primer B having a second annealable sequence that can be annealed;
Using the primer C having a sequence capable of annealing to the first non-annealed sequence in the primer A and the primer D having a sequence capable of annealing to the second non-annealed sequence in the primer B, the double-stranded nucleic acid obtained in the step (3) is obtained. A method for producing a nucleic acid encoding a multimeric protein, comprising a step (4) of performing a polymerase chain reaction using a template.

項15. 目的タンパク質がメタロチオネイン、イソニトリルヒドラターゼ又はニトリラーゼである項14に記載のマルチマータンパク質をコードする核酸の製造方法。   Item 15. Item 15. The method for producing a nucleic acid encoding a multimeric protein according to Item 14, wherein the target protein is metallothionein, isonitrile hydratase or nitrilase.

項16. 項14に記載の方法により得られた核酸をベクターに挿入して発現ベクターを得る工程(8)と、
この発現ベクターで宿主を形質転換する工程(9)と、
この形質転換体を培養し、培養物から目的タンパク質を回収する工程(10)と
を含むマルチマータンパク質の製造方法。
Item 16. (8) a step of obtaining an expression vector by inserting the nucleic acid obtained by the method of Item 14 into a vector;
Transforming the host with the expression vector (9),
And a step (10) of culturing the transformant and recovering the target protein from the culture.

項17. 項14に記載の方法により得られた核酸を相同組み換えにより宿主のゲノムに挿入する工程(11)と、
この宿主を培養し、培養物から目的タンパク質を回収する工程(10)と
を含むマルチマータンパク質の製造方法。
Item 17. Inserting the nucleic acid obtained by the method of Item 14 into the host genome by homologous recombination (11);
And a step (10) of culturing the host and recovering the target protein from the culture.

項18. 目的タンパク質がメタロチオネイン、イソニトリルヒドラターゼ又はニトリラーゼである項16又は17に記載の目的タンパク質の製造方法。   Item 18. Item 18. The method for producing a target protein according to Item 16 or 17, wherein the target protein is metallothionein, isonitrile hydratase or nitrilase.

項19. アプタマー配列を有する環状DNAを用意する工程(1)と、
上流側から順に、この環状DNAとはアニールしない第1非アニール配列、及び、この環状DNAの一部とアニールできる第1アニール配列を有するプライマーAを用いて、この環状DNAを鋳型としたローリングサークル型複製反応を行う工程(2)と、
上流側から順に、ローリングサークル型複製反応により得られた一本鎖核酸とはアニールしない第2非アニール配列、及び、ローリングサークル型複製により得られた一本鎖核酸の一部であって第1アニール配列部分とは異なる部分とアニールできる第2アニール配列を有するプライマーBを用いて、この一本鎖核酸の相補鎖合成反応を行う工程(3)と、
プライマーAにおける第1非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーC及びプライマーBにおける第2非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーDを用いて、工程(3)において得られた二本鎖核酸を鋳型としたポリメラーゼチェーン反応を行う工程(4)と
を含むアプタマー配列を複数有する核酸の製造方法。
Item 19. Preparing a circular DNA having an aptamer sequence (1);
From the upstream side, a rolling circle using this circular DNA as a template, using primer A having a first non-annealed sequence that does not anneal with this circular DNA and a first annealed sequence that can anneal with a portion of this circular DNA A step (2) of performing a mold replication reaction;
In order from the upstream side, a second non-annealed sequence that does not anneal with the single-stranded nucleic acid obtained by the rolling circle type replication reaction, and a part of the single-stranded nucleic acid obtained by the rolling circle type replication, A step (3) of performing a complementary strand synthesis reaction of the single-stranded nucleic acid using a primer B having a second annealing sequence that can anneal with a portion different from the annealing sequence portion;
Using the primer C having a sequence capable of annealing to the first non-annealed sequence in the primer A and the primer D having a sequence capable of annealing to the second non-annealed sequence in the primer B, the double-stranded nucleic acid obtained in the step (3) is obtained. A method for producing a nucleic acid having a plurality of aptamer sequences, comprising a step (4) of performing a polymerase chain reaction using a template.

項20. 項19に記載の方法により得られたアプタマー配列を繰り返し有する核酸をセンサーチップ表面に固定又は吸着させるセンサーチップの製造方法。   Item 20. Item 20. A method for producing a sensor chip, comprising immobilizing or adsorbing a nucleic acid repeatedly having an aptamer sequence obtained by the method according to Item 19 on a sensor chip surface.

項21. 項20に記載の方法により得られるセンサーチップを検出装置と接続することにより、アプタマーの結合対象を検出できるセンサーを製造する方法。   Item 21. Item 21. A method for producing a sensor capable of detecting an aptamer binding target by connecting a sensor chip obtained by the method according to Item 20 to a detection device.

本発明方法によれば、特殊なプライマーを用いたことにより、従来困難であった同一又は略同一配列を繰り返し有する核酸を、既存の技術であるPCR及びローリングサークル型複製を利用して大量かつ簡単に得ることが出来る。   According to the method of the present invention, by using special primers, nucleic acids having the same or substantially the same sequence, which has been difficult in the past, can be easily obtained in large quantities using PCR and rolling circle replication, which are existing techniques. Can be obtained.

例えば、その配列がアプタマー配列である場合は、アプタマー配列を繰り返し有する核酸が得られるため、この核酸をセンサーチップに固定又は付着させたセンサーでは、センサーチップの単位面積当たりのアプタマー数が多いため、その分検出感度が向上する。また、この配列がタンパク質をコードする配列である場合は、一つのプロモーターの下で繰り返し配列を一度に転写させて効率よく製造することができる。   For example, when the sequence is an aptamer sequence, a nucleic acid having an aptamer sequence is obtained repeatedly. Therefore, in a sensor in which this nucleic acid is fixed or attached to a sensor chip, the number of aptamers per unit area of the sensor chip is large. The detection sensitivity is improved accordingly. Moreover, when this sequence is a sequence encoding a protein, it can be efficiently produced by repeatedly transcribing the sequence at a time under one promoter.

また、本発明方法によれば、目的配列を種々の個数含む核酸の混合物を大量かつ簡単に得ることが出来る。この混合物は、互いに、長さが目的配列の長さ分異なる核酸の混合物であるため、核酸の分子量マーカーの1種であるラダーマーカーとして使用できる。   In addition, according to the method of the present invention, a mixture of nucleic acids containing various numbers of target sequences can be easily obtained in large quantities. Since this mixture is a mixture of nucleic acids whose lengths differ from each other by the length of the target sequence, it can be used as a ladder marker that is one type of molecular weight marker for nucleic acids.

以下、本発明を詳細に説明する。
(I)目的配列を複数有する核酸の製造方法
本発明の目的配列を複数有する核酸の製造方法は、
対象配列を有する環状DNAを用意する工程(1)と、
上流側から順に、この環状DNAとはアニールしない第1非アニール配列、及び、この環状DNAの一部とアニールできる第1アニール配列を有するプライマーAを用いて、この環状一本鎖DNAを鋳型としたローリングサークル型複製反応を行う工程(2)と、
上流側から順に、ローリングサークル型複製反応により得られた一本鎖核酸とはアニールしない第2非アニール配列、及び、ローリングサークル型複製により得られた一本鎖核酸の一部であって第1アニール配列部分とは異なる部分とアニールできる第2アニール配列を有するプライマーBを用いて、この一本鎖核酸の相補鎖合成反応を行う工程(3)と、
プライマーAにおける第1非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーC及びプライマーBにおける第2非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーDを用いて、工程(3)において得られた二本鎖核酸を鋳型としたポリメラーゼチェーン反応を行う工程(4)と
を含む方法である。
工程(1)
工程(1)では、目的配列を有する環状DNAを用意する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
(I) Method for producing nucleic acid having a plurality of target sequences A method for producing a nucleic acid having a plurality of target sequences of the present invention includes:
Preparing a circular DNA having a target sequence (1);
In order from the upstream side, this circular single-stranded DNA is used as a template by using a primer A having a first non-annealed sequence that does not anneal with the circular DNA and a first annealed sequence that can anneal with a part of the circular DNA. Performing the rolling circle type replication reaction (2),
In order from the upstream side, a second non-annealed sequence that does not anneal with the single-stranded nucleic acid obtained by the rolling circle type replication reaction, and a part of the single-stranded nucleic acid obtained by the rolling circle type replication, A step (3) of performing a complementary strand synthesis reaction of the single-stranded nucleic acid using a primer B having a second annealing sequence that can anneal with a portion different from the annealing sequence portion;
Using the primer C having a sequence capable of annealing to the first non-annealed sequence in the primer A and the primer D having a sequence capable of annealing to the second non-annealed sequence in the primer B, the double-stranded nucleic acid obtained in the step (3) is obtained. And a step (4) of performing a polymerase chain reaction using a template.
Process (1)
In step (1), circular DNA having a target sequence is prepared.

目的配列の長さは特に限定されない。例えばタンパク質をコードする塩基配列である場合は通常数千塩基程度、特に3000塩基程度までであり、アプタマーをコードする塩基配列である場合は通常200塩基程度、特に100塩基程度までである。また、核酸ラダーマーカーの単位配列である場合は通常1000塩基程度、特に200塩基程度までである。どのような目的配列であっても、二つのプライマーとアニールできるだけの長さは必要であるため、最低50塩基程度の長さは必要である。   The length of the target sequence is not particularly limited. For example, in the case of a base sequence encoding a protein, it is usually about several thousand bases, particularly up to about 3000 bases, and in the case of a base sequence encoding an aptamer, it is usually about 200 bases, particularly up to about 100 bases. In the case of a unit sequence of a nucleic acid ladder marker, it is usually about 1000 bases, particularly about 200 bases. Whatever the target sequence, it is necessary to have two primers and a length that can be annealed, so a length of at least about 50 bases is necessary.

目的配列を有する核酸は、線状又は環状のいずれであってもよく、DNA又はRNAのいずれであってもよい。環状DNA以外を対象にする場合は、それを工程(1)において環状DNAにすればよい。また対象配列を有する核酸は二本鎖又は一本鎖のいずれであってもよいが、後に行うローリングサークル型複製が起こり易い点で一本鎖核酸であることが好ましい。   The nucleic acid having the target sequence may be either linear or circular, and may be either DNA or RNA. When other than circular DNA is targeted, it may be converted into circular DNA in step (1). Further, the nucleic acid having the target sequence may be either double-stranded or single-stranded, but is preferably a single-stranded nucleic acid from the viewpoint that rolling circle type replication to be performed later easily occurs.

目的配列を有する核酸がRNAである場合は、逆転写酵素を用いてDNAに変換すればよい。   When the nucleic acid having the target sequence is RNA, it may be converted to DNA using reverse transcriptase.

対象配列を有する核酸が二本鎖線状DNAである場合はDNAリガーゼを用いて環状二本鎖DNAにすればよい。   When the nucleic acid having the target sequence is a double-stranded linear DNA, it may be converted into a circular double-stranded DNA using a DNA ligase.

また、対象配列を有する核酸が一本鎖線状DNAである場合は、その線状DNAの両末端配列を有する補助的な一本鎖線状核酸とハイブリッド形成させた状態で、DNAリガーゼを用いて線状DNAの両末端を連結することにより、部分的に補助的な一本鎖核酸とハイブリッド形成した環状DNAにすればよい。ハイブリッド形成と目的配列を有する一本鎖DNAのセルフライゲーションによる環状化とは、順次行ってもよく、同時に行ってもよい。   In addition, when the nucleic acid having the target sequence is a single-stranded linear DNA, the DNA is ligated using DNA ligase in a state of being hybridized with an auxiliary single-stranded linear nucleic acid having both end sequences of the linear DNA. A circular DNA partially hybridized with an auxiliary single-stranded nucleic acid may be obtained by linking both ends of the DNA. Hybridization and circularization by self-ligation of single-stranded DNA having the target sequence may be performed sequentially or simultaneously.

補助的な一本鎖線状核酸は、目的配列を有するDNAの5'末端領域にハイブリダイズできる配列及び3'末端領域にハイブリダイズできる配列を有するものを用いることができる。5'末端領域にハイブリダイズできる配列及び3'末端領域にハイブリダイズできる配列は隣接していてもよく、その間に任意配列が挟まれていてもよい。   As the auxiliary single-stranded linear nucleic acid, one having a sequence capable of hybridizing to the 5 ′ end region of DNA having the target sequence and a sequence capable of hybridizing to the 3 ′ end region can be used. The sequence capable of hybridizing to the 5 ′ end region and the sequence capable of hybridizing to the 3 ′ end region may be adjacent to each other, and an arbitrary sequence may be sandwiched therebetween.

5'末端領域にハイブリダイズできる配列及び3'末端領域にハイブリダイズできる配列は、それぞれ通常5〜50bp程度、特に10〜40bp程度の長さであることが好ましい。余りに長いとアニール特異性が低下し、余りに短いとアニールが不安定になって目的配列を有するDNAのライゲーションが行われ難くなる。また、これらの間に挟まれることのある任意配列は、1000bp以下程度、特に10bp以下程度の長さであることが好ましい。余りに長いと目的配列を有するDNAのライゲーションが行われ難くなるからである。   The sequence capable of hybridizing to the 5 ′ terminal region and the sequence capable of hybridizing to the 3 ′ terminal region are each preferably about 5 to 50 bp, particularly about 10 to 40 bp in length. If the length is too long, the annealing specificity is lowered, and if the length is too short, the annealing becomes unstable and ligation of DNA having the target sequence becomes difficult. In addition, the arbitrary sequence that may be sandwiched between them is preferably about 1000 bp or less, particularly about 10 bp or less in length. This is because if the length is too long, ligation of DNA having the target sequence is difficult to perform.

補助的な一本鎖線状核酸を目的配列を有する線状一本鎖の両端にアニールさせるときの温度は、目的配列を有する線状一本鎖DNAに対するアニール選択性が最も高くなるように選択すればよい。アニール選択性が最も高くなる温度とは、補助的一本鎖核酸と目的配列を有する線状一本鎖DNAとが特異的に結合し且つミスマッチによる非特異的結合が最小になる温度であり、一本鎖核酸の組み合わせ毎に徐々に昇温させて見出せばよい。通常は、0〜80℃程度とすればよい。   The temperature at which the auxiliary single-stranded linear nucleic acid is annealed to both ends of the linear single-stranded DNA having the target sequence is selected so that the annealing selectivity for the linear single-stranded DNA having the target sequence is the highest. That's fine. The temperature at which the annealing selectivity is highest is a temperature at which the auxiliary single-stranded nucleic acid and the linear single-stranded DNA having the target sequence are specifically bound and non-specific binding due to mismatch is minimized, What is necessary is just to raise the temperature gradually for each combination of single-stranded nucleic acids. Usually, the temperature may be about 0 to 80 ° C.

一本鎖線状DNAを環状にした後は、補助的な一本鎖核酸を変性させることにより除去してもよいが、後に行うローリングサークル型複製は核酸二重鎖を剥がしながらプライマー伸長物の合成を進めることができるため、補助的な一本鎖核酸は必ずしも除去しなくてもよい。   After circularizing the single-stranded linear DNA, it may be removed by denaturing the auxiliary single-stranded nucleic acid, but the rolling circle replication performed later will synthesize the primer extension while stripping the nucleic acid duplex. Thus, the auxiliary single-stranded nucleic acid does not necessarily have to be removed.

目的配列を有する二本鎖DNAの両末端を連結する場合、及び、目的配列を有する一本鎖DNAの両末端を連結する場合に用いるDNAリガーゼは、特に限定されない。例えば、T4DNAリガーゼ、T7DNAリガーゼ、大腸菌(E.coli)DNAリガーゼ又は耐熱性DNAリガーゼ(TaqリガーゼやPfuリガーゼ、Ampリガーゼ、Thermus thermophilus DNAリガーゼなど)を用いることができる。上記説明した補助的一本鎖核酸を用いたDNAの環状化を行う場合は、アニール選択性を向上させるために比較的高温でDNA連結反応を行う場合があるため、耐熱性DNAリガーゼを用いることが好ましい。DNAリガーゼを用いたDNA連結反応は常法に従い行えばよく、例えば特開昭63-22197号公報又は WO90/01069に記載の方法を用いることができる。   There are no particular limitations on the DNA ligase used when ligating both ends of double-stranded DNA having the target sequence and linking both ends of single-stranded DNA having the target sequence. For example, T4 DNA ligase, T7 DNA ligase, E. coli DNA ligase, or heat-resistant DNA ligase (Taq ligase, Pfu ligase, Amp ligase, Thermus thermophilus DNA ligase, etc.) can be used. When DNA is circularized using the auxiliary single-stranded nucleic acid described above, a DNA ligation reaction may be performed at a relatively high temperature to improve annealing selectivity, so use a heat-resistant DNA ligase. Is preferred. The DNA ligation reaction using DNA ligase may be performed according to a conventional method, and for example, the method described in JP-A-63-22197 or WO90 / 01069 can be used.

目的配列を有する線状一本鎖DNA又は線状二本鎖DNAの各鎖の5'末端にはリン酸基を付加しておくことが好ましい。これによりセルフライゲーションが行われ易くなる。リン酸基の付加は、例えばATPの存在下で、T4ポリヌクレオチドキナーゼを作用させることにより行うことができる。或いは、核酸合成の際に修飾することもできる。   It is preferable to add a phosphate group to the 5 ′ end of each strand of linear single-stranded DNA or linear double-stranded DNA having the target sequence. This facilitates self-ligation. The phosphate group can be added by, for example, allowing T4 polynucleotide kinase to act in the presence of ATP. Alternatively, it can be modified during nucleic acid synthesis.

工程(1)において用意する環状DNAは、目的配列を有していればよく、通常は、その間に任意配列を有していてもよい。この任意配列の長さは、1000塩基以下程度、特に100塩基以下程度であることが好ましい。
工程(2)
<プライマーA>
プライマーAは、上流(5'末端側)から順に、この環状DNAとはアニールしない第1非アニール部分とこの環状DNAの一部とアニールできる第1アニール配列を有する。
The circular DNA prepared in step (1) only needs to have a target sequence, and usually may have an arbitrary sequence therebetween. The length of this arbitrary sequence is preferably about 1000 bases or less, particularly about 100 bases or less.
Process (2)
<Primer A>
Primer A has, in order from the upstream (5 ′ end side), a first non-annealed portion that does not anneal with the circular DNA and a first annealing sequence that can anneal with a portion of the circular DNA.

環状DNAが二本鎖である場合は、通常、いずれの鎖を鋳型にしてもよい。但し、たとえばマルチマータンパク質をコードするDNAを製造する場合は、目的配列を有する鎖とはアニールしない第1非アニール部分とこの鎖の一部とアニールできる第1アニール配列を有していればよい。   When the circular DNA is double-stranded, usually any strand may be used as a template. However, for example, when producing a DNA encoding a multimer protein, it is only necessary to have a first non-annealed portion that does not anneal with a strand having a target sequence and a first annealed sequence that can anneal with a portion of this strand.

ここで、第1アニール部分は、何らかの条件下で環状DNAの一部とアニールできればよい。また第1非アニール部分は、第1アニール部分を環状DNAにアニールさせる条件下で環状DNAとはアニールしないものであればよい。   Here, the first annealing portion only needs to be able to anneal with a part of the circular DNA under some condition. The first non-annealed portion may be any portion that does not anneal with the circular DNA under conditions where the first annealed portion is annealed to the circular DNA.

第1アニール部分の長さは、環状DNAの一部に特異的に結合できるだけの長さで有ればよく、通常PCRプライマーとして使用できる15〜100塩基程度、特に20〜50塩基程度であればよい。   The length of the first annealed portion only needs to be long enough to specifically bind to a part of the circular DNA, and is usually about 15 to 100 bases, particularly about 20 to 50 bases that can be used as a PCR primer. Good.

第1非アニール部分は、工程(4)においてPCRプライマーとして用いるものであるため、通常PCRプライマーとして使用できる15〜100程度程度、特に20〜50塩基程度であればよい。   Since the first non-annealed portion is used as a PCR primer in step (4), it may be about 15 to 100, particularly about 20 to 50 bases, which can be usually used as a PCR primer.

また第1アニール配列の下流側(3'末端側)に、長い任意配列が付加されているとDNAポリメラーゼによるDNA複製反応を阻害するため、このような任意配列は存在しない方がよい。   In addition, if a long arbitrary sequence is added to the downstream side (3 ′ end side) of the first annealed sequence, the DNA replication reaction by DNA polymerase is inhibited, so it is preferable that such an arbitrary sequence does not exist.

プライマーは公知の方法で合成すればよい。このような公知の方法として、例えばABI社(Applied Biosystems Inc.)のDNAシンセサイザーを用いたホスホアミダイト法、リン酸トリエステル法、H-ホスホネート法、チオホスファイト法等が挙げられる。また、生物学的起源、例えば細菌のDNAを制限エンドヌクレアーゼで消化することにより得られる消化物から単離してもよい。
<ローリングサークル型複製反応>
ローリングサークル型複製反応で使用するDNAポリメラーゼは、ディスプレイスメント活性を有するものであればよい。例えば、φ29DNAポリメラーゼ又はM2DNAポリメラーゼのようなファージ由来のディスプレイスメント活性を持つDNAポリメラーゼを用いることができる。特に、反応効率が高い点で、M2DNAポリメラーゼが好ましい。
Primers may be synthesized by a known method. Examples of such known methods include a phosphoramidite method, a phosphate triester method, an H-phosphonate method, and a thiophosphite method using a DNA synthesizer manufactured by ABI (Applied Biosystems Inc.). It may also be isolated from digests obtained by digesting biological sources such as bacterial DNA with restriction endonucleases.
<Rolling circle type replication reaction>
The DNA polymerase used in the rolling circle type replication reaction only needs to have a displacement activity. For example, a DNA polymerase having a displacement activity derived from a phage such as φ29 DNA polymerase or M2 DNA polymerase can be used. In particular, M2 DNA polymerase is preferable in terms of high reaction efficiency.

ローリングサークル型複製反応は、例えばdNTP((dATP、dCTP、dGTP、dTTP)の4種のデオキシリボヌクレオチド)の存在下でDNAポリメラーゼを鋳型である上記環状一本鎖DNAに作用させてDNA鎖伸長反応を行わせることにより進行させることができる。詳しくは、例えば特許第290723号又はジャーナル・オブ・モレキュラー・バイオロジー(Journal of Molecular Biology, Vol.56, 341-361, 1971)に記載の方法により行える。   The rolling circle replication reaction is performed by, for example, allowing DNA polymerase to act on the circular single-stranded DNA as a template in the presence of dNTP ((4 types of deoxyribonucleotides (dATP, dCTP, dGTP, dTTP)). It can be made to progress by performing. In detail, it can carry out by the method as described in patent 290723 or Journal of Molecular Biology (Vol.56, 341-361, 1971), for example.

また、プライマーAにプロモーター配列が含まれている場合は、ローリングサークル型複製反応で得られた一本鎖DNAを鋳型として、NTP(ATP、CTP、GTP、TTP)の4種のリボヌクレオチドの存在下でRNAポリメラーゼ(例えば、T7RNAポリメラーゼ、T3RNAポリメラーゼ、SP6RNAポリメラーゼなど)を用いてRNA合成反応を行わせることにより、環状DNAの一方の鎖に相補的な配列を繰り返し有する一本鎖RNAを得ることができる。さらに、このRNAを鋳型として逆転写酵素を用いてcDNAを合成し、このcDNAに再度RNAポリメラーゼを作用させることを繰り返すことにより、工程(2)において、大量にRNAを合成することもできる。目的配列が、リボザイム、アンチセンス等をコードするものであれば、この操作により、リボザイム、アンチセンス等を大量に得ることができる。この操作は、DNAポリメラーゼによるローリングサークル型複製と別途行ってもよく、同時に行ってもよい。
工程(3)
<プライマーB>
プライマーBは、上流(5'末端側)から順に、ローリングサークル型複製により得られた繰り返し一本鎖核酸とはアニールしない第2非アニール部分、及び、繰り返し一本鎖核酸の一部であって第1アニール配列部分とは異なる部分とアニールできる第2アニール配列を有する。
ここで、第2アニール配列は、何らかの条件下で繰り返し一本鎖核酸の一部であって第1アニール配列部分とは異なる部分とアニールできればよい。また第2非アニール部分は、第2アニール部分を繰り返し一本鎖核酸にアニールさせる条件下で繰り返し一本鎖核酸とはアニールしないものであればよい。
In addition, if primer A contains a promoter sequence, the presence of four ribonucleotides, NTP (ATP, CTP, GTP, TTP), using the single-stranded DNA obtained by the rolling circle replication reaction as a template A single-stranded RNA having a sequence complementary to one strand of circular DNA is obtained by performing an RNA synthesis reaction using an RNA polymerase (eg, T7 RNA polymerase, T3 RNA polymerase, SP6 RNA polymerase, etc.) Can do. Furthermore, a large amount of RNA can also be synthesized in step (2) by repeating the synthesis of cDNA using reverse transcriptase using this RNA as a template and allowing RNA polymerase to act again on this cDNA. If the target sequence encodes a ribozyme, antisense, etc., a large amount of ribozyme, antisense, etc. can be obtained by this operation. This operation may be performed separately from the rolling circle replication by DNA polymerase, or may be performed simultaneously.
Process (3)
<Primer B>
Primer B is a second non-annealed part that does not anneal with the repetitive single-stranded nucleic acid obtained by rolling circle replication in order from the upstream (5 ′ end side), and a part of the repetitive single-stranded nucleic acid. A second annealing arrangement capable of annealing with a portion different from the first annealing arrangement portion is provided.
Here, the second annealing sequence only needs to be able to anneal with a part of the single-stranded nucleic acid that is repeatedly different from the first annealing sequence part under some conditions. The second non-annealed portion may be any one that does not repeatedly anneal with the single-stranded nucleic acid under conditions where the second annealed portion is repeatedly annealed with the single-stranded nucleic acid.

第2アニール部分の長さは、繰り返し一本鎖核酸の一部に特異的に結合できるだけの長さで有ればよく、通常PCRプライマーとして使用できる15〜100塩基程度、特に20〜50塩基程度であればよい。   The length of the second annealed portion only needs to be long enough to specifically bind to a part of the single-stranded nucleic acid, and is usually about 15 to 100 bases, particularly about 20 to 50 bases that can be used as a PCR primer. If it is.

第2非アニール部分は、工程(4)においてPCRプライマーとして用いるものであるため、通常PCRプライマーとして使用できる15〜100塩基程度、特に20〜50塩基程度であればよい。   Since the second non-annealed portion is used as a PCR primer in the step (4), it may be about 15 to 100 bases, particularly about 20 to 50 bases, which can be usually used as a PCR primer.

第2アニール配列の下流側(3'末端側)に、長い任意配列が付加されているとDNAポリメラーゼによるDNA合成反応を阻害するため、このような任意配列は存在しない方がよい。
<相補鎖合成>
相補鎖合成にあたり、プライマーBを繰り返し配列を有する一本鎖核酸にアニールさせる。アニール条件は、最大のアニール選択性が得られる温度、溶液条件とすればよく、具体的には繰り返し一本鎖DNAとプライマーBとが特異的に結合し、且つ、ミスマッチによる非特異的結合が最小になる温度を昇温させることにより選択すればよい。
<相補鎖合成反応>
工程(3)で使用するDNAポリメラーゼの種類は特に限定されない。例えばE.coliポリメラーゼI、クレナウフラグメント(Klenow Fragment)、各種
耐熱性DNAポリメラーゼ、逆転写酵素、QβレプリカーゼのようなRNAポリメラーゼ等の公知の酵素を使用できる。
If a long arbitrary sequence is added to the downstream side (3 ′ end side) of the second annealing sequence, the DNA synthesis reaction by DNA polymerase is inhibited, so it is preferable that such an arbitrary sequence does not exist.
<Complementary strand synthesis>
In complementary strand synthesis, primer B is annealed to a single-stranded nucleic acid having a repetitive sequence. The annealing conditions may be a temperature and a solution condition at which the maximum annealing selectivity can be obtained. Specifically, the single-stranded DNA and the primer B are specifically bound repeatedly, and non-specific binding due to mismatching is prevented. What is necessary is just to select by raising the temperature which becomes the minimum.
<Complementary strand synthesis reaction>
The type of DNA polymerase used in step (3) is not particularly limited. For example, known enzymes such as RNA polymerase such as E. coli polymerase I, Klenow Fragment, various heat-resistant DNA polymerases, reverse transcriptase, and Qβ replicase can be used.

但し、本発明方法により得られるDNAをタンパク質の製造又はアプタマーの繰り返し配列の製造などに用いる場合は、例えばラダーマーカー等の製造に用いる場合と異なり塩基配列自体が重要であるため、校正機能を有するDNAポリメラーゼを用いることが好ましい。校正機能を有するDNAポリメラーゼは、デオキシリボヌクレオチドの取り込みミスを修正することができ、結果として合成されたDNAの変異出現率を極めて小さく抑えらることができる。校正機能を有するDNAポリメラーゼとしては、例えばKOD DNAポリメラーゼ、Pfuポリメラーゼ、PfuTurboポリメラーゼ、PfuUltraポリメラーゼ、Deep Ventポリメラーゼ、Pfxポリメラーゼなどが挙げられる。特に校正機能の高さの点からKOD DNAポリメラーゼが好ましい。   However, when DNA obtained by the method of the present invention is used for protein production or aptamer repetitive sequence production, it has a proofreading function because the base sequence itself is important, unlike when used for production of ladder markers, etc. It is preferable to use a DNA polymerase. A DNA polymerase having a proofreading function can correct an incorporation error of deoxyribonucleotides, and as a result, the mutation appearance rate of the synthesized DNA can be suppressed to an extremely low level. Examples of the DNA polymerase having a proofreading function include KOD DNA polymerase, Pfu polymerase, PfuTurbo polymerase, PfuUltra polymerase, Deep Vent polymerase, and Pfx polymerase. In particular, KOD DNA polymerase is preferable from the viewpoint of high calibration function.

プライマーBの繰り返し配列を有する一本鎖核酸へのアニール及び相補鎖合成は、順次行ってもよく、実質的に同時に行ってもよい。   The annealing to the single-stranded nucleic acid having the repetitive sequence of primer B and the complementary strand synthesis may be performed sequentially or substantially simultaneously.

ローリングサークル型複製により得られる一本鎖核酸は目的配列を種々の個数含む複数種類の一本鎖核酸の混合物である。また、個々の一本鎖核酸はプライマーBの第2アニール配列とアニールできる配列を複数有するため、工程(3)により生じる二本鎖核酸は、目的配列を種々の個数含む種々の長さの二本鎖核酸の混合物である。
工程(4)
種々の長さの二本鎖核酸の中から所望の長さの二本鎖核酸を分離するにあたっては、各長さの二本鎖核酸を比較的多量に必要とする。しかし、工程(2)のローリングサークル型複製及び工程(3)の相補鎖合成により必要量の二本鎖核酸を得ようとすると長時間を要し非効率的である。このため、本発明方法は、プライマーAに第1非アニール部分を設け、プライマーBに第2非アニール部分を設けることにより、工程(3)により生じる二本鎖核酸混合物の各々をPCRで増幅できることが最大の特徴となっている。
<プライマーC>
プライマーCは、プライマーAの第1非アニール配列に何らかのPCR条件下でアニールできるものであればよく、好ましくはプライマーAの第1非アニール配列と相補的な配列であればよい。
A single-stranded nucleic acid obtained by rolling circle replication is a mixture of a plurality of types of single-stranded nucleic acids containing various numbers of target sequences. In addition, since each single-stranded nucleic acid has a plurality of sequences that can be annealed with the second annealing sequence of primer B, the double-stranded nucleic acid produced in step (3) has two lengths including various numbers of target sequences. It is a mixture of double-stranded nucleic acids.
Process (4)
In order to separate a double-stranded nucleic acid having a desired length from double-stranded nucleic acids having various lengths, a relatively large amount of double-stranded nucleic acid having each length is required. However, if a required amount of double-stranded nucleic acid is obtained by rolling circle replication in step (2) and complementary strand synthesis in step (3), it takes a long time and is inefficient. Therefore, the method of the present invention can amplify each of the double-stranded nucleic acid mixture produced by the step (3) by PCR by providing the first non-annealed portion in primer A and the second non-annealed portion in primer B. Is the biggest feature.
<Primer C>
Primer C only needs to be capable of annealing to the first non-annealed sequence of primer A under some PCR conditions, and preferably may be a sequence complementary to the first non-annealed sequence of primer A.

プライマーCのアニール部分の5'末端側には任意の配列が付加されていてもよいが、3'末端側に長い任意配列を有するとDNA鎖の伸長反応が阻害されるため、有している場合でも2塩基以下程度であることが好ましい。なお、プライマーCにおいて、プライマーAの第1非アニール部分とアニールする部分の下流側には、プライマーAの第1アニール部分とアニールできる配列が付加されていることは構わない。
<プライマーD>
プライマーDは、プライマーBの第2非アニール部分に何らかのPCR条件下でアニールできるものであればよい。プライマーDのアニール部分の5'末端側には任意の配列が付加されていてもよいが、3'末端側に長い任意配列を有するとDNA鎖の伸長反応が阻害されるため、有している場合でも2塩基以下程度であることが好ましい。なお、プライマーDにおいて、プライマーBの第2非アニール部分とアニールする部分の下流側には、プライマーBの第2アニール部分とアニールできる配列が付加されていることは構わない。
Arbitrary sequence may be added to the 5 'end side of the annealed part of primer C, but if it has a long arbitrary sequence on the 3' end side, it has DNA strand elongation reaction, so it has Even if it is, it is preferable that it is about 2 bases or less. In primer C, a sequence that can anneal with the first annealed part of primer A may be added downstream of the part of primer A that anneals with the first non-annealed part.
<Primer D>
Primer D may be any primer that can anneal to the second non-annealed portion of primer B under some PCR conditions. An arbitrary sequence may be added to the 5 ′ end side of the annealed portion of primer D, but if it has a long arbitrary sequence on the 3 ′ end side, the DNA strand elongation reaction is inhibited, so it has Even if it is, it is preferable that it is about 2 bases or less. In primer D, a sequence capable of annealing with the second annealed portion of primer B may be added downstream of the second non-annealed portion of primer B and the annealed portion.

プライマーC及びプライマーDの長さは、それぞれプライマーAの第1アニール部分及びプライマーBの第2アニール部分とアニールできる程度の長さを有するとともに、余りに長すぎてアニール特異性が低下したりDNA伸長反応が阻害されたりすることがない程度の長さとすればよい。具体的には、15塩基以上程度、特に20塩基以上程度、100塩基以下程度、特に50塩基以下程度であることが好ましい。
<PCR>
二本鎖核酸混合物を鋳型として、プライマーC及びプライマーDをそれぞれセンスプライマー及びアンチセンスプライマーとして用いて、dNTPの存在下でDNAポリメラーゼを作用させることによりポリメラーゼチェーン反応(PCR)を行う。
Primer C and Primer D are long enough to anneal with the first annealed part of Primer A and the second annealed part of Primer B, respectively, and are too long to reduce the annealing specificity or extend the DNA. The length may be such that the reaction is not hindered. Specifically, it is preferably about 15 bases or more, particularly about 20 bases or more, about 100 bases or less, particularly about 50 bases or less.
<PCR>
A polymerase chain reaction (PCR) is performed by using a double-stranded nucleic acid mixture as a template and primer C and primer D as a sense primer and an antisense primer, respectively, and allowing DNA polymerase to act in the presence of dNTP.

プライマーC及びプライマーDのアニール条件は、最大のアニール特異性が得られる温度、溶液条件とすればよい。   The annealing conditions for Primer C and Primer D may be the temperature and solution conditions at which maximum annealing specificity is obtained.

また、DNAポリメラーゼは、一般にPCRに用いられる耐熱性DNAポリメラーゼを制限なく使用できる。このような酵素として、例えばTaq DNAポリメラーゼ、Tth DNAポリメラーゼ等が挙げられる。但し、本発明方法によりタンパク質製造のためのDNAを合成する場合又はアプタマーを繰り返し有するDNAを製造する場合は、配列自体が重要であるため、校正機能を有する耐熱性DNAポリメラーゼ(例えばKOD DNAポリメラーゼ等)を用いることが好ましい。   As the DNA polymerase, a heat-resistant DNA polymerase generally used for PCR can be used without limitation. Examples of such enzymes include Taq DNA polymerase and Tth DNA polymerase. However, when synthesizing DNA for protein production by the method of the present invention or when producing DNA having repeated aptamers, the sequence itself is important, so a heat-resistant DNA polymerase having a calibration function (for example, KOD DNA polymerase, etc.) ) Is preferably used.

以上の工程により、目的配列を繰り返し有する二本鎖DNAの混合物が得られる。
工程(5)
本発明において、必要に応じて、工程(5)を行い、例えば二本鎖DNA混合物を電気泳動、HPLCなどのクロマトグラフィー等に供することにより長さ別に分離し、目的長さのDNAを分離すればよい。電気泳動は常法やクロマトグラフィーに従い行えばよい
例えば、アプタマーを製造する場合は、アプタマー配列を種々の個数有する核酸の混合物であってもよいが、アプタマー配列を同じ個数有する核酸の集合物としておくことにより、センサーチップに固定又は付着させる場合に、単位面積あたりのアプタマー数を揃えることができ、その結果感度ムラのないセンサーチップが得られる。
Through the above steps, a mixture of double-stranded DNAs having the target sequence is obtained.
Process (5)
In the present invention, if necessary, the step (5) is performed.For example, the double-stranded DNA mixture is subjected to electrophoresis, chromatography such as HPLC, etc. to separate by length, and the DNA of the target length is separated. That's fine. For example, in the case of producing an aptamer, electrophoresis may be a mixture of nucleic acids having various numbers of aptamer sequences, but a collection of nucleic acids having the same number of aptamer sequences. Thus, when fixing or adhering to the sensor chip, the number of aptamers per unit area can be made uniform, and as a result, a sensor chip with no sensitivity unevenness can be obtained.

また、目的配列として特定長さの配列を用い、ラダーマーカーを製造する場合は、電気泳動又はクロマトグラフィーなどにより、特定長さの配列の繰り返し数が一定範囲の核酸を選択してもよい。   In addition, when a ladder marker is produced using a specific length sequence as the target sequence, a nucleic acid having a certain number of repeats of the specific length sequence may be selected by electrophoresis or chromatography.

本工程において、目的長さの核酸は上記のような条件下で2本鎖状態で分離してもよいが、本発明者らは、1本鎖状態で分離する方がより効率良く分離を行い得ることを見い出した。例えば、2本鎖核酸混合物をアルカリアガロースゲル電気泳動に供することにより、目的長さの1本鎖核酸を分離することができる。アルカリアガロースゲル電気泳動は、例えばMolecular Cloning, A Laboratory Manual, Third Edition, Joseph Sambrook & David W. Russell, Cold spring Harbor Laboratory Pressに記載されている方法を採用できる。
工程(6)
また、アプタマーやアンチセンスなどを製造する場合のように、得られた二本鎖DNAを一本鎖DNAにする必要がある場合は、二本鎖DNAを熱、アルカリ、酸、尿素、ホルムアミド、DNAヘリカーゼのような酵素等で処理することにより変性させて一本鎖DNAにすればよい。アルカリ処理は、例えば0.2〜1規定程度のNaOHで1〜30分間処理した後、等量のHClで中和することにより行える。酸処理は、例えば0.01〜1規定程度のHClで1〜30分処理した後、NaOHで中和することにより行える。
In this step, the nucleic acid having the target length may be separated in a double-stranded state under the conditions as described above, but the present inventors perform separation more efficiently when separated in a single-stranded state. Found out to get. For example, by subjecting a double-stranded nucleic acid mixture to alkaline agarose gel electrophoresis, a single-stranded nucleic acid having a desired length can be separated. Alkaline agarose gel electrophoresis can employ, for example, the method described in Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Third Edition, Joseph Sambrook & David W. Russell, Cold Spring Harbor Laboratory Press.
Process (6)
In addition, when it is necessary to convert the obtained double-stranded DNA into a single-stranded DNA, such as in the case of producing aptamers or antisenses, the double-stranded DNA is converted into heat, alkali, acid, urea, formamide, A single-stranded DNA may be denatured by treatment with an enzyme such as DNA helicase. The alkali treatment can be performed by, for example, treating with 0.2 to 1 N NaOH for 1 to 30 minutes and then neutralizing with an equal amount of HCl. The acid treatment can be performed, for example, by treating with HCl of about 0.01 to 1 N for 1 to 30 minutes and then neutralizing with NaOH.

DNA変性処理は、所望の長さの二本鎖DNAの分離と同時に行ってもよく、所望の長さの二本鎖DNAの分離の後に行ってもよいが同時に行う方が簡単で好ましい。例えば、二本鎖DNA混合物をアルカリアガロースゲル電気泳動に供することにより、目的長さの一本鎖DNAを分離することができる。アルカリアガロースゲル電気泳動は、例えばMolecular Cloning, A Laboratory Manual, Third Edition, Joseph Sambrook & David W. Russell, Cold Spring Harbor Laboratory Pressに記載されている方法を採用できる。
工程(7)
工程(5)又は工程(6)により得られた所望長さのDNAは、必要に応じてPCRにより増幅すればよい。プライマーは、対象DNAの末端部分の配列に基づき適宜設計すればよい。例えば目的配列を5回有する直鎖状一本鎖DNAを分離回収し、それを鋳型としてPCR反応を行えば、目的配列を5回有する直鎖状二本鎖DNAを大量に得ることができる。
The DNA denaturation treatment may be performed simultaneously with the separation of the double-stranded DNA having a desired length, or may be performed after the separation of the double-stranded DNA having a desired length. For example, by subjecting the double-stranded DNA mixture to alkaline agarose gel electrophoresis, single-stranded DNA of the desired length can be separated. Alkaline agarose gel electrophoresis can employ the method described in, for example, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Third Edition, Joseph Sambrook & David W. Russell, Cold Spring Harbor Laboratory Press.
Process (7)
The DNA having a desired length obtained in step (5) or step (6) may be amplified by PCR as necessary. Primers may be appropriately designed based on the sequence of the terminal portion of the target DNA. For example, if a linear single-stranded DNA having the target sequence 5 times is separated and recovered, and PCR is carried out using it as a template, a large amount of linear double-stranded DNA having the target sequence 5 times can be obtained.

目的配列が例えばアプタマー配列である場合は、最終的に、目的配列を2〜20個程度有する一本鎖核酸を得ればよい。また、目的配列がタンパク質をコードする配列である場合は、全体としてベクターに挿入できる程度の個数であればよく、タンパク質の種類によって異なるが、目的配列を通常2〜10個程度有する二本鎖DNAを得ればよい。また、目的配列が核酸ラダーマーカーの単位である場合は、通常1〜20個程度の繰り返し数を有する核酸の混合物とすればよい。   When the target sequence is, for example, an aptamer sequence, a single-stranded nucleic acid having about 2 to 20 target sequences may be finally obtained. In addition, when the target sequence is a sequence encoding a protein, it may be a number that can be inserted into a vector as a whole, and depends on the type of protein, but is usually a double-stranded DNA having about 2 to 10 target sequences. Just get. In addition, when the target sequence is a unit of a nucleic acid ladder marker, it may be a mixture of nucleic acids usually having about 1 to 20 repeats.

また最終的に得られる核酸は、目的配列がタンパク質をコードする配列である場合は二本鎖DNAとし、目的配列がアプタマー配列である場合は、一本鎖DNA又はRNAとし、目的配列がラダーマーカーの単位配列である場合は、一本鎖又は二本鎖のDNA又はRNAとすればよい。   The final nucleic acid is double-stranded DNA when the target sequence is a protein-encoding sequence, and single-stranded DNA or RNA when the target sequence is an aptamer sequence, and the target sequence is a ladder marker. Is a single-stranded or double-stranded DNA or RNA.

また本発明により目的配列を複数有する核酸が得られるが、この核酸は、全く同一の配列が複数繰り返されたもの、及び、ポリメラーゼによる塩基の読み間違いによって一部異なるが略同一の配列が複数繰り返されたものの双方を含む。
(II)タンパク質の製造方法
本発明のタンパク質の製造方法は、上記本発明の同一配列を複数有するDNAの合成方法において、工程(1)の環状DNAとして、目的タンパク質をコードする塩基配列又はそれに相補的な配列を有する環状DNAを用意し、他は上記方法の工程(4)までを同様にして行うことにより、目的タンパク質をコードする配列を複数有する二本鎖DNAの混合物を得た後、
この二本鎖DNAをベクターに挿入して発現ベクターを得る工程(8)と、
この発現ベクターで宿主を形質転換する工程(9)と、
この形質転換体を培養し培養物から目的タンパク質を回収する工程(10)とを含む方法である。
Further, according to the present invention, a nucleic acid having a plurality of target sequences can be obtained. This nucleic acid has a plurality of identical sequences repeated, and a plurality of substantially identical sequences which are partially different depending on a base reading error by polymerase. Including both.
(II) Protein production method The protein production method of the present invention is a method for synthesizing a DNA having a plurality of the same sequences of the present invention as described above. After preparing a circular DNA having a specific sequence, and otherwise performing up to step (4) of the above method in the same manner, after obtaining a mixture of double-stranded DNA having a plurality of sequences encoding the target protein,
Inserting the double-stranded DNA into a vector to obtain an expression vector (8);
Transforming the host with the expression vector (9),
And a step (10) of culturing the transformant and recovering the target protein from the culture.

本発明において、タンパク質をコードする配列には、タンパク質の全長をコードする配列及びタンパク質の一部をコードする配列が含まれる。   In the present invention, the protein-encoding sequence includes a sequence encoding the full length of the protein and a sequence encoding a part of the protein.

目的タンパク質の種類は特に限定されず、例えば酵素、抗体、ペプチド抗原、レセプターなどのどのようなタンパク質であってもよい。
<ベクター>
ベクターは、公知のベクターを宿主に応じて広い範囲から選択して用いることができる。例えば大腸菌を宿主とする場合にはpBR322、pUC18、pUC19、pUC119、pBluescript等、バチルス属細菌を宿主とする場合にはpUB110、pC194等が挙げられる。酵母を宿主とする場合にはYIp5、YEp24等が挙げられる。昆虫細胞を宿主とする場合にはAcNPV等が挙げられる。動物細胞を宿主とする場合にはpERV3、pEGSH等が挙げられる。
The type of the target protein is not particularly limited, and may be any protein such as an enzyme, an antibody, a peptide antigen, or a receptor.
<Vector>
As the vector, a known vector can be selected from a wide range depending on the host. For example, pBR322, pUC18, pUC19, pUC119, pBluescript and the like are used when Escherichia coli is used as a host, and pUB110 and pC194 are used when a Bacillus bacterium is used as a host. When yeast is used as a host, YIp5, YEp24 and the like can be mentioned. AcNPV etc. are mentioned when using an insect cell as a host. When animal cells are used as hosts, examples include pERV3 and pEGSH.

このような公知のベクターのプロモーターの下流の発現可能な位置に二本鎖DNAを挿入することにより発現ベクターが得られる。
<形質転換>
宿主も公知のものを制限なく使用できる。例えば大腸菌(例えばJM109、HB101、C600、DH5、DH5α、W3110)、バチルス属細菌(例えばMI114)のような細菌、酵母(例えばAH22)、昆虫細胞(例えばSf細胞)、動物細胞(例えばCOS-7細胞、Vero細胞、CHO細胞等)が挙げられる。
An expression vector can be obtained by inserting double-stranded DNA into an expressible position downstream of the promoter of such a known vector.
<Transformation>
Any known host can be used without limitation. For example, E. coli (eg, JM109, HB101, C600, DH5, DH5α, W3110), bacteria such as Bacillus bacteria (eg, MI114), yeast (eg, AH22), insect cells (eg, Sf cells), animal cells (eg, COS-7) Cell, Vero cell, CHO cell, etc.).

宿主の形質転換方法も、公知の方法から、宿主に応じて適した方法を選択すればよい。公知の導入方法としては、リン酸カルシウム法、エレクトロポレーション法、リポフェクション法、DEAEデキストラン法等が挙げられる。また市販のコンピテントセル(例えば、東洋紡績社製Competent high JM109)を用いて添付された実験手順に従って形質転換すれば便利である。また、トンプソン等の方法 (Journal of Bacteriology, Vol.151, 668-677, 1982) などがある。
<形質転換体の培養>
形質転換体が微生物である場合は、微生物の培養に通常使用される液体培地又は平板培地を用いて培養すればよい。通常は、炭素源、窒素源、無機イオン、更に必要に応じて硝酸塩、リン酸塩等を含有する培地を用いればよい。炭素源としては、澱粉又は澱粉加水分解物、糖密、ペプトン類等が好適に用いられる。窒素源としては、ポリペプトン、トリプトン、肉エキス、酵母エキス等を使用できる。培養温度は微生物の生育可能温度内であればよく、例えば15〜40℃程度が挙げられる。培地のpHも微生物の生育可能範囲であればよく、例えば6〜8程度が挙げられる。培養時間は、培養物中の目的タンパク質の量が最大になる時間とすればよく、その他の培養条件により異なるが、通常1〜5日間程度、特に1〜2日間程度とすればよい。温度シフト型やIPTG誘導型等の誘導型の発現ベクターを用いる場合には、誘導時間は1日間以内、特に数時間程度とすればよい。
The host transformation method may be selected from known methods according to the host. Known introduction methods include calcium phosphate method, electroporation method, lipofection method, DEAE dextran method and the like. It is also convenient to transform using a commercially available competent cell (for example, Competent high JM109 manufactured by Toyobo Co., Ltd.) according to the attached experimental procedure. There is also a method by Thompson et al. (Journal of Bacteriology, Vol.151, 668-677, 1982).
<Culture of transformant>
When the transformant is a microorganism, it may be cultured using a liquid medium or a plate medium usually used for culturing the microorganism. Usually, a medium containing a carbon source, a nitrogen source, inorganic ions, and, if necessary, nitrates, phosphates, etc. may be used. As the carbon source, starch or starch hydrolyzate, sugar tightness, peptones and the like are preferably used. As the nitrogen source, polypeptone, tryptone, meat extract, yeast extract and the like can be used. The culture temperature should just be in the temperature which can grow microorganisms, for example, about 15-40 degreeC is mentioned. The pH of the medium may be within the range in which microorganisms can grow, and examples thereof include about 6 to 8. The culture time may be a time when the amount of the target protein in the culture is maximized, and varies depending on other culture conditions, but is usually about 1 to 5 days, particularly about 1 to 2 days. When an induction type expression vector such as a temperature shift type or an IPTG induction type is used, the induction time may be within one day, particularly about several hours.

形質転換体が哺乳動物細胞である場合にも、当該細胞に応じて適した条件で培養すればよい。例えばFBSを添加したDMEM培地(ニッスイ社製等)を用い、5%CO2存在下に36〜38℃程度の温度で、数日ごとに新しい培地に交換しながら培養することができる。細胞がコンフルエントになるまで増殖したら、例えばトリプシンPBS溶液を加えて個々の細胞に分散させ、得られた細胞の懸濁液を数倍に希釈して新しいシャーレに播種し継代を続ければよい。培養日数は、通常2〜5日間程度、特に2〜3日間程度とすることが好ましい。 Even when the transformant is a mammalian cell, it may be cultured under conditions suitable for the cell. For example, DMEM medium (Nissui, etc.) supplemented with FBS can be used and cultured at a temperature of about 36 to 38 ° C. in the presence of 5% CO 2 while being replaced with a new medium every few days. Once the cells have grown to confluence, for example, trypsin PBS solution may be added to disperse the cells, and the resulting cell suspension may be diluted several times and seeded in a new petri dish to continue passage. The culture days are usually about 2 to 5 days, particularly about 2 to 3 days.

形質転換体が昆虫細胞の場合も、細胞の種類に応じて適した培養条件とすればよい。例えばFBS及びYeastlateを含むGrace's medium等の昆虫細胞用培地を用いて、25〜35℃程度で培養することができる。培養時間は1〜5日間程度、特に2〜3日間程度とすることが好ましい。また、ベクターとしてBaculovirus等のウィルスを含む形質転換体の場合は、培養時間は細胞質効果が現れて細胞が死滅する前まで(例えば3〜7日間程度、特に4〜6日間程度)とするのが好ましい。   Even when the transformant is an insect cell, the culture conditions may be suitable depending on the cell type. For example, it can culture | cultivate at about 25-35 degreeC using culture media for insect cells, such as Grace's medium containing FBS and Yeastlate. The culture time is preferably about 1 to 5 days, particularly about 2 to 3 days. Further, in the case of a transformant containing a virus such as Baculovirus as a vector, the culture time should be until the cytoplasmic effect appears and the cells die (for example, about 3 to 7 days, particularly about 4 to 6 days). preferable.

培養終了後、目的タンパク質が宿主内に生産されるものである場合は、形質転換体の細胞を遠心分離等で集め、必要に応じて、細胞を適当なバッファーに懸濁した後、ポリトロン、超音波処理、ホモジナイザー、フレンチプレス等の機械的方法で破砕すればよい。宿主が細菌である場合は、例えばリゾチームやβ−グルカナーゼ等の細胞壁溶解酵素で処理してもよい。   When the target protein is produced in the host after completion of the culture, the transformant cells are collected by centrifugation or the like, and if necessary, the cells are suspended in an appropriate buffer, and then polytron, What is necessary is just to crush by mechanical methods, such as a sonication, a homogenizer, a French press. When the host is a bacterium, it may be treated with a cell wall lytic enzyme such as lysozyme or β-glucanase.

得られた破砕液を2000〜15000g程度で5〜10分間程度遠心分離することにより、上清に目的タンパク質が回収される。また、目的タンパク質が宿主外に分泌させるものである場合は、培養上清に目的タンパク質が回収される。
<目的タンパク質の精製>
必要に応じて、得られた粗タンパク質液を、公知のタンパク質精製方法、例えば塩析、透析による脱塩、イオン交換、疎水、ゲルろ過、アフィニティ等の各種クロマトグラフィーに供することにより、目的タンパク質を精製すればよい。
(III)マルチマータンパク質の製造方法
マルチマータンパク質をコードするDNAの製造
マルチマータンパク質を製造するに当たっては、先ず、本発明の同一配列を複数有するDNAの合成方法に従い、マルチマータンパク質をコードするDNAを製造する。
The target protein is recovered in the supernatant by centrifuging the obtained disrupted liquid at about 2000 to 15000 g for about 5 to 10 minutes. When the target protein is secreted outside the host, the target protein is recovered in the culture supernatant.
<Purification of target protein>
If necessary, the obtained crude protein solution is subjected to known protein purification methods such as salting out, desalting by dialysis, ion exchange, hydrophobicity, gel filtration, affinity chromatography, etc. What is necessary is just to refine.
(III) Method for producing multimeric protein
Production of DNA encoding multimeric protein In producing multimeric protein, first, DNA encoding multimeric protein is produced according to the method for synthesizing DNA having a plurality of identical sequences of the present invention.

即ち、目的タンパク質をコードする塩基配列と相補的な配列であってスタートコドン及びストップコドンを除いた目的配列を有する環状DNAを用意する工程(1)と、
上流側から順に、この環状DNAの目的配列とはアニールしない第1非アニール配列、及び、この環状DNAの目的配列の一部とアニールできる第1アニール配列を有するプライマーAを用いて、この環状DNAを鋳型としたローリングサークル型複製反応を行う工程(2)と、
上流側から順に、ローリングサークル型複製反応により得られた一本鎖DNAとはアニールしない第2非アニール配列、及び、この一本鎖核酸の一部であって第1アニール配列とは異なる部分とアニールできる第2アニール配列を有するプライマーBを用いて、この一本鎖核酸の相補鎖合成反応を行う工程(3)と、
プライマーAにおける第1非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーC及びプライマーBにおける第2非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーDを用いて、工程(3)において得られた二本鎖核酸を鋳型としたポリメラーゼチェーン反応を行う工程(4)と
を含む方法によりマルチマータンパク質をコードするDNAを製造する。
That is, a step (1) of preparing a circular DNA having a sequence complementary to a base sequence encoding a target protein and having a target sequence excluding a start codon and a stop codon;
In order from the upstream side, this circular DNA is prepared by using primer A having a first non-annealed sequence that does not anneal with the target sequence of the circular DNA and a first annealed sequence that can anneal with a part of the target sequence of the circular DNA. (2) performing a rolling circle type replication reaction using as a template;
In order from the upstream side, a second non-annealed sequence that does not anneal with the single-stranded DNA obtained by the rolling circle replication reaction, and a part of the single-stranded nucleic acid that is different from the first annealed sequence (3) performing a complementary strand synthesis reaction of this single-stranded nucleic acid using primer B having a second annealable sequence that can be annealed;
Using the primer C having a sequence capable of annealing to the first non-annealed sequence in the primer A and the primer D having a sequence capable of annealing to the second non-annealed sequence in the primer B, the double-stranded nucleic acid obtained in the step (3) is obtained. A DNA encoding a multimeric protein is produced by a method comprising a step (4) of performing a polymerase chain reaction using a template.

工程(1)において、目的配列とは、環状DNAが環状一本鎖DNAであればその一本鎖が目的配列であり、環状DNAが環状二本鎖DNAであれば、マルチマータンパク質をコードする塩基配列及び該塩基配列に相補的な配列が目的配列である。
スタートコドン及びストップコドンを除いた配列とするのは、一セットのスタートコドンとストップコドンとの間に同じタンパク質をコードする配列を複数並べることにより、同じアミノ酸配列が複数配置されたマルチマータンパク質が得られるからである。
In step (1), the target sequence is a base sequence that encodes a multimeric protein if the circular DNA is a circular single-stranded DNA and the single strand is the target sequence. A sequence and a sequence complementary to the base sequence are target sequences.
The sequence excluding the start codon and stop codon is obtained by arranging multiple sequences encoding the same protein between a set of start codons and stop codons to obtain a multimeric protein in which the same amino acid sequence is arranged in plural. Because it is.

マルチマータンパク質を発現するためには、新たなスタートコドンとストップコドンとを付加する必要がある。これらはプライマーA及びプライマーBの非アニール部分に含ませることができ、又は、後述するベクターに予め含ませておくこともできる。例えば、プライマーAの第1非アニール部分にスタートコドンを含ませ、プライマーBの第2非アニール部分にストップコドンの相補的配列を含ませればよい。または、プライマーAの第1非アニール部分にストップコドンの相補的配列を含ませ、プライマーBの第2非アニール部分にスタートコドンを含ませてもよい。これにより、工程(4)において、一方の鎖にスタートコドンとストップコドンとが存在し、その間にタンパク質をコードする塩基配列が並列した(タンデムに並んだ)二本鎖DNAが増幅される。
<マルチマータンパク質の製造>
得られた二本鎖DNAを前述したようにして、ベクターに挿入して発現ベクターを得て、この発現ベクターで宿主を形質転換し、形質転換体を培養し、培養産物からマルチマータンパク質を回収すればよい。
(IV)センサーの製造方法
本発明のセンサーの製造方法は、アプタマー配列を複数有する一本鎖核酸を製造し、このDNAをセンサーチップ基体の表面に固定又は吸着させてセンサーチップを製造し、さらにこのセンサーチップと検出装置とを接続する方法である。
In order to express a multimeric protein, it is necessary to add a new start codon and a stop codon. These can be included in the non-annealed portion of primer A and primer B, or can be included in advance in the vector described below. For example, a start codon may be included in the first non-annealed portion of primer A, and a stop codon complementary sequence may be included in the second non-annealed portion of primer B. Alternatively, a complementary sequence of a stop codon may be included in the first non-annealed portion of primer A, and a start codon may be included in the second non-annealed portion of primer B. Thereby, in the step (4), a double-stranded DNA in which a start codon and a stop codon are present in one strand and a base sequence encoding a protein is arranged in parallel (in tandem) is amplified.
<Manufacture of multimeric protein>
As described above, the obtained double-stranded DNA is inserted into a vector to obtain an expression vector, the host is transformed with this expression vector, the transformant is cultured, and the multimeric protein is recovered from the culture product. That's fine.
(IV) Sensor production method The sensor production method of the present invention comprises producing a single-stranded nucleic acid having a plurality of aptamer sequences, immobilizing or adsorbing this DNA on the surface of a sensor chip substrate, and producing a sensor chip. This is a method of connecting the sensor chip and the detection device.

アプタマー配列を複数有するDNAは、アプタマー配列を有する環状DNAを用意する工程(1)と、
上流側から順に、この環状DNAとはアニールしない第1非アニール配列、及び、この環状DNAの一部とアニールできる第1アニール配列を有するプライマーAを用いて、この環状DNAを鋳型としたローリングサークル型複製反応を行う工程(2)と、
上流側から順に、ローリングサークル型複製反応により得られた一本鎖核酸とはアニールしない第2非アニール配列、及び、ローリングサークル型複製により得られた一本鎖核酸の一部であって第1アニール配列部分とは異なる部分とアニールできる第2アニール配列を有するプライマーBを用いて、この一本鎖核酸の相補鎖合成反応を行う工程(3)と、
プライマーAにおける第1非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーC及びプライマーBにおける第2非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーDを用いて、工程(3)において得られた二本鎖核酸を鋳型としたポリメラーゼチェーン反応を行う工程(4)と
を含む方法により製造できる。
DNA having a plurality of aptamer sequences is a step (1) of preparing a circular DNA having an aptamer sequence;
From the upstream side, a rolling circle using this circular DNA as a template, using primer A having a first non-annealed sequence that does not anneal with this circular DNA and a first annealed sequence that can anneal with a portion of this circular DNA A step (2) of performing a mold replication reaction;
In order from the upstream side, a second non-annealed sequence that does not anneal with the single-stranded nucleic acid obtained by the rolling circle type replication reaction, and a part of the single-stranded nucleic acid obtained by the rolling circle type replication, A step (3) of performing a complementary strand synthesis reaction of the single-stranded nucleic acid using a primer B having a second annealing sequence that can anneal with a portion different from the annealing sequence portion;
Using the primer C having a sequence capable of annealing to the first non-annealed sequence in the primer A and the primer D having a sequence capable of annealing to the second non-annealed sequence in the primer B, the double-stranded nucleic acid obtained in the step (3) is obtained. And a step (4) of performing a polymerase chain reaction using a template.

アプタマーの種類は特に限定されない。例えば酵素、レセプターなどのタンパク質、糖類、脂質、それらの複合体等と特異的に結合できる核酸が対象になる。核酸はDNA及びRNAのいずれであってもよい。RNAの場合は、工程(4)のPCRの後にRNAを合成すればよい。   The kind of aptamer is not particularly limited. For example, nucleic acids that can specifically bind to proteins such as enzymes and receptors, saccharides, lipids, complexes thereof, and the like are targeted. The nucleic acid may be either DNA or RNA. In the case of RNA, RNA may be synthesized after the PCR in step (4).

またPCRにより得られる核酸は、二本鎖DNAであるが、アプタマーとして利用する際には、変性により一本鎖にすればよい。例えば95〜100℃程度で2〜5分間程度熱処理することにより、アプタマーとして利用できる核酸を得ることができる。   The nucleic acid obtained by PCR is double-stranded DNA, but when used as an aptamer, it may be made single-stranded by denaturation. For example, a nucleic acid that can be used as an aptamer can be obtained by heat treatment at about 95 to 100 ° C. for about 2 to 5 minutes.

また、得られたDNAは、アプタマー配列の繰り返し数の異なる種々の長さの二本鎖DNAの混合物であるため、長さを揃えたい場合は、変性アガロースゲル電気泳動等により同一長さを有する一本鎖DNAを分離すればよい。これにより、得られたアプタマーをセンサーチップ基体表面に塗布し固定又は吸着させて得られるセンサーチップの全体にわたり、単位面積当たりのアプタマー数を揃えることができ、センサーチップの感度ムラを低減することができる。   In addition, since the obtained DNA is a mixture of double-stranded DNAs of various lengths with different aptamer sequence repeat numbers, the same length is obtained by denaturing agarose gel electrophoresis or the like when it is desired to make the lengths uniform. Single-stranded DNA may be separated. As a result, the number of aptamers per unit area can be uniform over the entire sensor chip obtained by applying and fixing or adsorbing the obtained aptamer to the surface of the sensor chip substrate, thereby reducing the sensitivity unevenness of the sensor chip. it can.

センサーチップ基体表面の材質は特に限定されず、公知のものを制限なく使用できる。例えば表面に金属層を有するセンサーチップ基体が挙げられる。基体表面に核酸を固定又は吸着させる方法は既に周知であり、例えばJ. Am. Chem. Soc., Vol.121, 8044-8051(1999);Anal. Chem., Vol.71, 3928-3934( 1999);Annu. Rev. Phys. Chem., Vol.51, 41-63( 2000);Anal. Chem., Vol.73, 1-7( 2001);J. Am. Chem. Soc., Vol.124, 6810-6811(2002)に記載の方法を採用できる。   The material of the sensor chip substrate surface is not particularly limited, and any known material can be used without limitation. An example is a sensor chip substrate having a metal layer on the surface. Methods for immobilizing or adsorbing nucleic acids on the substrate surface are already well known, such as J. Am. Chem. Soc., Vol. 121, 8044-8051 (1999); Anal. Chem., Vol. 71, 3928-3934 ( 1999); Annu. Rev. Phys. Chem., Vol. 51, 41-63 (2000); Anal. Chem., Vol. 73, 1-7 (2001); J. Am. Chem. Soc., Vol. 124, 6810-6811 (2002) can be employed.

このようにして得られたセンサーチップを検出装置と組み合わせることによりセンサーが得られる。検出器の種類も特に限定されず公知のものを使用できる。本センサーチップを接続する検出装置としては、表面プラズモン共鳴を利用した装置や水晶マイクロバランス法を利用した装置が挙げられる。具体的には、MultiSPRinter(東洋紡績社)、Biacore(ビアコア社)、AffinixQ(イニシアム社)などが挙げられる。   A sensor can be obtained by combining the sensor chip thus obtained with a detection device. The type of the detector is not particularly limited, and a known one can be used. Examples of the detection device to which the sensor chip is connected include a device using surface plasmon resonance and a device using a crystal microbalance method. Specific examples include MultiSPRinter (Toyobo), Biacore (Biacore), AffinixQ (Initium).

このようにして得られたセンサーに試料を接触させると、試料中にアプタマーの結合対象物質が存在すれば、それがアプタマーに結合により補足されて検出装置により検出される。   When the sample is brought into contact with the sensor thus obtained, if the aptamer binding target substance is present in the sample, it is captured by the aptamer by binding and detected by the detection device.

本発明方法によれば、従来製造が困難であった同一配列を複数有するDNAを確実に得ることができる。また、特別な装置、器具および試薬を必要とせず、汎用されている装置、器具および試薬のみを用いて所望の同一配列を複数回有する核酸を合成することができる。   According to the method of the present invention, it is possible to reliably obtain DNA having a plurality of identical sequences, which has been difficult to produce conventionally. In addition, a nucleic acid having the same desired sequence multiple times can be synthesized using only a widely used apparatus, instrument and reagent without requiring a special apparatus, instrument and reagent.

特に、この配列がタンパク質をコードする配列である場合は、これをベクターにクローニングして得られる発現ベクターで宿主を形質転換し、この形質転換体を培養して培養物から目的タンパク質を回収することより、所望のタンパク質を効率的に製造することができる。   In particular, when this sequence is a sequence encoding a protein, a host is transformed with an expression vector obtained by cloning it into a vector, and the target protein is recovered from the culture by culturing the transformant. Thus, a desired protein can be produced efficiently.

また、この配列がアプタマー配列である場合は、アプタマー配列を複数回有する一本鎖DNAを合成し、これをセンサーチップに固定化してセンサーを製造すれば、センサーチップの単位面積当たりのアプタマー数が増えるため、その分検出感度が向上する。   In addition, when this sequence is an aptamer sequence, a single-stranded DNA having an aptamer sequence is synthesized multiple times, and this is immobilized on a sensor chip to produce a sensor. Thus, the number of aptamers per unit area of the sensor chip is reduced. Therefore, the detection sensitivity is improved accordingly.

また本発明方法によれば、単位配列の長さだけ異なる長さを有する核酸の混合物を簡単に得ることができ、ラダーマーカーとして好適に使用できる。   Further, according to the method of the present invention, a mixture of nucleic acids having different lengths by the length of the unit sequence can be easily obtained, and can be suitably used as a ladder marker.

以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
材料の購入先
なお、以下の実施例において、DNA(一本鎖オリゴヌクレオチド)は北海道システム・サイエンス株式会社あるいは株式会社アイ・シー・エムより購入した。その他の試薬類はナカライテスク株式会社、和光純薬工業株式会社又は中山商事株式会社より購入した。
ローリングサークル増幅反応用DNAポリメラーゼの調製
実施例で使用したローリングサークル増幅反応用のM2DNAポリメラーゼは、J. Gen. Appl. Microbiol., Vol.39, 467-478, 1993に記載の発現ベクターを使用し、J. Gen. Appl. Microbiol., Vol.39, 467-478, 1993に記載の方法にて調製した。その際、培養スケールは8Lとし、37℃で培養し、120Klett単位の時に2mM IPTGの誘導条件でさらに2時間培養することで菌体を調製した。精製は、菌体破砕液より硫安塩析により粗酵素液を調製後、Phosphocellulose、Heparin Sepharose CL-6B、Heparin Sepharose CL-6B、DEAE-Toyopearlのカラムクロマトグラフィーにて実施し、最終的に単一なM2DNAポリメラーゼを得た。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.
Where to buy materials In the following examples, DNA (single-stranded oligonucleotide) was purchased from Hokkaido System Science Co., Ltd. or ICM Co., Ltd. Other reagents were purchased from Nacalai Tesque Co., Ltd., Wako Pure Chemical Industries, Ltd. or Nakayama Shoji Co., Ltd.
Preparation of DNA polymerase for rolling circle amplification reaction The M2 DNA polymerase for rolling circle amplification reaction used in the examples was expressed in J. Gen. Appl. Microbiol., Vol. 39, 467-478, 1993. Using the vector, it was prepared by the method described in J. Gen. Appl. Microbiol., Vol. 39, 467-478, 1993. At that time, the culture scale was 8 L, the cells were cultured at 37 ° C., and the cells were further cultured for 2 hours under the induction condition of 2 mM IPTG at 120 Klett units. For purification, a crude enzyme solution was prepared from the cell disruption solution by salting out ammonium sulfate, followed by column chromatography of Phosphocellulose, Heparin Sepharose CL-6B, Heparin Sepharose CL-6B, and DEAE-Toyopearl. M2 DNA polymerase was obtained.

同一配列を複数回有する二本鎖DNAの作成
(1)環状一本鎖DNAの合成
(1-1)以下の試薬組成物を調製した。
直鎖状一本鎖DNA(配列番号1:RCA100-2) 250pmol
直鎖状一本鎖DNA(配列番号2:lig-temp) 500pmol
Ampligase(epicentre社) 3μl
(15U、酵素濃度は5U/μl)
10X Ampligase buffer 7.5 μl
合計 75 μl
(1-2) (1-1)の試薬組成物に対し、以下の反応条件で直鎖状一本鎖DNA(RCA100-2)の末端を連結し、環状一本鎖DNAを合成した。
Creation of double-stranded DNA having the same sequence multiple times
(1) Synthesis of circular single-stranded DNA
(1-1) The following reagent composition was prepared.
Linear single-stranded DNA (SEQ ID NO: RCA100-2) 250 pmol
Linear single-stranded DNA (SEQ ID NO: 2: lig-temp) 500pmol
Ampligase (epicentre) 3μl
(15U, enzyme concentration is 5U / μl)
10X Ampligase buffer 7.5 μl
75 μl total
(1-2) The end of linear single-stranded DNA (RCA100-2) was ligated to the reagent composition of (1-1) under the following reaction conditions to synthesize circular single-stranded DNA.

94℃ 30秒
60℃ 15分
サイクル数 40回
(2)環状一本鎖DNAへのアニーリング
(2-1)以下の試薬組成物を調製した。
(1)で合成した環状一本鎖DNA 約15pmol
プライマーA(配列番号3:RCA) 300pmol
Tris-HCl(pH8.2) 17mM
MgCl 2 17mM
合計 20μl
(2-2) (2-1)の試薬組成物を85℃で10分間処理後、20分間かけて20℃まで下げることにより、環状一本鎖DNAにプライマーAをアニールした。
(3)ローリングサークル増幅反応
(3-1)以下の試薬組成物を調製した。
(2)で調製したアニーリング産物 20μl
Tris-HCl(pH8.5) 50mM
dNTP 250μM
MgCl2 20mM
M2DNAポリメラーゼ 0.8μg
合計 30μl
(3-2) (3-1)の試薬組成物を30℃で約30分間反応後、94℃で3分間加熱し、反応を止めた。
(4)相補鎖合成
(4-1)以下の試薬組成物を調製した。
(3)で調製したローリングサークル増幅産物 15μl
プライマーB(配列番号4:R-pol) 300pmol
dNTP 200μM
MgSO4 1mM
KOD-Plus DNAポリメラーゼ(東洋紡績) 1ユニット
10X KOD-Plus buffer 5μl
合計 50μl
(4-2) (4-1)の試薬組成物を94℃で2分間処理後、60秒間かけて68℃まで下げ、68℃で2分間反応させた。
(5)PCR反応
(5-1)以下の試薬組成物を調製した。
(4)で調製したDNA産物 5μl
プライマーC(配列番号5:PCR-S) 0.2μM
プライマーD(配列番号6:PCR-AS) 0.2μM
dNTP 200μM
MgSO4 1mM
KOD-Plus DNAポリメラーゼ 1ユニット
10X KOD-Plus buffer 5μl
合計 50μl
(5-2) (5-1)の試薬組成物に対し、まず94℃で2分間処理後、以下の反応条件でPCR反応を実施し、直鎖状一本鎖DNA(配列番号1:RCA100-2)の配列に由来する同一配列を複数回有する二本鎖DNAを合成した。
94 ° C 30 seconds 60 ° C 15 minutes Number of cycles 40 times
(2) Annealing to circular single-stranded DNA
(2-1) The following reagent composition was prepared.
About 15 pmol of circular single-stranded DNA synthesized in (1)
Primer A (SEQ ID NO: 3 RCA) 300 pmol
Tris-HCl (pH 8.2) 17 mM
MgCl 2 17mM
20 μl total
(2-2) After treating the reagent composition of (2-1) at 85 ° C. for 10 minutes and then lowering to 20 ° C. over 20 minutes, primer A was annealed to the circular single-stranded DNA.
(3) Rolling circle amplification reaction
(3-1) The following reagent composition was prepared.
20 μl of annealing product prepared in (2)
Tris-HCl (pH 8.5) 50 mM
dNTP 250μM
MgCl2 20 mM
M2DNA polymerase 0.8μg
30 μl total
(3-2) The reagent composition of (3-1) was reacted at 30 ° C. for about 30 minutes and then heated at 94 ° C. for 3 minutes to stop the reaction.
(4) Complementary strand synthesis
(4-1) The following reagent composition was prepared.
15 μl of rolling circle amplification product prepared in (3)
Primer B (SEQ ID NO: 4: R-pol) 300 pmol
dNTP 200μM
MgSO 4 1 mM
KOD-Plus DNA polymerase (Toyobo) 1 unit
10X KOD-Plus buffer 5μl
50 μl total
(4-2) The reagent composition of (4-1) was treated at 94 ° C. for 2 minutes, then lowered to 68 ° C. over 60 seconds, and reacted at 68 ° C. for 2 minutes.
(5) PCR reaction
(5-1) The following reagent composition was prepared.
5 μl of DNA product prepared in (4)
Primer C (SEQ ID NO: 5: PCR-S) 0.2 μM
Primer D (SEQ ID NO: 6: PCR-AS) 0.2 μM
dNTP 200μM
MgSO 4 1 mM
1 unit of KOD-Plus DNA polymerase
10X KOD-Plus buffer 5μl
50 μl total
(5-2) The reagent composition of (5-1) was first treated at 94 ° C. for 2 minutes and then subjected to PCR reaction under the following reaction conditions to obtain linear single-stranded DNA (SEQ ID NO: 1 RCA100). A double-stranded DNA having the same sequence derived from the sequence of -2) was synthesized several times.

94℃ 15秒
68℃ 15秒
サイクル数 35回
(6)アルカリアガロースゲル電気泳動による検出
(5)で合成した同一配列を複数回有する二本鎖DNAを試料とし、モレキュラー・クローニング(Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Third Edition, Joseph Sambrook & David W. Russell, Cold Spring Harbor Laboratory Press)記載の方法にて2%アガロースゲルを用いてアルカリアガロースゲル電気泳動を実施した。電気泳動後にゲルを中和し、さらにSYBR Gold(Molecular Probes社)にて染色することにより一本鎖DNAを検出した。
94 ℃ 15 seconds 68 ℃ 15 seconds Number of cycles 35 times
(6) Detection by alkaline agarose gel electrophoresis
Using the double-stranded DNA having the same sequence multiple times synthesized in (5) as a sample, described in Molecular Cloning (Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Third Edition, Joseph Sambrook & David W. Russell, Cold Spring Harbor Laboratory Press) Alkaline agarose gel electrophoresis was performed using a 2% agarose gel by the method. After electrophoresis, the gel was neutralized and further stained with SYBR Gold (Molecular Probes) to detect single-stranded DNA.

ゲルの外観を図1に示す。直鎖状一本鎖DNA(配列番号1:RCA100-2)の配列に由来する同一配列を複数回有する一本鎖DNAに相当するDNAが検出されており、本発明の方法によって同一配列を複数回有する一本鎖DNAを作成し得ることが確認された。   The appearance of the gel is shown in FIG. A DNA corresponding to a single-stranded DNA having the same sequence multiple times derived from the sequence of a linear single-stranded DNA (SEQ ID NO: RCA100-2) has been detected, and a plurality of identical sequences are detected by the method of the present invention. It has been confirmed that single-stranded DNA can be produced.

メタロチオネインのマルチマーDNAの作成
(1)直鎖状一本鎖DNAの調製
(1-1)以下の試薬組成物を調製した。
直鎖状一本鎖DNA(配列番号7:PCR189-part1) 1nM
直鎖状一本鎖DNA(配列番号8:PCR189-part2) 1nM
直鎖状一本鎖DNA(配列番号9:PCR189-part3) 1nM
プライマー(配列番号10:189-s-p) 0.2μM
プライマー(配列番号11:189-as-b) 0.2μM
dNTP 200μM
MgSO4 1mM
KOD-Plus DNAポリメラーゼ 1ユニット
10X KOD-Plus buffer 5μl
合計 50μl
(1-2) (1-1)の試薬組成物に対し、まず94℃で2分間処理後、以下の反応条件でPCR反応を実施し、直鎖状二本鎖DNAを合成した。
Creation of multimeric DNA of metallothionein
(1) Preparation of linear single-stranded DNA
(1-1) The following reagent composition was prepared.
Linear single-stranded DNA (SEQ ID NO: 7: PCR189-part1) 1 nM
Linear single-stranded DNA (SEQ ID NO: 8: PCR189-part2) 1 nM
Linear single-stranded DNA (SEQ ID NO: 9: PCR189-part3) 1 nM
Primer (SEQ ID NO: 10: 189-sp) 0.2 μM
Primer (SEQ ID NO: 11: 189-as-b) 0.2 μM
dNTP 200μM
MgSO 4 1 mM
1 unit of KOD-Plus DNA polymerase
10X KOD-Plus buffer 5μl
50 μl total
(1-2) The reagent composition of (1-1) was first treated at 94 ° C. for 2 minutes and then subjected to PCR under the following reaction conditions to synthesize linear double-stranded DNA.

94℃ 15秒
55℃ 15秒
68℃ 5秒
サイクル数 40回
(1-3) (1-2)の増幅産物をアガロースゲル電気泳動に供し、MagExtractor -PCR&Gel Clean up-(東洋紡)にてゲルから増幅断片を二本鎖DNAとして抽出した。その後、アルカリバッファー(0.1M NaOH, 0.1M NaCl)中において二本鎖DNA を解離させ、MAGNOTEX-SA(TAKARA社)を用いて5'-末端をビオチン化した方のDNA 鎖をビーズに捕捉し、目的の5'-リン酸化一本鎖DNA のみを回収した。回収した DNA 鎖はエタノール沈澱をして精製した。
(2)環状一本鎖DNAの合成と精製
(2-1)以下の試薬組成物を調製した。
(1)で調製した直鎖状一本鎖DNA 約500pmol
直鎖状一本鎖DNA(配列番号2:lig-temp) 1000pmol
Ampligase 1μl(5U)
10X Ampligase buffer 2μl
合計 20μl
(2-2) (2-1)の試薬組成物に対し、以下の反応条件で直鎖状一本鎖DNAの末端を連結し、環状一本鎖DNAを合成した。
94 ° C 15 seconds 55 ° C 15 seconds 68 ° C 5 seconds Number of cycles 40
(1-3) The amplification product of (1-2) was subjected to agarose gel electrophoresis, and the amplified fragment was extracted as double-stranded DNA from the gel with MagExtractor-PCR & Gel Clean up- (Toyobo). Then, dissociate the double-stranded DNA in an alkaline buffer (0.1M NaOH, 0.1M NaCl), and capture the DNA strand with the biotinylated 5'-end on the beads using MAGNOTEX-SA (TAKARA). Only the target 5′-phosphorylated single-stranded DNA was recovered. The recovered DNA strand was purified by ethanol precipitation.
(2) Synthesis and purification of circular single-stranded DNA
(2-1) The following reagent composition was prepared.
About 500 pmol of linear single-stranded DNA prepared in (1)
Linear single-stranded DNA (SEQ ID NO: 2: lig-temp) 1000pmol
Ampligase 1μl (5U)
10X Ampligase buffer 2μl
20 μl total
(2-2) Circular single-stranded DNA was synthesized by ligating the ends of linear single-stranded DNA to the reagent composition of (2-1) under the following reaction conditions.

94℃ 30秒
60℃ 10分
サイクル数 40回
(1-3) (1-2)の反応物を試料として、8%ポリアクリルアミドゲル電気泳動を行い、1100base付近の位置に現れる環状一本鎖DNAのバンドを切出す。切出したゲルを細かく砕き、溶出バッファー(0.5M 酢酸アンモニウム、10mM 酢酸マグネシウム、1mM EDTA(pH8.0) )を加えて37℃で3時間程度インキュベートし、遠心分離でゲルを沈澱させて除去した上清をエタノール沈澱した。
(3)環状一本鎖DNAへのアニーリング
(3-1)以下の試薬組成物を調製した。
(2)で調製した環状一本鎖DNA 約15pmol
プライマーA(配列番号12:RCA3) 300pmol
Tris-HCl(pH8.2) 17mM
MgCl 2 17mM
合計 20μl
(3-2) (3-1)の試薬組成物を85℃で10分間処理後、20分かけて20℃まで下げることにより、環状一本鎖DNAにプライマーAをアニールした。
(4)ローリングサークル増幅反応
(4-1)以下の試薬組成物を調製した。
(3)で調製したアニーリング産物 20μl
Tris-HCl(pH8.5) 50mM
dNTP 250μM
MgCl2 20mM
M2DNAポリメラーゼ 0.8μg
合計 30μl
(4-2)の試薬組成物を30℃で約30分間反応後、94℃で3分間加熱し、反応を止めた。
(5)相補鎖合成
(5-1)以下の試薬組成物を調製した。
(4)で調製したローリングサークル増幅産物 15μl
プライマーB(配列番号13:R-Pol3) 300pmol
dNTP 200μM
MgSO4 1mM
KOD-Plus DNAポリメラーゼ 1ユニット
10X KOD-Plus buffer 5μl
合計 50μl
(5-2) (5-1)の試薬組成物を94℃で2分間処理後、60秒間かけて68℃まで下げ、68℃で2分間反応させた。
(6)PCR反応
(6-1)以下の試薬組成物を調製した。
(5)で調製したDNA産物 5μl
プライマーC(配列番号14:PCR-S3) 0.2μM
プライマーD(配列番号15:PCR-AS3) 0.2μM
dNTP 200μM
MgSO4 1mM
KOD-Plus DNAポリメラーゼ 1ユニット
10X KOD-Plus buffer 5μl
合計 50μl
(6-2) (6-1)の試薬組成物に対し、まず94℃で2分間処理後、以下の反応条件でPCR反応を実施し、メタロチオネインの配列に由来する同一配列を複数回有する二本鎖DNAを合成した。
94 ° C 30 seconds 60 ° C 10 minutes Number of cycles 40 times
(1-3) Using the reaction product of (1-2) as a sample, 8% polyacrylamide gel electrophoresis is performed to cut out a circular single-stranded DNA band that appears at a position near 1100 base. Grind the excised gel, add elution buffer (0.5 M ammonium acetate, 10 mM magnesium acetate, 1 mM EDTA (pH 8.0)), incubate at 37 ° C for about 3 hours, precipitate the gel by centrifugation, and remove it. The supernatant was ethanol precipitated.
(3) Annealing to circular single-stranded DNA
(3-1) The following reagent composition was prepared.
Approximately 15 pmol of circular single-stranded DNA prepared in (2)
Primer A (SEQ ID NO: 12: RCA3) 300 pmol
Tris-HCl (pH 8.2) 17 mM
MgCl 2 17 mM
20 μl total
(3-2) After treating the reagent composition of (3-1) at 85 ° C. for 10 minutes and lowering to 20 ° C. over 20 minutes, primer A was annealed to the circular single-stranded DNA.
(4) Rolling circle amplification reaction
(4-1) The following reagent composition was prepared.
20 μl of annealing product prepared in (3)
Tris-HCl (pH 8.5) 50 mM
dNTP 250μM
MgCl 2 20 mM
M2DNA polymerase 0.8μg
30 μl total
After reacting the reagent composition (4-2) at 30 ° C. for about 30 minutes, the reaction was stopped by heating at 94 ° C. for 3 minutes.
(5) Complementary strand synthesis
(5-1) The following reagent composition was prepared.
15 μl of rolling circle amplification product prepared in (4)
Primer B (SEQ ID NO: 13: R-Pol3) 300 pmol
dNTP 200μM
MgSO 4 1 mM
1 unit of KOD-Plus DNA polymerase
10X KOD-Plus buffer 5μl
50 μl total
(5-2) The reagent composition of (5-1) was treated at 94 ° C. for 2 minutes, then lowered to 68 ° C. over 60 seconds, and reacted at 68 ° C. for 2 minutes.
(6) PCR reaction
(6-1) The following reagent composition was prepared.
5 μl of DNA product prepared in (5)
Primer C (SEQ ID NO: 14: PCR-S3) 0.2 μM
Primer D (SEQ ID NO: 15: PCR-AS3) 0.2 μM
dNTP 200μM
MgSO 4 1 mM
1 unit of KOD-Plus DNA polymerase
10X KOD-Plus buffer 5μl
50 μl total
(6-2) The reagent composition of (6-1) is first treated at 94 ° C. for 2 minutes, and then subjected to a PCR reaction under the following reaction conditions to have the same sequence derived from the metallothionein sequence multiple times. Double-stranded DNA was synthesized.

94℃ 15秒
55℃ 10秒
68℃ 40秒
サイクル数 30回
(7)アルカリアガロースゲル電気泳動と増幅DNAの抽出
(6)で合成した同一メタロチオネイン遺伝子配列を複数回有する二本鎖DNAを試料とし、モレキュラー・クローニング記載の方法にて2%アガロースゲルを用いてアルカリアガロースゲル電気泳動を実施した。電気泳動後にゲルを中和し、さらにSYBR Goldにて染色することにより一本鎖DNAを検出した。
94 ° C 15 seconds 55 ° C 10 seconds 68 ° C 40 seconds Number of cycles 30
(7) Alkaline agarose gel electrophoresis and extraction of amplified DNA
Alkaline agarose gel electrophoresis was performed using a 2% agarose gel by the method described in Molecular Cloning using the double-stranded DNA having the same metallothionein gene sequence synthesized several times in (6) as a sample. After electrophoresis, the gel was neutralized and further stained with SYBR Gold to detect single-stranded DNA.

ゲルの外観を図2に示す。メタロチオネインの配列に由来する同一配列を複数回有する一本鎖DNAに相当するDNAが検出されており、本発明の方法によって同一酵素遺伝子配列を複数回有する核酸を作成し得ることが確認された。
(8)アルカリアガロースゲルからのゲル抽出
(7)の電気泳動ゲルより所望の一本鎖DNAを切出し、細かく砕き、等量の飽和フェノールを加えて-80℃で凍結させて一本鎖DNAを回収した(バイオ実験イラストレイテッド2−遺伝子解析の基礎−(秀潤社))。
(9)目的断片のPCR
以下の試薬組成物を調製した。
(8)で調製したDNA 5μl
プライマーC(配列表の配列番号14記載:PCR-S3) 0.6μM
プライマーD(配列表の配列番号15記載:PCR-AS3) 0.6μM
dNTP 200μM
MgSO4 1mM
KOD-Plus DNAポリメラーゼ 1ユニット
10X KOD-Plus buffer 5μl
合計 50μl
この試薬組成物に対し、まず94℃で2分間処理後、以下の反応条件でPCR反応を実施し、メタロチオネインの配列に由来する同一配列を複数回有する二本鎖DNAを合成した。
The appearance of the gel is shown in FIG. DNA corresponding to a single-stranded DNA having the same sequence derived from the metallothionein sequence multiple times was detected, and it was confirmed that a nucleic acid having the same enzyme gene sequence multiple times could be prepared by the method of the present invention.
(8) Gel extraction from alkaline agarose gel
The desired single-stranded DNA was excised from the electrophoresis gel of (7), finely crushed, added with an equal amount of saturated phenol, and frozen at -80 ° C. to recover the single-stranded DNA (Bio-Experiment Illustrated 2- Basics of gene analysis (Shujunsha)).
(9) PCR of target fragment
The following reagent compositions were prepared.
5 μl of DNA prepared in (8)
Primer C (described in SEQ ID NO: 14 in the sequence listing: PCR-S3) 0.6 μM
Primer D (SEQ ID NO: 15 in the sequence listing: PCR-AS3) 0.6 μM
dNTP 200 μM
MgSO4 1 mM
1 unit of KOD-Plus DNA polymerase
10X KOD-Plus buffer 5μl
50 μl total
This reagent composition was first treated at 94 ° C. for 2 minutes and then subjected to PCR under the following reaction conditions to synthesize double-stranded DNA having the same sequence derived from the metallothionein sequence multiple times.

94℃ 15秒
55℃ 10秒
68℃ 10秒(繰り返し回数に応じて時間を調節した)
50℃ 5秒
サイクル数 15回
なお、このPCRはサイクル数を多くするとスメアになる傾向が強くなるため、十分な増幅産物が得られる最低のサイクル数に設定した。
(10)アガロースゲル電気泳動でゲル抽出
(9)のPCR増幅産物をアガロースゲル電気泳動で分離し、MagExtaractor(東洋紡績製)で抽出した。MagExtractorで抽出したPCR増幅産物を、制限酵素HincIIで切断したpUC18にサブクローニングし、増幅した配列に変異が入っていないことを確認した。
(11)発現ベクターの構築
pUC18にサブクローニングした断片を制限酵素NdeIとSalIで切断し、同じ酵素で切断したpET-21a(+) (Novagen社製)に挿入し発現ベクターとした。
94 ° C 15 seconds 55 ° C 10 seconds 68 ° C 10 seconds (Time adjusted according to the number of repetitions)
50 ° C. 5 seconds Number of cycles 15 times Since this PCR has a tendency to become smeared when the number of cycles is increased, it was set to the minimum number of cycles at which a sufficient amplification product was obtained.
(10) Gel extraction by agarose gel electrophoresis
The PCR amplification products of (9) were separated by agarose gel electrophoresis and extracted with MagExtaractor (manufactured by Toyobo). The PCR amplification product extracted with MagExtractor was subcloned into pUC18 cleaved with restriction enzyme HincII, and it was confirmed that the amplified sequence had no mutation.
(11) Construction of expression vector
The fragment subcloned into pUC18 was cleaved with restriction enzymes NdeI and SalI, and inserted into pET-21a (+) (Novagen) cleaved with the same enzymes to obtain an expression vector.

TaqアプタマーのマルチマーDNAの作成
(1)環状一本鎖DNAの合成
(1-1)以下の試薬組成物を調製した。
直鎖状一本鎖DNA(配列番号16:aptq25) 50pmol
直鎖状一本鎖DNA(配列番号17:aptq-lig) 300pmol
Ampligase 1μl(5U)
10X Ampligase buffer 2μl
合計 20μl
(1-1) (1-2)の試薬組成物に対し、以下の反応条件で直鎖状一本鎖DNA(aptq25)の末端を連結し、環状一本鎖DNAを合成した。
Creation of multimeric DNA of Taq aptamer
(1) Synthesis of circular single-stranded DNA
(1-1) The following reagent composition was prepared.
Linear single-stranded DNA (SEQ ID NO: 16: aptq25) 50 pmol
Linear single-stranded DNA (SEQ ID NO: 17: aptq-lig) 300 pmol
Ampligase 1μl (5U)
10X Ampligase buffer 2μl
20 μl total
(1-1) The ends of linear single-stranded DNA (aptq25) were ligated to the reagent composition of (1-2) under the following reaction conditions to synthesize circular single-stranded DNA.

94℃ 10分
60℃ 10分
サイクル数 20回
(2)環状一本鎖DNAへのアニーリング
(2-1)以下の試薬組成物を調製した。
(1)で合成した環状一本鎖DNA 8μl
プライマーA(配列番号17:aptq-lig) 100pmol
Tris-HCl(pH8.2) 17mM
MgCl 2 17mM
合計 20μl
(2-2) (2-1)の試薬組成物を85℃で10分間処理後、15分かけて20℃まで下げることにより、環状一本鎖DNAにプライマーAをアニールした。
(3)ローリングサークル増幅反応
(3-1)以下の試薬組成物を調製した。
(2)で調製したアニーリング産物 20μl
Tris-HCl(pH8.5) 50mM
dNTP 400μM
MgCl2 20mM
M2DNAポリメラーゼ 0.8μg
合計 30μl
(3-2) (3-1)の試薬組成物を30℃で約15分間反応後、94℃で3分間加熱し、反応を止めた。
(4)相補鎖合成
(4-1)以下の試薬組成物を調製した。
(3)で調製したローリングサークル増幅産物 14μl
プライマーB(配列番号18:aptq-comp) 300pmol
dNTP 200μM
MgSO4 1mM
KOD-Plus DNAポリメラーゼ 1ユニット
10X KOD-Plus buffer 5μl
合計 50μl
(4-2) (4-1)の試薬組成物を94℃で2分間処理後、60秒間かけて68℃まで下げ、68℃で2分間反応させた。
(5)PCR反応
(5-1)以下の試薬組成物を調製した。
(4)で調製したDNA産物 5μl
プライマーC(配列番号19:aptq-s-b) 0.2μM
プライマーD(配列番号20:aptq-as) 0.2μM
dNTP 200μM
MgSO4 1mM
KOD-Plus DNAポリメラーゼ 1ユニット
10X KOD-Plus buffer 5μl
合計 50μl
(5-2) (5-1)の試薬組成物に対し、まず94℃で2分間処理後、以下の反応条件でPCR反応を実施し、直鎖状一本鎖DNA(配列表の配列番号16記載:aptq25)のTaqアプタマー配列に由来する同一アプタマー遺伝子配列を複数回有する二本鎖DNAを合成した。
94 ° C 10 minutes 60 ° C 10 minutes Number of cycles 20 times
(2) Annealing to circular single-stranded DNA
(2-1) The following reagent composition was prepared.
8 μl of circular single-stranded DNA synthesized in (1)
Primer A (SEQ ID NO: 17: aptq-lig) 100 pmol
Tris-HCl (pH 8.2) 17 mM
MgCl 2 17 mM
20 μl total
(2-2) After treating the reagent composition of (2-1) at 85 ° C. for 10 minutes and lowering to 20 ° C. over 15 minutes, primer A was annealed to the circular single-stranded DNA.
(3) Rolling circle amplification reaction
(3-1) The following reagent composition was prepared.
20 μl of annealing product prepared in (2)
Tris-HCl (pH 8.5) 50 mM
dNTP 400μM
MgCl 2 20 mM
M2DNA polymerase 0.8μg
30 μl total
(3-2) The reagent composition of (3-1) was reacted at 30 ° C. for about 15 minutes and then heated at 94 ° C. for 3 minutes to stop the reaction.
(4) Complementary strand synthesis
(4-1) The following reagent composition was prepared.
14 μl of rolling circle amplification product prepared in (3)
Primer B (SEQ ID NO: 18: aptq-comp) 300 pmol
dNTP 200μM
MgSO 4 1 mM
1 unit of KOD-Plus DNA polymerase
10X KOD-Plus buffer 5μl
50 μl total
(4-2) The reagent composition of (4-1) was treated at 94 ° C. for 2 minutes, then lowered to 68 ° C. over 60 seconds, and reacted at 68 ° C. for 2 minutes.
(5) PCR reaction
(5-1) The following reagent composition was prepared.
5 μl of DNA product prepared in (4)
Primer C (SEQ ID NO: 19: aptq-sb) 0.2 μM
Primer D (SEQ ID NO: 20: aptq-as) 0.2 μM
dNTP 200μM
MgSO 4 1 mM
1 unit of KOD-Plus DNA polymerase
10X KOD-Plus buffer 5μl
50 μl total
(5-2) The reagent composition of (5-1) was first treated at 94 ° C. for 2 minutes, and then subjected to PCR under the following reaction conditions to obtain linear single-stranded DNA (SEQ ID NO: in the sequence listing). Description 16: Double-stranded DNA having the same aptamer gene sequence derived from the Taq aptamer sequence of aptq25) was synthesized multiple times.

94℃ 15秒
68℃ 20秒
サイクル数 30回
(6)アルカリアガロースゲル電気泳動による検出
(5)で合成した同一アプタマー遺伝子配列を複数回有する二本鎖DNAを試料とし、モレキュラー・クローニング記載の方法にて2%アガロースゲルを用いてアルカリアガロースゲル電気泳動を実施した。電気泳動後にゲルを中和し、さらにSYBR Goldにて染色することにより一本鎖DNAを検出した。
94 ° C 15 seconds 68 ° C 20 seconds Number of cycles 30
(6) Detection by alkaline agarose gel electrophoresis
Alkaline agarose gel electrophoresis was performed using a 2% agarose gel by the method described in Molecular Cloning using the double-stranded DNA having the same aptamer gene sequence synthesized several times in (5) as a sample. After electrophoresis, the gel was neutralized and further stained with SYBR Gold to detect single-stranded DNA.

ゲルの外観を図3に示す。Taqアプタマーの配列に由来する同一配列を複数回有する一本鎖DNAに相当するDNAが検出されており、本発明の方法によって同一アプタマー遺伝子配列を複数回有する核酸を作成し得ることが確認された。
(7)アルカリアガロースゲル電気泳動からのゲル抽出
(6)の電気泳動ゲルより所望の一本鎖DNAを切出し、細かく砕き、等量の飽和フェノールを加えて-80℃で凍結させて一本鎖DNAを回収した(バイオ実験イラストレイテッド2−遺伝子解析の基礎−(秀潤社))。
(8)目的断片のPCR
以下の試薬組成物を調製した。
(7)で調製したDNA産物 5μl
プライマーC(配列表の配列番号19記載:aptq-s-b) 0.6μM
プライマーD(配列表の配列番号20記載:aptq-as) 0.6μM
dNTP 200μM
MgSO4 1mM
KOD-Plus DNAポリメラーゼ 1ユニット
10X KOD-Plus buffer 5μl
合計 50μl
この試薬組成物に対し、まず94℃で2分間処理後、以下の反応条件でPCR反応を実施し、直鎖状一本鎖DNA(配列表の配列番号16記載:aptq25)のTaqアプタマー配列に由来する同一アプタマー遺伝子配列を複数回有する二本鎖DNAを合成した。
The appearance of the gel is shown in FIG. DNA corresponding to single-stranded DNA having the same sequence derived from the Taq aptamer sequence multiple times was detected, and it was confirmed that a nucleic acid having the same aptamer gene sequence multiple times can be prepared by the method of the present invention. .
(7) Gel extraction from alkaline agarose gel electrophoresis
The desired single-stranded DNA was excised from the electrophoresis gel of (6), finely crushed, added with an equal amount of saturated phenol and frozen at −80 ° C. to recover the single-stranded DNA (Bio-Experiment Illustrated 2- Basics of gene analysis (Shujunsha)).
(8) PCR of target fragment
The following reagent compositions were prepared.
5 μl of DNA product prepared in (7)
Primer C (described in SEQ ID NO: 19 in the sequence listing: aptq-sb) 0.6 μM
Primer D (SEQ ID NO: 20 in the sequence listing: aptq-as) 0.6 μM
dNTP 200 μM
MgSO4 1 mM
1 unit of KOD-Plus DNA polymerase
10X KOD-Plus buffer 5μl
50 μl total
This reagent composition was first treated at 94 ° C. for 2 minutes and then subjected to a PCR reaction under the following reaction conditions to obtain a Taq aptamer sequence of linear single-stranded DNA (SEQ ID NO: 16 in the sequence listing: aptq25). A double-stranded DNA having the same aptamer gene sequence derived from it was synthesized multiple times.

94℃ 15秒
55℃ 10秒
68℃ 1〜3秒(繰り返し回数に応じて時間を調節した)
50℃ 5秒
サイクル数 15回
なお、このPCRはサイクル数を多くするとスメアになる傾向が強くなるので、十分な増幅産物が得られる最低のサイクル数に設定した。
(10)アルカリアガロースゲル電気泳動
(9)で合成した同一アプタマー遺伝子配列を複数回有する二本鎖DNAを試料とし、2%アガロースゲルを用いてアルカリアガロースゲル電気泳動を実施した。電気泳動後にゲルを中和し、さらにSYBR Goldにて染色することにより一本鎖DNAを検出した。
(11)アルカリアガロースゲル電気泳動からのゲル抽出
(10)の電気泳動ゲルより所望の一本鎖DNAを切出し、細かく砕き、等量の飽和フェノールを加えて-80℃で凍結させて一本鎖DNAを回収した。
94 ° C. 15 seconds 55 ° C. 10 seconds 68 ° C. 1-3 seconds (Time was adjusted according to the number of repetitions)
50 ° C. 5 seconds Cycle number 15 times In this PCR, since the tendency to become smear increases as the number of cycles is increased, the minimum cycle number at which a sufficient amplification product can be obtained was set.
(10) Alkaline agarose gel electrophoresis
Using the double-stranded DNA having the same aptamer gene sequence synthesized in (9) multiple times as a sample, alkaline agarose gel electrophoresis was performed using a 2% agarose gel. After electrophoresis, the gel was neutralized and further stained with SYBR Gold to detect single-stranded DNA.
(11) Gel extraction from alkaline agarose gel electrophoresis
The desired single-stranded DNA was excised from the electrophoresis gel of (10), crushed finely, added with an equal amount of saturated phenol, and frozen at -80 ° C. to recover the single-stranded DNA.

なお、得られた一本鎖DNAを応用するビアコア(Biacore)はサンプルに高純度が求められるため、最終精製をアルカリアガロースゲル電気泳動で行うのが良いと考えられた。サンプルの一部をアガロースゲル電気泳動に供し、純度を十分に確かめてからビアコア社製のチップ表面にストレプトアビジン−ビオチン結合方法で固定し、ビアコア(Biacore)のセンサーチップとして用いた。   In addition, since the Biacore that applies the obtained single-stranded DNA requires high purity in the sample, it was considered that the final purification should be performed by alkaline agarose gel electrophoresis. A part of the sample was subjected to agarose gel electrophoresis, and after confirming the purity sufficiently, it was fixed on the surface of a chip manufactured by Biacore by a streptavidin-biotin binding method, and used as a sensor chip for Biacore.

本発明方法は、アプタマー製造、それを利用したセンサー製造、タンパク質製造、核酸ラダーマーカー製造などの分野に好適に利用できる。   The method of the present invention can be suitably used in fields such as aptamer production, sensor production using the aptamer, protein production, and nucleic acid ladder marker production.

実施例1における電気泳動分析結果を示す。The electrophoretic analysis result in Example 1 is shown. 実施例2における電気泳動分析結果を示す。The electrophoretic analysis result in Example 2 is shown. 実施例3における電気泳動分析結果を示す。The electrophoretic analysis result in Example 3 is shown.

Claims (21)

対象配列を有する環状DNAを用意する工程(1)と、
上流側から順に、この環状DNAとはアニールしない第1非アニール配列、及び、この環状一本鎖DNAの一部とアニールできる第1アニール配列を有するプライマーAを用いて、この環状DNAを鋳型としたローリングサークル型複製反応を行う工程(2)と、
上流側から順に、ローリングサークル型複製反応により得られた一本鎖DNAとはアニールしない第2非アニール配列、及び、ローリングサークル型複製により得られた一本鎖DNAの一部であって第1アニール配列部分とは異なる部分とアニールできる第2アニール配列を有するプライマーBを用いて、この一本鎖DNAの相補鎖合成反応を行う工程(3)と、
プライマーAにおける第1非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーC及びプライマーBにおける第2非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーDを用いて、工程(3)において得られた二本鎖DNAを鋳型としたポリメラーゼチェーン反応を行う工程(4)と
を含む目的配列を複数有する二本鎖DNAの製造方法。
Preparing a circular DNA having a target sequence (1);
In order from the upstream side, a primer A having a first non-annealed sequence that does not anneal with the circular DNA and a first annealed sequence that can anneal with a part of the circular single-stranded DNA is used as a template. Performing the rolling circle type replication reaction (2),
A second non-annealed sequence that does not anneal with the single-stranded DNA obtained by the rolling circle type replication reaction in order from the upstream side, and a part of the single-stranded DNA obtained by the rolling circle type replication, A step (3) of performing a complementary strand synthesis reaction of this single-stranded DNA using a primer B having a second annealing sequence that can anneal with a portion different from the annealing sequence portion;
Using the primer C having a sequence capable of annealing to the first non-annealed sequence in the primer A and the primer D having a sequence capable of annealing to the second non-annealed sequence in the primer B, the double-stranded DNA obtained in the step (3) is obtained. A method for producing a double-stranded DNA having a plurality of target sequences, comprising a step (4) of performing a polymerase chain reaction using a template.
さらに、所望の長さのDNAを分離する工程(5)を含む請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, further comprising a step (5) of separating DNA having a desired length. 工程(5)において、所望の長さのDNAを一本鎖状態で分離する請求項2に記載の方法。 The method according to claim 2, wherein in step (5), DNA having a desired length is separated in a single-stranded state. さらに、得られたDNAをポリメラーゼチェーン反応により増幅する工程(6)を含む請求項1、2又は3に記載の方法。 The method according to claim 1, 2 or 3, further comprising a step (6) of amplifying the obtained DNA by a polymerase chain reaction. さらに、得られた二本鎖DNAを変性させて一本鎖にする工程(6)を含む請求項4に記載の方法。 Furthermore, the method of Claim 4 including the process (6) which denatures the obtained double stranded DNA and makes it single-stranded. 工程(2)において、ファージM2由来DNAポリメラーゼを用いる請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 5, wherein a phage M2-derived DNA polymerase is used in step (2). 工程(3)及び工程(4)において、校正機能を有するDNAポリメラーゼを用いる請求項1〜6のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 6, wherein a DNA polymerase having a calibration function is used in step (3) and step (4). 特定長さの配列を有する環状DNAを用意する工程(1)と、
上流側から順に、この環状DNAとはアニールしない第1非アニール配列、及び、この環状DNAの一部とアニールできる第1アニール配列を有するプライマーAを用いて、この環状DNAを鋳型としたローリングサークル型複製反応を行う工程(2)と、
上流側から順に、ローリングサークル型複製反応により得られた一本鎖DNAとはアニールしない第2非アニール配列、及び、ローリングサークル型複製により得られた一本鎖DNAの一部であって第1アニール配列部分とは異なる部分とアニールできる第2アニール配列を有するプライマーBを用いて、この一本鎖DNAの相補鎖合成反応を行う工程(3)と、
プライマーAにおける第1非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーC及びプライマーBにおける第2非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーDを用いて、工程(3)において得られた二本鎖DNAを鋳型としたポリメラーゼチェーン反応を行う工程(4)と
を含む二本鎖DNAラダーマーカーの製造方法。
Preparing a circular DNA having a sequence of a specific length (1);
From the upstream side, a rolling circle using this circular DNA as a template, using primer A having a first non-annealed sequence that does not anneal with this circular DNA and a first annealed sequence that can anneal with a portion of this circular DNA A step (2) of performing a mold replication reaction;
A second non-annealed sequence that does not anneal with the single-stranded DNA obtained by the rolling circle type replication reaction in order from the upstream side, and a part of the single-stranded DNA obtained by the rolling circle type replication, A step (3) of performing a complementary strand synthesis reaction of this single-stranded DNA using a primer B having a second annealing sequence that can anneal with a portion different from the annealing sequence portion;
Using the primer C having a sequence capable of annealing to the first non-annealed sequence in the primer A and the primer D having a sequence capable of annealing to the second non-annealed sequence in the primer B, the double-stranded DNA obtained in the step (3) is obtained. A method for producing a double-stranded DNA ladder marker comprising a step (4) of performing a polymerase chain reaction using a template.
目的タンパク質をコードする塩基配列又はその相補的配列を有する環状DNAを用意する工程(1)と、
上流側から順に、この環状DNAとはアニールしない第1非アニール配列、及び、この環状DNAの一部とアニールできる第1アニール配列を有するプライマーAを用いて、この環状DNAを鋳型としたローリングサークル型複製反応を行う工程(2)と、
上流側から順に、ローリングサークル型複製反応により得られた一本鎖DNAとはアニールしない第2非アニール配列、及び、ローリングサークル型複製により得られた一本鎖DNAの一部であって第1アニール配列部分とは異なる部分とアニールできる第2アニール配列を有するプライマーBを用いて、この一本鎖DNAの相補鎖合成反応を行う工程(3)と、
プライマーAにおける第1非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーC及びプライマーBにおける第2非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーDを用いて、工程(3)において得られた二本鎖DNAを鋳型としたポリメラーゼチェーン反応を行う工程(4)と、
を含む目的タンパク質をコードする二本鎖DNAの製造方法。
Preparing a circular DNA having a base sequence encoding a target protein or a complementary sequence thereof (1);
From the upstream side, a rolling circle using this circular DNA as a template, using primer A having a first non-annealed sequence that does not anneal with this circular DNA and a first annealed sequence that can anneal with a portion of this circular DNA A step (2) of performing a mold replication reaction;
A second non-annealed sequence that does not anneal with the single-stranded DNA obtained by the rolling circle type replication reaction in order from the upstream side, and a part of the single-stranded DNA obtained by the rolling circle type replication, A step (3) of performing a complementary strand synthesis reaction of this single-stranded DNA using a primer B having a second annealing sequence that can anneal with a portion different from the annealing sequence portion;
Using the primer C having a sequence capable of annealing to the first non-annealed sequence in the primer A and the primer D having a sequence capable of annealing to the second non-annealed sequence in the primer B, the double-stranded DNA obtained in the step (3) is obtained. A step (4) of performing a polymerase chain reaction using a template; and
A method for producing a double-stranded DNA encoding a protein of interest comprising
目的タンパク質がメタロチオネイン、イソニトリルヒドラターゼ又はニトリラーゼである請求項9に記載の目的タンパク質をコードする二本鎖DNAの製造方法。 The method for producing double-stranded DNA encoding the target protein according to claim 9, wherein the target protein is metallothionein, isonitrile hydratase or nitrilase. 請求項9に記載の方法により得られた二本鎖DNAをベクターに挿入して発現ベクターを得る工程(8)と、
この発現ベクターで宿主を形質転換する工程(9)と、
この形質転換体を培養し、培養物から目的タンパク質を回収する工程(10)と
を含む目的タンパク質の製造方法。
A step (8) of obtaining an expression vector by inserting the double-stranded DNA obtained by the method according to claim 9 into a vector;
Transforming the host with the expression vector (9),
A method for producing a target protein comprising culturing the transformant and recovering the target protein from the culture (10).
請求項9に記載の方法により得られた二本鎖DNAを相同組み換えにより宿主のゲノムに挿入する工程(11)と、
この宿主を培養し、培養物から目的タンパク質を回収する工程(10)と
を含む目的タンパク質の製造方法。
Inserting the double-stranded DNA obtained by the method according to claim 9 into the genome of the host by homologous recombination (11);
A method for producing the target protein, comprising culturing the host and recovering the target protein from the culture (10).
目的タンパク質がメタロチオネイン、イソニトリルヒドラターゼ又はニトリラーゼである請求項11又は12に記載の目的タンパク質の製造方法。 13. The method for producing a target protein according to claim 11 or 12, wherein the target protein is metallothionein, isonitrile hydratase or nitrilase. 目的タンパク質をコードする塩基配列と相補的な配列であってスタートコドン及びストップコドンを除いた目的配列を有する環状DNAを用意する工程(1)と、
上流側から順に、この環状DNAの目的配列とはアニールしない第1非アニール配列、及び、この環状DNAの目的配列の一部とアニールできる第1アニール配列を有するプライマーAを用いて、この環状DNAを鋳型としたローリングサークル型複製反応を行う工程(2)と、
上流側から順に、ローリングサークル型複製反応により得られた一本鎖DNAとはアニールしない第2非アニール配列、及び、この一本鎖DNAの一部であって第1アニール配列とは異なる部分とアニールできる第2アニール配列を有するプライマーBを用いて、この一本鎖DNAの相補鎖合成反応を行う工程(3)と、
プライマーAにおける第1非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーC及びプライマーBにおける第2非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーDを用いて、工程(3)において得られた二本鎖DNAを鋳型としたポリメラーゼチェーン反応を行う工程(4)と
を含むマルチマータンパク質をコードする二本鎖DNAの製造方法。
Preparing a circular DNA having a sequence complementary to the base sequence encoding the target protein and having the target sequence excluding the start codon and the stop codon; and
In order from the upstream side, this circular DNA is prepared by using primer A having a first non-annealed sequence that does not anneal with the target sequence of the circular DNA and a first annealed sequence that can anneal with a part of the target sequence of the circular DNA. (2) performing a rolling circle type replication reaction using as a template;
In order from the upstream side, a second non-annealed sequence that does not anneal with the single-stranded DNA obtained by the rolling circle replication reaction, and a part of the single-stranded DNA that is different from the first annealed sequence (3) performing a complementary strand synthesis reaction of this single-stranded DNA using primer B having a second annealing sequence that can be annealed;
Using the primer C having a sequence capable of annealing to the first non-annealed sequence in the primer A and the primer D having a sequence capable of annealing to the second non-annealed sequence in the primer B, the double-stranded DNA obtained in the step (3) is obtained. A method for producing a double-stranded DNA encoding a multimeric protein comprising a step (4) of performing a polymerase chain reaction using a template.
目的タンパク質がメタロチオネイン、イソニトリルヒドラターゼ又はニトリラーゼである請求項14に記載のマルチマータンパク質をコードする二本鎖DNAの製造方法。 15. The method for producing a double-stranded DNA encoding a multimeric protein according to claim 14, wherein the target protein is metallothionein, isonitrile hydratase or nitrilase. 請求項14に記載の方法により得られた二本鎖DNAをベクターに挿入して発現ベクターを得る工程(8)と、
この発現ベクターで宿主を形質転換する工程(9)と、
この形質転換体を培養し、培養物から目的タンパク質を回収する工程(10)と
を含むマルチマータンパク質の製造方法。
Inserting the double-stranded DNA obtained by the method of claim 14 into a vector to obtain an expression vector (8);
Transforming the host with the expression vector (9),
And a step (10) of culturing the transformant and recovering the target protein from the culture.
請求項14に記載の方法により得られた二本鎖DNAを相同組み換えにより宿主のゲノムに挿入する工程(11)と、
この宿主を培養し、培養物から目的タンパク質を回収する工程(10)と
を含むマルチマータンパク質の製造方法。
Inserting the double-stranded DNA obtained by the method according to claim 14 into the host genome by homologous recombination (11);
And a step (10) of culturing the host and recovering the target protein from the culture.
目的タンパク質がメタロチオネイン、イソニトリルヒドラターゼ又はニトリラーゼである請求項16又は17に記載の目的タンパク質の製造方法。 18. The method for producing a target protein according to claim 16 or 17, wherein the target protein is metallothionein, isonitrile hydratase or nitrilase. アプタマー配列を有する環状DNAを用意する工程(1)と、
上流側から順に、この環状DNAとはアニールしない第1非アニール配列、及び、この環状DNAの一部とアニールできる第1アニール配列を有するプライマーAを用いて、この環状DNAを鋳型としたローリングサークル型複製反応を行う工程(2)と、
上流側から順に、ローリングサークル型複製反応により得られた一本鎖DNAとはアニールしない第2非アニール配列、及び、ローリングサークル型複製により得られた一本鎖DNAの一部であって第1アニール配列部分とは異なる部分とアニールできる第2アニール配列を有するプライマーBを用いて、この一本鎖DNAの相補鎖合成反応を行う工程(3)と、
プライマーAにおける第1非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーC及びプライマーBにおける第2非アニール配列にアニールできる配列を有するプライマーDを用いて、工程(3)において得られた二本鎖DNAを鋳型としたポリメラーゼチェーン反応を行う工程(4)と
を含むアプタマー配列を複数有する二本鎖DNAの製造方法。
Preparing a circular DNA having an aptamer sequence (1);
From the upstream side, a rolling circle using this circular DNA as a template, using primer A having a first non-annealed sequence that does not anneal with this circular DNA and a first annealed sequence that can anneal with a portion of this circular DNA A step (2) of performing a mold replication reaction;
A second non-annealed sequence that does not anneal with the single-stranded DNA obtained by the rolling circle type replication reaction in order from the upstream side, and a part of the single-stranded DNA obtained by the rolling circle type replication, A step (3) of performing a complementary strand synthesis reaction of this single-stranded DNA using a primer B having a second annealing sequence that can anneal with a portion different from the annealing sequence portion;
Using the primer C having a sequence capable of annealing to the first non-annealed sequence in the primer A and the primer D having a sequence capable of annealing to the second non-annealed sequence in the primer B, the double-stranded DNA obtained in the step (3) is obtained. A method for producing double-stranded DNA having a plurality of aptamer sequences, comprising a step (4) of performing a polymerase chain reaction using a template.
請求項19に記載の方法により得られたアプタマー配列を繰り返し有する二本鎖DNAから得られるアプタマーをセンサーチップ表面に固定又は吸着させるセンサーチップの製造方法。 20. A method for producing a sensor chip, comprising fixing or adsorbing an aptamer obtained from double-stranded DNA having the aptamer sequence repeatedly obtained by the method according to claim 19. 請求項20に記載の方法により得られるセンサーチップを検出装置と接続することにより、アプタマーの結合対象を検出できるセンサーを製造する方法。 21. A method for producing a sensor capable of detecting an aptamer binding target by connecting a sensor chip obtained by the method according to claim 20 to a detection device.
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