JP4463592B2 - 酢酸耐性乳酸菌検出用核酸 - Google Patents

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本発明は酢酸性食品の腐敗原因菌である酢酸耐性乳酸菌を簡易、迅速に検出するためのオリゴヌクレオチド及びこれを用いた当該菌の検出法に関する。
食品の微生物事故は、製品や製造ライン殺菌不良・容器のシール不良が原因となる微生物混入やラインシール性不良などが事故発生件数の主を占めている。その為、これらの要因を排除・検品するにはハイレベルな検査技術が要求される。
マヨネーズ又はドレッシング等の酢酸性調味料や酢酸性食品においては、腐敗原因菌として酵母、カビ、乳酸菌等が知られている。加熱殺菌・特数値において酵母・カビは容易に殺菌が可能であるが、酢酸耐性の乳酸菌であるラクトバチルス・フラクチボランス(Lactobacillus fructivorans)は、ある程度の耐熱・好酢酸性の性質を持っているので酢酸性調味料業界においては重要危害菌として警戒されている。
従来、食品中のラクトバチルス・フラクチボランスの検査方法は、選択培地(MRS+0.5%塩酸)での生育及び顕微鏡での目視による形状観察により行われていた(非特許文献1〜3参照)。
しかしながら、この検査法では、菌の培養に非常に時間がかかること、また倍率の高い高価な顕微鏡装置が必要である等、問題点が多い。また、この検査は検査員の経験と主観に大きく左右される為、客観性を妥当とする評価検査に適するとはいえなかった。
醸協1985 Vol 80 No,10 710〜714 醸協2000 Vol 95 No,1 39〜45 食品工業 1998 Vol 41 No,20 25〜34
本発明は、食品中のラクトバチルス・フラクチボランスを特異的に、簡便且つ迅速に検出できるオリゴヌクレオチド及びこれを用いたラクトバチルス・フラクチボランスの検出法を提供することを目的とする。
本発明者らは、酢酸耐性乳酸菌(ラクトバチルス・フラクチボランス)の16SrRNA遺伝子領域に着目し、検討したところ、当該領域の上流に存在する約500塩基対の塩基配列を特定のオリゴヌクレオチドを用いて検出することにより、ラクトバチルス・フラクチボランスのみを特異的に高感度で検出できることを見出した。
すなわち本発明は、下記の(a)及び(b)で示されるラクトバチルス・フラクチボランス検出用オリゴヌクレオチドを提供するものである。
(a)配列番号1で示される塩基配列の一部であって、当該塩基配列の20番目から36番目を含む17〜36の連続した塩基配列、若しくはその相補配列、又は当該塩基配列に対して90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるオリゴヌクレオチド
(b)配列番号2で示される塩基配列の一部であって、当該塩基配列の36番目から20番目を含む17〜36の連続した塩基配列、若しくはその相補配列、又は当該塩基配列に対して90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるオリゴヌクレオチド
また本発明は、当該オリゴヌクレオチドを標識化し、得られた標識核酸プローブを試料中のDNA又はRNAと交雑させ、交雑した結合体の標識を測定することを特徴とする試料中のラクトバチルス・フラクチボランスの検出法を提供するものである。
また本発明は、当該オリゴヌクレオチドである核酸プライマー又は該オリゴヌクレオチドを標識化した標識核酸プライマーを試料中のDNA又はRNAと交雑させ、プライマー伸長させ、得られたプライマー伸長物を測定することを特徴とする試料中のラクトバチルス・フラクチボランスの検出法を提供するものである。
また本発明は、当該オリゴヌクレオチドを標識化した標識核酸プローブを含有する試料中のラクトバチルス・フラクチボランスの検出キットを提供するものである。
また本発明は、当該オリゴヌクレオチドである核酸プライマー又は該オリゴヌクレオチドを標識化した標識核酸プライマーを含有する試料中のラクトバチルス・フラクチボランスの検出キットを提供するものである。
本発明によれば、食品中の酢酸耐性乳酸菌(ラクトバチルス・フラクチボランス)を特異的に、簡便、迅速且つ高感度に検出できる。従って、従来法に比べ、酢酸性調味料や酢酸性食品の微生物的汚染に関する安全性管理を、簡便・迅速且つ確実に行うことができる。
本発明のラクトバチルス・フラクチボランス検出用オリゴヌクレオチドは、下記の(a)及び(b)で示されるものである。
(a)配列番号1で示される塩基配列の一部であって、当該塩基配列の20番目から36番目を含む17〜36の連続した塩基配列、若しくはその相補配列、又は当該塩基配列に対して90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるオリゴヌクレオチド
(b)配列番号2で示される塩基配列の一部であって、当該塩基配列の36番目から20番目を含む17〜36の連続した塩基配列、若しくはその相補配列、又は当該塩基配列に対して90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるオリゴヌクレオチド
上記オリゴヌクレオチドの結合様式は、天然の核酸に存在するホスホジエステル結合だけでなく、例えばホスホロアミデート結合、ホスホロチオエート結合等であってもよい。
本発明のオリゴヌクレオチドは、DNA自動合成機等を用いて化学合成することにより、又はラクトバチルス・フラクチボランスの遺伝子から酵素的に切り出すことにより調製できるが、大量且つ安価に一定品質のオリゴヌクレオチドを得られる点から化学合成により調製するのが好ましい。
また、塩基配列の同一性については、Lipman-Pearson法 (Science, 227, 1435, 1985) によって計算される。具体的には、遺伝情報処理ソフトウェアGenetyx-Win(ソフトウェア開発製)のホモロジー解析(Search homology)プログラムを用いて、パラメーターであるUnit size to compare(ktup)を2として解析を行うことにより算出される。
本発明の(a)で示される配列番号1で示される塩基配列の一部であって、当該塩基配列の20番目から36番目を含む17〜36の連続した塩基配列、若しくはその相補配列からなるオリゴヌクレオチドとしては、配列番号1で示される塩基配列において20番目から36番目を含む17〜31の連続した塩基配列若しくはその相補配列が好ましく、より好ましくは17〜27、さらに好ましくは17〜24、特に好ましくは17〜23の連続した塩基配列若しくはその相補配列からなるオリゴヌクレオチドが挙げられる。中でも17番目の塩基から始まる17番目以下の下流領域のオリゴヌクレオチドがより好ましく、更に、配列番号1で示される塩基配列において17番目から39番目を含む23〜31の連続した塩基配列若しくはその相補配列が好ましく、より好ましくは23〜27、さらに好ましくは23〜24の連続した塩基配列若しくはその相補配列が好ましく、特に17番目から39番目の連続した23の塩基配列(配列番号3)若しくはその相補配列、17番目から43番目の連続した27の塩基配列(配列番号4)若しくはその相補配列、17番目から47番目の連続した31の塩基配列(配列番号5)若しくはその相補配列からなるオリゴヌクレオチドが好ましい。
上記オリゴヌクレオチドの塩基配列に対して90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるオリゴヌクレオチドとしては、その配列同一性が95%以上であるのが好ましく、さらには97%以上の配列同一性を有する塩基配列が好ましく、これらには、配列番号1で示される塩基配列において20番目から36番目を含む17〜36の連続した塩基配列若しくはその相補配列に1又は数個、好ましくは1又は2個、より好ましくは1個の塩基の欠失、挿入あるいは置換といった変異や、修飾された塩基配列からなるオリゴヌクレオチドも包含される。
本発明の(b)で示される配列番号2で示される塩基配列の一部であって、当該塩基配列の36番目から20番目を含む17〜36の連続した塩基配列、若しくはその相補配列からなるオリゴヌクレオチドとしては、配列番号2で示される塩基配列において36番目から20番目を含む17〜31の連続した塩基配列若しくはその相補配列が好ましく、より好ましくは17〜27、さらに好ましくは17〜24、特に好ましくは17〜23の連続した塩基配列若しくはその相補配列からなるオリゴヌクレオチドが挙げられる。中でも39番目の塩基から始まる39番目以上の上流領域のオリゴヌクレオチドがより好ましく、更に、配列番号2で示される塩基配列において39番目から17番目を含む23〜31の連続した塩基配列若しくはその相補配列が好ましく、より好ましくは23〜27、さらに好ましくは23〜24の連続した塩基配列若しくはその相補配列が好ましく、特に39番目から17番目の連続した23の塩基配列若しくはその相補配列(配列番号6)、39番目から13番目の連続した27の塩基配列若しくはその相補配列(配列番号7)、39番目から9番目の連続した31の塩基配列若しくはその相補配列(配列番号8)からなるオリゴヌクレオチドが好ましい。
上記オリゴヌクレオチドの塩基配列に対して90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるオリゴヌクレオチドとしては、その配列同一性が95%以上であるのが好ましく、さらには97%以上の配列同一性を有する塩基配列が好ましく、これらには、配列番号2で示される塩基配列において36番目から20番目を含む17〜36の連続した塩基配列若しくはその相補配列に1又は数個、好ましくは1又は2個、より好ましくは1個の塩基の欠失、挿入あるいは置換といった変異や、修飾された塩基配列からなるオリゴヌクレオチドも包含される。
本発明のオリゴヌクレオチドは、ラクトバチルス・フラクチボランスの16SrRNA遺伝子領域に存在し、当該ラクトバチルス・フラクチボランスに特異的な核酸配列に相補的なオリゴヌクレオチドであることから、ラクトバチルス・フラクチボランスを特異的に検出するための核酸プローブ又は核酸プライマーとなり得る。
すなわち、本発明オリゴヌクレオチドを核酸プローブとして用い、公知の方法(FISH法、ドットプロット法、サザンプロット法、ノーザンプロット法等)により、ラクトバチルス・フラクチボランスを検出すること、或いは、本発明オリゴヌクレオチドを核酸プライマーとしてDNAポリメラーゼ等により伸長反応させてラクトバチルス・フラクチボランスを検出すること、により試料中のラクトバチルス・フラクチボランスを検出・同定、定量することができる。
本発明のオリゴヌクレオチドを核酸プローブとして用いる場合は、本発明のオリゴヌクレオチドを標識化した標識核酸プローブを試料中のDNA又はRNAと交雑させ、交雑した結合体の標識を適当な検出法で検出すればよい。
また、本発明のオリゴヌクレオチドは、固相担体に結合させて捕捉プローブとして用いることもできる。この場合、捕捉プローブと、標識核酸プローブの組み合わせでサンドイッチアッセイを行ってもよいし、標的核酸を標識して捕捉することでもよい。
一方、本発明のオリゴヌクレオチドを核酸プライマーとして用いる場合は、当該オリゴヌクレオチドをそのまま核酸プライマーとするか、又は該オリゴヌクレオチドを標識化した標識核酸プライマーを試料中のDNA又はRNAと交雑させ、DNAポリメラーゼ等によりプライマーを伸長させ、得られたプライマー伸長物を直接測定するか、標識プローブを用いて測定する。尚、この場合、DNAポリメラーゼ等を使用する遺伝子増幅(PCR等)を行うことにより、ラクトバチルス・フラクチボランス遺伝子のみを特異的に増幅することができる。増幅反応に際しては反応時に放射性物質などの標識の結合したヌクレオチドを取り込ませる方法や、増幅産物を電気泳動により分画して特異なバンドを検出することにより、容易にラクトバチルス・フラクチボランスを検出・同定、定量することができる。
PCR反応を用いて遺伝子増幅を行う場合には、核酸プライマーは、上記(a)で示されるオリゴヌクレオチドをフォワードプライマー、(b)で示されるオリゴヌクレオチドをリバースプライマーとするプライマーセットを用いるのが好ましい。例えば、フォワードプライマーとして、(a)配列番号1で示される塩基配列の一部であって、当該塩基配列の20番目から36番目を含む17〜36の連続した塩基配列からなるオリゴヌクレオチド(例えば、配列番号3で示される塩基配列からなるオリゴヌクレオチド)を使用し、リバースプライマーとしては、(b)配列番号2で示される塩基配列の一部であって、当該塩基配列の36番目から20番目を含む17〜36の連続した塩基配列の相補配列からなるオリゴヌクレオチド(例えば、配列番号6で示される塩基配列からなるオリゴヌクレオチド)を使用すればよい。
また、PCR反応は、95℃で10分加熱した後、95℃で30秒、55℃で30秒、72℃で45秒のサイクルを20〜30回繰り返した後、72℃で10分放置後、4℃に冷却する条件がプライマーダイマーの発生を防ぐ点から、好ましい。
ここで用いられる、標識オリゴヌクレオチドにおける標識物としては、放射性物質や酵素、蛍光物質、発光物質、抗原、ハプテン、酵素基質、不溶性担体などの公知の標識物が挙げられる。標識方法は、末端標識でも、配列の途中に標識してもよく、また、糖、リン酸基、塩基部分への標識であってもよい。
尚、かかる標識の検出手段としては、検出プローブが放射性同位元素で標識されている場合にはオートラジオグラフィー等、蛍光物質で標識されている場合には蛍光顕微鏡等、化学発光物質で標識されている場合には感光フィルムを用いた解析やCCDカメラを用いたデジタル解析等が挙げられる。
本発明の検出キットは、試薬として、本発明のオリゴヌクレオチド又はこのオリゴヌクレオチドを適当な標識物で標識化した標識オリゴヌクレオチドを含有するものである。核酸プライマーを含有するキットには標識プローブを含んでいてもよい。当該キットには、目的に応じ、標識検出物質、緩衝液、核酸合成酵素(DNAポリメラーゼ、RNAポリメラーゼ、逆転写酵素等)、酵素基質(dNTP,rNTP等)等を含有させることができる。
実施例1 FISH法
15mL用の無菌チューブに4%PFA9mL・菌液(×106以上)3mLを添加した。3H以上4℃で保存した後、遠心機(HITACHI CF16RX)で4000rpmで10分間遠心を行った。上澄み液を廃棄後、1×PBSで再懸濁してもう一度4000rpmで10分間遠心した。上澄み廃棄後に1×PBS:エタノール=1:1にしたものを添加したものをサンプルとした。疎水性コートスライドガラスに1ウェルに付きサンプル3μLを添加した。46℃で乾燥させた後、50・80・98%(v/v)各3分間エタノール脱水して自然乾燥した。各ウェルに50μg/mLリゾチーム20μL添加して30℃20minで反応させた。その後、自然乾燥し、ハイブリダイゼーションバッファー(0.9M塩化ナトリウム・0.01%w/vSDS・20mMトリス塩酸・20 w/vホルムアミド)8μL・本発明プローブ(Cy3)(配列番号3及び6)30ngを添加し、46℃で2H保存した。ウォシングバッファー(塩化ナトリウム180mM・0.01%w/vSDS・20mMトリス塩酸・5mM EDTA)で20分間洗浄して自然乾燥した。DAPIを含んだ褪色防止剤を加え、カバーグラスをかぶせてコーティングして蛍光顕微鏡(オリンパスAX−70・フィルター U−DMcy3)で観察した。その結果、Lactobacillus fructivoransを検出できた。
実施例2 PCR反応による検出
MRS+0.5%塩酸及び酢酸の寒天培地・30℃で定常期まで培養し、集菌後、Dneasy TissueKit(qiagen)でそれぞれの菌体より全DNAを取得した。DNA量0.05μg/μL、このDNA 1μLとし、本発明プライマー(20pg/μL)ペアー1μL(フォワードプライマー(配列番号3):0.5μL+リバースプライマー(配列番号6):0.5μL)・Pre Mix Taq(Ex Taq Version)(宝バイオ)を13μLと無菌蒸留水(DNA/RNA Free)10μLを0.2mL用チューブ(エッペンドルフ社)に接種、25μLのPCR反応溶液に調整した後、自動遺伝子増幅装置サーマルサイクラーDICE(宝バイオ)で増幅反応を行った。反応条件は、2ステップPCR条件では95℃、10分間後→95℃・30秒間→68℃・45秒間のサイクルを30サイクル行なった後、68℃10分間反応させた。3ステップのPCR条件では95℃、10分間後→95℃・30秒間→55℃・30秒間→72℃・45秒間の合成反応のサイクルを30サイクル→72℃10分間反応させた。対照実験として、ゲノムDNAを含まない反応系と他種の乳酸菌(5種類)Lactobacillus.paracasei、Lactobacillus plantarum、Lactobacillus breves、Lactobacillus buchneri、Lactobacillus fermentamでもPCRを同様に行った。PCR反応終了後、PCR反応液から10μLを分取し、3 %アガロースゲルで電気泳動を行い、エチジウムブロマイドでDNAを染色後、増幅されたDNAを確認した。Lactobacillus fructivoransの遺伝子を含む反応では400〜500bp程度の塩基の増幅が確認されターゲット細菌を含んだサンプルを選抜できた。対照実験からはDNA断片の増幅は認められなかった。

Claims (6)

  1. 下記の(a)及び(b)の少なくとも1で示されるラクトバチルス・フラクチボランス検出用核酸プローブ
    (a)配列番号3で示される塩基配列又はその相補配列からなるオリゴヌクレオチド
    (b)配列番号6で示される塩基配列又はその相補配列からなるオリゴヌクレオチド
    又は
    下記の(a)及び(b)からなるラクトバチルス・フラクチボランス検出用核酸プライマーセット
    (a)配列番号3で示される塩基配列からなるオリゴヌクレオチド
    (b)配列番号6で示される塩基配列からなるオリゴヌクレオチド。
  2. 請求項に記載の核酸プローブを標識化し、得られた標識核酸プローブを試料中のDNA又はRNAと交雑させ、交雑した結合体の標識を測定することを特徴とする試料中のラクトバチルス・フラクチボランスの検出法。
  3. 請求項に記載のプライマーセット又は該プライマーセットを標識化した標識プライマーセットを試料中のDNA又はRNAと交雑させ、プライマー伸長させ、得られたプライマー伸長物を測定することを特徴とする試料中のラクトバチルス・フラクチボランスの検出法。
  4. PCR反応によりプライマー伸長を行うものである請求項記載のラクトバチルス・フラクチボランスの検出法。
  5. 請求項に記載の核酸プローブを標識化した標識核酸プローブを含有する試料中のラクトバチルス・フラクチボランスの検出キット。
  6. 請求項に記載のプライマーセット又は該プライマーセットを標識化した標識プライマーセットを含有する試料中のラクトバチルス・フラクチボランスの検出キット。
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