JP5137096B2 - Identification method of specific gonococci - Google Patents
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Description
本発明は、麹菌(アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae))種の中からアフラトキシン生合成遺伝子クラスターと類似のゲノム配列の一部を欠損した株を同定する方法及び該菌株を同定するためのプライマーセットに関する。 The present invention relates to a method for identifying a strain lacking a part of a genomic sequence similar to the aflatoxin biosynthesis gene cluster from among Aspergillus oryzae species, and a primer set for identifying the strain .
麹菌(アスペルギルス・オリゼ)は古来より日本の醸造産業に利用されており、人間に対する安全性は、GRAS(Generally Recognized As Safe:米国FDA)として認められている。一方、麹菌の類縁糸状菌であるアスペルギルス・フラブスには、強い発ガン性のあるアフラトキシンを生産する株が存在する。すでに、麹菌がアフラトキシンを生産しないことは種々の化学的方法で検証されている。しかしながら、アスペルギルス・フラブスが有するアフラトキシン生産に必要と推定される酵素など25遺伝子を含む約70Kbに及ぶアフラトキシン生合成遺伝子クラスター(非特許文献1)と類似する領域を持つ麹菌の存在も報告されており(非特許文献2)、麹菌のアフラトキシン非生産性を遺伝子のゲノム構造から完全に証明するまでには到ってなかった。 Aspergillus oryzae has been used in the Japanese brewing industry since ancient times, and safety to humans has been recognized as GRAS (Generally Recognized As Safe: US FDA). On the other hand, Aspergillus flavus, a filamentous fungus of Aspergillus oryzae, has a strain that produces aflatoxin with strong carcinogenicity. It has already been verified by various chemical methods that Aspergillus does not produce aflatoxins. However, the existence of Aspergillus oryzae having a region similar to the aflatoxin biosynthesis gene cluster (Non-patent Document 1) covering about 70 Kb including 25 genes including enzymes presumed to be necessary for aflatoxin production possessed by Aspergillus flavus has been reported. (Non-patent document 2), the aflatoxin non-productivity of Neisseria gonorrhoeae has not yet been fully proved from the genome structure of the gene.
しかし、麹菌の中には、上記アフラトキシン生合成遺伝子クラスターと類似する領域の一部を欠損している可能性のある株の存在も報告されている(非特許文献2及び3)。これらの株は、遺伝子(ゲノム)構造からアフラトキシンを生合成する能力が全くないことが確定的である。従って、これらの株を食品産業に使うことは消費者に対して安心感を与えることができ、アフラトキシン生合成遺伝子クラスターと類似する領域をほとんど有する麹菌株を使用することに比べてより望ましい。しかし、現在このアフラトキシン生合成遺伝子クラスターと類似する領域を欠損している麹菌株を簡便に識別する方法は確立されていない。 However, the presence of strains that may lack a part of the region similar to the aflatoxin biosynthesis gene cluster has been reported in Neisseria gonorrhoeae (Non-patent Documents 2 and 3). It is definite that these strains have no ability to biosynthesize aflatoxins from the gene (genomic) structure. Therefore, using these strains in the food industry can give consumers a sense of security and is more desirable than using strains that have almost the same region as the aflatoxin biosynthesis gene cluster. However, there is currently no established method for easily identifying a koji strain lacking a region similar to this aflatoxin biosynthesis gene cluster.
本発明の目的は、麹菌のうち、アフラトキシン生合成遺伝子クラスターと類似する領域を欠損している菌株を簡便に識別する方法及びそのためのプライマーセットを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for easily identifying a strain lacking a region similar to an aflatoxin biosynthetic gene cluster in Neisseria gonorrhoeae, and a primer set therefor.
本願発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、アフラトキシン生合成遺伝子クラスターと類似する領域の一部を欠損している麹菌のグループが、該遺伝子クラスター類似領域の部分配列に続きテロメア配列を有していることを見出し、この遺伝子構造を指標として、アフラトキシン生合成遺伝子クラスターと類似する領域の一部を欠損している麹菌を同定することが可能であることに想到し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a group of Aspergillus oryzae lacking a part of the region similar to the aflatoxin biosynthetic gene cluster is included in the partial sequence of the gene cluster similar region. It was found that it has a telomere sequence, and by using this gene structure as an index, I thought that it was possible to identify Neisseria gonorrhoeae lacking a part of the region similar to the aflatoxin biosynthesis gene cluster, The present invention has been completed.
すなわち、本発明は、麹菌のゲノムDNA中に、配列表の配列番号1に示す塩基配列中の3018ntと3019ntの間の分断部位Aが存在すること、又は、配列番号2に示す塩基配列中の2453ntと2454ntの間の分断部位Bが存在することを指標として、アフラトキシン生合成遺伝子群類似配列の一部を欠損する麹菌を同定することを含む麹菌の同定方法を提供する。また、本発明は、配列表の配列番号1に示す塩基配列中の1nt〜3018ntの領域内の部分領域にハイブリダイズする、サイズが15塩基以上のプライマーと、配列番号1に示す塩基配列中の3019nt以降のテロメア領域領域内の部分領域にハイブリダイズする、サイズが15塩基以上のプライマーとを用いた核酸増幅法であって3000bp以下のサイズの領域を増幅する核酸増幅法を行ない、該3000bp以下のサイズの断片の増幅が起きるか否かに基づいて行なう、アフラトキシン生合成遺伝子群類似配列の一部を欠損する麹菌を同定することを含む麹菌の同定方法を提供する。さらに本発明は、配列番号2に示す塩基配列中の1nt〜2453ntの領域内の部分領域にハイブリダイズする、サイズが15塩基以上のプライマーと、配列番号2に示す塩基配列中の2454nt以降のテロメア領域領域内の部分領域にハイブリダイズする、サイズが15塩基以上のプライマーとを用いた核酸増幅法であって3000bp以下のサイズの領域を増幅する核酸増幅法を行ない、該3000bp以下のサイズの断片の増幅が起きるか否かに基づいて行なう、アフラトキシン生合成遺伝子群類似配列の一部を欠損する麹菌を同定することを含む麹菌の同定方法を提供する。さらに、本発明は、配列表の配列番号1に示す塩基配列中の1nt〜3018ntの領域内の部分領域にハイブリダイズする、サイズが15塩基以上のプライマーと、配列番号1に示す塩基配列中の3018ntと3019ntの間の分断部位Aを含む部分領域にハイブリダイズする、サイズが15塩基以上のプライマーであって、前記1nt〜3018ntの領域内の部分領域にハイブリダイズする部分と、前記分断部位Aよりも下流側とハイブリダイズする部分との塩基数の比率が3:7〜7:3であるプライマー又はテロメア領域内の部分領域にハイブリダイズする、サイズが15塩基以上のプライマーとから成る、アフラトキシン生合成遺伝子群類似配列の一部を欠損する麹菌を同定するためのプライマーセットを提供する。さらに、本発明は、配列番号2に示す塩基配列中の1nt〜2453ntの領域内の部分領域にハイブリダイズする、サイズが15塩基以上のプライマーと、配列番号2に示す塩基配列中の2453ntと2454ntの間の分断部位Bを含む部分領域にハイブリダイズする、サイズが15塩基以上のプライマーであって、前記1nt〜2453ntの領域内の部分領域にハイブリダイズする部分と、前記分断部位Bよりも下流側とハイブリダイズする部分との塩基数の比率が3:7〜7:3であるプライマー又はテロメア領域内の部分領域にハイブリダイズする、サイズが15塩基以上のプライマーとから成る、アフラトキシン生合成遺伝子群類似配列の一部を欠損する麹菌を同定するためのプライマーセットを提供する。 That is, according to the present invention, there is a fragmentation site A between 3018nt and 3019nt in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing in the genomic DNA of Aspergillus or in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2. Provided is a method for identifying koji molds, which comprises identifying koji molds that lack a part of the aflatoxin biosynthetic gene group-like sequence using as an index the presence of a cleavage site B between 2453 nt and 2454 nt. In addition, the present invention relates to a primer having a size of 15 bases or more that hybridizes to a partial region in the region of 1nt to 3018nt in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, and in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1. A nucleic acid amplification method using a primer having a size of 15 bases or more that hybridizes to a partial region in a telomere region region after 3019 nt, and performing a nucleic acid amplification method that amplifies a region having a size of 3000 bp or less. A method for identifying Aspergillus oryzae comprising identifying Aspergillus oryzae that lacks a part of aflatoxin biosynthetic gene group-like sequences is performed based on whether or not a fragment of the size of a. Furthermore, the present invention relates to a primer having a size of 15 bases or more that hybridizes to a partial region within the region of 1 nt to 2453 nt in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2, and a telomere after 2454 nt in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2. A nucleic acid amplification method using a primer having a size of 15 bases or more that hybridizes to a partial region within a region region, and performing a nucleic acid amplification method that amplifies a region having a size of 3000 bp or less, and a fragment having a size of 3000 bp or less The present invention provides a method for identifying koji molds, which comprises identifying koji molds that lack a part of the aflatoxin biosynthetic gene group-like sequence, based on whether or not amplification occurs. Furthermore, the present invention relates to a primer having a size of 15 bases or more that hybridizes to a partial region in the region of 1 nt to 3018 nt in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, and a base sequence shown in SEQ ID NO: 1 A primer having a size of 15 bases or more that hybridizes to a partial region including a cleavage site A between 3018nt and 3019nt, and a portion that hybridizes to a partial region within the region of 1nt to 3018nt, and the cleavage site A An aflatoxin comprising a primer having a base number ratio of 3: 7 to 7: 3 or a partial region in the telomere region and a primer having a size of 15 or more bases Provided is a primer set for identifying Neisseria gonorrhoeae that lacks part of a biosynthetic gene group-like sequence. Furthermore, the present invention relates to a primer having a size of 15 bases or more that hybridizes to a partial region within the region of 1 nt to 2453 nt in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2, and 2453 nt and 2454 nt in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2. A primer having a size of 15 bases or more that hybridizes to a partial region including a cleavage site B between the region, and a portion that hybridizes to a partial region within the region of 1nt to 2453nt, and downstream of the cleavage site B Aflatoxin biosynthetic gene comprising a primer having a base number ratio of 3: 7 to 7: 3 or a partial region in the telomere region and a primer having a size of 15 bases or more Provided is a primer set for identifying Neisseria gonorrhoeae that lacks part of a group-like sequence.
本発明によれば、アフラトキシン生合成遺伝子群類似配列の一部を欠損する、アフラトキシンを生合成する能力が全くないことが確定的な麹菌を簡便に同定することができる。従って、本発明の方法を適用して同定された、アフラトキシン生合成遺伝子群類似配列の一部を欠損する、アフラトキシンを生合成する能力が全くないことが確定的な麹菌を容易に食品産業に利用することができ、ひいては消費者に対して安心感を与えることができる。 According to the present invention, it is possible to easily identify a gonococci that is definitive that there is no ability to biosynthesize aflatoxin, which lacks a part of the aflatoxin biosynthesis gene group-like sequence. Therefore, a koji mold that is identified by applying the method of the present invention and lacks a part of the aflatoxin biosynthetic gene group-like sequence and has no ability to biosynthesize aflatoxins is easily used in the food industry. And, in turn, can give consumers a sense of security.
本願発明者らは、独立行政法人酒類総合研究所の保存株であるアスペルギルス・オリゼRIB 40株のゲノムDNA中のアフラトキシン生合成遺伝子群類似配列(以下、「AFクラスター」ということがある)の詳細を明らかにし、その塩基配列を公開している(DDBJ accession number: AB071288、AB076803、AB076804、AB182368)。RIB40株は、アスペルギルス・フラバスに存在するアフラトキシン生合成遺伝子クラスター全領域について、アスペルギルス・フラバスとほぼ同じ構造をしていることが明らかとなった。本願発明者らは、RIB 40株のクラスター内に分散して存在する7遺伝子(aflT, nor-1, aflR, norA, avnA, verB, vbs)を選択し、それぞれの塩基配列に基づき、麹菌ゲノム中の当該7遺伝子をPCR法により選択的に増幅、検出するためのプライマーセットを作成し、独立行政法人酒類総合研究所で保存している麹菌(アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae))210株について、上記プライマーセットを用いて、上記7遺伝子のゲノム中の存在をPCR法にて調査した。その結果、そのうち122株については7遺伝子全てが増幅し、これら遺伝子の全てがゲノム上に存在することが確認された。これら122株をグループ1とした。また、75株についてはaflT, nor-1, aflR, norAの4遺伝子の増幅が認められず、これら75株をグループ2とした。さらに、8株は、vbsのみの増幅が認められ、クラスターの大規模な欠落が予想されたことから、これらの8株をグループ3とした。
Details of the aflatoxin biosynthetic gene group similar sequence (hereinafter sometimes referred to as “AF cluster”) in the genomic DNA of Aspergillus oryzae
グループ3中のRIB 143株についてAFクラスター周辺のゲノム構造(塩基配列)を解析したところ、AFクラスター中のordA遺伝子内でAFクラスターが切断され、これに染色体のテロメアが続いていることが明らかとなった。
Analysis of the genomic structure (base sequence) around the AF cluster for
RIB 143株に見いだされたAFクラスターの分断部位を含む領域(テロメア配列を含む領域)を増幅できるようなプライマーセットを設計し、このプライマーセットによるPCRを行ったところ、RIB 1353以外の全てのグループ3に属する菌株では同じサイズの増幅産物が得られ、グループ1及びグループ2株では増幅産物は得られなかった。以上の結果から、グループ3に属する7菌株では、AFクラスターからテロメアにわたるゲノムの構造は同じ構造をとっていると結論づけた。
We designed a primer set that can amplify the region containing the fragmentation site of AF cluster (region containing telomere sequence) found in
さらに、グループ3に属するRIB 1353株についてAFクラスター周辺のゲノム構造(塩基配列)を解析したところ、RIB 143における分断部位より566nt上流でAFクラスター中のordA遺伝子内でAFクラスターが切断され、これに染色体のテロメアが続いていることが明らかとなった。
Furthermore, when the
そこで、RIB 1353株に見いだされたAFクラスターの分断部位を含む領域(テロメア配列を含む領域)を増幅できるようなプライマーセットを設計し、このプライマーセットによるPCRを行ったところ、全てのグループ3に属する菌株で予想される約1.5bp又は1.0bpのサイズの増幅産物が得られ、グループ1及びグループ2株では増幅産物は得られなかった。以上より、グループ3に属する菌株は、その染色体構造からRIB 143型又はRIB 1353型に分類されることが明らかとなった。また、グループ3に属する麹菌株はAFクラスターの半分以上を欠損しており、ゲノム構造上からアフラトキシンを生産する能力が失われていることが明白となった。すでに安全性が確立されている麹菌ではあるが、消費者への安心感を与えるためには、グループ3に属する麹菌を食品産業に用いることが極めて有効である。本願発明は、グループ3に属する麹菌を簡便に同定することができる麹菌の同定方法及びそのための核酸を提供するものである。
Therefore, we designed a primer set that can amplify the region including the fragmentation site of AF cluster (region containing telomere sequence) found in
アスペルギルス・オリゼRIB 40株、RIB 143株及びRIB 1353株のAFクラスター内の一部領域の構造を図1に示す。図1中、薄い灰色の矢印は、遺伝子及び転写の方向を示す。黒塗りの部分がアスペルギルス・オリゼのテロメア領域の繰返し配列である。該繰返しの一単位となるテロメア配列を配列表の配列番号3に示す。図1に示されるように、グループ3のRIB 143株及びRIB 1353では、アフラトキシンの合成に必須的なaflR等の遺伝子が欠失している。
The structure of a partial region within the AF cluster of Aspergillus oryzae
RIB 143株における、vbs遺伝子中からテロメアに至る領域の塩基配列を配列表の配列番号1に示す。配列番号1中の3019nt〜3151ntがテロメア領域であり、3018ntと3019ntの間の部位が、該菌株におけるAFクラスターの一部とそれに隣接するテロメア領域との分断部位である(本願明細書及び特許請求の範囲において、「分断部位A」と呼ぶことがある)。
The base sequence of the region from the vbs gene to the telomere in
RIB 1353株における、vbs遺伝子中からテロメアに至る領域の塩基配列を配列表の配列番号2に示す。配列番号2中の2454nt〜2585ntがテロメア領域であり、2453ntと2454ntの間の部位が、該菌株におけるAFクラスターの一部とそれに隣接するテロメア領域との分断部位である(本願明細書及び特許請求の範囲において、「分断部位B」と呼ぶことがある)。
The base sequence of the region from the vbs gene to the telomere in
グループ3に属するRIB 143株及びRIB 1353株のAFクラスター周辺のゲノム構造を明らかにしたことにより、AFクラスター内の一部の領域とそれに隣接するテロメア領域との分断部位の存在を指標として、グループ3に属するAFクラスターの一部を欠損する麹菌を同定することが可能となった。分断部位の存在は、本発明により開示された配列番号1及び2に示される塩基配列を利用して、それ自体周知の種々の方法により調べることができる。
By clarifying the genomic structure around the AF cluster of the
上記分断部位の存在は、例えば、麹菌のゲノムDNAを鋳型とし、上記分断部位を含む部分領域を増幅することができるプライマーを用いたPCR等の核酸増幅法を行ない、増幅が起きるか否かに基づいて調べることができる。この場合、プライマーの一方を分断部位を跨いでハイブリダイズするように設定し、もう一方を分断部位の上流又は下流(すなわちテロメア領域内)の部分領域にハイブリダイズするように設定してもよく、あるいは、一対のプライマーを、分断部位の上流の部分領域とテロメア領域内の部分領域とにそれぞれハイブリダイズするように設定してもよい。前者の場合には、上記分断部位が存在しなければプライマーがハイブリダイズしないため増幅が起こらず、後者の場合も、上記分断部位が存在しなければ増幅が起こらない(AFクラスターを完備するグループ1では、両プライマーとも鋳型DNAとハイブリダイズするが、ハイブリダイズした両プライマーの距離が離れすぎているため増幅が起きない)。従って、いずれの場合であっても、増幅が起きるということが、前記分断部位が存在するということを示すこととなる。なお、ここで、「ハイブリダイズする」とは、塩基配列の相補性に基づき、通常のPCRのアニーリング工程における条件下でハイブリダイズするという意味である。
The presence of the fragmentation site is, for example, whether or not amplification occurs by performing a nucleic acid amplification method such as PCR using a genomic DNA of Aspergillus as a template and a primer capable of amplifying a partial region containing the fragmentation site. You can look up on the basis. In this case, one of the primers may be set to hybridize across the split site, and the other may be set to hybridize to a partial region upstream or downstream (i.e., within the telomere region) of the split site, Or you may set a pair of primer so that it may each hybridize with the partial area | region upstream of a parting part, and the partial area | region in a telomere area | region. In the former case, amplification does not occur because the primer does not hybridize unless the above-mentioned fragmentation site exists, and in the latter case, amplification does not occur unless the above-mentioned fragmentation site exists (
すなわち、配列番号1に示す塩基配列中の1nt〜3018ntの領域内の部分領域にハイブリダイズするプライマーと、前記分断部位Aを含む部分領域にハイブリダイズするプライマーとを用い、麹菌のゲノムDNAを鋳型とした核酸増幅法を行ない、増幅が起きるか否かに基づいて分断部位Aの存在を検出することができる。プライマーは、配列番号1又はその相補鎖内の連続する15塩基以上の領域から成る核酸であることが好ましいが、通常、10%以下の塩基が置換した配列を有するプライマーを用いても増幅が起きる場合が多い。従って、前記1nt〜3018ntの領域内の部分領域にハイブリダイズするプライマーとして、配列番号1に示す塩基配列中の1nt〜3018ntの領域中の連続する15塩基以上の領域又はそれらの10%以下の塩基が置換した領域と同一の塩基配列を有するプライマー、前記分断部位Aを含む部分領域にハイブリダイズするプライマーとして、前記分断部位Aを含む連続する15塩基以上の領域と相補的な領域又はそれらの10%以下の塩基が置換した領域と同一の塩基配列を有するプライマーを用いて上記核酸増幅法を好ましく行なうことができる。同様に、配列番号2に示す塩基配列中の1nt〜2453ntの領域内の部分領域にハイブリダイズするプライマーと、前記分断部位Bを含む部分領域にハイブリダイズするプライマーとを用い、麹菌のゲノムDNAを鋳型とした核酸増幅法を行ない、増幅が起きるか否かに基づいて分断部位Bの存在を検出することができる。分断部位Aの場合と同様、前記1nt〜2453ntの領域内の部分領域にハイブリダイズするプライマーとして、配列番号2に示す塩基配列中の1nt〜2453ntの領域中の連続する15塩基以上の領域又はそれらの10%以下の塩基が置換した領域と同一の塩基配列を有するプライマー、前記分断部位Bを含む部分領域にハイブリダイズするプライマーとして、前記分断部位Bを含む連続する15塩基以上の領域と相補的な領域又はそれらの10%以下の塩基が置換した領域と同一の塩基配列を有するプライマーを用いて上記核酸増幅法を好ましく行なうことができる。なお、配列番号1又は配列番号2中に示される分断部位A又は分断部位Bが存在しない場合には、該分断部位を跨ぐ部分領域にハイブリダイズするプライマーがハイブリダイズしないことを確保するため、該プライマーの構成は、配列番号1に示す塩基配列中の1nt〜3018ntの領域又は配列番号2に示す塩基配列中の1nt〜2453ntの領域にハイブリダイズする部分と、テロメア領域にハイブリダイズする部分との比率(塩基数の比率)が好ましくは3:7〜7:3、さらに好ましくは4:6〜6:4となるようにする。 That is, using a primer that hybridizes to a partial region within the region of 1nt to 3018nt in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and a primer that hybridizes to a partial region containing the fragmentation site A, the genomic DNA of Aspergillus oryzae is used as a template. The presence of the fragmentation site A can be detected based on whether amplification occurs or not. The primer is preferably a nucleic acid consisting of a region of 15 bases or more in the sequence of SEQ ID NO: 1 or its complementary strand. Usually, amplification occurs even when a primer having a sequence substituted with 10% or less of the base is used. There are many cases. Therefore, as a primer that hybridizes to a partial region in the region of 1nt to 3018nt, a region of 15 or more consecutive bases in the region of 1nt to 3018nt in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 10% or less of those bases As a primer having the same base sequence as the region substituted by, a primer hybridizing to the partial region including the fragmentation site A, a region complementary to the region of 15 bases or more including the fragmentation site A or 10 of them The nucleic acid amplification method can be preferably carried out using a primer having the same base sequence as the region where% or less bases are substituted. Similarly, using a primer that hybridizes to a partial region within the region of 1nt to 2453nt in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 and a primer that hybridizes to a partial region containing the fragmentation site B, The nucleic acid amplification method using the template can be performed, and the presence of the cleavage site B can be detected based on whether amplification occurs. As in the case of the fragmentation site A, as a primer that hybridizes to a partial region in the region of 1nt to 2453nt, a region of 15 or more consecutive bases in the region of 1nt to 2453nt in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 or those As a primer having the same base sequence as the region substituted with 10% or less of the base, and a primer hybridizing to the partial region containing the fragmentation site B, complementary to a region of 15 or more consecutive bases containing the fragmentation site B The above-mentioned nucleic acid amplification method can be preferably performed using a primer having the same base sequence as that of the above-described region or a region where 10% or less of the base thereof is substituted. In the case where there is no fragmentation site A or fragmentation site B shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2, in order to ensure that the primer that hybridizes to the partial region across the fragmentation site does not hybridize, The primer is composed of a portion that hybridizes to the 1 nt to 3018 nt region in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 or the 1 nt to 2453 nt region in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 and a portion that hybridizes to the telomere region. The ratio (ratio of the number of bases) is preferably 3: 7 to 7: 3, more preferably 4: 6 to 6: 4.
また、配列表の配列番号1に示す塩基配列中の1nt〜3018ntの領域内の部分領域にハイブリダイズするプライマーと、配列番号1に示す塩基配列中の3019nt以降のテロメア領域領域内の部分領域にハイブリダイズするプライマーとを用い、麹菌のゲノムDNAを鋳型として用いた核酸増幅法又は配列番号2に示す塩基配列中の1nt〜2453ntの領域内の部分領域にハイブリダイズするプライマーと、配列番号2に示す塩基配列中の2454nt以降のテロメア領域領域内の部分領域にハイブリダイズするプライマーとを用い、麹菌のゲノムDNAを鋳型として用いた核酸増幅法であって3000bp以下のサイズの領域を増幅する核酸増幅法を行ない、該3000bp以下のサイズの断片の増幅が起きるか否かに基づいてアフラトキシン生合成遺伝子群類似配列の一部を欠損する麹菌を同定することを含む麹菌の同定を行なうこともできる。この場合、核酸増幅法に用いる2つのプライマーは、いずれもAFクラスターを完備した麹菌のゲノムDNAにもハイブリダイズするが、両プライマー間の距離は3000bpよりも遥かに大きいため増幅は起きず、少なくとも、3000bp以下の領域を増幅する条件下では増幅は起きない。この方法の場合も、プライマーは、配列番号1又はその相補鎖内の連続する15塩基以上の領域から成る核酸であることが好ましいが、通常、10%以下の塩基が置換した配列を有するプライマーを用いても増幅が起きる場合が多い。従って、配列番号1に示す塩基配列中の1nt〜3018ntの領域内の部分領域にハイブリダイズするプライマーとして、配列番号1に示す塩基配列中の1nt〜3018ntの領域中の連続する15塩基以上の領域又はそれらの10%以下の塩基が置換した領域と同一の塩基配列を有するプライマーを用い、配列番号1に示す塩基配列中のテロメア領域内の部分領域にハイブリダイズするプライマーとして、配列番号1に示すテロメア領域と相補的な15塩基以上の領域又はそれらの10%以下の塩基が置換した領域と同一の塩基配列を有するプライマーを用いて上記核酸増幅法を好ましく行なうことができる。同様に、前記配列番号2に示す塩基配列中の1nt〜2453ntの領域内の部分領域にハイブリダイズするプライマーとして、配列番号2に示す塩基配列中の1nt〜2453ntの領域中の連続する15塩基以上の領域又はそれらの10%以下の塩基が置換した領域と同一の塩基配列を有するプライマーを用い、前記配列番号2に示す塩基配列中のテロメア領域内の部分領域にハイブリダイズするプライマーとして、配列番号2に示すテロメア領域と相補的な15塩基以上の領域又はそれらの10%以下の塩基が置換した領域と同一の塩基配列を有するプライマーを用いて上記核酸増幅法を好ましく行なうことができる。 In addition, a primer that hybridizes to a partial region in the region of 1nt to 3018nt in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing, and a partial region in the telomere region region after 3019nt in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 A primer that hybridizes with a nucleic acid amplification method using a genomic DNA of Aspergillus as a template, or a primer that hybridizes to a partial region in the region of 1nt to 2453nt in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2; Nucleic acid amplification using a primer that hybridizes to a partial region within the telomere region after 2454 nt in the base sequence shown, and amplifying a region of 3000 bp or less in size using a genomic DNA of Aspergillus as a template And identify gonococci that lack a part of the aflatoxin biosynthesis gene group-like sequence based on whether amplification of fragments of 3000 bp or less occurs It is also possible to perform identification of koji mold including Rukoto. In this case, the two primers used in the nucleic acid amplification method both hybridize to the gonococcal genomic DNA complete with AF clusters, but the distance between the two primers is much greater than 3000 bp, so amplification does not occur, at least Amplification does not occur under conditions that amplify a region of 3000 bp or less. Also in this method, the primer is preferably a nucleic acid consisting of a region of 15 bases or more in SEQ ID NO: 1 or its complementary strand, but usually a primer having a sequence substituted with 10% or less of bases. Even when used, amplification often occurs. Therefore, as a primer that hybridizes to a partial region within the 1 nt to 3018 nt region in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1, a region of 15 or more consecutive bases in the 1 nt to 3018 nt region in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 Alternatively, a primer having the same base sequence as the region substituted with 10% or less of those bases is used, and a primer that hybridizes to a partial region in the telomeric region in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 is shown in SEQ ID NO: 1. The above nucleic acid amplification method can be preferably carried out using a primer having the same base sequence as a region of 15 bases or more complementary to the telomere region or a region substituted with 10% or less of those bases. Similarly, as a primer that hybridizes to a partial region in the region of 1nt to 2453nt in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2, 15 or more consecutive bases in the region of 1nt to 2453nt in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 As a primer that hybridizes to a partial region in the telomeric region in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2, using a primer having the same base sequence as that of the above region or a region in which 10% or less of those bases are substituted The above nucleic acid amplification method can be preferably carried out using a primer having the same base sequence as the region of 15 bases or more complementary to the telomere region shown in 2 or a region where 10% or less of those bases are substituted.
上記いずれの核酸増幅法においても、プライマーのサイズは、特に限定されないが、通常、15塩基〜50塩基程度、好ましくは18塩基〜40塩基程度である。増幅領域のサイズは特に限定されないが、余りに大きいと増幅に時間がかかり、用いる試薬の量も増えるので、増幅領域のサイズは3000bp以下が好ましく、さらに1500bp以下が好ましい。一方、増幅断片を電気泳動等で容易に検出することができるために、増幅領域は、好ましくは50bp以上のサイズを有する。なお、PCR等の核酸増幅法自体は周知であり、そのためのキット及び装置も市販されているので、それらを用いて容易に実施することができる。また、増幅が起きたか否かは、常法により、増幅反応の生成物を電気泳動にかけ、バンドが検出されるか否か等により容易に調べることができる。さらに、所望により、念のために増幅産物(好ましくは数十bpの短いもの)の塩基配列を直接決定して、分断部位の存在を確認してもよい。 In any of the above nucleic acid amplification methods, the size of the primer is not particularly limited, but is usually about 15 to 50 bases, preferably about 18 to 40 bases. The size of the amplification region is not particularly limited, but if it is too large, it takes time for amplification and the amount of reagent used increases. Therefore, the size of the amplification region is preferably 3000 bp or less, and more preferably 1500 bp or less. On the other hand, since the amplified fragment can be easily detected by electrophoresis or the like, the amplification region preferably has a size of 50 bp or more. Nucleic acid amplification methods such as PCR are well known, and kits and devices for such methods are also commercially available, and can be easily implemented using them. Whether or not amplification has occurred can be easily examined by subjecting the amplification reaction product to electrophoresis and detecting or not detecting a band by a conventional method. Furthermore, if necessary, the base sequence of the amplification product (preferably a short one of several tens of bp) may be directly determined just in case to confirm the presence of the cleavage site.
本発明はまた、上記した核酸増幅法に用いるプライマーのセットをも提供する。 The present invention also provides a set of primers used in the nucleic acid amplification method described above.
また、分断部位の存在は、該分断部位を含む部分領域(分断部位を跨ぐ領域)にハイブリダイズする核酸プローブを用い、該核酸プローブが試料となる麹菌のゲノムDNAとハイブリダイズするか否かを調べることによっても調べることができる。なお、ここで、「ハイブリダイズするか否か」は、サザンブロット等の常法において、核酸プローブがハイブリダイズするか否かに基づいて標的核酸の存否を判定するために採用されているストリンジェントな条件においてハイブリダイズするという意味である。このような条件は当業者にとって周知である。この場合、配列番号1又は配列番号2中に示される分断部位A又は分断部位Bが存在しない場合にはハイブリダイズが起きないようにするため、核酸プローブの構成は、配列番号1に示す塩基配列中の1nt〜3018ntの領域又は配列番号2に示す塩基配列中の1nt〜2453ntの領域にハイブリダイズする部分と、テロメア領域にハイブリダイズする部分との比率(塩基数の比率)が好ましくは3:7〜7:3、さらに好ましくは4:6〜6:4となるようにする。なお、周知の通り、通常、核酸プローブは、ハプテン標識、蛍光標識、放射標識、酵素標識、ビオチン標識等の周知の標識で標識される。 In addition, the presence of a fragmentation site is determined by using a nucleic acid probe that hybridizes to a partial region including the fragmentation site (region straddling the fragmentation site), and whether or not the nucleic acid probe hybridizes to the genomic DNA of Aspergillus oryzae that serves as a sample. You can also check by checking. Here, “whether or not to hybridize” means a stringent that is used to determine the presence or absence of a target nucleic acid based on whether or not a nucleic acid probe hybridizes in a conventional method such as Southern blotting. It means to hybridize under various conditions. Such conditions are well known to those skilled in the art. In this case, in order to prevent hybridization when there is no fragmentation site A or fragmentation site B shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2, the structure of the nucleic acid probe is the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 The ratio of the portion that hybridizes to the region of 1nt to 3018nt in the region or the region of 1nt to 2453nt in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 and the portion that hybridizes to the telomere region (base number ratio) is preferably 3: 7 to 7: 3, more preferably 4: 6 to 6: 4. As is well known, the nucleic acid probe is usually labeled with a well-known label such as a hapten label, a fluorescent label, a radiolabel, an enzyme label, or a biotin label.
核酸プローブを用いる検出方法自体はこの分野において周知であり、例えば、サザンブロット法を例示することができる。検出感度を高めるために、サザンブロット法に先立ち、試料DNAをPCR等の核酸増幅法により増幅してもよい(PCR−サザンブロット)。あるいは、核酸プローブを固相化し、試料DNAを標識して試料DNAが固相プローブにハイブリダイズするか否かを調べることによっても実施することができる。この場合も、検出感度を高めるために、固相プローブとのハイブリダイゼーションに先立ち、試料DNAをPCR等の遺伝子増幅法により増幅してもよく、この際に用いるヌクレオチドの一部として、蛍光標識や放射標識等で標識したヌクレオチドを用いることにより増幅DNAを標識することもできる。 The detection method itself using a nucleic acid probe is well known in this field, and for example, Southern blotting can be exemplified. In order to increase the detection sensitivity, the sample DNA may be amplified by a nucleic acid amplification method such as PCR (PCR-Southern blot) prior to the Southern blot method. Alternatively, it can also be carried out by immobilizing the nucleic acid probe, labeling the sample DNA, and examining whether the sample DNA hybridizes to the solid phase probe. In this case as well, in order to increase the detection sensitivity, the sample DNA may be amplified by a gene amplification method such as PCR prior to hybridization with the solid phase probe. The amplified DNA can also be labeled by using nucleotides labeled with a radiolabel or the like.
なお、本明細書において、「部分領域」とは、配列番号1又は2に示される塩基配列中の一部の領域を言い、好ましくは連続する15塩基以上の領域である。なお、規則により配列表には2本鎖DNAの場合でも1本鎖のみを記載することになっているから、配列番号1及び配列番号2には1本鎖のみが記載されているが、現実の領域は、二本鎖であり、従って、その検出には配列番号1及び配列番号2に示される1本鎖の相補鎖も用いることができる。すなわち、「配列番号1」及び「配列番号2」は、文脈からそうでないことが明らかな場合を除き、具体的に記載されている1本鎖及びその相補鎖並びに二本鎖を包含する意味で用いている。 In the present specification, the “partial region” refers to a partial region in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2, and is preferably a continuous region of 15 bases or more. Note that, according to the rules, only one strand is described in the sequence listing even in the case of double-stranded DNA. Therefore, only one strand is described in SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2. This region is double-stranded, and therefore the single-stranded complementary strands shown in SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 can also be used for the detection. That is, “SEQ ID NO: 1” and “SEQ ID NO: 2” are intended to include specifically described single strands and their complementary strands and duplexes unless otherwise apparent from the context. Used.
以下、本発明を実施例に基づきより具体的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
1. アフラトキシンの生合成系遺伝子群に類似する配列の一部を欠損している麹菌グループ3株のゲノムの特徴
グループ3に属するRIB 143株及びRIB 1353株についてアフラトキシン生合成系遺伝子群に類似する配列が存在する周辺のゲノム塩基配列を詳細に調査した。その結果、グループ1に属するRIB 40株のゲノム配列と比べて、RIB 40株に存在するaflT, nor-1, aflR, norA, avnA, verBの6遺伝子を含むアフラトキシン生合成系遺伝子群に類似する配列中の約56kbが欠落し、その延長上に染色体のテロメア配列が続いていることが明らかになった。解読した塩基配列を上記の通り配列番号1及び配列番号2に示す。また、テロメア配列を配列番号3に示す。アフラトキシンの生合成系遺伝子群に類似する配列の一部を欠損しているグループ3に属する麹菌の当該部分のゲノム塩基配列の解読は世界ではじめてのことである。RIB 143株及びRIB 1353株のゲノム構造の解析結果から、RIB 143株及びRIB 1353株はグループ1のRIB 40株と共通に存在するvbs配列の上流で染色体の分断が生じ、そこへテロメア配列が付加されたものと推定された。RIB 40株とRIB 143株及びRIB 1353株のアフラトキシン生合成系遺伝子群に類似するクラスター構造の模式図は上記の通り図1に示されている。ここで、aflRは、アスペルギルス・フラブスにおいてアフラトキシンの生合成遺伝子を正に制御する重要な制御因子であり、本遺伝子の破壊によりアフラトキシンが生産されないことが確認されている。グループ3では、aflR遺伝子の欠失が確認され、従って、グループ3に属するアスペルギルス・オリゼ株はアフラトキシンの生産能力を全く有しないことが証明された。
1. Genomic features of 3 strains of Neisseria gonorrhoeae lacking a part of the sequence similar to aflatoxin biosynthetic genes The sequence similar to the aflatoxin biosynthetic genes for group 3
2. PCRによるグループ3株の同定
グループ3に属するRIB 143株及びRIB 1353株のordA遺伝子内でAFクラスター中が切断され、これに染色体のテロメアが続いており、グループ1及びグループ2には存在しないゲノム構造(塩基配列)となっていた。そこで、RIB 143株及びRIB 1353株の分断部分構造を含む領域を特異的にPCR法にて増幅するためのプライマーを設計した(配列a:配列番号4、配列b:配列番号5)。なお、配列番号4の配列は、配列番号1の3023nt〜3052ntのアンチセンス鎖と同一の配列であり、又、配列番号2の2457nt〜2486ntのアンチセンス鎖と同一の配列であり、配列番号5の配列は、配列番号1及び配列番号2のセンス鎖の1515nt〜1542ntと同一の配列である。従って、このプライマーセットを用いて配列番号1の配列を鋳型としてPCRを行なうと、これらのプライマーに挟まれる1538bpの領域が増幅され、また、配列番号2の配列を鋳型としてPCRを行なうと、これらのプライマーに挟まれる972bpの領域が増幅される。このプライマーセットを用いて全てのグループ3に分類された麹菌のゲノムを鋳型にしてPCRを行った。なお、PCRの内部コントロールとして、全ての菌株から増幅の得られる312bpのチューブリン遺伝子断片を増幅可能なプライマー(配列c:5'-ccaagaacatgatggctgct-3'、配列d:5'-cttgaagagctcctggatgg-3')を使用した。PCRは、具体的に次のようにして行なった。PCRには、それぞれのゲノムDNA、プライマー(a)、プライマー(b)、プライマー(c)、プライマー(d)、13μLのInsert Check-Ready-Mix(Code No.:PIK-251, TOYOBO Co. Ltd., Osaka, Japan) を含む15μLの反応液を用いたPCR反応は、GeneAmp PCR sysytems9700(Applied Biosystems)を使用し、94℃で4分保持後、変性反応(94℃、20秒)、アニーリング(68℃、5秒)、伸長反応(72℃、30秒)で25サイクル行った。PCR反応終了液3μLを、1×Tris-Acetate-EDTA(TAE)バッファーを用い1%アガロースゲル電気泳動した後、エチジウムブロマイドで20分処理しゲルを紫外線照射してPCR産物を検出した。
2. Identification of group 3 strains by PCR Genomes that are cleaved in the AF cluster in the ordA gene of
その結果、グループ1に属する株及びグループ2に属する株ではPCR反応生成物は検出されず、RIB 143株及びRIB 1353株において配列から予想されるサイズと同じサイズのPCR増幅産物が検出された。また、グループ3に属する8株のうちRIB 1353株を除く全てにおいてRIB 143株と同じサイズのPCR増幅産物が検出された。これらグループ3の7株は、増幅産物のサイズが同じであることから、RIB 143型のアフラトキシンの生合成系遺伝子群に類似する配列の欠損を生じた染色体ゲノム構造を有していることが明らかとなった。
As a result, no PCR reaction product was detected in the strains belonging to
また、プライマー(a)、(b)を用いたPCR反応ではグループ3でしか反応生成物ができないことから、本プライマーを用いたPCR反応によって、アフラトキシンの生合成系遺伝子群に類似する配列の一部を欠損しているグループ3の菌株を特異的にかつ簡便に同定分類できることが証明された。 In addition, since a PCR product using primers (a) and (b) can produce a reaction product only in group 3, the PCR reaction using this primer results in a sequence similar to the aflatoxin biosynthetic gene group. It was proved that the strain of group 3 lacking a part can be specifically and easily identified and classified.
さらに、グループ3に属する株のうちRIB 143型の染色体構造をもつ菌株からのみ分断部分構造を含む領域を特異的にPCR法にて増幅するためのプライマーを設計した(配列e:配列番号6、配列f:配列番号7)。なお、配列番号6の配列は、配列番号1の3005nt〜3031のアンチセンス鎖と同一の配列であり、配列番号7の配列は、配列番号1及び配列番号1のセンス鎖の2417nt〜2438ntと同一の配列である。従って、このプライマーセットを用いて配列番号1の配列を鋳型としてPCRを行なうと、これらのプライマーに挟まれる615bpの領域が増幅される。このプライマーセットを用いて全てのグループ3に分類された麹菌のゲノムを鋳型にしてPCRを行った。PCRは、具体的に次のようにして行なった。PCRには、それぞれのゲノムDNA、プライマー(e)、プライマー(f)、プライマー(c)、プライマー(d)、13μLのInsert Check-Ready-Mix(Code No.:PIK-251, TOYOBO Co. Ltd., Osaka, Japan) を含む15μLの反応液を用いたPCR反応は、GeneAmp PCR systems 9700(Applied Biosystems) を使用し、94℃で4分保持後、変性反応(94℃、20秒)、アニーリング(65℃、5秒)、伸長反応(72℃、30秒)で25サイクル行った。PCR反応終了液3μLを、1×Tris-Acetate-EDTA(TAE)バッファーを用い1%アガロースゲル電気泳動した後、エチジウムブロマイドで20分処理しゲルを紫外線照射してPCR産物を検出した。
Furthermore, a primer for specifically amplifying a region containing a fragmented partial structure only from a strain having a chromosome structure of
その結果、グループ1に属する株及びグループ2に属する株ではPCR反応生成物は検出されず、グループ3に属しRIB 143株と同じ染色体構造を持つ6株においてのみRIB 143株と同じサイズのPCR増幅産物が検出された。
As a result, PCR reaction products were not detected in strains belonging to
プライマー(e)、(f)を用いたPCR反応ではグループ3に属しRIB 143株と同じ染色体構造を持つ株でしか反応生成物ができないことから、本プライマーを用いたPCR反応によって、アフラトキシンの生合成系遺伝子群に類似する配列の一部を欠損しているグループ3の菌株のうちRIB 143株と共通の染色体構造を持つ菌株を特異的にかつ簡便に同定分類できることが証明された。
Since PCR products using primers (e) and (f) can produce reaction products only in strains belonging to Group 3 and having the same chromosomal structure as
本発明の方法により、遺伝子(ゲノム)構造からアフラトキシンを生合成する能力が全くないことが確定的な麹菌を簡便に同定することができる。本発明の方法を用いて同定された、アフラトキシンを生合成する能力が全くないことが確定的な麹菌を食品産業等において用いることにより、消費者に対して安心感を与えることができる。 According to the method of the present invention, it is possible to easily identify a gonococcus definitive that there is no ability to biosynthesize aflatoxin from a gene (genome) structure. The use of koji molds that are identified using the method of the present invention and have a definite ability to biosynthesize aflatoxins in the food industry or the like can give a sense of security to consumers.
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