JP5586864B2 - Method for measuring helicase activity - Google Patents

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Description

本発明は、二本鎖DNAや二本鎖RNAのような二本鎖核酸を巻き戻して一本鎖にする酵素であるヘリカーゼの活性を簡便に測定する方法、及び測定試薬に関する。   The present invention relates to a method and a reagent for simply measuring the activity of a helicase that is an enzyme that unwinds a double-stranded nucleic acid such as double-stranded DNA or double-stranded RNA into a single strand.

二本鎖DNAや二本鎖RNAのような二本鎖核酸を巻き戻して一本鎖にする活性を有するタンパク質は一般にヘリカーゼと総称される。ヘリカーゼのうち、二本鎖DNAに作用するものはDNAヘリカーゼ、二本鎖RNAに作用するものはRNAヘリカーゼと便宜的に呼ばれるが、近年の研究によって多くのRNAヘリカーゼは二本鎖DNAにも作用して一本鎖DNAを生成することが明らかになってきている。こうしたことからRNAヘリカーゼの活性測定にもしばしば二本鎖DNAが基質として用いられている。   Proteins having the activity of unwinding a double-stranded nucleic acid such as double-stranded DNA or double-stranded RNA into a single strand are generally referred to as helicases. Among helicases, those that act on double-stranded DNA are conveniently called DNA helicases, and those that act on double-stranded RNA are called RNA helicases for convenience. Recent research has shown that many RNA helicases also act on double-stranded DNA. Thus, it has become clear that single-stranded DNA is produced. For this reason, double-stranded DNA is often used as a substrate for RNA helicase activity measurement.

ヘリカーゼは多様性に富み生物学的な役割も多岐にわたっていることから、近年生物医学的な研究対象として注目されているが、それとともにウイルスなど特定の病原体に対する薬剤を開発する上でも重要視されている。たとえばRNAウイルスに由来するRNAヘリカーゼは哺乳動物由来のヘリカーゼと大きく異なることから、抗ウイルス剤のターゲットとして注目されている。たとえば特許文献1及び2は前記利用を意図したヘリカーゼの活性測定法及び薬剤のスクリーニング法を開示している。また、ヘリカーゼはin vitroでのDNA増幅技術にも用いられており、前記目的で用いられるヘリカーゼとして大腸菌由来uvrDヘリカーゼ、T7遺伝子4ヘリカーゼなど数種のヘリカーゼが特許文献3で開示されている。   Helicases are rich in diversity and have a wide variety of biological roles, so they have been attracting attention as biomedical research targets in recent years. At the same time, they are also regarded as important for developing drugs against specific pathogens such as viruses. Yes. For example, RNA helicases derived from RNA viruses are attracting attention as targets for antiviral agents because they differ greatly from mammalian helicases. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose helicase activity measurement methods and drug screening methods intended for the above-mentioned use. Helicases are also used in DNA amplification techniques in vitro, and several types of helicases, such as E. coli-derived uvrD helicase and T7 gene 4 helicase, are disclosed in Patent Document 3 as helicases used for the above purpose.

ヘリカーゼ活性の測定法としては基質が二本鎖DNAであるか二本鎖RNAであるかによらず、多くの場合32Pのような放射性同位元素(特許文献1及び2、非特許文献1及び2)あるいは蛍光色素(特許文献4及び5、非特許文献3及び4)で標識された基質が用いられている。また、特殊な方法として表面プラズモン共鳴を用いる方法(特許文献6)、ビオチンで標識した核酸とストレプトアビジンで標識したアガロースビーズとの反応を利用する方法(特許文献2)などが開示されている。しかしながら、前述したヘリカーゼ活性測定法には、反応基質が高価または化学的に不安定である、測定に必要な装置が特殊であるといった問題点があった。 As a method for measuring helicase activity, radioisotopes such as 32 P are often used regardless of whether the substrate is double-stranded DNA or double-stranded RNA (Patent Documents 1 and 2, Non-Patent Documents 1 and 2). 2) or a substrate labeled with a fluorescent dye (Patent Documents 4 and 5, Non-Patent Documents 3 and 4) is used. Further, as a special method, a method using surface plasmon resonance (Patent Document 6), a method using a reaction between a biotin-labeled nucleic acid and streptavidin-labeled agarose beads (Patent Document 2) and the like are disclosed. However, the above-described helicase activity measurement method has a problem that the reaction substrate is expensive or chemically unstable, and the apparatus necessary for the measurement is special.

米国特許5705344号公報US Pat. No. 5,705,344 特表2000−508521号公報Special Table 2000-508521 特表2006−500028号公報JP 2006-500028 Gazette 特開2005−80535号公報JP 2005-80535 A 特開2008−99619号公報JP 2008-99619 A 特表2002−540800号公報Special Table 2002-540800

Tai,C.ら,Journal of Virology,70(12),8477−8484,1996Tai, C.I. Et al., Journal of Virology, 70 (12), 8477-8484, 1996. Tanner,J.A.ら,The Journal of Biological Chemistry,278(41),39578−39582,2003Tanner, J .; A. The Journal of Biological Chemistry, 278 (41), 39578-39582, 2003. Houston,P.ら,Proceedings of National Academy of Sciences USA,91,5471−5474,1994Houston, P.M. Proceedings of National Academy of Sciences USA, 91, 5471-5474, 1994. Raney,K.D.ら,Proceedings of National Academy of Sciences USA,91,6644−6648,1994Raney, K.M. D. Et al., Proceedings of National Academy of Sciences USA, 91, 6644-6648, 1994. Seybert,A.ら,RNA,6,1056−1068,2000Seybert, A.M. Et al., RNA, 6, 1056-1068, 2000 Serebrov,V.ら,Nature,430,476−480,2004Seerebrov, V.M. Et al., Nature, 430, 476-480, 2004. Denison,M.R.ら,Journal of Virology,73(8),6862−6871,1999Denison, M.M. R. Et al., Journal of Virology, 73 (8), 6862-6871, 1999. Chouljenko,V.N.ら,Journal of Geneal Virology,82,2927−2933,2001Chouljenko, V.M. N. Et al., Journal of General Virology, 82, 2927-2933, 2001.

本発明が解決しようとする課題は、簡便かつ安価にヘリカーゼの酵素活性を測定する方法、及び測定試薬を提供するものである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a method and a reagent for measuring the enzyme activity of helicase easily and inexpensively.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ヘリカーゼ反応によって生じた一本鎖核酸が反応液中で再び二本鎖を形成することを利用して、ヘリカーゼ反応基質とヘリカーゼ反応生成物とを分離して検出することにより、ヘリカーゼ活性の測定を簡便かつ安価に行なえることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has made use of the fact that the single-stranded nucleic acid generated by the helicase reaction forms a double strand again in the reaction solution, and thus the helicase reaction substrate and the helicase. By detecting the reaction product separately, it was found that helicase activity can be measured easily and inexpensively, and the present invention has been completed.

即ち本発明は、以下の発明を包含する:
第一の発明は、
一本鎖核酸(A−1)及び一本鎖核酸(A−2)からなる部分二本鎖核酸(A)と、一本鎖核酸(B)と、ヘリカーゼとを共存させて反応させ、
生成した一本鎖核酸(A−2)及び一本鎖核酸(B)からなる二本鎖核酸または部分二本鎖核酸(C)を測定することを特徴とするヘリカーゼ活性の測定方法であって、
前記(A−1)の核酸が5’末端及び/または3’末端側にヘリカーゼによる酵素反応に必要な配列(ヘリカーゼ認識配列)を含んだ配列からなり、
前記(A−2)の核酸が前記(A−1)の核酸のうちヘリカーゼ認識配列以外の部分と相補的な配列からなり、
前記(B)の核酸が、前記(A−2)の核酸の一部と相補的な配列、または前記(A−2)の核酸と完全に相補的な配列からなり、かつ前記(A−2)の核酸と塩基対形成した場合にヘリカーゼ認識配列を含まない配列からなる、前記方法である。
That is, the present invention includes the following inventions:
The first invention is
A partially double-stranded nucleic acid (A) composed of a single-stranded nucleic acid (A-1) and a single-stranded nucleic acid (A-2), a single-stranded nucleic acid (B), and a helicase,
A method for measuring helicase activity, comprising measuring a double-stranded nucleic acid or a partially double-stranded nucleic acid (C) comprising a single-stranded nucleic acid (A-2) and a single-stranded nucleic acid (B). ,
The nucleic acid (A-1) comprises a sequence containing a sequence (helicase recognition sequence) necessary for an enzymatic reaction with helicase at the 5 ′ end and / or 3 ′ end,
The nucleic acid (A-2) comprises a sequence complementary to a portion other than the helicase recognition sequence in the nucleic acid (A-1),
The nucleic acid (B) comprises a sequence complementary to a part of the nucleic acid (A-2), or a sequence completely complementary to the nucleic acid (A-2), and (A-2 In the above method, the nucleic acid comprises a sequence that does not contain a helicase recognition sequence when base-paired with a nucleic acid.

第二の発明は、前記(A−1)、(A−2)及び(B)の核酸が非標識核酸であることを特徴とする、第一の発明に記載の測定方法である。   The second invention is the measuring method according to the first invention, characterized in that the nucleic acids (A-1), (A-2) and (B) are unlabeled nucleic acids.

第三の発明は、前記(C)の核酸の測定を電気泳動を用いて行なうことを特徴とする、第一または第二の発明に記載の測定方法である。   A third invention is the measurement method according to the first or second invention, wherein the measurement of the nucleic acid of (C) is performed using electrophoresis.

第四の発明は、ヘリカーゼがコロナウイルス科またはフラビウイルス科のウイルスに由来するヘリカーゼ、またはこれらの変異体、部分欠失体、融合体のいずれかであることを特徴とする、第一から第三の発明に記載の測定方法である。   The fourth invention is characterized in that the helicase is a helicase derived from a virus of the Coronaviridae or Flaviviridae family, or any of these mutants, partial deletions, and fusions. It is the measuring method as described in three inventions.

第五の発明は、一本鎖核酸(A−1)、一本鎖核酸(A−2)、一本鎖核酸(B)、ヌクレオチド三リン酸、及び二価の金属塩を含んだヘリカーゼ活性の測定試薬であって、
前記(A−1)の核酸が5’末端及び/または3’末端側にヘリカーゼによる酵素反応に必要な配列(ヘリカーゼ認識配列)を含んだ配列からなり、
前記(A−2)の核酸が前記(A−1)の核酸のうちヘリカーゼ認識配列以外の部分と相補的な配列からなり、
前記(B)の核酸が、前記(A−2)の核酸の一部と相補的な配列、または前記(A−2)の核酸と完全に相補的な配列からなり、かつ前記(A−2)の核酸と塩基対形成した場合にヘリカーゼ認識配列を含まない配列からなる、前記試薬である。
The fifth invention is a helicase activity comprising a single-stranded nucleic acid (A-1), a single-stranded nucleic acid (A-2), a single-stranded nucleic acid (B), a nucleotide triphosphate, and a divalent metal salt. Measuring reagent,
The nucleic acid (A-1) comprises a sequence containing a sequence (helicase recognition sequence) necessary for an enzymatic reaction with helicase at the 5 ′ end and / or 3 ′ end,
The nucleic acid (A-2) comprises a sequence complementary to a portion other than the helicase recognition sequence in the nucleic acid (A-1),
The nucleic acid (B) comprises a sequence complementary to a part of the nucleic acid (A-2), or a sequence completely complementary to the nucleic acid (A-2), and (A-2 The reagent is composed of a sequence that does not contain a helicase recognition sequence when base-paired with the nucleic acid of (1).

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明におけるヘリカーゼとは、二本鎖DNAや二本鎖RNAのような二本鎖核酸を巻き戻して一本鎖にする活性を有するタンパク質をいう。便宜的に二本鎖DNAに作用するものはDNAヘリカーゼ、二本鎖RNAに作用するものはRNAヘリカーゼと呼ばれるが、両基質に対する選択性は各酵素により大きく異なり、両基質にほぼ同等に作用する酵素も多い。ここでは固有名詞として定着しているものを除き、両者を区別せずに単にヘリカーゼと呼称する。ヘリカーゼにはしばしば他の酵素活性が付随しており、そのうち典型的なものはNTPase活性である。ヘリカーゼの活性発現にはNTP(ヌクレオチド三リン酸)の加水分解エネルギーが必要であることから、すべてのヘリカーゼにNTPase活性が観察される。なお、NTPのうち最も効率よく利用されるものはATP(アデノシン三リン酸)であることが多い。また、ヘリカーゼは他の多くの核酸関連酵素と同様にMg2+やMn2+のような二価の金属イオンが活性発現に必要である。 The helicase in the present invention refers to a protein having an activity of unwinding a double-stranded nucleic acid such as double-stranded DNA or double-stranded RNA into a single strand. For convenience, those that act on double-stranded DNA are called DNA helicases, and those that act on double-stranded RNA are called RNA helicases, but the selectivity for both substrates varies greatly depending on the enzyme and acts almost equally on both substrates. There are many enzymes. Here, except those that have been established as proper nouns, they are simply referred to as helicases without distinction. Helicases are often associated with other enzyme activities, of which typical is NTPase activity. Since the hydrolysis energy of NTP (nucleotide triphosphate) is required for the expression of helicase activity, NTPase activity is observed in all helicases. In addition, ATP (adenosine triphosphate) is often used most efficiently among NTPs. In addition, helicases, like many other nucleic acid-related enzymes, require divalent metal ions such as Mg 2+ and Mn 2+ for their activity.

本発明における部分二本鎖核酸とは、室温付近かつ低イオン強度下において安定な鎖間の水素結合を形成する連続したヌクレオチド領域(二本鎖領域)の5’末端及び/または3’末端側に、室温付近かつ低イオン強度下で安定な水素結合を形成しない連続したヌクレオチド領域(一本鎖領域)を持つ核酸をいう。   The partial double-stranded nucleic acid in the present invention is a 5 ′ end and / or 3 ′ end side of a continuous nucleotide region (double-stranded region) that forms a stable inter-strand hydrogen bond near room temperature and under low ionic strength. In addition, it refers to a nucleic acid having a continuous nucleotide region (single-stranded region) that does not form a stable hydrogen bond near room temperature and low ionic strength.

本発明における非標識核酸とは、32Pのような放射性同位元素、フルオレセインのような蛍光色素、またはビオチンのような特殊な分子間相互作用を可能にする標識化合物などが付加されていない核酸をいう。 The unlabeled nucleic acid in the present invention refers to a nucleic acid to which a radioisotope such as 32 P, a fluorescent dye such as fluorescein, or a labeled compound that enables a special intermolecular interaction such as biotin is not added. Say.

本発明におけるヘリカーゼによる酵素反応に必要な配列(ヘリカーゼ認識配列)とは、特定のヘリカーゼの巻き戻し反応に必要な配列のことをいう。前記認識配列の長さは各ヘリカーゼによって異なり、例えばヒトコロナウイルス229E由来ヘリカーゼの場合は5’末端に約10塩基長の一本鎖領域が必要であり(非特許文献5)、ヒトC型肝炎ウイルスの場合は逆に3’末端側に約20塩基長の一本鎖領域が必要(非特許文献6では18塩基長の一本鎖領域を有した部分二本鎖DNAが調製され、酵素反応に用いられている)である。   The sequence (helicase recognition sequence) necessary for the enzymatic reaction by helicase in the present invention refers to a sequence necessary for the unwinding reaction of a specific helicase. The length of the recognition sequence varies depending on each helicase. For example, in the case of human coronavirus 229E-derived helicase, a single-stranded region having a length of about 10 bases is required at the 5 ′ end (Non-patent Document 5). In the case of viruses, conversely, a single-stranded region of about 20 bases is required on the 3 ′ end side (in Non-Patent Document 6, a partial double-stranded DNA having a single-stranded region of 18 bases is prepared, and an enzyme reaction Used).

次に、本発明のヘリカーゼ活性の測定方法について説明する。   Next, the method for measuring helicase activity of the present invention will be described.

本発明で使用する、一本鎖核酸(A−1)、一本鎖核酸(A−2)及び一本鎖核酸(B)の核酸の塩基配列には極めて多様なものが許容され、特定の配列に限定されない。また、塩基長についての制限もないが、前記(A−1)及び(A−2)の核酸より形成される部分二本鎖核酸(A)、並びに前記(A−2)及び(B)の核酸より形成される部分二本鎖核酸(C)は、二本鎖領域が20から1000塩基対、かつ一本鎖領域が10から100塩基からなる核酸が好ましい。なお、前記(A−2)及び(B)の核酸より形成される二本鎖核酸は20から1000塩基対からなる核酸が好ましい。   The nucleic acid sequences of single-stranded nucleic acid (A-1), single-stranded nucleic acid (A-2), and single-stranded nucleic acid (B) used in the present invention are extremely diverse, and specific nucleic acids It is not limited to the sequence. Moreover, although there is no restriction | limiting about base length, the partial double stranded nucleic acid (A) formed from the nucleic acid of said (A-1) and (A-2), and said (A-2) and (B) The partial double-stranded nucleic acid (C) formed from the nucleic acid is preferably a nucleic acid having a double-stranded region of 20 to 1000 base pairs and a single-stranded region of 10 to 100 bases. The double-stranded nucleic acid formed from the nucleic acids (A-2) and (B) is preferably a nucleic acid having 20 to 1000 base pairs.

前記(A−1)、(A−2)及び(B)の核酸は、放射性同位元素、蛍光色素、またはビオチンのような特殊な分子間相互作用を可能にする標識化合物を標識してもよいが、本発明の測定方法は非標識核酸であっても適用可能である。また、非標識核酸は標識核酸と比較し、合成が容易かつ安価にできることから、本発明の測定方法で用いる核酸として好ましい態様といえる。   The nucleic acids (A-1), (A-2), and (B) may be labeled with a labeling compound that enables a special intermolecular interaction such as a radioisotope, a fluorescent dye, or biotin. However, the measurement method of the present invention can be applied even to an unlabeled nucleic acid. Moreover, since unlabeled nucleic acid can be synthesized easily and inexpensively compared with labeled nucleic acid, it can be said to be a preferred embodiment as a nucleic acid used in the measurement method of the present invention.

部分二本鎖核酸は、鎖間で安定な水素結合を形成する2種の一本鎖核酸を等モル混合し、塩基対形成(アニーリング)させることによって容易に調製できる。なお、前記アニーリング操作をより効率よく行なうために、熱処理及びその後の徐冷、または適当な無機塩の添加といった操作を併用してもよい。また意図した部分二本鎖核酸の収率を上げるためには各一本鎖核酸中に自己相補的な配列が少ないほうが好ましく、前記の好ましい配列を設計するためにGENETYX(商品名)(ゼネティックス社製)のような配列解析プログラムを利用してもよい。   A partially double-stranded nucleic acid can be easily prepared by mixing equimolar amounts of two types of single-stranded nucleic acids that form stable hydrogen bonds between strands and base-pairing (annealing). In order to perform the annealing operation more efficiently, an operation such as heat treatment and subsequent slow cooling or addition of an appropriate inorganic salt may be used in combination. In order to increase the yield of the intended partial double-stranded nucleic acid, it is preferable that each single-stranded nucleic acid has less self-complementary sequences. In order to design the preferred sequences, GENETYX (trade name) (Genetics) A sequence analysis program such as

核酸には一本鎖及び二本鎖のDNAおよびRNAが含まれる。二本鎖核酸には構成する鎖の対がDNA−DNAであるもの、RNA−RNAであるもの、DNA−RNAであるものが含まれる。非標識DNAは標準的な核酸合成装置を用いた化学合成により安価に得られる。構成するヌクレオチドの塩基は多くの場合A(アデニン)、G(グアニン)、T(チミン)、C(シトシン)の4種類であるが、I(イノシン)のような誘導体が含まれていてもよい。また非標識DNAは遺伝子組換え技術を用いて増殖されたプラスミドDNAを適当な制限酵素で処理することによっても得られる。この場合構成するヌクレオチドの塩基は多くの場合A(アデニン)、G(グアニン)、T(チミン)、C(シトシン)の4種類であるが、宿主細胞によりメチル化された塩基を含む場合もある。前記方法で調製されたDNA断片は基本的に二本鎖(末端に短い一本鎖領域を含む場合もある)であるが、前記DNA断片からDNAポリメラーゼを用いる方法、または熱変性操作と適切なクロマトグラフィー操作を併用することで一本鎖DNAを調製することができる。一方、非標識RNAは二本鎖DNAを鋳型にしてT7RNAポリメラーゼやSP6RNAポリメラーゼなどのRNAポリメラーゼを用いて酵素的に合成できる。この場合構成するヌクレオチドの塩基は多くの場合A(アデニン)、G(グアニン)、U(ウラシル)、C(シトシン)の4種類である。前記方法で合成した一本鎖非標識核酸(DNA、RNA)は通常のクロマトグラフィーや電気泳動操作によって精製後、そのまま使用することができるし、また前述のアニーリング操作によって部分二本鎖核酸として使用することもできる。   Nucleic acids include single and double stranded DNA and RNA. Double-stranded nucleic acids include those in which the pair of strands is DNA-DNA, RNA-RNA, and DNA-RNA. Unlabeled DNA can be obtained at low cost by chemical synthesis using a standard nucleic acid synthesizer. In many cases, the bases of the constituting nucleotides are four types of A (adenine), G (guanine), T (thymine), and C (cytosine), but a derivative such as I (inosine) may be included. . Unlabeled DNA can also be obtained by treating plasmid DNA grown using gene recombination technology with an appropriate restriction enzyme. In this case, the bases of the constituting nucleotides are often four types of A (adenine), G (guanine), T (thymine), and C (cytosine), but may contain a base that is methylated by the host cell. . The DNA fragment prepared by the above method is basically double-stranded (may contain a short single-stranded region at the end), but is suitable for a method using a DNA polymerase from the DNA fragment or a heat denaturation operation. Single-stranded DNA can be prepared by using a chromatography operation in combination. On the other hand, unlabeled RNA can be enzymatically synthesized using double-stranded DNA as a template and RNA polymerase such as T7 RNA polymerase or SP6 RNA polymerase. In this case, the bases of the nucleotides to be constructed are in most cases four types: A (adenine), G (guanine), U (uracil) and C (cytosine). Single-stranded unlabeled nucleic acid (DNA, RNA) synthesized by the above method can be used as it is after purification by ordinary chromatography or electrophoresis operation, or used as a partial double-stranded nucleic acid by the above-mentioned annealing operation. You can also

ヘリカーゼ活性を測定するための溶液には一本鎖核酸(A−1)、一本鎖核酸(A−2)及び一本鎖核酸(B)に加え、NTP(好ましくはATP)、二価の金属塩(好ましくはマグネシウム塩)がそれぞれ適切な濃度で含まれることが必要である。なお、前記組成は測定対象のヘリカーゼに合わせて最適化してもよいし、汎用的な組成に固定してもよい。また、pH7付近で緩衝能を有する試薬、DTT(ジチオスレイトール)のような穏和な還元剤、BSA(ウシ血清アルブミン)及びグリセロールのような酵素の安定化剤、Tween80(商品名)のような穏和な界面活性剤などを適宜添加してもよい。   In addition to single-stranded nucleic acid (A-1), single-stranded nucleic acid (A-2) and single-stranded nucleic acid (B), the solution for measuring helicase activity includes NTP (preferably ATP), bivalent It is necessary that each metal salt (preferably magnesium salt) is contained in an appropriate concentration. The composition may be optimized according to the helicase to be measured, or may be fixed to a general-purpose composition. In addition, a reagent having a buffering capacity near pH 7, a mild reducing agent such as DTT (dithiothreitol), an enzyme stabilizer such as BSA (bovine serum albumin) and glycerol, Tween 80 (trade name), etc. A mild surfactant or the like may be added as appropriate.

ヘリカーゼによる酵素反応温度には特に限定はなく、0℃から80℃の間で酵素反応に適した温度を選択すればよいが、一般に耐熱性ヘリカーゼの場合には、ヘリカーゼによる酵素反応の速度を高めるためと核酸の二次構造を低減させるために、より高い反応温度が選択される。   The temperature of the enzyme reaction by helicase is not particularly limited, and a temperature suitable for the enzyme reaction may be selected between 0 ° C. and 80 ° C. Generally, in the case of thermostable helicase, the speed of the enzyme reaction by helicase is increased. In order to reduce the secondary structure of the nucleic acid, a higher reaction temperature is selected.

ヘリカーゼによる酵素反応によって生成した二本鎖核酸または部分二本鎖核酸(C)の核酸を測定する方法としては、前記(C)の核酸を、前記(A)及び(B)の核酸から分離後、少なくとも前記(C)の核酸を検出できる方法であればよい。前記(C)の核酸を、前記(A)及び(B)の核酸から分離する方法としては、TSKgel DNA−NPR(商品名)(東ソー社製)などの分離剤を充填したカラムを用いた液体クロマトグラフィーによる分離方法や、ポリアクリルアミドゲル電気泳動やアガロースゲル電気泳動などのゲル電気泳動を用いた分離方法が例示できるが、ゲル電気泳動を用いた分離方法は高価な装置が不要かつ操作が簡便な点で好ましい。特に、前記(A)、(B)及び(C)の核酸の塩基長が短い(たとえば200塩基対以下)ときは、短い核酸の分離が容易なポリアクリルアミドゲル電気泳動が好ましい。なお、キャピラリー電気泳動を用いた分離方法も、P/ACEシステム(商品名)(ベックマン・コールター社製)やABI PRISM 3100(商品名)(アプライドバイオシステムズ社製)といった高価な装置が必要なものの精密な分離が行なえる点で好ましい分離方法の一態様といえる。   As a method for measuring the nucleic acid of the double-stranded nucleic acid or partial double-stranded nucleic acid (C) generated by the enzymatic reaction with helicase, the nucleic acid of (C) is separated from the nucleic acid of (A) and (B). Any method can be used as long as it can detect at least the nucleic acid (C). As a method for separating the nucleic acid (C) from the nucleic acids (A) and (B), a liquid using a column packed with a separating agent such as TSKgel DNA-NPR (trade name) (manufactured by Tosoh Corporation) Examples of the separation method using chromatography and the separation method using gel electrophoresis such as polyacrylamide gel electrophoresis and agarose gel electrophoresis are examples. However, the separation method using gel electrophoresis does not require an expensive apparatus and is easy to operate. This is preferable. In particular, when the base lengths of the nucleic acids (A), (B), and (C) are short (for example, 200 base pairs or less), polyacrylamide gel electrophoresis that allows easy separation of short nucleic acids is preferable. The separation method using capillary electrophoresis also requires an expensive apparatus such as P / ACE system (trade name) (Beckman Coulter) or ABI PRISM 3100 (trade name) (Applied Biosystems). This can be said to be an embodiment of a preferable separation method in that precise separation can be performed.

前記(C)の核酸を検出する方法としては、前記(C)の核酸が予め標識されている場合は、標識した放射線同位元素、蛍光色素、または標識化合物を特異的に検出する装置を用いて検出すればよい。また、前記(C)の核酸が非標識核酸である場合は、前記分離操作前後に、エチジウムブロミドやSYBR Green(商品名)(タカラバイオ社製)などの蛍光色素によって前記(C)の核酸を染色させて検出すればよい。また、前記検出操作の際、濃度既知の核酸を標準物質として用いることにより、前記(C)の核酸を定量することができる。   As a method for detecting the nucleic acid (C), when the nucleic acid (C) is pre-labeled, an apparatus that specifically detects the labeled radioisotope, fluorescent dye, or labeled compound is used. What is necessary is just to detect. In addition, when the nucleic acid (C) is an unlabeled nucleic acid, the nucleic acid (C) is converted with a fluorescent dye such as ethidium bromide or SYBR Green (trade name) (manufactured by Takara Bio Inc.) before and after the separation operation. What is necessary is just to stain and detect. In the detection operation, the nucleic acid of (C) can be quantified by using a nucleic acid with a known concentration as a standard substance.

前記(A)及び(B)の核酸が非標識核酸で、ゲル電気泳動で分離された反応生成物をエチジウムブロミドなどの蛍光色素で染色する場合は、基質を0.1から1pmol/μL程度の濃度に調整して反応させればよい。しかしながら、前記付近の濃度ではヘリカーゼ反応の一次生成物である一本鎖核酸が速やかに二本鎖に戻ってしまうため、見かけ上ほとんど反応が進行していないように観察されることがある。前記問題を回避するためには、前記(B)の核酸を前記(A)の核酸に対して等モル以上、好ましくは5モル比以上添加するのが好ましい。そうすることで、ヘリカーゼの酵素反応により前記(A)の核酸から生成される前記(A−2)の一本鎖核酸は、再び前記(A−1)と塩基対形成して前記(A)の核酸に戻るよりも、前記(B)の核酸と塩基対形成して前記(C)の核酸になる確率が高くなる。前記(C)の核酸はヘリカーゼによる酵素反応に必要な配列(ヘリカーゼ認識配列)を有していないため、結果として前記(C)の核酸が蓄積しやすくなり、前記(C)の核酸検出も容易となる。   When the nucleic acids (A) and (B) are unlabeled nucleic acids and the reaction product separated by gel electrophoresis is stained with a fluorescent dye such as ethidium bromide, the substrate is about 0.1 to 1 pmol / μL. What is necessary is just to make it adjust to a density | concentration and to make it react. However, since the single-stranded nucleic acid, which is the primary product of the helicase reaction, quickly returns to double-stranded at a concentration in the vicinity, it may be observed that the reaction hardly seems to proceed. In order to avoid the above problem, it is preferable to add the nucleic acid (B) in an equimolar amount or more, preferably 5 molar ratio or more with respect to the nucleic acid (A). By doing so, the single-stranded nucleic acid (A-2) produced from the nucleic acid (A) by the enzymatic reaction of helicase forms a base pair with the (A-1) again, and the (A) The probability of base pairing with the nucleic acid of (B) to become the nucleic acid of (C) is higher than returning to the nucleic acid of Since the nucleic acid of (C) does not have a sequence (helicase recognition sequence) necessary for the enzymatic reaction by helicase, the nucleic acid of (C) is likely to accumulate as a result, and the nucleic acid detection of (C) is also easy. It becomes.

本発明におけるヘリカーゼの種類に特に限定はないが、本発明の好ましい実施形態は5’末端側あるいは3’末端側の一本鎖領域を反応開始に必要とするヘリカーゼを用いることである。前記ヘリカーゼは多数知られているが、中でも前述したコロナウイルス科に属するウイルスに由来するヘリカーゼは5’末端側に一本鎖核酸を必要とする群として、フラビウイルス科に属するウイルスに由来するヘリカーゼは3’末端側に一本鎖核酸を必要とする群として詳細に解析されているため、本発明の測定方法における対象ヘリカーゼとして好ましい。前者にはヒトコロナウイルス(HCoV)、SARSコロナウイルス(SARS−CoV)が含まれ、本発明の方法はこれらのウイルスに対する薬剤の探索に好ましい。また、マウス肝炎ウイルス(MHV)、ウシコロナウイルス(BCoV)などはヒトに対する病原性はないが、実験動物や畜産動物の管理の観点で重要なウイルスであり、また前記ウイルスのゲノムはヒトコロナウイルス由来と類縁のヘリカーゼがコードされている(非特許文献7、8)ため、前記ヘリカーゼも本発明の好ましい適用例である。一方後者にはC型肝炎ウイルス(HCV)、黄熱病ウイルス(YFV)が含まれ、本発明の方法はこれらのウイルスに対する薬剤の探索にも好ましい。   The type of helicase in the present invention is not particularly limited, but a preferred embodiment of the present invention is to use a helicase that requires a single-stranded region on the 5 'end side or 3' end side for initiation of the reaction. Many of the helicases are known. Among them, helicases derived from viruses belonging to the aforementioned Coronaviridae group are helicases derived from viruses belonging to the Flaviviridae family as a group requiring a single-stranded nucleic acid at the 5 ′ end side. Has been analyzed in detail as a group requiring a single-stranded nucleic acid on the 3 ′ end side, and thus is preferred as the target helicase in the measurement method of the present invention. The former includes human coronavirus (HCoV) and SARS coronavirus (SARS-CoV), and the method of the present invention is preferable for searching for drugs against these viruses. In addition, mouse hepatitis virus (MHV), bovine coronavirus (BCoV), and the like are not pathogenic to humans, but are important viruses from the viewpoint of management of laboratory animals and livestock animals, and the genome of the virus is human coronavirus. Since the origin and the related helicase are encoded (Non-patent Documents 7 and 8), the helicase is also a preferable application example of the present invention. On the other hand, the latter includes hepatitis C virus (HCV) and yellow fever virus (YFV), and the method of the present invention is also preferable for searching for drugs against these viruses.

ウイルス由来のヘリカーゼはウイルス粒子の構成成分ではなく、また一般にヘリカーゼの細胞内含量は極めてわずかであるため、天然に存在する酵素を集めるには多大な労力を要する。そこで一般的には遺伝子組換えの手法を用いて入手する。遺伝子組換え酵素は通常、
(1)酵素遺伝子の増幅、
(2)増幅した遺伝子のクローニングベクターへの組込み、
(3)宿主細胞の形質転換、
(4)形質転換細胞の培養、
(5)培養液または細胞からの酵素の精製、
といった手順で製造されるが、酵素の生産性を向上させる、及び/または精製を容易にする目的で、天然の酵素と部分的に異なったアミノ酸配列を持ったもの(変異体)、天然の酵素の一部のアミノ酸配列を欠失したもの(部分欠失体)、または他の機能性タンパク質やペプチドと融合したもの(融合体)として生産されることが多い。本発明のヘリカーゼの測定方法は、前記変異体、前記部分欠失体、前記融合体であっても、ヘリカーゼの酵素活性を有しており、かつ前記(A−1)の核酸中のヘリカーゼ認識配列を認識可能であれば、本発明のヘリカーゼの測定方法を適用することができる。
Virus-derived helicase is not a constituent of virus particles, and generally, the intracellular content of helicase is very small, so it takes a lot of labor to collect naturally occurring enzymes. Therefore, it is generally obtained using a genetic recombination technique. Genetically modified enzymes are usually
(1) Amplification of enzyme gene,
(2) Integration of the amplified gene into a cloning vector,
(3) transformation of host cells,
(4) culture of transformed cells,
(5) Enzyme purification from culture medium or cells,
However, for the purpose of improving the productivity of the enzyme and / or facilitating purification, a product having a partially different amino acid sequence from the natural enzyme (mutant), the natural enzyme In many cases, it is produced as a product in which a part of the amino acid sequence is deleted (partial deletion product) or a product fused with another functional protein or peptide (fusion product). The method for measuring helicase according to the present invention has the enzyme activity of helicase, and recognizes helicase in the nucleic acid of (A-1), even if it is the mutant, the partial deletion, or the fusion. If the sequence can be recognized, the method for measuring helicase of the present invention can be applied.

なお、ウイルスの取り扱いにはヒトや動物への感染を防ぐ目的でしばしば格別な設備や操作上の注意を要することから、ウイルスやウイルス感染細胞を用いずに既にクローン化された遺伝子を利用してウイルス由来の酵素遺伝子を増幅することが好ましい。クローン化された遺伝子を入手できない場合には、塩基配列情報に基づいて酵素遺伝子を全合成することもできる。後者の具体的な方法は以下の実施例1で説明する。   In addition, since handling of viruses often requires special equipment and operational precautions for the purpose of preventing infection to humans and animals, it is necessary to use already cloned genes without using viruses or virus-infected cells. It is preferable to amplify a virus-derived enzyme gene. If a cloned gene is not available, the enzyme gene can be fully synthesized based on the nucleotide sequence information. The specific method of the latter will be described in Example 1 below.

本発明により、ヘリカーゼ活性の測定を簡便かつ安価に行なうことができ、また、化学的に安定かつ安価なヘリカーゼ活性の測定試薬も提供することができる。また、前記測定方法及び測定試薬により、ヘリカーゼ活性を有する、ヒトコロナウイルス(HCoV)、SARSコロナウイルス(SARS−CoV)、マウス肝炎ウイルス(MHV)、ウシコロナウイルス(BCoV)、C型肝炎ウイルス(HCV)、黄熱病ウイルス(YFV)といったウイルスに対する薬剤の探索を効率的に行なうことができる。   According to the present invention, helicase activity can be measured easily and inexpensively, and a chemically stable and inexpensive reagent for measuring helicase activity can also be provided. In addition, according to the measurement method and reagent, human coronavirus (HCoV), SARS coronavirus (SARS-CoV), mouse hepatitis virus (MHV), bovine coronavirus (BCoV), hepatitis C virus (having helicase activity) It is possible to efficiently search for drugs against viruses such as HCV) and yellow fever virus (YFV).

ヘリカーゼ活性の測定結果(実施例6)。Measurement result of helicase activity (Example 6). 実施例6における反応の概念図。The conceptual diagram of reaction in Example 6. FIG. ヘリカーゼ活性の測定結果(実施例7)。Measurement results of helicase activity (Example 7). ヘリカーゼ活性の測定結果(実施例8)。Measurement result of helicase activity (Example 8). ヘリカーゼ活性の測定結果(実施例9)。Measurement result of helicase activity (Example 9). 実施例9における反応の概念図。The conceptual diagram of reaction in Example 9. FIG.

以下、実施例及び参考例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a reference example demonstrate this invention in detail, this invention is not limited to these.

実施例1 マウス肝炎ウイルス(MHV)へリカーゼ遺伝子の合成
マウス肝炎ウイルス(MHV)へリカーゼ遺伝子を以下に示す方法で人工的に合成した。
(1)配列番号1及び12に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドを各30pmol、配列番号2から11に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドを各1.5pmol、及びPrimeSTAR HS DNA polymerase(商品名)(タカラバイオ社製)を含んだPCR反応溶液50μLを調製後、PCR反応を行ない、623塩基対のPCR産物を得た。
(2)配列番号13及び24に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドを各30pmol、配列番号14から23に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドを各1.5pmol、及びPrimeSTAR HS DNA polymerase(商品名)(タカラバイオ社製)を含んだPCR反応溶液50μLを調製後、PCR反応を行ない、624塩基対のPCR産物を得た。
(3)配列番号25及び36に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドを各30pmol、配列番号26から35に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドを各1.5pmol、及びPrimeSTAR HS DNA polymerase(商品名)(タカラバイオ社製)を含んだPCR反応溶液50μLを調製後、PCR反応を行ない、623塩基対のPCR産物を得た。
(4)前記(1)から(3)で調製したPCR産物をアガロースゲル電気泳動を用いて精製後、回収した各PCR産物を各約1pmol、配列番号1及び36に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドを各30pmol、及びPrimeSTAR HS DNA polymerase(商品名)(タカラバイオ社製)を含んだPCR反応溶液50μLを調製して、PCR反応を行ない、1830塩基対のPCR産物を得た。
Example 1 Synthesis of mouse hepatitis virus (MHV) helicase gene The mouse hepatitis virus (MHV) helicase gene was artificially synthesized by the method described below.
(1) 30 pmol each of oligonucleotides consisting of the sequences shown in SEQ ID NOs: 1 and 12, 1.5 pmol each of oligonucleotides consisting of the sequences shown in SEQ ID NOs: 2 to 11, and PrimeSTAR HS DNA polymerase (trade name) (Takara) 50 μL of a PCR reaction solution containing Bio (manufactured by Bio Inc.) was prepared, and a PCR reaction was performed to obtain a PCR product of 623 base pairs.
(2) 30 pmol each of oligonucleotides having the sequences shown in SEQ ID NOs: 13 and 24, 1.5 pmol each of oligonucleotides having the sequences shown in SEQ ID NOs: 14 to 23, and PrimeSTAR HS DNA polymerase (trade name) (Takara) 50 μL of a PCR reaction solution containing Bio (manufactured by Bio Inc.) was prepared, and a PCR reaction was performed to obtain a 624 base pair PCR product.
(3) 30 pmol each of oligonucleotides consisting of the sequences shown in SEQ ID NOs: 25 and 36, 1.5 pmol each of oligonucleotides consisting of the sequences shown in SEQ ID NOs: 26 to 35, and PrimeSTAR HS DNA polymerase (trade name) (Takara) 50 μL of a PCR reaction solution containing Bio (manufactured by Bio Inc.) was prepared, and a PCR reaction was performed to obtain a PCR product of 623 base pairs.
(4) After purifying the PCR product prepared in the above (1) to (3) using agarose gel electrophoresis, each recovered PCR product is about 1 pmol each, and an oligonucleotide having the sequence described in SEQ ID NOs: 1 and 36 PCR reaction solution containing 30 pmol of each and PrimeSTAR HS DNA polymerase (trade name) (manufactured by Takara Bio Inc.) was prepared, and a PCR reaction was performed to obtain a PCR product of 1830 base pairs.

実施例2 MHVヘリカーゼ生産大腸菌の調製
実施例1で調製したMHVヘリカーゼ遺伝子より、前記ヘリカーゼを発現する組換え大腸菌を調製した。
(1)実施例1で調製した1830塩基対のPCR産物を制限酵素EcoRIとHindIIIで処理することで断片の両端をそれぞれEcoRIとHindIIIの付着末端とした後、EcoRIとHindIIIで処理した大腸菌発現プラスミドベクターpTrc99A(GenBank No.U13872)とT4DNAリガーゼを用いて連結した。
(2)前記連結したプラスミドを用いて大腸菌JM109のコンピテントセル(タカラバイオ社製)をヒートショック法で形質転換することにより組換え大腸菌JM109/pM HV_HEL3を得た。
(3)前記組換え大腸菌を培養し、菌体から抽出したプラスミドの塩基配列解析を行なった結果、設計した通りの配列が含まれていることを確認した。塩基配列解析の結果を翻訳産物のアミノ酸配列とともに配列番号37に示す。
Example 2 Preparation of MHV helicase-producing E. coli Recombinant E. coli expressing the helicase was prepared from the MHV helicase gene prepared in Example 1.
(1) The 1830 base pair PCR product prepared in Example 1 was treated with restriction enzymes EcoRI and HindIII to make both ends of the fragment cohesive ends of EcoRI and HindIII, respectively, and then treated with EcoRI and HindIII. Ligation was performed using the vector pTrc99A (GenBank No. U13872) and T4 DNA ligase.
(2) Recombinant E. coli JM109 / pM HV_HEL3 was obtained by transforming competent cells of E. coli JM109 (manufactured by Takara Bio Inc.) by the heat shock method using the ligated plasmid.
(3) As a result of culturing the recombinant E. coli and analyzing the base sequence of the plasmid extracted from the cells, it was confirmed that the sequence as designed was included. The result of nucleotide sequence analysis is shown in SEQ ID NO: 37 together with the amino acid sequence of the translation product.

実施例3 MHVヘリカーゼ標品の調製
実施例2で調製した組換え大腸菌より、実施例で使用するMHVヘリカーゼを調製した。
(1)実施例2で得られた組換え大腸菌JM109/pMHV_HEL3を50μg/mLのカルベニシリンを含む1Lの2×YT培地(組成:16g/L Bacto Trypton、10g/L Yeast Extract、5g/L NaCl、NaOHでpH7に調整)中37℃で振とう培養後、OD600が約1になった時点で0.5mMのIPTGを添加し、さらに22℃で16時間培養を継続した。培養物は氷冷し、以降の操作は4℃冷却下で行なった。
(2)前記培養物を遠心分離(6000rpm、20分間)して培養上清を除いた。菌ペレットを90mLのLysis緩衝液(組成:20mM HEPES、500mM NaCl、1mM EDTA、pH7.5)で懸濁した後、遠心分離(8000rpm、30分間)して上清を除き、菌ペレットをプロテアーゼインヒビターカクテル(商品名)(ロシュダイアグノスティックス社製)を含む60mLのLysis緩衝液(Lysis緩衝液50mLに対して錠剤を1錠溶解)で再懸濁した。
(3)前記懸濁液を超音波破砕機にて菌を破砕し、遠心分離(15000rpm、30分間)して上清を得た。上清に飽和硫酸アンモニウム溶液を25%飽和濃度になるように添加し30分間静置後、遠心分離(8000rpm、20分間)して上清を得た。得られた上清に飽和硫酸アンモニウム溶液を45%飽和濃度になるように添加し、30分間静置してから遠心分離(8000rpm、20分間)して上清を除き沈殿を得た。得られた沈殿を、前記のプロテアーゼインヒビターカクテルを含むLysis緩衝液5mLに溶解し、Lysis緩衝液2Lに対して4時間透析した。
(4)透析後のタンパク質溶液に3倍容量の緩衝液I(組成:20mM HEPES、0.6M 硫酸アンモニウム、1mM EDTA、pH7.5)を加え、これを緩衝液Iで平衡化したHiTrap Phenyl 5mL(商品名)(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)カラムにアプライし、50mLの緩衝液を通液してカラムを洗浄した。次に50mlの緩衝液II(組成:20mM HEPES、0.3M 硫酸アンモニウム、1mM EDTA、pH7.5)を用いて同様にカラムを洗浄した。その後緩衝液III(組成:20mM HEPES、1mM EDTA、pH7.5)を通液して溶出されるタンパク質を0.5mLずつ分画し、部分精製したMHVヘリカーゼ標品を得た。
Example 3 Preparation of MHV helicase preparation MHV helicase used in the examples was prepared from the recombinant E. coli prepared in Example 2.
(1) 1 L of 2 × YT medium containing 50 μg / mL of carbenicillin (composition: 16 g / L Bacto Trypton, 10 g / L Yeast Extract, 5 g / L NaCl, the recombinant E. coli JM109 / pMHV_HEL3 obtained in Example 2) After adjusting the pH to 7 with NaOH at 37 ° C., 0.5 mM IPTG was added when the OD 600 reached about 1, and the culture was further continued at 22 ° C. for 16 hours. The culture was ice-cooled, and the subsequent operations were performed under 4 ° C cooling.
(2) The culture was centrifuged (6000 rpm, 20 minutes) to remove the culture supernatant. The bacterial pellet is suspended in 90 mL of Lysis buffer (composition: 20 mM HEPES, 500 mM NaCl, 1 mM EDTA, pH 7.5), then centrifuged (8000 rpm, 30 minutes) to remove the supernatant, and the bacterial pellet is protease inhibitor. The suspension was resuspended in 60 mL of Lysis buffer solution (trade name) (manufactured by Roche Diagnostics) (1 tablet dissolved in 50 mL of Lysis buffer solution).
(3) The suspension was crushed with an ultrasonic crusher, and centrifuged (15000 rpm, 30 minutes) to obtain a supernatant. A saturated ammonium sulfate solution was added to the supernatant to a saturation concentration of 25%, left to stand for 30 minutes, and then centrifuged (8000 rpm, 20 minutes) to obtain a supernatant. A saturated ammonium sulfate solution was added to the obtained supernatant to a saturation concentration of 45%, left to stand for 30 minutes, and then centrifuged (8000 rpm, 20 minutes) to remove the supernatant and obtain a precipitate. The obtained precipitate was dissolved in 5 mL of Lysis buffer containing the protease inhibitor cocktail and dialyzed against 2 L of Lysis buffer for 4 hours.
(4) 3 times volume of buffer I (composition: 20 mM HEPES, 0.6 M ammonium sulfate, 1 mM EDTA, pH 7.5) was added to the protein solution after dialysis, and this was equilibrated with buffer I 5 mL of HiTrap Phenyl. (Product name) (GE Healthcare Bioscience) applied to the column, and 50 mL of buffer solution was passed through to wash the column. Next, the column was washed in the same manner using 50 ml of buffer II (composition: 20 mM HEPES, 0.3 M ammonium sulfate, 1 mM EDTA, pH 7.5). Thereafter, buffer solution III (composition: 20 mM HEPES, 1 mM EDTA, pH 7.5) was passed through to separate 0.5 mL of the eluted protein, thereby obtaining a partially purified MHV helicase preparation.

実施例4 ヘリカーゼ活性測定用核酸の調製(その1)
(1)一本鎖核酸(A−1)として配列番号38に記載の配列からなるオリゴヌクレオチド、一本鎖核酸(A−2)として配列番号39に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドを設計した。
(2)表1に示す各組成の水溶液を調製し、DNA Thermal Cycler(PERKIN ELMER CETUS社製)中で95℃、2分間熱処理したのち、装置の熱源を止めて徐冷することによりアニーリングを行なった。
Example 4 Preparation of nucleic acid for measuring helicase activity (1)
(1) An oligonucleotide consisting of the sequence shown in SEQ ID NO: 38 was designed as a single-stranded nucleic acid (A-1), and an oligonucleotide consisting of the sequence shown in SEQ ID NO: 39 was designed as a single-stranded nucleic acid (A-2).
(2) An aqueous solution having each composition shown in Table 1 was prepared, heat-treated in DNA Thermal Cycler (manufactured by PERKIN ELMER CETUS) at 95 ° C. for 2 minutes, and then annealed by stopping the heat source of the apparatus and gradually cooling. It was.

Figure 0005586864
(3)アニーリング後、12%ポリアクリルアミドゲル電気泳動により部分二本鎖DNAを分離後、ゲルからの電気溶出とエタノール沈殿によって精製することにより、配列番号38及び39に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドが塩基対形成した、5pmol/μLの部分二本鎖核酸(A)水溶液(以降部分二本鎖DNA−1と呼ぶ)400μLを得た。
Figure 0005586864
(3) After annealing, the partial double-stranded DNA is separated by 12% polyacrylamide gel electrophoresis, and then purified by electroelution from the gel and ethanol precipitation, whereby the oligonucleotide consisting of the sequences of SEQ ID NOs: 38 and 39 400 μL of 5 pmol / μL partially double-stranded nucleic acid (A) aqueous solution (hereinafter referred to as “partial double-stranded DNA-1”) was obtained.

実施例5 ヘリカーゼ活性測定用核酸の調製(その2)
(1)一本鎖核酸(A−1)として配列番号41に記載の配列からなるオリゴヌクレオチド、一本鎖核酸(A−2)として配列番号42に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドを設計した。
(2)表2に示す各組成の水溶液を調製し、DNA Thermal Cycler(PERKIN ELMER CETUS社製)中で95℃、2分間熱処理したのち、装置の熱源を止めて徐冷することによりアニーリングを行なった。
Example 5 Preparation of nucleic acid for measuring helicase activity (Part 2)
(1) An oligonucleotide consisting of the sequence shown in SEQ ID NO: 41 as a single-stranded nucleic acid (A-1) and an oligonucleotide consisting of the sequence shown in SEQ ID NO: 42 as a single-stranded nucleic acid (A-2) were designed.
(2) An aqueous solution having each composition shown in Table 2 was prepared, heat-treated in DNA Thermal Cycler (manufactured by PERKIN ELMER CETUS) at 95 ° C. for 2 minutes, and then annealed by stopping the heat source of the apparatus and gradually cooling. It was.

Figure 0005586864
(3)アニーリング後、12%ポリアクリルアミドゲル電気泳動により部分二本鎖DNAを分離後、ゲルからの電気溶出とエタノール沈殿によって精製することにより、配列番号41及び42に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドが塩基対形成した、5pmol/μLの部分二本鎖核酸(A)水溶液(以降部分二本鎖DNA−2と呼ぶ)を400μL得た。
Figure 0005586864
(3) After annealing, the partially double-stranded DNA is separated by 12% polyacrylamide gel electrophoresis, and then purified by electroelution from the gel and ethanol precipitation, whereby the oligonucleotide consisting of the sequences of SEQ ID NOs: 41 and 42 400 μL of 5 pmol / μL partially double-stranded nucleic acid (A) aqueous solution (hereinafter referred to as partially double-stranded DNA-2) was obtained.

実施例6 ヘリカーゼ活性の測定(その1)
実施例3で得られた各画分のヘリカーゼ活性を以下の方法により測定した。
(1)表3に示す組成の反応液を調製し、30℃、30分間反応した。なお、一本鎖核酸(B)として、配列番号40に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドを設計し、使用している。
Example 6 Measurement of helicase activity (1)
The helicase activity of each fraction obtained in Example 3 was measured by the following method.
(1) A reaction solution having the composition shown in Table 3 was prepared and reacted at 30 ° C. for 30 minutes. As the single-stranded nucleic acid (B), an oligonucleotide having the sequence set forth in SEQ ID NO: 40 is designed and used.

Figure 0005586864
(2)反応後、反応停止溶液(組成:1% SDS、100mM EDTA、pH8.0)を10μL添加し、うち10μLを12%ポリアクリルアミドゲル電気泳動により分析した。
Figure 0005586864
(2) After the reaction, 10 μL of a reaction stop solution (composition: 1% SDS, 100 mM EDTA, pH 8.0) was added, 10 μL of which was analyzed by 12% polyacrylamide gel electrophoresis.

電気泳動後のゲルをエチジウムブロミドで染色した結果を図1に示す。図1において、各レーンにおけるF番号は実施例3で取得した各画分を酵素溶液として用いたときの結果を、Nは酵素溶液の代わりに水を添加したときの結果を、Mは分子量マーカーをそれぞれ表す。また、(A)は実施例4で得られた部分二本鎖DNA−1を、(B)は配列番号40に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドを、(C)はヘリカーゼによる酵素反応で得られた配列番号39に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドと配列番号40に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドとが塩基対形成した部分二本鎖核酸に相当するバンドをそれぞれ表す。なお、本実施例における反応の概念図を図2に示す(ここで(A)、(B)及び(C)は図1と同じ核酸を表す)。図1より、各画分にヘリカーゼ活性が認められ、特に画分5から7の酵素活性が高いことが判明した。   The result of staining the gel after electrophoresis with ethidium bromide is shown in FIG. In FIG. 1, F number in each lane indicates the result when each fraction obtained in Example 3 is used as an enzyme solution, N indicates the result when water is added instead of the enzyme solution, and M indicates a molecular weight marker. Respectively. Further, (A) is obtained by partial double-stranded DNA-1 obtained in Example 4, (B) is obtained by oligonucleotide comprising the sequence described in SEQ ID NO: 40, and (C) is obtained by enzymatic reaction with helicase. The band corresponding to the partial double-stranded nucleic acid in which the oligonucleotide having the sequence set forth in SEQ ID NO: 39 and the oligonucleotide having the sequence set forth in SEQ ID NO: 40 are base-paired is shown. In addition, the conceptual diagram of reaction in a present Example is shown in FIG. 2 (Here, (A), (B) and (C) represent the same nucleic acid as FIG. 1). From FIG. 1, it was found that helicase activity was observed in each fraction, and in particular, the enzyme activities of fractions 5 to 7 were high.

実施例7 ヘリカーゼ活性の測定(その2)
(1)実施例3における画分6(図1のF6)を酵素溶液として用い、表3に示す組成の反応液を調製し、30℃で0分・5分間・10分間・20分間・30分間・40分間・60分間それぞれ反応した。
(2)反応後、反応停止溶液(組成:1% SDS、100mM EDTA、pH8.0)を10μL添加し、うち10μLを12%ポリアクリルアミドゲル電気泳動により分析した。
Example 7 Measurement of helicase activity (2)
(1) Using the fraction 6 in Example 3 (F6 in FIG. 1) as an enzyme solution, a reaction solution having the composition shown in Table 3 was prepared, and then at 30 ° C. for 0 minutes, 5 minutes, 10 minutes, 20 minutes, 30 The reaction was performed for 40 minutes and 60 minutes, respectively.
(2) After the reaction, 10 μL of a reaction stop solution (composition: 1% SDS, 100 mM EDTA, pH 8.0) was added, 10 μL of which was analyzed by 12% polyacrylamide gel electrophoresis.

電気泳動後のゲルをエチジウムブロミドで染色した結果を図3に示す。図3において各レーンにおける数字は酵素溶液と反応させた時間(分)を、Mは分子量マーカーを、(A)、(B)及び(C)は図1と同じ核酸バンドをそれぞれ示す。経時的に反応生成物が増加していたことから、今回取得したヘリカーゼによる酵素反応が少なくとも反応開始60分後まで持続していることが判明した。   The result of staining the gel after electrophoresis with ethidium bromide is shown in FIG. In FIG. 3, the numbers in each lane indicate the time (minutes) of reaction with the enzyme solution, M indicates the molecular weight marker, and (A), (B), and (C) indicate the same nucleic acid bands as in FIG. Since the reaction product increased with time, it was found that the enzyme reaction by the helicase obtained this time lasted at least 60 minutes after the start of the reaction.

実施例8 ヘリカーゼ活性の測定(その3)
(1)実施例3における画分7(図1のF7)を酵素溶液として用い、表3に示す組成のうち、配列番号40に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドの代わりにHOを加えた組成からなる反応液を調製後、30℃、30分間反応させた。
(2)反応後、反応停止溶液(組成:1% SDS、100mM EDTA、pH8.0)を10μL添加し、うち10μLを配列番号38及び39のオリゴヌクレオチドとともに12%ポリアクリルアミドゲル電気泳動により分析した。
Example 8 Measurement of helicase activity (part 3)
(1) Fraction 7 in Example 3 (F7 in FIG. 1) was used as an enzyme solution, and H 2 O was added instead of the oligonucleotide consisting of the sequence shown in SEQ ID NO: 40 in the composition shown in Table 3. After preparing the reaction solution having the composition, the reaction solution was reacted at 30 ° C. for 30 minutes.
(2) After the reaction, 10 μL of a reaction stop solution (composition: 1% SDS, 100 mM EDTA, pH 8.0) was added, and 10 μL thereof was analyzed by 12% polyacrylamide gel electrophoresis together with the oligonucleotides of SEQ ID NOs: 38 and 39. .

電気泳動後のゲルをエチジウムブロミドで染色した結果を図4に示す。図4においてMは分子量マーカーを、(A)、(B)及び(C)は図1と同じ核酸バンドをそれぞれ示す。配列番号40に記載の配列からなるオリゴヌクレオチド(一本鎖核酸(B))が反応液中にない場合(図4のレーン2)は、酵素反応によって生じた一本鎖核酸(A−1)及び(A−2)(配列番号38及び39に記載の配列からなるオリゴヌクレオチド)が速やかに部分二本鎖核酸(A)を形成するため、酵素活性の検出が極めて困難であることがわかる。   FIG. 4 shows the result of staining the gel after electrophoresis with ethidium bromide. In FIG. 4, M represents a molecular weight marker, and (A), (B), and (C) represent the same nucleic acid bands as in FIG. When the oligonucleotide (single-stranded nucleic acid (B)) having the sequence shown in SEQ ID NO: 40 is not present in the reaction solution (lane 2 in FIG. 4), the single-stranded nucleic acid (A-1) produced by the enzymatic reaction And (A-2) (an oligonucleotide consisting of the sequences described in SEQ ID NOs: 38 and 39) rapidly forms a partially double-stranded nucleic acid (A), and thus it is found that detection of enzyme activity is extremely difficult.

実施例9 ヘリカーゼ活性の測定(その4)
(1)実施例3に示した画分6(図1のF6)を酵素溶液として用い、表4に示す組成の反応液を調製して30℃で0分・10分間・20分間・30分間・60分間それぞれ反応した。なお、一本鎖核酸(B)として、配列番号43に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドを設計し、使用している。
Example 9 Measurement of helicase activity (4)
(1) Using the fraction 6 (F6 in FIG. 1) shown in Example 3 as an enzyme solution, a reaction solution having the composition shown in Table 4 was prepared, and then at 30 ° C. for 0 minutes, 10 minutes, 20 minutes, and 30 minutes.・ Reacted for 60 minutes. As the single-stranded nucleic acid (B), an oligonucleotide having the sequence set forth in SEQ ID NO: 43 is designed and used.

Figure 0005586864
(2)反応後、反応停止溶液(組成:1% SDS、100mM EDTA、pH8.0)を10μL添加し、うち10μLを12%ポリアクリルアミドゲル電気泳動により分析した。
Figure 0005586864
(2) After the reaction, 10 μL of a reaction stop solution (composition: 1% SDS, 100 mM EDTA, pH 8.0) was added, 10 μL of which was analyzed by 12% polyacrylamide gel electrophoresis.

電気泳動後のゲルをエチジウムブロミドで染色した結果を図5に示す。図5において各レーンにおける数字は酵素溶液と反応させた時間(分)を、Mは分子量マーカーを表す。また、(A)は実施例5で得られた部分二本鎖DNA−2を、(B)は配列番号43に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドを、(C)はヘリカーゼによる酵素反応で得られた配列番号42に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドと配列番号43に記載の配列からなるオリゴヌクレオチドとが塩基対形成した二本鎖核酸に相当するバンドをそれぞれ表す。なお、本実施例における反応の概念図を図6に示す(ここで(A)、(B)及び(C)は図5と同じ核酸を表す)。図5より、異なる配列及び長さを有した核酸を用いてもヘリカーゼの活性測定が可能であることが判明した。   The result of staining the gel after electrophoresis with ethidium bromide is shown in FIG. In FIG. 5, the numbers in each lane represent the time (minutes) of reaction with the enzyme solution, and M represents a molecular weight marker. Further, (A) is obtained by partial double-stranded DNA-2 obtained in Example 5, (B) is obtained by oligonucleotide having the sequence described in SEQ ID NO: 43, and (C) is obtained by enzymatic reaction with helicase. The band corresponding to the double-stranded nucleic acid in which the oligonucleotide having the sequence set forth in SEQ ID NO: 42 and the oligonucleotide having the sequence set forth in SEQ ID NO: 43 are base-paired is shown. In addition, the conceptual diagram of reaction in a present Example is shown in FIG. 6 (here (A), (B) and (C) represent the same nucleic acid as FIG. 5). From FIG. 5, it was found that the activity of helicase can be measured using nucleic acids having different sequences and lengths.

Claims (3)

一本鎖核酸(A−1)及び一本鎖核酸(A−2)からなる部分二本鎖核酸(A)と、一本鎖核酸(B)と、ヘリカーゼとを共存させて反応させ、
生成した一本鎖核酸(A−2)及び一本鎖核酸(B)からなる二本鎖核酸または部分二本鎖核酸(C)を測定することを特徴とするヘリカーゼ活性の測定方法であって、
前記(A−1)の核酸が5’末端及び/または3’末端側にヘリカーゼによる酵素反応に必要な配列(ヘリカーゼ認識配列)を含んだ配列からなり、
前記(A−2)の核酸が前記(A−1)の核酸のうちヘリカーゼ認識配列以外の部分と相補的な配列からなり、
前記(B)の核酸が、前記(A−2)の核酸の一部と相補的な配列、または前記(A−2)の核酸と完全に相補的な配列からなり、かつ前記(A−2)の核酸と塩基対形成した場合にヘリカーゼ認識配列を含まない配列からなり、
前記(A−1)、(A−2)及び(B)の核酸が非標識核酸である、前記方法。
A partially double-stranded nucleic acid (A) composed of a single-stranded nucleic acid (A-1) and a single-stranded nucleic acid (A-2), a single-stranded nucleic acid (B), and a helicase,
A method for measuring helicase activity, comprising measuring a double-stranded nucleic acid or a partially double-stranded nucleic acid (C) comprising a single-stranded nucleic acid (A-2) and a single-stranded nucleic acid (B). ,
The nucleic acid (A-1) comprises a sequence containing a sequence (helicase recognition sequence) necessary for an enzymatic reaction with helicase at the 5 ′ end and / or 3 ′ end,
The nucleic acid (A-2) comprises a sequence complementary to a portion other than the helicase recognition sequence in the nucleic acid (A-1),
The nucleic acid (B) comprises a sequence complementary to a part of the nucleic acid (A-2), or a sequence completely complementary to the nucleic acid (A-2), and (A-2 ) When nucleic acid base-paired with a nucleic acid of (), and does not contain a helicase recognition sequence,
The method as described above, wherein the nucleic acids (A-1), (A-2) and (B) are unlabeled nucleic acids.
前記(C)の核酸の測定を電気泳動を用いて行なうことを特徴とする、請求項1に記載の測定方法。 The measurement method according to claim 1, wherein the nucleic acid (C) is measured using electrophoresis. ヘリカーゼがコロナウイルス科またはフラビウイルス科のウイルスに由来するヘリカーゼ、またはこれらの変異体、部分欠失体、融合体のいずれかであることを特徴とする、請求項1または2に記載の測定方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein the helicase is a helicase derived from a virus of the Coronaviridae or Flaviviridae family, or a mutant, partial deletion, or fusion thereof. .
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