JP6318813B2 - PCR method using MutS mutant - Google Patents

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Description

本発明は、核酸増幅の分野に関する。さらに詳しくは、核酸増幅における非特異的反応産物の生成を抑制する方法に関する。 The present invention relates to the field of nucleic acid amplification. More specifically, the present invention relates to a method for suppressing the generation of nonspecific reaction products in nucleic acid amplification.

DNAポリメラーゼを用いた鋳型核酸からのDNAの合成は、分子生物学の分野において、シーケンシング法や核酸増幅法等、様々な方法に利用・応用されている。中でも、核酸増幅法は、研究分野のみならず、遺伝子診断、親子鑑定といった法医学分野、あるいは、食品や環境中の微生物検査等において、既に実用化されている。 Synthesis of DNA from a template nucleic acid using a DNA polymerase is used and applied to various methods such as sequencing and nucleic acid amplification in the field of molecular biology. Among them, the nucleic acid amplification method has already been put into practical use not only in the research field, but also in the forensic field such as genetic diagnosis and parentage testing, or in the inspection of microorganisms in food and the environment.

核酸増幅法は現在までに様々な方法が開発されており、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法、Loop−Mediated Isothermal Amplification(LAMP)法、Transcriprtion Reverse Transcription Concerted Reaction (TRC)法、Nucleic Acid Sequence−Based Amplification (NASBA)法などの核酸増幅法が比較的一般に普及している。   Numerous nucleic acid amplification methods have been developed so far, such as the polymerase chain reaction (PCR) method, the Loop-Mediated Isotropic Amplification (LAMP) method, the Transcribation Reverse Transcribation Concluded Reaction Reaction (TRC), and the Nucleic Acid Amplification method. Nucleic acid amplification methods such as the (NASBA) method are relatively popular.

中でも、DNAの特異的配列の増幅に用いられるPCR法は、研究分野から応用分野に至るまで極めて幅広く普及している技術である。現在、PCR法は更なる開発が行われており、複数のプライマーを同時に増幅するMultiplexPCR法や、蛍光色素を用いて、PCRの増幅産物をリアルタイムで検出するリアルタイムPCR法など、様々な技術が存在する。これらの技術も、研究分野のみならず、法医学分野や食品、環境中の微生物検査等において、既に実用化されている。 Among these, the PCR method used for amplification of a specific sequence of DNA is a technique that is very widespread from research fields to application fields. Currently, the PCR method is being further developed, and there are various technologies such as the Multiplex PCR method that simultaneously amplifies multiple primers, and the real-time PCR method that detects fluorescent amplification products in real time using a fluorescent dye. To do. These techniques have already been put into practical use not only in the research field, but also in the forensic field, food, and environmental microbiological tests.

PCR法による遺伝子増幅方法は、標的核酸、4種類のデオキシヌクレオシド三リン酸、少なくとも一対のプライマー及びDNAポリメラーゼの存在下で、変性、アニーリング、伸長からなるサイクルを20〜50サイクル繰り返すことにより、上記一対のプライマーで挟まれる標的核酸の領域を指数関数的に増幅させる方法である。 The gene amplification method by the PCR method is performed by repeating 20 to 50 cycles consisting of denaturation, annealing, and extension in the presence of a target nucleic acid, four types of deoxynucleoside triphosphates, at least a pair of primers and a DNA polymerase. In this method, a region of a target nucleic acid sandwiched between a pair of primers is exponentially amplified.

PCR法には、一対のプライマーで挟まれる標的核酸の領域を増幅することで、目的とする遺伝子配列を増幅できる特徴がある反面、プライマーが目的としない配列にハイブリダイズしてしまった場合(プライマーのミスマッチアニーリング)においても、その配列の増幅が起こり、非特異増幅が生じるという欠点がある。また、PCR中にプライマー同士が会合することで、プライマーダイマーが生じ、これが鋳型DNAとして働いて、非特異増幅産物が生成されるという欠点がある。そのため、PCRにおける課題は、非特異増幅を抑制し目的産物のみを増幅させることにある。 The PCR method has the feature that the target gene sequence can be amplified by amplifying the region of the target nucleic acid sandwiched between a pair of primers, while the primer has hybridized to the target sequence (primer (Mismatch annealing of the above) also has the disadvantage that amplification of the sequence occurs and non-specific amplification occurs. In addition, when primers are associated with each other during PCR, a primer dimer is generated, which acts as a template DNA to generate a nonspecific amplification product. Therefore, the problem in PCR is to suppress non-specific amplification and amplify only the target product.

非特異増幅を低減させる方法として、特許文献1ではPCRに耐熱性のMutS(MutSミスマッチ結合タンパク質(MutS DNA Mismatch−Binding Protein))を添加することで非特異増幅を低減させる方法が記載されている。また、非特許文献1ではThermus aquaticus由来のMutSを用いて等温増幅中の非特異増幅を低減したことが報告されている。これらの方法ではMutSが増幅時に生じるミスマッチ塩基対を認識し、結合することで、DNAポリメラーゼの作用を阻害することで、非特異的な増幅を防ぐことで、核酸増幅反応における非特異増幅を低減することができるとされている。 As a method for reducing non-specific amplification, Patent Document 1 describes a method for reducing non-specific amplification by adding heat-stable MutS (MutS mismatch binding protein (MutS DNA Mismatch-Binding Protein)) to PCR. . Non-patent document 1 reports that nonspecific amplification during isothermal amplification was reduced using MutS derived from Thermus aquaticus. In these methods, MutS recognizes and binds to mismatched base pairs generated during amplification, thereby inhibiting non-specific amplification by inhibiting the action of DNA polymerase, thereby reducing non-specific amplification in nucleic acid amplification reactions. It is supposed to be possible.

しかしながら、MutSを添加した場合、非特異増幅以外の核酸増幅においても阻害が起こることがしばしば観察され、更なる改良が求められていた。   However, when MutS was added, it was frequently observed that nucleic acid amplification other than non-specific amplification was observed, and further improvement was required.

WO2013/175815WO2013 / 175815

Mitani,Y.et al. Nat Methods 4, 257−262(2007)Mitani, Y. et al. et al. Nat Methods 4, 257-262 (2007) M.H.Lamers et al. The EMBO Journal 22, 746−756(2003)M.M. H. Lamers et al. The EMBO Journal 22, 746-756 (2003) G.Obmolova et al. Nature 407,703−710(2000)G. Obmolova et al. Nature 407, 703-710 (2000) Takamatsu,S et al. Nucleic AcidsRes 24,640−647(1996)Takamatsu, S et al. Nucleic Acids Res 24, 640-647 (1996) M.S.Junop et al. Molecular Cell 7,1−12(2001)M.M. S. Junop et al. Molecular Cell 7, 1-12 (2001) Yokoyama et al. Nature Struct. Biol. 7,943−945(2000)Yokoyama et al. Nature Struct. Biol. 7,943-945 (2000)

本発明の目的は核酸増幅反応においてMutSの添加による増幅阻害を低減し、MutSの非特異的増幅反応の抑制の効果を向上させることである。 An object of the present invention is to reduce the inhibition of amplification due to the addition of MutS in the nucleic acid amplification reaction and to improve the effect of suppressing the nonspecific amplification reaction of MutS.

本発明者らはMutSを添加した核酸増幅反応で起こる阻害が、MutSによるヌクレオシド三リン酸の不活化が原因であることを示唆する結果を見出した。
この問題点を解決する方法を検討した結果、ATPase活性部位を改変したMutS変異体を用いることで、MutS添加による増幅阻害が低減することを見出し、本発明を完成した。
The present inventors have found a result suggesting that the inhibition occurring in the nucleic acid amplification reaction with the addition of MutS is caused by the inactivation of nucleoside triphosphates by MutS.
As a result of investigating a method for solving this problem, it was found that the use of a MutS mutant with a modified ATPase active site reduces amplification inhibition due to the addition of MutS, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明は以下の構成からなる。
[1]
ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減させたMutS変異体を反応液中に含む核酸増幅法。
[2]
前記MutS変異体が、ATPase活性部位を改変したMutS変異体である、[1]に記載の方法。
[3]
前記MutS変異体が、ATPase活性部位の極性アミノ酸残基を非極性アミノ酸残基または反対の極性を示すアミノ酸残基に改変したMutS変異体である、[1]または[2]に記載の方法。
[4]
前記MutS変異体が、配列番号1に示されるアミノ酸における597、670、および671番目に相当するアミノ酸からなる前記ATPase活性部位に関するアミノ酸のうち、少なくとも1つのアミノ酸の改変を有するMutS変異体である、[1]から[3]のいずれかに記載の方法。
[5]
K597に相当する改変がK597M又はK597Aのアミノ酸置換であるMutSを用いる、[4]に記載の方法。
[6]
D670に相当する改変がD670Aのアミノ酸置換であるMutSを用いる、[4]に記載の方法。
[7]
E671に相当する改変がE671A、E671M、E671K又はE671Nのアミノ酸置換であるMutSを用いる、[4]に記載の方法。
[8]
[1]から[7]のいずれかに記載の方法に用いるための反応液組成物。
[9]
以下の(a)〜(e)を含む、[8]に記載の反応液組成物。
(a)DNAポリメラーゼ
(b)一方のプライマーが他方のプライマーのDNA伸長生成物に互いに相補的である一対のプライマー
(c)デオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP)
(d)2価イオンおよび1価イオンを含むバッファー溶液、および
(e)ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減させたMutS変異体
[10]
[8]または[9]のいずれかに記載の反応液組成物を含む試薬またはキット。
That is, the present invention has the following configuration.
[1]
A nucleic acid amplification method comprising a MutS mutant having reduced inactivation activity for nucleoside triphosphate in a reaction solution.
[2]
The method according to [1], wherein the MutS mutant is a MutS mutant having a modified ATPase active site.
[3]
The method according to [1] or [2], wherein the MutS mutant is a MutS mutant in which a polar amino acid residue of an ATPase active site is modified to a nonpolar amino acid residue or an amino acid residue having an opposite polarity.
[4]
The MutS variant is a MutS variant having a modification of at least one amino acid among amino acids related to the ATPase active site consisting of amino acids corresponding to the 597th, 670th, and 671th amino acids in the amino acid shown in SEQ ID NO: 1. The method according to any one of [1] to [3].
[5]
The method according to [4], wherein MutS corresponding to K597 is an amino acid substitution of K597M or K597A.
[6]
The method according to [4], wherein the modification corresponding to D670 uses MutS, which is an amino acid substitution of D670A.
[7]
The method according to [4], wherein the modification corresponding to E671 uses MutS, which is an amino acid substitution of E671A, E671M, E671K, or E671N.
[8]
A reaction liquid composition for use in the method according to any one of [1] to [7].
[9]
The reaction liquid composition according to [8], comprising the following (a) to (e):
(A) DNA polymerase (b) a pair of primers in which one primer is complementary to the DNA extension product of the other primer (c) deoxynucleotide triphosphate (dNTP)
(D) a buffer solution containing divalent ions and monovalent ions, and (e) a MutS mutant with reduced inactivation activity against nucleoside triphosphates [10]
[8] A reagent or kit comprising the reaction solution composition according to any one of [9].

本発明によって、反応液の調製時および核酸増幅反応中に起こっているヌクレオシド三リン酸の不活化を防ぐことで、MutSによる増幅阻害を回避できる。さらに、MutSの非特異増幅低減効果を示す濃度範囲を拡張することができる。したがって、MutSを添加した試薬の調製を行いやすくすることができる。   According to the present invention, the inhibition of amplification by MutS can be avoided by preventing the inactivation of nucleoside triphosphate occurring during the preparation of the reaction solution and during the nucleic acid amplification reaction. Furthermore, the concentration range showing the nonspecific amplification reduction effect of MutS can be expanded. Therefore, it is possible to facilitate the preparation of a reagent to which MutS is added.

Tth MutSのヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を評価した図である。It is the figure which evaluated the inactivation activity with respect to the nucleoside triphosphate of Tth MutS. Tth MutSのヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性の評価の妥当性を確認した図である。It is the figure which confirmed the validity of the evaluation of the inactivation activity with respect to the nucleoside triphosphate of Tth MutS. Tth MutS変異体のヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を評価した図である。It is the figure which evaluated the inactivation activity with respect to the nucleoside triphosphate of a Tth MutS variant.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の一態様は、ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減させたMutS変異体を反応液中に含む核酸増幅法である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
One embodiment of the present invention is a method for amplifying a nucleic acid, which contains a MutS mutant with reduced inactivation activity for nucleoside triphosphates in a reaction solution.

本発明の核酸増幅法に用いる増幅系はPCR、LAMP、TRC、NASBAなどが挙げられるが特に限定されない。以下、PCR法を例にとり本願発明を説明するが、その他の増幅系への適用を排除するものではない。   Examples of the amplification system used in the nucleic acid amplification method of the present invention include PCR, LAMP, TRC, NASBA and the like, but are not particularly limited. Hereinafter, the present invention will be described by taking the PCR method as an example, but application to other amplification systems is not excluded.

[1]定義・評価法など
本発明の核酸増幅法に用いるMutSとはDNAミスマッチ結合タンパク質であり、ミスマッチ塩基対を認識して結合するタンパク質である。
[1] MutS used in the nucleic acid amplification method of the present invention such as definition / evaluation method is a DNA mismatch binding protein, which recognizes and binds to a mismatch base pair.

本発明においてミスマッチ塩基対とは、ワトソン−クリック型塩基対以外はすべてミスマッチを意味する。 In the present invention, the mismatch base pair means a mismatch except for the Watson-Crick base pair.

本発明におけるヌクレオシド三リン酸とは、アデノシン三リン酸(ATP)、グアノシン三リン酸(GTP)、シチジン三リン酸(CTP)、ウリジン三リン酸(UTP)、デオキシアデノシン三リン酸(dATP)、デオキシグアノシン三リン酸(dGTP)、デオキシシチジン三リン酸(dCTP)、デオキシチミジン三リン酸(dTTP)、およびデオキシウリジン三リン酸(dUTP)などから選ばれる1または2種以上の混合物であるが、これに限定されない。 The nucleoside triphosphate in the present invention is adenosine triphosphate (ATP), guanosine triphosphate (GTP), cytidine triphosphate (CTP), uridine triphosphate (UTP), deoxyadenosine triphosphate (dATP). , Deoxyguanosine triphosphate (dGTP), deoxycytidine triphosphate (dCTP), deoxythymidine triphosphate (dTTP), deoxyuridine triphosphate (dUTP), and the like. However, it is not limited to this.

本発明におけるMutSのヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性はPCRによって評価できる。例えば、鋳型となるDNA、緩衝材、マグネシウム、dNTPs、プライマー、DNAポリメラーゼおよび評価対象のMutS(1.8μM)を含むPCR反応液を用意し、このPCR反応液に対してすぐに熱サイクルを行うサンプル(A)と、この前記反応液を25℃で1時間放置してから熱サイクルを行うサンプル(B)との増幅量を比較することで確認することができる。サンプル(B)において増幅が確認できない場合、もしくはサンプル(A)と比較して増幅量が減少している場合、MutSがヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を有しているものとし、また、サンプル(A)とサンプル(B)とで同等の増幅量が確認できる場合、MutSはヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を有していないものとする。 The inactivating activity of MutS for nucleoside triphosphates in the present invention can be evaluated by PCR. For example, a PCR reaction solution containing template DNA, buffer material, magnesium, dNTPs, primers, DNA polymerase, and MutS (1.8 μM) to be evaluated is prepared, and this PCR reaction solution is immediately subjected to thermal cycling. This can be confirmed by comparing the amount of amplification between the sample (A) and the sample (B) in which the reaction solution is allowed to stand at 25 ° C. for 1 hour and then subjected to thermal cycling. When amplification cannot be confirmed in sample (B), or when the amount of amplification is reduced as compared with sample (A), MutS has an inactivating activity against nucleoside triphosphate, and sample If the same amount of amplification can be confirmed between (A) and sample (B), MutS does not have inactivation activity for nucleoside triphosphates.

<MutSのヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性の評価方法>
本発明における「ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性」の評価は、以下の方法に従う。
KOD −Plus−(Toyobo社製)添付のBuffer、dNTPs、MgSO、酵素液(KOD −Plus−)を用い、1×PCR Buffer、および1.0mM MgSO、15pmolのプライマー(配列番号2および3)、20ngのヒトゲノムDNA(Roche社製)、および1UのKOD −Plus−を含む20μlを含む溶液を作製し、この溶液に、さらにMutS(1.8μM)を含む反応液と、MutSを含まない反応液とを用意する。前記反応液ですぐにPCRを行うサンプルと、室温で1時間静置してからPCRを行うサンプルを調製する。PCRは、94℃、1分の前反応の後、94℃、20秒→60℃、30秒→68℃、4分を40サイクル繰り返すスケジュールでPCR system GeneAmp9700(Applied Biosystem社)にて行う。反応終了後、MultiNA(島津製作所社製)のDNA−12000キットに供し増幅産物を確認する。MutS濃度が1.8μMの場合において、すぐに熱サイクルを行ったサンプルと1時間放置してから熱サイクルを行ったサンプルとの増幅量を比較することでMutSのヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を評価できる。
なお、本評価方法において、「MutSを含まない反応液」は、1時間放置することが増幅量に与える影響を排除するためのコントロールとして用いる。
<Evaluation method of inactivation activity of MutS for nucleoside triphosphate>
Evaluation of “inactivation activity against nucleoside triphosphates” in the present invention follows the following method.
Using Buffer, dNTPs, MgSO 4 , enzyme solution (KOD-Plus-) attached to KOD-Plus- (Toyobo), 1 × PCR Buffer, and 1.0 mM MgSO 4 , 15 pmol primer (SEQ ID NOs: 2 and 3) ), 20 ng of human genomic DNA (Roche), and a solution containing 20 μl containing 1 U of KOD-Plus-, and a solution containing MutS (1.8 μM) and MutS not contained in this solution Prepare a reaction solution. A sample to be subjected to PCR immediately with the reaction solution and a sample to be subjected to PCR after being allowed to stand at room temperature for 1 hour are prepared. PCR is performed in PCR system GeneAmp 9700 (Applied Biosystem) on a schedule of 94 cycles at 94 ° C. for 1 minute followed by 40 cycles of 94 ° C., 20 seconds → 60 ° C., 30 seconds → 68 ° C., 4 minutes. After completion of the reaction, the amplified product is confirmed using a DNA-12000 kit of MultiNA (manufactured by Shimadzu Corporation). In the case where the MutS concentration is 1.8 μM, the inactivation activity of MutS for nucleoside triphosphates is compared by comparing the amount of amplification between the sample immediately subjected to thermal cycling and the sample subjected to thermal cycling after being left for 1 hour. Can be evaluated.
In this evaluation method, the “reaction solution not containing MutS” is used as a control for eliminating the influence on the amplification amount when left for 1 hour.

[2]核酸増幅法
本発明の核酸増幅法を実施するための反応液組成物の構成は、ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減させたMutS変異体を反応液中に含むほかは、特に限定されない。例えばPCR反応液であれば、耐熱性DNAポリメラーゼ、鋳型となる核酸、1種以上のオリゴヌクレオチドプライマー、1種以上のデオキシヌクレオチド三リン酸又は、デオキシヌクレオチド三リン酸の誘導体、緩衝剤、及び塩よりなる群のうち少なくとも1つを含有させればよい。
[2] Nucleic Acid Amplification Method The composition of the reaction solution composition for carrying out the nucleic acid amplification method of the present invention is particularly that the MutS mutant with reduced inactivation activity to nucleoside triphosphate is included in the reaction solution. It is not limited. For example, in the case of a PCR reaction solution, a heat-resistant DNA polymerase, a template nucleic acid, one or more oligonucleotide primers, one or more deoxynucleotide triphosphates or deoxynucleotide triphosphate derivatives, buffers, and salts What is necessary is just to contain at least 1 among the groups which consist.

核酸増幅法としてPCRを行う場合、反応液組成物として、以下の(a)〜(e)を含む構成が例示できるが、これに限定されない。
(a)DNAポリメラーゼ
(b)一方のプライマーが他方のプライマーのDNA伸長生成物に互いに相補的である一対のプライマー
(c)デオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP)
(d)2価イオンおよび1価イオンを含むバッファー溶液、および
(e)ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減させたMutS変異体
前記反応液組成物には、必要に応じて、さらに、その他の試薬類、たとえばPCR増強因子、BSA、非イオン界面活性剤などを含んでもよい。
In the case of performing PCR as a nucleic acid amplification method, examples of the reaction solution composition include the following (a) to (e), but are not limited thereto.
(A) DNA polymerase (b) a pair of primers in which one primer is complementary to the DNA extension product of the other primer (c) deoxynucleotide triphosphate (dNTP)
(D) a buffer solution containing a divalent ion and a monovalent ion, and (e) a MutS mutant with reduced inactivation activity against nucleoside triphosphates. These reagents may include, for example, PCR enhancing factors, BSA, nonionic surfactants, and the like.

上記の構成を有する反応液は、試薬やキットの形態にすることができる。本発明の核酸増幅法を実行するための試薬、キットは、ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減させたMutS変異体を含むことを特徴とし、その他の構成は特に制限されない。たとえば、すべての反応液組成物を1液にまとめた形態でも良いし、2液以上に分割した形態でも良い。 The reaction solution having the above configuration can be in the form of a reagent or a kit. The reagent or kit for carrying out the nucleic acid amplification method of the present invention is characterized in that it contains a MutS mutant with reduced inactivation activity against nucleoside triphosphates, and other configurations are not particularly limited. For example, all the reaction liquid compositions may be combined into one liquid, or may be divided into two or more liquids.

本発明の方法に使用する耐熱性DNAポリメラーゼは、特に限定されない。従来公知の耐熱性細菌由来のポリメラーゼが使用できる。具体的には、ファミリーA(PolI型)に属するTaq DNAポリメラーゼやTth DNAポリメラーゼ、ファミリーB(α型)に属するKOD DNAポリメラーゼ、Pfu DNAポリメラーゼ、Pwo DNAポリメラーゼ、Ultima DNAポリメラーゼ、PrimeSTAR(登録商標) DNAポリメラーゼのシリーズ(HS、GXL、Max)などが挙げられる。これらのうち2以上を組み合わせて用いても良い。   The thermostable DNA polymerase used in the method of the present invention is not particularly limited. Conventionally known polymerases derived from thermostable bacteria can be used. Specifically, Taq DNA polymerase and Tth DNA polymerase belonging to family A (PolI type), KOD DNA polymerase, Pfu DNA polymerase, Pwo DNA polymerase, Ultimate DNA polymerase, PrimeSTAR (registered trademark) belonging to family B (α type) Examples include DNA polymerase series (HS, GXL, Max). Two or more of these may be used in combination.

本発明の方法において、鋳型となる核酸は特に限定されない。合成DNA、生体試料等から精製されたゲノムDNA、RNAから逆転写反応により得たcDNAなどが挙げられる。また、精製されている必要性はなく、鋳型となる核酸を含む生体試料の粗精製サンプルや、生体試料そのものを使用することもできる。   In the method of the present invention, the nucleic acid used as a template is not particularly limited. Examples include synthetic DNA, genomic DNA purified from biological samples, and cDNA obtained from RNA by reverse transcription. Further, there is no need for purification, and a crude sample of a biological sample containing a nucleic acid as a template or the biological sample itself can be used.

本発明において使用する1種以上のオリゴヌクレオチドプライマーとは、増幅されるべき核酸の各核酸鎖に相補的なオリゴヌクレオチドであり、2種またはそれ以上のプライマーを使用することが好ましい。該プライマーは、2本鎖核酸の配列の異なる各鎖と実質的に相補的であって、一方のプライマーから合成された伸長生成物がその相補体から分離された場合に、その伸長生成物が他方のプライマーの伸長生成物の合成のための鋳型として機能することができるように選択される。 The one or more oligonucleotide primers used in the present invention are oligonucleotides complementary to each nucleic acid strand of the nucleic acid to be amplified, and it is preferable to use two or more primers. The primer is substantially complementary to each strand of a double-stranded nucleic acid, and when the extension product synthesized from one primer is separated from its complement, the extension product is It is chosen so that it can serve as a template for the synthesis of the extension product of the other primer.

1種以上のデオキシヌクレオチド三リン酸又はデオキシヌクレオチド三リン酸の誘導体は、PCR反応において基質として使用される。この基質として、4種類のデオキシリボヌクレオシド三リン酸(dNTPs;dATP、dCTP、dTTPおよびdGTPの混合物)溶液などを含んでいてもよい。   One or more deoxynucleotide triphosphates or derivatives of deoxynucleotide triphosphates are used as substrates in PCR reactions. As this substrate, four kinds of deoxyribonucleoside triphosphate (dNTPs; a mixture of dATP, dCTP, dTTP and dGTP) solution and the like may be contained.

前記のPCR反応液にはさらに緩衝剤を含むことが好ましい。前記緩衝剤として、例えば、トリス(TRIS)、トリシン(TRICINE)、ビス−トリシン(BIS−TRICINE)、へペス(HEPES)、モプス(MOPS)、テス(TES)、タプス(TAPS)、ピペス(PIPES)、及びキャプス(CAPS)などが挙げられるが、特に限定されない。濃度としては、10〜200mM程度が好ましく、20〜100mM程度がより好ましい。pHとしては、7.0〜9.5程度の範囲が好ましく、7.5〜9.0程度の範囲がより好ましい。
また、前記緩衝液中には、1〜5mM、好ましくは1.5〜2.5mM程度の濃度でMg2+を含むことが好ましい。更には、KClを含んでいてもよい。
The PCR reaction solution preferably further contains a buffer. Examples of the buffer include Tris (TRIS), Tricine (TRICINE), Bis-Tricine (BIS-TRICINE), Hepes (HEPES), Mops (MOPS), Tes (TES), Tapes (TAPS), Pipes (PIPES). ), And caps (CAPS), but are not particularly limited. As a density | concentration, about 10-200 mM is preferable and about 20-100 mM is more preferable. As pH, the range of about 7.0-9.5 is preferable, and the range of about 7.5-9.0 is more preferable.
The buffer solution preferably contains Mg 2+ at a concentration of about 1 to 5 mM, preferably about 1.5 to 2.5 mM. Furthermore, KCl may be included.

さらに、前記PCR反応液中には、アルブミン、グリセロール、ヘパリン、トレハロース、ベタイン等を含んでいてもよい。これらの添加割合は、PCR反応を阻害しない範囲で添加すればよい。   Furthermore, the PCR reaction solution may contain albumin, glycerol, heparin, trehalose, betaine and the like. What is necessary is just to add these addition ratios in the range which does not inhibit PCR reaction.

[3]MutS変異体
本発明に用いるMutS変異体の変異前のMutSの由来は特に限定されない。
前記MutSの由来としては、MutS homolog 2〜6(配列番号4〜8)、Escherichia coli(配列番号9)、Salmonella typhimurium(配列番号10)、StreptococcusのhexA(配列番号11)、Thermus aquaticus(Taq)(配列番号12)、Aquifex aeolicus(配列番号13)およびThermus thermophilus(Tth)(配列番号1)などが挙げられるが、これに限定されない。また、このほかに、超好熱菌であるThermococcus kodakaraensis(配列番号14)とPyrococcus furiosus(配列番号15)などが挙げられるが、他のPyrococcus、Thermococcusを用いることができる。好ましくはTaq、Aquifex aeolicusおよびTthである。
[3] MutS mutant The origin of MutS before mutation of the MutS mutant used in the present invention is not particularly limited.
MutS is derived from MutS homologs 2-6 (SEQ ID NOs: 4-8), Escherichia coli (SEQ ID NO: 9), Salmonella typhimurium (SEQ ID NO: 10), Streptococcus hexA (SEQ ID NO: 11), and Thermos aquaticus (Thermus aquaticus). (SEQ ID NO: 12), Aquifex aeolicus (SEQ ID NO: 13), Thermus thermophilus (Tth) (SEQ ID NO: 1), and the like, but are not limited thereto. In addition, Thermococcus kodakaraensis (SEQ ID NO: 14) and Pyrococcus furiosus (SEQ ID NO: 15), which are hyperthermophilic bacteria, can be used, but other Pyrococcus and Thermococcus can also be used. Taq, Aquifex aeolicus and Tth are preferred.

本発明に用いるMutS変異体は、ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減するよう改変されたものであれば、特に限定されない。   The MutS mutant used in the present invention is not particularly limited as long as it is modified so as to reduce the inactivation activity against nucleoside triphosphates.

このような特性の変化が得られる変異箇所としては特に限定されないが、ATPase活性部位が変異したものが好ましい。例えば、非特許文献5に記載のTaq MutSにおいては、配列番号12のアミノ酸配列においてアミノ酸543〜731に該当する。
Taq由来のMutS以外についてはATPase活性部位は特定されていないが、ATPase活性部位に関するアミノ酸は、由来の異なるMutSにおいて高度に保存されており(非特許文献2〜4)、アミノ酸配列の一次構造を比較(アラインメント)することにより、その位置を高い蓋然性で予測し確認することができる。
There are no particular limitations on the mutation site where such a change in properties can be obtained, but a mutation in the ATPase active site is preferred. For example, Taq MutS described in Non-Patent Document 5 corresponds to amino acids 543 to 731 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 12.
The ATPase active site is not specified except for MutS derived from Taq, but the amino acids related to the ATPase active site are highly conserved in MutS of different origin (Non-Patent Documents 2 to 4), and the primary structure of the amino acid sequence By comparing (aligning), the position can be predicted and confirmed with high probability.

本願明細書において、配列番号1に示されるアミノ酸配列と完全同一ではないアミノ酸配列おける、配列番号1上のある位置(順番)と対応する位置とは、配列の一次構造を比較(アラインメント)したとき、配列番号1の当該位置と対応する位置とする。
本明細書では、DNA Databank of Japan(DDBJ)のClustalW(http://clustalw.ddbj.nig.ac.jp/index.php/lang=ja)においてデフォルト(初期設定)のパラメーターを用いることにより、配列の一次構造を比較する。
In the present specification, in a amino acid sequence that is not completely identical to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, a position (order) on SEQ ID NO: 1 and a corresponding position are when the primary structure of the sequence is compared (alignment) , A position corresponding to the position of SEQ ID NO: 1.
In this specification, by using default (initial setting) parameters in ClustalW (http://clustalw.ddbj.nig.ac.jp/index.php/lang=ja) of DNA Database of Japan (DDBJ), Compare the primary structure of the sequences.

本発明者らは、前記方法により、Tth由来のMutSのATPase活性部位は配列番号1に記載のアミノ酸配列においてアミノ酸551〜739に相当する部分を意味することを確認した。本明細書で具体的に配列を提示したMutS以外のMutSであっても、同様の確認が可能である。 The present inventors have confirmed by the above method that the ATPase active site of Tth-derived MutS means a portion corresponding to amino acids 551 to 739 in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1. The same confirmation can be made with a MutS other than the MutS whose sequence is specifically presented in this specification.

本発明の核酸増幅法において、ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減させたMutS変異体は、ATPase活性部位の極性アミノ酸残基を非極性アミノ酸残基または反対の極性を示すアミノ酸残基に改変したMutS変異体であることが好ましい。
本発明における極性アミノ酸とは、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン酸、グルタミン、システイン、チロシン、アルギニン、ヒスチジン、リシン、トレオニン、およびセリンであり、非極性アミノ酸はグリシン、アラニン、バリン、プロリン、フェニルアラニン、ロイシン、イソロイシン、トリプトファン、およびメチオニンである。
In the nucleic acid amplification method of the present invention, the MutS mutant with reduced inactivation activity for nucleoside triphosphates is modified from a polar amino acid residue in the ATPase active site to a nonpolar amino acid residue or an amino acid residue having the opposite polarity Preferably, the MutS mutant.
Polar amino acids in the present invention are aspartic acid, asparagine, glutamic acid, glutamine, cysteine, tyrosine, arginine, histidine, lysine, threonine, and serine, and nonpolar amino acids are glycine, alanine, valine, proline, phenylalanine, leucine, Isoleucine, tryptophan, and methionine.

本発明の核酸増幅法において、ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減させたMutS変異体は、より好ましくは配列番号1におけるアミノ酸K597、D670、E671に相当するアミノ酸から選択される少なくとも1つのアミノ酸の改変を有する。
好ましい例において、K597アミノ酸はリシン(K)が非極性アミノ酸に置換されており、具体的にはK597MまたはK597Aのアミノ酸置換である。別の好ましい例において、D670アミノ酸はアスパラギン酸(D)が非極性アミノ酸に置換されており、具体的にはD670Aのアミノ酸置換である。別の好ましい例において、E671アミノ酸はグルタミン酸(E)が反対の極性を示すアミノ酸または非極性アミノ酸に置換されており、具体的にはE671K、E671A、E671M、またはE671Nのアミノ酸置換である。
In the nucleic acid amplification method of the present invention, the MutS mutant with reduced inactivation activity against nucleoside triphosphate is more preferably at least one amino acid selected from amino acids corresponding to amino acids K597, D670, and E671 in SEQ ID NO: 1. With modifications.
In a preferred example, the K597 amino acid has lysine (K) replaced with a nonpolar amino acid, specifically a K597M or K597A amino acid substitution. In another preferred example, the D670 amino acid has aspartic acid (D) replaced with a nonpolar amino acid, specifically an amino acid substitution of D670A. In another preferred example, the E671 amino acid is substituted with an amino acid having an opposite polarity or a nonpolar amino acid in glutamic acid (E), specifically an amino acid substitution of E671K, E671A, E671M, or E671N.

ここで、例えばK597とは、597番目のアミノ酸であるリシン(K)残基を意味しており、アルファベット1文字は通用されているアミノ酸の略号を表している。なお、本明細書において、例えばK597Mとは、597番目のアミノ酸のリシン(K)がメチオニン(M)に置換されていることを意味しており、以下同様である。 Here, for example, K597 means a lysine (K) residue which is the 597th amino acid, and one letter of the alphabet represents an abbreviation of a commonly used amino acid. In the present specification, for example, K597M means that lysine (K) of the 597th amino acid is replaced with methionine (M), and so on.

[4]MutS変異体の作製方法
本発明の核酸増幅法に用いるMutSを改変する方法は、既に当該技術分野において確立されている。よって、公知の方法に従い改変を行うことが出来、その態様は特に制限されない。
[4] Method for producing MutS mutant A method for modifying MutS used in the nucleic acid amplification method of the present invention has already been established in the art. Therefore, it can modify | change according to a well-known method, The aspect in particular is not restrict | limited.

アミノ酸の改変を導入する方法の一態様として、Inverse PCR法に基づく部位特異的変異導入法を用いることができる。例えば、KOD −Plus− Mutagenesis Kit(Toyobo社製)は、(1)目的とする遺伝子を挿入したプラスミドを変性させ、該プラスミドに変異プライマーをアニーリングさせ、続いてKOD DNAポリメラーゼを用いて伸長反応を行う、(2)(1)のサイクルを15回繰り返す、(3)制限酵素DpnIを用いて鋳型としたプラスミドのみを選択的に切断する、(4)新たに合成された遺伝子をリン酸化、Ligationを実施し環化させる、(5)環化した遺伝子を大腸菌に形質転換し、目的とする変異の導入されたプラスミドを保有する形質転換体を取得することのできるキットである。 As one embodiment of a method for introducing an amino acid modification, a site-directed mutagenesis method based on the inverse PCR method can be used. For example, KOD-Plus-Mutageness Kit (manufactured by Toyobo) (1) denatures a plasmid into which a target gene has been inserted, anneals the mutation primer to the plasmid, and then performs an extension reaction using KOD DNA polymerase. (2) Repeat the cycle of (1) 15 times, (3) Selectively cleave only the plasmid using the restriction enzyme DpnI, (4) Phosphorylation of newly synthesized gene, Ligation (5) A kit that can transform a cyclized gene into Escherichia coli and obtain a transformant having a plasmid introduced with the target mutation.

上記改変MutS遺伝子を必要に応じて発現ベクターに移し替え、宿主として例えば大腸菌を、該発現ベクターを用いて形質転換した後、アンピシリン等の薬剤を含む寒天培地に塗布し、コロニーを形成させる。コロニーを栄養培地、例えばLB培地や2×YT培地に接種し、37℃で12〜20時間培養した後、菌体を破砕して粗酵素液を抽出する。ベクターとしては、pBluescript由来のものが好ましい。菌体を破砕する方法としては公知のいかなる手法を用いても良いが、例えば超音波処理、フレンチプレスやガラスビーズ破砕のような物理的破砕法やリゾチームのような溶菌酵素を用いることができる。この粗酵素液を70℃、30分間熱処理し、遠心することで宿主由来のタンパクを除去し、SDS−PAGEに供することで、目的タンパクの発現を確認することができる。   The above-mentioned modified MutS gene is transferred to an expression vector as necessary. For example, Escherichia coli as a host is transformed with the expression vector, and then applied to an agar medium containing a drug such as ampicillin to form a colony. The colony is inoculated in a nutrient medium such as LB medium or 2 × YT medium and cultured at 37 ° C. for 12 to 20 hours, and then the cells are crushed and the crude enzyme solution is extracted. A vector derived from pBluescript is preferable. Any known method may be used as a method for crushing bacterial cells. For example, ultrasonic treatment, a physical crushing method such as French press or glass bead crushing, or a lytic enzyme such as lysozyme can be used. This crude enzyme solution is heat-treated at 70 ° C. for 30 minutes, centrifuged to remove host-derived protein, and subjected to SDS-PAGE, thereby confirming the expression of the target protein.

上記方法により選抜された菌株から精製MutSを取得する方法は、いかなる手法を用いても良いが、例えば下記のような方法がある。栄養培地に培養して得られた菌体を回収した後、酵素的または物理的破砕法により破砕抽出して粗酵素液を得る。得られた粗酵素抽出液から熱処理、例えば70℃、30分間処理し、HisTrap HP(GEヘルスケア製)を用いた金属アフィニティーの方法により精製を行うことができる。この操作の後、MutSはフェニルセファロースカラムクロマトグラフィーに供することで、精製し、精製酵素標品を得ることができる。該精製酵素標品はSDS−PAGEによってほぼ単一バンドを示す程度に純化される。   Any method may be used as a method for obtaining purified MutS from the strain selected by the above method, for example, the following method. After collecting the cells obtained by culturing in a nutrient medium, the crude enzyme solution is obtained by crushing and extraction by enzymatic or physical crushing methods. The obtained crude enzyme extract can be heat-treated, for example, at 70 ° C. for 30 minutes, and purified by a metal affinity method using HisTrap HP (manufactured by GE Healthcare). After this operation, MutS can be purified by subjecting it to phenyl sepharose column chromatography to obtain a purified enzyme preparation. The purified enzyme preparation is purified by SDS-PAGE to such an extent that it shows an almost single band.

以下、実施例に基づき本発明を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, based on an Example, this invention is demonstrated more concretely. However, the present invention is not limited to the following examples.

実施例1:Tth MutSの作製
サーマス・サーモフィルス由来のMutS(Tth MutS)遺伝子を含有するプラスミドを作製した。
Therus thermophilus遺伝子発現プラスミドは文部科学省ナショナルバイオリソースプロジェクトを介して、独立行政法人理化学研究所バイオリソースセンターより提供された(非特許文献6)。これを利用して、TthMutSの配列をpBluescriptにクローニングした。得られたプラスミドによりエシェリシア・コリJM109を形質転換し、酵素調製に用いた。
Example 1: Preparation of Tth MutS A plasmid containing the MutS (Tth MutS) gene derived from Thermus thermophilus was prepared.
The Thermus thermophilus gene expression plasmid was provided by RIKEN BioResource Center through the National BioResource Project of the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (Non-patent Document 6). Using this, the sequence of TthMutS was cloned into pBluescript. Escherichia coli JM109 was transformed with the obtained plasmid and used for enzyme preparation.

実施例1で得られた菌体の培養は以下のようにして実施した。まず、滅菌処理した100μg/mlのアンピシリンを含有するTB培地(Molecular cloning 2nd edition、p.A.2)80mLを500mL坂口フラスコに分注した。この培地に予め100μg/mlのアンピシリンを含有する3mlのLB培地(1%バクトトリプトン、0.5%酵母エキス、0.5%塩化ナトリウム;ギブコ製)で37℃、16時間培養したエシェリシア・コリJM109(プラスミド形質転換株)(試験管使用)を接種し、37℃にて16時間通気培養した。培養液より菌体を遠心分離により回収し、15mlの破砕緩衝液(50mM リン酸緩衝液(pH8.0)、300mM NaCl、5mM imidazole)に懸濁後、ソニケーション処理により菌体を破砕し、細胞破砕液を得た。次に細胞破砕液を70℃にて30分間処理した後、遠心分離にて不溶性画分を除去した。更に、Niアフィニティークロマトグラフィー、フェニルセファロースクロマトグラフィーを行い、最後に保存緩衝液(30mM Tris−HCl緩衝液(pH8.0)、30mM NaCl、0.1mM EDTA)に置換し、Tth MutSを得た。 The cells obtained in Example 1 were cultured as follows. First, 80 mL of TB medium (Molecular cloning 2nd edition, p.A.2) containing sterilized 100 μg / ml ampicillin was dispensed into a 500 mL Sakaguchi flask. Escherichia cultivated at 37 ° C. for 16 hours in 3 ml of LB medium (1% bactotryptone, 0.5% yeast extract, 0.5% sodium chloride; manufactured by Gibco) containing 100 μg / ml ampicillin in advance. Coli JM109 (plasmid transformant) (using a test tube) was inoculated and cultured at 37 ° C. for 16 hours with aeration. The cells are collected from the culture solution by centrifugation, suspended in 15 ml of disruption buffer (50 mM phosphate buffer (pH 8.0), 300 mM NaCl, 5 mM imidazole), and then disrupted by sonication. A cell lysate was obtained. Next, the cell lysate was treated at 70 ° C. for 30 minutes, and then the insoluble fraction was removed by centrifugation. Furthermore, Ni affinity chromatography and phenyl sepharose chromatography were performed, and finally, the solution was replaced with a storage buffer (30 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 30 mM NaCl, 0.1 mM EDTA) to obtain Tth MutS.

実施例2:Tth MutSのヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性の評価
Tth MutSのヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性の評価方法として、MutSを含む反応液を調製した後、室温で一時間放置し、PCRでの増幅量の違いを、Human β−グロビンの3.6kbを増幅することで比較した。
Example 2: Evaluation of inactivation activity of Tth MutS for nucleoside triphosphate As a method of evaluating the inactivation activity of Tth MutS for nucleoside triphosphate, after preparing a reaction solution containing MutS, it was allowed to stand at room temperature for 1 hour. The difference in the amount of amplification by PCR was compared by amplifying 3.6 kb of Human β-globin.

PCRは、KOD −Plus−(Toyobo社製)添付のBuffer、dNTPs、MgSO、酵素液(KOD −Plus−)を用い、1×PCR Buffer、および1.0mM MgSO、15pmolのプライマー(配列番号2および3)、20ngのヒトゲノムDNA(Roche社製)、および1UのKOD −Plus−を含む20μlを含む溶液を作製し、この溶液に、さらにMutS(0.5、0.8、1.0、1.3、1.5および1.8μM)を含む反応液と、MutSを含まない反応液とを用意した。前記反応液ですぐにPCRを行うサンプルと、室温で1時間静置してからPCRを行うサンプルを調製した。反応は94℃、1分の前反応の後、94℃、20秒→60℃、30秒→68℃、4分を40サイクル繰り返すスケジュールでPCR system GeneAmp9700(Applied Biosystem社)を用いて行った。反応終了後、MultiNA(島津製作所社製)のDNA−12000キットに供し増幅産物を確認した。 PCR was performed using Buffer, dNTPs, MgSO 4 , and enzyme solution (KOD-Plus-) attached to KOD-Plus- (Toyobo), 1 × PCR Buffer, and 1.0 mM MgSO 4 , 15 pmol primer (SEQ ID NO: 2 and 3), 20 ng of human genomic DNA (Roche), and 20 μl containing 1 U of KOD-Plus- were prepared, and then MutS (0.5, 0.8, 1.0 , 1.3, 1.5 and 1.8 μM) and a reaction solution not containing MutS were prepared. A sample to be subjected to PCR immediately with the reaction solution and a sample to be subjected to PCR after being allowed to stand at room temperature for 1 hour were prepared. The reaction was performed using PCR system GeneAmp 9700 (Applied Biosystem) on a schedule of 94 cycles of 94 ° C, 20 seconds → 60 ° C, 30 seconds → 68 ° C, 4 minutes after a previous reaction at 94 ° C for 1 minute. After completion of the reaction, the amplified product was confirmed using a DNA-12000 kit of MultiNA (manufactured by Shimadzu Corporation).

結果を図1に示す。Tth MutS濃度1.8μMにおいて、直後のサンプルでは増幅が確認できるが、室温で一時間放置したサンプルでは増幅が確認できなかった。このことから、Tth MutSがヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を有していることが確認できた。 The results are shown in FIG. At a Tth MutS concentration of 1.8 μM, amplification was confirmed in the immediately following sample, but amplification was not confirmed in the sample left at room temperature for 1 hour. From this, it was confirmed that Tth MutS has an inactivating activity for nucleoside triphosphates.

実施例3:ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性の評価方法の確認
増幅阻害の原因がヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性によるものかどうかの確認を行った。評価方法として、dNTPsを除いた反応液を調製し、室温で1時間放置した後、PCR直前にdNTPsを添加してPCRを行った。直後と1時間後のPCRでの増幅量の違いを、Human β−グロビンの3.6kbを増幅することで比較した。
Example 3: Confirmation of evaluation method of inactivation activity for nucleoside triphosphates It was confirmed whether the cause of the inhibition of amplification was due to the inactivation activity for nucleoside triphosphates. As an evaluation method, a reaction solution excluding dNTPs was prepared and allowed to stand at room temperature for 1 hour, and then PCR was performed by adding dNTPs immediately before PCR. The difference in the amount of amplification between immediately after and 1 hour after PCR was compared by amplifying 3.6 kb of Human β-globin.

PCRは、KOD −Plus−(Toyobo社製)添付のBuffer、MgSO、酵素液(KOD −Plus−)を用い、1×PCR Buffer、および1.0mM MgSO、15pmolのプライマー(配列番号2および3)、20ngのヒトゲノムDNA(Roche社製)、および1UのKOD −Plus−を含む、dNTPsを除いた20μlを含む溶液を作製し、この溶液に、さらにMutS(0.5、0.8、1.0、1.3、1.5および1.8μM)を含む反応液と、MutSを含まない反応液とを用意した。前記反応液で0.2mMdNTPを添加してすぐにPCRを行うサンプルと、室温で1時間放置してからPCRを行う直前に0.2mMdNTPsを添加するサンプルを調製した。反応は94℃、1分の前反応の後、94℃、20秒→60℃、30秒→68℃、4分を40サイクル繰り返すスケジュールでPCR system GeneAmp9700(Applied Biosystem社)を用いて行った。反応終了後、MultiNA(島津製作所社製)のDNA−12000キットに供し増幅産物を確認した。 PCR was performed using Buffer, MgSO 4 , enzyme solution (KOD-Plus-) attached to KOD-Plus- (Toyobo), 1 × PCR Buffer, and 1.0 mM MgSO 4 , 15 pmol primer (SEQ ID NO: 2 and 3), a solution containing 20 ng of human genomic DNA (Roche) and 1 U of KOD-Plus- containing 20 μl excluding dNTPs, and further adding MutS (0.5, 0.8, 1.0, 1.3, 1.5 and 1.8 μM) and a reaction solution not containing MutS were prepared. A sample in which PCR was performed immediately after adding 0.2 mM dNTP in the reaction solution, and a sample in which 0.2 mM dNTPs was added immediately before performing PCR after standing at room temperature for 1 hour were prepared. The reaction was performed using PCR system GeneAmp 9700 (Applied Biosystem) on a schedule of 94 cycles of 94 ° C, 20 seconds → 60 ° C, 30 seconds → 68 ° C, 4 minutes after a previous reaction at 94 ° C for 1 minute. After completion of the reaction, the amplified product was confirmed using a DNA-12000 kit of MultiNA (manufactured by Shimadzu Corporation).

結果を図2に示す。Tth MutS濃度1.8μMにおいて、直後のサンプルと、室温で一時間放置したサンプルの両方で増幅が確認でき、増幅阻害は確認されなかった。このことから、Tth MutSの増幅阻害の原因がヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性であることが確認でき、評価方法の妥当性が示された。 The results are shown in FIG. At a Tth MutS concentration of 1.8 μM, amplification could be confirmed in both the immediately following sample and the sample left at room temperature for 1 hour, and amplification inhibition was not confirmed. From this, it was confirmed that the cause of the inhibition of Tth MutS amplification was the inactivation activity on nucleoside triphosphate, and the validity of the evaluation method was shown.

実施例4:TthMutS変異体の作製
サーマス・サーモフィルス由来の改変型MutS(Tth MutS)遺伝子を含有するプラスミドを作製した。
変異導入に使用されるDNA鋳型は、pBluescriptにクローニングされたサーマス・サーモフィルス由来のMutS(Tth MutS)を用いた。変異導入にはKOD−Plus−Mutagenesis Kit(Toyobo社製)を用いて、方法は取り扱い説明書に準じて行った。なお、変異体の確認は塩基配列の解読で行った。得られたプラスミドによりエシェリシア・コリJM109を形質転換し、酵素調製に用いた。
実施例4で作製したプラスミドを表1に示す。
Example 4: Preparation of TthMutS mutant A plasmid containing a modified MutS (Tth MutS) gene derived from Thermus thermophilus was prepared.
The DNA template used for mutagenesis was MutS (Tth MutS) derived from Thermus thermophilus cloned in pBluescript. The mutation was introduced using KOD-Plus-Mutageness Kit (manufactured by Toyobo) according to the instruction manual. The mutant was confirmed by decoding the base sequence. Escherichia coli JM109 was transformed with the obtained plasmid and used for enzyme preparation.
The plasmid prepared in Example 4 is shown in Table 1.

実施例4で得られた菌体の培養は以下のようにして実施した。まず、滅菌処理した100μg/mlのアンピシリンを含有するTB培地(Molecular cloning 2nd edition、p.A.2)80mLを500mL坂口フラスコに分注した。この培地に予め100μg/mlのアンピシリンを含有する3mlのLB培地(1%バクトトリプトン、0.5%酵母エキス、0.5%塩化ナトリウム;ギブコ製)で37℃、16時間培養したエシェリシア・コリJM109(プラスミド形質転換株)(試験管使用)を接種し、37℃にて16時間通気培養した。培養液より菌体を遠心分離により回収し、15mlの破砕緩衝液(50mM リン酸緩衝液(pH8.0)、300mM NaCl、5mM imidazole)に懸濁後、ソニケーション処理により菌体を破砕し、細胞破砕液を得た。次に細胞破砕液を70℃にて30分間処理した後、遠心分離にて不溶性画分を除去した。更に、Niアフィニティークロマトグラフィーを行い、最後に保存緩衝液(30mM Tris−HCl緩衝液(pH8.0)、30mM NaCl、0.1mM EDTA)に置換し、MutS変異体を得た。   Culture of the bacterial cells obtained in Example 4 was performed as follows. First, 80 mL of TB medium (Molecular cloning 2nd edition, p.A.2) containing sterilized 100 μg / ml ampicillin was dispensed into a 500 mL Sakaguchi flask. Escherichia cultivated at 37 ° C. for 16 hours in 3 ml of LB medium (1% bactotryptone, 0.5% yeast extract, 0.5% sodium chloride; manufactured by Gibco) containing 100 μg / ml ampicillin in advance. Coli JM109 (plasmid transformant) (using a test tube) was inoculated and cultured at 37 ° C. for 16 hours with aeration. The cells are collected from the culture solution by centrifugation, suspended in 15 ml of disruption buffer (50 mM phosphate buffer (pH 8.0), 300 mM NaCl, 5 mM imidazole), and then disrupted by sonication. A cell lysate was obtained. Next, the cell lysate was treated at 70 ° C. for 30 minutes, and then the insoluble fraction was removed by centrifugation. Furthermore, Ni affinity chromatography was performed, and finally, a storage buffer (30 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 30 mM NaCl, 0.1 mM EDTA) was substituted to obtain a MutS mutant.

実施例5:Tth MutS変異体のヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性の評価
Tth MutS変異体(K597M、K697A、D670A、E671A、E671M、E671K、E671N)のヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性の評価方法として、反応液を調製した後、室温で一時間放置し、PCRでの増幅量の違いを、Human β−グロビンの3.6kbを増幅することで比較した。
Example 5: Evaluation of inactivation activity of Tth MutS mutant for nucleoside triphosphates Evaluation method for inactivation activity of Tth MutS mutants (K597M, K697A, D670A, E671A, E671M, E671K, E671N) against nucleoside triphosphates After preparing the reaction solution, the reaction solution was allowed to stand at room temperature for 1 hour, and the difference in amplification amount by PCR was compared by amplifying 3.6 kb of human β-globin.

PCRは、KOD −Plus−(Toyobo社製)添付のBuffer、dNTPs、MgSO、酵素液(KOD −Plus−)を用い、1×PCR Buffer、および1.0mM MgSO、15pmolのプライマー(配列番号2および3)、20ngのヒトゲノムDNA(Roche社製)、および1UのKOD −Plus−を含む20μlを含む溶液を作製し、この溶液に、さらにMutS(1.0および1.8μM)を含む反応液と、MutSを含まない反応液とを用意した。前記反応液ですぐにPCRを行うサンプルと、室温で1時間静置してからPCRを行うサンプルを調製した。反応は94℃、1分の前反応の後、94℃、20秒→60℃、30秒→68℃、4分を40サイクル繰り返すスケジュールでPCR system GeneAmp9700(Applied Biosystem社)を用いて行った。反応終了後、MultiNA(島津製作所社製)のDNA−12000キットを用いて増幅産物を確認した。 PCR was performed using Buffer, dNTPs, MgSO 4 , and enzyme solution (KOD-Plus-) attached to KOD-Plus- (Toyobo), 1 × PCR Buffer, and 1.0 mM MgSO 4 , 15 pmol primer (SEQ ID NO: 2 and 3), a solution containing 20 μl containing 20 ng human genomic DNA (Roche) and 1 U KOD-Plus-, and a reaction containing MutS (1.0 and 1.8 μM) in this solution A solution and a reaction solution not containing MutS were prepared. A sample to be subjected to PCR immediately with the reaction solution and a sample to be subjected to PCR after being allowed to stand at room temperature for 1 hour were prepared. The reaction was performed using PCR system GeneAmp 9700 (Applied Biosystem) on a schedule of 94 cycles of 94 ° C, 20 seconds → 60 ° C, 30 seconds → 68 ° C, 4 minutes after a previous reaction at 94 ° C for 1 minute. After completion of the reaction, the amplification product was confirmed using a DNA-12000 kit of MultiNA (manufactured by Shimadzu Corporation).

結果を図3に示す。TthMutS濃度1.8μMにおいて、直後のサンプルと、室温で一時間放置したサンプルの両方で増幅が確認でき、増幅阻害は確認されなかった。これより、反応液が室温で安定であるため、調製が容易になった。 The results are shown in FIG. At a TthMutS concentration of 1.8 μM, amplification could be confirmed in both the immediately following sample and the sample left at room temperature for 1 hour, and no amplification inhibition was confirmed. From this, since the reaction liquid was stable at room temperature, preparation became easy.

本発明は核酸増幅反応においてMutSの添加による増幅阻害をなくし、MutSの非特異的増幅反応の抑制の効果を向上させることである。これにより、研究分野のみならず、法医学分野や食品、環境中の微生物検査、診断用途等において、目的産物のみの増幅を容易に確認できるようになる。   The present invention eliminates the inhibition of amplification due to the addition of MutS in the nucleic acid amplification reaction, and improves the effect of suppressing the nonspecific amplification reaction of MutS. As a result, not only in the research field but also in the forensic field, foods, environmental microbiological tests, diagnostic applications, etc., it becomes possible to easily confirm amplification of only the target product.

Claims (9)

ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減させ、かつ、ATPase活性部位を改変されたMutS変異体を反応液中に含む核酸増幅法。 A nucleic acid amplification method comprising, in a reaction solution, a MutS mutant that has a reduced inactivation activity against nucleoside triphosphates and has a modified ATPase active site. 前記MutS変異体が、ATPase活性部位の極性アミノ酸残基を非極性アミノ酸残基または反対の極性を示すアミノ酸残基に改変したMutS変異体である請求項1に記載の核酸増幅方法。 The nucleic acid amplification method according to claim 1, wherein the MutS mutant is a MutS mutant in which a polar amino acid residue of an ATPase active site is modified to a nonpolar amino acid residue or an amino acid residue having an opposite polarity. 前記MutS変異体が、配列番号1に示されるアミノ酸における597、670および671番目に相当するアミノ酸からなる前記ATPase活性部位に関するアミノ酸のうち、少なくとも1つのアミノ酸の改変を有するMutS変異体である請求項1または2に記載の方法。 The MutS variant is a MutS variant having a modification of at least one amino acid among amino acids related to the ATPase active site consisting of amino acids corresponding to the 597th, 670th and 671th amino acids in the amino acid shown in SEQ ID NO: 1. The method according to 1 or 2. K597に相当する改変がK597M又はK597Aのアミノ酸置換であるMutSを用いる請求項3に記載の核酸増幅方法。 The nucleic acid amplification method according to claim 3, wherein MutS, which is an amino acid substitution of K597M or K597A, is used as the modification corresponding to K597. D670に相当する改変がD670Aのアミノ酸置換であるMutSを用いる請求項3に記載の核酸増幅方法。 The nucleic acid amplification method according to claim 3, wherein MutS in which the modification corresponding to D670 is an amino acid substitution of D670A is used. E671に相当する改変がE671A、E671M、E671K又はE671Nのアミノ酸置換であるMutSを用いる請求項に記載の核酸増幅方法。 The nucleic acid amplification method according to claim 3 , wherein MutS, which is an amino acid substitution of E671A, E671M, E671K or E671N, is used as the modification corresponding to E671. 請求項1から6のいずれかに記載の核酸増幅方法に用いるための反応液組成物。 A reaction solution composition for use in the nucleic acid amplification method according to claim 1. 以下の(a)〜(e)を含む請求項7に記載の反応液組成物。
(a)DNAポリメラーゼ
(b)一方のプライマーが他方のプライマーのDNA伸長生成物に互いに相補的である一対のプライマー
(c)デオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP)
(d)2価イオンおよび1価イオンを含むバッファー溶液、および
(e)ヌクレオシド三リン酸に対する不活化活性を低減させたMutS変異体
The reaction liquid composition of Claim 7 containing the following (a)-(e).
(A) DNA polymerase (b) a pair of primers in which one primer is complementary to the DNA extension product of the other primer (c) deoxynucleotide triphosphate (dNTP)
(D) a buffer solution containing divalent ions and monovalent ions, and (e) a MutS mutant with reduced inactivation activity against nucleoside triphosphates
請求項7または8に記載の反応液組成物を含む試薬またはキット。 A reagent or kit comprising the reaction solution composition according to claim 7 or 8.
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