JP6489017B2 - Nucleic acid amplification method - Google Patents

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Description

本発明は、PCRによる核酸増幅法に関する。本発明は、研究のみならず臨床診断や環境検査等にも利用できる。   The present invention relates to a nucleic acid amplification method by PCR. The present invention can be used not only for research but also for clinical diagnosis and environmental examination.

PCR(polymerase chain reaction)とは、(1)熱処理によるDNA変性(2本鎖DNAから1本鎖DNAへの解離)、(2)鋳型1本鎖DNAへのプライマーのアニーリング、(3)DNAポリメラーゼを用いた前記プライマーの伸長、という3ステップを1サイクルとし、このサイクルを繰り返すことによって、試料中の標的核酸を増幅する方法である。
数コピーといった微量サンプルからでも標的核酸を何十万倍に増幅することができ、研究分野のみならず、遺伝子診断、臨床診断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も、広く用いられるようになってきている。
PCR (polymerase chain reaction) is (1) DNA denaturation by heat treatment (dissociation from double-stranded DNA to single-stranded DNA), (2) annealing of primer to template single-stranded DNA, (3) DNA polymerase This is a method of amplifying a target nucleic acid in a sample by repeating the cycle with three steps of extension of the primer using.
The target nucleic acid can be amplified hundreds of thousands of times even from a small amount of sample such as several copies, and it is widely used not only in the research field but also in the forensic field such as genetic diagnosis and clinical diagnosis, or in microbial testing in food and the environment. It has come to be used.

一方、PCRは非常に高感度な検出方法であるため、以前に行ったPCR増幅産物のキャリーオーバーによる偽陽性が問題となる。そこで、dTTPの代わりにdUTPなどの塩基類似体を含む基質を用いてPCRを行い、増幅産物にウラシル塩基を取り込ませ、次のPCRを行う際にUracil−N−Glycosylase(UNG)処理することで、コンタミネーション(キャリーオーバー)した増幅産物を分解する手法(dUTP/UDGコンタミネーション除去法)がとられている(非特許文献1)。   On the other hand, since PCR is a very sensitive detection method, false positives caused by carry-over of previously performed PCR amplification products become a problem. Therefore, PCR is performed using a substrate containing a base analog such as dUTP instead of dTTP, uracil base is incorporated into the amplification product, and uracil-N-glycosylase (UNG) treatment is performed in the next PCR. A technique (dUTP / UDG contamination removal method) for decomposing contaminated (carry over) amplification products has been used (Non-patent Document 1).

しかしながら、dUTP/UDGコンタミネーション除去法において、dTTPの代わりにdUTPを基質としてPCRを行うと、反応効率が低下し、増幅産物の量が減少することが問題となっていた。また、ウラシルを含んだ鋳型DNAを増幅する際にも、反応効率が低下し、増幅産物の量が減少することが知られている。
そこで、dUTPが存在していても、また鋳型DNAにウラシルが含まれていても、通常のdTTPを用いたときや通常のアデニン、シトシン、グアニン、チミンからなる鋳型を増幅するときのように十分な増幅量を示す核酸増幅法が求められていた。
However, in the dUTP / UDG contamination removal method, when PCR is carried out using dUTP instead of dTTP as a substrate, there has been a problem that the reaction efficiency is lowered and the amount of amplified product is reduced. It is also known that when a template DNA containing uracil is amplified, the reaction efficiency is lowered and the amount of amplification product is reduced.
Therefore, even if dUTP is present or the template DNA contains uracil, it is sufficient when normal dTTP is used or when a template composed of normal adenine, cytosine, guanine, and thymine is amplified. There has been a need for a nucleic acid amplification method that exhibits a large amount of amplification.

特許4395377Patent 4395377 特表2006−507012Special table 2006-507012

Gene, Vol.93(1), 125-128 (1990)Gene, Vol. 93 (1), 125-128 (1990)

そこで、本発明は塩基類似体を含む核酸増幅の反応組成において、標的核酸の効率的な増幅法を提供することを目的とする。さらに本発明の他の目的は、上記の目的に適した試薬キットを提供することにある。要約すれば本発明の目的は、塩基類似体存在下の遺伝子の増幅に適したPCR改良法およびPCR反応試薬を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an efficient method for amplifying a target nucleic acid in a reaction composition for nucleic acid amplification containing a base analog. Furthermore, the other object of this invention is to provide the reagent kit suitable for said objective. In summary, an object of the present invention is to provide an improved PCR method and a PCR reaction reagent suitable for amplification of a gene in the presence of a base analog.

前記目的を達成するための本発明の核酸増幅方法は、塩基類似体を含む核酸増幅の反応組成において、ウラシルなどの塩基類似体に対して減少した塩基類似体検出活性を有するファミリーBに属するDNAポリメラーゼと、PCNAと、を用いることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the nucleic acid amplification method of the present invention comprises a DNA belonging to Family B having a reduced base analog detection activity with respect to a base analog such as uracil in a reaction composition of nucleic acid amplification including a base analog. It is characterized by using a polymerase and PCNA.

すなわち、本発明者は塩基類似体を含む核酸増幅の反応組成において、減少した塩基類似体検出活性を有するファミリーBに属するDNAポリメラーゼと、PCNAとを用いることで、塩基類似体が存在しても、通常の塩基存在下と同様以上の増幅量を示すPCRが可能になることを見いだし、本発明を成すに至った。   That is, the present inventor uses a DNA polymerase belonging to Family B having reduced base analog detection activity and PCNA in a nucleic acid amplification reaction composition containing a base analog, so that even if the base analog exists. As a result, it has been found that PCR can be performed with the same amount of amplification as in the presence of a normal base, and the present invention has been achieved.

代表的な本願発明は以下の通りである。
[1]
塩基類似体を含む反応組成で核酸を増幅させる方法であって、前記反応組成に、
(a)減少した塩基類似体検出活性を有するファミリーBに属するDNAポリメラーゼの変異体、および
(b)PCNA
を含む、前記核酸増幅方法。
[2]
減少した塩基類似体検出活性を有するファミリーBに属するDNAポリメラーゼの変異体が、以下の(a1)から(a3)のいずれかで示されるものである、[1]に記載の核酸増幅方法。
(a1)配列番号1または配列番号2で示されるアミノ酸配列の7、36、37、90〜97および112〜119番目のうち、少なくとも1つのアミノ酸の改変を有するアミノ酸配列からなるポリペプチド。
(a2)(a1)で示されるDNAポリメラーゼ変異体において、さらに、7、36、37、90〜97および112〜119番目以外の部位において少なくとも1つのアミノ酸が改変されており、そのアミノ酸配列と配列番号1との同一性が80%以上またはそのアミノ酸配列と配列番号2との同一性が80%以上であり、かつ、減少した塩基類似体検出活性を有するポリペプチド。
(a3)(a1)で示されるDNAポリメラーゼ変異体において、さらに、7、36、37、90〜97および112〜119番目以外の部位において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されており、かつ、減少した塩基類似体検出活性を有するポリペプチド。
[3]
減少した塩基類似体検出活性を有するファミリーBに属するDNAポリメラーゼの変異体が、配列番号1または配列番号2で示されるアミノ酸配列の7、36、93番目に相当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アミノ酸配列からなるポリペプチドである、[2]に記載の核酸増幅法。
[4]
ファミリーBに属するDNAポリメラーゼがさらに3’−5’エキソヌクレアーゼ活性領域を構成するアミノ酸のいずれかに、少なくとも1つのアミノ酸の改変を有する変異体である、[1]〜[3]のいずれかに記載の核酸増幅法。
[5]
ファミリーBに属するDNAポリメラーゼの3’−5’エキソヌクレアーゼ活性領域への改変が配列番号1または配列番号2で示されるアミノ酸配列のD141、I142、E143、H147、N210及びY311に相当するアミノ酸のいずれかに、少なくとも1つのアミノ酸の改変である、[1]〜[4]のいずれかに記載の核酸増幅法。
[6]
PCNAが、以下の(b1)から(b3)のいずれかで示されるものである、[1]〜[5]のいずれかに記載の核酸増幅方法。
(b1)配列番号11または配列番号12で示されるアミノ酸配列において、下記(x)および(y)で示される群の位置に存在するアミノ酸残基のうち少なくともひとつの改変を有し、かつ、増幅増強活性を示すポリペプチド。
(x)82、84、109番目のアミノ酸残基群
(y)139、143、147番目のアミノ酸残基群
(b2)(b1)で示されるPCNAにおいて、さらに、(x)および(y)で示される群以外の部位において、1若しくは数個のアミノ酸残基が置換、欠失、挿入および/または付加されているアミノ酸配列からなり、増幅増強活性を有するポリペプチド。
(b3)配列番号11で示されるアミノ酸配列との同一性が80%以上、または、配列番号12で示されるアミノ酸配列との同一性が80%以上であるアミノ酸配列からなり、増幅増強活性を有するポリペプチド。
[7]
PCNAが配列番号11または配列番号12の、143番目に相当するアミノ酸を塩基性アミノ酸に改変したもの、82番目と143番目を共に中性アミノ酸に改変したもの、147番目を中性アミノ酸に改変したもの、または、109番目と143番目を共に中性アミノ酸に改変したもののいずれかの変異体である、[1]〜[6]のいずれかに記載の核酸増幅方法。
[8]
精製工程を経ていない生体試料を核酸増幅反応液に添加し、生体試料中の標的核酸を増幅する[1]〜[7]のいずれかに記載の核酸増幅法。
[9]
生体試料が、動植物組織、体液、排泄物、細胞、細菌、ウイルスのいずれかである[1]〜[8]のいずれかに記載の核酸増幅法。
[10]
以下の(a)から(e)を含む、核酸増幅反応を行うための試薬。
(a)減少した塩基類似体検出活性を有するファミリーBに属するDNAポリメラーゼの変異体
(b)PCNA
(c)プライマー対
(d)DNA合成基質(デオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP))
(e)Mgイオンを含むバッファー溶液
[11]
[10]に記載の試薬を含むキット。
The representative invention of the present application is as follows.
[1]
A method of amplifying a nucleic acid with a reaction composition comprising a base analog, the reaction composition comprising:
(A) a variant of a DNA polymerase belonging to family B having reduced base analog detection activity, and (b) PCNA
Including the nucleic acid amplification method.
[2]
The nucleic acid amplification method according to [1], wherein the mutant of DNA polymerase belonging to family B having reduced base analog detection activity is represented by any one of (a1) to (a3) below.
(A1) A polypeptide comprising an amino acid sequence having at least one amino acid modification among amino acid sequences 7, 36, 37, 90 to 97 and 112 to 119 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2.
(A2) In the DNA polymerase mutant represented by (a1), at least one amino acid is further modified at positions other than the 7, 36, 37, 90 to 97, and 112 to 119th positions. A polypeptide having 80% or more identity with No. 1 or 80% or more identity between its amino acid sequence and SEQ ID NO: 2 and having reduced base analog detection activity.
(A3) In the DNA polymerase mutant represented by (a1), one or several amino acids are further deleted, substituted, or added at sites other than positions 7, 36, 37, 90 to 97, and 112 to 119. And a polypeptide having reduced base analog detection activity.
[3]
A variant of a DNA polymerase belonging to Family B having reduced base analog detection activity is at least one amino acid among amino acids corresponding to the 7, 36, and 93rd amino acid sequences of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 The nucleic acid amplification method according to [2], which is a polypeptide consisting of an amino acid sequence having the modification of
[4]
Any one of [1] to [3], wherein the DNA polymerase belonging to family B is a mutant having at least one amino acid modification in any of the amino acids constituting the 3′-5 ′ exonuclease active region The nucleic acid amplification method described.
[5]
Any of the amino acids corresponding to D141, I142, E143, H147, N210 and Y311 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 is altered to the 3′-5 ′ exonuclease active region of DNA polymerase belonging to family B The nucleic acid amplification method according to any one of [1] to [4], wherein the method is a modification of at least one amino acid.
[6]
The nucleic acid amplification method according to any one of [1] to [5], wherein the PCNA is represented by any of the following (b1) to (b3).
(B1) In the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 or SEQ ID NO: 12, it has at least one modification among the amino acid residues present at the position of the group represented by (x) and (y) below, and is amplified A polypeptide exhibiting potentiating activity.
(X) In the PCNA represented by the 82, 84, 109th amino acid residue group (y), 139, 143, 147th amino acid residue group (b2) (b1), further in (x) and (y) A polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or several amino acid residues are substituted, deleted, inserted and / or added at a site other than the group shown and having amplification enhancing activity.
(B3) It comprises an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 or 80% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12, and has amplification enhancing activity Polypeptide.
[7]
PCNA, SEQ ID NO: 11 or SEQ ID NO: 12, amino acid corresponding to position 143 was changed to basic amino acid, both amino acid 82 and 143 were changed to neutral amino acid, and position 147 was changed to neutral amino acid Or the nucleic acid amplification method according to any one of [1] to [6], which is a mutant of any one of those obtained by altering both the 109th and 143rd positions to neutral amino acids.
[8]
The nucleic acid amplification method according to any one of [1] to [7], wherein a biological sample that has not undergone a purification step is added to a nucleic acid amplification reaction solution to amplify a target nucleic acid in the biological sample.
[9]
The nucleic acid amplification method according to any one of [1] to [8], wherein the biological sample is any of animal and plant tissues, body fluids, excreta, cells, bacteria, and viruses.
[10]
A reagent for performing a nucleic acid amplification reaction, comprising the following (a) to (e):
(A) a variant of a DNA polymerase belonging to family B having reduced base analog detection activity (b) PCNA
(C) Primer pair (d) DNA synthesis substrate (deoxynucleotide triphosphate (dNTP))
(E) Buffer solution containing Mg ions [11]
[10] A kit comprising the reagent according to [10].

本発明によって、dUTP/UDGコンタミネーション除去法によるコンタミネーションを防げるため、研究分野だけでなく、同じサンプルを何度も増幅する遺伝子診断などの臨床分野もしくは法医学分野、あるいは食品や環境中の微生物検査等においても広く利用することができる   According to the present invention, in order to prevent contamination by the dUTP / UDG contamination removal method, not only in the research field, but also in the clinical field or forensic field such as genetic diagnosis in which the same sample is amplified many times, or in the microbial examination in food and the environment Can also be used widely

KOD DNAポリメラーゼおよびその種々の改変体のウラシルの検出活性の評価Evaluation of uracil detection activity of KOD DNA polymerase and its various variants KOD DNAポリメラーゼおよびその種々の改変体のウラシルの検出活性の評価Evaluation of uracil detection activity of KOD DNA polymerase and its various variants KOD DNAポリメラーゼおよびその種々の改変体のウラシルの検出活性の評価Evaluation of uracil detection activity of KOD DNA polymerase and its various variants KOD DNAポリメラーゼおよびその種々の改変体のウラシルの検出活性の評価Evaluation of uracil detection activity of KOD DNA polymerase and its various variants PCNAの増幅増強活性の評価Evaluation of PCNA amplification enhancing activity PCNA添加による長鎖ターゲットの増幅比較Comparison of amplification of long-chain targets by adding PCNA PCNA添加による血液からの増幅評価Evaluation of amplification from blood by adding PCNA PCNA添加による血液からの増幅評価Evaluation of amplification from blood by adding PCNA PCNA添加による血液からの増幅評価Evaluation of amplification from blood by adding PCNA PCNA添加による植物ライセートからの増幅Amplification from plant lysate by addition of PCNA PCNA添加による爪、髪、口腔粘膜からの増幅Amplification from nails, hair and oral mucosa by adding PCNA PCNA添加によるバイサルファイト処理後のDNAからの増幅Amplification from DNA after bisulfite treatment by adding PCNA PCNAの多量体形成に関するアミノ酸領域を示す図The figure which shows the amino acid region regarding multimer formation of PCNA 本発明の核酸増幅法に用いるDNAポリメラーゼを用いた糞便存在下からの増幅評価Evaluation of amplification from the presence of feces using DNA polymerase used in the nucleic acid amplification method of the present invention

以下、本発明の実施形態を示しつつ、本発明についてさらに詳説する。
本明細書においては、塩基配列、アミノ酸配列およびその個々の構成因子については、アルファベット表記による簡略化した記号を用いる場合があるが、いずれも分子生物学・遺伝子工学分野における慣行に従う。また、本明細書においては、アミノ酸配列の変異を簡潔に示すため、例えば「D143A」などの表記を用いる。「D143A」は、第143番目のアスパラギン酸をアラニンに置換したことを示しており、すなわち、置換前のアミノ酸残基の種類、その場所、置換後のアミノ酸残基の種類を示している。また、配列番号は、特に断らない限り、配列表に記載された配列番号に対応する。また、多重変異体の場合は、上記の表記を「/」でつなげて表す。たとえば「D143A/D147A」は、第143番目のアスパラギン酸をアラニンに置換し、かつ、第147番目のアスパラギン酸をアラニンに置換したことを示す。三重変異体以上の多重変異体については、さらに「/」の記号のあとに「P36H」などの変異箇所についての情報を追記する。
また、本明細書において「変異型PCNA」などという場合の「変異型」とは、従来知られたPCNAとは異なるアミノ酸配列を備えることを意味するものであり、人為的変異によるか自然界における変異によるかを区別するものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail while showing embodiments of the present invention.
In this specification, the base sequence, amino acid sequence, and individual components thereof may be simplified by alphabetical symbols, but all follow the practices in the fields of molecular biology and genetic engineering. Further, in this specification, in order to simply show the mutation of the amino acid sequence, for example, a notation such as “D143A” is used. “D143A” indicates that the 143rd aspartic acid was substituted with alanine, that is, the type of amino acid residue before substitution, its location, and the type of amino acid residue after substitution. Further, the sequence numbers correspond to the sequence numbers described in the sequence listing unless otherwise specified. In the case of multiple mutants, the above notation is connected by “/”. For example, “D143A / D147A” indicates that the 143rd aspartic acid was substituted with alanine and the 147th aspartic acid was substituted with alanine. For multiple mutants more than triple mutants, information on the mutation site such as “P36H” is added after the symbol “/”.
In the present specification, the term “mutant” in the case of “mutant PCNA” means that it has an amino acid sequence different from the conventionally known PCNA, and is caused by artificial mutation or natural variation. It does not distinguish whether or not.

(1)核酸増幅方法
本発明の実施形態の一つは、塩基類似体を含む反応組成で核酸を増幅させる方法であって、前記反応組成に、
(a)減少した塩基類似体検出活性を有するファミリーBに属するDNAポリメラーゼの変異体、および
(b)PCNA
を含む、前記核酸増幅方法である。
(1) Nucleic acid amplification method One of the embodiments of the present invention is a method of amplifying a nucleic acid with a reaction composition containing a base analog, wherein the reaction composition comprises:
(A) a variant of a DNA polymerase belonging to family B having reduced base analog detection activity, and (b) PCNA
It is the said nucleic acid amplification method containing.

本発明の方法において、核酸の増幅方法はDNAポリメラーゼで増幅可能な方法であれば特に限定されない。典型的にはPCRであるが、本発明はPCRのみならず、DNAを鋳型とし、1種のプライマー、dNTP(デオキシリボヌクレオチド3リン酸)を反応させることによりプライマーを伸長して、DNAプライマー伸長物を合成する方法にも使用される。具体的には、プライマーエクステンション法、シークエンス法、従来の温度サイクルを行わない方法およびサイクルシーケンス法を含む。   In the method of the present invention, the nucleic acid amplification method is not particularly limited as long as it can be amplified by a DNA polymerase. Typically, PCR is used, but the present invention is not limited to PCR, and a DNA primer extension product is obtained by extending a primer by reacting with one kind of primer, dNTP (deoxyribonucleotide triphosphate), using DNA as a template. It is also used in the method of synthesizing. Specifically, a primer extension method, a sequencing method, a conventional method that does not perform temperature cycling, and a cycle sequence method are included.

本発明における塩基類似体とは、アデニン(A)、シトシン(C)、グアニン(G)、チミン(T)以外の塩基を示し、例えば、ウラシル(U)やイノシン(I)などが挙げられるが、これらに限定されない。   The base analog in the present invention refers to a base other than adenine (A), cytosine (C), guanine (G), and thymine (T), and examples thereof include uracil (U) and inosine (I). However, it is not limited to these.

本発明における塩基類似体を含む反応組成とは、核酸増幅する組成に、塩基類似体を含むものであって、塩基類似体は、DNA合成用基質(デオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP))として反応組成に含まれてもよく、また核酸増幅に用いられるプライマーに含まれていてもよく、また増幅対象DNAに含まれていてもよい。   The reaction composition including a base analog in the present invention includes a base analog in the composition for nucleic acid amplification, and the base analog reacts as a substrate for DNA synthesis (deoxynucleotide triphosphate (dNTP)). It may be included in the composition, may be included in a primer used for nucleic acid amplification, or may be included in DNA to be amplified.

本発明の核酸増幅法に適用される核酸は、DNAポリメラーゼで増幅可能なものであればその長さや配列、GC含量の違いなどに制約を受けず、特に限定されない。
前記核酸は、典型的には、アデニン(A)、シトシン(C)、グアニン(G)、チミン(T)で構成されるDNAであるが、本発明の核酸増幅方法ではDNAポリメラーゼとして「減少した塩基類似体(本明細書では、アデニンやシトシン、グアニン、チミン以外の塩基を塩基類似体と称する。)検出活性」を有する変異体を用いるので、アデニンやシトシン、グアニン、チミン以外の塩基、例えばウラシルやイノシンなどを含むものであってもよい。
以下、本明細書では特に断りのない限り、DNAを構成する塩基には、上記のA、C、G、Tおよび塩基類似体のいずれを含んでも良いものとする。
The nucleic acid applied to the nucleic acid amplification method of the present invention is not particularly limited as long as it can be amplified by DNA polymerase, and is not limited by its length, sequence, GC content, or the like.
The nucleic acid is typically DNA composed of adenine (A), cytosine (C), guanine (G), and thymine (T). However, in the nucleic acid amplification method of the present invention, the nucleic acid is “reduced”. Since a mutant having a base analog (in this specification, a base other than adenine, cytosine, guanine, and thymine is referred to as a base analog) is used, a base other than adenine, cytosine, guanine, and thymine, for example, It may contain uracil or inosine.
Hereinafter, unless otherwise specified in the present specification, the base constituting the DNA may include any of the above A, C, G, T, and base analogs.

本発明の核酸増幅法に適用される核酸は、dUTPを取り込ませる場合は、核酸にTが含まれることが必要であり、Tが10個以上含まれていることが好ましい。   When the nucleic acid applied to the nucleic acid amplification method of the present invention incorporates dUTP, it is necessary that the nucleic acid contains T, and it is preferable that 10 or more T be contained.

[生体試料]
本発明の核酸増幅法に適用する生体試料は、生体から採取された試料であれば特に限定されない。例えば、動植物組織、体液、排泄物、細胞、細菌、ウイルス等をいう。体液には血液や唾液が含まれ、細胞には血液から分離した白血球が含まれるが、これらに限定されるものではない。前記生体試料には、食品などの加工製品、土壌などの自然環境や、事業所、住居などの生活環境の中に存在するものであって、生体に由来するものも含まれる。
[Biological sample]
The biological sample applied to the nucleic acid amplification method of the present invention is not particularly limited as long as it is a sample collected from a living body. For example, it refers to animal and plant tissues, body fluids, excreta, cells, bacteria, viruses and the like. Body fluid includes blood and saliva, and cells include, but are not limited to, leukocytes separated from blood. The biological sample includes a processed product such as food, a natural environment such as soil, and a living environment such as a business establishment and a residence, and those derived from a living body.

本発明の核酸増幅法に適用する生体試料は、精製工程を経ていないものであってもよい。すなわち、本発明における核酸増幅法は、精製工程を経ていない生体試料を核酸増幅反応液に添加し、生体試料中の標的核酸を増幅する方法であってもよい。   The biological sample applied to the nucleic acid amplification method of the present invention may not be subjected to a purification step. That is, the nucleic acid amplification method in the present invention may be a method in which a biological sample that has not undergone a purification step is added to a nucleic acid amplification reaction solution to amplify a target nucleic acid in the biological sample.

精製とは、生体試料の組織、細胞壁などの夾雑物質と生体試料中のDNAを分離する方法であり、フェノールあるいはフェノール・クロロホルム等を用いて、DNAを分離する方法や、イオン交換樹脂、ガラスフィルターあるいはタンパク凝集作用を有する試薬によってDNAを分離する方法がある。本発明における核酸増幅法は、生体試料をこれらの精製法をとることなく、核酸増幅反応液に添加し増幅してもよい。   Purification is a method for separating contaminants such as tissues and cell walls of biological samples from DNA in biological samples. Methods for separating DNA using phenol or phenol / chloroform, ion exchange resins, glass filters, etc. Alternatively, there is a method of separating DNA with a reagent having a protein aggregation action. In the nucleic acid amplification method of the present invention, a biological sample may be added to a nucleic acid amplification reaction solution and amplified without taking these purification methods.

「精製工程を経ていない生体試料」とは、生体試料そのもの、あるいは液体の生体試料を水などの溶媒を用いて希釈したもの、固体の生体試料を水などの溶媒に添加し熱をかけて破砕させたものなどが挙げられる。
臓器や細胞など、増幅対象となる核酸が試料の組織内に存在する場合、前記核酸を抽出するために組織を破壊する行為(物理的な処理による破壊、界面活性剤などを使用した破壊など)は、本発明で言う精製に該当しない。また、前記方法で得られた試料、または、生体試料を、緩衝液などにより希釈する行為も本発明で言う精製に該当しない。
“A biological sample that has not undergone a purification process” refers to a biological sample itself, or a liquid biological sample diluted with a solvent such as water, or a solid biological sample added to a solvent such as water and crushed by heat. And the like.
When nucleic acids to be amplified such as organs and cells are present in the tissue of the sample, an act of destroying the tissue to extract the nucleic acid (destruction by physical treatment, destruction using a surfactant, etc.) Does not correspond to the purification referred to in the present invention. Further, the act of diluting the sample obtained by the above method or the biological sample with a buffer solution does not correspond to the purification referred to in the present invention.

本発明の核酸増幅法に適用する生体試料は、バイサルファイト処理を経たものであってもよい。すなわち、本発明における核酸増幅法は、バイサルファイト処理後のDNAを増幅する方法であってもよい。
DNAのメチル化を解析する手法として、バイサルファイト処理後のDNAをシークエンスする方法が取られている。バイサルファイト処理は非メチル化シトシンをウラシルに変換し、一方、メチル化シトシンは変換されないことから、シークエンスを確認することでメチル化シトシン、非メチル化シトシンを区別することができる。
The biological sample applied to the nucleic acid amplification method of the present invention may have undergone bisulfite treatment. That is, the nucleic acid amplification method in the present invention may be a method of amplifying DNA after bisulfite treatment.
As a technique for analyzing DNA methylation, a method of sequencing DNA after bisulfite treatment has been adopted. Bisulfite treatment converts unmethylated cytosine into uracil, while methylated cytosine is not converted. Therefore, methylated cytosine and unmethylated cytosine can be distinguished by confirming the sequence.

本発明の方法において、PCRの場合の代表的な条件を以下に示すが、これに限定されるものではない。
増幅対象DNAに、
(a)減少した塩基類似体検出活性を有するファミリーBに属するDNAポリメラーゼの変異体
(b)PCNA
のほか、
(c)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
(d)DNA合成基質(デオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP))、および、
(e)マグネシウムイオン、アンモニウムイオン及び/又はカリウムイオンを含むバッファー溶液を、混合し、
サーマルサイクラー等を用いて反応液の温度を上下させることにより、(1)DNA変性、(2)プライマーのアニーリング、(3)プライマーの伸長の熱サイクルを繰り返し、特定のDNA断片を増幅させる。
上記PCR方法においては、必要に応じて、さらに、BSA、非イオン界面活性剤を用いてもよい。
In the method of the present invention, typical conditions in the case of PCR are shown below, but are not limited thereto.
In the amplification target DNA,
(A) a variant of a DNA polymerase belonging to family B having reduced base analog detection activity (b) PCNA
Besides,
(C) a pair of primers in which one primer is complementary to the DNA extension product of the other primer (d) a DNA synthesis substrate (deoxynucleotide triphosphate (dNTP)), and
(E) mixing a buffer solution containing magnesium ions, ammonium ions and / or potassium ions;
By raising or lowering the temperature of the reaction solution using a thermal cycler or the like, a specific DNA fragment is amplified by repeating (1) DNA denaturation, (2) primer annealing, and (3) primer extension thermal cycle.
In the PCR method, BSA and a nonionic surfactant may be further used as necessary.

上記PCR方法においては、必要に応じて、さらに、耐熱性DNAポリメラーゼのポリメラーゼ活性及び/又は3’−5’エキソヌクレアーゼ活性を抑制する活性を有する抗体を用いても良い。前記抗体としては、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体などが挙げられる。本反応組成は、PCRの感度上昇、非特異増幅の軽減に特に有効である。   In the PCR method, if necessary, an antibody having the activity of suppressing the polymerase activity and / or 3'-5 'exonuclease activity of the thermostable DNA polymerase may be used. Examples of the antibody include a monoclonal antibody and a polyclonal antibody. This reaction composition is particularly effective for increasing the sensitivity of PCR and reducing nonspecific amplification.

(1.1)ファミリーBに属するDNAポリメラーゼの変異体
本発明の方法に用いるファミリーBに属するDNAポリメラーゼの変異体は、「減少した塩基類似体検出活性」を有する。
(1.1.1)塩基類似体検出活性
塩基類似体検出活性とは、塩基類似体と強く結合し、ポリメラーゼ機能を阻害する活性を示す。(塩基類似体検出活性の評価方法については、後述する。)
通常、ファミリーBに属するDNAポリメラーゼは、塩基類似体であるウラシルやイノシンを検出すると強く結合し、ポリメラーゼ機能がほぼ完全に阻害されるが、本発明の核酸増幅法に用いるDNAポリメラーゼは、ファミリーBに属するDNAポリメラーゼの塩基類似体検出活性を減少させるよう、野生型のアミノ酸配列に改変を施した変異体である。したがって、ウラシルやイノシンなどの塩基類似体が存在していても、ポリメラーゼ機能が完全に阻害されることなくDNA合成(DNAポリメラーゼの伸長反応)が進む。
(1.1) Variant of DNA polymerase belonging to family B The mutant of DNA polymerase belonging to family B used in the method of the present invention has “reduced base analog detection activity”.
(1.1.1) Base analog detection activity The base analog detection activity is an activity that strongly binds to a base analog and inhibits the polymerase function. (The method for evaluating the base analog detection activity will be described later.)
Usually, a DNA polymerase belonging to Family B binds strongly when a base analog such as uracil or inosine is detected, and the polymerase function is almost completely inhibited. Is a variant obtained by modifying the wild-type amino acid sequence so as to reduce the base analog detection activity of DNA polymerase belonging to. Therefore, even if a base analog such as uracil or inosine is present, DNA synthesis (DNA polymerase elongation reaction) proceeds without completely inhibiting the polymerase function.

<塩基類似体検出活性の測定方法>
塩基類似体検出活性は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、および評価対象のDNAポリメラーゼを含む通常のPCR反応液に、dUTP溶液を、終濃度0.5μM〜200μMで添加し、熱サイクルを行う。反応後にエチジウムブロマイド染色アガロース電気泳動でPCR産物の有無を確認し、許容できたdUTP濃度によって、ウラシルの検出活性を評価することが出来る。ウラシル検出活性の高いDNAポリメラーゼは少しのdUTPの添加で伸長反応が阻害され、PCR産物が確認できない。またウラシルの検出活性の低いDNAポリメラーゼは高濃度のdUTPを添加しても問題なくPCRによる遺伝子増幅が確認できる。
<Measurement method of base analog detection activity>
Base analog detection activity can be assessed by PCR. For example, a dUTP solution is added at a final concentration of 0.5 μM to 200 μM to a normal PCR reaction solution containing DNA as a template, buffer material, magnesium, dNTPs, primers, and a DNA polymerase to be evaluated, and thermal cycling is performed. . After the reaction, the presence or absence of a PCR product can be confirmed by ethidium bromide-stained agarose electrophoresis, and the detection activity of uracil can be evaluated by the allowable dUTP concentration. A DNA polymerase having a high uracil detection activity inhibits the extension reaction when a little dUTP is added, and the PCR product cannot be confirmed. In addition, DNA polymerase with low uracil detection activity can confirm gene amplification by PCR without problems even when a high concentration of dUTP is added.

本明細書において塩基類似体検出活性の測定は、以下の方法に従う。
(反応液の調製)
活性測定対象のDNAポリメラーゼ 1U(DNAポリメラーゼの活性測定法については、(1.1.3)で後述。)と、ベースとなる緩衝液(活性測定対象がThermococcus kodakaraensis(配列番号1)またはその変異体の場合、KOD −Plus− Ver.2(Toyobo社製)添付の10×PCR Bufferを、活性測定対象がPryrococcus furiosus(配列番号2)またはその変異体の場合、Pfu DNA Polymerase(Agilent社製)添付の10×PCR Bufferを用いる。その他のDNAポリメラーゼまたはその変異体の場合は至適の反応BufferもしくはKOD −Plus− Ver.2(Toyobo社製)添付の10×PCR Bufferを代用して用いる。ここで10×とは反応に用いる濃度の10倍に濃縮されていることを示す。
PCRの反応には1×PCR Bufferに1.5mM MgSOと、
0.2mM dNTPs(dATP、dTTP,dCTP、dGTP)と、
約1.3kbを増幅する15pmolの配列番号13及び14に記載のプライマー対と、10ngのヒトゲノムDNA(Roche製)と、
を含む50μlの反応液を調製する。
(PCR)
前記反応液中に、dUTP(Roche製)を終濃度0.5、5、50、100、200μMになるよう添加する。94℃、30秒の前反応の後、98℃、10秒→65℃、30秒→68℃、1分30秒を30サイクル繰り返すスケジュールでPCRを行う。
(増幅産物の検出)
反応終了後、5μlの反応液についてアガロース電気泳動を行い、エチジウムブロマイド染色し、紫外線照射下約1.3kbの増幅DNA断片を確認する。
In this specification, the measurement of the base analog detection activity follows the following method.
(Preparation of reaction solution)
DNA polymerase 1U to be measured for activity (a method for measuring the activity of DNA polymerase will be described later in (1.1.3)) and a base buffer (the activity to be measured is Thermococcus kodakaraensis (SEQ ID NO: 1) or a mutation thereof) 10 × PCR Buffer attached to KOD-Plus-Ver.2 (manufactured by Toyobo) and Pfu DNA Polymerase (manufactured by Agilent) when the activity measurement target is Pyrococcus furiosus (SEQ ID NO: 2) or a mutant thereof. Use the attached 10 × PCR Buffer, or substitute the 10 × PCR Buffer attached to the optimal reaction Buffer or KOD-Plus-Ver.2 (Toyobo) in the case of other DNA polymerases or mutants thereof Used Te. Indicating that it is concentrated 10 times the concentration used in the reaction to herein as 10 ×.
In the PCR reaction, 1 × PCR Buffer is added with 1.5 mM MgSO 4 ,
0.2 mM dNTPs (dATP, dTTP, dCTP, dGTP),
15 pmol of the primer pair set forth in SEQ ID NOs: 13 and 14 for amplifying about 1.3 kb, 10 ng of human genomic DNA (Roche),
Prepare 50 μl of the reaction solution.
(PCR)
DUTP (Roche) is added to the reaction solution to a final concentration of 0.5, 5, 50, 100, and 200 μM. After the pre-reaction at 94 ° C. for 30 seconds, PCR is performed on a schedule of 98 ° C., 10 seconds → 65 ° C., 30 seconds → 68 ° C., 1 minute 30 seconds repeated 30 cycles.
(Detection of amplification products)
After completion of the reaction, 5 μl of the reaction solution is subjected to agarose electrophoresis, stained with ethidium bromide, and an amplified DNA fragment of about 1.3 kb is confirmed under ultraviolet irradiation.

(1.1.2)塩基類似体検出活性が「減少した」かどうかの判断
変異型DNAポリメラーゼの塩基類似体検出活性が「減少した」とは、変異型DNAポリメラーゼの塩基類似体検出活性が野生型のそれと比較して減少していることを言う。
本明細書では、(1.1.1)に記載の<塩基類似体検出活性の測定方法>により変異型と変異がない野生型との塩基類似体検出活性を比較し、変異型の方が野生型より多くのPCR産物を得たことが確認できれば、その変異型DNAポリメラーゼは「減少した塩基類似体検出活性」を有すると判断する。
ただし、前記方法によっても野生型との比較が困難な場合は、dUTPを0.5μMの濃度で添加してもPCRの増幅ができるファミリーBに属するDNAポリメラーゼの変異体については、当該変異体が野生型と比較して減少した塩基類似体検出活性を有すると推定する。
(1.1.2) Determination of whether the base analog detection activity is “decreased” The base analog detection activity of the mutant DNA polymerase is “decreased”. Says that it is reduced compared to that of the wild type.
In the present specification, the base analog detection activity is compared between the mutant type and the wild type without mutation according to <Method for measuring base analog detection activity> described in (1.1.1). If it can be confirmed that more PCR products were obtained than the wild type, it is determined that the mutant DNA polymerase has “reduced base analog detection activity”.
However, when it is difficult to compare with the wild type by the above method, a DNA polymerase mutant belonging to Family B that can amplify PCR even when dUTP is added at a concentration of 0.5 μM Presumed to have reduced base analog detection activity compared to wild type.

(1.1.3)DNAポリメラーゼ活性測定法
本発明の核酸増幅法に用いるDNAポリメラーゼは以下のように活性を測定する。
酵素活性が強い場合には、保存緩衝液(50mM Tris−HCl(pH8.0),50mM KCl,1mM ジチオスレイトール,0.1% Tween20,0.1% Nonidet P40,50% グリセリン)でサンプルを希釈して測定を行う。
(1)下記のA液25μl、B液5μl、C液5μl、滅菌水10μl、及び酵素溶液5μlをマイクロチューブに加えて75℃にて10分間反応する。
(2)その後氷冷し、E液50μl、D液100μlを加えて、攪拌後更に10分間氷冷する。
(3)この液をガラスフィルター(ワットマン製GF/Cフィルター)で濾過し、0.1N 塩酸およびエタノールで十分洗浄する。
(4)フィルターの放射活性を液体シンチレーションカウンター(パッカード製)で計測し、鋳型DNAのヌクレオチドの取り込みを測定する。酵素活性の1単位はこの条件で30分当りの10nmolのヌクレオチドを酸不溶性画分(即ち、D液を添加したときに不溶化する画分)に取り込む酵素量とする。
A:40mM Tris−HCl緩衝液(pH7.5)16mM 塩化マグネシウム15mM ジチオスレイトール100μg/mL BSA(牛血清アルブミン)
B:1.5μg/μl 活性化仔牛胸腺DNA
C:1.5mM dNTP(250cpm/pmol [3H]dTTP)
D:20% トリクロロ酢酸(2mMピロリン酸ナトリウム)
E:1mg/mL 仔牛胸腺DNA
(1.1.3) DNA polymerase activity measurement method The DNA polymerase used in the nucleic acid amplification method of the present invention measures the activity as follows.
If the enzyme activity is strong, the sample is stored in a storage buffer (50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 50 mM KCl, 1 mM dithiothreitol, 0.1% Tween 20, 0.1% Nonidet P40, 50% glycerin). Dilute and measure.
(1) 25 μl of the following solution A, 5 μl of solution B, 5 μl of solution C, 10 μl of sterilized water, and 5 μl of enzyme solution are added to a microtube and reacted at 75 ° C. for 10 minutes.
(2) Then, ice-cool, add 50 μl of E solution and 100 μl of D solution, and stir on ice for 10 minutes after stirring.
(3) This solution is filtered through a glass filter (GF / C filter manufactured by Whatman) and thoroughly washed with 0.1N hydrochloric acid and ethanol.
(4) The radioactivity of the filter is measured with a liquid scintillation counter (manufactured by Packard), and the incorporation of nucleotides into the template DNA is measured. One unit of enzyme activity is defined as the amount of enzyme that takes 10 nmol nucleotides per 30 minutes into the acid-insoluble fraction (that is, the fraction insolubilized when solution D is added) under these conditions.
A: 40 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) 16 mM magnesium chloride 15 mM dithiothreitol 100 μg / mL BSA (bovine serum albumin)
B: 1.5 μg / μl activated calf thymus DNA
C: 1.5 mM dNTP (250 cpm / pmol [3H] dTTP)
D: 20% trichloroacetic acid (2 mM sodium pyrophosphate)
E: 1 mg / mL calf thymus DNA

(1.2)DNAポリメラーゼの改変箇所
(1.2.1)
本発明の核酸増幅法に用いるDNAポリメラーゼは、ファミリーBに属するDNAポリメラーゼ、好ましくは古細菌(Archea)由来のDNAポリメラーゼに、塩基類似体検出活性を減少させるよう改変を施した変異体である。
(1.2) DNA polymerase modification site (1.2.1)
The DNA polymerase used in the nucleic acid amplification method of the present invention is a mutant in which a DNA polymerase belonging to Family B, preferably a DNA polymerase derived from Archaea, has been modified to reduce the base analog detection activity.

ファミリーBに属する古細菌由来のDNAポリメラーゼとしては、パイロコッカス(Pyrococcus)属およびサーモコッカス(Thermococcus)属の細菌から単離されるDNAポリメラーゼが挙げられる。パイロコッカス属由来のDNAポリメラーゼとしては、Pyrococcus furiosus(配列番号2)、Pyrococcus sp.GB−D、Pyrococcus Woesei、Pyrococcus abyssi、Pyrococcus horikoshiiから単離されたDNAポリメラーゼを含むが、これらに限定されない。サーモコッカス属に由来するDNAポリメラーゼとしては、Thermococcus kodakaraensis(配列番号1)、Thermococcus gorgonarius、Thermococcus litoralis、Thermococcus sp.JDF−3、Thermococcus sp.9degrees North−7(Thermococcus sp.9°N−7)、Thermococcus sp.KS−1、Thermococcus celer、又はThermococcus siculiから単離されたDNAポリメラーゼを含むが、これらに限定されない。これらのDNAポリメラーゼを用いたPCR酵素は市販されており、Pfu(Staragene社)、KOD(Toyobo社)、Pfx(Life Technologies社)、Vent(New England Biolabs社)、Deep Vent(New England Biolabs社)、Tgo(Roche社)、Pwo(Roche社)などがある。
なかでもPCR効率の観点から、伸長性や熱安定性の優れたKOD DNAポリメラーゼが好ましい。
Examples of DNA polymerases derived from archaea belonging to family B include DNA polymerases isolated from bacteria of the genera Pyrococcus and Thermococcus. Examples of the DNA polymerase derived from the genus Pyrococcus include Pyrococcus furiosus (SEQ ID NO: 2), Pyrococcus sp. Including, but not limited to, DNA polymerases isolated from GB-D, Pyrococcus Wosei, Pyrococcus abyssi, Pyrococcus horikoshii. Examples of the DNA polymerase derived from the genus Thermococcus include Thermococcus kodakaaraensis (SEQ ID NO: 1), Thermococcus gonorarius, Thermococcus litoralis, Thermococcus sp. JDF-3, Thermococcus sp. 9 degrees North-7 (Thermococcus sp. 9 ° N-7), Thermococcus sp. Including but not limited to DNA polymerase isolated from KS-1, Thermococcus celler, or Thermococcus sicili. PCR enzymes using these DNA polymerases are commercially available, Pfu (Staragene), KOD (Toyobo), Pfx (Life Technologies), Vent (New England Biolabs), Deep Vent (New England) , Tgo (Roche), Pwo (Roche).
Among these, from the viewpoint of PCR efficiency, KOD DNA polymerase excellent in extensibility and thermal stability is preferable.

このようなファミリーBに属する古細菌由来のDNAポリメラーゼ変異体としては、具体的には、Thermococcus kodakaraensis KOD1株由来のDNAポリメラーゼのアミノ酸配列(配列番号1)の1〜40番目、および78〜130番目によって形成されるウラシルの結合に関するアミノ酸配列(ウラシル結合ポケット)の少なくとも1か所に改変を加え、野生型のDNAポリメラーゼと比較してウラシルやイノシンへの結合能力を低下させたDNAポリメラーゼ変異体が例示される。   Specifically, the archaebacteria-derived DNA polymerase mutant belonging to family B specifically includes the 1st to 40th and 78th to 130th amino acid sequences of the DNA polymerase (SEQ ID NO: 1) derived from Thermococcus kodakaraensis KOD1 strain. A DNA polymerase variant in which at least one amino acid sequence (uracil-binding pocket) relating to uracil binding formed by the method is modified, and the ability to bind to uracil or inosine is reduced compared to wild-type DNA polymerase Illustrated.

ウラシルの結合に関するアミノ酸配列はパイロコッカス属に由来するDNAポリメラーゼ及びサーモコッカス属に由来するDNAポリメラーゼにおいて高度に保存されている。サーモコッカス・コダカラエンシスに由来するDNAポリメラーゼ(配列番号1)においては、上述の通り、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。パイロコッカス・フリオサス(配列番号2)においては、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。サーモコッカス・ゴルゴナリウス(配列番号3)においては、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。サーモコッカス・リトラリス(配列番号4)においては、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。パイロコッカス・エスピーGB−D(配列番号5)においては、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。サーモコッカス・エスピーJDF−3(配列番号6)のおいては、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。サーモコッカス・エスピー9°N−7(配列番号7)においては、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。サーモコッカス・エスピーKS−1(配列番号8)においては、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。サーモコッカス・セラー(配列番号9)においては、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。サーモコッカス・シクリ(配列番号10)においては、アミノ酸1〜40、およびアミノ酸78〜130によって形成される。   The amino acid sequence for uracil binding is highly conserved in DNA polymerases from Pyrococcus and DNA polymerases from Thermococcus. As described above, the DNA polymerase (SEQ ID NO: 1) derived from Thermococcus kodakaraensis is formed by amino acids 1 to 40 and amino acids 78 to 130. In Pyrococcus furiosus (SEQ ID NO: 2), it is formed by amino acids 1 to 40 and amino acids 78 to 130. In Thermococcus gorgonarius (SEQ ID NO: 3), it is formed by amino acids 1 to 40 and amino acids 78 to 130. In Thermococcus litoralis (SEQ ID NO: 4), it is formed by amino acids 1 to 40 and amino acids 78 to 130. In Pyrococcus sp. GB-D (SEQ ID NO: 5), it is formed by amino acids 1 to 40 and amino acids 78 to 130. In Thermococcus sp. JDF-3 (sequence number 6), it is formed by amino acids 1-40 and amino acids 78-130. In Thermococcus sp 9 ° N-7 (SEQ ID NO: 7), it is formed by amino acids 1 to 40 and amino acids 78 to 130. In Thermococcus sp KS-1 (SEQ ID NO: 8), it is formed by amino acids 1 to 40 and amino acids 78 to 130. In Thermococcus cellar (SEQ ID NO: 9), it is formed by amino acids 1-40 and amino acids 78-130. In Thermococcus cyclis (SEQ ID NO: 10), it is formed by amino acids 1 to 40 and amino acids 78 to 130.

(1.2.2)
本発明の核酸増幅法に用いる減少した塩基類似体検出活性を有するファミリーBに属するDNAポリメラーゼの変異体として、より好ましいのは、ウラシルと相互作用に直接関連していると想定されている、配列番号1または配列番号2で示されるアミノ酸配列の7、36、37、90〜97および112〜119番目のうち少なくとも1つに改変を加えたファミリーBに属するDNAポリメラーゼの変異体、すなわち、
(a1)配列番号1または配列番号2で示されるアミノ酸配列の7、36、37、90〜97および112〜119番目に相当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アミノ酸配列からなるポリペプチド
である。
(1.2.2)
More preferred as a DNA polymerase variant belonging to Family B having reduced base analog detection activity for use in the nucleic acid amplification method of the present invention is a sequence that is assumed to be directly related to interaction with uracil. A variant of a DNA polymerase belonging to Family B, wherein at least one of the 7, 36, 37, 90 to 97 and 112 to 119 of the amino acid sequence shown in No. 1 or SEQ ID No. 2 is modified,
(A1) Poly consisting of an amino acid sequence having at least one amino acid modification among amino acids corresponding to the seventh, thirty-sixth, thirty-seventh, ninety-seventh to ninety-seventh and ninety-first to ninety-first amino acids of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 It is a peptide.

上記のファミリーBに属するDNAポリメラーゼの変異体は、以下の(a2)のアミノ酸配列で示されるものであってもよい。
(a2)(a1)で示されるDNAポリメラーゼ変異体において、さらに、7、36、37、90〜97および112〜119番目以外の部位において少なくとも1つのアミノ酸が改変されており、そのアミノ酸配列と配列番号1との同一性またはそのアミノ酸配列と配列番号2との同一性が80%以上(好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上)であり、かつ、減少した塩基類似体検出活性を有するポリペプチド。
The mutant of the DNA polymerase belonging to the above family B may be one represented by the following amino acid sequence (a2).
(A2) In the DNA polymerase mutant represented by (a1), at least one amino acid is further modified at positions other than the 7, 36, 37, 90 to 97, and 112 to 119th positions. 80% or more (preferably 85% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 98% or more). More preferably, it is 99% or more) and has a reduced base analog detection activity.

アミノ酸配列の同一性を算出する方法としては、種々の方法が知られている。例えば、市販の又は電気通信回線(インターネット)を通じて利用可能な解析ツールを用いて算出することができる。
本明細書では、全米バイオテクノロジー情報センター(NCBI)の相同性アルゴリズムBLAST(Basic local alignment search tool)http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/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、アミノ酸配列の同一性を算出する。
Various methods are known as methods for calculating the identity of amino acid sequences. For example, it can be calculated using an analysis tool that is commercially available or available through a telecommunication line (Internet).
In the present specification, the homology algorithm BLAST (Basic local alignment search tool) http: //www.National Institute of Biotechnology Information (NCBI). ncbi. nlm. nih. The amino acid sequence identity is calculated by using default (initial setting) parameters in gov / BLAST /.

上記のファミリーBに属するDNAポリメラーゼの変異体は、以下の(a3)のアミノ酸配列で示されるものであってもよい。
(a3)(a1)で示されるDNAポリメラーゼ変異体において、さらに、7、36、37、90〜97および112〜119番目以外の部位において1もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されており、かつ、減少した塩基類似体検出活性を有するポリペプチド。
The mutant of the DNA polymerase belonging to the above family B may be one represented by the following amino acid sequence (a3).
(A3) In the DNA polymerase mutant represented by (a1), one or several amino acids are further deleted, substituted, or added at sites other than positions 7, 36, 37, 90 to 97, and 112 to 119. And a polypeptide having reduced base analog detection activity.

ここで「数個」とは、「減少した塩基類似体検出活性」が維持される限り制限されないが、例えば、全アミノ酸の約20%未満に相当する数であり、好ましくは約15%未満に相当する数であり、さらに好ましくは約10%未満に相当する数であり、より一層好ましくは約5%未満に相当する数であり、最も好ましくは約1%未満に相当する数である。より具体的には、変異されるアミノ酸残基の個数は、例えば、2〜160個、好ましくは2〜120個、より好ましくは2〜80個、更に好ましくは2〜40個であり、より更に好ましくは2〜5個である。   Here, “several” is not limited as long as “decreased base analog detection activity” is maintained, but is, for example, a number corresponding to less than about 20% of all amino acids, preferably less than about 15%. It is a corresponding number, more preferably a number corresponding to less than about 10%, even more preferably a number corresponding to less than about 5%, and most preferably a number corresponding to less than about 1%. More specifically, the number of amino acid residues to be mutated is, for example, 2 to 160, preferably 2 to 120, more preferably 2 to 80, still more preferably 2 to 40, and even more. Preferably it is 2-5.

なお、「配列番号1に示されるアミノ酸配列における7、36、37、90〜97、および112〜119番目に相当するアミノ酸」とは、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を有するDNAポリメラーゼにおいて、配列番号1の7、36、37、90〜97、および112〜119番目に対応する、ウラシルの結合に関すると想定されているアミノ酸を含む表現である。   The “amino acids corresponding to positions 7, 36, 37, 90 to 97, and 112 to 119 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1” are amino acid sequences that are not completely identical to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. In the DNA polymerase having the sequence of SEQ ID NO: 1, the expression includes amino acids assumed to be related to uracil binding, corresponding to positions 7, 36, 37, 90 to 97, and 112 to 119 of SEQ ID NO: 1.

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における、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。   In the present specification, a position (order) on SEQ ID NO: 1 in an amino acid sequence that is not completely identical to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 corresponds to a position corresponding to the position corresponding to the primary structure of the sequence (alignment). , A position corresponding to the position of SEQ ID NO: 1.

配列の一次構造を比較する方法としては、種々の方法が知られている。例えば、市販の又は電気通信回線(インターネット)を通じて利用可能な解析ツールを用いて算出することができる。
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。
Various methods are known as methods for comparing the primary structures of sequences. For example, it can be calculated using an analysis tool that is commercially available or available through a telecommunication line (Internet).
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.

なお、特許文献1または2には、ウラシルと相互作用に直接関連していると想定されている7、36、37、90〜97、および112〜119番目のアミノ酸のいずれかに改変を加えたファミリーBに属するDNAポリメラーゼの変異体がいくつか例示されているが、その全ての改変体が本願の課題にかなう良好な特性を有しているわけではなく、中には活性を失っているものも見られる。   In Patent Document 1 or 2, any of the amino acids at positions 7, 36, 37, 90 to 97, and 112 to 119, which are assumed to be directly related to the interaction with uracil, was modified. Several variants of DNA polymerase belonging to family B are exemplified, but not all of the variants have good properties that meet the subject of the present application, some of which have lost activity Can also be seen.

(1.2.3)
本発明の核酸増幅法に用いる減少した塩基類似体検出活性を有するファミリーBに属するDNAポリメラーゼの変異体は、より好ましくは、配列番号1または配列番号2で示されるアミノ酸配列の7、36、または93番目に相当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アミノ酸配列からなるポリペプチドである。
(1.2.3)
More preferably, the variant of DNA polymerase belonging to Family B having reduced base analog detection activity used in the nucleic acid amplification method of the present invention is 7, 36 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2, or It is a polypeptide comprising an amino acid sequence having at least one amino acid modification among amino acids corresponding to the 93rd amino acid.

前記ポリペプチドにおいて、アミノ酸の改変が1か所である場合、7番目のアミノ酸であるチロシン(Y)が非極性アミノ酸に置換されていることが好ましく、具体的にはY7A、Y7G、Y7V、Y7L、Y7I、Y7P、Y7F、Y7M、Y7W、及びY7Cからなる群より選ばれるアミノ酸置換が例示される。別の例としては、36番目のアミノ酸であるプロリン(P)が正電荷をもつ極性アミノ酸に置換されていることが好ましく、具体的にはP36H、P36K、またはP36Rのアミノ酸置換が例示される。別の例としては、93番目のアミノ酸であるバリン(V)が正電荷をもつ極性アミン酸に置換されていることが好ましく、具体的にはV93Q、V93K、またはV93Rのアミノ酸置換が例示される。   In the polypeptide, when the amino acid is modified at one position, it is preferable that tyrosine (Y) as the seventh amino acid is substituted with a nonpolar amino acid, specifically, Y7A, Y7G, Y7V, Y7L. An amino acid substitution selected from the group consisting of Y7I, Y7P, Y7F, Y7M, Y7W, and Y7C is exemplified. As another example, proline (P), which is the 36th amino acid, is preferably substituted with a positively charged polar amino acid, and specific examples include P36H, P36K, or P36R amino acid substitution. As another example, valine (V), which is the 93rd amino acid, is preferably substituted with a polar amine acid having a positive charge. Specifically, amino acid substitution of V93Q, V93K, or V93R is exemplified. .

より好ましくは、Y7A、P36H、P36K、P36R、V93Q、V93K、及びV93Rからなる群より選ばれるいずれかである。   More preferably, it is any one selected from the group consisting of Y7A, P36H, P36K, P36R, V93Q, V93K, and V93R.

前記ポリペプチドにおいて、アミノ酸の改変が2か所である場合、好ましい変異体として、Y7A/V93K、Y7A/P36H、Y7A/P36R、Y7A/V93R、Y7A/V93QまたはP36H/V93Kなどが挙げられる。好ましくは、Y7A/P36HまたはY7A/V93Kなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   In the polypeptide, when there are two amino acid modifications, preferred mutants include Y7A / V93K, Y7A / P36H, Y7A / P36R, Y7A / V93R, Y7A / V93Q or P36H / V93K. Preferred examples include Y7A / P36H or Y7A / V93K, but are not limited thereto.

(1.2.4)3’−5’エキソヌクレアーゼ領域の改変
本発明の核酸増幅法に用いる改変されたDNAポリメラーゼは、さらに3’−5’エキソヌクレアーゼ領域の改変を含んでいてもよい。
3’−5’エキソアーゼ活性とは、取り込まれたヌクレオチドをDNA重合体の3’末端から除去する能力を指し、上記の3’−5’エキソヌクレアーゼ領域とは、ファミリーBに属するDNAポリメラーゼで高度に保存されている部位であり、サーモコッカス・コダカラエンシスに由来するDNAポリメラーゼ(配列番号1)、パイロコッカス・フリオサスに由来するDNAポリメラーゼ(配列番号2)、サーモコッカス・ゴルゴナリウスに由来するDNAポリメラーゼ(配列番号3)、サーモコッカス・リトラリスに由来するDNAポリメラーゼ(配列番号4)、パイロコッカス・エスピーGB−Dに由来するDNAポリメラーゼ(配列番号5)、サーモコッカス・エスピーJDF−3に由来するDNAポリメラーゼ(配列番号6)、サーモコッカス・エスピー9°N−7に由来するDNAポリメラーゼ(配列番号7)、サーモコッカス・エスピーKS−1に由来するDNAポリメラーゼ(配列番号8)、サーモコッカス・セラーに由来するDNAポリメラーゼ(配列番号9)、又はサーモコッカス・シクリに由来するDNAポリメラーゼ(配列番号10)においては、137〜147、206〜222、および308〜318番目のアミノ酸である。本発明は具体的に配列を提示したDNAポリメラーゼ以外のDNAポリメラーゼにも適用される。また、配列番号1〜10に示されるDNAポリメラーゼ以外のファミリーBに属する古細菌由来DNAポリメラーゼにおいては、配列番号1の137〜147、206〜222、および308〜318番目のアミノ酸からなる3’−5’エキソヌクレアーゼ領域と対応する領域のことを示す。
(1.2.4) Modification of 3′-5 ′ exonuclease region The modified DNA polymerase used in the nucleic acid amplification method of the present invention may further include modification of the 3′-5 ′ exonuclease region.
3′-5 ′ exoase activity refers to the ability to remove incorporated nucleotides from the 3 ′ end of a DNA polymer, and the above 3′-5 ′ exonuclease region is a DNA polymerase belonging to family B and highly DNA polymerase (SEQ ID NO: 1) derived from Thermococcus kodakaraensis, DNA polymerase (SEQ ID NO: 2) derived from Pyrococcus furiosus, DNA derived from Thermococcus gorgonarius Polymerase (SEQ ID NO: 3), DNA polymerase (SEQ ID NO: 4) derived from Thermococcus litoralis, DNA polymerase (SEQ ID NO: 5) derived from Pyrococcus sp. GB-D, Thermococcus sp. JDF-3 DNA polymerase (SEQ ID NO: 6), Thermoco DNA polymerase derived from Cass SP 9 ° N-7 (SEQ ID NO: 7), DNA polymerase derived from Thermococcus sp KS-1 (SEQ ID NO: 8), DNA polymerase derived from Thermococcus cellar (SEQ ID NO: 9) In the DNA polymerase (SEQ ID NO: 10) derived from Thermococcus cyclis, the amino acids 137 to 147, 206 to 222, and 308 to 318 are used. The present invention is also applicable to DNA polymerases other than the DNA polymerase specifically presenting the sequence. Further, in the archaeal DNA polymerase belonging to Family B other than the DNA polymerases shown in SEQ ID NOs: 1 to 10, 3′- consisting of amino acids 137 to 147, 206 to 222, and 308 to 318 of SEQ ID NO: 1 The region corresponding to the 5 ′ exonuclease region is shown.

なお、「配列番号1に示される137〜147、206〜222、および308〜318番目に相当するアミノ酸」とは、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を有するDNAポリメラーゼにおいて、配列番号1の137〜147、206〜222、および308〜318番目に対応するアミノ酸配列を含む表現である。   The “amino acids corresponding to the 137th to 147th, 206th to 222nd, and 308th to 318th amino acids shown in SEQ ID NO: 1” are DNA polymerases having an amino acid sequence that is not completely identical to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1. 3 is an expression including amino acid sequences corresponding to positions 137 to 147, 206 to 222, and 308 to 318 of SEQ ID NO: 1.

上記の3’−5’エキソヌクレアーゼ領域への改変とは、置換、欠失、または付加からなり得る。配列番号1における137〜147、206〜222、および308〜318番目に対応するアミノ酸への改変を示す。より好ましくは、配列番号1における141、142、143、147、210、311番目に対応するアミノ酸の少なくとも一つを改変したものが挙げられる。   Said modification to the 3'-5 'exonuclease region can consist of substitutions, deletions or additions. Modifications to amino acids corresponding to positions 137 to 147, 206 to 222, and 308 to 318 in SEQ ID NO: 1 are shown. More preferably, those obtained by modifying at least one of amino acids corresponding to positions 141, 142, 143, 147, 210, 311 in SEQ ID NO: 1 are included.

前記改変の具体例としては、アミノ酸の改変がD141A/E143A、I142R、N210D、またはY311Fから選択されるいずれか一つが挙げられる。これらの改変体は、前記改変により3’−5’エキソヌクレアーゼ活性が欠損している。
なお、3‘−5’エキソヌクレアーゼ活性を欠損させた(エキソ(−))DNAポリメラーゼとは、活性の完全な欠如を含み、例えば、親酵素と比較して50%(好ましくは20%、さらに好ましくは10%、さらに好ましくは5%、さらに好ましくは1%、さらに好ましくは0.1%、さらに好ましくは0.05%、さらに好ましくは0.03%)以下のエキソヌクレアーゼ活性を有する、改変されたDNAポリメラーゼを指す。
Specific examples of the modification include any one of amino acid modifications selected from D141A / E143A, I142R, N210D, and Y311F. These modified forms are deficient in 3′-5 ′ exonuclease activity due to the modification.
In addition, (exo (−)) DNA polymerase deficient in 3′-5 ′ exonuclease activity includes a complete lack of activity, for example, 50% (preferably 20%, preferably Preferably 10%, more preferably 5%, more preferably 1%, more preferably 0.1%, more preferably 0.05%, more preferably 0.03%) or less exonuclease activity Refers to the DNA polymerase produced.

前記改変の別の具体例としては、アミノ酸の改変がH147E、またはH147Dから選択されるいずれか一つが挙げられる。これらの改変体は、前記改変によりエキソヌクレアーゼ活性を維持したまま、PCR効率を向上させたDNAポリメラーゼである。   Another specific example of the modification includes any one in which the amino acid modification is selected from H147E and H147D. These modified forms are DNA polymerases that have improved PCR efficiency while maintaining exonuclease activity by the modification.

3’−5’エキソヌクレアーゼDNAポリメラーゼを生成する方法や、3‘−5’エキソヌクレアーゼ活性を解析する方法は、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。
例えば、米国特許第6946273号に開示されている。PCR効率を向上させたDNAポリメラーゼとは、PCR産物の量が親酵素と比較して増加している改変されたDNAポリメラーゼを示す。PCR産物の量が親酵素と比較して増加しているかどうかを解析するための方法は、特許第3891330号等に記載されている。
Methods for producing 3′-5 ′ exonuclease DNA polymerase and methods for analyzing 3′-5 ′ exonuclease activity have already been established in the art. Therefore, the modification can be performed according to a known method, and the mode is not particularly limited.
For example, it is disclosed in US Pat. No. 6,946,273. A DNA polymerase with improved PCR efficiency refers to a modified DNA polymerase in which the amount of PCR product is increased compared to the parent enzyme. A method for analyzing whether the amount of the PCR product is increased as compared with the parent enzyme is described in Japanese Patent No. 3891330.

(1.3)PCNA
本発明の核酸増幅方法には、PCNAを用いる。
PCNAとは、Proliferating Cell Nuclear Antigen(増殖核抗原)の略称であり、由来は特に限定されないが、パイロコッカス(Pyrococcus)属およびサーモコッカス(Thermococcus)属の細菌から単離されたPCNAが挙げられる。
パイロコッカス属由来のPCNAとしては、Pyrococcus furiosus、Pyrococcus sp.GB−D、Pyrococcus Woesei、Pyrococcus abyssi、Pyrococcus horikoshiiから単離されたPCNAを含むが、これらに限定されない。
サーモコッカス属に由来するPCNAとしては、Thermococcus kodakaraensis、Thermococcus gorgonarius、Thermococcus litoralis、Thermococcus sp.JDF−3、Thermococcus sp.9degrees North−7(Thermococcus sp.9°N−7)、Thermococcus sp.KS−1、Thermococcus celer、又はThermococcus siculiから単離されたPCNAを含むが、これらに限定されない。
アミノ酸配列が知られているものとしては、Pyrococcus・furiosus由来のもの(配列番号12)(以下、Pfu−PCNAとも表記する)、および、Thermococcus kodakaraensis KOD−1株由来のもの(配列番号11)(以下、KOD−PCNAとも表記する)などがある。
(1.3) PCNA
PCNA is used in the nucleic acid amplification method of the present invention.
PCNA is an abbreviation for Proliferating Cell Nuclear Antigen (Proliferation Nuclear Antigen), and its origin is not particularly limited, and examples include PCNA isolated from bacteria of the genus Pyrococcus and Thermococcus.
As PCNA derived from the genus Pyrococcus, Pyrococcus furiosus, Pyrococcus sp. Including, but not limited to, PCNA isolated from GB-D, Pyrococcus Wosei, Pyrococcus abyssi, Pyrococcus horikoshii.
PCNA derived from the genus Thermococcus includes Thermococcus kodakaraensis, Thermococcus gorgonaris, Thermococcus literalis, Thermococcus sp. JDF-3, Thermococcus sp. 9 degrees North-7 (Thermococcus sp. 9 ° N-7), Thermococcus sp. Including, but not limited to, PCNA isolated from KS-1, Thermococcus celler, or Thermococcus sicili.
Known amino acid sequences include those derived from Pyrococcus furiosus (SEQ ID NO: 12) (hereinafter also referred to as Pfu-PCNA), and those derived from Thermococcus kodakaraensis KOD-1 (SEQ ID NO: 11) ( Hereinafter, it is also expressed as KOD-PCNA).

DNA複製は、DNAヘリカーゼで複製起点の二本鎖構造が解かれることにより開始される。解かれたDNAには、一本鎖DNA結合タンパク質が結合して一本鎖が安定化され、さらに、それぞれの鎖上にプライマーを合成するためのプライマーゼが働く。次に複製因子Replication Factor C(RFCと略称される。)がプライマーを認識して結合し、PCNAをDNA鎖上に誘導する。PCNAはDNAポリメラーゼをDNA鎖上に留めておくためのクランプの役目をし、PCNAと複合したDNAポリメラーゼが新生鎖を合成する。   DNA replication is initiated when the double-stranded structure at the origin of replication is broken by a DNA helicase. Single-stranded DNA-binding protein binds to the unfolded DNA to stabilize the single strand, and primase for synthesizing a primer on each strand works. Next, replication factor Replication Factor C (abbreviated as RFC) recognizes and binds to the primer, and induces PCNA on the DNA strand. PCNA serves as a clamp to keep the DNA polymerase on the DNA strand, and the DNA polymerase complexed with PCNA synthesizes the nascent strand.

本発明で用いるPCNAは増幅増強活性を示すことが好ましい。PCNAは通常、多量体を形成し輪のような構造をとる。PCNA多量体の輪の構造内部にDNAを通すことを「DNAにロードする」と言い、通常はRFCと共同して初めてPCNAはDNAにロードすることができる。増幅増強活性を示す変異体とは単独でDNAにロードする変異体を示し、PCNAの多量体形成に関わる部位を改変し、多量体形成を不安定化することで、RFCなしでもDNAをPCNA多量体内部に通しやすくした変異体を示す。   PCNA used in the present invention preferably exhibits amplification enhancing activity. PCNA usually forms a multimer and has a ring-like structure. Passing DNA through the ring structure of a PCNA multimer is referred to as “loading DNA”, and usually in conjunction with RFC, PCNA can only be loaded into DNA. A mutant that exhibits amplification enhancing activity refers to a mutant that loads DNA alone, alters the site involved in PCNA multimer formation, and destabilizes multimer formation. Mutants that are easy to pass inside.

PCNAが多量体形成に関する部位は、サーモコッカス・コダカラエンシスに由来するPCNA(配列番号11)、パイロコッカス・フリオサスのPCNA(配列番号12)においては、82、84、109番目のアミノ酸からなるN末端領域と139、143、147番目のアミノ酸からなるC末端領域があげられる。N末端領域はプラスに帯電し、C末端領域はマイナスに帯電し、相互作用することで多量体形成を行う。   The site where PCNA is related to multimer formation is PCNA (SEQ ID NO: 11) derived from Thermococcus kodakaraensis, and PCNA of Pyrococcus furiosus (SEQ ID NO: 12) is an N consisting of amino acids 82, 84 and 109. Examples thereof include a terminal region and a C-terminal region consisting of amino acids 139, 143 and 147. The N-terminal region is positively charged, the C-terminal region is negatively charged, and multimers are formed by interaction.

(1.3.1)増幅増強活性
増幅増強活性はPCRによって評価できる。鋳型となるDNA、緩衝材、マグネシウム、dNTPs、プライマー、およびファミリーBに属するDNAポリメラーゼを含む通常のPCR反応液に、評価するPCNAを添加し、PCNA添加なしのものと増幅量を比較することで、増幅増強活性を確認することができる。これにより、PCNAが単独でDNAにロードできるかどうかを確認することができる。
(1.3.1) Amplification enhancing activity The amplification enhancing activity can be evaluated by PCR. By adding PCNA to be evaluated to a normal PCR reaction solution containing DNA as a template, buffer material, magnesium, dNTPs, primers, and DNA polymerase belonging to Family B, and comparing the amount of amplification with that without PCNA The amplification enhancing activity can be confirmed. This makes it possible to confirm whether PCNA can be loaded into DNA alone.

本明細書においては、増幅増強活性はdUTPを含んだ反応系で、減少した塩基類似体検出活性を持つファミリーBに属するDNAポリメラーゼの変異体を用いて評価する。
具体的には以下の方法である。
(i)PCR
KOD −Plus− Ver.2(Toyobo社製)添付の10×PCR Buffer添付を用い、1×PCR Buffer、および1.5mM MgSO、dTTPの代わりにdUTPを含んだ0.2mM dNTPs(dATP、dUTP,dCTP、dGTP)、15pmolのプライマー(1.3kbの増幅には配列番号13及び14、2.8kbの増幅には配列番号15及び16、3.6kbの増幅には配列番号17及び18)、10ngのヒトゲノムDNA(Roche製)、0.8μgのKOD抗体を混合した1U KOD DNAポリメラーゼ V93K変異体(減少した塩基類似体検出活性を持つ古細菌DNAポリメラーゼ変異体)を含む50μlの反応液中に、評価するPCNAを250ng添加し、94℃、30秒の前反応の後、98℃、10秒→60℃、30秒→68℃、1min/kb(1.3kbの増幅には1分30秒、2.8kbの増幅には3分、3.6kbの増幅には4分)を35サイクル繰り返すスケジュールでPCRを行う。
(ii)PCR産物の分析
反応終了後、5μlの反応液についてアガロース電気泳動を行い、エチジウムブロマイド染色し、紫外線照射下、増幅DNA断片を、PCNAを添加していないものと比較することで増幅増強活性を評価することができる。増幅増強活性の高いPCNAは添加によって増幅量が増加する。
In the present specification, the amplification enhancing activity is evaluated using a mutant of a DNA polymerase belonging to Family B having a reduced base analog detection activity in a reaction system containing dUTP.
Specifically, the following method is used.
(I) PCR
KOD-Plus-Ver. 2 (manufactured by Toyobo) 10 × PCR Buffer attached, 1 × PCR Buffer, and 1.5 mM MgSO 4 , 0.2 mM dNTPs containing dUTP instead of dTTP (dATP, dUTP, dCTP, dGTP), 15 pmol of primer (SEQ ID NOs: 13 and 14, for 1.3 kb amplification, SEQ ID NO: 15 and 16, for 2.8 kb amplification, SEQ ID NO: 17 and 18 for amplification of 3.6 kb), 10 ng of human genomic DNA (Roche 250 μg of PCNA to be evaluated in a 50 μl reaction solution containing 1U KOD DNA polymerase V93K mutant (archaebacterium DNA polymerase mutant having reduced base analog detection activity) mixed with 0.8 μg of KOD antibody. And after a pre-reaction at 94 ° C. for 30 seconds, 98 ° C., 10 seconds → 6 ℃, 30 seconds → 68 ℃, 1 min / kb (1 minute 30 seconds for amplification of 1.3 kb, 3 minutes for amplification of 2.8 kb, 4 minutes for amplification of 3.6 kb) Perform PCR.
(Ii) Analysis of PCR product After completion of the reaction, 5 μl of the reaction solution is subjected to agarose electrophoresis, stained with ethidium bromide, and amplified by comparing the amplified DNA fragment with that without addition of PCNA under ultraviolet irradiation. Activity can be evaluated. Addition of PCNA with high amplification enhancing activity increases the amplification amount.

野生型のPCNAをはじめ、単独でDNAにロードできないPCNAは添加しても、PCRの増幅量は変化せず、むしろ増幅量を減らす傾向がある。一方、単独でDNAにロードできる変異体は、PCNA添加なしのもの、また野生型PCNA添加のものと比べて優れた増幅量を得ることができる。   Even if wild-type PCNA or other PCNA that cannot be loaded into DNA alone is added, the PCR amplification amount does not change, but rather the amplification amount tends to decrease. On the other hand, a mutant that can be loaded into DNA alone can obtain an amplification amount superior to that without PCNA addition or with wild-type PCNA addition.

(1.4)PCNAの変異箇所
(1.4.1)
本発明の核酸増幅法に用いるPCNAは、増幅増強活性を示す変異体であってもよい。そのような変異体として、以下の(b1)から(b3)のいずれかで示される変異型が例示できる。
(b1)配列番号11または配列番号12で示されるアミノ酸配列において、下記(x)および(y)で示される群の位置に存在するアミノ酸残基のうち少なくともひとつの改変を有し、かつ、増幅増強活性を示すポリペプチド。
(x)82、84、109番目のアミノ酸残基群
(y)139、143、147番目のアミノ酸残基群
(b2)(b1)で示されるPCNAにおいて、さらに、(x)および(y)で示される群以外の部位において、1若しくは数個のアミノ酸残基が置換、欠失、挿入および/または付加されているアミノ酸配列からなり、増幅増強活性を有するポリペプチド。
(b3)配列番号11で示されるアミノ酸配列との同一性が80%以上、または、配列番号12で示されるアミノ酸配列との同一性が80%以上であるアミノ酸配列からなり、増幅増強活性を有するポリペプチド。
(1.4) PCNA mutation site (1.4.1)
PCNA used in the nucleic acid amplification method of the present invention may be a mutant exhibiting amplification enhancing activity. Examples of such mutants include mutants represented by any of the following (b1) to (b3).
(B1) In the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 or SEQ ID NO: 12, it has at least one modification among the amino acid residues present at the position of the group represented by (x) and (y) below, and is amplified A polypeptide exhibiting potentiating activity.
(X) In the PCNA represented by the 82, 84, 109th amino acid residue group (y), 139, 143, 147th amino acid residue group (b2) (b1), further in (x) and (y) A polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or several amino acid residues are substituted, deleted, inserted and / or added at a site other than the group shown and having amplification enhancing activity.
(B3) It comprises an amino acid sequence having 80% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 or 80% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12, and has amplification enhancing activity Polypeptide.

上記(b2)のポリペプチドは、増幅増強活性を保持する限度で、配列番号11または12に示されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸配残基が置換、欠失、挿入および/または付加(以下、これらを纏めて「変異」とも表す。)されたアミノ酸配列からなるポリペプチドである。
一又は数個の変異は、制限酵素処理、エキソヌクレアーゼやDNAリガーゼ等による処理、位置指定突然変異導入法やランダム突然変異導入法(Molecular Cloning, Third Edition, Chapter 13 ,Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)など公知の手法を利用して、後述する本発明のPCNAをコードするDNAに変異を導入することによって実施することが可能である。また、紫外線照射など他の方法によってもバリアントPCNAを得ることができる。バリアントPCNAには、PCNAを保持する微生物の個体差、種や属の違いに基づく場合などの天然に生じるバリアント(例えば、一塩基多型)も含まれる。
In the polypeptide (b2), one or several amino acid residues are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11 or 12 as long as the amplification enhancing activity is retained. (Hereinafter, these are collectively referred to as “mutation”.) A polypeptide comprising an amino acid sequence.
One or several mutations include restriction enzyme treatment, treatment with exonuclease, DNA ligase, etc., site-directed mutagenesis or random mutagenesis (Molecular Cloning, Third Edition, Chapter 13, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New (York) can be used by introducing a mutation into the DNA encoding the PCNA of the present invention described later. Variant PCNA can also be obtained by other methods such as ultraviolet irradiation. Variant PCNA includes naturally occurring variants (for example, single nucleotide polymorphisms) such as cases based on individual differences of microorganisms holding PCNA, differences in species or genera.

上記(b3)のポリペプチドは、増幅増強活性を保持することを限度で、配列番号11または12に示されるアミノ酸配列と比較した同一性が80%以上であるアミノ酸配列からなるポリペプチドである。好ましくは、本発明のPCNAが有するアミノ酸配列と配列番号11または12に示されるアミノ酸配列との同一性は、85%以上であり、より好ましくは88%以上、更に好ましくは90%以上、より更に好ましくは93%以上、一層好ましくは95%以上、特に好ましくは98%以上、最も好ましくは99%以上である。このような一定以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチドは、上述するような公知の遺伝子工学的手法に基づいて作成することができる。例えば、前記(b1)で示されるPCNAにおいて、さらに(x)および(y)で示される群以外の部位において改変が施されており、かつ、増幅増強活性を保持するものが挙げられる。   The polypeptide (b3) is a polypeptide comprising an amino acid sequence having an identity of 80% or more compared to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11 or 12 as long as the amplification enhancing activity is retained. Preferably, the identity between the amino acid sequence of the PCNA of the present invention and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11 or 12 is 85% or more, more preferably 88% or more, still more preferably 90% or more, and even more. Preferably it is 93% or more, more preferably 95% or more, particularly preferably 98% or more, and most preferably 99% or more. Such a polypeptide comprising an amino acid sequence having a certain identity or more can be prepared based on the known genetic engineering techniques as described above. For example, in the PCNA represented by the above (b1), those further modified at sites other than the groups represented by (x) and (y) and retaining amplification enhancing activity can be mentioned.

(1.4.2)
本発明の核酸増幅方法に用いるPCNAとして、より好ましいのは、配列番号11または12の、143番目に相当するアミノ酸を塩基性アミノ酸に改変したもの、82番目と143番目を共に中性アミノ酸に改変したもの、147番目を中性アミノ酸に改変したもの、または、109番目と143番目を共に中性アミノ酸に改変したもののいずれかの変異体である。
本発明の中性アミノ酸としては、天然のものであれば、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン、プロリン、セリン、スレオニン、システイン、メチオニン、アスパラギン、グルタミンが挙げられる。好ましくは、置換部位の周辺部位の立体構造に与える影響がもっとも小さいアラニンである。塩基性アミノ酸としては、天然のものであれば、アルギニン、ヒスチジン、リシンが挙げられる。好ましくはアルギニンである。
(1.4.2)
More preferred as PCNA for use in the nucleic acid amplification method of the present invention is that the amino acid corresponding to position 143 of SEQ ID NO: 11 or 12 is changed to a basic amino acid, and both positions 82 and 143 are changed to neutral amino acids. Or the 147th modified to a neutral amino acid, or the 109th and 143th modified to a neutral amino acid.
Examples of neutral amino acids of the present invention include glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, phenylalanine, tyrosine, tryptophan, proline, serine, threonine, cysteine, methionine, asparagine, and glutamine. Preferably, alanine has the least influence on the three-dimensional structure of the peripheral site of the substitution site. Examples of basic amino acids include arginine, histidine and lysine as long as they are natural. Arginine is preferable.

また、本発明の核酸増幅法に用いるPCNAは発現量を増やすため、73番目に相当するメチオニンを改変したものでもよい。より好ましくはM73Lに改変したものがあげられるが、これに限定されない。   Further, PCNA used in the nucleic acid amplification method of the present invention may be a modified methionine corresponding to the 73rd position in order to increase the expression level. More preferably, it is modified to M73L, but is not limited thereto.

(1.4.3)
本発明の核酸増幅方法に用いるPCNAは、本明細書で具体的に配列を提示したPCNA以外のPCNAにも適用される。例えば、図13で示したように配列番号11および12に示されるPCNA以外のPCNAにおいては、配列番号11の82、84、109、139、143、147番目のアミノ酸からなる多量体形成に関する領域と対応する領域のことを示す。
(1.4.3)
The PCNA used in the nucleic acid amplification method of the present invention is also applicable to PCNA other than the PCNA whose sequence is specifically presented herein. For example, as shown in FIG. 13, in PCNA other than PCNA shown in SEQ ID NOs: 11 and 12, a region relating to multimer formation consisting of amino acids 82, 84, 109, 139, 143, and 147 of SEQ ID NO: 11 Indicates the corresponding area.

増幅増強活性を示す変異体(単独でDNAにロードするPCNA変異体)は、より好ましくは、PCNAの多量体形成に関わる、
(a)82、84、109番目に相当するアミノ酸からなるN末端領域、または
(b)139、143、147番目に相当するアミノ酸からなるC末端領域に少なくともひとつの改変を有し、RFCがなくともDNAにロードし、DNAポリメラーゼの伸長反応を促進する変異体があげられる。
More preferably, the mutant that exhibits amplification enhancing activity (PCNA mutant that is loaded alone into DNA) is involved in PCNA multimer formation.
(A) N-terminal region consisting of amino acids corresponding to positions 82, 84 and 109, or (b) C-terminal region consisting of amino acids corresponding to positions 139, 143 and 147, having at least one modification and no RFC Both include mutants that load into DNA and promote the elongation reaction of DNA polymerase.

より好ましくは、WO2007/004654に記載のPCNA変異体、第147番目のアミノ酸残基をアラニンに換えた配列(D147A)、第82番目、および第143番目のアミノ酸残基をアラニンに変えた配列(R82A/D143A、もしくはR82A/E143A)、第109番目、および第143番目のアミノ酸残基をアラニンに変えた配列(R109A/D143A、もしくはR109A/E143A)、などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   More preferably, the PCNA variant described in WO2007 / 004654, a sequence in which the 147th amino acid residue is changed to alanine (D147A), a sequence in which the 82nd and 143rd amino acid residues are changed to alanine ( R82A / D143A or R82A / E143A), the 109th and 143rd amino acid residues are changed to alanine (R109A / D143A, or R109A / E143A), and the like. It is not a thing.

本発明の核酸増幅方法に用いるPCNAは、単量体であっても前記単量体で構成された多量体のいずれであってもかまわないし、その両方の形態が混在していても良い。   The PCNA used in the nucleic acid amplification method of the present invention may be either a monomer or a multimer composed of the monomer, and both forms may be mixed.

本発明の核酸増幅方法に用いるPCNAは、PCRの熱サイクルに耐えられる耐熱性のものが望ましく、好ましくはPCR後も活性が残るものが望まれる。さらに好ましくは80℃で30分の熱処理を行っても可溶性であり、活性が50%以上、さらに好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上残っているものが望まれる。   PCNA used in the nucleic acid amplification method of the present invention is desirably heat-resistant to withstand the thermal cycle of PCR, and preferably remains active after PCR. More preferably, it is soluble even after heat treatment at 80 ° C. for 30 minutes, and the activity remains at 50% or more, more preferably 70% or more, more preferably 90% or more.

(1.5)アミノ酸改変の導入方法
本発明の核酸増幅方法に用いるDNAポリメラーゼおよび/またはPCNA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。
(1.5) Method for Introducing Amino Acid Modification A method for modifying DNA polymerase and / or PCNA used in the nucleic acid amplification method of the present invention has already been established in the art. Therefore, the modification can be performed according to a known method, and the mode is not particularly 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。以下、DNAポリメラーゼの改変を例にとり説明する。
KOD −Plus− Mutagenesis Kit(Toyobo社製)は、(1)目的とする遺伝子(野生型のDNAポリメラーゼ遺伝子)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。
なお、上記方法において、野生型のDNAポリメラーゼ遺伝子は、そのアミノ酸配列が明らかになっている場合は、そのアミノ酸配列に対応するDNAを合成して作製することができる。あるいは、前記DNAポリメラーゼおよび/またはPCNAの由来となる生物種よりクローニングして取得することができる。
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. Hereinafter, the modification of DNA polymerase will be described as an example.
KOD-Plus-Mutageness Kit (manufactured by Toyobo) denatures a plasmid into which a target gene (wild-type DNA polymerase gene) has been inserted, anneals a mutation primer to the plasmid, and then KOD DNA polymerase (2) repeat the cycle of (1) 15 times, (3) selectively cleave only the plasmid as a template using the restriction enzyme DpnI, (4) newly synthesized (5) A kit that can transform a cyclized gene into Escherichia coli and obtain a transformant having a plasmid introduced with the target mutation. is there.
In the above method, the wild-type DNA polymerase gene can be prepared by synthesizing DNA corresponding to the amino acid sequence when the amino acid sequence is known. Alternatively, it can be obtained by cloning from a biological species derived from the DNA polymerase and / or PCNA.

次に、上記の方法などで得られた改変DNAポリメラーゼ遺伝子を、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80℃、30分間熱処理し、宿主由来のポリメラーゼを失活させ、DNAポリメラーゼ活性を測定する。   Next, the modified DNA polymerase gene obtained by the above method or the like is transferred to an expression vector as necessary. For example, Escherichia coli as a host is transformed with the expression vector and then contains a drug such as ampicillin. Apply to agar medium to form colonies. 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 80 ° C. for 30 minutes to inactivate the host-derived polymerase, and the DNA polymerase activity is measured.

上記方法により選抜された菌株から精製DNAポリメラーゼを取得する方法は、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80℃、30分間処理し、その後硫安沈殿によりDNAポリメラーゼ画分を回収する。この粗酵素液をセファデックスG−25(アマシャムファルマシア・バイオテク製)を用いたゲル濾過等の方法により脱塩を行うことができる。この操作の後、ヘパリンセファロースカラムクロマトグラフィーにより分離、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 DNA polymerase 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 is heat-treated, for example, at 80 ° C. for 30 minutes, and then the DNA polymerase fraction is recovered by ammonium sulfate precipitation. This crude enzyme solution can be desalted by a method such as gel filtration using Sephadex G-25 (manufactured by Amersham Pharmacia Biotech). After this operation, it can be separated and purified by heparin 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.

PCNAの改変についても、DNAポリメラーゼの改変と同様に行うことができる。   The modification of PCNA can be performed in the same manner as the modification of DNA polymerase.

(2)核酸増幅試薬
本発明の実施形態の一つは、以下の(a)から(e)を含む、核酸増幅反応を行うための試薬である。本明細書において、試薬とはその態様は特に限定されず、キットの形態であっても良い。
(a)減少した塩基類似体検出活性を有するファミリーBに属するDNAポリメラーゼの変異体
(b)PCNA
(c)プライマー対
(d)DNA合成基質(デオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP))
(e)Mgイオンを含むバッファー溶液
必要に応じさらにその他の試薬類を含んでも良い。
この試薬を用いて、塩基類似体を含む反応組成で核酸を増幅させることができる。
(2) Nucleic Acid Amplification Reagent One embodiment of the present invention is a reagent for performing a nucleic acid amplification reaction, including the following (a) to (e). In this specification, the aspect of the reagent is not particularly limited, and may be in the form of a kit.
(A) a variant of a DNA polymerase belonging to family B having reduced base analog detection activity (b) PCNA
(C) Primer pair (d) DNA synthesis substrate (deoxynucleotide triphosphate (dNTP))
(E) Buffer solution containing Mg ions If necessary, other reagents may be included.
This reagent can be used to amplify nucleic acids with a reaction composition that includes a base analog.

上記の本発明の核酸増幅試薬において、DNA合成基質は、典型的には、dATP、dCTP、dGTP、dTTPの4種類のデオキシヌクレオチド三リン酸で構成されるが、本発明の核酸増幅方法ではdATP、dCTP、dGTP、dTTP以外のデオキシヌクレオチド三リン酸、例えばdUTPやdITPなどを含むものであってもよい。   In the nucleic acid amplification reagent of the present invention described above, the DNA synthesis substrate is typically composed of four types of deoxynucleotide triphosphates, dATP, dCTP, dGTP, and dTTP. , DCTP, dGTP, and dTTP may also contain deoxynucleotide triphosphates such as dUTP and dITP.

上記の本発明の核酸増幅試薬において、プライマーは、典型的には、アデニン、シトシン、グアニン、チミンの4塩基からなるヌクレオチドで構成されるが、本発明の核酸増幅方法ではアデニン、シトシン、グアニン、チミン以外のヌクレオチド、例えばウラシルやイノシンなどを含むものであってもよい。   In the nucleic acid amplification reagent of the present invention described above, the primer is typically composed of nucleotides consisting of four bases of adenine, cytosine, guanine, and thymine. However, in the nucleic acid amplification method of the present invention, adenine, cytosine, guanine, It may contain nucleotides other than thymine, such as uracil and inosine.

(2.1)dUTP/UDGコンタミネーション除去法
dUTP/UDGコンタミネーション除去法においてはDNA合成基質にdUTP(デオキシウリジン)が用いられる。dUTPの入手経路は特に限定されないが、市販のものを使用することができる。反応液中のdUTPの濃度は特に限定されないが、コンタミネーション除去の効率の観点から、好ましい下限は0.5μM以上、より好ましくは50μM以上、より好ましくは0.1mM以上である。またPCR効率の観点から、dUTPは高濃度で含まれていてもよい。好ましい上限は1mM以下、より好ましくは0.6mM以下である。
また、PCR効率の観点からdTTPとdUTPが混在していてもよい。dTTPとdUTPの比率は100:1〜1:100が好ましい。より好ましくは10:1〜1:10であり、さらに好ましくは1:1であるが、これらに限定されない。
(2.1) dUTP / UDG contamination removal method In the dUTP / UDG contamination removal method, dUTP (deoxyuridine) is used as a DNA synthesis substrate. The route for obtaining dUTP is not particularly limited, but commercially available products can be used. Although the concentration of dUTP in the reaction solution is not particularly limited, the lower limit is preferably 0.5 μM or more, more preferably 50 μM or more, more preferably 0.1 mM or more from the viewpoint of the efficiency of removing contamination. From the viewpoint of PCR efficiency, dUTP may be contained at a high concentration. A preferable upper limit is 1 mM or less, more preferably 0.6 mM or less.
Moreover, dTTP and dUTP may be mixed from the viewpoint of PCR efficiency. The ratio of dTTP and dUTP is preferably 100: 1 to 1: 100. More preferably, it is 10: 1 to 1:10, and further preferably 1: 1, but is not limited thereto.

以下に、本発明を実施例により具体的に説明する。以下の実施例の記載はいかなる面においても本発明を限定しない。
(実施例1)
KOD変異体の作製
サーモコッカス・コダカラエンシス KOD1株由来の改変型耐熱性DNAポリメラーゼ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モコッカス・コダカラエンシス KOD1株由来の改変型耐熱性DNAポリメラーゼ遺伝子(配列番号25)(pKOD)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。
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. The description of the following examples does not limit the invention in any way.
Example 1
Preparation of KOD mutant A plasmid containing a modified thermostable DNA polymerase gene derived from Thermococcus kodakaraensis KOD1 strain was prepared.
As a DNA template used for mutagenesis, a modified thermostable DNA polymerase gene (SEQ ID NO: 25) (pKOD) derived from Thermococcus kodakaraensis KOD1 strain cloned in pBluescript was used. The mutation was introduced by 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.

(実施例2)
Pfu変異体の作製
パイロコッカス・フリオサス由来の改変型耐熱性DNAポリメラーゼ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パイロコッカス・フリオサス由来の改変型耐熱性DNAポリメラーゼ遺伝子(配列番号26)(pPfu)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。
(Example 2)
Preparation of Pfu mutant A plasmid containing a modified thermostable DNA polymerase gene derived from Pyrococcus furiosus was prepared.
As a DNA template used for mutagenesis, a modified thermostable DNA polymerase gene (SEQ ID NO: 26) (pPfu) derived from Pyrococcus furiosus cloned in pBluescript was used. For mutation introduction, KOD-Plus-Mutageness
Using Kit (manufactured by Toyobo), the method was performed 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.

実施例1および実施例2で作製したプラスミドを表1および表2に示す。   The plasmids prepared in Example 1 and Example 2 are shown in Tables 1 and 2.

(実施例3)
(実施例3−1)
改変型耐熱性DNAポリメラーゼの作製
実施例1および2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、50mLの破砕緩衝液(30mM Tris−HCl緩衝液(pH8.0)、30mM NaCl、0.1mM EDTA)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80℃にて15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、ポリエチレンイミンを用いた除核酸処理、硫安塩析、ヘパリン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(50mM Tris−HCl緩衝液(pH8.0)、50mM 塩化カリウム、1mM ジチオスレイトール、0.1% Tween20、0.1%ノニデットP40、50%グリセリン)に置換し、改変型耐熱性DNAポリメラーゼを得た。
(Example 3)
(Example 3-1)
Production of modified thermostable DNA polymerase The cells obtained in Examples 1 and 2 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 for 16 hours at 37 ° C. in 3 mL of LB medium (1% bactotryptone, 0.5% yeast extract, 0.5% sodium chloride; Gibco) containing 100 μg / mL ampicillin in advance in this medium. 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 50 mL of disruption buffer (30 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 30 mM NaCl, 0.1 mM EDTA), and then subjected to sonication. By crushing, a cell lysate was obtained. Next, the cell lysate was treated at 80 ° C. for 15 minutes, and then the insoluble fraction was removed by centrifugation. Furthermore, nucleic acid treatment using polyethyleneimine, ammonium sulfate precipitation, and heparin sepharose chromatography were performed. Finally, storage buffer (50 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 50 mM potassium chloride, 1 mM dithiothreitol, 0 1% Tween 20, 0.1% nonidet P40, 50% glycerin) to obtain a modified thermostable DNA polymerase.

(実施例3−2)
改変された耐熱性DNAポリメラーゼの減少した塩基類似体検出活性の評価
ウラシルの検出活性は、前述の(1.1.1)に記載の<塩基類似体検出活性の測定方法>に従い測定した。
(Example 3-2)
Evaluation of decreased base analog detection activity of modified thermostable DNA polymerase The detection activity of uracil was measured according to <Method for measuring base analog detection activity> described in (1.1.1) above.

結果、サーモコッカス・コダカラエンシス(KOD)の野生型のDNAポリメラーゼでは0.5μMのdUTPの添加で阻害がかかり、PCR産物が確認できないところ、Y7A、P36H、P36K、P36R、V93Q、V93K、V93Rのウラシル結合ポケットへの変異体では、多少のdUTPを添加してもPCR産物の確認が出来た。またP36KとP36K/Y7Aを比較すると、単変異に比べ2重変異を入れたものの方が、高濃度のdUTP添加に寛容で、増幅量が多い結果となった(図1、図2)。   As a result, when the wild-type DNA polymerase of Thermococcus kodakaraensis (KOD) is inhibited by the addition of 0.5 μM dUTP, PCR products cannot be confirmed. Y7A, P36H, P36K, P36R, V93Q, V93K, V93R In the mutant to the uracil-binding pocket, the PCR product could be confirmed even when some dUTP was added. When P36K and P36K / Y7A were compared, those with double mutations were more tolerant to the addition of high concentrations of dUTP than single mutations, and resulted in a large amount of amplification (FIGS. 1 and 2).

図1は、野生型(KOD)と、Y7A、P36K、P36R、Y7A/P36K、Y7A/P36R、P36H、V93Q、Y7A/P36Hの7種のKOD変異体の計8種を用いて、反応系に水または終濃度0.5、5、50、100、200μMとなるよう調製したdUTP(Roche社製)を添加してPCR反応を行い、得られた産物を電気泳動した結果である。
野生型ではdUTPを添加した場合はPCR産物が確認できず(レーン2−6)、dUTP無添加の場合(レーン1)のみ増幅産物が確認された。これに対し、7種の変異型では、終濃度0.5μMのdUTPを添加した際にも増幅産物が確認された。中でも、P36K、P36R、Y7A/P36K、Y7A/P36R、P36H、V93Q、Y7A/P36Hの6種については、dUTP終濃度0.5−200μMのすべての範囲で増幅産物が確認された。
FIG. 1 shows a reaction system using a total of 8 types of wild type (KOD) and 7 types of KOD variants of Y7A, P36K, P36R, Y7A / P36K, Y7A / P36R, P36H, V93Q, and Y7A / P36H. This is a result of performing PCR reaction by adding water or dUTP (manufactured by Roche) prepared to a final concentration of 0.5, 5, 50, 100, 200 μM, and electrophoresis of the resulting product.
In the wild type, when dUTP was added, PCR products could not be confirmed (lanes 2-6), and when dUTP was not added (lane 1), amplification products were confirmed. On the other hand, in the 7 mutant types, amplification products were confirmed even when dUTP having a final concentration of 0.5 μM was added. Among them, amplification products were confirmed in the entire dUTP concentration range of 0.5 to 200 μM for 6 types of P36K, P36R, Y7A / P36K, Y7A / P36R, P36H, V93Q, and Y7A / P36H.

図2は、まず、野生型(KOD)、N210Dの変異により3‘−5’エキソヌクレアーゼを欠失させたKOD(KOD N210D)およびI142Rの変異により3‘−5’エキソヌクレアーゼを欠失させたKOD(KOD I142R)の3種を用意し、さらに、KODおよびKOD N210DのそれぞれにV93K、V93R、V93Q、Y7Aのいずれかの変異を加えたもの(計8種)、KOD I142RにV93K、Y7Aのいずれかの変異を加えたもの(2種)を作製した。また、D141A/E143Aの二重変異により3‘−5’エキソヌクレアーゼを欠失させたKODに、さらに、V93K、Y7Aのいずれかの変異を加えたもの(2種)を作製した。これらの計15種を用いて、反応系に水または終濃度0.5、5、50、100、200μMとなるよう調製したdUTP(Roche社製)を添加してPCR反応を行い、得られた産物を電気泳動した結果である。
野生型ではdUTPを添加した場合はPCR産物が確認できず(レーン2−6)、dUTP無添加の場合(レーン1)のみ増幅産物が確認された。これに対し、変異型では、終濃度0.5μMのdUTPを添加した際にも増幅産物が確認された。野生型と3‘−5’エキソヌクレアーゼを欠損させた変異型(N210D、I142R)では、3‘−5’エキソヌクレアーゼ欠損の変異型の方がdUTP耐性濃度が高いことが示された。また同じY7Aの変異をもつ変異型でも3‘−5’エキソヌクレアーゼを欠損させた変異(N210D、I142R)と組み合わせることでより高いdUTP濃度まで耐性が示された。同様にV93QとV93Q/N210Dについても、3‘−5’エキソヌクレアーゼを欠損させたV93Q/N210Dの方が高いdUTP濃度まで耐性が示された。これらのことから、ウラシル結合ポケットへの変異に加え、3‘−5’エキソヌクレアーゼに欠損を与える変異を加えるとdUTPの耐性能が向上することがわかる。
FIG. 2 shows that wild type (KOD), 3′-5 ′ exonuclease was deleted by mutation of N210D, KOD (KOD N210D) and I142R were deleted by mutation of N210D, and 3′-5 ′ exonuclease was deleted. Three types of KOD (KOD I142R) were prepared, and each of KOD and KOD N210D was added with any of the mutations of V93K, V93R, V93Q, and Y7A (8 types in total). Those with any mutation were prepared (two types). In addition, KOD in which 3′-5 ′ exonuclease was deleted by double mutation of D141A / E143A and further, any one of mutations of V93K and Y7A (2 types) were prepared. Using these 15 species in total, water or dUTP (Roche) prepared to a final concentration of 0.5, 5, 50, 100, and 200 μM was added to the reaction system, and PCR reaction was performed. It is the result of electrophoresis of the product.
In the wild type, when dUTP was added, PCR products could not be confirmed (lanes 2-6), and when dUTP was not added (lane 1), amplification products were confirmed. In contrast, in the mutant type, amplification products were also confirmed when dUTP having a final concentration of 0.5 μM was added. It was shown that the mutant type lacking the 3′-5 ′ exonuclease (N210D, I142R) has a higher dUTP resistance concentration than the mutant type lacking the 3′-5 ′ exonuclease. In addition, even mutants having the same Y7A mutation showed resistance to higher dUTP concentrations in combination with mutations lacking the 3′-5 ′ exonuclease (N210D, I142R). Similarly, with respect to V93Q and V93Q / N210D, V93Q / N210D lacking the 3′-5 ′ exonuclease was shown to be resistant to higher dUTP concentrations. From these facts, it can be seen that, in addition to the mutation to the uracil-binding pocket, the resistance to dUTP is improved by adding a mutation that gives a deficiency to the 3′-5 ′ exonuclease.

その他のKOD変異体でも同様の実験を行い、表3のdUTP耐性の欄に増幅が見られたdUTP濃度をまとめた。0は0.5μMのdUTPでPCRができなかったことを示し、同様に0.5や5、100は、それぞれ0.5、5、100μMのdUTPでは増幅が見られたが、それぞれ1段階高い5、100、200μMのdUTPでは増幅が見られなかったことを示す。>200は200μMを添加しても増幅が見られたことを示す。
結果、Y7、P36、V93のウラシル結合ポケット変異はdUTP耐性濃度を高くする傾向があり、エキソ(+)に比べ、エキソ(−)の方が、dUTP耐性濃度が高くなる傾向が確認された。
Similar experiments were performed with other KOD mutants, and the concentrations of dUTP in which amplification was observed in the column of dUTP resistance in Table 3 were summarized. 0 indicates that PCR was not possible with 0.5 μM dUTP. Similarly, 0.5, 5, and 100 were amplified with 0.5, 5, and 100 μM dUTP, respectively, but one step higher each. No amplification was seen with 5, 100, 200 μM dUTP. > 200 indicates that amplification was observed even when 200 μM was added.
As a result, uracil-binding pocket mutations of Y7, P36, and V93 tend to increase the dUTP resistance concentration, and it was confirmed that exo (-) tends to have a higher dUTP resistance concentration than exo (+).

KOD変異体の評価結果を表3にまとめた。表3において、dUTP耐性における11段階評価は、0に近いほど塩基類似体検出活性が強く、10に近いほど塩基類似体検出活性が低いことを表す。また表3中、○は十分に増幅した、△はある程度増幅した、×は増幅しないことを表している。   The evaluation results of the KOD mutant are summarized in Table 3. In Table 3, the 11-step evaluation for dUTP resistance indicates that the closer to 0, the stronger the base analog detection activity, and the closer to 10, the lower the base analog detection activity. In Table 3, ◯ indicates that the signal is sufficiently amplified, Δ indicates that the signal is amplified to some extent, and × indicates that the signal is not amplified.

PfuにおいてもY7AとP36H、V93Kの単変異体とY7A/P36H、Y7A/V93Kの多重変異体を比較し、多重変異体の方増幅量が多いといった同様の結果が得られた。   In Pfu, a similar result was obtained in which the single mutants of Y7A, P36H, and V93K were compared with the multiple mutants of Y7A / P36H and Y7A / V93K, and the amount of amplification of the multiple mutants was larger.

(実施例3−3)
改変された耐熱性DNAポリメラーゼを用いた長鎖DNA増幅の評価
表2に記載のKOD変異体を用いて、dTTPなしのdUTPのみの条件でも、1.3kBを超える長鎖DNAが増幅するかどうか調べた。表2ではエキソ領域のアミノ酸変異と、ウラシル結合に関するアミノ酸変異の両方が示されている。エキソ領域のアミノ酸変異に関して、エキソ(+)とあるのは野生型を含め3‘−5’エキソヌクレアーゼを保持している変異、エキソ(−)とあるのは3‘−5’エキソヌクレアーゼを欠失させた変異であることをそれぞれ示す。
dUTPを含むPCRにおいてHuman β−グロビンの1.3kbpおよび、2.8kbp、3.6kbpの増幅を比較した。この際、各酵素は、1Uあたり1μgのKOD抗体と混合したKOD変異体を用いた。
(Example 3-3)
Evaluation of long-chain DNA amplification using a modified thermostable DNA polymerase Whether long-chain DNA exceeding 1.3 kB can be amplified even under the condition of dUTP alone without dTTP using the KOD mutant described in Table 2 Examined. Table 2 shows both amino acid mutations in the exo region and amino acid mutations related to uracil bonds. Regarding amino acid mutations in the exo region, exo (+) is a mutation that retains 3'-5 'exonuclease including wild type, and exo (-) is missing 3'-5' exonuclease. It shows that it is a lost mutation.
In PCR containing dUTP, 1.3 kbp and 2.8 kbp and 3.6 kbp amplification of Human β-globin were compared. At this time, each enzyme used was a KOD mutant mixed with 1 μg of KOD antibody per 1U.

PCRにはKOD −Plus− Ver.2(Toyobo社製)添付のものを用い、1×PCR Buffer、および1.5mM MgSO、2mM dTTPをdUTPに置換したdNTPs(dATP、dUTP,dCTP、dGTP)、15pmolのプライマー(1.3kbpの増幅では配列番号13及び14、2.8kbpの増幅では配列番号15および16、3.6kbpの増幅では配列番号17および18)、10ngのヒトゲノムDNA(Roche社製)、抗体と混合した1Uの各酵素を含む50μlの反応液を用いた。94℃、2分の前反応の後、98℃、10秒→65℃、30秒→68℃、1kbpあたり約1分(1.3kbpの増幅では1分30秒、2.8kbpの増幅では3分、3.6kbpの増幅では4分)を35サイクル繰り返すスケジュールでPCR system GeneAmp9700(Applied Biosystem社)にてPCRを行った。For PCR, KOD-Plus-Ver. 2 (manufactured by Toyobo), 1 × PCR Buffer, and 1.5 mM MgSO 4 , dNTPs in which 2 mM dTTP is replaced with dUTP (dATP, dUTP, dCTP, dGTP), 15 pmol primer (1.3 kbp) For amplification, SEQ ID NO: 13 and 14, for 2.8 kbp amplification, SEQ ID NO: 15 and 16, for 3.6 kbp amplification, SEQ ID NO: 17 and 18), 10 ng of human genomic DNA (Roche), 1 U each mixed with antibody 50 μl of the reaction solution containing the enzyme was used. 94 ° C, 2 minutes before reaction, 98 ° C, 10 seconds → 65 ° C, 30 seconds → 68 ° C, 1 minute per 1kbp (1 minute 30 seconds for 1.3kbp amplification, 3 minutes for 2.8kbp amplification) PCR was performed with PCR system GeneAmp9700 (Applied Biosystem) on a schedule of 35 cycles of 3 minutes for amplification of 3.6 kbp and 4 minutes for amplification.

またコントロールとして、Taq DNAポリメラーゼでの増幅も行った。Taq DNAポリメラーゼはToyobo社製のものを用い、Anti−Taq High(Toyobo社製)と混合したものを用いた。反応は1×BlendTaqに添付のBuffer、2mM dTTPをdUTPに置換したdNTPs(dATP、dUTP,dCTP、dGTP)、10pmolのプライマー(上記と同様)、10ngのヒトゲノムDNA(Roche社製)、抗体と混合した2.5Uの酵素を含む50μlの反応液を、94℃、2分の前反応の後、94℃、30秒→65℃、30秒→68℃、1kbpあたり約1分(1.3kbpの増幅では1分30秒、2.8kbpの増幅では3分、3.6kbpの増幅では4分)を35サイクル繰り返すスケジュールでPCR system GeneAmp9700(Applied Biosystem社製)にてPCRを行った。
それぞれ反応終了後、5μlの反応液についてアガロース電気泳動を行い、エチジウムブロマイド染色し、紫外線照射下約増幅DNA断片の増幅量を確認した。
As a control, amplification with Taq DNA polymerase was also performed. Taq DNA polymerase was manufactured by Toyobo, and mixed with Anti-Taq High (manufactured by Toyobo). Reaction is 1 × BlendTaq with attached Buffer, 2 mM dTTP with dUTP (dATP, dUTP, dCTP, dGTP), 10 pmol primer (same as above), 10 ng human genomic DNA (Roche), mixed with antibody 50 μl of the reaction solution containing 2.5 U of the enzyme was added at 94 ° C. for 2 minutes, followed by 94 ° C., 30 seconds → 65 ° C., 30 seconds → 68 ° C., about 1 minute per 1 kbp (1.3 kbp PCR was performed with PCR system GeneAmp 9700 (Applied Biosystem) on a schedule of 35 cycles of 1 minute 30 seconds for amplification, 3 minutes for amplification of 2.8 kbp and 4 minutes for amplification of 3.6 kbp).
After completion of each reaction, 5 μl of the reaction mixture was subjected to agarose electrophoresis, stained with ethidium bromide, and the amplification amount of about amplified DNA fragment was confirmed under ultraviolet irradiation.

図3は、野生型(KOD)と、V93K、Y7A/V93K、P36R、Y7A/P36R、P36H、Y7A/P36H、P36R/V93K、Y7A/P36R/V93K、P36H/V93K、Y7A/P36H/V93Kの10種のKOD変異体との計11種を用いて、dTTPの代わりにdUTP(Roche社製)を終濃度0.2mM含む反応系で長さの異なるHuman β−グロビンDNAに対してPCR反応を行い、得られた産物を電気泳動した結果である。図3において、1.3kbpがレーン1、2.8kbpがレーン2、3.6kbpがレーン3である。さらに対照として、Taqで同様の検討を行った。また、野生型KODを用いて、通常のdTTPでPCRを行った結果も合わせて示す。   FIG. 3 shows that the wild type (KOD), V93K, Y7A / V93K, P36R, Y7A / P36R, P36H, Y7A / P36H, P36R / V93K, Y7A / P36R / V93K, P36H / V93K, Y7A / P36H / V93K Using a total of 11 species with various KOD mutants, PCR reaction was performed on human β-globin DNAs of different lengths in a reaction system containing 0.2 mM final concentration of dUTP (Roche) instead of dTTP. This is a result of electrophoresis of the obtained product. In FIG. 3, 1.3 kbp is Lane 1, 2.8 kbp is Lane 2, and 3.6 kbp is Lane 3. Further, as a control, the same examination was performed with Taq. In addition, the results of PCR using normal dTTP using wild-type KOD are also shown.

図4は、まず野生型(KOD)のエキソ領域に、H147E、N210D、I142R、D141A/E143Aのいずれかの変異を加え、さらにそれぞれにV93K、Y7A/V93K、P36R、Y7A/P36R、P36H、Y7A/P36Hのいずれかの変異を加えたもの(計24種)を作製し、これらの変異体を用いて、dTTPの代わりにdUTP(Roche社製)を終濃度0.2mM含む反応系で長さの異なるHuman β−グロビンDNAに対してPCR反応を行い、得られた産物を電気泳動した結果である。図4において、1.3kbpがレーン1、2.8kbpがレーン2、3.6kbpがレーン3である。   FIG. 4 shows that any of the mutations H147E, N210D, I142R, D141A / E143A was first added to the wild type (KOD) exo region, and V93K, Y7A / V93K, P36R, Y7A / P36R, P36H, Y7A were added to each. / P36H to which any of the mutations (total 24 types) were prepared, and these mutants were used to lengthen the reaction system containing 0.2 mM final concentration of dUTP (Roche) instead of dTTP. It is the result of having electrophoresed the product obtained by performing PCR reaction with respect to different human β-globin DNAs. In FIG. 4, 1.3 kbp is Lane 1, 2.8 kbp is Lane 2, and 3.6 kbp is Lane 3.

増幅量について、V93KとP36Hとの比較、Y7A/V93KとY7A/P36Hとの比較、V93KとP36Rとの比較、Y7A/V93KとY7A/P36Rとの比較をそれぞれ行った結果、V93Kの変異より、P36位への変異の方が増幅量が多く、長いターゲットまで増幅できることが確認された。また、単変異のものよりウラシル結合ポケットへ二重変異入れたものの方が、増幅量が多くなった。これらの変異体はTaqでは増幅できないような長鎖長を増幅することが可能となっていた(図3)。
また、野生型のDNAポリメラーゼにV93K、Y7A/V93K、P36R、Y7A/P36R、P36HおよびY7A/P36Hの各変異を施したものとエキソ(−)の変異体であるN210D、I142R、D141A/E143Aの変異体に、V93K、Y7A/V93K、P36R、Y7A/P36R、P36HおよびY7A/P36Hの各変異を施したものを比較するとエキソ(−)のDNAポリメラーゼに変異を施した方が、増幅量が多い結果となった(図3および図4)。
さらに、野生型のDNAポリメラーゼにV93K、Y7A/V93K、P36R、Y7A/P36R、P36HおよびY7A/P36Hの各変異を施したものとPCR効率が向上する変異体であるH147EにV93K、Y7A/V93K、P36R、Y7A/P36R、P36HおよびY7A/P36Hの各変異を施したものを比較すると、H147E変異体の方が多い増幅量を示された。これはH147Eの改変の効果がウラシル結合ポケットへの改変とは独立しており、H147Eの改変による効果により増幅量が増えたことが考えられる。(図3および図4)
As for the amount of amplification, a comparison between V93K and P36H, a comparison between Y7A / V93K and Y7A / P36H, a comparison between V93K and P36R, and a comparison between Y7A / V93K and Y7A / P36R, respectively, It was confirmed that the mutation to position P36 has a larger amount of amplification and can be amplified up to a long target. In addition, the amount of amplification was higher in the double mutation into the uracil binding pocket than in the single mutation. These mutants were able to amplify long chain lengths that could not be amplified with Taq (FIG. 3).
In addition, wild-type DNA polymerase subjected to mutations V93K, Y7A / V93K, P36R, Y7A / P36R, P36H and Y7A / P36H and exo (−) mutants N210D, I142R, and D141A / E143A Comparing the mutants with V93K, Y7A / V93K, P36R, Y7A / P36R, P36H and Y7A / P36H mutations, the amount of amplification was greater when the exo (-) DNA polymerase was mutated. Results were obtained (FIGS. 3 and 4).
Furthermore, V93K, Y7A / V93K, V93K, Y7A / V93K, P36R, Y7A / P36R, P36H and Y7A / P36H mutants with improved PCR efficiency, and V147K, Y7A / V93K, When the P36R, Y7A / P36R, P36H and Y7A / P36H mutations were compared, the H147E mutant showed a higher amplification amount. This is because the modification effect of H147E is independent of the modification to the uracil-binding pocket, and it is considered that the amount of amplification increased due to the effect of modification of H147E. (FIGS. 3 and 4)

PfuにおいてもY7AとP36H、V93Kの単変異体とY7A/P36H、Y7A/V93Kの多重変異体を比較し、多重変異体の方が増幅量が多いといった同様の結果が得られた。   In Pfu, a single mutant of Y7A, P36H, and V93K was compared with a multiple mutant of Y7A / P36H and Y7A / V93K, and similar results were obtained in that the multiple mutant had a larger amount of amplification.

(実施例4)
(実施例4−1)
KOD−PCNA変異体の作製
サーモコッカス・コダカラエンシス KOD1株由来の改変型耐熱性PCNA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モコッカス・コダカラエンシス KOD1株由来のPCNA(配列番号27)(pKODPCNA)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DH5αを形質転換し、酵素調製に用いた。
Example 4
(Example 4-1)
Preparation of KOD-PCNA mutant A plasmid containing a modified thermostable PCNA gene derived from Thermococcus kodakaraensis KOD1 strain was prepared.
As a DNA template used for mutagenesis, PCNA (SEQ ID NO: 27) (pKODPCNA) derived from Thermococcus kodakaraensis KOD1 strain cloned in pBluescript was used. The mutation was introduced by using KOD-Plus-Mutageness Kit (manufactured by Toyobo) according to the instruction manual. The mutant was confirmed by decoding the base sequence. Escherichia coli DH5α was transformed with the obtained plasmid and used for enzyme preparation.

(実施例4−2)
Pfu−PCNA変異体の作製
パイロコッカス・フリオサス由来の改変型耐熱性PCNA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パイロコッカス・フリオサス株由来のPCNA(配列番号28)(pPfuPCNA)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DH5αを形質転換し、酵素調製に用いた。
(Example 4-2)
Preparation of Pfu-PCNA mutant A plasmid containing a modified thermostable PCNA gene derived from Pyrococcus furiosus was prepared.
As a DNA template used for mutagenesis, PCNA (SEQ ID NO: 28) (pPfuPCNA) derived from Pyrococcus furiosus cloned in pBluescript was used. The mutation was introduced by using KOD-Plus-Mutageness Kit (manufactured by Toyobo) according to the instruction manual. The mutant was confirmed by decoding the base sequence. Escherichia coli DH5α was transformed with the obtained plasmid and used for enzyme preparation.

実施例4で作製したプラスミドを表4に示す。   The plasmids prepared in Example 4 are shown in Table 4.

(実施例4−3)
改変型耐熱性PCNAの作製
実施例4−2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DH5α(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、50mLの破砕緩衝液(30mM Tris−HCl緩衝液(pH8.0)、30mM NaCl、0.1mM EDTA)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80℃にて15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、ポリエチレンイミンを用いた除核酸処理、硫安塩析、Q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(50mM Tris−HCl緩衝液(pH8.0)、50mM 塩化カリウム、1mM ジチオスレイトール、0.1% Tween20、0.1%ノニデットP40、50%グリセリン)に置換し、改変型耐熱性PCNAを得た。
(Example 4-3)
Production of modified heat-resistant PCNA The cells obtained in Example 4-2 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 for 16 hours at 37 ° C. in 3 mL of LB medium (1% bactotryptone, 0.5% yeast extract, 0.5% sodium chloride; Gibco) containing 100 μg / mL ampicillin in advance in this medium. E. coli DH5α (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 50 mL of disruption buffer (30 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 30 mM NaCl, 0.1 mM EDTA), and then subjected to sonication. By crushing, a cell lysate was obtained. Next, the cell lysate was treated at 80 ° C. for 15 minutes, and then the insoluble fraction was removed by centrifugation. Furthermore, nucleic acid treatment using polyethyleneimine, ammonium sulfate salting out, and Q sepharose chromatography were performed. Finally, a storage buffer (50 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0), 50 mM potassium chloride, 1 mM dithiothreitol, 0 .1% Tween 20, 0.1% nonidet P40, 50% glycerin) to obtain modified heat-resistant PCNA.

(実施例4−4)
PCNAの評価
PCNAの効果を確認するため、KOD−PCNA変異体(M73L、M73L/E143R、M73L/R109A/E143A、M73L/D147A、M73L/R82A/E143A、M73L/E143F、M73L/E143A)を用いてdUTP存在下PCRでの増幅量の違いを、Human β−グロビンの1.3kbを増幅することで比較した。この際、DNAポリメラーゼは、実施例3で作製した変異体のうち、KOD V93K変異体を用いた。PCRにはKOD −Plus− Ver.2(Toyobo社製)添付のBuffer、MgSOを用い、1×PCR Buffer、およびを0.2mM dTTPをdUTPに置換したdNTPs(dATP、dUTP,dCTP、dGTP)、1.5mM MgSO、15pmolのプライマー(配列番号13及び14)、10ngのヒトゲノムDNA(Roche社製)、抗体と混合した1Uの酵素を含む50μlの反応液を94℃、2分の前反応の後、98℃、10秒→60℃、30秒→68℃、1分30秒を35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PCRを行った。反応終了後、5μlの反応液についてアガロース電気泳動を行い、エチジウムブロマイド染色し、紫外線照射下増幅DNA断片の増幅量を確認した。
(Example 4-4)
Evaluation of PCNA To confirm the effect of PCNA, KOD-PCNA mutants (M73L, M73L / E143R, M73L / R109A / E143A, M73L / D147A, M73L / R82A / E143A, M73L / E143F, M73L / E143A) were used. The difference in the amount of amplification by PCR in the presence of dUTP was compared by amplifying 1.3 kb of Human β-globin. At this time, the DNA polymerase used was the KOD V93K mutant among the mutants prepared in Example 3. For PCR, KOD-Plus-Ver. 2 (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) using attached Buffer, MgSO 4 , 1 × PCR Buffer, and dNTPs (dATP, dUTP, dCTP, dGTP) in which 0.2 mM dTTP is replaced with dUTP, 1.5 mM MgSO 4 , 15 pmol Primer (SEQ ID NOs: 13 and 14), 10 ng of human genomic DNA (Roche), 50 μl of a reaction solution containing 1 U of enzyme mixed with an antibody was reacted at 94 ° C. for 2 minutes, followed by 98 ° C., 10 seconds → PCR was performed using PCR system GeneAmp9700 (Applied Biosystem) on a schedule of 35 cycles of 60 ° C., 30 seconds → 68 ° C., 1 minute 30 seconds. After completion of the reaction, 5 μl of the reaction solution was subjected to agarose electrophoresis, stained with ethidium bromide, and the amplification amount of the amplified DNA fragment was confirmed under ultraviolet irradiation.

図5は、種々のPCNA変異体を250ng添加しPCR反応を行い、得られた産物を電気泳動した結果を示す。用いたPCNA変異体はM73L、M73L/E143R、M73L/E143A、M73L/R109A/E143A、M73L/D147A、M73L/R82A/E143A、M73L/E143Fの計7種である。   FIG. 5 shows the results of electrophoresis of the products obtained by adding 250 ng of various PCNA mutants and performing PCR reaction. The PCNA mutants used were 7 types in total: M73L, M73L / E143R, M73L / E143A, M73L / R109A / E143A, M73L / D147A, M73L / R82A / E143A, and M73L / E143F.

PCNAの添加がない場合(レーン8)やPCNAとしてKOD−PCNA M73L変異体を用いた場合(レーン1)では、バンドがわずかに見出されたに過ぎなかったが、他のKOD−PCNA変異体を添加した場合は、増幅量が多くなり、より明確なバンドが確認された。
PCNAは多量体を形成し核酸の合成反応を促進するが、通常、RFCの働きなしではDNAにロードできず反応が進まない。M73L/E143R、M73L/E143A、M73L/R109A/E143A、M73L/D147A、M73L/R82A/E143A、M73L/E143Fの改変は、多量体形成に関わる部位への改変であり、適度に多量体形成が弱まったため、PCNAがDNAにロードでき、PCR増幅量を向上させたことが考えられる(図5)。
In the case where no PCNA was added (lane 8) or when the KOD-PCNA M73L mutant was used as PCNA (lane 1), only a small band was found, but other KOD-PCNA mutants. When was added, the amount of amplification increased and a clearer band was confirmed.
PCNA forms a multimer and promotes a nucleic acid synthesis reaction. Usually, however, the reaction cannot proceed without loading into DNA without the action of RFC. M73L / E143R, M73L / E143A, M73L / R109A / E143A, M73L / D147A, M73L / R82A / E143A, and M73L / E143F are changes to sites involved in multimer formation, and multimer formation is moderately weakened. Therefore, it is conceivable that PCNA can be loaded onto DNA and the amount of PCR amplification has been improved (FIG. 5).

Pfu−PCNA変異体(M73L、M73L/D143R、M73L/R109A/D143A、M73L/D147A、M73L/R82A/D143A、M73L/D143A)でも同様の実験を行い、Pfu−PCNA M73L変異体では、ほとんどバンドが確認できなかったが、他のPfu−PCNA変異体(M73L/D143R、M73L/R109A/D143A、M73L/D147A、M73L/R82A/D143A、M73L/D143A)の添加でしっかりとしたバンドが確認された。   The same experiment was conducted with Pfu-PCNA mutants (M73L, M73L / D143R, M73L / R109A / D143A, M73L / D147A, M73L / R82A / D143A, M73L / D143A), and most of the Pfu-PCNA M73L mutant had Although it could not be confirmed, a solid band was confirmed by addition of other Pfu-PCNA mutants (M73L / D143R, M73L / R109A / D143A, M73L / D147A, M73L / R82A / D143A, M73L / D143A).

(実施例5)
変異型PCNAを用いた長鎖ターゲットの増幅評価
dUTPを含むPCR反応系で長鎖ターゲットの増幅(HBg8.5kb)を実施し、変異型PCNAありなしで評価した。
酵素には1Uあたり0.8μgのKOD抗体と混合したKOD Y7A/V93K変異体とKOD Y7A/P36H/N210D変異体を用い、HBgの8.5kbのPCRを行い増幅の違いを比較した。
上記と同様、KODのPCRは、KOD −Plus− Ver.2(Toyobo社製)添付のBuffer、MgSOを用い、1×PCR Buffer、および1.5mMまたは2.0mM MgSO、15pmolのプライマー(配列番号19および20)、抗体と混合した1Uの各酵素を含む50μlの反応液中に、dTTPをdUTPに置換したdNTPs(dATP、dUTP,dCTP、dGTP)を0.2mMになるよう添加したものをそれぞれ用い、鋳型には50ngのヒトゲノム(Roche製)を用いた。また、KOD−PCNA D147A変異体を250ng添加したものも実施した。94℃、2分の前反応の後、98℃、10秒→65℃、10秒→68℃、9分を35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PCRを行った。
(Example 5)
Amplification evaluation of long-chain target using mutant PCNA Long-chain target amplification (HBg 8.5 kb) was performed in a PCR reaction system containing dUTP and evaluated with and without mutant PCNA.
As the enzyme, KOD Y7A / V93K mutant mixed with 0.8 μg of KOD antibody per U and KOD Y7A / P36H / N210D mutant were used, and 8.5B PCR of HBg was performed to compare the difference in amplification.
As above, KOD PCR was performed using KOD-Plus-Ver. 2 (manufactured by Toyobo) attached buffer, MgSO 4 , 1 × PCR buffer, 1.5 mM or 2.0 mM MgSO 4 , 15 pmol primer (SEQ ID NO: 19 and 20), 1 U each enzyme mixed with antibody In each of 50 μl of the reaction solution, dNTPs in which dTTP is replaced with dUTP (dATP, dUTP, dCTP, dGTP) was added to a concentration of 0.2 mM, and 50 ng of human genome (Roche) was used as a template. Using. Moreover, what added 250 ng of KOD-PCNA D147A mutant was also implemented. PCR was performed using PCR system GeneAmp 9700 (Applied Biosystem) with a schedule of repeating 94 cycles of 94 ° C., 2 minutes, and 98 cycles of 10 ° C., 10 seconds → 65 ° C., 10 seconds → 68 ° C., 9 minutes.

図6は、dUTPを含む反応液8.5kbの長鎖ターゲットを変異型PCNA(KOD−PCNA M73L/D147A)あり/なしで増幅し、得られた産物を電気泳動した結果を示す。各写真の1,2レーン目はPCNAなし、3,4レーン目はPCNAを添加したこと示す。1、3レーン目は1.5mM MgSO、2、4レーン目は2mM MgSOの増幅を示す。
結果、変異型PCNAなし、KOD N210D Y7A/P36HではMgSOが1.5mMでも2.0mMでも増幅は見られなかったものの、変異型PCNAを添加することで、8.5kbのしっかりしたバンドを増幅することができた(図6)。
FIG. 6 shows the result of electrophoresis of a product obtained by amplifying a 8.5 kb long-chain target containing dUTP with / without mutant PCNA (KOD-PCNA M73L / D147A). The first and second lanes of each photograph show no PCNA, and the third and fourth lanes show that PCNA was added. The first and third lanes show amplification of 1.5 mM MgSO 4 , and the second and fourth lanes show amplification of 2 mM MgSO 4 .
As a result, there was no mutant PCNA, and although KOD N210D Y7A / P36H did not show amplification even when MgSO 4 was 1.5 mM or 2.0 mM, a firm band of 8.5 kb was amplified by adding mutant PCNA. (Fig. 6).

(実施例6)
変異型PCNAを用いた血液からの増幅評価
dUTPを含むPCR反応系で血液から様々な長さのターゲットの増幅を実施し、変異型PCNAありなしで評価した。
酵素には1Uあたり0.8μgのKOD抗体と混合したKOD Y7A/V93K変異体とKOD Y7A/P36H/N210D変異体、抗体を混合したTaq DNAポリメラーゼ(Taq DNAポリメラーゼ(Toyobo社製)とAnti−Taq High(Toyobo社製)を等量混合したもの)を用い、HBgの482bp、1.3kb、2.8kb、3.6kb、5.7kbのPCRを行い増幅の違いを比較した。
上記と同様、KODのPCRは、KOD −Plus− Ver.2(Toyobo社製)添付のBuffer、MgSOを用い、1×PCR Buffer、および1.5mM MgSO、15pmolのプライマー(482bpの増幅は配列番号21および22、1.3bpの増幅は配列番号13および14、2.8kbの増幅は配列番号15および16、3.6kbの増幅は配列番号17および18、5.7kbの増幅は配列番号23および24)、抗体と混合した1Uの各酵素を含む50μlの反応液中に、通常のdNTPs(dATP、dTTP,dCTP、dGTP)または、dTTPをdUTPに置換したdNTPs(dATP、dUTP,dCTP、dGTP)を0.2mMになるよう添加したものをそれぞれ用い、鋳型には血液1μlを用いた。また、KOD−PCNA D147A変異体を250ng添加したものも実施した。94℃、2分の前反応の後、98℃、10秒→65℃、10秒→68℃、1分/kb(482bpの増幅は1分、1.3bpの増幅は1.5分、2.8kbの増幅は3分、3.6kbの増幅は4分、5.7kbの増幅は6分)を35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PCRを行った。
Taq DNAポリメラーゼのPCRは、1×BlendTaqに添付のBuffer(Toyobo製品)、10pmolのプライマー(上記と同様)、抗体と混合した2.5Uの酵素を含む50μlの反応液中に、通常のdNTPs(dATP、dTTP,dCTP、dGTP)または、dTTPをdUTPに置換したdNTPs(dATP、dUTP,dCTP、dGTP)を0.2mMになるよう添加したものをそれぞれ用い、鋳型には血液1μlを用いた。また、KOD−PCNA M73L/E143R変異体を250ng添加したものも実施した。94℃、2分の前反応の後、94℃、30秒→65℃、30秒→68℃、1分/kb(上記と同様)を35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PCRを行った。
反応終了後、5μlの反応液についてアガロース電気泳動を行い、エチジウムブロマイド染色し、紫外線照射下増幅DNA断片の増幅量を確認した。
(Example 6)
Evaluation of amplification from blood using mutant PCNA Amplification of targets of various lengths was performed from blood in a PCR reaction system containing dUTP, and evaluation was performed with and without mutant PCNA.
For the enzyme, KOD Y7A / V93K mutant mixed with 0.8 μg of KOD antibody per 1 U, KOD Y7A / P36H / N210D mutant, antibody mixed Taq DNA polymerase (Taq DNA polymerase (manufactured by Toyobo)) and Anti-Taq HBg 482 bp, 1.3 kb, 2.8 kb, 3.6 kb, and 5.7 kb were used to compare the differences in amplification using High (mixed in equal amounts of Toyobo).
As above, KOD PCR was performed using KOD-Plus-Ver. 2 (manufactured by Toyobo), using Buffer, MgSO 4 attached thereto, 1 × PCR Buffer, and 1.5 mM MgSO 4 , 15 pmol primer (SEQ ID NO: 21 and 22 for amplification of 482 bp, SEQ ID NO: 13 for amplification of 1.3 bp) And 14, 2.8 kb amplification is SEQ ID NO: 15 and 16, 3.6 kb amplification is SEQ ID NO: 17 and 18, 5.7 kb amplification is SEQ ID NO: 23 and 24), each containing 1 U of enzyme mixed with antibody In a 50 μl reaction solution, normal dNTPs (dATP, dTTP, dCTP, dGTP) or dNTPs in which dTTP is replaced with dUTP (dATP, dUTP, dCTP, dGTP) added to 0.2 mM are used. As a template, 1 μl of blood was used. Moreover, what added 250 ng of KOD-PCNA D147A mutant was also implemented. 94 ° C., 2 minutes pre-reaction, 98 ° C., 10 seconds → 65 ° C., 10 seconds → 68 ° C., 1 minute / kb (482 bp amplification is 1 minute, 1.3 bp amplification is 1.5 minutes, 2 minutes PCR was performed using PCR system GeneAmp 9700 (Applied Biosystem) on a schedule of 35 cycles of 3 minutes for .8 kb amplification, 4 minutes for 3.6 kb amplification, and 6 minutes for 5.7 kb amplification).
Taq DNA polymerase PCR was performed by adding ordinary dNTPs (in a 50 μl reaction solution containing Buffer (Toyobo product) attached to 1 × BlendTaq, 10 pmol primer (same as above), 2.5 U enzyme mixed with antibody. dATP, dTTP, dCTP, dGTP) or dNTPs in which dTTP is replaced with dUTP (dATP, dUTP, dCTP, dGTP) were added to 0.2 mM, and 1 μl of blood was used as a template. Moreover, what added 250 ng of KOD-PCNA M73L / E143R mutant was also implemented. PCR at a schedule of 94 ° C, 2 minutes pre-reaction, followed by 35 cycles of 94 ° C, 30 seconds → 65 ° C, 30 seconds → 68 ° C, 1 minute / kb (same as above)
PCR was performed using system GeneAmp9700 (Applied Biosystem).
After completion of the reaction, 5 μl of the reaction solution was subjected to agarose electrophoresis, stained with ethidium bromide, and the amplification amount of the amplified DNA fragment was confirmed under ultraviolet irradiation.

図7は、dTTP、またはdUTPを含む反応液で様々な長さのターゲットを変異型PCNA(KOD−PCNA M73L/D147A)ありなしで増幅し、得られた産物を電気泳動した結果を示す。各写真の−はPCNAなし、+はPCNAを添加したことを示す。1レーン目は482bp、2レーン目は1.3kb、3レーン目は2.8kb、4レーン目は3.6kb、5レーン目は5.7kbの増幅を示す。
結果、dTTPとdUTPで増幅量を比べると、dUTPで大きく阻害が見られることがわかる。Taq DNAポリメラーゼでは、dTTPでは482bpが増幅しているところ、dUTPでは482bpの増幅は確認できなかった。KOD Y7A/V93K変異体、KOD Y7A/P36H/N210D変異体では、dTTPではすべてのターゲットで良好な増幅が見られているが、dUTPでは482bp以上のターゲットでほとんど増幅が見られなかった。そこに変異型PCNAを添加した結果は、Taqでは大差はないものの、KOD Y7A/V93K変異体、KOD Y7A/P36H/N210D変異体では、変異型PCNAを添加することで、増幅できなかった2.8kb以上のターゲットを増幅することができた(図7)。PCNA変異体の添加でdUTP存在下、dTTPと同等の増幅ができることが示された。また、PCNAの添加でクルードサンプルから直接PCRも可能であることが示された。
FIG. 7 shows the results obtained by amplifying a target having various lengths with and without mutant PCNA (KOD-PCNA M73L / D147A) in a reaction solution containing dTTP or dUTP, and electrophoresing the obtained product. In each photograph,-indicates no PCNA, and + indicates that PCNA was added. The first lane is 482 bp, the second lane is 1.3 kb, the third lane is 2.8 kb, the fourth lane is 3.6 kb, and the fifth lane is 5.7 kb.
As a result, when the amount of amplification is compared between dTTP and dUTP, it can be seen that a significant inhibition is observed with dUTP. In Taq DNA polymerase, 482 bp was amplified with dTTP, but 482 bp was not confirmed with dUTP. In the KOD Y7A / V93K mutant and the KOD Y7A / P36H / N210D mutant, good amplification was observed for all targets with dTTP, but almost no amplification was observed with a target of 482 bp or more with dUTP. As a result of adding mutant PCNA there, there was not much difference in Taq, but KOD Y7A / V93K mutant and KOD Y7A / P36H / N210D mutant could not be amplified by adding mutant PCNA. A target of 8 kb or more could be amplified (FIG. 7). It was shown that the addition of the PCNA mutant can achieve the same amplification as dTTP in the presence of dUTP. It was also shown that PCR can be performed directly from a crude sample by adding PCNA.

(実施例7)
dUTPを含む反応液を用いたPCNA添加による血液からの増幅
dUTPを含むPCR反応系でPCNAの添加でクルード(血液)耐性が向上するかを評価した。
酵素には、KOD Y7A/V93K変異体を用い、HBgの482bpの増幅量の違いを比較した。PCNAにはKOD−PCNA M73L/D147Aを用いた。
(Example 7)
Amplification from blood by addition of PCNA using reaction solution containing dUTP It was evaluated whether crude (blood) resistance was improved by addition of PCNA in a PCR reaction system containing dUTP.
As the enzyme, the KOD Y7A / V93K mutant was used, and the difference in the amount of HBg 482 bp was compared. KOD-PCNA M73L / D147A was used as PCNA.

PCRは、KOD −Plus− Ver.2(Toyobo社製)添付のBuffer、MgSOを用い、1×PCR Buffer、および1.5mM MgSO、15pmolのプライマー(配列番号21および22)、2mM dTTPをdUTPに置換したdNTPs(dATP、dUTP,dCTP、dGTP)、KOD抗体と混合した1Uの酵素を含む50μlの反応液中に、血液を反応液に対して0.002%、0.02%、0.2%、2%、5%、10%になるように加え、PCNAなしとKOD−PCNA M73L/D147Aを250ng加えたものを比較した。反応は94℃、2分の前反応の後、98℃、10秒→65℃、30秒→68℃、1分を35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、5μlの反応液についてアガロース電気泳動を行い、エチジウムブロマイド染色し、紫外線照射下増幅DNA断片の増幅量を確認した。
PCR was performed using KOD-Plus-Ver. 2 (manufactured by Toyobo) attached buffer, MgSO 4 , 1 × PCR buffer, and 1.5 mM MgSO 4 , 15 pmol primer (SEQ ID NOs: 21 and 22), dNTPs (dATP, dUTP with 2 mM dTTP replaced with dUTP) , DCTP, dGTP), in a 50 μl reaction solution containing 1 U enzyme mixed with KOD antibody, 0.002%, 0.02%, 0.2%, 2%, 5% In addition to 10%, no PCNA and 250 ng of KOD-PCNA M73L / D147A were compared. The reaction was performed using PCR system GeneAmp 9700 (Applied Biosystem) on a schedule of 94 cycles at 94 ° C. for 2 minutes followed by 35 cycles of 98 ° C., 10 seconds → 65 ° C., 30 seconds → 68 ° C., 1 minute.
After completion of the reaction, 5 μl of the reaction solution was subjected to agarose electrophoresis, stained with ethidium bromide, and the amplification amount of the amplified DNA fragment was confirmed under ultraviolet irradiation.

図8は、試料として血液を用い、dUTPを含む反応液に血液を0.002%、0.02%、0.2%、2%、5%、10% の割合になるよう添加して、KOD−PCNA M73L/D147Aの添加ありなしでPCR反応を行い、得られた産物を電気泳動した結果を示す。各写真の−はPCNAなし、+はPCNAを添加したこと示す。
結果、PCNA添加なしのKOD Y7A/V93Kでは血液を10%添加すると阻害がかかり増幅が確認されないところ、PCNAの変異体を添加したものは血液が10%含まれていてもしっかりしたバンドが確認された(図8)。PCNA変異体はdUTP存在下のPCRでも効果があることが示された。
In FIG. 8, blood is used as a sample, and blood is added to a reaction solution containing dUTP in a proportion of 0.002%, 0.02%, 0.2%, 2%, 5%, 10%, The result of having electrophoresed the product obtained by performing PCR reaction with and without the addition of KOD-PCNA M73L / D147A is shown. In each photograph,-indicates no PCNA, and + indicates that PCNA was added.
As a result, in KOD Y7A / V93K without PCNA addition, when 10% of blood was added, inhibition was not observed and amplification was not confirmed. However, when PCNA mutant was added, a firm band was confirmed even if 10% of blood was contained. (FIG. 8). The PCNA mutant was also shown to be effective in PCR in the presence of dUTP.

(実施例8)
dUTPを含む反応液を用いたPCNA添加による血液からの増幅
図8と同様、dUTPを含むPCR反応系でもPCNAの添加でクルード(血液)耐性が向上するかを評価した。
酵素には、KOD Y7A/V93K変異体、KOD Y7A/P36H/N210Dを用い、HBgの1.3kbの増幅量の違いを比較した。PCNAにはPfu−PCNA
M73L/D147Aを用いた。
(Example 8)
Amplification from blood by addition of PCNA using reaction solution containing dUTP As in FIG. 8, it was evaluated whether the crude (blood) resistance was improved by addition of PCNA in the PCR reaction system containing dUTP.
As the enzyme, KOD Y7A / V93K mutant, KOD Y7A / P36H / N210D was used, and the difference in the amount of 1.3 kb amplification of HBg was compared. PCNA has Pfu-PCNA
M73L / D147A was used.

PCRは、KOD −Plus− Ver.2(Toyobo社製)添付のBuffer、MgSOを用い、1×PCR Buffer、および1.5mM MgSO、15pmolのプライマー(配列番号13および14)、2mM dTTPをdUTPに置換したdNTPs(dATP、dUTP,dCTP、dGTP)、KOD抗体と混合した1Uの各酵素を含む50μlの反応液中に、血液を反応液に対して0.02%、0.2%、 0.5%、2%、5%、10%になるように加え、PCNAなしとPfu−PCNA
M73L/D147Aを250ng加えたものを比較した。反応は94℃、2分の前反応の後、98℃、10秒→65℃、30秒→68℃、1.5分を35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、5μlの反応液についてアガロース電気泳動を行い、エチジウムブロマイド染色し、紫外線照射下増幅DNA断片の増幅量を確認した。
PCR was performed using KOD-Plus-Ver. 2 (manufactured by Toyobo), using Buffer, MgSO 4 attached, 1 × PCR Buffer, and 1.5 mM MgSO 4 , 15 pmol primer (SEQ ID NO: 13 and 14), dNTPs (dATP, dUTP in which 2 mM dTTP was replaced with dUTP) , DCTP, dGTP), 0.02%, 0.2%, 0.5%, 2%, 5% % And 10%, PCNA-free and Pfu-PCNA
What added 250 ng of M73L / D147A was compared. The reaction was carried out using PCR system GeneAmp 9700 (Applied Biosystem) on a schedule of repeating 94 cycles at 94 ° C. for 2 minutes followed by 35 cycles of 98 ° C., 10 seconds → 65 ° C., 30 seconds → 68 ° C., 1.5 minutes. It was.
After completion of the reaction, 5 μl of the reaction solution was subjected to agarose electrophoresis, stained with ethidium bromide, and the amplification amount of the amplified DNA fragment was confirmed under ultraviolet irradiation.

図9は、試料として血液を用い、反応液に占める血液の割合を0.02%、0.2%、0.5%、2%、5%、10% になるよう反応液を調製して、KOD Y7A/V93K変異体および、KOD Y7A/P36H/N210DにPfu−PCNA M73L/D147Aを添加しPCR反応を行い、得られた産物を電気泳動した結果を示す。各写真の−はPCNAなし、+はPCNAを添加したこと示す。
結果、PCNA添加なしでは阻害がかかり血液から増幅が確認されないところ、PCNAの変異体を添加したものは血液が10%含まれていてもしっかりしたバンドが確認された(図9)。図8と同様、PCNA変異体はdUTP存在下のPCRでも効果があることが示された。
In FIG. 9, blood is used as a sample, and the reaction solution is prepared so that the ratio of blood in the reaction solution is 0.02%, 0.2%, 0.5%, 2%, 5%, 10%. The results of electrophoresis of the product obtained by adding Pfu-PCNA M73L / D147A to KOD Y7A / V93K mutant and KOD Y7A / P36H / N210D and performing PCR reaction are shown. In each photograph,-indicates no PCNA, and + indicates that PCNA was added.
As a result, inhibition was not achieved without addition of PCNA, and amplification was not confirmed from blood. However, a solid band was confirmed even when 10% of blood was added to the PCNA mutant (FIG. 9). Similar to FIG. 8, the PCNA mutant was shown to be effective in PCR in the presence of dUTP.

(実施例9)
PCNA添加による植物ライセートからの増幅
dUTPを含むPCR反応系でもPCNAの添加でクルード(植物)耐性が向上するかを評価した。
比較には、KOD Y7A/P36H/N210D変異体、Taqポリメラーゼを用い、rbcL 1.3kbの増幅量の違いを比較した。PCNAにはKOD−PCNA M73L/D147Aを用いた。
Example 9
It was also evaluated whether the crude (plant) tolerance was improved by adding PCNA even in a PCR reaction system containing amplified dUTP from plant lysate by adding PCNA.
For comparison, the KOD Y7A / P36H / N210D mutant and Taq polymerase were used, and the difference in amplification amount of rbcL 1.3 kb was compared. KOD-PCNA M73L / D147A was used as PCNA.

鋳型にはイネの葉3mm角をBufferA(100mM Tris−HCl(pH9.5)、1M KCl、10mM EDTA)100μlに添加し、95℃、10分の熱処理を行ったものをライセートとして用いた。
KOD Y7A/P36H/N210DのPCRは、KOD −Plus− Ver.2(Toyobo社製)添付のBuffer、MgSOを用い、1×PCR Buffer、および1.5mM MgSO、15pmolのプライマー(配列番号29および30)、2mM dTTPをdUTPに置換したdNTPs(dATP、dUTP,dCTP、dGTP) 、KOD抗体と混合した1Uの酵素を含む50μlの反応液中に、植物ライセートを反応液に対して2%、4%、8%、16%になるように加え、PCNAなしとKOD−PCNA M73L/D147Aを250ng加えたものを比較した。反応は94℃、2分の前反応の後、98℃、10秒→65℃ 30秒→68℃、1.5分を35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。
Taq DNAポリメラーゼはToyobo社製のものを用い、Anti−Taq High(Toyobo社製)と混合したものを用いた。反応は1×BlendTaqに添付のBuffer、10pmolのプライマー(上記と同様)、2mM dTTPをdUTPに置換したdNTPs(dATP、dUTP,dCTP、dGTP)、抗体と混合した2.5Uの酵素を含む50μlの反応液中に、植物ライセートを反応液に対して2%、4%、8%、16%になるように加え、PCNAなしとKOD−PCNA M73L/D147Aを250ng加えたものを比較した。反応は94℃、2分の前反応の後、94℃、30秒→65℃、30秒→68℃、1、5分を35サイクル繰り返すスケジュールでPCR system GeneAmp9700(Applied Biosystem社製)を用いて行った。
反応終了後、5μlの反応液についてアガロース電気泳動を行い、エチジウムブロマイド染色し、紫外線照射下増幅DNA断片の増幅量を確認した。
As a template, a rice leaf 3 mm square was added to 100 μl of Buffer A (100 mM Tris-HCl (pH 9.5), 1 M KCl, 10 mM EDTA) and heat-treated at 95 ° C. for 10 minutes, and used as a lysate.
The PCR of KOD Y7A / P36H / N210D was performed using KOD-Plus-Ver. 2 (manufactured by Toyobo), using Buffer, MgSO 4 attached, 1 × PCR Buffer, and 1.5 mM MgSO 4 , 15 pmol primer (SEQ ID NOs: 29 and 30), dNTPs (dATP, dUTP in which 2 mM dTTP was replaced with dUTP) , DCTP, dGTP), plant lysate in 50 μl reaction solution containing 1 U enzyme mixed with KOD antibody to 2%, 4%, 8%, 16% of the reaction solution, without PCNA And KOD-PCNA M73L / D147A added with 250 ng were compared. The reaction was carried out using PCR system GeneAmp 9700 (Applied Biosystem) with a schedule of repeating 94 cycles at 94 ° C. for 2 minutes followed by 35 cycles of 98 ° C., 10 seconds → 65 ° C. 30 seconds → 68 ° C., 1.5 minutes. .
Taq DNA polymerase was manufactured by Toyobo, and mixed with Anti-Taq High (manufactured by Toyobo). The reaction was performed by adding 50 μl of Buffer attached to 1 × BlendTaq, 10 pmol primer (same as above), dNTPs (dATP, dUTP, dCTP, dGTP) in which 2 mM dTTP was replaced with dUTP, and 2.5 U enzyme mixed with the antibody. In the reaction solution, plant lysate was added at 2%, 4%, 8% and 16% with respect to the reaction solution, and those without PCNA and 250 ng of KOD-PCNA M73L / D147A were compared. The reaction was performed at 94 ° C. for 2 minutes, followed by PCR system GeneAmp 9700 (Applied Biosystem) on a schedule of 94 ° C., 30 seconds → 65 ° C., 30 seconds → 68 ° C., and 1 and 5 minutes repeated 35 cycles. went.
After completion of the reaction, 5 μl of the reaction solution was subjected to agarose electrophoresis, stained with ethidium bromide, and the amplification amount of the amplified DNA fragment was confirmed under ultraviolet irradiation.

図10は、試料として植物ライセートを用い、反応液に占めるライセートの割合を2、4、8、16%になるよう反応液を調製して、種々の酵素にKOD−PCNA M73L/D147Aを添加しPCR反応を行い、得られた産物を電気泳動した結果を示す。用いた酵素はKOD Y7A/P36H/N210D変異体、Taqポリメラーゼの計2種である。
各写真の1、2、8、16は添加された植物ライセートの割合(%)を示し、−はPCNAなし、+はPCNAを添加したことを示す。
結果、PCNA添加なしのKOD Y7A/P36H/N210Dでは植物ライセートを4%以上添加すると阻害がかかり増幅が確認されないところ、PCNAの変異体を添加したものは植物ライセートが8%含まれていてもしっかりしたバンドが確認された(図10)。PCNA変異体はdUTPを含む反応液でも効果があることが示された。
一方、ファミリーBに属するDNAポリメラーゼではないTaqポリメラーゼではPCNAの添加でクルード(植物)耐性の変化は見られなかった。TaqポリメラーゼにはPCNA変異体を添加してもクルード耐性は変わらないことが示される。
In FIG. 10, plant lysate was used as a sample, and the reaction solution was prepared so that the proportion of lysate in the reaction solution was 2, 4, 8, 16%, and KOD-PCNA M73L / D147A was added to various enzymes. The result of carrying out PCR reaction and electrophoresis of the obtained product is shown. The enzymes used were KOD Y7A / P36H / N210D mutant and Taq polymerase in total.
1, 2, 8, and 16 of each photograph show the percentage (%) of added plant lysate,-indicates no PCNA, and + indicates that PCNA was added.
As a result, in KOD Y7A / P36H / N210D without PCNA addition, when 4% or more of plant lysate was added, inhibition was not observed and amplification was not confirmed. Band was confirmed (FIG. 10). It was shown that the PCNA mutant is effective even in a reaction solution containing dUTP.
On the other hand, in Taq polymerase, which is not a DNA polymerase belonging to family B, no change in crude (plant) resistance was observed with the addition of PCNA. It is shown that the crude resistance does not change even when a PCNA mutant is added to Taq polymerase.

(実施例10)
体組織(爪、髪、口腔粘膜)からのPCR
爪や髪、口腔粘膜を鋳型に、PCRができるかを検討した。爪は爪きりで切断した一片を、髪は1本を、50mM NaOH180μlに添加し、95℃10分の熱処理で破砕を行い、その後、1M Tris−HCl(pH8.0)20μlを加え中和した上清を鋳型として用いた。口腔粘膜は綿棒で採取した粘膜を200μlの水に懸濁したものを鋳型として用いた。
酵素には1Uあたり0.8μgのKOD抗体と混合したKOD(野生型)とKOD Y7A/V93K変異体とKOD Y7A/P36H/N210D変異体を用い、HBgの482bpのPCRを行い増幅の違いを比較した。
上記と同様、PCRは、KOD −Plus− Ver.2(Toyobo社製)添付のBuffer、MgSOを用い、1×PCR Buffer、および1.5mM MgSO、15pmolのプライマー(配列番号21および22)、抗体と混合した1Uの各酵素を含む50μlの反応液中に、通常のdNTPs(dATP、dTTP,dCTP、dGTP)を0.2mM添加したものと、dTTPをdUTPに置換したdNTPs(dATP、dUTP,dCTP、dGTP)を0.2mMになるよう添加したものをそれぞれ用い、鋳型には上記サンプル1μlを用いた。また、各反応液にPCR増強因子であるKOD−PCNA M73L/E143R変異体を250ng添加したものも実施した。94℃、2分の前反応の後、98℃、10秒→65℃、10秒→68℃、1分を35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PCRを行った。
反応終了後、5μlの反応液についてアガロース電気泳動を行い、エチジウムブロマイド染色し、紫外線照射下増幅DNA断片の増幅量を確認した。
(Example 10)
PCR from body tissues (nail, hair, oral mucosa)
We examined whether PCR is possible using nails, hair, and oral mucosa as a template. A piece of nail cut with a nail clipper and one piece of hair were added to 180 μl of 50 mM NaOH, crushed by heat treatment at 95 ° C. for 10 minutes, and then neutralized by adding 20 μl of 1M Tris-HCl (pH 8.0). The supernatant was used as a template. The oral mucosa was obtained by suspending mucosa collected with a cotton swab in 200 μl of water as a template.
Using KOD (wild-type), KOD Y7A / V93K mutant, and KOD Y7A / P36H / N210D mutant mixed with 0.8 μg KOD antibody per 1 U per unit, PCR for HBg 482 bp was performed and the difference in amplification was compared. did.
As above, PCR was performed using KOD-Plus-Ver. 2 (manufactured by Toyobo), using the attached Buffer, MgSO 4 , 1 × PCR Buffer, and 1.5 mM MgSO 4 , 15 pmol primer (SEQ ID NO: 21 and 22), 50 μl containing 1 U of each enzyme mixed with the antibody In the reaction solution, 0.2 mM of normal dNTPs (dATP, dTTP, dCTP, dGTP) added and dNTPs (dATP, dUTP, dCTP, dGTP) in which dTTP is replaced with dUTP are added to 0.2 mM. 1 μl of the above sample was used as a template. Moreover, what added 250 ng of KOD-PCNA M73L / E143R mutant which is a PCR enhancement factor to each reaction liquid was also implemented. PCR was performed using PCR system GeneAmp 9700 (Applied Biosystem) on a schedule of repeating 94 cycles of 94 ° C., 2 minutes and 98 cycles of 10 ° C., 10 seconds → 65 ° C., 10 seconds → 68 ° C., 1 minute.
After completion of the reaction, 5 μl of the reaction solution was subjected to agarose electrophoresis, stained with ethidium bromide, and the amplification amount of the amplified DNA fragment was confirmed under ultraviolet irradiation.

図11は、試料として爪、髪、口腔粘液を用い、種々のDNAポリメラーゼによるPCR反応を、KOD由来のPCNA変異体(M73L/E143R)の存在下で行い、得られた産物を電気泳動した結果を示す。用いたDNAポリメラーゼは、KOD(野生型)、KODの変異体2種(Y7A/V93K、Y7A/P36H/N210D)の計3種である。各写真の左側がdTTPを用いた場合、右側がdUTPを用いた場合である。1レーンは爪を試料とした場合、2レーンは髪、3レーンは口腔粘膜である。それぞれの「+」レーンは、KOD由来のPCNA変異体(M73L/E143R)の存在下であり、「−」はPCNAなしであることを示す。
結果、野生型のKOD DNAポリメラーゼはdUTP存在下で増幅が確認されないところ、減少した塩基類似体検出活性を持つKOD Y7A/V93KやKOD Y7A/P36H/N210D変異体ではdUTP存在下でもバンドが確認された(図11)。そこにPCNAを添加した結果、添加していないものと比べ増幅量が向上していることが確認された。
FIG. 11 shows results obtained by performing PCR reaction with various DNA polymerases in the presence of KOD-derived PCNA mutant (M73L / E143R) using nail, hair and oral mucus as samples, and electrophoresis of the obtained products. Indicates. The DNA polymerase used was a total of three types: KOD (wild type) and two KOD mutants (Y7A / V93K, Y7A / P36H / N210D). The left side of each photograph uses dTTP, and the right side uses dUTP. When 1 lane is a nail sample, 2 lane is hair, 3 lane is oral mucosa. Each “+” lane is in the presence of KOD-derived PCNA mutant (M73L / E143R), and “−” indicates no PCNA.
As a result, wild-type KOD DNA polymerase was not amplified in the presence of dUTP, but a band was confirmed even in the presence of dUTP in the KOD Y7A / V93K and KOD Y7A / P36H / N210D mutants having decreased base analog detection activity. (FIG. 11). As a result of adding PCNA, it was confirmed that the amplification amount was improved as compared with the case where PCNA was not added.

KODの他の変異体(P36H、P36K、P36R、V93K、V93R、Y7A/P36H、Y7A/P36R、Y7A/V93R、P36H/H147E、P36K/H147E、P36R/H147E、V93K/H147E、V93R/H147E、Y7A/P36H/H147E、Y7A/P36R/H147E、Y7A/V93K/H147E、Y7A/V93R/H147E、P36H/N210D、P36K/N210D、P36R/N210D、V93K/N210D、V93R/N210D、Y7A/P36R/N210D、Y7A/V93K/N210D、Y7A/V93R/N210D、P36H/I142R、P36R/I142R、V93K/I142R、V93R/I142R、Y7A/P36H/I142R、Y7A/P36R/I142R、P36H/D141A/E143A、P36R/D141A/E143A、V93K/D141A/E143A、V93R/D141A/E143A、Y7A/P36H/D141A/E143A、Y7A/P36R/D141A/E143A)でも同様の反応条件で、体組織(爪、髪、口腔粘膜)からの増幅を確認し、dUTP存在下でもしっかりとしたバンドが確認できた。またこれらに、KOD−PCNA変異体(M73L/D147A、M73L/R109A/E143A、M73L/E143R)、Pfu−PCNA変異体(M73L/D143R)を添加すると、上記と同様、増幅量の向上が確認できた。   Other variants of KOD (P36H, P36K, P36R, V93K, V93R, Y7A / P36H, Y7A / P36R, Y7A / V93R, P36H / H147E, P36K / H147E, P36R / H147E, V93K / H147E, V93R / H147E, V93R / H147E / P36H / H147E, Y7A / P36R / H147E, Y7A / V93K / H147E, Y7A / V93R / H147E, P36H / N210D, P36K / N210D, P36R / N210D, V93K / N210D, V93R / N210D, Y7A / D36R, Y7A / P36R / V93K / N210D, Y7A / V93R / N210D, P36H / I142R, P36R / I142R, V93K / I142R, V93R / I142R, Y7A / P36H / I14 R, Y7A / P36R / I142R, P36H / D141A / E143A, P36R / D141A / E143A, V93K / D141A / E143A, V93R / D141A / E143A, Y7A / P36H / D141A / E143A, Y7A / P36R / 14) Under these reaction conditions, amplification from body tissues (nail, hair, oral mucosa) was confirmed, and a firm band could be confirmed even in the presence of dUTP. In addition, when KOD-PCNA mutants (M73L / D147A, M73L / R109A / E143A, M73L / E143R) and Pfu-PCNA mutants (M73L / D143R) are added to these, the amplification amount can be confirmed as described above. It was.

(実施例11)
バイサルファイト処理済みDNAの増幅評価
バイサルファイト処理後、ウラシルが含まれるDNAからの増幅ができるかを検討した。メチル化の影響をなくすため、バイサルファイトに供するDNAは、KOD −Plus− Neo(Toyobo社製)を用い、配列番号31および32のプライマーで増幅した17.5kbのPCR産物を用いた。バイサルファイトはMethylEasy Xceed Rapid DNA Bisulphite Modification Kitを用い、PCR、バイサルファイト処理はそれぞれ添付の取扱い説明書に準じて行った。増幅の検討はKOD −Plus− Ver.2(Toyobo社製)添付のBuffer、MgSOを用い、1×PCR Buffer、および1.5mM MgSO、15pmolのプライマー(574bpの増幅は配列番号33および34、519bpの増幅は配列番号35および36、1004bpの増幅は配列番号35および37、1561bpの増幅は配列番号38および39、1993bpの増幅は配列番号38および40)、0.2mM dNTPs、1Uあたり0.8μgのKOD抗体と混合したKOD Y7A/V93K変異体を含む50μlの反応液中に、上記バイサルファイト処理済みのDNA20ngを添加し、PCR増強因子であるKOD−PCNA M73L/D147A変異体の添加無しと250ng添加したものを比較した。PCRは94℃、2分の前反応の後、98℃、10秒→60℃、10秒→68℃、1分/kb(574bp、519bp、1004bpの増幅は1分、1561bp、1993bpの増幅は2分)を30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、5μlの反応液についてアガロース電気泳動を行い、エチジウムブロマイド染色し、紫外線照射下増幅DNA断片の増幅量を確認した。
(Example 11)
Amplification evaluation of bisulfite- treated DNA After bisulfite treatment, it was examined whether amplification from DNA containing uracil was possible. In order to eliminate the influence of methylation, the DNA used for bisulfite was KOD-Plus-Neo (manufactured by Toyobo), and a 17.5 kb PCR product amplified with the primers of SEQ ID NOs: 31 and 32 was used. Bisulfite was MethylEasy Xceed Rapid DNA Bisulfite Modification Kit, and PCR and bisulfite treatment were performed according to the attached instruction manual. Amplification studies are described in KOD-Plus-Ver. 2 (Toyobo Co., Ltd.) attached Buffer, using MgSO 4, 1 × PCR Buffer, and 1.5 mM MgSO 4, amplification of 15pmol primers (574 bp is amplified for SEQ ID NO: 33 and 34,519bp SEQ ID NO: 35 and 36 , 1004 bp amplification is SEQ ID NO: 35 and 37, 1561 bp amplification is SEQ ID NO: 38 and 39, 1993 bp amplification is SEQ ID NO: 38 and 40), 0.2 mM dNTPs, KOD Y7A mixed with 0.8 μg KOD antibody per U 20 ng of the above-mentioned bisulfite-treated DNA was added to 50 μl of the reaction solution containing the / V93K mutant, and the PCR enhancement factor KOD-PCNA M73L / D147A mutant was not added and 250 ng was added. PCR is 94 ° C., after 2 minutes of pre-reaction, 98 ° C., 10 seconds → 60 ° C., 10 seconds → 68 ° C., 1 minute / kb (574 bp, 519 bp, 1004 bp amplification is 1 minute, 1561 bp, 1993 bp amplification is 2 minutes) was performed using a PCR system GeneAmp 9700 (Applied Biosystem) with a schedule of repeating 30 cycles.
After completion of the reaction, 5 μl of the reaction solution was subjected to agarose electrophoresis, stained with ethidium bromide, and the amplification amount of the amplified DNA fragment was confirmed under ultraviolet irradiation.

図12は、バイサルファイト処理後のDNAを鋳型として様々な長さのターゲットを増幅し、KOD−PCNA変異体(M73L/D147A)の添加ありなしで増幅量を比較した結果を示す。各写真の左側がKOD−PCNA(M73L/D147A)を添加せずに反応した場合、右側がKOD−PCNA(M73L/D147A)を添加して反応した場合である。1レーンは574bp、2レーンは519bp、3レーンは1004bp、4レーンは1561bp、5レーンは1993bpのターゲットを増幅した結果を示す。結果、KOD−PCNA変異体(M73L/D147A)を添加していない反応では574bpなど増幅できないターゲットがあるところ、KOD−PCNA変異体(M73L/D147A)を添加したものでは全てのターゲットでしっかりとした増幅が確認された。また増幅量もKOD−PCNA変異体(M73L/D147A)を添加したものの方が多い結果となった(図12)。   FIG. 12 shows the results of amplifying targets of various lengths using DNA after bisulfite treatment as a template and comparing the amounts of amplification with and without the addition of KOD-PCNA mutant (M73L / D147A). The left side of each photograph shows the case where the reaction was carried out without adding KOD-PCNA (M73L / D147A), and the right side was the case where the reaction was carried out with addition of KOD-PCNA (M73L / D147A). 1 lane is 574 bp, 2 lane is 519 bp, 3 lane is 1004 bp, 4 lane is 1561 bp, 5 lane is the result of amplifying a 1993 bp target. As a result, there was a target that could not be amplified such as 574 bp in the reaction in which the KOD-PCNA mutant (M73L / D147A) was not added, but in the case where the KOD-PCNA mutant (M73L / D147A) was added, all targets were solid. Amplification was confirmed. Further, the amount of amplification was higher when the KOD-PCNA mutant (M73L / D147A) was added (FIG. 12).

(実施例12)
糞便からの増幅
dUTP、糞便存在下で遺伝子増幅ができるかを評価した。
酵素には、KOD Y7A/P36H/N210D変異体、Taqポリメラーゼを用い、サルモネラのinvA遺伝子約700bpの増幅の違いをSYBR GREEN Iを用いたリアルタイムPCR、および融解曲線で比較した。KOD Y7A/P36H/N210D変異体にはPCR増強因子としてKOD−PCNA M73L/D147Aを添加したものも実施した。
(Example 12)
It was evaluated whether amplified dUTP from stool and gene amplification can be performed in the presence of stool.
As the enzyme, KOD Y7A / P36H / N210D mutant and Taq polymerase were used, and the difference in amplification of about 700 bp of Salmonella invA gene was compared by real-time PCR using SYBR GREEN I and melting curves. The KOD Y7A / P36H / N210D mutant was also added with KOD-PCNA M73L / D147A added as a PCR enhancing factor.

阻害物質には10%糞便懸濁液を95℃で10分熱処理したものを用いた。
KOD Y7A/P36H/N210DのPCRは、KOD Dash(Toyobo社製)添付のBufferを用い、1×PCR Buffer、50コピーのサルモネラゲノム、4pmolのプライマー(配列番号41および42)、 2mM dTTPをdUTPに置換したdNTPs(dATP、dUTP,dCTP、dGTP) 、1/30000 SYBR GREEN I、KOD抗体と混合した0.4Uの酵素を含む20μlの反応液中に、糞便を反応液に対して0、0.1、0.25、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5%になるように加え、95℃、30秒の前反応の後、98℃、10秒→60℃ 10秒→68℃、30秒を50サイクル繰り返すスケジュールでLightCycler2.0(Roche社)を用いて行った。KOD−PCNA M73L/D147Aは上記反応系に100ng加え、PCNAなしのものと比較した。
Taq DNAポリメラーゼはToyobo社製のものを用い、Anti−Taq High(Toyobo社製)と混合したものを用いた。反応は1×Taqに添付のBuffer(Mg別添タイプ)、50コピーのサルモネラゲノム、4pmolのプライマー(上記と同様)、2mM dTTPをdUTPに置換したdNTPs(dATP、dUTP、dCTP、dGTP)、4mM MgSO、1/30000 SYBR GREEN I、抗体と混合した1Uの酵素を含む20μlの反応液中に、糞便を反応液に対して0、0.1、0.25、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5%になるように加え、95℃、30秒の前反応の後、98℃、10秒→60℃ 10秒→68℃、30秒を50サイクル繰り返すスケジュールでLightCycler2.0(Roche社)を用いて行った。
それぞれ、反応終了後、融解曲線解析にて、80℃後半に出現する目的ピークを確認した。
As the inhibitor, a 10% fecal suspension was heat-treated at 95 ° C. for 10 minutes.
For the PCR of KOD Y7A / P36H / N210D, using Buffer attached to KOD Dash (manufactured by Toyobo), 1 × PCR Buffer, 50 copies of Salmonella genome, 4 pmol primer (SEQ ID NO: 41 and 42), 2 mM dTTP to dUTP In 20 μl of a reaction solution containing 0.4 U of enzyme mixed with substituted dNTPs (dATP, dUTP, dCTP, dGTP), 1/30000 SYBR GREEN I, and KOD antibody, stool was added to the reaction solution at 0, 0. 1, 0.25, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5%, 95 ° C., 30 seconds pre-reaction, 98 ° C., 10 seconds → 60 ℃ 10 seconds → 68 ℃, 30 seconds is repeated using LightCycler 2.0 (Roche) on a schedule of 50 cycles . 100 ng of KOD-PCNA M73L / D147A was added to the above reaction system and compared with that without PCNA.
Taq DNA polymerase was manufactured by Toyobo, and mixed with Anti-Taq High (manufactured by Toyobo). The reaction is as follows: Buffer attached to 1 × Taq (Mg attachment type), 50 copies of Salmonella genome, 4 pmol of primer (same as above), 2 mM dTTP substituted with dUTP (dATP, dUTP, dCTP, dGTP), 4 mM In 20 μl of a reaction solution containing 1 U of enzyme mixed with MgSO 4 , 1/30000 SYBR GREEN I, antibody, feces were added to the reaction solution at 0, 0.1, 0.25, 0.5, 1.0. , 1.5, 2.0, 2.5%, 95 ° C., 30 seconds pre-reaction, 98 ° C., 10 seconds → 60 ° C. 10 seconds → 68 ° C., 30 seconds repeated 50 cycles The schedule was performed using LightCycler 2.0 (Roche).
After completion of the reaction, a target peak appearing in the latter half of 80 ° C. was confirmed by melting curve analysis.

実施例16のCq値を表5に示す。   Table 5 shows the Cq value of Example 16.

表5はdUTP、糞便存在下で行ったリアルタイムPCRのCq値(LightCycler2.0のデフォルト設定)を示す。N.D.は増幅が見られず、Cq値が求められなかったことを示す。
結果、Taqポリメラーゼでは0.5%の糞便を添加すると増幅が見られなくなるところ、KOD Y7A/P36H/N210Dでは2.5%の糞便を添加しても増幅が確認された。また、PCNAありなしを比較すると、PCNAを添加したものの方が、Cq値が小さく、優れたPCR効率を示していることがわかった。
Table 5 shows Cq values (default settings of LightCycler 2.0) of real-time PCR performed in the presence of dUTP and feces. N. D. Indicates that no amplification was observed and no Cq value was obtained.
As a result, amplification was not observed when 0.5% stool was added to Taq polymerase, but amplification was confirmed even when 2.5% stool was added to KOD Y7A / P36H / N210D. Further, comparing the presence or absence of PCNA, it was found that the one with PCNA added had a smaller Cq value and showed excellent PCR efficiency.

図14は、dUTP、糞便存在下でPCRを用い、得られた増幅産物の融解曲線解析の結果を示す。用いたポリメラーゼはKOD Y7A/P36H/N210D変異体、KOD Y7A/P36H/N210D変異体にKOD−PCNA M73L/D147Aを添加したもの、Taqポリメラーゼの計3種である。
1はKOD Y7A/P36H/N210Dの結果を、2はKOD Y7A/P36H/N210DにKOD−PCNA M73L/D147Aを添加したものの結果を、3はTaqポリメラーゼの結果を示す。
結果、KOD Y7A/P36H/N210DではdUTP、糞便存在下からでも増幅が確認され、糞便の添加でピークは低くなるものの、2.5%を添加しても、目的ピークを確認することができた。PCNAを添加したものでも同様に、2.5%の添加でも目的ピークを確認することができた。しかし、Taqポリメラーゼでは0.25%の添加で目的ピークが消失しており、糞便の影響で阻害を受けたことが示唆された(図14)。
FIG. 14 shows the results of melting curve analysis of the amplification product obtained using PCR in the presence of dUTP and feces. The polymerases used were KOD Y7A / P36H / N210D mutant, KOD Y7A / P36H / N210D mutant with KOD-PCNA M73L / D147A added, and Taq polymerase in total.
1 shows the result of KOD Y7A / P36H / N210D, 2 shows the result of adding KOD-PCNA M73L / D147A to KOD Y7A / P36H / N210D, and 3 shows the result of Taq polymerase.
As a result, in KOD Y7A / P36H / N210D, amplification was confirmed even in the presence of dUTP and stool, and the peak decreased with the addition of stool, but the target peak could be confirmed even when 2.5% was added. . Similarly to the case of adding PCNA, the target peak could be confirmed even with the addition of 2.5%. However, with Taq polymerase, the target peak disappeared when 0.25% was added, suggesting that it was inhibited by the influence of feces (FIG. 14).

KODの他の変異体(Y7A/V93K、P36H、P36K、P36R、V93K、V93R、Y7A/P36H、Y7A/P36R、Y7A/V93R、P36H/H147E、P36K/H147E、P36R/H147E、V93K/H147E、V93R/H147E、Y7A/P36H/H147E、Y7A/P36R/H147E、Y7A/V93K/H147E、Y7A/V93R/H147E、P36H/N210D、P36K/N210D、P36R/N210D、V93K/N210D、V93R/N210D、Y7A/P36R/N210D、Y7A/V93K/N210D、Y7A/V93R/N210D、P36H/I142R、P36R/I142R、V93K/I142R、V93R/I142R、Y7A/P36H/I142R、Y7A/P36R/I142R、P36H/D141A/E143A、P36R/D141A/E143A、V93K/D141A/E143A、V93R/D141A/E143A、Y7A/P36H/D141A/E143A、Y7A/P36R/D141A/E143A)でも同様に2.5%糞便が含まれる反応系で増幅を確認し、dUTP存在下でもしっかりとしたバンドが確認できた。   Other variants of KOD (Y7A / V93K, P36H, P36K, P36R, V93K, V93R, Y7A / P36H, Y7A / P36R, Y7A / V93R, P36H / H147E, P36K / H147E, P36R / H147E, V93K / H147E, V93K / R147E / H147E, Y7A / P36H / H147E, Y7A / P36R / H147E, Y7A / V93K / H147E, Y7A / V93R / H147E, P36H / N210D, P36K / N210D, P36R / N210D, V93K / N210D, V93R7 / N210D, Y7A / V93K / N210D, Y7A / V93R / N210D, P36H / I142R, P36R / I142R, V93K / I142R, V93R / I142R, Y7A P36H / I142R, Y7A / P36R / I142R, P36H / D141A / E143A, P36R / D141A / E143A, V93K / D141A / E143A, V93R / D141A / E143A, Y7A / P36H / D141A / E143A, E143A, E14A / E143A However, similarly, amplification was confirmed in a reaction system containing 2.5% feces, and a firm band could be confirmed even in the presence of dUTP.

またPCNAも、KOD−PCNA M73L/E143R、M73L/R82A/E143A、M73L/R109A/E143A、Pfu−PCNA M73L/D143R、M73L/D147A、M73L/R82A/D143A、M73L/R109A/D143Aの変異体で、同様の反応を行い、PCNA添加なしに比べPCR効率の向上が確認できた。   PCNA is also a variant of KOD-PCNA M73L / E143R, M73L / R82A / E143A, M73L / R109A / E143A, Pfu-PCNA M73L / D143R, M73L / D147A, M73L / R82A / D143A, M73L / R109A / D143A. The same reaction was performed, and it was confirmed that the PCR efficiency was improved as compared with the case where PCNA was not added.

Pfu DNAポリメラーゼ変異体でも同様に2.5%糞便が含まれる反応系で増幅を確認し、P36H、V93R、Y7A/P36H、Y7A/V93Kの変異体で、dUTP存在下でもしっかりとしたバンドが確認できた。   Similarly, amplification was confirmed in the Pfu DNA polymerase mutant in a reaction system containing 2.5% stool, and a solid band was confirmed in the P36H, V93R, Y7A / P36H, Y7A / V93K mutant even in the presence of dUTP. did it.

この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、及び特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
The present invention is not limited to the description of the embodiments and examples of the invention described above. Various modifications may be included in the present invention as long as those skilled in the art can easily conceive without departing from the description of the scope of claims.
The contents of papers, published patent gazettes, patent gazettes, and the like specified in this specification are incorporated by reference in their entirety.

本発明によって、DNA精製の際のロスやキャリーオーバーの危険性をなくし、さらに時間・コストを削減することができる。また、dUTP/UDGコンタミネーション除去法によるコンタミネーションを防げるため、研究分野だけでなく、同じサンプルを何度も増幅する遺伝子診断などの臨床分野もしくは法医学分野、あるいは食品や環境中の微生物検査等においても広く利用することができる。   The present invention eliminates the risk of loss and carryover during DNA purification, and further reduces time and cost. Also, in order to prevent contamination by the dUTP / UDG contamination removal method, not only in the research field, but also in the clinical field or forensic field such as genetic diagnosis in which the same sample is amplified many times, or in the microbiological examination in foods and the environment, etc. Can also be widely used.

Claims (11)

下記(a)および(b)を反応組成に含む、塩基類似体を含む反応組成中における核酸増幅方法。
(a)減少した塩基類似体検出活性を有するファミリーBに属するDNAポリメラーゼ変異体であって、配列番号1または配列番号2で示されるアミノ酸配列において、下記(a1)または(a2)のいずれかのアミノ酸に置換された変異体であるポリペプチド。
(a1)7番目のアミノ酸がアラニンに置換され、かつ、93番目のアミノ酸がリジン、ヒスチジンまたはアルギニンに置換された変異体
(a2)7番目のアミノ酸がアラニンに置換され、かつ、36番目のアミノ酸がリジン、ヒスチジンまたはアルギニンに置換された変異体
(b)PCNA(Proliferating Cell Nuclear Antigen)変異体であって、配列番号11または配列番号12で示されるアミノ酸配列において、下記(x)および(y)で示される群の位置に存在するアミノ酸残基のうち少なくとも一つの改変を有し、かつ、増幅増強活性を示すポリペプチド。
(x)82、84および109番目のアミノ酸残基群
(y)139、143および147番目のアミノ酸残基群
A method for amplifying a nucleic acid in a reaction composition containing a base analog, comprising the following (a) and (b) in the reaction composition:
(A) a DNA polymerase variant belonging to Family B having reduced base analog detection activity, wherein the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 is either of the following (a1) or (a2) A polypeptide which is a variant substituted with an amino acid.
(A1) A variant in which the seventh amino acid is substituted with alanine and the 93rd amino acid is substituted with lysine, histidine or arginine
(A2) a variant in which the seventh amino acid is substituted with alanine and the 36th amino acid is substituted with lysine, histidine or arginine (b) a PCNA (Proliferating Cell Nuclear Antigen) variant, wherein SEQ ID NO: 11 Or a polypeptide having at least one modification among amino acid residues present at the position of the group represented by the following (x) and (y) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12 and exhibiting an amplification enhancing activity .
(X) 82th, 84th and 109th amino acid residue groups (y) 139th, 143th and 147th amino acid residue groups
DNAポリメラーゼ変異体が、配列番号1または配列番号2で示されるアミノ酸配列の141番目、142番目、143番目、147番目、210番目及び311番目に相当するアミノ酸のいずれかにおいて、少なくとも1つのアミノ酸の改変を更に有する、請求項1に記載の核酸増幅方法。 The DNA polymerase variant is an amino acid sequence corresponding to at least one amino acid corresponding to positions 141, 142, 143, 147, 210, and 311 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2. The nucleic acid amplification method according to claim 1, further comprising modification. PCNA変異体が、配列番号11または配列番号12で示されるアミノ酸配列において、以下の(b1)から(b4)のいずれかの変異体である、請求項1又は2に記載の核酸増幅方法。
(b1)143番目に相当するアミノ酸を塩基性アミノ酸に置換された変異体
(b2)82番目と143番目を共に中性アミノ酸に置換された変異体
(b3)147番目を中性アミノ酸に置換された変異体
(b4)109番目と143番目を共に中性アミノ酸に置換された変異体
The nucleic acid amplification method according to claim 1 or 2 , wherein the PCNA mutant is any one of the following mutants (b1) to (b4) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 or SEQ ID NO: 12.
(B1) Mutant in which the amino acid corresponding to the 143rd position is replaced with a basic amino acid (b2) Mutant in which both the 82nd and 143rd positions are replaced with neutral amino acids (b3) The 147th position is replaced with a neutral amino acid Mutant (b4) Mutant in which 109th and 143rd positions are both substituted with neutral amino acids
PCNA変異体が、配列番号11または配列番号12で示されるアミノ酸配列において、以下の(b1)または(b2)のいずれかのアミノ酸に置換された変異体である請求項1〜のいずれかに記載の核酸増幅方法。
(b1)143番目のアミノ酸がアラニンまたはアルギニンに置換された変異体
(b2)147番目のアミノ酸がアラニンまたはアルギニンに置換された変異体
PCNA mutants in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11 or SEQ ID NO: 12, the following (b1) or (b2) to any one of claims 1 to 3 which is a mutant substituted to any amino acid of The nucleic acid amplification method described.
(B1) Mutant in which the 143rd amino acid is replaced with alanine or arginine (b2) Mutant in which the 147th amino acid is replaced with alanine or arginine
精製工程を経ていない生体試料を核酸増幅反応液に添加し、生体試料中の標的核酸を増幅する請求項1〜のいずれかに記載の核酸増幅方法。 The nucleic acid amplification method according to any one of claims 1 to 4, wherein a biological sample that has not undergone a purification step is added to a nucleic acid amplification reaction solution to amplify a target nucleic acid in the biological sample. 生体試料が、動植物組織、体液、排泄物、細胞、細菌およびウイルスよりなる群から選択されるいずれかである請求項に記載の核酸増幅方法。 The nucleic acid amplification method according to claim 5 , wherein the biological sample is any one selected from the group consisting of animal and plant tissues, body fluids, excreta, cells, bacteria, and viruses. 以下の(a)から(e)を含む、核酸増幅反応試薬。
(a)配列番号1または配列番号2で示されるアミノ酸配列において、以下の(a1)または(a2)のいずれかのアミノ酸に置換された変異体であるポリペプチドからなるDNAポリメラーゼ変異体
(a1)7番目のアミノ酸がアラニンに置換され、かつ、93番目のアミノ酸がリジン、ヒスチジンまたはアルギニンに置換された変異体
(a2)7番目のアミノ酸がアラニンに置換され、かつ、36番目のアミノ酸がリジン、ヒスチジンまたはアルギニンに置換された変異体
(b)配列番号11または配列番号12で示されるアミノ酸配列において、下記(x)および(y)で示される群の位置に存在するアミノ酸残基のうち少なくとも一つの改変を有し、かつ、増幅増強活性を示すポリペプチドからなるPCNA変異体
(x)82、84および109番目のアミノ酸残基群
(y)139、143および147番目のアミノ酸残基群
(c)プライマー対
(d)デオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP)
(e)マグネシウムイオンを含むバッファー溶液
A nucleic acid amplification reaction reagent comprising the following (a) to (e):
(A) a DNA polymerase mutant comprising a polypeptide which is a mutant in which the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 is substituted with any of the following amino acids (a1) or (a2):
(A1) A variant in which the seventh amino acid is substituted with alanine and the 93rd amino acid is substituted with lysine, histidine or arginine
(A2) A variant in which the seventh amino acid is substituted with alanine and the 36th amino acid is substituted with lysine, histidine or arginine (b) In the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 or SEQ ID NO: 12, a PCNA variant comprising a polypeptide having at least one modification among the amino acid residues present at the position of the group represented by x) and (y) and exhibiting an amplification enhancing activity (x) 82, 84 and 109 (Y) 139, 143 and 147th amino acid residue group (c) primer pair (d) deoxynucleotide triphosphate (dNTP)
(E) Buffer solution containing magnesium ions
DNAポリメラーゼ変異体が、配列番号1または配列番号2で示されるアミノ酸配列の141番目、142番目、143番目、147番目、210番目及び311番目に相当するアミノ酸のいずれかにおいて、少なくとも1つのアミノ酸の改変を更に有する、請求項に記載の核酸増幅反応試薬。 The DNA polymerase variant is an amino acid sequence corresponding to at least one amino acid corresponding to positions 141, 142, 143, 147, 210, and 311 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2. The nucleic acid amplification reaction reagent according to claim 7 , further comprising a modification. PCNA変異体が、配列番号11または配列番号12で示されるアミノ酸配列において、以下の(b1)から(b4)のいずれかの変異体である、請求項7又は8に記載の核酸増幅反応試薬。
(b1)143番目に相当するアミノ酸を塩基性アミノ酸に置換された変異体
(b2)82番目と143番目を共に中性アミノ酸に置換された変異体
(b3)147番目を中性アミノ酸に置換された変異体
(b4)109番目と143番目を共に中性アミノ酸に置換された変異体
The nucleic acid amplification reaction reagent according to claim 7 or 8 , wherein the PCNA mutant is any one of the following mutants (b1) to (b4) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 or SEQ ID NO: 12.
(B1) Mutant in which the amino acid corresponding to the 143rd position is replaced with a basic amino acid (b2) Mutant in which both the 82nd and 143rd positions are replaced with neutral amino acids (b3) The 147th position is replaced with a neutral amino acid Mutant (b4) Mutant in which 109th and 143rd positions are both substituted with neutral amino acids
PCNA変異体が、配列番号11または配列番号12で示されるアミノ酸配列において、以下の(b1)または(b2)のいずれかのアミノ酸に置換された変異体である請求項7〜9のいずれかに記載の核酸増幅反応試薬。
(b1)143番目のアミノ酸がアラニンまたはアルギニンに置換された変異体
(b2)147番目のアミノ酸がアラニンまたはアルギニンに置換された変異体
PCNA mutants in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11 or SEQ ID NO: 12, the following (b1) or to any of the claims 7-9 is mutant substituted to any amino acid of (b2) The nucleic acid amplification reaction reagent described.
(B1) Mutant in which the 143rd amino acid is replaced with alanine or arginine (b2) Mutant in which the 147th amino acid is replaced with alanine or arginine
請求項7〜10のいずれかに記載の核酸増幅反応試薬を含むキット。 A kit comprising the nucleic acid amplification reaction reagent according to any one of claims 7 to 10 .
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