JP7016511B2 - Nucleic acid synthesis method - Google Patents

Nucleic acid synthesis method Download PDF

Info

Publication number
JP7016511B2
JP7016511B2 JP2017120802A JP2017120802A JP7016511B2 JP 7016511 B2 JP7016511 B2 JP 7016511B2 JP 2017120802 A JP2017120802 A JP 2017120802A JP 2017120802 A JP2017120802 A JP 2017120802A JP 7016511 B2 JP7016511 B2 JP 7016511B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nucleic acid
reaction solution
rna polymerase
acid synthesis
rna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017120802A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019004708A (en
Inventor
直己 杉本
俊太郎 高橋
裕道 大倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KONAN GAKUEN
Original Assignee
KONAN GAKUEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KONAN GAKUEN filed Critical KONAN GAKUEN
Priority to JP2017120802A priority Critical patent/JP7016511B2/en
Publication of JP2019004708A publication Critical patent/JP2019004708A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7016511B2 publication Critical patent/JP7016511B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Description

本発明は核酸合成法に関し、より具体的には、RNAポリメラーゼの酵素機能を簡便な方法で変換することで、変換前のRNAポリメラーゼでは取り込むことができない修飾核酸種を取り込ませる核酸合成法に関する。 The present invention relates to a nucleic acid synthesis method, and more specifically, to a nucleic acid synthesis method in which an enzymatic function of RNA polymerase is converted by a simple method to incorporate a modified nucleic acid species that cannot be incorporated by RNA polymerase before conversion.

近年、核酸を用いた医薬品の開発が行われている。核酸を医薬品として用いる場合、その化学的安定性を高めるために、核酸に化学的修飾を施すことが知られている。しかしながら、本来の核酸ポリメラーゼは、化学的修飾された核酸に対する特異性がない。したがって、化学的修飾された核酸を基質として核酸ポリメラーゼによる核酸合成を行う場合、核酸ポリメラーゼを改変することで、化学修飾された核酸に対する基質特異性を獲得させる必要がある。改変の具体的手法としては、活性部位等のアミノ酸残基を変化させることで酵素内部の化学特性を変化させる方法が挙げられる。例えば、非特許文献1には、DNAの活性部位へのランダム変異導入によって変異体を作製することにより、本来のDNAポリメラーゼでは合成できない2’-メトキシ又は2’-フルオロ部分修飾されたオリゴヌクレオチドを合成したことが開示されている。また、非特許文献2には、T7RNAポリメラーゼに変異を導入することで、2’-メトキシ修飾又は2’-フルオロ修飾されたリボース部分を取り込ませることが開示されている。 In recent years, pharmaceutical products using nucleic acids have been developed. When nucleic acids are used as pharmaceuticals, it is known to chemically modify the nucleic acids in order to enhance their chemical stability. However, the original nucleic acid polymerase has no specificity for chemically modified nucleic acids. Therefore, when nucleic acid synthesis is performed by a nucleic acid polymerase using a chemically modified nucleic acid as a substrate, it is necessary to acquire substrate specificity for the chemically modified nucleic acid by modifying the nucleic acid polymerase. As a specific method of modification, there is a method of changing the chemical properties inside the enzyme by changing the amino acid residue of the active site or the like. For example, Non-Patent Document 1 describes a 2'-methoxy or 2'-fluoropartially modified oligonucleotide that cannot be synthesized by the original DNA polymerase by producing a mutant by randomly introducing a mutation into the active site of DNA. It is disclosed that it was synthesized. In addition, Non-Patent Document 2 discloses that a mutation is introduced into T7 RNA polymerase to incorporate a 2'-methoxy-modified or 2'-fluoro-modified ribose moiety.

T. Chen et al., Nat. Chem. 2016, 8, 556T. Chen et al., Nat. Chem. 2016, 8, 556 A. J. Meyer et al., Nucleic Acids Res. 2015, 43, 7480A. J. Meyer et al., Nucleic Acids Res. 2015, 43, 7480

このように、本来の基質ではない修飾核酸をポリメラーゼに取り込ませるためのアプローチとしては、ポリメラーゼに変異を導入することが常識とされている。しかしながらこのようなアプローチで変異を導入して目的の活性を有する変異体をスクリーニングする必要があり、所望の活性を持たないポリメラーゼから所望の活性を持つポリメラーゼを取得するまでに、多大な時間と労力とが必要となる。 As described above, it is common sense to introduce a mutation into a polymerase as an approach for incorporating a modified nucleic acid that is not the original substrate into the polymerase. However, it is necessary to introduce mutations by such an approach and screen for mutants having the desired activity, and it takes a lot of time and effort to obtain a polymerase having the desired activity from a polymerase having the desired activity. And are required.

そこで本発明の目的は、RNAポリメラーゼの酵素機能を簡便な方法で変換することで、変換前のRNAポリメラーゼでは取り込むことができない核酸種を取り込む活性を獲得させる技術を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for acquiring an activity of incorporating a nucleic acid species that cannot be incorporated by RNA polymerase before conversion by converting the enzymatic function of RNA polymerase by a simple method.

本発明者は、T7 RNAポリメラーゼを用いた核酸合成法において、反応液中に高濃度のポリエチレングリコールを加えることで、RNAポリメラーゼの本来の基質であるRNA合成が抑制され、本来の基質ではないDNAの合成が促進されたことを発見した。つまり、反応液中にポリエチレングリコールを高濃度で加えることで、RNAポリメラーゼが、DNAポリメラーゼ様の活性挙動を示す酵素に変化することを見出した。 In the nucleic acid synthesis method using T7 RNA polymerase, the present inventor added high-concentration polyethylene glycol to the reaction solution to suppress RNA synthesis, which is the original substrate of RNA polymerase, and DNA that is not the original substrate. It was discovered that the synthesis of RNA was promoted. That is, it was found that by adding polyethylene glycol in a high concentration to the reaction solution, RNA polymerase changes into an enzyme exhibiting DNA polymerase-like activity behavior.

本発明者は、このようなポリエチレングリコールを含む反応液中で活性挙動がDNAポリメラーゼ様に変化するRNAポリメラーゼについて検討を重ねた。その結果、驚くべきことに、ポリエチレングリコールを含む反応液中で活性挙動がDNAポリメラーゼ様に変化したRNAポリメラーゼが、2’-修飾された核酸種を取り込むという、DNAポリメラーゼにも無い活性も獲得していることを見出した。つまり、ポリエチレングリコールを高濃度で含む反応液中でRNAポリメラーゼを用いて核酸合成反応を行うことによって、上記の本発明の目的を達成できることを見出した。本発明は、この知見に基づき、さらに検討を重ねることにより完成された。 The present inventor has repeatedly studied RNA polymerase whose activity behavior changes like DNA polymerase in a reaction solution containing such polyethylene glycol. As a result, surprisingly, RNA polymerase whose activity behavior changed like DNA polymerase in a reaction solution containing polyethylene glycol also acquired the activity of incorporating 2'-modified nucleic acid species, which is not found in DNA polymerase. I found that. That is, it has been found that the above-mentioned object of the present invention can be achieved by carrying out a nucleic acid synthesis reaction using RNA polymerase in a reaction solution containing polyethylene glycol at a high concentration. The present invention has been completed by further studies based on this finding.

すなわち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。 That is, the present invention provides the inventions of the following aspects.

項1. (A)RNAポリメラーゼと、(B)ポリアルキレングリコールと、(C1)2’-修飾リボヌクレオチドと、(D)鋳型核酸とを含む(i)反応液中で、前記(D)鋳型核酸に相補的な修飾核酸を合成する工程を含み、
前記(A)RNAポリメラーゼがシングルサブユニットタンパク質からなり、
前記(B)ポリアルキレングリコールの平均分子量が10~1000、前記(i)反応液中の濃度が10重量%以上であり、
前記(C1)2’-修飾リボヌクレオチドが、2’-ハロゲン化リボヌクレオチド及び2’-アルコキシリボヌクレオチドからなる群から選択される、核酸合成法。
項2. 前記(D)鋳型核酸がプロモータ配列を含まず、前記(i)反応液が前記(D)の一部と相補的な配列を有する(E)プライマーをさらに含む、項1に記載の核酸合成法。
項3. 前記(A)RNAポリメラーゼが、バクテリオファージ由来のRNAポリメラーゼである、項1又は2に記載の核酸合成法。
項4. 前記(B)ポリアルキレングリコールがポリエチレングリコールである、項1から3のいずれかに記載の核酸合成法。
項5. 前記2’-ハロゲン化リボヌクレオチドが2’-フルオロリボヌクレオチドである、項1~4のいずれかに記載の核酸合成法。
項6. 前記2’-アルコキシリボヌクレオチドにおける2’-アルコキシ基の炭素数が1~3である、項1~5のいずれかに記載の核酸合成法。
項7. 前記(E)プライマーが5’末端に修飾基を有する、項2~6のいずれかに記載の核酸合成法。
項8.前記(i)反応液から、(C2)リボヌクレオチドを含み且つ前記(B)ポリアルキレングリコールの濃度が5重量%以下となるように希釈された(ii)反応液を調製し、前記(ii)反応液中で前記修飾核酸から前記(D)鋳型核酸に相補的なRNAを伸長する工程をさらに含む、項1~7のいずれかに記載の核酸合成法。
項9. 項1~8のいずれかに記載の核酸合成法を行うためのキットであって、
(A)RNAポリメラーゼと、(B)ポリアルキレングリコールと、(C1)2’-修飾リボヌクレオチドと、を含み、
前記(A)RNAポリメラーゼがシングルサブユニットタンパク質からなり、
前記(B)ポリアルキレングリコールの平均分子量が10~1000であり、
前記(C1)2’-修飾リボヌクレオチドが、2’-ハロゲン化リボヌクレオチド及び2’-アルコキシリボヌクレオチドからなる群から選択される、核酸合成キット。
項10. 鋳型核酸を固定化するための固相担体及び/又はリボヌクレアーゼHをさらに含む、項9に記載の核酸合成キット。
Item 1. Complementing the (D) template nucleic acid in (i) reaction solution containing (A) RNA polymerase, (B) polyalkylene glycol, (C1) 2'-modified ribonucleotide, and (D) template nucleic acid. Including the step of synthesizing a modified nucleic acid
The (A) RNA polymerase consists of a single subunit protein.
The (B) polyalkylene glycol has an average molecular weight of 10 to 1000, and (i) the concentration in the reaction solution is 10% by weight or more.
A nucleic acid synthesis method in which the (C1) 2'-modified ribonucleotide is selected from the group consisting of 2'-halogenated ribonucleotides and 2'-alkoxyribonucleotides.
Item 2. Item 2. The nucleic acid synthesis method according to Item 1, wherein the (D) template nucleic acid does not contain a promoter sequence, and (i) the reaction solution further contains (E) a primer having a sequence complementary to a part of (D). ..
Item 3. Item 2. The nucleic acid synthesis method according to Item 1 or 2, wherein the RNA polymerase (A) is an RNA polymerase derived from bacteriophage.
Item 4. Item 6. The nucleic acid synthesis method according to any one of Items 1 to 3, wherein the polyalkylene glycol (B) is polyethylene glycol.
Item 5. Item 6. The nucleic acid synthesis method according to any one of Items 1 to 4, wherein the 2'-halogenated ribonucleotide is a 2'-fluororibonucleotide.
Item 6. Item 6. The nucleic acid synthesis method according to any one of Items 1 to 5, wherein the 2'-alkoxy group in the 2'-alkoxyribonucleotide has 1 to 3 carbon atoms.
Item 7. Item 6. The nucleic acid synthesis method according to any one of Items 2 to 6, wherein the primer (E) has a modifying group at the 5'end.
Item 8. From the reaction solution (i), a reaction solution (ii) containing (C2) ribonucleotide and diluted so that the concentration of the polyalkylene glycol (B) was 5% by weight or less was prepared, and the reaction solution (ii) was prepared. Item 6. The nucleic acid synthesis method according to any one of Items 1 to 7, further comprising a step of extending RNA complementary to the (D) template nucleic acid from the modified nucleic acid in a reaction solution.
Item 9. A kit for performing the nucleic acid synthesis method according to any one of Items 1 to 8.
It comprises (A) RNA polymerase, (B) polyalkylene glycol, and (C1) 2'-modified ribonucleotide.
The (A) RNA polymerase consists of a single subunit protein.
The average molecular weight of the (B) polyalkylene glycol is 10 to 1000, and the polyalkylene glycol has an average molecular weight of 10 to 1000.
A nucleic acid synthesis kit in which the (C1) 2'-modified ribonucleotide is selected from the group consisting of 2'-halogenated ribonucleotides and 2'-alkoxyribonucleotides.
Item 10. Item 9. The nucleic acid synthesis kit according to Item 9, further comprising a solid phase carrier and / or ribonuclease H for immobilizing the template nucleic acid.

本発明によれば、RNAポリメラーゼの酵素機能を簡便な方法で変換することで、変換前のRNAポリメラーゼでは取り込むことができない核酸種を取り込む活性を獲得させる技術が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, there is provided a technique for acquiring an activity of incorporating a nucleic acid species that cannot be incorporated by RNA polymerase before conversion by converting the enzymatic function of RNA polymerase by a simple method.

本発明の核酸合成法の一例を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining an example of the nucleic acid synthesis method of this invention. 試験例1における核酸合成法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the nucleic acid synthesis method in Test Example 1. FIG. 試験例1の結果であり、リボザイム型ポリメラーゼ(tC9Y)を用いた場合の変性PAGEゲル電気泳動写真(a)及び平均分子量200のポリエチレングリコール(PEG200)の含有量に対するプライマー伸長率のグラフ(b);T7 RNAポリメラーゼ(T7 RNAP)を用いた場合の変性PAGEゲル電気泳動写真(c)及びPEG200の含有量に対するプライマー伸長率のグラフ(d);及び大腸菌DNAポリメラーゼ(KF)を用いた場合の変性PAGEゲル電気泳動写真(e)及びPEG200の含有量に対するプライマー伸長率のグラフ(f)を示す。The results of Test Example 1, a modified PAGE gel electrophoresis photograph (a) when a ribozyme-type polymerase (tC9Y) was used, and a graph (b) of the primer elongation rate with respect to the content of polyethylene glycol (PEG200) having an average molecular weight of 200. Denaturation using T7 RNA polymerase (T7 RNAP) PAGE gel electrophoresis photograph (c) and graph of primer elongation to PEG200 content (d); and denaturation using Escherichia coli DNA polymerase (KF) The PAGE gel electrophoresis photograph (e) and the graph (f) of the primer extension rate with respect to the content of PEG200 are shown. 試験例2の結果であり、PEG200の含有量に対するプライマー伸長率のグラフ(a)(図3の(d)と同じ)、エチレングリコール(EG)の含有量に対するプライマー伸長率のグラフ(b)、平均分子量8000のポリエチレングリコール(PEG8000)の含有量に対するプライマー伸長率のグラフ(c)を示す。The results of Test Example 2, the graph (a) of the primer extension rate with respect to the content of PEG200 (same as (d) in FIG. 3), the graph (b) of the primer extension rate with respect to the content of ethylene glycol (EG), and the graph. The graph (c) of the primer extension rate with respect to the content of polyethylene glycol (PEG8000) having an average molecular weight of 8000 is shown. 実施例1における核酸合成法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the nucleic acid synthesis method in Example 1. FIG. 実施例1の結果であり、基質ごとの変性PAGEゲル電気泳動写真(a)及び基質ごとのプライマー伸長率のグラフ(b)を示す。It is the result of Example 1, and shows the modified PAGE gel electrophoresis photograph (a) for each substrate and the graph (b) of the primer extension rate for each substrate. 実施例2における核酸合成法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the nucleic acid synthesis method in Example 2. 実施例2の結果であり、基質ごとのプライマー伸長率のグラフを示す。It is the result of Example 2, and the graph of the primer extension rate for each substrate is shown. 実施例3における核酸合成法(1st step:修飾核酸を合成する工程、2nd step:修飾核酸からRNAを伸長する工程)を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the nucleic acid synthesis method (1st step: the step of synthesizing a modified nucleic acid, 2nd step: the step of extending RNA from a modified nucleic acid) in Example 3. 実施例3の結果であり、1st stepで用いた基質ごとの変性PAGEゲル電気泳動写真(a)及び1st stepで用いた基質ごとのプライマー伸長率又はRNA伸長率のグラフ(b)を示す。It is the result of Example 3, and shows the denaturing PAGE gel electrophoresis photograph (a) for each substrate used in 1st step, and the graph (b) of the primer extension rate or RNA elongation rate for each substrate used in 1st step.

[1.核酸合成法]
本発明の核酸合成法は、(A)RNAポリメラーゼと、所定高濃度の(B)ポリアルキレングリコールと、(C1)2’-修飾リボヌクレオチドと、(D)鋳型核酸とを含む(i)反応液中で、前記(D)鋳型核酸に相補的な修飾核酸を合成する工程を含む。好ましくは、(i)反応液には、(D)鋳型核酸の一部に相補的な(E)プライマーを含む。また、本発明の核酸合成法は、(i)反応液から、(C2)リボヌクレオチドを含み且つ(B)ポリアルキレングリコールの濃度が所定低濃度に希釈された(ii)反応液を調製し、(ii)反応液中で修飾核酸から(D)鋳型核酸に相補的なRNAを伸長する工程をさらに含む。(ii)反応液中での工程により、ハイブリッド型RNAが得られる。
[1. Nucleic acid synthesis method]
The nucleic acid synthesis method of the present invention comprises (i) a reaction containing (A) RNA polymerase, (B) polyalkylene glycol at a predetermined high concentration, (C1) 2'-modified ribonucleotide, and (D) template nucleic acid. The step of synthesizing a modified nucleic acid complementary to the (D) template nucleic acid in a liquid is included. Preferably, (i) the reaction solution contains (E) a primer that is complementary to (D) a portion of the template nucleic acid. Further, in the nucleic acid synthesis method of the present invention, (i) a reaction solution containing (C2) ribonucleotides and (B) the concentration of polyalkylene glycol diluted to a predetermined low concentration is prepared from the reaction solution. It further comprises the steps of (ii) extending RNA complementary to (D) the template nucleic acid from the modified nucleic acid in the reaction solution. (ii) Hybrid RNA is obtained by the process in the reaction solution.

本発明において相補的とは、ストリンジェントな条件でハイブリダイズ可能な配列を有することをいう。ここでいうストリンジェントな条件とは、既知の条件から選定可能で、特に限定されるものではないが、例えば、42℃において、50%(v/v)のホルムアミド、0.1%のウシ血清アルブミン、0.1%のフィコール(商品名)、0.1%のポリビニルピロリドン、50mMのリン酸ナトリウムバッファー(pH6.5)、150mMの塩化ナトリウム、75mMのクエン酸ナトリウムが共存する条件等が挙げられる。 Complementary in the present invention means having a sequence capable of hybridizing under stringent conditions. The stringent conditions referred to here can be selected from known conditions and are not particularly limited, but for example, at 42 ° C., 50% (v / v) formamide and 0.1% bovine serum. Conditions such as albumin, 0.1% ficol (trade name), 0.1% polyvinylpyrrolidone, 50 mM sodium phosphate buffer (pH 6.5), 150 mM sodium chloride, and 75 mM sodium citrate coexist. Be done.

本発明の核酸合成法の一例を説明する模式図を図1に示す。図1では、(A)RNAポリメラーゼの表示を省略し、(B)ポリアルキレングリコールとしてポリエチレングリコール(PEG)を例示し、(C1)2’-修飾リボヌクレオチドをXで表記し、(C2)リボヌクレオチドをNで表記し、(D)鋳型核酸としてRNAを例示し、(E)プライマーとしてRNAを例示する。 FIG. 1 shows a schematic diagram illustrating an example of the nucleic acid synthesis method of the present invention. In FIG. 1, the display of (A) RNA polymerase is omitted, (B) polyethylene glycol (PEG) is exemplified as polyalkylene glycol, (C1) 2'-modified ribonucleotide is represented by X, and (C2) ribonucleotide is represented. Nucleotides are represented by N, RNA is exemplified as (D) template nucleic acid, and RNA is exemplified as (E) primer.

[1-1.(A)RNAポリメラーゼ]
本発明に用いられる(A)RNAポリメラーゼは、シングルサブユニットタンパク質からなるRNAポリメラーゼである。シングルサブユニットタンパク質からなるRNAポリメラーゼは、進化的観点で配列が類似していることから核酸合成時における作用メカニズムが同等であるため、特に制限なく用いることができる。シングルサブユニットタンパク質の中でも、RNA合成効率の観点で、バクテリオファージ由来のRNAポリメラーゼであることが好ましい。バクテリオファージ由来のRNAポリメラーゼとしては、T7 RNAポリメラーゼ、T3 RNAポリメラーゼ、K11 RNAポリメラーゼ、及びSP6 RNAポリメラーゼが挙げられ、好ましくはT7 RNAポリメラーゼが挙げられる。
[1-1. (A) RNA polymerase]
The (A) RNA polymerase used in the present invention is an RNA polymerase composed of a single subunit protein. RNA polymerase consisting of a single subunit protein can be used without particular limitation because the sequences are similar from an evolutionary point of view and the mechanism of action at the time of nucleic acid synthesis is the same. Among the single subunit proteins, RNA polymerase derived from bacteriophage is preferable from the viewpoint of RNA synthesis efficiency. Examples of the RNA polymerase derived from Bacterophage include T7 RNA polymerase, T3 RNA polymerase, K11 RNA polymerase, and SP6 RNA polymerase, and preferably T7 RNA polymerase.

(A)RNAポリメラーゼは、RNAに対する基質特異性を有し、且つ、本発明で用いられる所定の(B)ポリアルキレングリコール不存在下で(C1)2’-修飾リボヌクレオチドに対する基質特異性を有していないものであれば、野生型であっても遺伝子工学的に変異を導入したものであってもよいが、好ましくは野生型が挙げられる。 (A) RNA polymerase has substrate specificity for RNA and (C1) 2'-modified ribonucleotide in the absence of the predetermined (B) polyalkylene glycol used in the present invention. If it is not, it may be a wild type or a gene-engineered mutation introduced, but a wild type is preferable.

(A)RNAポリメラーゼの(i)反応液中の濃度としては、(B)ポリアルキレングリコールの量などによって決定されうるが、たとえば、0.01~10μM、好ましくは0.1~1μMが挙げられる。 The concentration of (A) RNA polymerase (i) in the reaction solution can be determined by (B) the amount of polyalkylene glycol or the like, and examples thereof include 0.01 to 10 μM, preferably 0.1 to 1 μM. ..

[1-2.(B)ポリアルキレングリコール]
本発明に用いられる(B)ポリアルキレングリコールは、(A)RNAポリメラーゼの基質特異性を変化させるために用いられる。好ましくは、(B)ポリアルキレングリコールは、(A)RNAポリメラーゼの基質特異性を可逆的に変化させるために用いられる。(B)ポリアルキレングリコールは、下記式(I)で表される化合物である。
[1-2. (B) Polyalkylene Glycol]
The (B) polyalkylene glycol used in the present invention is used to change the substrate specificity of (A) RNA polymerase. Preferably, (B) polyalkylene glycol is used to reversibly change the substrate specificity of (A) RNA polymerase. (B) Polyalkylene glycol is a compound represented by the following formula (I).

Figure 0007016511000001
Figure 0007016511000001

式(I)中、nは整数でアルキレンオキサイド単位の付加モル数を表し、Rはアルキレン基を表す。アルキレン基の炭素数は、好ましくは2又は3、より好ましくは2である。つまり、(B)ポリアルキレングリコールとしては、好ましくはポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールが挙げられ、より好ましくはポリエチレングリコールが挙げられる。(B)ポリアルキレングリコールは、1種単独で用いられてもよいし、複数種の組み合わせで用いられてもよい。付加モル数nとしては、例えば2~50、好ましくは3~20が挙げられる。 In the formula (I), n is an integer and represents the number of added moles of an alkylene oxide unit, and R represents an alkylene group. The alkylene group has preferably 2 or 3 carbon atoms, and more preferably 2 carbon atoms. That is, as the (B) polyalkylene glycol, polyethylene glycol and polypropylene glycol are preferable, and polyethylene glycol is more preferable. (B) The polyalkylene glycol may be used alone or in combination of a plurality of types. Examples of the number of added moles n include 2 to 50, preferably 3 to 20.

(B)ポリアルキレングリコールの平均分子量は、10~1000である。平均分子量は、ピリジン無水フタル酸法にて測定された水酸基の濃度(JIS K1557に準拠)から計算される。平均分子量が10以上であることにより、(i)反応液中で所定高濃度で存在させた場合には、RNAポリメラーゼの(C1)2’-修飾リボヌクレオチドに対する基質特異性を獲得させることができ、好ましくは、RNAポリメラーゼの(C1)2’-修飾リボヌクレオチドに対する基質特異性を獲得させるとともに、(C2)リボヌクレオチドに対する基質特異性は本来的な基質特異性よりも低くすることができる一方で、(ii)反応液中で所定低濃度で存在させた場合には、RNAポリメラーゼの(C2)リボヌクレオチドに対する本来的な基質特異性を生じさせることができ、好ましくは、RNAポリメラーゼの(C2)リボヌクレオチドに対する本来的な基質特異性を生じさせるとともに、(C1)に対する基質特異性は低くすることができる。平均分子量が1000以下であることにより、(i)反応液中で所定高濃度で存在させても、RNAポリメラーゼの変性及び凝集を防止することができる。これらの効果をより良好に得る観点から、ポリアルキレングリコールの平均分子量としては、好ましくは50~800、より好ましくは50~400、さらに好ましくは100~300、一層好ましくは150~250が挙げられる。 (B) The average molecular weight of the polyalkylene glycol is 10 to 1000. The average molecular weight is calculated from the concentration of hydroxyl groups measured by the pyridine phthalic anhydride method (according to JIS K1557). When the average molecular weight is 10 or more, (i) when present at a predetermined high concentration in the reaction solution, the substrate specificity of RNA polymerase for (C1) 2'-modified ribonucleotide can be acquired. , Preferably, while gaining substrate specificity for (C1) 2'-modified ribonucleotides of RNA polymerase, substrate specificity for (C2) ribonucleotides can be lower than intrinsic substrate specificity. , (Ii) When present at a predetermined low concentration in the reaction solution, it is possible to give the intrinsic substrate specificity of RNA polymerase to (C2) ribonucleotide, and preferably RNA polymerase (C2). It can give rise to the intrinsic substrate specificity for ribonucleotides and lower the substrate specificity for (C1). When the average molecular weight is 1000 or less, (i) denaturation and aggregation of RNA polymerase can be prevented even if it is present at a predetermined high concentration in the reaction solution. From the viewpoint of obtaining these effects better, the average molecular weight of the polyalkylene glycol is preferably 50 to 800, more preferably 50 to 400, still more preferably 100 to 300, and even more preferably 150 to 250.

(B)ポリアルキレングリコールは、(i)反応液中、所定高濃度で含有される。本明細書において所定高濃度とは、具体的には(i)溶液中10重量%以上の濃度をいう。これによって、(i)反応液中でRNAポリメラーゼの(C1)2’-修飾リボヌクレオチドに対する基質特異性を獲得させることができ、好ましくは、RNAポリメラーゼの(C1)2’-修飾リボヌクレオチドに対する基質特異性を獲得させるとともに、(C2)リボヌクレオチドに対する基質特異性は本来的な基質特異性よりも低くすることができる。このような効果をより良好に得る観点で、(B)ポリアルキレングリコールの(i)反応液中の濃度は、好ましくは12重量%以上、より好ましくは15重量%以上、さらに好ましくは18重量%以上であってもよい。(B)ポリアルキレングリコールの(i)反応液中の濃度の上限は特に限定されないが、たとえばRNAポリメラーゼの変性及び凝集を防止やすくする観点から、例えば40重量%以下、好ましくは35重量%以下、より好ましくは30重量%以下、さらに好ましくは25重量%以下であってよい。 (B) Polyalkylene glycol is contained in (i) reaction solution at a predetermined high concentration. In the present specification, the predetermined high concentration specifically means (i) a concentration of 10% by weight or more in the solution. This allows the substrate specificity of RNA polymerase for (C1) 2'-modified ribonucleotides to be acquired in (i) reaction solution, preferably the substrate for RNA polymerase for (C1) 2'-modified ribonucleotides. While acquiring specificity, the substrate specificity for (C2) ribonucleotide can be lower than the intrinsic substrate specificity. From the viewpoint of obtaining such an effect better, the concentration of (B) polyalkylene glycol in (i) reaction solution is preferably 12% by weight or more, more preferably 15% by weight or more, still more preferably 18% by weight. It may be the above. The upper limit of the concentration of (B) polyalkylene glycol in (i) reaction solution is not particularly limited, but for example, from the viewpoint of facilitating the prevention of denaturation and aggregation of RNA polymerase, for example, 40% by weight or less, preferably 35% by weight or less. It may be more preferably 30% by weight or less, still more preferably 25% by weight or less.

[1-3.(C1)2’-修飾リボヌクレオチド]
(C1)2’-修飾リボヌクレオチドは、(i)反応液中において基質として用いられる。(C1)2’-修飾リボヌクレオチドは、(A)RNAポリメラーゼの本来的な基質ではない。(C1)2’-修飾リボヌクレオチドは、リボースの2’位に修飾基を有するリボヌクレオシドの5’-リン酸エステルをいう。具体的には、(C1)2’-修飾リボヌクレオチドは、2’-ハロゲン化リボヌクレオチド及び2’-アルコキシリボヌクレオチドからなる群から選択される。
[1-3. (C1) 2'-modified ribonucleotide]
(C1) The 2'-modified ribonucleotide is used as a substrate in (i) reaction solution. (C1) 2'-modified ribonucleotides are not the intrinsic substrate for (A) RNA polymerase. (C1) 2'-Modified ribonucleotide refers to a 5'-phosphate ester of ribonucleoside having a modifying group at the 2'position of ribose. Specifically, the (C1) 2'-modified ribonucleotide is selected from the group consisting of 2'-halogenated ribonucleotides and 2'-alkoxyribonucleotides.

2’-ハロゲン化リボヌクレオチドとしては特に限定されず、たとえば化学的安定性(生分解耐性)、細胞膜透過性、分子認識性の向上などの目的で核酸医薬の用途において有効とされているものを当業者が適宜選択することができる。例えば、2’-ハロゲン化リボヌクレオチドとしては、2’-フッ化リボヌクレオチド、2’-塩化リボヌクレオチド、2’-臭化リボヌクレオチド、及び2’-ヨウ化リボヌクレオチドが挙げられ、基質特異性等の観点から、好ましくはフッ化リボヌクレオチドが挙げられる。 The 2'-halogenated ribonucleotide is not particularly limited, and for example, those which are effective in nucleic acid pharmaceutical applications for the purpose of improving chemical stability (biodegradation resistance), cell membrane permeability, molecular recognition, and the like. Those skilled in the art can make appropriate choices. For example, 2'-halogenated ribonucleotides include 2'-fluorinated ribonucleotides, 2'-chloride ribonucleotides, 2'-bromated ribonucleotides, and 2'-iodized ribonucleotides, and substrate specificity. From the viewpoint of the above, a fluorinated ribonucleotide is preferable.

2’-アルコキシリボヌクレオチドとしては特に限定されず、たとえば化学的安定性(生分解耐性)、細胞膜透過性、分子認識性の向上などの目的で核酸医薬の用途において有効とされているものを当業者が適宜選択することができる。2’-アルコキシリボヌクレオチドにおける2’-アルコキシ基の炭素数としては、基質特異性等の観点から、たとえば1~3、好ましくは1及び2、より好ましくは1が挙げられる。 The 2'-alkoxyribonucleotide is not particularly limited, and those which are considered to be effective in nucleic acid pharmaceutical applications for the purpose of improving chemical stability (biodegradation resistance), cell membrane permeability, molecular recognition, etc. The vendor can select as appropriate. Examples of the carbon number of the 2'-alkoxy group in the 2'-alkoxyribonucleotide include 1 to 3, preferably 1 and 2, and more preferably 1 from the viewpoint of substrate specificity and the like.

(C1)2’-修飾リボヌクレオチドの核酸塩基としては特に限定されず、鋳型核酸に相補的となる核酸塩基が適宜選択される。具体的には、アデニン、チミン、グアニン、ウラシル、シトシンなどが挙げられる。 The nucleobase of the (C1) 2'-modified ribonucleotide is not particularly limited, and a nucleobase complementary to the template nucleic acid is appropriately selected. Specific examples thereof include adenine, thymine, guanine, uracil, and cytosine.

(C1)2’-修飾リボヌクレオチドは、一種が単独で用いられてもよいし、修飾基が異なる複数種が組み合されて用いられてもよいし、塩基が異なる複数種が組み合されて用いられてもよいし、修飾基も塩基も異なる複数種が組み合わされて用いられてもよい。 As the (C1) 2'-modified ribonucleotide, one type may be used alone, a plurality of types having different modifying groups may be used in combination, or a plurality of types having different bases may be combined. It may be used, or a plurality of species having different modifying groups and bases may be used in combination.

(C1)2’-修飾リボヌクレオチドの(i)反応液中の濃度としては、たとえば、5~100μM、好ましくは10~50μMが挙げられる。 The concentration of (C1) 2'-modified ribonucleotide in (i) reaction solution is, for example, 5 to 100 μM, preferably 10 to 50 μM.

[1-4.(D)鋳型核酸]
(D)鋳型核酸としては特に限定されず、任意の起源、塩基長、及び配列等が選択される。また、一本鎖及び二本鎖を問わず、DNA及びRNAも問わない。たとえば、生物のゲノムDNA、ゲノムRNA等のゲノム核酸;当該ゲノム核酸を物理的手段又は制限酵素消化により切断した核酸断片;核酸断片を、プラスミド、ファージ等のベクターに挿入した核酸構築物;核酸を含む可能性のある試料から単離した核酸;核酸自動合成機等を使用して合成された合成核酸などが挙げられる。
[1-4. (D) Template nucleic acid]
(D) The template nucleic acid is not particularly limited, and any origin, base length, sequence, etc. can be selected. Further, DNA and RNA may be used regardless of whether they are single-stranded or double-stranded. For example, genomic nucleic acids such as genomic DNA and genomic RNA of organisms; nucleic acid fragments obtained by cleaving the genomic nucleic acids by physical means or restriction enzyme digestion; nucleic acid constructs in which nucleic acid fragments are inserted into vectors such as plasmids and phages; Nucleic acid isolated from a possible sample; synthetic nucleic acid synthesized using an automatic nucleic acid synthesizer or the like can be mentioned.

本発明の核酸合成法では、RNAポリメラーゼを用いるにも関わらず、(E)プライマーを用いることによって(D)鋳型核酸にプロモータ配列を含まなくても核酸合成を開始することができる。したがって、本発明の核酸合成法により得るべき産物の5’末端の配列の自由度を獲得する観点から、(i)反応液に(E)プライマーを含ませて、(D)鋳型核酸がプロモータ配列を含まないことが好ましい。プロモータ配列は、RNAポリメラーゼのプロモータ配列であり、(i)反応液中で共に用いられる(A)RNAポリメラーゼに対応した配列をいう。たとえば、(i)反応液中で(A)RNAポリメラーゼとしてT7 RNAポリメラーゼを用いる場合は、T7プロモータをいう。 In the nucleic acid synthesis method of the present invention, although RNA polymerase is used, nucleic acid synthesis can be started by using (E) primers even if (D) the template nucleic acid does not contain a promoter sequence. Therefore, from the viewpoint of gaining the degree of freedom in the sequence of the 5'end of the product to be obtained by the nucleic acid synthesis method of the present invention, (i) the reaction solution contains (E) a primer, and (D) the template nucleic acid is a promoter sequence. It is preferable not to contain. The promoter sequence is a promoter sequence of RNA polymerase, and refers to a sequence corresponding to (i) RNA polymerase used together in the reaction solution. For example, when (i) T7 RNA polymerase is used as RNA polymerase in the reaction solution, it means T7 promoter.

(D)鋳型核酸の核酸長としては特に限定されず、本発明の核酸合成法により得るべき産物の核酸長に応じて当業者が適宜決定することができる。たとえば、核酸医薬を産物として得る場合などにおいては、(D)鋳型核酸の長さとしては、例えば20~110mer、好ましくは20~70merが挙げられる。また、(E)プライマーを用いる場合は、(E)プライマーの長さよりも長ければよく、例えば21~110mer、好ましくは21~70merが挙げられる。 (D) The nucleic acid length of the template nucleic acid is not particularly limited, and can be appropriately determined by those skilled in the art according to the nucleic acid length of the product to be obtained by the nucleic acid synthesis method of the present invention. For example, in the case of obtaining a nucleic acid drug as a product, the length of the (D) template nucleic acid may be, for example, 20 to 110 mer, preferably 20 to 70 mer. When the (E) primer is used, it may be longer than the length of the (E) primer, and examples thereof include 21 to 110 mer, preferably 21 to 70 mer.

(D)鋳型核酸の(i)反応液中の濃度としては、たとえば、0.01~10μM、好ましくは0.1~1μMが挙げられる。 Examples of the concentration of (D) the template nucleic acid in (i) the reaction solution include 0.01 to 10 μM, preferably 0.1 to 1 μM.

[1-5.(E)プライマー]
本発明の核酸合成法においては、RNAポリメラーゼを用いるにも関わらず、産物の5’末端の配列の自由度を獲得する観点から、本来的にRNAポリメラーゼとは共に用いられない(E)プライマーを用いることが好ましい。本発明の核酸合成法では(E)プライマーの3’末端から核酸伸長させるため、(E)プライマーは、本発明による産物の一部を構成する。
[1-5. (E) Primer]
In the nucleic acid synthesis method of the present invention, although RNA polymerase is used, the (E) primer which is not originally used together with RNA polymerase is used from the viewpoint of acquiring the degree of freedom of the sequence at the 5'end of the product. It is preferable to use it. Since the nucleic acid synthesis method of the present invention extends the nucleic acid from the 3'end of the (E) primer, the (E) primer constitutes a part of the product according to the present invention.

(E)プライマーは、(D)鋳型核酸の一部と相補的な配列を有する。当該相補的な配列の5’末端は、(D)鋳型核酸上の任意の位置(但し(C1)2’-修飾リボヌクレオチドを相補結合すべき位置よりも3’末端側)、好ましくは(D)鋳型核酸上の3’末端の位置に対応し、当該相補的な配列の3’末端は、(D)鋳型核酸上の(C1)2’-修飾リボヌクレオチドを相補結合すべき位置よりも3’末端側、好ましくは(D)鋳型核酸上の(C1)2’-修飾リボヌクレオチドを相補結合すべき位置の3’末端側の隣接位置に対応する。プライマーの配列設計は、(D)鋳型核酸の配列を予め調査して決定することができる。(D)鋳型核酸の塩基配列の調査には、GeneBank、EBI等のデータベースを用いることができる。 The (E) primer has a sequence complementary to a portion of the (D) template nucleic acid. The 5'end of the complementary sequence is (D) any position on the template nucleic acid (but 3'end closer to the position where the (C1) 2'-modified ribonucleotide should be complementarily bound), preferably (D). ) Corresponds to the position of the 3'end on the template nucleic acid, and the 3'end of the complementary sequence is 3 more than the position where the (C1) 2'-modified ribonucleotide on the (D) template nucleic acid should be complementarily bound. It corresponds to the adjacent position on the'terminal side, preferably the 3'end side of the position where the (C1) 2'-modified ribonucleotide on the (D) template nucleic acid should be complementarily bound. The sequence design of the primer can be determined by examining the sequence of the (D) template nucleic acid in advance. (D) A database such as GeneBank or EBI can be used to investigate the base sequence of the template nucleic acid.

(E)プライマーは、ホスホアミダイト法等による化学合成や、(D)鋳型核酸の相補核酸の制限酵素消化によって得てよい。(E)プライマーの塩基長は、(D)鋳型核酸を特異的に認識する程度に短すぎず、且つ、非特異的反応を誘発しない程度に長すぎない長さが当業者によって適宜選択される。(E)プライマーの長さは、GC含量等の(D)鋳型核酸の配列情報、反応温度、反応液中の塩濃度等のハイブリダイゼーション反応条件など多くの因子に依存して決定することができるが、たとえば20~50merが挙げられる。 The (E) primer may be obtained by chemical synthesis by a phosphoramidite method or the like, or (D) restriction enzyme digestion of a complementary nucleic acid of a template nucleic acid. The base length of the (E) primer is appropriately selected by those skilled in the art to be not too short to specifically recognize the (D) template nucleic acid and not too long to not induce a non-specific reaction. .. The length of the (E) primer can be determined depending on many factors such as the sequence information of the (D) template nucleic acid such as GC content, the reaction temperature, and the hybridization reaction conditions such as the salt concentration in the reaction solution. However, for example, 20 to 50 mer can be mentioned.

(E)プライマーは、上述の基本的な相補的配列を有していれば、得るべき産物に応じて自由に設計することができる。たとえば、(E)プライマーは、DNAであってもよいしRNAであってもよいし、DNAとRNAの混合配列でもよい。また、(E)プライマーは、5’末端に修飾基を有してもよい。修飾基としては特に限定されず、たとえば、シグナル基及び反応性官能基などが挙げられる。 (E) The primer can be freely designed according to the product to be obtained as long as it has the above-mentioned basic complementary sequence. For example, the (E) primer may be DNA, RNA, or a mixed sequence of DNA and RNA. Further, the (E) primer may have a modifying group at the 5'end. The modifying group is not particularly limited, and examples thereof include a signal group and a reactive functional group.

シグナル基としては、たとえば、蛍光物質、放射性元素含有物質、磁性物質等に由来する基が挙げられる。検出容易性等の観点から、上述のシグナル物質としては蛍光物質であることが好ましい。蛍光物質としては、フルオレセイン系色素、インドシアニン色素などのシアニン系色素、ローダミン系色素などの蛍光色素;GFPなどの蛍光タンパク質;金コロイド、量子ドットなどのナノ粒子などが挙げられる。上述の放射性元素含有物質としては、18Fなどの放射性同位体でラベルした、糖、アミノ酸、核酸などが挙げられる。上述の磁性物質としては、フェリクロームなどの磁性体、フェライトナノ粒子、ナノ磁性粒子などが挙げられる。 Examples of the signal group include a group derived from a fluorescent substance, a radioactive element-containing substance, a magnetic substance and the like. From the viewpoint of detectability and the like, the above-mentioned signal substance is preferably a fluorescent substance. Examples of the fluorescent substance include cyanine dyes such as fluorescein dyes and indocyanine dyes, fluorescent dyes such as rhodamine dyes; fluorescent proteins such as GFP; nanoparticles such as gold colloids and quantum dots. Examples of the above-mentioned radioactive element-containing substance include sugars, amino acids, nucleic acids and the like labeled with a radioisotope such as 18F. Examples of the above-mentioned magnetic substance include magnetic substances such as ferrichrome, ferrite nanoparticles, and nanomagnetic particles.

反応性官能基としては、本発明の核酸合成法によって得られた産物を化学修飾等に付す場合に、修飾試薬と化学反応可能な共有結合性基が挙げられる。より具体的には、反応性官能基としては、アミノ基、チオール基などが挙げられる。 Examples of the reactive functional group include covalent groups capable of chemically reacting with a modifying reagent when the product obtained by the nucleic acid synthesis method of the present invention is subjected to chemical modification or the like. More specifically, examples of the reactive functional group include an amino group and a thiol group.

(E)プライマーの(i)反応液中の濃度としては、(D)鋳型核酸の濃度などにより決定しうるが、たとえば、0.01~10μM、好ましくは0.1~1μMが挙げられる。 The concentration of the primer (i) in the reaction solution can be determined by the concentration of the template nucleic acid (D), and examples thereof include 0.01 to 10 μM, preferably 0.1 to 1 μM.

[1-6.他の成分]
(i)反応液は、上述の成分を緩衝液中に含む。緩衝液としては、一般的には、適当な緩衝成分およびマグネシウム塩等を水中に含む溶液が挙げられる。緩衝成分としては、トリス酢酸、トリス塩酸、リン酸ナトリウム、及びリン酸カルシウム等のリン酸塩等が挙げられる。緩衝成分の最終濃度としては5mM~100mM、pHとしてはpH6.0~9.5、より好ましくはpH7.0~8.0が挙げられる。また、マグネシウム塩としては塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム等が挙げられる。更に、必要に応じて、KCl等のカリウム塩、DMSO、ベタイン、ゼラチン、Triton等の界面活性剤等が含まれていてよい。
[1-6. Other ingredients]
(i) The reaction solution contains the above-mentioned components in the buffer solution. Examples of the buffer solution generally include a solution containing an appropriate buffer component, a magnesium salt, or the like in water. Examples of the buffer component include phosphates such as trisacetic acid, trishydrochloric acid, sodium phosphate, and calcium phosphate. The final concentration of the buffer component is 5 mM to 100 mM, the pH is pH 6.0 to 9.5, and more preferably pH 7.0 to 8.0. Examples of the magnesium salt include magnesium chloride and magnesium acetate. Further, if necessary, a potassium salt such as KCl, a surfactant such as DMSO, betaine, gelatin, and Triton may be contained.

(i)反応液中には、基質としてさらにデオキシリボヌクレオチドも含んでよい。(i)反応液中の(A)RNAポリメラーゼは、(A)RNAポリメラーゼの本来の基質ではないデオキシリボヌクレオチドに対しても基質特異性を有するため、産物中の構成塩基として組み込むことができる。 (i) The reaction solution may further contain deoxyribonucleotides as a substrate. (i) Since (A) RNA polymerase in the reaction solution has substrate specificity for deoxyribonucleotides which are not the original substrate of (A) RNA polymerase, it can be incorporated as a constituent base in the product.

[1-7.(i)反応液中での修飾核酸の合成]
(i)反応液は、例えば10~45℃、好ましくは20~37℃で、2~48時間、好ましくは12~24時間の条件に供されることによって、(D)鋳型核酸に相補的な修飾核酸を合成することができる。(E)プライマーを用いて合成する場合は、(E)プライマーの3’末端から修飾核酸が伸長する。(i)反応液中で合成される修飾核酸の塩基長(つまり(i)反応液中で1個の(A)RNAポリメラーゼに取り込ませる基質の数)は、たとえば1以上、好ましくは1~50であってよく、基質である(C1)2’-修飾リボヌクレオチドの濃度や反応時間によって適宜調整される。
[1-7. (i) Synthesis of modified nucleic acid in reaction solution]
(i) The reaction solution is complementary to (D) the template nucleic acid by being subjected to conditions of, for example, 10 to 45 ° C., preferably 20 to 37 ° C. for 2 to 48 hours, preferably 12 to 24 hours. Modified nucleic acids can be synthesized. When synthesizing using the (E) primer, the modified nucleic acid extends from the 3'end of the (E) primer. (i) The base length of the modified nucleic acid synthesized in the reaction solution (that is, (i) the number of substrates to be incorporated into one (A) RNA polymerase in the reaction solution) is, for example, 1 or more, preferably 1 to 50. It may be adjusted as appropriate depending on the concentration of the substrate (C1) 2'-modified ribonucleotide and the reaction time.

[1-8.(ii)反応液の調製]
本発明では、(i)反応液中で合成された修飾核酸から、さらにRNAを伸長させることができる。この場合、(i)反応液から(ii)反応液を調製する。(ii)反応液は、(i)反応液中に存在していた(A)RNAポリメラーゼ及び(D)鋳型核酸と、基質として(C2)リボヌクレオチドを含む。また、(ii)反応液中では、(B)ポリアルキレングリコールの濃度が5重量%以下の低濃度となるように希釈されている。これによって、(i)反応液中で(C1)2’-修飾リボヌクレオチドに対する基質特異性を獲得した状態にあった(A)RNAポリメラーゼを、当該基質特異性を失わせ、本来の基質特異性つまり(C2)リボヌクレオチドに対する基質特異性を有する状態に回復させることができる。このような回復効果をより好ましく生じさせる観点から、(ii)反応液中の(B)ポリアルキレングリコールの濃度は、好ましくは3重量%以下、より好ましくは1重量%以下であってもよい。さらに、(ii)反応液のpHは、(i)反応液中で合成された修飾核酸と(D)鋳型核酸との相補的結合状態を維持するために、pH7.0~8.0であることが好ましい。
[1-8. (ii) Preparation of reaction solution]
In the present invention, (i) RNA can be further extended from the modified nucleic acid synthesized in the reaction solution. In this case, (i) a reaction solution is prepared from (i) a reaction solution. (ii) The reaction solution contains (i) RNA polymerase and (D) template nucleic acid that were present in the reaction solution, and (C2) ribonucleotide as a substrate. Further, in (ii) the reaction solution, the concentration of (B) polyalkylene glycol is diluted to a low concentration of 5% by weight or less. As a result, (i) RNA polymerase that had acquired substrate specificity for (C1) 2'-modified ribonucleotide in the reaction solution loses the substrate specificity and has the original substrate specificity. That is, it can be restored to a state having substrate specificity for (C2) ribonucleotide. From the viewpoint of more preferably producing such a recovery effect, the concentration of (ii) polyalkylene glycol in the reaction solution may be preferably 3% by weight or less, more preferably 1% by weight or less. Further, the pH of (ii) the reaction solution is pH 7.0 to 8.0 in order to maintain the complementary binding state of (i) the modified nucleic acid synthesized in the reaction solution and (D) the template nucleic acid. Is preferable.

(i)反応液から(ii)反応液を調製する方法としては特に限定されないが、以下の方法が挙げられる。例えば、(B)ポリアルキレングリコールを含まず(C2)リボヌクレオチドを希釈用の緩衝液中に含む調製用液を用意し、修飾核酸が合成された後の(i)反応液と混合することによって、(ii)反応液を調製することができる。緩衝液としては、上述と同様の緩衝液が用いられる。なお、(ii)反応液調製において、修飾核酸が合成された後の(i)反応液から未反応の(E)プライマーは除去する必要はなく、(ii)反応液中に引き続いて混在させてもよい。 The method for preparing (ii) the reaction solution from the (i) reaction solution is not particularly limited, and examples thereof include the following methods. For example, by preparing a preparation solution containing (B) polyalkylene glycol and (C2) ribonucleotide in a buffer solution for dilution, and mixing with (i) reaction solution after the modified nucleic acid has been synthesized. , (Ii) A reaction solution can be prepared. As the buffer solution, the same buffer solution as described above is used. In (ii) preparation of the reaction solution, it is not necessary to remove the unreacted (E) primer from (i) the reaction solution after the modified nucleic acid is synthesized, and (ii) subsequently mix it in the reaction solution. May be good.

また、(D)鋳型核酸を予め固相担体に固定化された状態で用意して(i)反応液中で反応を行い、反応後、固相担体を取り出して上述の調製用液と混合することによって(ii)反応液を調製することもできる。固相担体の素材としては特に限定されず、たとえば、ガラス、金属、高分子ポリマー(たとえばポリスチレン等)等が挙げられる。固相担体の形状としても特に限定されず、板状(基板担体)、粒子状(ビーズ担体)などが挙げられる。好ましくは、ポリスチレン等の高分子ポリマーで構成されたビーズ担体が挙げられる。また、固相担体と(D)鋳型核酸との固定態様としても特に限定されず、共有結合及び非共有結合を問わないが、例えば、固相担体に(D)鋳型核酸を結合させる固定化条件が(D)鋳型核酸への影響が無く、操作が容易である等の観点から非共有結合であることが好ましく、さらに強い結合力も得る等の観点から、ビオチン-アビジン類(例えば、アビジン、ストレプトアビジン等)の結合であることが好ましい。(D)鋳型核酸を固相担体に固定化する方法としては、3’末端にビオチニル基などの固定化用官能基が付された(D)鋳型核酸と、表面にアビジン等の固定化用物質又は固定化用官能基が化学結合された固相担体と、を緩衝液中で混合する方法が挙げられる。 Further, (D) the template nucleic acid is prepared in a state of being immobilized on the solid-phase carrier in advance, and (i) the reaction is carried out in the reaction solution, and after the reaction, the solid-phase carrier is taken out and mixed with the above-mentioned preparation solution. By doing so, (ii) a reaction solution can also be prepared. The material of the solid-phase carrier is not particularly limited, and examples thereof include glass, metal, and a high molecular polymer (for example, polystyrene). The shape of the solid-phase carrier is not particularly limited, and examples thereof include a plate-like (substrate carrier) and a particle-like (bead carrier). A bead carrier made of a high molecular polymer such as polystyrene is preferable. Further, the mode of immobilization between the solid phase carrier and the (D) template nucleic acid is not particularly limited, and covalent or non-covalent bond is not limited. For example, immobilization conditions for binding the (D) template nucleic acid to the solid phase carrier. (D) It is preferable that it is a non-covalent bond from the viewpoint that it has no effect on the template nucleic acid and is easy to operate, and from the viewpoint of obtaining a stronger binding force, biotin-avidins (for example, avidin, streptavidin). It is preferably a bond of avidin or the like). As a method for immobilizing the (D) template nucleic acid on a solid-phase carrier, the (D) template nucleic acid having an immobilization functional group such as a biotinyl group at the 3'end and an immobilization substance such as avidin on the surface. Alternatively, a method of mixing a solid phase carrier to which an immobilization functional group is chemically bonded in a buffer solution can be mentioned.

[1-9.(ii)反応液中でのRNAの合成]
(ii)反応液中では、(B)ポリアルキレングリコールの濃度が5重量%以下に希釈されることで、(i)反応液中で獲得した(C1)2’-修飾リボヌクレオチドに対する基質特異性を失い、(A)RNAポリメラーゼの本来の基質特異性を回復する。従って、本来の基質特異性を回復した(A)RNAポリメラーゼは、(ii)反応中の本来の基質である(C2)リボヌクレオチドを取り込むことができるようになる。従って、(ii)反応液を、例えば10~45℃、好ましくは20~37℃で2~48時間、好ましくは12~24時間の条件に供することによって、修飾核酸の3’末端から(D)鋳型核酸に相補的なRNAを伸長することができる。これによって、合成産物としてRNA鎖の一部に修飾基を有するハイブリッド型RNAを合成することができる。
[1-9. (ii) RNA synthesis in the reaction solution]
(Ii) Substrate specificity for (C1) 2'-modified ribonucleotide obtained in (i) reaction solution by diluting the concentration of (B) polyalkylene glycol to 5% by weight or less in the reaction solution. (A) Restores the original substrate specificity of RNA polymerase. Therefore, (A) RNA polymerase that has restored the original substrate specificity can take up (C2) ribonucleotide, which is the original substrate in (ii) reaction. Therefore, (ii) the reaction solution is subjected to conditions of, for example, 10 to 45 ° C., preferably 20 to 37 ° C. for 2 to 48 hours, preferably 12 to 24 hours, from the 3'end of the modified nucleic acid (D). RNA complementary to the template nucleic acid can be extended. This makes it possible to synthesize a hybrid RNA having a modifying group in a part of the RNA chain as a synthetic product.

なお、図示されないが、(ii)反応液中でRNA伸長をある程度まで(具体的には(D)鋳型核酸の5’末端の位置まで伸長が至る前まで)行った後に、さらに(B)ポリアルキレングリコールと、必要に応じて非本来的な基質としての(C1)2’-修飾リボヌクレオチド及び/又はデオキシリボヌクレオチドと、を反応液(ii)に加えてもよい。この場合、(B)ポリアルキレングリコールを再び10重量%以上の濃度に上昇させることで、(i)反応液と同様に(A)RNAポリメラーゼに対し(C1)2’-修飾リボヌクレオチド及び/又はデオキシリボヌクレオチドに対する基質特異性を獲得させることができる。従ってRNA伸長鎖の3’末端からさらに非本来的な基質に由来する核酸塩基を伸長することもできる。このように、(B)ポリアルキレングリコールの濃度を変動させることで(A)RNAポリメラーゼの活性を変化させ、非本来的な基質(2’-修飾リボヌクレオチド、デオキシリボヌクレオチド)の合成と本来的な基質(リボヌクレオチド)の合成とを交互に行うこともできる。このようにして得られる合成産物は、RNA鎖中の複数個所で非本来的な基質(少なくとも1か所では2’-修飾リボヌクレオチド)に由来の核酸塩基を有するハイブリッド型RNAである。 Although not shown, after (ii) RNA elongation to some extent in the reaction solution (specifically, (D) before elongation to the 5'end of the template nucleic acid), (B) poly Alkylene glycols and optionally (C1) 2'-modified ribonucleotides and / or deoxyribonucleotides as non-intrinsic substrates may be added to the reaction solution (ii). In this case, by increasing the concentration of (B) polyalkylene glycol to a concentration of 10% by weight or more again, (C1) 2'-modified ribonucleotide and / or with respect to (A) RNA polymerase as in (i) reaction solution. Substrate specificity for deoxyribonucleotides can be acquired. Therefore, a nucleobase derived from a non-intrinsic substrate can be further extended from the 3'end of the RNA extension chain. In this way, by varying the concentration of (B) polyalkylene glycol, (A) the activity of RNA polymerase is changed, and the synthesis of non-intrinsic substrates (2'-modified ribonucleotide, deoxyribonucleotide) and intrinsic Substrate (ribonucleotide) synthesis can also be alternated. The synthetic product thus obtained is a hybrid RNA having a nucleobase derived from a non-intrinsic substrate (at least one 2'-modified ribonucleotide) at a plurality of sites in the RNA chain.

このように、本発明の方法によると、 (A)RNAポリメラーゼの配列を変えることなく、(B)ポリプロピレングリコールの濃度を変動させて反応液中の化学的環境を変化させるという極めて簡便な手法で基質の反応効率を変化させ、単純な試薬の組み合わせで容易にハイブリッド型RNAを合成するうことができる。 As described above, according to the method of the present invention, (A) without changing the sequence of RNA polymerase, (B) the concentration of polypropylene glycol is changed to change the chemical environment in the reaction solution, which is an extremely simple method. Hybrid RNA can be easily synthesized by changing the reaction efficiency of the substrate and using a simple combination of reagents.

反応終了後の(ii)反応液中からのハイブリッド型RNAの回収は、(ii)反応液中のpHを上げる等により(D)鋳型核酸とハイブリッド型RNAとの二重鎖を解き、クロマトグラフィーなどでハイブリッド型RNAを分離精製する等によって行うことができる。二重鎖を解くためには、例えばリボヌクレアーゼHなどの酵素を用いることができる。また、分離精製を行うためには、クロマトグラフィー、ゲル電気泳動等、任意の核酸精製法が挙げられる。(D)鋳型核酸を予め固相担体に固定化させた状態で用いた場合は、二重鎖を解いた後、固液分離によって固相を除去した後、上述の任意の核酸精製法を行うことができる。本発明によって得られるハイブリッド型RNAの核酸長さは用途により異なり得るため特に限定されないが、たとえば数mer~数百mer、具体的には10~100mer、好ましくは10~60mer、より好ましくは10~40merが挙げられる。 After completion of the reaction, (ii) recovery of the hybrid RNA from the reaction solution is performed by (ii) breaking the double strand between the template nucleic acid and the hybrid RNA by (ii) raising the pH in the reaction solution, etc., and performing chromatography. This can be done by separating and purifying the hybrid RNA with or the like. Enzymes such as ribonuclease H can be used to break the double chain. Further, in order to perform separation and purification, any nucleic acid purification method such as chromatography and gel electrophoresis can be mentioned. (D) When the template nucleic acid is used in a state of being immobilized on a solid phase carrier in advance, the double chain is broken, the solid phase is removed by solid-liquid separation, and then the above-mentioned arbitrary nucleic acid purification method is performed. be able to. The nucleic acid length of the hybrid RNA obtained by the present invention is not particularly limited because it may vary depending on the intended use, but is not particularly limited, for example, from several mer to several hundred mer, specifically from 10 to 100 mer, preferably from 10 to 60 mer, and more preferably from 10 to. 40mer can be mentioned.

[1-10.ハイブリッド型RNA]
本発明の核酸合成法により合成されるハイブリッド型RNAは、修飾を有さない場合に比べ、化学的安定性(生分解耐性)、細胞膜透過性、及び/または分子認識性等の点で向上した機能を有する。たとえば細胞内において内因性ヌクレアーゼに対する安定性を有し、相補的ターゲット配列に対し高いアフィニティを示す。特に、ハイブリッド型RNAが2’-フルオロ化された塩基を含んでいると、アフィニティ及び安定性が顕著に向上する。ハイブリッド型RNAは、リボザイム、アプタマー、オリゴヌクレオチド等の核酸医薬として有用である。また、ハイブリッド型RNAは、リサーチツールとしても有用である。したがって、本発明の核酸合成法を用いて様々な配列を有するハイブリッド型RNAを調製して非天然核酸ライブラリを作製することで、非天然型核酸の有用性をスクリーニングすることもできる。
[1-10. Hybrid RNA]
The hybrid RNA synthesized by the nucleic acid synthesis method of the present invention has improved chemical stability (biodegradation resistance), cell membrane permeability, and / or molecular recognition, etc., as compared with the case without modification. Has a function. For example, it is stable to endogenous nucleases in cells and exhibits high affinity for complementary target sequences. In particular, when the hybrid RNA contains a 2'-fluorolated base, the affinity and stability are significantly improved. Hybrid RNA is useful as a nucleic acid drug such as ribozyme, aptamer, and oligonucleotide. Hybrid RNA is also useful as a research tool. Therefore, the usefulness of unnatural nucleic acid can be screened by preparing a hybrid RNA having various sequences using the nucleic acid synthesis method of the present invention to prepare an unnatural nucleic acid library.

[2.核酸合成キット]
本発明の核酸合成キットは、上述の核酸合成法を実施するためのキットであり、(A)RNAポリメラーゼと、(B)ポリアルキレングリコールと、(C1)2’-修飾リボヌクレオチドと、を含む。これらの成分は、(D)鋳型核酸、または(D)鋳型核酸及び(E)プライマーとともに(i)反応液を構築するために用いられる。
[2. Nucleic acid synthesis kit]
The nucleic acid synthesis kit of the present invention is a kit for carrying out the above-mentioned nucleic acid synthesis method, and contains (A) RNA polymerase, (B) polyalkylene glycol, and (C1) 2'-modified ribonucleotide. .. These components are used to construct (i) reaction solution with (D) template nucleic acid, or (D) template nucleic acid and (E) primer.

本発明の核酸合成キットには、上述の核酸合成法を実施するための任意の他の成分が更に含まれていてもよい。更に含まれてよい他の成分としては、(D)鋳型核酸を固定化するための固相担体、リボヌクレアーゼH、(D)鋳型核酸、及び(E)プライマー、並びに、(ii)反応液を構築するための、(B)ポリアルキレングリコールを含まない希釈用の緩衝液、及び(C2)リボヌクレオチド等から1種または複数種が挙げられる。この中でも、少なくとも(D)鋳型核酸を固定化するための固相担体及び/又はリボヌクレアーゼHを含むことが好ましい。なお、核酸合成キットの汎用性を考慮すると、(D)鋳型核酸、及び(E)プライマーは核酸合成キットに含ませずにユーザが用意できるように構成することが好ましい。これによって、ユーザは任意の(D)鋳型核酸及び/又は(E)プライマーを自由に選択し、本発明の核酸合成キットを用いることで、選択された(D)鋳型核酸及び/又は(E)プライマーに応じた所望の修飾核酸を得ることができる。 The nucleic acid synthesis kit of the present invention may further contain any other component for carrying out the nucleic acid synthesis method described above. Other components that may be further included include (D) a solid phase carrier for immobilizing the template nucleic acid, ribonuclease H, (D) the template nucleic acid, and (E) primers, and (ii) constructing a reaction solution. Examples thereof include (B) a buffer solution for dilution containing no polyalkylene glycol, and (C2) ribonucleotides, etc., which may be used one or more. Among these, it is preferable to contain at least a solid phase carrier and / or a ribonuclease H for immobilizing the (D) template nucleic acid. Considering the versatility of the nucleic acid synthesis kit, it is preferable to configure the template nucleic acid (D) and the primer (E) so that they can be prepared by the user without being included in the nucleic acid synthesis kit. Thereby, the user can freely select any (D) template nucleic acid and / or (E) primer, and by using the nucleic acid synthesis kit of the present invention, the selected (D) template nucleic acid and / or (E) The desired modified nucleic acid according to the primer can be obtained.

本発明の核酸合成キットにおいて、上述の成分は、それぞれ別個別個に個装されたアイテムの態様で含まれていてよい。あるいは、1個のアイテム中に、上述の成分から選択される複数の成分が混合されていてもよい。固相担体以外については、それぞれ液体状態(たとえば、緩衝液中に成分を溶解させた溶液、グリセロールストック等)又は固体状態(たとえば、結晶、凍結乾燥物等)であってよい。例えば、(A)RNAポリメラーゼと(B)ポリアルキレングリコールとを混合溶液として1個のアイテムを構成することができる。(A) RNAポリメラーゼの安定性を考慮すると、別個のアイテムとして構成することが好ましい。 In the nucleic acid synthesis kit of the present invention, the above-mentioned components may be contained in the form of individually packaged items. Alternatively, a plurality of components selected from the above-mentioned components may be mixed in one item. Other than the solid phase carrier, they may be in a liquid state (for example, a solution in which a component is dissolved in a buffer solution, a glycerol stock, etc.) or a solid state (for example, a crystal, a lyophilized product, etc.). For example, one item can be composed of (A) RNA polymerase and (B) polyalkylene glycol as a mixed solution. (A) Considering the stability of RNA polymerase, it is preferable to configure it as a separate item.

(B)ポリアルキレングリコールを含むアイテムは通常液体状態(ポリアルキレングリコール溶液)である。当該ポリアルキレングリコール溶液中の(B)ポリアルキレングリコールの濃度は、本発明の核酸合成キット使用に際し他の成分と混合されて(i)反応液を構築した時に、当該(i)反応液中で(B)ポリアルキレングリコールの濃度を容易に所定濃度(10重量%以上)とすることができるように調整されている。たとえば、ポリアルキレングリコール溶液中では、(B)ポリアルキレングリコールの濃度が、(i)反応液中で設定される所定濃度の2倍の濃度であってよい。この場合、他の成分を含む同体積量の液体と混合することで、所定濃度の(B)ポリアルキレングリコールを含む(i)反応液を容易に調製することができる。 (B) Items containing polyalkylene glycol are usually in a liquid state (polyalkylene glycol solution). The concentration of (B) polyalkylene glycol in the polyalkylene glycol solution is (i) in the reaction solution when (i) the reaction solution is constructed by mixing with other components when using the nucleic acid synthesis kit of the present invention. (B) The concentration of the polyalkylene glycol is adjusted so that it can be easily set to a predetermined concentration (10% by weight or more). For example, in the polyalkylene glycol solution, the concentration of (B) polyalkylene glycol may be (i) twice the predetermined concentration set in the reaction solution. In this case, by mixing with the same volume of liquid containing other components, (i) reaction liquid containing (B) polyalkylene glycol having a predetermined concentration can be easily prepared.

また、(ii)反応液を構築するための、(B)ポリアルキレングリコールを含まない希釈用の緩衝液と(C2)リボヌクレオチドとは、それぞれ別アイテムとしてキットに含まれていてもよいし、両成分が混合された1個のアイテム(調製用液)としてキットに含まれていてもよい。この場合、ユーザは、(i)反応液に(B)ポリアルキレングリコールを含まない希釈用の緩衝液と(C2)リボヌクレオチドとを加えることによって、(B)ポリアルキレングリコールが所定濃度(好ましくは5重量%以下)に希釈された(ii)反応液を容易に調製することができる。 Further, (ii) a buffer solution for dilution containing no polyalkylene glycol for constructing a reaction solution and (C2) a ribonucleotide may be included in the kit as separate items. It may be included in the kit as one item (preparation liquid) in which both components are mixed. In this case, the user can add (i) a diluting buffer solution containing no polyalkylene glycol and (C2) a ribonucleotide to the reaction solution to obtain a predetermined concentration (preferably) of the polyalkylene glycol. (Ii) The reaction solution diluted to 5% by weight or less) can be easily prepared.

本発明の核酸合成キットに含まれる、又は含まれてよい上記の(A)RNAポリメラーゼ、(B)ポリアルキレングリコール、(C1)2’-修飾リボヌクレオチド、(D)鋳型核酸、(E)プライマー、(C2)リボヌクレオチド、固相担体、リボヌクレアーゼH、緩衝液、調整用液の詳細及び使用方法については、上述の「1.核酸合成法」で記載した通りである。 The above-mentioned (A) RNA polymerase, (B) polyalkylene glycol, (C1) 2'-modified ribonucleotide, (D) template nucleic acid, (E) primer included in or may be included in the nucleic acid synthesis kit of the present invention. , (C2) Details of the ribonucleotide, solid phase carrier, ribonuclease H, buffer solution, and adjusting solution and the method of use are as described in "1. Nucleic acid synthesis method" described above.

以下に、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples, but the present invention is not limited thereto.

[試薬]
RNAポリメラーゼについては、T7 RNAPはタカラバイオ株式会社から購入し、KFはニュー・イングランド・バイオラボ・ジャパン株式会社から購入し、tC9YはPCR増幅によりDNAからin vitro転写することで調製した。
EG、PEG200、及びPEG8000は和光純薬工業株式会社から購入し、精製せずに用いた。 2’-F NTPs、及び2’-OMe NTPsはTrilink社から購入した。
NTP溶液はサーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社、dNTP溶液は東洋紡株式会社から購入した。
鋳型RNA鎖はin vitroでDNA鎖を鋳型としたin vitro転写法によって得た。すべてのDNAはHPLCグレードのものをユーロフィンジェノミクス株式会社より購入した。
FITC標識プライマーは株式会社日本バイオサービスから購入した。
その他の試薬は和光純薬工業株式会社から購入した。
[reagent]
Regarding RNA polymerase, T7 RNAP was purchased from Takara Bio Inc., KF was purchased from New England Biolab Japan Inc., and tC9Y was prepared by in vitro transcription from DNA by PCR amplification.
EG, PEG200, and PEG8000 were purchased from Wako Pure Chemical Industries, Ltd. and used without purification. 2'-F NTPs and 2'-OMe NTPs were purchased from Trilink.
The NTP solution was purchased from Thermo Fisher Scientific Co., Ltd., and the dNTP solution was purchased from Toyobo Co., Ltd.
The template RNA strand was obtained in vitro by an in vitro transcription method using the DNA strand as a template. All DNA was HPLC grade and purchased from Eurofins Genomics, Inc.
The FITC-labeled primer was purchased from Nippon Bioservice Co., Ltd.
Other reagents were purchased from Wako Pure Chemical Industries, Ltd.

[試験例1:異なるRNAポリメラーゼ及び異なる濃度のPEG200を用いた核酸合成]
リボザイム型ポリメラーゼ(tC9Y)、T7 RNAポリメラーゼ(T7 RNAP)、及び大腸菌DNAポリメラーゼ(KF)について、図2に示すように、39merのRNA鎖(5'-GUCAAUGACACGCUUCGCXCGGUUGGCAG(配列番号1))を鋳型に、FITC標識された10merのRNA(5'-CUGUUAACCG(配列番号2))をプライマーに用い、プライマー伸長アッセイを行った。なお、鋳型の名称(鋳型X)は、鋳型配列中の塩基Xに対応する。すなわち、鋳型配列中の塩基XがA(アデニン)であれば、鋳型の名称は鋳型Aとする。
[Test Example 1: Nucleic acid synthesis using different RNA polymerases and different concentrations of PEG200]
For ribozyme-type polymerase (tC9Y), T7 RNA polymerase (T7 RNAP), and Escherichia coli DNA polymerase (KF), as shown in FIG. 2, 39mer RNA strand (5'-GUCAAUGACACGCUUCGCXCGGUUGGCAG (SEQ ID NO: 1)) was used as a template. A primer extension assay was performed using FITC-labeled 10 mer RNA (5'-CUGUUAACCG (SEQ ID NO: 2)) as a primer. The name of the template (template X) corresponds to the base X in the template sequence. That is, if the base X in the template sequence is A (adenine), the name of the template is template A.

ポリメラーゼ(0.5μM)を、0~20重量%のポリエチレングリコール200(PEG200、平均分子量200)、0.5μMのFITC標識されたRNAプライマー(鋳型に相補的)、0.5μMのRNA鋳型A、並びに50mM Tris-HCl(pH8.0)及び10mMのMgCl2中100μMのNTPs又はdNTPsとともに25℃で12時間インキュベートした。生成物に、5μLのローディング溶液(3xローディングダイ)、125mMのEDTA、4.8Mの尿素及び2.6ng/μLの競合鋳型を加え、変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動(変性PAGE)を用いて分離した。伸長したプライマー及び未反応のプライマーにそれぞれ相当するバンドを、蛍光強度を測定することにより定量した。 Polymerase (0.5 μM), 0-20 wt% polyethylene glycol 200 (PEG200, average molecular weight 200), 0.5 μM FITC-labeled RNA primer (complementary to template), 0.5 μM RNA template A, They were also incubated with 50 mM Tris-HCl (pH 8.0) and 100 μM NTPs or dNTPs in 10 mM MgCl 2 at 25 ° C. for 12 hours. The product was added with 5 μL of loading solution (3x loading die), 125 mM EDTA, 4.8 M of urea and 2.6 ng / μL of competing template and separated using modified polyacrylamide gel electrophoresis (modified PAGE). .. Bands corresponding to the elongated and unreacted primers were quantified by measuring the fluorescence intensity.

図3に結果を示す。図3(a)及び図3(b)は、それぞれ、リボザイム型ポリメラーゼ(tC9Y)を用いた場合の変性PAGEゲル電気泳動写真、及びPEG200の含有量に対するプライマー伸長率のグラフを示す。 The results are shown in FIG. 3 (a) and 3 (b) show a modified PAGE gel electrophoresis photograph using a ribozyme-type polymerase (tC9Y) and a graph of the primer elongation rate with respect to the content of PEG200, respectively.

図3(c)及び図3(d)は、それぞれ、T7 RNAポリメラーゼ(T7 RNAP)を用いた場合の変性PAGEゲル電気泳動写真、及びPEG200の含有量に対するプライマー伸長率のグラフを示す。図3(e)及び図3(f)は、それぞれ、大腸菌DNAポリメラーゼ(KF)を用いた場合の変性PAGEゲル電気泳動写真、及びPEG200の含有量に対するプライマー伸長率のグラフを示す。なお、PAGE分析において、それぞれのレーンにおける条件は、レーン1が未反応プライマー、レーン2がNTPs及び0重量%のPEG200、レーン3がNTPs及び5重量%のPEG200、レーン4がNTPs及び10重量%のPEG200、レーン5がNTPs及び15重量%のPEG200、レーン6がNTPs及び20重量%のPEG200、レーン7がdNTPs及び0重量%のPEG200、レーン8がdNTPs及び5重量%のPEG200、レーン9がdNTPs及び10重量%のPEG200、レーン10がdNTPs及び15重量%のPEG200、レーン11がdNTPs及び20重量%のPEG200、及びレーン12が未反応プライマーである。さらに、生成物のバンド位置(n+1、2、3、4、5、6:nはプライマー塩基長を表す。)も示した。 3 (c) and 3 (d) show a denatured PAGE gel electrophoresis photograph using T7 RNA polymerase (T7 RNAP), and a graph of primer elongation rate with respect to the content of PEG200, respectively. 3 (e) and 3 (f) show a modified PAGE gel electrophoresis photograph using Escherichia coli DNA polymerase (KF) and a graph of primer extension rate with respect to the content of PEG200, respectively. In the PAGE analysis, the conditions in each lane were that lane 1 was an unreacted primer, lane 2 was NTPs and 0% by weight PEG200, lane 3 was NTPs and 5% by weight PEG200, and lane 4 was NTPs and 10% by weight. PEG200, lane 5 is NTPs and 15% by weight PEG200, lane 6 is NTPs and 20% by weight PEG200, lane 7 is dNTPs and 0% by weight PEG200, lane 8 is dNTPs and 5% by weight PEG200, lane 9 is dNTPs and 10% by weight PEG200, lane 10 is dNTPs and 15% by weight PEG200, lane 11 is dNTPs and 20% by weight PEG200, and lane 12 is an unreacted primer. In addition, the band positions of the product (n + 1, 2, 3, 4, 5, 6: n represent the primer base length) are also shown.

また、プライマー伸長率は、伸長産物のバンドの蛍光強度(LAU/mm2)を、全検出バンドの総蛍光強度(LAU/mm2)で除することによって導出した。破線で表した折れ線グラフは本来の基質であるNTPを用いた場合、実線で表した折れ線グラフは本来の基質ではないdNTPを用いた場合の結果を示す。データポイントは、T7 RNAPのデータは6サンプルの平均であり、その他のデータは3サンプルの平均(以下、全ての例においても3サンプルの平均)である。誤差は標準偏差を表す。 The primer elongation rate was derived by dividing the fluorescence intensity of the extension product band (LAU / mm 2 ) by the total fluorescence intensity of all detection bands (LAU / mm 2 ). The line graph represented by the broken line shows the results when NTP, which is the original substrate, is used, and the line graph represented by the solid line shows the results when dNTP, which is not the original substrate, is used. As for the data points, the data of T7 RNAP is the average of 6 samples, and the other data is the average of 3 samples (hereinafter, the average of 3 samples in all examples). The error represents the standard deviation.

図3(a)及び図3(b)が示すように、リボザイム型ポリメラーゼ(tC9Y)によるRNA依存的RNA合成は、バッファー中にPEG200を含まない場合には不十分であり、わずか3.3%のプライマーが伸長したのみであった。PEG200存在下で反応は明らかに促進され、プライマー伸長画分はPEG200の濃度上昇に伴い増加した。PEG200が20重量%である場合、87%のプライマーが伸長され、6個のNTPsの重合に至った。
dNTPsを基質として用いた場合は、PEG200を含まない場合は僅かな伸長が観察されたのみであった。dNTPsの伸長は、20重量%のPEG200を含む場合に促進され、82%のプライマーが伸長した。
このように、リボザイム型ポリメラーゼ(tC9Y)では、PEG200の濃度上昇に伴ってdNTPs及びNTPsのいずれも同様に重合効率が上昇した。(なお、PEG200の代わりにエチレングリコールを用いて同様に試験すると、PEG200を用いた場合に比べてプライマーの伸長度は低くなり、PEG200の代わりにPEG8000を用いて同様に試験すると、NTPs及びdNTPsいずれを基質に用いてもPEG200を用いた場合に匹敵する程度にプライマー伸長を促進したことを別途確認した。)加えて、PEGはRNAへリックスの安定性を低下させ、プライマー伸長の効率を下げる。こうして、リボザイム型ポリメラーゼ(tC9Y)は分子環境に依存した効率でRNA及びDNAの両方を合成する。
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), RNA-dependent RNA synthesis by ribozyme-type polymerase (tC9Y) is inadequate when PEG200 is not contained in the buffer, only 3.3%. Primer was only elongated. The reaction was clearly accelerated in the presence of PEG200, and the primer extension fraction increased with increasing concentration of PEG200. When PEG200 was 20% by weight, 87% of the primers were extended, leading to the polymerization of 6 NTPs.
When dNTPs were used as the substrate, only slight elongation was observed in the absence of PEG200. Elongation of dNTPs was promoted when 20% by weight PEG200 was included, and 82% of the primers were extended.
As described above, in the ribozyme-type polymerase (tC9Y), the polymerization efficiency of both dNTPs and NTPs increased as the concentration of PEG200 increased. (In addition, when the same test using ethylene glycol instead of PEG200, the degree of elongation of the primer is lower than that when PEG200 is used, and when the same test is performed using PEG8000 instead of PEG200, either NTPs or dNTPs are used. It was separately confirmed that even when PEG200 was used as a substrate, primer elongation was promoted to a degree comparable to that when PEG200 was used.) In addition, PEG reduces the stability of RNA helix and reduces the efficiency of primer elongation. Thus, the ribozyme-type polymerase (tC9Y) synthesizes both RNA and DNA with molecular environment-dependent efficiency.

図3(c)及び図3(d)が示すように、T7 RNAポリメラーゼ(T7 RNAP)を用いたプライマー伸長については、PEG200が含まれていない場合は45%のプライマーがNTPsを基質として伸長し、4個以上のNTPsが重合された。10重量%のPEG200存在下では、プライマー伸長率はPEG200が含まれていない場合と同等であった。20重量%のPEG200存在下では、わずか23%のプライマーが伸長されたのみであった。これに対し、基質dNTPに関しては、プライマーの伸長画分はPEG200の濃度上昇とともに増加した。PEG200が含まれていない場合はわずか13%のプライマーが伸長されたのみであったが、20重量%のPEG200存在下では、69%のプライマーが伸長された。(PEG200によりRNA合成が抑制されDNA合成が促進されたことは、PEG200の、T7 RNAポリメラーゼのコンホメーションに対する影響、T7 RNAポリメラーゼ、プライマー、鋳型核酸、及び核酸からなる複合体の解離、及び/又は基質特異性の変化に起因すると考えられる。なお、PEG200がT7 RNAポリメラーゼを変性しないことを、円偏光二色性分析により別途確認した。さらに、反応開始前にT7 RNAポリメラーゼをPEG200存在下でプレインキュベーションしても、生成物が変わらないことも別途確認した。これらの結果から、PEG200が基質特異性に重要な影響を与えていると考えられる。) As shown in FIGS. 3 (c) and 3 (d), for primer extension using T7 RNA polymerase (T7 RNAP), 45% of the primers are extended using NTPs as a substrate when PEG200 is not contained. Four or more NTPs were polymerized. In the presence of 10 wt% PEG200, the primer elongation was comparable to that without PEG200. In the presence of 20% by weight PEG200, only 23% of the primers were extended. On the other hand, with respect to the substrate dNTP, the extended fraction of the primer increased with increasing concentration of PEG200. In the absence of PEG200, only 13% of the primers were extended, whereas in the presence of 20% by weight PEG200, 69% of the primers were extended. (The suppression of RNA synthesis and the promotion of DNA synthesis by PEG200 is the effect of PEG200 on the conformation of T7 RNA polymerase, the dissociation of the complex consisting of T7 RNA polymerase, primers, template nucleic acids, and nucleic acids, and / Alternatively, it may be due to a change in substrate specificity. It was separately confirmed by circularly polarized dichroism analysis that PEG200 did not denature T7 RNA polymerase. Furthermore, T7 RNA polymerase was added in the presence of PEG200 before the reaction started. It was also separately confirmed that the product did not change even after preincubation. From these results, it is considered that PEG200 has an important influence on the substrate specificity.)

図3(e)及び図3(f)が示すように、大腸菌DNAポリメラーゼ(KF)によるRNAプライマーからのRNA依存的DNA伸長は、PEG200により促進された。PEG200が含まれていない場合は67%のプライマーがdNTPsを基質として伸長した。20重量%のPEG200存在下では、93%のプライマーが伸長した。一方で、PEG200がどのような条件でもNTPsの伸長は観察されなかった。 As shown in FIGS. 3 (e) and 3 (f), RNA-dependent DNA elongation from RNA primers by E. coli DNA polymerase (KF) was promoted by PEG200. In the absence of PEG200, 67% of the primers were extended with dNTPs as the substrate. In the presence of 20% by weight PEG200, 93% of the primers were extended. On the other hand, no elongation of NTPs was observed under any conditions of PEG200.

[試験例2:付加モル数が異なるPEG(又はEG)を用いた核酸合成]
T7 RNAポリメラーゼ(T7 RNAP)について、0~20重量%のポリエチレングリコール200の代わりに、0~20重量%のエチレングリコール(EG)又は0~20重量%のポリエチレングリコール8000(PEG8000、平均分子量8000)を用いたことを除き、試験例1と同様にプライマー伸長を行った。つまり、 T7 RNAポリメラーゼ(T7 RNAP)(0.5μM)を、0~20重量%のEG又は0~20重量%のPEH8000、0.5μMのFITC標識されたRNAプライマー(鋳型に相補的)、0.5μMのRNA鋳型A、並びに50mM Tris-HCl(pH8.0)及び10mMのMgCl2中100μMのNTPs又はdNTPsとともに25℃で12時間インキュベートした。得られた生成物を試験例1と同様に変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動(変性PAGE)を用いて分離し、伸長したプライマー及び未反応のプライマーにそれぞれ相当するバンドを、蛍光強度を測定することにより定量した。
[Test Example 2: Nucleic acid synthesis using PEG (or EG) with different numbers of added moles]
For T7 RNA polymerase (T7 RNAP), instead of 0-20% by weight polyethylene glycol 200, 0-20% by weight ethylene glycol (EG) or 0-20% by weight polyethylene glycol 8000 (PEG8000, average molecular weight 8000). The primer was extended in the same manner as in Test Example 1 except that the above was used. That is, T7 RNA polymerase (T7 RNAP) (0.5 μM), 0-20 wt% EG or 0-20 wt% PEH8000, 0.5 μM FITC-labeled RNA primer (complementary to the template), 0. Incubated at 25 ° C. for 12 hours with .5 μM RNA template A and 100 μM NTPs or dNTPs in 50 mM Tris-HCl (pH 8.0) and 10 mM MgCl 2 . The obtained product was separated by using modified polyacrylamide gel electrophoresis (modified PAGE) in the same manner as in Test Example 1, and the bands corresponding to the extended and unreacted primers were measured for fluorescence intensity. Quantified.

図4に結果を示す。図4(a)は、試験例1で得られた図3で示したPEG200の含有量に対するプライマー伸長率のグラフ、図4(b)は、本試験例で得られたEGの含有量に対するプライマー伸長率のグラフ、図4(c)は、本試験例で得られたPEG8000の含有量に対するプライマー伸長率のグラフを示す。いずれも、破線で表した折れ線グラフは本来の基質であるNTPを用いた場合、実線で表した折れ線グラフは本来の基質ではないdNTPを用いた場合の結果を示す。 The results are shown in FIG. FIG. 4 (a) is a graph of the primer extension rate with respect to the content of PEG200 shown in FIG. 3 obtained in Test Example 1, and FIG. 4 (b) is a primer with respect to the content of EG obtained in this test example. The graph of the elongation rate, FIG. 4 (c), shows the graph of the primer extension rate with respect to the content of PEG8000 obtained in this test example. In each case, the line graph represented by the broken line shows the results when NTP, which is the original substrate, is used, and the line graph represented by the solid line shows the results when dNTP, which is not the original substrate, is used.

図4(b)が示すように、EGを用いた場合は含有量の上昇と共にNTPs及びdNTPsいずれについてもプライマー伸長を促進した。一方、図4(c)が示すように、PEG8000を用いた場合は、NTPs及びdNTPsいずれについてもプライマー伸長が抑制された。この結果から、PEG8000がT7 RNAポリメラーゼ(T7 RNAP)を変性又は凝集させたことが考えられる。
(なお、このように示されたPEGの分子量の違いによる影響が、リボザイム型ポリメラーゼ(tC9Y)よりもT7 RNAポリメラーゼ(T7 RNAP)のほうがより強く出ることを別途確認した。)
As shown in FIG. 4 (b), when EG was used, primer elongation was promoted for both NTPs and dNTPs as the content increased. On the other hand, as shown in FIG. 4 (c), when PEG8000 was used, primer extension was suppressed for both NTPs and dNTPs. From this result, it is considered that PEG8000 denatured or aggregated T7 RNA polymerase (T7 RNAP).
(It was separately confirmed that the effect of the difference in the molecular weight of PEG shown in this way is stronger with T7 RNA polymerase (T7 RNAP) than with ribozyme-type polymerase (tC9Y).)

[実施例1:2’-フッ化リボヌクレオチドを基質に用いた核酸合成]
図5に示すように、T7 RNAポリメラーゼ(T7 RNAP)、鋳型A及びFITC標識されたプライマーを用い、基質に2’-フッ化リボヌクレオチド(2’-F UTP、又は2’-F TTP)を用いて、試験例1と同様にプライマー伸長アッセイを行った。
[Example 1: Nucleic acid synthesis using 2'-fluorinated ribonucleotide as a substrate]
As shown in FIG. 5, T7 RNA polymerase (T7 RNAP), template A and FITC-labeled primers are used, and 2'-fluorinated ribonucleotide (2'-FUTP or 2'-F TTP) is used as a substrate. Using the same primer extension assay as in Test Example 1.

T7 RNAポリメラーゼ(T7 RNAP)(0.5μM)を、20重量%のポリエチレングリコール200、0.5μMのFITC標識されたRNAプライマー(鋳型に相補的)、0.5μMのRNA鋳型A、並びに50mM Tris-HCl(pH8.0)及び10mMのMgCl2中100μMの2’-F UTP又は2’-F TTPとともに25℃で12時間インキュベートした。試験例1と同様に、生成物は、変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動(変性PAGE)を用いて分離し、伸長したプライマー及び未反応のプライマーにそれぞれ相当するバンドを、蛍光強度を測定することにより定量した。 T7 RNA polymerase (T7 RNAP) (0.5 μM), 20 wt% polyethylene glycol 200, 0.5 μM FITC-labeled RNA primer (complementary to the template), 0.5 μM RNA template A, and 50 mM Tris. Incubated at 25 ° C. for 12 hours with -HCl (pH 8.0) and 100 μM 2'-F UTP or 2'-F TTP in 10 mM MgCl 2 . Similar to Test Example 1, the product was separated by using modified polyacrylamide gel electrophoresis (modified PAGE), and the bands corresponding to the extended and unreacted primers were quantified by measuring the fluorescence intensity. did.

図6に結果を示す。図6においては、基質に2’-F UTP又は2’-F TTPを用いた本試験例で得られた結果とともに、基質にdTTPを用いた試験例1で得られた結果(比較用)も併記する。図6(a)及び図6(b)は、それぞれ、基質ごとの変性PAGEゲル電気泳動写真、及び基質ごとのプライマー伸長率のグラフを示す。なお、PAGE分析において、それぞれのレーンにおける条件は、左レーンが反応前(比較用)、真ん中レーンがPEG200不含(比較用)、右レーンが20重量%のPEG200含有である。 The results are shown in FIG. In FIG. 6, the results obtained in Test Example 1 using 2'-F UTP or 2'-F TTP as the substrate as well as the results obtained in Test Example 1 using dTTP as the substrate (for comparison) are also shown. Also described. 6 (a) and 6 (b) show a modified PAGE gel electrophoresis photograph for each substrate and a graph of the primer elongation rate for each substrate, respectively. In the PAGE analysis, the conditions in each lane were that the left lane was before the reaction (for comparison), the middle lane was free of PEG200 (for comparison), and the right lane contained 20% by weight of PEG200.

図6に示すように、2’-F UTP及び2’-F TTP共に、20重量%のPEG200によってプライマー伸長が促進された。このうちでも、DNAのカノニカルな塩基であるチミジンを有する2’-F TTPのほうが、伸長効率が良好であった。 As shown in FIG. 6, in both 2'-F UTP and 2'-F TTP, primer extension was promoted by 20% by weight of PEG200. Of these, 2'-FTTP having thymidine, which is a canonical base of DNA, had better elongation efficiency.

[実施例2:異なる2’-修飾リボヌクレオチドを基質に用い、異なる鋳型核酸を用いた核酸合成]
図7に示すように、T7 RNAポリメラーゼ(T7 RNAP)、鋳型核酸(鋳型U、鋳型G、鋳型C又は鋳型A)及びFITC標識されたプライマーを用い、基質に2’-フッ化リボヌクレオチド(2’-F NTPs)又は2’-メトキシリボヌクレオチド(2’-OMe NTPs)を用いて、実施例1と同様にプライマー伸長アッセイを行った。また、参考または比較用に、基質として非修飾NTPs又はdNTPsを用いて同様にプライマー伸長アッセイを行った。
[Example 2: Nucleic acid synthesis using different 2'-modified ribonucleotides as substrates and different template nucleic acids]
As shown in FIG. 7, using T7 RNA polymerase (T7 RNAP), template nucleic acid (template U, template G, template C or template A) and FITC-labeled primers, 2'-fluorinated ribonucleotide (2) Primer extension assay was performed in the same manner as in Example 1 using'-F NTPs) or 2'-methoxyribonucleotides (2'-OMe NTPs). Also, for reference or comparison, a primer extension assay was similarly performed using unmodified NTPs or dNTPs as a substrate.

図8に結果を示す。図8は、基質ごとのプライマー伸長率のグラフを示す。図8が示すように、非修飾UTP以外の非修飾NTPsを基質に用いた場合(比較用)は、20重量%のPEGによる伸長向上効果はほとんど見られなかったが、基質としてdNTPsを用いた場合(参考用)及び2’-修飾NTPs(2’-F NTPs及び2’-OMe NTPs)を用いた場合は、20重量%のPEGによる伸長向上効果が得られた。特に、基質に2’-F CTP、2’-OMe CTP、dGTP、2’-F GTP、2’-OMe GTP、dUTP、2’-OMe UTP、dTTP又は2’-F TTPを基質に用いた場合には、PEGを含ませない場合(比較用)と比べてポリマー伸長度が2倍以上であった。これらのデータから、T7 RNAポリメラーゼは、いずれの鋳型核酸に対しても反応液中の分子環境を単純に変えるだけで2’-修飾NTPsを取り込めるようになることが示された。 The results are shown in FIG. FIG. 8 shows a graph of primer elongation rate for each substrate. As shown in FIG. 8, when unmodified NTPs other than unmodified UTP were used as the substrate (for comparison), the elongation improving effect by 20% by weight of PEG was hardly observed, but dNTPs were used as the substrate. When the case (for reference) and 2'-modified NTPs (2'-F NTPs and 2'-OMe NTPs) were used, the elongation improving effect by 20% by weight of PEG was obtained. In particular, 2'-F CTP, 2'-OMe CTP, dGTP, 2'-F GTP, 2'-OMe GTP, dUTP, 2'-OMe UTP, dTTP or 2'-F TTP was used as the substrate. In some cases, the degree of polymer elongation was more than double that of the case without PEG (for comparison). From these data, it was shown that T7 RNA polymerase can incorporate 2'-modified NTPs for any template nucleic acid by simply changing the molecular environment in the reaction solution.

[実施例3:ハイブリッド型RNA(キメラ核酸)の合成]
図9に示すように、20重量%のPEG存在下、T7 RNAポリメラーゼ、鋳型A及びFITC標識されたプライマーを用い、基質に2’-フッ化リボヌクレオチド(2’-F UTP、又は2’-F TTP)を用いて実施例1と同じプライマー伸長を行うことで修飾核酸合成を行い(1st step)、その後、NTPs溶液を加えて5倍希釈することで、PEGの濃度が4重量%に希釈され且つ基質としてNTPsを新たに含む反応液を調製し、調製された反応液中でプライマー伸長反応を続行することで天然核酸合成を行った(2nd step)。
[Example 3: Synthesis of hybrid RNA (chimeric nucleic acid)]
As shown in FIG. 9, 2'-fluorinated ribonucleotide (2'-FUTP, or 2'-" using T7 RNA polymerase, template A and FITC-labeled primers in the presence of 20 wt% PEG Modified nucleic acid synthesis was performed by performing the same primer extension as in Example 1 using FTTP (1st step), and then NTPs solution was added and diluted 5-fold to reduce the concentration of PEG to 4% by weight. Then, a reaction solution newly containing NTPs as a substrate was prepared, and natural nucleic acid synthesis was performed by continuing the primer extension reaction in the prepared reaction solution (2nd step).

図10に結果を示す。図10(a)及び図10(b)は、それぞれ、1st stepで用いた基質ごとの変性PAGEゲル電気泳動写真、及び、1st stepで用いた基質ごとのプライマー伸長率又はRNA伸長率のグラフを示す。なお、PAGE分析において、それぞれのレーンにおける条件は、左レーンが1st step後、右レーンが2nd step後である。 The results are shown in FIG. FIGS. 10 (a) and 10 (b) show a modified PAGE gel electrophoresis photograph for each substrate used in the 1st step, and a graph of the primer elongation rate or RNA elongation rate for each substrate used in the 1st step, respectively. show. In the PAGE analysis, the conditions for each lane are that the left lane is after the 1st step and the right lane is after the 2nd step.

図10が示すように、1st stepではT7 RNAポリメラーゼの本来の基質ではないdTTP(参考用)、2’-F UTP及び2’-F TTPを伸長することで修飾核酸を合成した一方、2nd stepでは本来の基質であるNTPsを伸長することで天然核酸鎖を合成した。このことから、1st stepでは、20重量%のPEGが基質UTPに対して不活性な基質酵素複合体を形成していた一方で、2nd stepではPEG濃度を4重量%に希釈したことで、当該不活性な基質酵素複合体が変化して基質UTPに対して活性化され、基質UTPの取り込みが進行した。さらに、2nd stepにおけるRNA伸長の間、1st stepで形成されたような不活性な基質酵素複合体は形成されず、天然核酸鎖が伸長した。このようにして、T7 RNAポリメラーゼでは本来的に合成できない2’-F NTPsを含むキメラRNA(5'-FITC-CUGCCAACCGNGCGAAGCGUGUCAUUGAC-3'(配列番号3);配列中、Nは2’-フッ化塩基を表す。)を、同一のT7 RNAポリメラーゼを用いて得ることができた。 As shown in FIG. 10, in the 1st step, modified nucleic acids were synthesized by extending dTTP (for reference), which is not the original substrate of T7 RNA polymerase, 2'-FUTP and 2'-FTTP, while the 2nd step. Then, a natural nucleic acid chain was synthesized by extending NTPs, which are the original substrates. From this, in the 1st step, 20% by weight of PEG formed a substrate enzyme complex inactive with respect to the substrate UTP, while in the 2nd step, the PEG concentration was diluted to 4% by weight. The inactive substrate enzyme complex was altered and activated with respect to the substrate UTP, and the uptake of the substrate UTP proceeded. Furthermore, during RNA elongation in the 2nd step, the inactive substrate-enzyme complex as formed in the 1st step was not formed, and the natural nucleic acid chain was elongated. In this way, a chimeric RNA containing 2'-F NTPs that cannot be synthesized by T7 RNA polymerase (5'-FITC-CUGCCAACCGNGCGAAGCGUGUCAUUGAC-3'(SEQ ID NO: 3); in the sequence, N is a 2'-fluorinated base. Represented) could be obtained using the same T7 RNA polymerase.

なお、2nd stepを行うまでに1st stepでの未反応プライマーは除去しなかった。しかしながら、dTTP(参考用)及び2’-F TTPいずれを基質に用いた場合も、一塩基が伸長した核酸のバンドは、1st stepで得られた生成物におけるよりも2nd stepで得られた生成物において明らかに減少したことを確認した。この結果から、2nd stepで引き続いて伸長される天然核酸鎖は、本来の基質ではないデオキシリボヌクレオチド又は2’-修飾リボヌクレオチドから伸長することが示された。 The unreacted primer in the 1st step was not removed by the time the 2nd step was performed. However, when either dTTP (for reference) or 2'-FTTP was used as the substrate, the band of nucleic acid with one base extended was produced in the 2nd step more than in the product obtained in the 1st step. It was confirmed that there was a clear decrease in the thing. From this result, it was shown that the natural nucleic acid chain subsequently extended in the 2nd step is extended from the deoxyribonucleotide or 2'-modified ribonucleotide which is not the original substrate.

本発明の好ましい実施形態は上記の通りであるが、本発明はそれらのみに限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱することのない様々な実施形態が他になされる。 Preferred embodiments of the present invention are as described above, but the present invention is not limited thereto, and various embodiments that do not deviate from the gist of the present invention are made elsewhere.

配列番号1は、合成核酸であり、19番目の塩基はA、C、G、又はUである。
配列番号2は、合成核酸である。
配列番号3は、合成核酸であり、11番目の塩基はA、C、G、又はUであり、11番目のヌクレオチドは2’-フルオロリボヌクレオチドである。
SEQ ID NO: 1 is a synthetic nucleic acid, and the 19th base is A, C, G, or U.
SEQ ID NO: 2 is a synthetic nucleic acid.
SEQ ID NO: 3 is a synthetic nucleic acid, the 11th base is A, C, G, or U, and the 11th nucleotide is a 2'-fluororibonucleotide.

Claims (9)

(A)RNAポリメラーゼと、(B)ポリアルキレングリコールと、(C1)2'-修飾リボヌクレオチドと、(D)鋳型核酸とを含む(i)反応液中で、前記(D)鋳型核酸に相補的な修飾核酸を合成する工程を含み、
前記(A)RNAポリメラーゼがバクテリオファージ由来のRNAポリメラーゼであり
前記(B)ポリアルキレングリコールの平均分子量が100~1000、前記(i)反応液中の濃度が10重量%以上であり、
前記(C1)2'-修飾リボヌクレオチドが、2'-ハロゲン化リボヌクレオチド及び2'-アルコキシリボヌクレオチドからなる群から選択される、核酸合成法。
Complementing the (D) template nucleic acid in (i) reaction solution containing (A) RNA polymerase, (B) polyalkylene glycol, (C1) 2'-modified ribonucleotide, and (D) template nucleic acid. Including the step of synthesizing a modified nucleic acid
The (A) RNA polymerase is a bacteriophage-derived RNA polymerase .
The (B) polyalkylene glycol has an average molecular weight of 100 to 1000, and (i) the concentration in the reaction solution is 10% by weight or more.
A nucleic acid synthesis method in which the (C1) 2'-modified ribonucleotide is selected from the group consisting of 2'-halogenated ribonucleotides and 2'-alkoxyribonucleotides.
前記(D)鋳型核酸がプロモータ配列を含まず、前記(i)反応液が前記(D)の一部と相補的な配列を有する(E)プライマーをさらに含む、請求項1に記載の核酸合成法。 The nucleic acid synthesis according to claim 1, wherein the (D) template nucleic acid does not contain a promoter sequence, and (i) the reaction solution further contains (E) a primer having a sequence complementary to a part of (D). Law. 前記(B)ポリアルキレングリコールがポリエチレングリコールである、請求項1又は2のいずれかに記載の核酸合成法。 The nucleic acid synthesis method according to claim 1 or 2 , wherein the polyalkylene glycol (B) is polyethylene glycol. 前記2'-ハロゲン化リボヌクレオチドが2'-フルオロリボヌクレオチドである、請求項1~のいずれかに記載の核酸合成法。 The nucleic acid synthesis method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the 2'-halogenated ribonucleotide is a 2'-fluororibonucleotide. 前記2'-アルコキシリボヌクレオチドにおける2'-アルコキシ基の炭素数が1~3である、請求項1~のいずれかに記載の核酸合成法。 The nucleic acid synthesis method according to any one of claims 1 to 4 , wherein the 2'-alkoxy group in the 2'-alkoxyribonucleotide has 1 to 3 carbon atoms. 前記(E)プライマーが5'末端に修飾基を有する、請求項2~のいずれかに記載の核酸合成法。 The nucleic acid synthesis method according to any one of claims 2 to 5 , wherein the primer (E) has a modifying group at the 5'end. 前記(i)反応液から、(C2)リボヌクレオチドを含み且つ前記(B)ポリアルキレングリコールの濃度が5重量%以下となるように希釈された(ii)反応液を調製し、前記(ii)反応液中で前記修飾核酸から前記(D)鋳型核酸に相補的なRNAを伸長する工程をさらに含む、請求項1~のいずれかに記載の核酸合成法。 From the reaction solution (i), a reaction solution (ii) containing (C2) ribonucleotide and diluted so that the concentration of the polyalkylene glycol (B) was 5% by weight or less was prepared, and the reaction solution (ii) was prepared. The nucleic acid synthesis method according to any one of claims 1 to 6 , further comprising a step of extending RNA complementary to the (D) template nucleic acid from the modified nucleic acid in a reaction solution. 請求項1~のいずれかに記載の核酸合成法を行うためのキットであって、
(A)RNAポリメラーゼと、(B)ポリアルキレングリコールと、(C1)2'-修飾リボヌクレオチドと、を含み、
前記(A)RNAポリメラーゼがバクテリオファージ由来のRNAポリメラーゼであり
前記(B)ポリアルキレングリコールの平均分子量が100~1000であり、
前記(C1)2'-修飾リボヌクレオチドが、2'-ハロゲン化リボヌクレオチド及び2'-アルコキシリボヌクレオチドからなる群から選択される、核酸合成キット。
A kit for performing the nucleic acid synthesis method according to any one of claims 1 to 7 .
It comprises (A) RNA polymerase, (B) polyalkylene glycol, and (C1) 2'-modified ribonucleotide.
The (A) RNA polymerase is a bacteriophage-derived RNA polymerase .
The average molecular weight of the (B) polyalkylene glycol is 100 to 1000, and the polyalkylene glycol has an average molecular weight of 100 to 1000.
A nucleic acid synthesis kit in which the (C1) 2'-modified ribonucleotide is selected from the group consisting of 2'-halogenated ribonucleotides and 2'-alkoxyribonucleotides.
鋳型核酸を固定化するための固相担体及び/又はリボヌクレアーゼHをさらに含む、請求項に記載の核酸合成キット。

The nucleic acid synthesis kit of claim 8 , further comprising a solid phase carrier and / or ribonuclease H for immobilizing the template nucleic acid.

JP2017120802A 2017-06-20 2017-06-20 Nucleic acid synthesis method Active JP7016511B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017120802A JP7016511B2 (en) 2017-06-20 2017-06-20 Nucleic acid synthesis method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017120802A JP7016511B2 (en) 2017-06-20 2017-06-20 Nucleic acid synthesis method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019004708A JP2019004708A (en) 2019-01-17
JP7016511B2 true JP7016511B2 (en) 2022-02-07

Family

ID=65025502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017120802A Active JP7016511B2 (en) 2017-06-20 2017-06-20 Nucleic acid synthesis method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7016511B2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001525667A (en) 1997-05-09 2001-12-11 リボザイム・ファーマシューティカルズ・インコーポレーテッド Enzymatic nucleic acid treatment of diseases or conditions related to the expression level of C-RAF
JP2011504357A (en) 2007-01-10 2011-02-10 アーケミックス コーポレイション Materials and methods for generating transcripts containing modified nucleotides

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001525667A (en) 1997-05-09 2001-12-11 リボザイム・ファーマシューティカルズ・インコーポレーテッド Enzymatic nucleic acid treatment of diseases or conditions related to the expression level of C-RAF
JP2011504357A (en) 2007-01-10 2011-02-10 アーケミックス コーポレイション Materials and methods for generating transcripts containing modified nucleotides

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Biotechnology Journal,2006年,Vol.1,440-446
Nucleic Acids Research,1994年,Vol.22, No.24,5229-5234
日本化学会第95春季年会講演予稿集III,2015年,908

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019004708A (en) 2019-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210071171A1 (en) Compositions and methods for targeted nucleic acid sequence enrichment and high efficiency library generation
EP3377657B1 (en) Transformable tagging methods
US9255291B2 (en) Oligonucleotide ligation methods for improving data quality and throughput using massively parallel sequencing
JP2001523471A (en) Unbiased mRNA amplification method
WO2015021990A1 (en) Rna probing method and reagents
US11401543B2 (en) Methods and compositions for improving removal of ribosomal RNA from biological samples
US11371094B2 (en) Systems and methods for nucleic acid processing using degenerate nucleotides
JP5735213B2 (en) Preparation method of nucleic acid molecule
JP7258361B2 (en) Cell-free protein expression using double-stranded concatemer DNA
CN113557298B (en) Generation and amplification of nucleic acids
Lapa et al. Preparation of modified combinatorial DNA libraries via emulsion PCR with subsequent strand separation
KR102445790B1 (en) Methods for amplifying mRNA and methods for preparing full-length mRNA libraries
JPWO2002034907A1 (en) Method for synthesizing single-stranded nucleic acid
JP7016511B2 (en) Nucleic acid synthesis method
US20240271126A1 (en) Oligo-modified nucleotide analogues for nucleic acid preparation
EP4127220B1 (en) Methods and compositions for preparing nucleic acid libraries
EP3519571B1 (en) Compositions, methods and systems for identifying candidate nucleic acid agent
JP7191115B2 (en) Method for amplification of nucleic acids by endonuclease-mediated migration equilibrium (EM-SEq)
US20240318244A1 (en) Click-chemistry based barcoding
WO2023115536A1 (en) Method for generating labeled nucleic acid molecular population and kit thereof
WO2023085232A1 (en) Improved library preparation method
Chetverin et al. Scientific and practical applications of molecular colonies
JP2024528094A (en) Assembly of long nucleic acids by ligation using indexed splint oligos
WO2023025784A1 (en) Optimised set of oligonucleotides for bulk rna barcoding and sequencing
JP2022183762A (en) Methods for extracting intranuclear non-coding rna

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200619

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210803

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20211001

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211201

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211221

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220119