JPH02174700A - Dna塩基配列決定方法及びその装置 - Google Patents
Dna塩基配列決定方法及びその装置Info
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- JPH02174700A JPH02174700A JP32768888A JP32768888A JPH02174700A JP H02174700 A JPH02174700 A JP H02174700A JP 32768888 A JP32768888 A JP 32768888A JP 32768888 A JP32768888 A JP 32768888A JP H02174700 A JPH02174700 A JP H02174700A
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は改良されたDNAの塩基配列決定方法及び装置
に関する。
に関する。
DNA塩基配列の決定方法の開発は、分子生物学の研究
の発展や遺伝子工学の成功に大きく寄与してきた。現在
2つの方法が広く利用されており、その1つはマクサム
及びギルバートが開発したマクサム−ギルバート法〔ニ
ー−エム・マクサム(A、、 M、 Maxatn )
及びダブリュー−ギルバー) (W、G11bert)
、メソツズ・インOエンザイモロジー(Methods
in Enzymology)、第65巻、第499
〜560頁(1980))であり、もう1つはサンガー
らが開発し〔エフ・サンガー (F、 Sanger)
、エフ・ニツクレン(S、 N1cklen)及びニー
暑アール・クーμソン(んRe Coulson)、プ
ロシーデイングズ・オブ・ザーナショナμQアカデミー
ーオブ・サイエンシイズ自オプ・ザ・U S A (P
roc、 Natl、、Acad、 Sci、 USA
)第74巻、第5463〜5467頁(1977):1
%メツシングらによって改良されたM15ファージ〔ジ
工−・メツシング(J、 Messinq) sメソツ
ズ・イン・エンザイモロジー 第101巻、120〜7
8頁(1913!5)]を用いたジデオキシ法(鎖ター
ミネイター法)である。マクサム−ギルバート法は3′
−又は5r−末端がMZp で標識された1重鎖又は2
重鎖D N Aの4種の各塩基に特異的な化学処理を行
い、各塩基の位置でD N Aを選択的に切断させる。
の発展や遺伝子工学の成功に大きく寄与してきた。現在
2つの方法が広く利用されており、その1つはマクサム
及びギルバートが開発したマクサム−ギルバート法〔ニ
ー−エム・マクサム(A、、 M、 Maxatn )
及びダブリュー−ギルバー) (W、G11bert)
、メソツズ・インOエンザイモロジー(Methods
in Enzymology)、第65巻、第499
〜560頁(1980))であり、もう1つはサンガー
らが開発し〔エフ・サンガー (F、 Sanger)
、エフ・ニツクレン(S、 N1cklen)及びニー
暑アール・クーμソン(んRe Coulson)、プ
ロシーデイングズ・オブ・ザーナショナμQアカデミー
ーオブ・サイエンシイズ自オプ・ザ・U S A (P
roc、 Natl、、Acad、 Sci、 USA
)第74巻、第5463〜5467頁(1977):1
%メツシングらによって改良されたM15ファージ〔ジ
工−・メツシング(J、 Messinq) sメソツ
ズ・イン・エンザイモロジー 第101巻、120〜7
8頁(1913!5)]を用いたジデオキシ法(鎖ター
ミネイター法)である。マクサム−ギルバート法は3′
−又は5r−末端がMZp で標識された1重鎖又は2
重鎖D N Aの4種の各塩基に特異的な化学処理を行
い、各塩基の位置でD N Aを選択的に切断させる。
得られた分解産物を電気泳動法によシDNAの1塩基ず
つの長さの違いによって分4し、各バンドに対応する塩
基を同定することで配列を決定する。
つの長さの違いによって分4し、各バンドに対応する塩
基を同定することで配列を決定する。
一方ジデオキシ法ではDNA断片ftM13ファージに
クローニングし、これに相補的なりNAを合成させると
き、基質としてデオキシリボヌクレオシド−51−トリ
リン酸(以下dNTP と略す)以外に4槌の各塩基に
対応する2J、51−ジデオキシ同族体(dclNTP
)を存在させる。各ddNTPが取込まれた位置で伸長
反応は停止するために、鎖長の異なるDNAを電気泳動
法によシ分離することでマクサム−ギルバート法ト同様
に配列を決定できる。
クローニングし、これに相補的なりNAを合成させると
き、基質としてデオキシリボヌクレオシド−51−トリ
リン酸(以下dNTP と略す)以外に4槌の各塩基に
対応する2J、51−ジデオキシ同族体(dclNTP
)を存在させる。各ddNTPが取込まれた位置で伸長
反応は停止するために、鎖長の異なるDNAを電気泳動
法によシ分離することでマクサム−ギルバート法ト同様
に配列を決定できる。
これらのDNA塩基配列決定方法はそれぞれいくつかの
変法を有するが、いずれも電気泳動法を利用することを
特徴とする。したがって、DNA試料の反応、1!気泳
動、電気泳動により得られたゲル上のバンドの解読とい
う複数個の操作が必要であり、煩雑であるばかりでなく
自動化を行うにも不適当である。またDNA鎖が艮くな
るにつれて、読み取り精度が低下する。
変法を有するが、いずれも電気泳動法を利用することを
特徴とする。したがって、DNA試料の反応、1!気泳
動、電気泳動により得られたゲル上のバンドの解読とい
う複数個の操作が必要であり、煩雑であるばかりでなく
自動化を行うにも不適当である。またDNA鎖が艮くな
るにつれて、読み取り精度が低下する。
本発明の目的は、前記の欠点のない簡便なりN’ A塩
基配列決定方法及び装置を提供することにある。
基配列決定方法及び装置を提供することにある。
本発明を概説すれば、本発明の第1の発明はDNA塩基
配列決定方法に関する発明でおって、テンプレートとブ
フイマーを含む系より検出に必要な量だけ試料を取出し
、伸長DNA鎖の3′位に取込まれる標識dNTPの種
類と竜を測定することにより、3′位の塩基配列を決定
すると同時に、検出、決定された種類のdNTPとDN
Aポリメラーゼをテンプレートφプツイマー系に加えて
DNA鎖を伸長させ、その後、遊離のdN T Pを取
除くという工程を繰返すことを特徴とする。
配列決定方法に関する発明でおって、テンプレートとブ
フイマーを含む系より検出に必要な量だけ試料を取出し
、伸長DNA鎖の3′位に取込まれる標識dNTPの種
類と竜を測定することにより、3′位の塩基配列を決定
すると同時に、検出、決定された種類のdNTPとDN
Aポリメラーゼをテンプレートφプツイマー系に加えて
DNA鎖を伸長させ、その後、遊離のdN T Pを取
除くという工程を繰返すことを特徴とする。
また本発明の第2の発明は、前記第1の発明のDNA塩
基配列決定方法を利用したD N A塩基配列決定装置
に関する発明であって、テンプレートとプフィマーを含
む主反応槽、試料を検出するための検出反応槽、主反応
槽から検出に必要な量の試料を検出反応槽に取出し、3
1位の塩基配列を決定する手段、主反応槽に検出反応槽
での決定に従ってDNA鎖の伸長に必要な材料を供給す
る手段、及び不要物を取除く手段を包含していることを
特徴とする。
基配列決定方法を利用したD N A塩基配列決定装置
に関する発明であって、テンプレートとプフィマーを含
む主反応槽、試料を検出するための検出反応槽、主反応
槽から検出に必要な量の試料を検出反応槽に取出し、3
1位の塩基配列を決定する手段、主反応槽に検出反応槽
での決定に従ってDNA鎖の伸長に必要な材料を供給す
る手段、及び不要物を取除く手段を包含していることを
特徴とする。
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明ではM13ファージ、pUC118/119系ブ
ツヌミドなど1本鎖DNAを生成することのできるベク
ターを用いて、まず構造解析しようとするDNAを大腸
菌中で一旦クローニングする。次にクローニングによっ
て得られた組換え体1本鎖DNAを鋳型とし、この鋳型
DNAに相補的な短鎖DNAをプライマーとして結合さ
せる。このとき鋳型D’NA及び/又はプライマーを固
相担体に結合させておくのもよい方法である。
ツヌミドなど1本鎖DNAを生成することのできるベク
ターを用いて、まず構造解析しようとするDNAを大腸
菌中で一旦クローニングする。次にクローニングによっ
て得られた組換え体1本鎖DNAを鋳型とし、この鋳型
DNAに相補的な短鎖DNAをプライマーとして結合さ
せる。このとき鋳型D’NA及び/又はプライマーを固
相担体に結合させておくのもよい方法である。
固相担体としては種々のものが利用できる。
例えばセルロース、シリカ、ポリスチレン、戸M、CP
G(コントロールトポアグラス)及びそれらの銹導体な
どを用いることができ、これらの多くは市販されている
。結合方法は、直接結合法と間接結合法に分けられる。
G(コントロールトポアグラス)及びそれらの銹導体な
どを用いることができ、これらの多くは市販されている
。結合方法は、直接結合法と間接結合法に分けられる。
直接結合法としては、例えばあらかじめビオチン標識し
ため型DNAをアビジン結合した固相担体に結合させる
ことによって達成きれる。ビオチン標識法としては市販
の試薬(フォトビオチンなど)が用いられる。アビジン
結合した担体も市販されている。
ため型DNAをアビジン結合した固相担体に結合させる
ことによって達成きれる。ビオチン標識法としては市販
の試薬(フォトビオチンなど)が用いられる。アビジン
結合した担体も市販されている。
間接結合法は、固相に結合させたプライマー(DNAポ
リメヲーゼの反応開始に必要)と鋳型DNAを水素結合
で結合させる方法であり、例えばジデオキシ法による塩
基配列決定法に用いられるM13ユニバーサルプライマ
ーハM13ファージDNAを鋳型とした場合に水素結合
により鋳型と相補噴を形成することができる。プライマ
ーを固相に結合させる方法は一般的に知られておシ、例
えばプライマーの5′−末端にスペーサーを介して1級
アミンを導入し、このアミンをジスクシニイミジμスベ
V−)(DS8)などのクロスリンカ−を介して、固相
担体に導入された活性カルボキシル基やアミンと結合さ
せることができる。プライマーへのアミンの導入法は確
立されており、例えばアブライドバイオシステムズ社か
ら試薬が販売されている。また1吸アミンや活性カルボ
キシル基を導入した固相担体も市販されている(ピアス
社など)。
リメヲーゼの反応開始に必要)と鋳型DNAを水素結合
で結合させる方法であり、例えばジデオキシ法による塩
基配列決定法に用いられるM13ユニバーサルプライマ
ーハM13ファージDNAを鋳型とした場合に水素結合
により鋳型と相補噴を形成することができる。プライマ
ーを固相に結合させる方法は一般的に知られておシ、例
えばプライマーの5′−末端にスペーサーを介して1級
アミンを導入し、このアミンをジスクシニイミジμスベ
V−)(DS8)などのクロスリンカ−を介して、固相
担体に導入された活性カルボキシル基やアミンと結合さ
せることができる。プライマーへのアミンの導入法は確
立されており、例えばアブライドバイオシステムズ社か
ら試薬が販売されている。また1吸アミンや活性カルボ
キシル基を導入した固相担体も市販されている(ピアス
社など)。
別の間接法としては、例えばM15ファージDNAのク
ローニングサイトから離れた領域の配列に相補的なりN
Aを固相に結合させておき、これに鋳型DNAを水素結
合で結合させることができる。この場合には固相に結合
させるDNAはプライマーとしての機能を持たせないた
めに、3′−末端を固相に結合させるのが望ましい。
ローニングサイトから離れた領域の配列に相補的なりN
Aを固相に結合させておき、これに鋳型DNAを水素結
合で結合させることができる。この場合には固相に結合
させるDNAはプライマーとしての機能を持たせないた
めに、3′−末端を固相に結合させるのが望ましい。
そのような方法は知られておシ、例えば必要な配列を化
学合成する際にアンモニアによる脱保護の過程で固相と
DNAの間の切断が起らない方法を採用すればよい。す
なわち1,5−ペンタン−ジオ−μのような両端に1級
水酸基を有するジオールの一方をジメトキシトリチル基
(DMTr)で保護したあと他方をリン酸化し、次いで
固相担体の官能基と結合させる。このようにして得られ
九固相担体はDMTrを除去した後DNAの化学合成に
用いることができる。合成されたDNAはアンモニアで
脱保護することによシDNAのすべての保護基が除かれ
るが、DNAの37−末端は固相担体と結合した状態で
得られる。
学合成する際にアンモニアによる脱保護の過程で固相と
DNAの間の切断が起らない方法を採用すればよい。す
なわち1,5−ペンタン−ジオ−μのような両端に1級
水酸基を有するジオールの一方をジメトキシトリチル基
(DMTr)で保護したあと他方をリン酸化し、次いで
固相担体の官能基と結合させる。このようにして得られ
九固相担体はDMTrを除去した後DNAの化学合成に
用いることができる。合成されたDNAはアンモニアで
脱保護することによシDNAのすべての保護基が除かれ
るが、DNAの37−末端は固相担体と結合した状態で
得られる。
また片方のプライマーのみ5′末端を固相担体に結合さ
せておいて、ポリメラーゼ・チェーン反応(PCB)法
によ)シーフェンスベクターに組込まれている挿入DN
A断片を増:′g:Jさせ、熱変性操作でJa!!側の
D N Aだけを得ることによって、検出感度及び梢度
を向上させることもできる。
せておいて、ポリメラーゼ・チェーン反応(PCB)法
によ)シーフェンスベクターに組込まれている挿入DN
A断片を増:′g:Jさせ、熱変性操作でJa!!側の
D N Aだけを得ることによって、検出感度及び梢度
を向上させることもできる。
以上のようにして、固相へ結合させることもできる鋳型
D N Aとプライマーの複合体が得られる。この鋳型
・プライマー複合体を用意しておき、検出に必要な量だ
け取出して標、fidNTPとDNAポリメヲーゼ活性
を有する酵素(D NAポリメラーゼl、フレノウ−フ
ラグメント、Taqボリメツーゼ、逆転写酵素など)を
加えて反応させることにより、プライマーの5′位に取
込まれる標1−1adNTPの種類と址を測定する。そ
の結果、プライマーの3′位に結合する塩基を決定する
ことができ、同時にテンプV−)・プライマー複合体に
おいてDNA鎖を伸長させるのに必要なdNTPが判明
する。そこでテンブレ−トφプフィマー複合体にそのd
NTPとDNAポリメラーゼ活性を有する酵素を加えて
反応させた後、未反応のdNTPを除去する。この操作
、すなわち、テンプレート・プライマー複合体から検出
に必要な量だけ取出し、伸長DNA鎖の3′位に取込ま
れる標識dNTPの種類と量を測定することにより31
位の塩基配列を決定し、そのdNTPとDNAポリメラ
ーゼをテンプレート・プライマー複合体に加えて反応さ
せた後、遊離のdNTPを除去することを1サイクルと
して、このサイクルを繰返すことによって、伸長鎖の塩
基配列を5′→3′の方向で1塩基ずつ(同じ塩基がn
個続いている場合はn塩基ずつ)順次決定していくこと
ができる。同じ塩基がn個続いている場合は、1個の塩
基が取込まれた場合の取込み量に対する比の値がn倍に
なるので、その数を知ることができる。
D N Aとプライマーの複合体が得られる。この鋳型
・プライマー複合体を用意しておき、検出に必要な量だ
け取出して標、fidNTPとDNAポリメヲーゼ活性
を有する酵素(D NAポリメラーゼl、フレノウ−フ
ラグメント、Taqボリメツーゼ、逆転写酵素など)を
加えて反応させることにより、プライマーの5′位に取
込まれる標1−1adNTPの種類と址を測定する。そ
の結果、プライマーの3′位に結合する塩基を決定する
ことができ、同時にテンプV−)・プライマー複合体に
おいてDNA鎖を伸長させるのに必要なdNTPが判明
する。そこでテンブレ−トφプフィマー複合体にそのd
NTPとDNAポリメラーゼ活性を有する酵素を加えて
反応させた後、未反応のdNTPを除去する。この操作
、すなわち、テンプレート・プライマー複合体から検出
に必要な量だけ取出し、伸長DNA鎖の3′位に取込ま
れる標識dNTPの種類と量を測定することにより31
位の塩基配列を決定し、そのdNTPとDNAポリメラ
ーゼをテンプレート・プライマー複合体に加えて反応さ
せた後、遊離のdNTPを除去することを1サイクルと
して、このサイクルを繰返すことによって、伸長鎖の塩
基配列を5′→3′の方向で1塩基ずつ(同じ塩基がn
個続いている場合はn塩基ずつ)順次決定していくこと
ができる。同じ塩基がn個続いている場合は、1個の塩
基が取込まれた場合の取込み量に対する比の値がn倍に
なるので、その数を知ることができる。
取込まれた標識dNTP又はdNTP誘導体の同定は、
標識を測定することにより行われる。標識としては、色
素、蛍光色素、紫外部吸収物質、発光性物質、放射性同
位体、 dNTPより遊離されるピロリン酸などを利用
することができる。
標識を測定することにより行われる。標識としては、色
素、蛍光色素、紫外部吸収物質、発光性物質、放射性同
位体、 dNTPより遊離されるピロリン酸などを利用
することができる。
標識は4種類の塩基に応じて特異な標識(波長、核種な
ど変えたもの)をつけることもできるし、同一の標識を
用いることもできる。同一標識を用いる場合は、4種類
の塩基に対応した反応槽を使って同定することができる
。標識はdNTP誘導体から脱離して測定してもよいし
、dNTP誘導体の1まで測定してもよい。標識はその
標識方法に応じて検出される。例えば色素は可視部分光
光度計、蛍光色素は蛍光光度計、紫外部吸収物質は紫外
部分光光度計、発光性物質はpミノメーター 放射性同
位体はシンチレーション・カウンターによって検出でき
る。また各標識を液体クロマトグツフィーで調べ、その
保持時間の違いで分離したのち上述した機器でその標識
を検出してもよい。
ど変えたもの)をつけることもできるし、同一の標識を
用いることもできる。同一標識を用いる場合は、4種類
の塩基に対応した反応槽を使って同定することができる
。標識はdNTP誘導体から脱離して測定してもよいし
、dNTP誘導体の1まで測定してもよい。標識はその
標識方法に応じて検出される。例えば色素は可視部分光
光度計、蛍光色素は蛍光光度計、紫外部吸収物質は紫外
部分光光度計、発光性物質はpミノメーター 放射性同
位体はシンチレーション・カウンターによって検出でき
る。また各標識を液体クロマトグツフィーで調べ、その
保持時間の違いで分離したのち上述した機器でその標識
を検出してもよい。
I識として色素、蛍光色素、若しくは紫外部吸収物質を
用いる場合、これらは高い吸光係数若しくは蛍光収量を
持つことが望ましい。蛍光標識は市販の蛍光検出用ラベ
ル化剤の中から選ぶことができるが、例えばフルオレッ
セインイソチオシアネート、テトラメチルローダミンイ
ソチオシアネート、β−D−ガラクトシμウンベリフェ
ロン、テキサス・レッド、NBDクロ’) )” (7
−クロロ−4−ニトロベンズ−2−オキサ−1,3−ジ
アゾ−/l/)々どを挙げることができる。
用いる場合、これらは高い吸光係数若しくは蛍光収量を
持つことが望ましい。蛍光標識は市販の蛍光検出用ラベ
ル化剤の中から選ぶことができるが、例えばフルオレッ
セインイソチオシアネート、テトラメチルローダミンイ
ソチオシアネート、β−D−ガラクトシμウンベリフェ
ロン、テキサス・レッド、NBDクロ’) )” (7
−クロロ−4−ニトロベンズ−2−オキサ−1,3−ジ
アゾ−/l/)々どを挙げることができる。
dNTP誘導体は上記目的に合致するものであれば特に
制限はない。
制限はない。
また上述した塩基配列決定方法を用いて、塩基配列決定
装置を作ることができる。塩基配列決定装置は、少なく
ともテンプレートとプライマーを含む主反応槽及び、伸
長DNA鎖の3′位に取込まれる標識dNTPの種類と
量を測定する検出反応槽からなるが、そのほか必要に応
じてDNAポリメヲーゼ貯留槽、4種のdNTPの貯留
槽、遊離のdNTPを除去するための洗浄槽などを有し
ていてもよい。また検出反応槽は1槽でもよいし、各塩
基ごとに4漕あってもよい。
装置を作ることができる。塩基配列決定装置は、少なく
ともテンプレートとプライマーを含む主反応槽及び、伸
長DNA鎖の3′位に取込まれる標識dNTPの種類と
量を測定する検出反応槽からなるが、そのほか必要に応
じてDNAポリメヲーゼ貯留槽、4種のdNTPの貯留
槽、遊離のdNTPを除去するための洗浄槽などを有し
ていてもよい。また検出反応槽は1槽でもよいし、各塩
基ごとに4漕あってもよい。
本装置では、まず主反応槽から検出に必要な量の試料を
検出反応槽に取出し、そこで標識dNTPとDNAポリ
メラーゼを加えて反応させ、遊離の標識dNTPを除去
後取込まれた標識dNTPの種類と量を測定する。その
結果から31位の塩基配列はどの塩基が何個連なってい
るかを決定すると共に、決定された種類のdNTPとD
NAポリメラーゼを主反応槽に加えてDNA鎖を伸長さ
せ、最後に主反応槽中の遊離のdNTPを除去すること
で1サイク〜を終了する。このサイクμを繰返すことで
、DNA塩基配列を自動的に決定することができる。
検出反応槽に取出し、そこで標識dNTPとDNAポリ
メラーゼを加えて反応させ、遊離の標識dNTPを除去
後取込まれた標識dNTPの種類と量を測定する。その
結果から31位の塩基配列はどの塩基が何個連なってい
るかを決定すると共に、決定された種類のdNTPとD
NAポリメラーゼを主反応槽に加えてDNA鎖を伸長さ
せ、最後に主反応槽中の遊離のdNTPを除去すること
で1サイク〜を終了する。このサイクμを繰返すことで
、DNA塩基配列を自動的に決定することができる。
なお主起方法の変法として、主反応槽を4槽に分け、各
々にDNAポリメラーゼと種類の異なったdNTPを入
れておき、テンプレート・プライマー複合体は担体に結
合させておいて、検出結果に応じて相応する主反応槽に
漬けることもできる。この場合テンプレート拳プフィマ
ー複合体は、洗浄後その一部を検出反応槽に移して塩基
配列を調べる。
々にDNAポリメラーゼと種類の異なったdNTPを入
れておき、テンプレート・プライマー複合体は担体に結
合させておいて、検出結果に応じて相応する主反応槽に
漬けることもできる。この場合テンプレート拳プフィマ
ー複合体は、洗浄後その一部を検出反応槽に移して塩基
配列を調べる。
以下、本発明装置の1例を添付図面に基づいて説明する
。
。
第2−A図は本発明のDNA塩基配列決定装置の1例の
平面図であシ、第2−B図はその側面図である。第2−
A図及び第2−B図において、1はdGTP人υ主人心
主反応槽dATP入シ主反応槽、3はdTTP入り主反
応槽、4はdcTP入シ主入店主反応槽洗浄槽、6はC
検出反応槽、7はA検出反応槽、8はT検出反応槽、9
はC検出反応槽、10は放射性同位体洗浄槽、11は乾
燥器、12は赤外線ブンブ、13は検出装置、14は中
央制御コンピューター 15はベーパー・ホルダー移動
装置、16はベーパー・ホルダー移動用し−μ、17は
主反応槽上のベーパー・ホルダー 18は検出装置中の
ベーパー・ホルダー 19は検出を終了したベーパー・
ホルダー、20はベーパー・ホルダー移動用レール支持
体、21は洗浄液貯留槽、22は洗浄廃液槽、23は放
射性同位体廃液槽を示している。
平面図であシ、第2−B図はその側面図である。第2−
A図及び第2−B図において、1はdGTP人υ主人心
主反応槽dATP入シ主反応槽、3はdTTP入り主反
応槽、4はdcTP入シ主入店主反応槽洗浄槽、6はC
検出反応槽、7はA検出反応槽、8はT検出反応槽、9
はC検出反応槽、10は放射性同位体洗浄槽、11は乾
燥器、12は赤外線ブンブ、13は検出装置、14は中
央制御コンピューター 15はベーパー・ホルダー移動
装置、16はベーパー・ホルダー移動用し−μ、17は
主反応槽上のベーパー・ホルダー 18は検出装置中の
ベーパー・ホルダー 19は検出を終了したベーパー・
ホルダー、20はベーパー・ホルダー移動用レール支持
体、21は洗浄液貯留槽、22は洗浄廃液槽、23は放
射性同位体廃液槽を示している。
なお第2−A図及び第2−B図は6サイクル目の検出を
終了して、ベーパー・ホルダー17がdATP入シ主反
応槽2上に来たところを示している。
終了して、ベーパー・ホルダー17がdATP入シ主反
応槽2上に来たところを示している。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はそれらに限定されるものではない。
本発明はそれらに限定されるものではない。
実施例1.取込みの直線性のテスト
表1 各反応液の組成
M2プフィマー: CCCAGTC’ACGACGT
TM3プフイマー: GTAAAACGACG()C
CAGTM5プライマー: G’I’TGTAAAA
C()ACGGCC注:ノニデットP−40は、ナカラ
イテスク株式会社よシ入手し九上記表1に記載のような
条件で反応液を混合し、65°Cで10分間保った後、
放冷して室温に戻した(以上の操作を鋳型−プフイマー
の調製という)。次に、下記表2に示したように1mM
のdNTP又は1 mMのddNTPを2pLずつ、逆
転写酵素(2ユニツト/μt)を2μを加え、かくはん
した。
TM3プフイマー: GTAAAACGACG()C
CAGTM5プライマー: G’I’TGTAAAA
C()ACGGCC注:ノニデットP−40は、ナカラ
イテスク株式会社よシ入手し九上記表1に記載のような
条件で反応液を混合し、65°Cで10分間保った後、
放冷して室温に戻した(以上の操作を鋳型−プフイマー
の調製という)。次に、下記表2に示したように1mM
のdNTP又は1 mMのddNTPを2pLずつ、逆
転写酵素(2ユニツト/μt)を2μを加え、かくはん
した。
表2 各反応系に添加するdNTP又はddNTP次
に反応液を9μLずつ2つのチューブに取出し、片方に
は1 pLのdATP (40oa1/mmot、1
opci/pt)を、もう一方には1 pLの、ddA
TP (270C1/mmot、5 pc1/pL )
を加え、5分間37゛Cに保った。反応液から5μtを
取出し、DEAE81ベーパーに浸透させ、10〇−の
5%リン酸酸水素ナナトリウム Na2HPO4・12
H,O)溶液で4回洗浄した後、200−のエタノール
で洗い、ベーパーを乾燥後、取込まれり放射活性をシン
チン−ジョンカウンターで測定した(以下、この洗浄、
及び測定の操作を単に取込み検出操作という)。次にd
ATP/ddATPの値を、M 13 mp18にハイ
ブリダイズするプフイマーの位置、及び反応条件から予
想される、伸長される鎖に含まれるAの数に対してプロ
ットすると、第1図に示したように直線性が得られた。
に反応液を9μLずつ2つのチューブに取出し、片方に
は1 pLのdATP (40oa1/mmot、1
opci/pt)を、もう一方には1 pLの、ddA
TP (270C1/mmot、5 pc1/pL )
を加え、5分間37゛Cに保った。反応液から5μtを
取出し、DEAE81ベーパーに浸透させ、10〇−の
5%リン酸酸水素ナナトリウム Na2HPO4・12
H,O)溶液で4回洗浄した後、200−のエタノール
で洗い、ベーパーを乾燥後、取込まれり放射活性をシン
チン−ジョンカウンターで測定した(以下、この洗浄、
及び測定の操作を単に取込み検出操作という)。次にd
ATP/ddATPの値を、M 13 mp18にハイ
ブリダイズするプフイマーの位置、及び反応条件から予
想される、伸長される鎖に含まれるAの数に対してプロ
ットすると、第1図に示したように直線性が得られた。
すなわち第1図は取込みが予想されるAの数(横軸)と
取込み量の比(4ATP/ddATP、縦軸)との関係
を示すグラフである。各数値を表3に示す。
取込み量の比(4ATP/ddATP、縦軸)との関係
を示すグラフである。各数値を表3に示す。
表3
取込みの直線性のテストの結果
実施例2.DNA塩基配列決定装置を用いた塩基配列の
決定 第2−A図及び第2−B図に、DNA塩基配列決定装置
の概要を示した。主反応槽(1〜4)に(d、250μ
MのdNTPα1−110×逆転写酵素用援所液1d、
逆転写酵素1000ユニツトからなる全110艷の水溶
液が入っておシ、検出反応槽(6〜9)Kは” P−d
NTP (400C1/mmot、 10 CA/
pL ) 10 pl、対応する25pMコーyvドd
NTP 90 pt、 10 X逆転写酵素用緩衝液1
00μt1逆転写酵素100ユニツFからなる全量1−
の水溶液が入っており、また洗浄液貯留槽21には5%
リン酸酸水素ナナトリウム水溶液入っている。なお主反
応槽(1〜4)と検出反応槽(6〜9)は37℃に保温
されている。乾燥器11は赤外線ランプ12でベーパー
を乾燥させ、検出液[13はシンチレーションカウンタ
ーにより、4枚のベーパーの放射活性を各々測定する。
決定 第2−A図及び第2−B図に、DNA塩基配列決定装置
の概要を示した。主反応槽(1〜4)に(d、250μ
MのdNTPα1−110×逆転写酵素用援所液1d、
逆転写酵素1000ユニツトからなる全110艷の水溶
液が入っておシ、検出反応槽(6〜9)Kは” P−d
NTP (400C1/mmot、 10 CA/
pL ) 10 pl、対応する25pMコーyvドd
NTP 90 pt、 10 X逆転写酵素用緩衝液1
00μt1逆転写酵素100ユニツFからなる全量1−
の水溶液が入っており、また洗浄液貯留槽21には5%
リン酸酸水素ナナトリウム水溶液入っている。なお主反
応槽(1〜4)と検出反応槽(6〜9)は37℃に保温
されている。乾燥器11は赤外線ランプ12でベーパー
を乾燥させ、検出液[13はシンチレーションカウンタ
ーにより、4枚のベーパーの放射活性を各々測定する。
またベーパー・ホルダー(17〜19)はベーパー・ホ
ルダー移:助用し−A/16に沿って左右に移動するこ
ともできるし、垂直に移動することもできる。中央制御
コンピューター14は、検出装置13の結果を入力し、
それに基づいてベーパー・ホルダー(17〜19)を水
平方向と垂直方向に移動させかつ適切刃槽のパルプを適
切な時期に開閉することにより、ベーパーをてましい槽
に望ましい時間浸したυ、洗浄したシすることができる
。
ルダー移:助用し−A/16に沿って左右に移動するこ
ともできるし、垂直に移動することもできる。中央制御
コンピューター14は、検出装置13の結果を入力し、
それに基づいてベーパー・ホルダー(17〜19)を水
平方向と垂直方向に移動させかつ適切刃槽のパルプを適
切な時期に開閉することにより、ベーパーをてましい槽
に望ましい時間浸したυ、洗浄したシすることができる
。
以下に本装置を用いたDNA塩基配列の決定方法につい
て述べる。
て述べる。
M13M3プフィマ−50pmol とM13mp 1
95sDNA 5 pmol及び10×逆転写酵素用緩
衝液40 pLを混合し、全量を400μtとしだ。こ
れを用いてテンプレート・ブライマーの調製を行い、こ
の溶液10μLずつを40枚の151四方のDEAE8
1ベーパーに浸透させ、10個のベーパー9ホルダーに
4枚ずつセットした。右端のベーパー・ホlレダーを移
動して検出反応槽(6〜9)にベーパーを浸し37“C
で5分間反応させた後、そのベーパー・ホルダーを移動
して放射性同位体洗浄槽10にベーパーを浸した。そこ
に洗浄液貯留槽21よシ洗浄液を流し、a液は放射性同
位体廃液槽23へ流すことにより、ベーパーに付着して
いる遊離の標識dNTPを除去した。次にベーパー・ホ
ルダーを乾燥器11に移して赤外線ランプ12でベーパ
ーを乾燥後、検出液[13に移動してシンチレーション
カウンターで4枚のペーハーニ取込まれたdNTPの放
射活性を各々測定した。
95sDNA 5 pmol及び10×逆転写酵素用緩
衝液40 pLを混合し、全量を400μtとしだ。こ
れを用いてテンプレート・ブライマーの調製を行い、こ
の溶液10μLずつを40枚の151四方のDEAE8
1ベーパーに浸透させ、10個のベーパー9ホルダーに
4枚ずつセットした。右端のベーパー・ホlレダーを移
動して検出反応槽(6〜9)にベーパーを浸し37“C
で5分間反応させた後、そのベーパー・ホルダーを移動
して放射性同位体洗浄槽10にベーパーを浸した。そこ
に洗浄液貯留槽21よシ洗浄液を流し、a液は放射性同
位体廃液槽23へ流すことにより、ベーパーに付着して
いる遊離の標識dNTPを除去した。次にベーパー・ホ
ルダーを乾燥器11に移して赤外線ランプ12でベーパ
ーを乾燥後、検出液[13に移動してシンチレーション
カウンターで4枚のペーハーニ取込まれたdNTPの放
射活性を各々測定した。
その結果表4に示したような検出結果を得、Gが取込ま
れたことを中央側副コンピューターが判断し、そこから
の指令で残り9個のベーパー・ホルダーを移動してdG
TP入シ主反応、l’l 1にベーパーを浸し、57°
Cで5分間反応させた。
れたことを中央側副コンピューターが判断し、そこから
の指令で残り9個のベーパー・ホルダーを移動してdG
TP入シ主反応、l’l 1にベーパーを浸し、57°
Cで5分間反応させた。
表4 第1サイクルの検出結果
次にこの9個のベーパー・ホルダーを移動して洗浄槽5
に浸し、洗浄液貯留槽21より洗浄液を流して虎液は洗
浄廃液槽22に捨てることで、遊離のdGTPを除いた
。更に上述した工程と同様に1個のベーパー・ホルダー
を検出反応槽(6〜9)、放射性同位体洗浄槽10、乾
燥611、検出装置13で処理し、検出結果に応じて残
シのベーパー・ホルダーを正しい主反応槽(1〜4)に
移動してベーパーを反応させた後、洗浄槽5に移して遊
離のdNTPを除いた。
に浸し、洗浄液貯留槽21より洗浄液を流して虎液は洗
浄廃液槽22に捨てることで、遊離のdGTPを除いた
。更に上述した工程と同様に1個のベーパー・ホルダー
を検出反応槽(6〜9)、放射性同位体洗浄槽10、乾
燥611、検出装置13で処理し、検出結果に応じて残
シのベーパー・ホルダーを正しい主反応槽(1〜4)に
移動してベーパーを反応させた後、洗浄槽5に移して遊
離のdNTPを除いた。
このサイクルをベーパー・ホルダーがなくなるまで更に
8回繰返した。各サイク〃の検出結果は表5に示した通
りであυ、それから塩基配列はC)AATTC’GAG
CTCと決定できた。この配列は、報告されているM1
3mp19のポリリンカーのシーフェンスと完全に一致
した。
8回繰返した。各サイク〃の検出結果は表5に示した通
りであυ、それから塩基配列はC)AATTC’GAG
CTCと決定できた。この配列は、報告されているM1
3mp19のポリリンカーのシーフェンスと完全に一致
した。
表5 各サイクルの検出結果
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明により、煩雑な電気
泳動を用いないDNA塩基配列決定方法及びその装置が
提供された。
泳動を用いないDNA塩基配列決定方法及びその装置が
提供された。
第1図は取込みが予想されるAの数と取込み量の比との
関係を示すグラフ、第2−A図は本発明のDNA塩基配
列決定装置の1例の平面図、第2−B図はその側面図で
ある。 1 : dGTP入シ主反応槽、2 : dATP入り
主反応槽、3 : dTTP入り主反応槽、4 : a
c’rp入り主反応槽、5:洗浄槽、6:G検出反応槽
、7:A検出反応槽、8:T@出反応啼、9:C検出反
応槽、10:放射性同位体洗浄槽、11:乾燥器、12
:赤外線ランブ、13:検出装[,14:中央制御コン
ピューター 15:べ一バー・ホルダー移動装置、16
:ベーパー・ホシダー移動用V−ル、17:主反応槽上
のベーパー・ホルダー 18:検出装置中のベーパー・
ホルダー 19:検出を終了したベーパー・ホルダー
20:ベーパー・ホルダー移動用レール支持体、21:
洗浄液貯留槽、22:洗#発夜槽、23:放射性同位体
廃液槽
関係を示すグラフ、第2−A図は本発明のDNA塩基配
列決定装置の1例の平面図、第2−B図はその側面図で
ある。 1 : dGTP入シ主反応槽、2 : dATP入り
主反応槽、3 : dTTP入り主反応槽、4 : a
c’rp入り主反応槽、5:洗浄槽、6:G検出反応槽
、7:A検出反応槽、8:T@出反応啼、9:C検出反
応槽、10:放射性同位体洗浄槽、11:乾燥器、12
:赤外線ランブ、13:検出装[,14:中央制御コン
ピューター 15:べ一バー・ホルダー移動装置、16
:ベーパー・ホシダー移動用V−ル、17:主反応槽上
のベーパー・ホルダー 18:検出装置中のベーパー・
ホルダー 19:検出を終了したベーパー・ホルダー
20:ベーパー・ホルダー移動用レール支持体、21:
洗浄液貯留槽、22:洗#発夜槽、23:放射性同位体
廃液槽
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、DNA塩基配列を決定する方法において、テンプレ
ートとプライマーを含む系より検出に必要な量だけ試料
を取出し、伸長DNA鎖の3′位に取込まれる標識デオ
キシリボヌクレオシド−5′−トリリン酸の種類と量を
測定することにより、3′位の塩基配列を決定すると同
時に、検出、決定された種類のデオキシリボヌクレオシ
ド−5′−トリリン酸とDNAポリメラーゼをテンプレ
ート・プライマー系に加えてDNA鎖を伸長させ、その
後、遊離のデオキシリボヌクレオシド−5′−トリリン
酸を取除くという工程を繰返すことを特徴とするDNA
塩基配列決定方法。 2、検出手段として、色素、蛍光色素、紫外部吸収物質
、発光性物質、又は放射性同位体を標識とするデオキシ
リボヌクレオシド−5′−トリリン酸誘導体を用いた請
求項1記載のDNA塩基配列決定方法。 3、プライマー及び/又はテンプレートDNAを固相担
体に結合させておいてDNAポリメラーゼ反応を行わせ
ることからなる請求項1記載のDNA塩基配列決定方法
。 4、片方のプライマーのみ5′末端を固相担体に結合さ
せておいて、ポリメラーゼ・チェーン反応法によつてD
NAを増幅させ、熱変性を行つて相補鎖を除去した後、
DNAポリメラーゼによるDNA鎖伸長反応を行わせる
ことからなる請求項3記載のDNA塩基配列決定方法。 5、テンプレートとプライマーを含む主反応槽、試料を
検出するための検出反応槽、主反応槽から検出に必要な
量の試料を検出反応槽に取出し、3′位の塩基配列を決
定する手段、主反応槽に検出反応槽での決定に従つてD
NA鎖の伸長に必要な材料を供給する手段、及び不要物
を取除く手段を包含していることを特徴とするDNA塩
基配列決定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32768888A JPH02174700A (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | Dna塩基配列決定方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32768888A JPH02174700A (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | Dna塩基配列決定方法及びその装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02174700A true JPH02174700A (ja) | 1990-07-06 |
Family
ID=18201865
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32768888A Pending JPH02174700A (ja) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | Dna塩基配列決定方法及びその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02174700A (ja) |
-
1988
- 1988-12-27 JP JP32768888A patent/JPH02174700A/ja active Pending
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