JPH03130099A - 標的ヌクレオチド配列に対する特異的プローブの生成 - Google Patents
標的ヌクレオチド配列に対する特異的プローブの生成Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
方法で属と種との間を区別できるDNAプローブを生成
するための方法に関する。
る。これは、臨床、獣医、食品及び環境的サンプルにお
いて真実である。現在、従来の微生物学的方法(増殖特
徴及び/又は生化学的パラメーターがモニターされる)
、免疫診断方法又はDNAに基づく方法のいづれかによ
りそのような同定を行なうことが可能である。
特許筒4,851,330号に記載されるように生物の
同定のために使用されて来た。多くのそのようなプロー
ブは、16S及び23SリボゾームRN A (rRN
A)の一部が異なった種で異なる観察(Woese。
)1981を参照のこと〕に由来する。この情報は初め
、系統発生学的分析のために使用されたが、しかしそれ
は最近、生物の同定のためのDNAプローブに基づく方
法のために使されている。
に、標記DNAが陽性シグナルを付与し、そして区別さ
れることが必要とされる生物が陰性シグナルを付与する
特異的なハイブリダイゼーション実験に依存し、又は両
方の種に共通である配列が排除され、そして対象の生物
にユニークである配列(匿名であることができる)が保
持されるハイブリダイゼーション実験を用いる方法が液
体中で行なわれた。DNAプローブのための標的配列の
最終の種類は、生物の特徴を示すある抗原又は生化学的
生成物をコードするゲノムの領域である。
中の標的配列を検出するその能力に依存し、ところがそ
れは、対象の生物にひじょうに関係される又は研究中の
サンプルに存在しそうである他の一連の生物にハイブリ
ダイズしない。標的DNAへのプローブのハイブリダイ
ゼーションは、DNA配列及び使用されるハイブリダイ
ゼーション条件に依存する。2種のひしように近い関係
の配列の間の区別を可能にするであろうDNAプローブ
の条件の選択のための十分に確立した指針が存在する(
Maniatis、 C1fle、 (1982)Co
ld SpringHarbor Publicati
on) 。DNAブローフ゛の目的は、標的のDNA配
列が他の生物の配列との最大の差異を有する場合、及び
研究下の領域のDNA配列のわかりやすいデータバンク
が利用できる場合、最適化され得る。
A方法を使用する人々により広く使用される種々の技法
を用いてDNAセグメントを単離することによって得ら
れる(Maniatis、 T、、 ue。
aiki tte、 (1985)Science 2
301350〜1354)のような方法を用いての対象
の領域の増幅の方法が、最近記載されている。
端に有する2種のオリゴヌクレオチドプライマーを必要
とする。DNAの熱変性、低温でのそのれらの相補的D
NA配列へのプライマーのアニーリング、続く4種のデ
オキシリボヌクレオチドの存在下でのDNAポリマラー
ゼによるアニールされたプライマー(熱安定性である)
の拡張の反復循環は、さらに操作されるべき特異的DN
A配列を十分な量産せしめる。
s(1989) 5L 19〜24)は、試験される種
々の生物に保存される傾向がある16SrRNA遺伝子
の領域に由来するプライマーを用いてE、2+7を増幅
した。類似するアプローチカ<Medlin、 L、、
fte、 (Gene(1988)71.191〜
499)により使用されており、ここで彼らは、系統発
生学的研究のために真核生物のrRNAコード領域を増
幅した。
含する: (a)特異的プローブの供給を可能にするで
あろう十分な種間の相違又は変動の領域の同定及び(b
)好ましくは高い数のコピーで生物に存在する標的。r
RNA遺伝子生成物(16S及び23S)は、これらの
両方の基準を満たし、そしてそれ自体、多くの研究のた
めの標的であり、そして事実、これらの領域に向けられ
るDNAプローブキットがいくつかの生物のために商業
的に利用できる。異なった属からのrRNA遺伝子間の
データの比較が行なわれ、そしてこれらは隣接するより
保存された領域を端に有する遺伝子内の可変領域のパタ
ーンを強調した。
りひじょうに類似する〔例2)を参照のこと〕 (同一
ではない)ことが見出された。これは、正しいプローブ
配列及び適切なハイブリダイゼーション条件の選択又は
高い変動性が存在する微生物のゲノムの領域の同定を可
能にする生物のカタログからの配列データを得る方法の
必要性を強調する。
ーション条件の選択のためのDNAデータベースを提供
するために使用され得る、DNA配列を得るための方法
を提供することが本発明の目的である。
そして臨床医、獣医、食品技術者及び環境問題研究者に
対象の多くの種類の生物に対する特異的DNAプローブ
を生成することがさらに本発明の目的である。
であり、そして非実験的方法で属と種との間を区別でき
るDNAプローブを生成するための方法を提供し、そし
て該方法は、系統発生的に関連する多くの生物のゲノム
の可変領域、又は同定され、そしてそのゲノム中に前記
可変領域を有する前記生物を含む一定のサンプルに存在
すると思われる多くの生物のゲノムの可変領域を、一対
のオリゴヌクレオチ”ドプライマー0亥プライマーの少
なくとも1つは、既知であり又は前記生物に保持されて
いると思われるDNA配列に対応する)を用いて増幅し
、この増幅された領域の配列を決定し、前記他の増幅さ
れた領域との比較により、同定されるべき前記生物に対
して特異的なプローブを生成するために前記配列又はそ
の一部を選択し、そして選択されたプローブの正確なヌ
クレオチド配列に基づいて特異的シグナルを得るために
必要とされるハイブリダイゼーション条件を定義するこ
とを含んで成る。
できるDNAプローブの生成を可能にする。従って、本
発明の方法は、たった2種の塩基が与えられた遺伝子座
で異なる生物間をこの後記載されるようにして区別する
ことができる。
対するDNAプローブの生成において普遍的な適用を有
する。オリゴヌクレオチドプライマーは、前記可変領域
又はその一部に隣接する保存された領域又はその一部の
DNA配列に対応する。
生物についての領域のためのDNA配列データバンクを
すばやく確立し、そしてプローブの配列及びそれが他の
生物のものと異なる程度により決定されるハイブリダイ
ゼーション条件下で対象の生物を同定するであろうDN
Aプローブフラグメントを得ることによって、ゲノムの
未知領域の標的を定めるために使用され得る。本発明の
方法は、DNAプローブとして有用な配列を同定するた
めに存在する方法以上の有意な改良点を表わす。
RNA遺伝子は、いくらかの場合において不適切性であ
るので、DNAプローブのための情報を与える標的を供
給するそれらの能力のための他のゲノム領域を分析する
ために本発明の方法の普遍性を利用して来た。初めに、
最っとも少なく保存される傾向がある領域が調べられた
。この考慮は、遺伝子間スペーサー、すなわち機能的な
遺伝子間スペーサーであるゲノムのこれらの領域に、そ
れらの領域を保存するために最小の進化的な圧力が存在
すべきであるように注意を向ける。
.Biol、 148107〜127(1981)
) 、ストレプトマイセス リビダンス(Stre t
om ces 1ividans及びマイコバクテリウ
ムボビスB CG (Suzukiq&、 J、Bac
t、 1702886〜2889 (1988) )及
びバシラスサズチリス(Greenfle、 Gene
37.261〜266(1985) 〕についての1
63及び2aS rRNA間の遺伝手間領域に対する公
開されたデータが存在する。これらの配列の研究は、こ
れらの無関係な態量に高い変動性が存在することを示し
た。
領域であり、そしてそのプライマーは、前記遺伝手間領
域を端に有する保存された領域又はその一部に対応する
。従って、例として、プライマーの1つは165 rR
NAiI!伝子の保存された領域に対応し、そして他の
プライマーは23S rRNA遺伝子の保存された領域
に対応することができる。
存された3′末端に対応し、そして他のプライマーは2
3S rRNA遺伝子の保存された5′末端に対応する
ことができる。
きる配列データに由来することができる。そのようなプ
ライマーが本発明に従って、PCR技法に用いて増幅さ
れる場合、いくらかの情況において、その増幅された(
遺伝子間)領域は、この後記載されるように大きさが異
なり、たとえば種間で異なる。
よって、一連の微生物に対する追加の詳細な情報(ひじ
ょうに関連する生物間を区別することができるDNAプ
ローブの調製を可能にする)が得られた。
使用される標的であるけれども、機能的な遺伝子の既知
配列により結合される他の遺伝手間領域もまた、本発明
のDNAプローブのための標的として使用され得る。
からの既知配列の保存された領域が、個々の前記プライ
マーを生成するために使用され得る。最良の適合した配
列は、個々のプライマーを生成するために多くの生物か
らの既知配列に由来することができる。
用されるポリマラーゼは好ましくは、熱安定性ポリマラ
ーゼ、たとえばテルマスアクアチカス(Thermus
□) (Taq)の酵素である。
れた生物のゲノムの領域は、好ましくはPCR増幅法以
外の方法を用いて単離され得る。
ド配列は、適切なベクターに連結され、次に前記ベクタ
ーにより適切な宿主生物が形質転換される。それによっ
て、増幅された配列が、より容易に利用できるように供
給される。
レオチドプローブとして使用するために化学的に合成さ
れ得る。いづれかの情況において、可変領域のDNA配
列は、ジデオキシ方法(Sanger。
d、Sci、 (1977) 74.5463〜546
7 )のような方法を用いて確立される。その得られる
配列は、生物のためのプローブの選択を導びくために使
用され、そして最とも適切な配列が選択される。
サンプルからのものである。−これは、サンプルの容易
な保存及び実験室の研究者のための高い安全性を可能に
するように、特に有用である。
の生物は、アエロモナス、バ之i玉1,7゜ス又はスト
レプトコーカスの種から選択され得る。
トリジウム ベルフリンゲンス (Clostridium erfrin enS) クロストリジウム チロブチリカ (懇μ佳仝遠匹■肚U…竪)を包含する。
もまた供給する。
rRNAをコードする遺伝子のV2又はV 6 jJ(
域である。■2及び■6領域は、種間の最っとも相同差
異が時折り観察される2種の十分に特徴化された可変領
域である。本発明の方法に従ってv2及び■6領域を用
いて、2種の異なったプローブが、対象の生物のために
生成され得る。
ードする遺伝子に介在する遺伝手間可変領域から得られ
、そして下記ヌクレオチド配列又はそれへの相補的配列
に由来する種々のプローブを供給する:クロストリジウ
ム ジフィシルー AGAGAA CCTGCCGTTGAATCACCT
CCTTTCTAA GGAGAA TAG A AA
GAAGAAAATTCTTTCTAAAGGCTGA
ATTCTCTGTTTAATTTGAGAGACCA
TTCTCTCAAAATTGAAACTTCTAAT
AAAATTGGGAAGTAGCTGATCATCA
CCAAATCGTAAATTTTGGATGCCTA
GCTACGTTCTTTGAAAATTGCACAG
TGAATAAAGTAAAGCTAAAGGTATA
’TAAAAATCCTTTGTAAGAATCAAT
TTAAGGTCAAGCTACAAAGGCGCAT クロストリジウムパステウリアナムー A G A GA A CCTGCCGGCTGGA
TCA CCTCCTTTCTA A GGAGTA
A TTGTAGCAGGATAACTGTTGTAT
ACATTGGTTTCTTACTCTTGTCTCT
GTTTAATTTTGA G AGA TCAGTT
CTCTTAAG ATGTA CTTTGA A A
ATTGCATAGAGAAACAAAGTAAAGT
AAAAAATAATCCTTTGAT八^TATGA
TTTTAATCGAAAAGATTGAAATTAA
ACAATAAAGACへAA ACTCTA A A
ACGGGCTA ACGCCTA A A AG
AGT A A CA AGGTCA AGCTACA
AAGGGCGCAT l!1」fし乙矢互ご五二」じCL乙五AGGAGAA
CTGCGGCTGGATCACCTCCTTTCTA
AGGAATACATCTTAGGACAACTAAG
ATGATAATGAATTCTGGATAATATC
TCTGTTT^へTTTTGAGAGACTATCT
CTCAAAATTGTTCTTTGAAAATTGC
ACATAA TTT AATTTATAGA A A
CA ACA AGCCA A ATTGGCA A
A ACCAATTTCTATTCTTTGTAAA
ATGAGAACTATAACTAATATAGGTC
AAGCTACAAAGGGCGCATマイコバクテリ
ウムボビウムー ACCGGAGGTGGGGCTG ATCACCTC
CTA TTCTA AG AGCACCACAA^A
CGACCCCG A ACTGGTGGGGTCG
GGAGCCAGTAGGGGTTCCCGTCTAG
TGACGGGGGCCGGGTGCGCAACAGA
AATGATTGCCAGAC^CACTA TTGG
GCCCTGA GA CA A CACTCGGTC
CGTCCGTGTGG A GTCCCTCCATC
TTGGTGGTGGGGTGTGGTGTTTGTA
TTGGG A TAGTGGTTGCGATGAT
CTAGGTGAGCGCATGGTCTTCGTGG
CCGGCCGTTGATCGAAATGGGTAAT
TTCTTTTTTAACTCTTGTGTGTAAG
TAAGTGTTTAAGGGGGGATマイコバクテ
リウムボビス− 八CCGGAAAGGTCCGTGCGTGAAATT
TAACCTTCCTTCCCTTTTCTAAGGA
GCACCACGAAAACGCCCCAACTGGT
GGGCGTAGGCGTGAGGGGTTCTTGT
CTGTAGTGGGCG AGACGGGGTGCA
TGA CA ACAAAGTTGCCACCAAC
ACACTGTTGGGTCCTGAGGCAACAC
TCGGACTTGTTCCAGGTGTTGTCCC
CA CCGCCTTGGTTGGTGGGGTGTG
TGTGTTTGAGA A CTGG A TA G
TGGTTGCG A GCATCAA TGG AT
A CGCTGCCGGCTAGCGGTGGCGTG
TTCTTTGTGCA ATATTCTTTGGTT
TTTGTTGTGTTTGTAAGTGTCTAAA
GGGCGCATマイコバクーリウムツベルキュロシス
ーA CCGG A AGTCGTCGGG ATCA
CCTCCTTTCTA A GGA G CACCA
CG AAAACGCCCCAACTGGTGGGT
CAGGCGTGAGGGGTTCTTGTCTGTA
GTGGGCGAGACGGGGTGCATGACAA
CAAAGTTGGCCACCAACACACTGTT
GGATCCTGAGGCAACACTCGGACTT
GTTCCAGGTGTTGTCCCACCGCCTT
GGTGGTGGGTGTGGTGTTTGAGAAC
GTGATAGTGGTTGCGAGCATCAATG
GATACCCGTGCCGGCTAGCGGTGGC
GTGTTCTTTGTGCAATATCTTTGGT
TTTTGTTGTGTTTGTAAGTGTCTAA
GGGCGCA 上記特別に言及されたプローブは、本発明の方法に従っ
て生成され得る特異的プローブのいくつかの例である。
数)の第二必要条件を満足せしめるためには、転写され
た領域が分析のために選択された。
ジャーRNAの役割以外の機能的役割を満たすからであ
る。リポソーム遺伝子の遺伝手間領域の有用性のために
、他の遺伝手間領域が、DNAプローブのための適切な
標的として調べられた。
するために、本発明の完全にされた方法を用いて、ひじ
ょうに関連する生物のためのDNAをすばやく定義した
(例2を参照のこと)。
法の1つの例示において、2種の塩基によってのみ異な
る配列が区別されるプローブ/ハイブリダイゼーション
条件が定義される。
からの利用できるDNA配列を用いて、広範囲のダラム
陽性、ダラム陰性、好気性及び嫌気性生物のためのプラ
イマーを供給した。
異的プローブの基本であるが、本発明のPCRのための
プライマーとしての不変領域の使用は、配列又はハイブ
リダイゼーション分析が行なわれなかった種からの16
SrRNAをコードする遺伝子のその部分のすばやい単
離を可能にする。増幅された領域の続<DNA配列決定
は、研究下の生物の可変部に対する情報を付与し、そし
てこれは定義された条件下での続く実験においてDNA
プローブとして使用され得る。
可変領域から得られ、そして下記ヌクレオチド配列又は
それへの相補的配列に由来する種々のプローブを供給す
る: アエロモナス ヒドロフィラー GCTCAGATTGAACGCTGTCGGCAGG
CCTAACACATGCAAGTCGAGCGGCA
GCGGGAAAGTAGCTTGCTATTTTGG
GCGAGGCGアエロモナスメジア− GCTCAGATTGAACGCTGGCGGCAGG
GCCTAACACATGCAAGTCGAGCGGC
AGACGGGAAAGTAGCTTGCATACTT
TTCCGGCGGAGCGアエロモナスメジアと之1 GCTCAGATTGAACGCTGGCGGCAGG
CCTAACACATGCAAGTCGAGCGGCA
GCGGGAAAGTAGCTTGCTACTTTTG
CCGGCGAGCヱ王旦i±五ヱエ土ヱー GCTCAGATTGAACGCTGGCGGCAGG
CCTAACACATGCAAGT(、GAGCGGC
ACGGGAAAGTAGCTTGCTACTTTTG
CCGGCGAGCGクロストリジウムペルフリンゲン
スー GCTCAGCATGAACGCTGGCGGCGAG
CTTAACACATGCAAGTCGAGCGATG
AAGTTTCTTCGGGAAATGGATTAGC
ニスシリシア互1− GCTCAGATTGAACGCTGGCGGCAGG
CCTAACACATGAAGTCGAACにGTAA
CAGGAAGAAGCTTGCTTCTTGGCTG
ACGAGTタレブシエラ プネウモニアエ GCTCAGATTGAACGCTGG(:GGCAT
GCCTAACACATGCAAGTCGCGGTAC
GACACAGAGCTTGCTCTCGGGTGAC
GAGCマイコバクチ■ウムボビスー GCTCAGGA CGA A CGCTGGCGGC
GTGCTTAA CACATGCA AG TCGA
八CGへAAAGGTCTCTTCGGAGATACT
CGAGブスードモナス フルオレスセンスー GCTCAGATTGAACTGGCGGCAGGCC
TAACACATGCAAGTCGAGCGGTAGA
GAGAAGCTTGCTTCTCTTGAGACGス
タフィロコー力スアウレウスー GCTCAGGATGAACTCTGGCGGCGAG
CCTAATACATGCAAGTCGAGCGAAC
GGACGAGAAGCTTGCTTCTCTGATG
GTAGCサルモネラ チピムリウムー GCTCAG ATTG A ACGTGGCGGCA
GGCCT A ACACATGCAAGTGCAAC
GGTAA(:AGGAAGCAGCTCGTTCGC
TGACGAGC。
V6可変領域から得られ、そして下記ヌクレオチド配列
又はそれへの相補的配列に由来する種々のプローブを供
給する: アエロモナス互ヱ1z±1 TGGCCTTGACATGTCTGGAATCCTG
CAGAGATGCGGGAGTGCCTTCGGGA
ATCAGAACA ヱ主旦至±表メジア− TGGCCTTGACATCCAATGAACTTTC
CAGAGATGGATTGGTGCCTTCGGGA
ACATTGAGA ヱ主旦jニスーL児i三之1 TGGCCTTGACA丁GTCTGGAATCCTG
TAGAGATACGGGAATCAアエロモナスツブ
リアー A G GTCTTG A CA TCCCGCTGC
CCGCC’rT A G A GA T A A G
GCTTTCTTCGGGGACAGCGTTG 文旦込上ユ1泣呈讐生児乙り乙竺Z工 TACTCTTGACATCCCTTGCATTACT
CTTAATCGAGGAAATCCCTTCGGGG
ACAAG ニスシリシア互1− TGGTCTTG ACATCCA CGGA AGT
TTTCAG AG ATGA G A A TG T
G CCTTCGGGAACCCT タレブシエラブネウモニアエー TGGT CTTG ACA TCCA GAGA A
CT TTCCA G A G ATGG AT T
GGTGCCTTCGGGAACTGT マイコバクチ1ウムポビスー TGGGTTTGACATGCACAGGACGCGT
CT AGA GATA GGCGTTCCCTTGT
GGCCT ブスードモナス フルオレスセンスー AGGCCTTGACATCCAATGAACTTTC
TAGAGATAGATTGGTGCTTCGGGAA
CATT スタフィロコー力スアウレウスー A A ATCTTGA CA TCCTTTGACA
ACTCTA GAG A TA GA GCCTT
(:CCCTTCGGGACAAA 迭止至生立チビムリウムー TGGTCTTGACATCCACAGAACTTTC
CAGAGATCGATTGGTGCTTCGGGAA
CTGT。
って生成され得る特異的プローブのいくつかの追加の例
である。
RNA遺伝子の遺伝手間領域における配列に基づかれた
。翻訳のための鋳型の役割以外のm能的な役割を有する
他のRNA分子もまた、高いコピー数で存在するRNA
に対する特異的プローブの生成のための標的部位として
有用である。そのような転写されているが、しかし場合
によっては、翻訳された遺伝子領域の例は、リボヌクレ
アーゼP成分RNA(Ml)である。公開されたデータ
CBryan、 D、James fle、 (198
8)Cell 52.19〜26)の研究は、このRN
A内に可変領域が存在することを示した。効果的なプラ
イマーが、これらの可変領域の増幅を可能にするであろ
う利用できるデータから調製され得ることが示された(
例3)。
パネルを導びくことかでき、そして本発明に従って特定
された方法を用いて、得られるDNA配列の比較に基づ
いてのDNAプローブを開発することができる。
分析を可能にし、そして選択されたDNAに選択された
条件下で特異的にハイブリダイズするであろうDNAプ
ローブの供給を可能にする。
切なハイブリダイゼーション条件の選択は、本発明の方
法に固有である。ハイブリダイゼーション条件は、この
後、例でさらに記載されるようにひじょうに関連する種
の配列と選択される配列とを区別するために、安定した
ハイブリダイゼーションのためのそれ自体既知の方法で
決定され得るプローブの正確なヌクレオチド配列に基づ
いて選択される。いづれか与えられた情況における最適
なハイブリダイゼーションのために選択される生化学的
及び物理的なパラメーターは、ハイブリダイゼーション
に関与するACT対:G:C対の比に基づかれ、そして
従って、ハイブリダイゼーション媒体の温度及び塩濃度
を主に変性する。
た配列と利用できる又は新たに創造されたデータバンク
におけるひじょうに関連する配列との比較を包含する。
ダイゼーション条件の決定による高められた感度及び生
物のゲノムのいづれかの領域に対して適切な種特異的プ
ローブの生成による特異性の両者を有する。
プローブ及び与えられた属の多くのメンバーを検出する
ことができるプローブの生成を提供する。本発明は、生
物における標的部位のより一般的な例示を提供し、そし
て従って、DNAプローブのための現在の標的及びDN
Aプローブ配列の論理的且つデータベース的選択並びに
それらが使用されるべきであるハイブリダイゼーション
の条件の改良点を示す。
相補的な配列を有するプローブと生物とを接触すること
によって、16SrRNAを含む又は含むと思われる生
物の検出及び/又は決定のために使用され得る。
であろう。たとえばマイコバクテリウムボビスのための
プローブは、家畜(又は他の種)におけるこの生物の存
在のために非主観的試験を提供するであろう。現在、ウ
シT、B、は、いくつかのヨーロッパの国々において及
びひじょうに多くの進行図において主な経済的重要な病
気である。
の解説は、ヒトにおけるこのやっかいな生物の検出を可
能にしく現在、それは臨床的に陽性の患者の50%に標
準の微生物学的方法により検出されない)、そしてこれ
は、完全に進行したAIDSを有する人の約20%に存
在するので、重要なものになっている。
ケル症を引き起こすこの病原体の環境及び魚における検
出を可能にし、そしてこの病原体はサケの養殖産業にお
いて主な経済的損失である。ひじょうに関連する生物ア
エロモナス hp旦ヱ土至(このためのプローブもまた
記載される)は、食品に存在する場合、下痢及び胃腸炎
を引き起こす。最後に、これらのプローブの有用性の追
加の例として、種々のクロストリシア属(たとえばクロ
スト1ジウムジフイシル)は、臨床的分析又は食品産業
において有用なものである。
ための方法をさらに提供し、該方法とは、前記特定の生
物の2種の選択されたヌクレオチド領域の配列(該配列
の少なくとも1つは、前記生物のヌクレオチド可変領域
からのものである)を、前記特定された方法に示された
一連の段階により決定し、そして前記生物の特異的ヌク
レオチド領域を選択的に増幅するための一対のプライマ
ーを生成するために前記配列決定された領域を用い、そ
してそれによって前記特定の生物を検出することを含ん
で成る。生物は、適切には、特別に前記で言及されたも
のの中のいづれかの1種である。
れた可変領域の配列を決定し、そして前記遺伝子の特異
的可変領域を選択的に増幅するための一対のプライマー
を生成するために前記配列決定された領域を用い、そし
てそれによって、前記特定の生物のための種特異的プロ
ーブを生成し、又は増幅生成物を検出することを含んで
成る。
の可変領域からのDNA配列を得ることができる。これ
らの可変領域の2種の領域が得られる場合、それらは、
対象の特定の生物のためのひじょうに特異的なプライマ
ーとして作用することができる。好ましくは、このよう
にして生成されるプライマーは、前記のようなプローブ
と同等のものである。
の又は保存された領域プライマーの組合せは、対象の種
を特異的に増幅するために組合して使用され得る。
的なプローブの使用によりさらに確保され得る。たとえ
ば、次の特定の生物、アエロモナボビス及びサルモネラ
チピムリウムの場合、V2/V6のためのプローブは、
第3a又は3b表に与えられる適切な可変領域のための
配列を比較することによって容易に同定され得る。
も少ない操作を含む“ワン−チューブ(one−tub
e)”方法であり得る。従って、本発明は、DNA調製
及び増幅が単一のチューブで行なわれる、前記特定され
たいづれかの方法を提供する。
。好ましくは、本発明で調製されたプローブは、種々の
用途のためのバイオセンサーとして使用され得る。
ベンチトップ遠心分離器により1分間、10,0OOr
、p、m。
液を捨てた。細菌培養物は、Department o
fMicrobiology、 University
CoCo11e Galway。
1e Ho5pital、 Galway。
1e、 UniversityCollege Dub
lin、 Irelandの種々の実験室から得られた
。次に、ペレットを、水25u!中に再懸濁した。サン
プルを、750 IJIの[1ppendorf管中に
おいて95゛Cで10分間加熱し、すばやく遠心分離し
、管のふたから凝集物を除き、そして次に、55°Cで
15分間、プロティナーゼK (50i/dの濃度で)
の存在下でインキュベートした。次に、プロティナーゼ
Kを95°Cで15分間、変性せしめた。凝集物を再び
Eppendorfふたからすばやい遠心分離により除
き、そしてDNアーゼフリーRNアーゼA (Sigm
a)を添加し、最終濃度をLog/rn1にし、そして
37゛cで15分間インキュベートし、RNAを変性せ
しめた。これらのインキュベーション及び反応は、Pe
rkin−Elmer−Cetus−Thermo−サ
イクラ−を用いて行なわれた。
(100mmのMCI、20mのTris、、pH8,
3,3mmのMgCE z)、0.2%のゼラチン、4
00InnのdNTP、適切な濃度のプライマー(20
マーのためにそれぞれ25009モル)及び2.5単位
のTaqポリマラーゼを添加し、モして50ulの最終
体積で30回のPCR循環を行なった。典型的には、P
CR循環は、94°Cで1分間のDNA加熱変性、37
°C〜55’Cで2分間のプライマーのアニーリング及
び72°Cで1〜3分間の拡張反応期間から成る。サン
プルを室温に徐々に冷却し、そして反応物の1/10(
5Jlりを、4%Nu−5ieve(No−5ieve
は商標である)アガロース最少ゲル上でのゲル電気泳動
により分析し、増幅の結果を測定した(第1.3及び5
図を参照のこと)。
タノール沈殿の組合せを用いる他の方法がまた、DNA
の調製のために都合良く使用され得る。
A遺伝子の5′末端から生じる20−マーのオリゴヌク
レオチドプライマーを、Applted Biosys
tems又はBeckma(これらは商標である)製の
オリゴヌクレオチド合成器上で合成した。このようにし
て合成されたプライマーは、利用できる163及び23
S rRNA配列のC1ustal Analysis
(f(igginsffJ、、 Gene+ 7323
7〜244.1988)により定義されるように前記領
域における保存された配列に対応する。
である: 23S rRNAの5′プライマーの配列は、下記の通
りであり: 5′ 3′C
T/G A/G C/T TGCCAA G/CGCA
TIImCAC:にこで、“/°゛は、その位置での塩
基の分解性選択を示す。
用ポリアクリルアミドゲルからの溶離により行ない、モ
してNAP 10カラム上でのクロマトグラフィー処理
により精製した。
て上記で概略された条件を用いて行なった: ジウムブチリカム、クロストリジウムジフィシル、クロ
ストリジウムパステウリアナム、クロは、200〜65
0塩基対の範囲であった。5種のクロストリジウム種に
ついてのデータが、第1図に示され、ここでレーン1〜
6は、次のことを表わす:レーン1:クロストリジウム
ペルフリン゛ンスの増幅された16S 23S rR
NARNA遺伝垣 間領域2:クロストリジウムジフィシルの増幅された1
6S−23S rRNARNA遺伝子−領域レーン3ス
トリジウムパステウリアナムの増幅された16S 2
3S rRNARNA遺伝垣 間領域4:クロストリジウムブチリカムの増幅された1
6S−23S rRNARNA遺伝垣間領域レーン5ス
トリジウムチロブチリカムの増幅された16S−23S
rRNARNA遺伝子−領域レーン6 pBRHae
I[サイズマーカーPCR増幅DNAを、Sma 1部
位中へのブランド末端連結によりベクターM13mpl
I中にサブクローンした。その挿入されたDNAを、S
angerジデオキシ鎖終結方法により配列決定した。
反応の約20m)50ngを、TE緩衝液(10mHの
Tris、 pH8,1mMのEDTA)1000倍体
積に対して2時間、滴下透析することによって行なわれ
た。DNAをHeto−Vac (Heto−Vacは
商標である)乾燥機中で乾燥せしめ、そして次にSma
I消化されたM13 MpH(10ng)及びT4リ
ガーゼ1単位を含む連結緩衝液10JII中に再懸濁し
た。連結は、10″Cで少なくとも5時間行なわれた。
転換せしめた。−本f!i D N Aを、T7ポリマ
ラーゼを用いてジデオキシ配列決定のための組換え体か
ら調製した。得られたDNA配列は、上記に示される。
表に示される。それらの間の可変領域は、低密度の保存
された塩基(M印)により示されている。プローブ生成
のための多くの可能性が、この分析から生じる。下線部
の20bの1つのフラグメント(9bの差異を包含する
)を選択しく第1アビウムは、ウシT、B、のための現
在の試験において家畜の非病原性感染の指示体として使
用される)と区別され得ることを示した。この配列がr
32PATPの存在下でポリヌクレオチドキナーゼ(A
mersham)により放射性ラベルされ、そしてNy
tran (Nytranは商標である)膜(Schl
eiser and 5chnell)にスロットプロ
ットされたマイコバクテリウムボビス及びマイコバクテ
リウムアビウムの増幅された遺伝手間領域にプローブと
して使用される場合、マイコバクテリウムボビスが検出
され、ところがマイコバクテリウムアビウムは検出され
なかった(第2図)。第2図において、+1 A 11
は、マイコバクテリウムボビスに対応し、モしてB″“
は、マイコバクテリウムアビウムに対応する。ハイブリ
ダイゼーションのための条件は、6 X5SPE 、
O,i%S、D、S、における55°Cでの2時間であ
り、そして洗浄は5 X5SC、0,1%S、D、S。
、D、S、中におおいて55°Cで2分間、1度、行な
われた。類似する方法で得られたクロストリジウム種の
ためのDNA配列は、第2表に示される。再び、DNA
プローブのための可能性は、クラスター分析から明らか
である。クロストリジウムの3種の種について第2表に
示される配列の分析は、同一の一連の配列(星印により
示される)が生じる領域を示し、これは、必要なら、ク
ロストリジウムのための属特異的プローブの基礎として
作用することができる。
6(U 1 /U 2 )可変領域を個々の端に有する
20マーのオリゴヌクレオチドプライマーを、利用でき
るデータから選択した(Daa+s星&、 Nucle
ic Ac1dsResearch Suppleme
nt 16r87−r173(1988))。
した: それぞれ■2及びV6のためのプライマーとしてR1/
R2及びUl/U2によるPCR増幅を、次の微生物の
ために上記で概略された条件を用いて行なった: びスタフィロコー力スアウレウス。これらの種のR1/
R2増幅は、分析されるすべての場合において約120
個の塩基対フラグメントを生ぜしめた。Ul/U2プラ
イマー増幅は、約100個の塩基対フラグメントを生ぜ
しめた。第3図は、R1/R2プライマー■2増幅及び
Ul/U2プライマー■6増幅のために得られた結果を
示し、ここでレーン1−16は次のことを表わす:レー
ン1 : pBRHaen[サイズマーカーレーン2
:l≦(旦」辷L21サルモニシダの■2増幅 レーン3:アエロモナスt/Lz%=之’の■6増幅 レーン4:クロストリジウムジフィシルの■2レーン5 レーン6 レーン7 レーン8 増幅 :クロストリジウム ジフィシルのV6増幅 :クレブシエラ ブネウモニアエのv2増幅 :クレブシエラプネウモニアエのV6 増幅 :マイコバクーiウムボビスのV2増 幅 V2増幅 レーン11 : 7’7!、 −)’% 7.フルオ
レスセンスの■6増幅 レーン14:ヌ フィロコーカスアウレウスの■2増
幅 レーン15:スタフィロコー力スアウレウスの■6増幅 レーン16: ρBRHaemサイズマーカー増幅さ
れたバンドは、不変領域のプライマーがダラム陽性、ダ
ラム陰性、好気性及び嫌気性生物のために効果的である
ことを示す。
及びV 69M域の両者のために得られたDNA配列の
いくつかの例が、第3a及び3b図に示される。p、I
TJ以外の生物についての配列を、本発明に記載される
方法を用いて得た。普遍的なプライマーに対応する領域
をボックスで囲む。
印)により示される。この分析の基礎に基づいて選択さ
れたアエロモナスサルモニシダに対して特異的なりNA
プローブを、点線により示す(第3b表)。このV6ブ
ローブ配列は、これらの培養物がV6を端に有する不変
領域のためのプライマーを用いて増幅される場合、好結
果を伴って、アエロモナスサルモニシダとE、:llJ
、サルモネラ チピムリウム、クロストリジウムジフィ
シル、アエロモナス ヒドロフイラ、ヱ玉を区別した(
第4図を参照のこと)。使用されるハイブリダイゼーシ
ョン条件(ハイブリダイゼーションは、6 X5SPE
、 0.1%SOS中において57°Cで2時間行な
われ、そしてZXSSC中において60°Cで30分間
の強い洗浄を伴う)は、プローブによるA、サルモニシ
ダとA、ヒドロフイラとの間の区別を可能にした(ここ
でたった2個の塩基対の相違が存在する)ことが注目さ
れるであろう。
741:l−E X != )’tll17.r
−レーン3:アエロモナスメジア レーン4:ヱ1jビLL五カビアエ レーン5:エスシリシア2ル −ン6:サルモネラチピムリウム レーン71旦工上l乏立憲ジフイシル。
ゼPの遺伝手内可変領域を端に有するDNAプライマー
〔公開されたデータ(Bryan、 D。
分析から保護されるようにして選択された〕を、台底し
た。そのプライマーの配列は、次の通りである: 17−マーのオリゴヌクレオチド 及び 19−マーのオリゴヌクレオチド これらを用いて、1≦(旦jEt22 サルモニシダ、 カンスにおけるその対応する遺伝子内領域を増幅した。
陰性、好気性及び嫌気性生物がこれらのプライマーを用
いて増幅され得ることを示す。
の増幅された163−233遺伝子間領域のアガロース
ゲルの写真であって、図面に代わる写真であり、 第2図は、マイコバク−■ラムボビス及びマイコバクテ
リウムアビウムDNAへのマイコバクテリウムボビスの
163−233遺伝子間領域のためのDNAプローブの
ハイブリダイゼーションのオートラジオグラム写真であ
って、図面に代わる写真であり、 第3図は、例2で調製されたような一連の生物の増幅さ
れた16SrRN/pJ域のアガロースゲルの写真であ
って、図面に代わる写真であり、第4図は、一連の生物
へのヱX+工i土:A+)b±三之lの15s rRN
A遺伝子内領域のためのDNAプローブのハイブリダイ
ゼーションのオートラジオグラム写真であって、図面に
代わる写真であり、そして 第5図は、例3で調製されたような一連の生物からの増
幅されたりボヌクレアーゼP領域のアガロースゲルの写
真であって、図面に代わる写真である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、同定されるべき生物に対して特異的であり、そして
非実験的方法で属と種との間を区別できるDNAプロー
ブを生成するための方法であって、系統発生的に関連す
る多くの生物のゲノムの可変領域、又は同定され、そし
てそのゲノム中に前記可変領域を有する前記生物を含む
一定のサンプルに存在すると思われる多くの生物のゲノ
ムの可変領域を、一対のオリゴヌクレオチドプライマー
(該プライマーの少なくとも1つは、既知であり又は前
記生物に保持されていると思われるDNA配列に対応す
る)を用いて増幅し、この増幅された領域の配列を決定
し、前記他の増幅された領域との比較により、同定され
るべき前記生物に対して特異的なプローブを生成するた
めに前記配列又はその一部を選択し、そして選択された
プローブの正確なヌクレオチド配列に基づいて特異的シ
グナルを得るために必要とされるハイブリダイゼーショ
ン条件を定義することを含んで成る方法。 2、前記可変領域が種々の遺伝間領域であり、そして前
記プライマーが保存された領域又は前記遺伝子間領域を
端に有するその一部に対応する請求項1記載の方法。 3、前記プライマーの1つが16SrRNA遺伝子の保
存された領域に対応し、そして前記他のプライマーが2
3SrRNA遺伝子の保存された領域に対応する請求項
2記載の方法。 4、前記プライマー配列が、リボヌクレアーゼP成分R
NAに由来する請求項1記載の方法。 5、前記可変領域が16SrRNAをコードする遺伝子
のV2又はV6領域である請求項1記載の方法。 6、前記増幅される可変領域が、同定されるべき生物を
含むオートクレーブされたサンプルに由来する請求項1
〜5のいづれか1項記載の方法。 7、前記微生物を、アエロモナス(Aeromonas
)、バシラス(Bacillus)、クロストリジウム
(Clostri−dium)、エンテロコーカス(E
nterococcus)、エスシリシア(Esche
ricia)、クレブシエラ(Klebsiella)
、マイコバクテリウム(Mycobacterium)
、プスードモナス(Pseudomonas)、サルモ
ネラ(Salmonella)、セラチア(Serra
tia)、スタフィロコーカス(Staphyloco
ccus)又はストレプトコーカス(Streptoc
occus)の種から選択する請求項1〜6のいづれか
1項記載の方法。 8、請求項1〜7のいづれか1項記載の方法により得ら
れるプローブ。 9、16SrRNA及び23SrRNAをコードする遺
伝子に介在する遺伝子間可変領域から得られ、そして下
記ヌクレオチド配列: 【遺伝子配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するクロストリジウムジ
フィシル(Clostridumdifficile)
のためのDNAプローブ。 10、16SrRNA及び23SrRNAをコードする
遺伝子に介在する遺伝子間可変領域から得られ、そして
下記ヌクレオチド配列: 【遺伝子配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するクロストリジウムパ
ステウリアナム(Clostridiumpasteu
rianum)のためのDNAプローブ。 11、16SrRNA及び23SrRNAをコードする
遺伝子に介在する遺伝子間可変領域から得られ、そして
下記ヌクレオチド配列: 【遺伝子配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するクロストリジウムペ
ルフリンゲンス(Clostridiumperfri
ngens)のためのDNAプローブ。 12、16SrRNA及び23SrRNAをコードする
遺伝子に介在する遺伝子間可変領域から得られ、そして
下記ヌクレオチド配列: 【遺伝子配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するマイコバクテリウム
アビウム(Mycobacteriumavium)の
ためのDNAプローブ。 13、16SrRNA及び23SrRNAをコードする
遺伝子に介在する遺伝子間可変領域から得られ、そして
下記ヌクレオチド配列: 【遺伝子配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するマイコバクテリウム
ボビス(Mycobacteriumbovis)のた
めのDNAプローブ。 14、16SrRHA及び23SrRNAをコードする
遺伝子に介在する遺伝子間可変領域から得られ、そして
下記ヌクレオチド配列: 【遺伝子配列があります。】 【遺伝子配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するマイコバクテリウム
ツベルキュロシス(Mycobacteriumtub
erculosis)のためのDNAプローブ。 15、16SrRNAをコードする遺伝子のV2可変領
域から得られ、そして下記ヌクレオチド配列:【遺伝子
配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するアエロモナスヒドロ
フィラ(Aeromonashydrophila)の
ためのDNAプローブ。 16、16SrRNAをコードする遺伝子のV2可変領
域から得られ、そして下記2種のヌクレオチド配列の1
つ: 【遺伝子配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するアエロモナスサルモ
ニシダ(Aeromonassalmonicida)
のためのDNAプローブ。 17、16SrRNAをコードする遺伝子のV2可変領
域から得られ、そして下記ヌクレオチド配列:【遺伝子
配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するクロストリジウムペ
ルフリンゲンス(Clostridiumperfri
ngens)のためのDNAプローブ。 18、16SrRNAをコードする遺伝子のV2可変領
域から得られ、そして下記ヌクレオチド配列:【遺伝子
配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するクレブシエラプネウ
モニアエ(Klebsiellapneumoniae
)のためのDNAプローブ。 19、16SrRNAをコードする遺伝子のV2可変領
域から得られ、そして下記ヌクレオチド配列:【遺伝子
配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するマイコバクテリウム
ボビス(Mycobacteriumbovis)のた
めのDNAプローブ。 20、16SrRNAをコードする遺伝子のV2可変領
域から得られ、そして下記ヌクレオチド配列:【遺伝子
配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するスタフィロコーカス
アウレウス(Staphylococcusaureu
s)のためのDNAプローブ。 21、16SrRNAをコードする遺伝子のV2可変領
域から得られ、そして下記ヌクレオチド配列:【遺伝子
配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するサルモネラチピムリ
ウム(Salmonellatyphiurium)の
ためのDNAプローブ。 22、16SrRNAをコードする遺伝子のV6可変領
域から得られ、そして下記ヌクレオチド配列:【遺伝子
配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するアエロモナスヒドロ
フイラ(Aeromonashydrophila)の
ためのDNAプローブ。 23、16SrRNAをコードする遺伝子のV6可変領
域から得られ、そして下記ヌクレオチド配列:【遺伝子
配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するアエロモナスサルモ
ニシダ(Aeromonassalmonicida)
のためのDNAプローブ。 24、16SrRNAをコードする遺伝子のV6可変領
域から得られ、そして下記ヌクレオチド配列:【遺伝子
配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するクロストリジウムペ
ルフリンゲンス(Clostridiumperfri
ngens)のためのDNAプローブ。 25、16S rRNAをコードする遺伝子のV6可変
領域から得られ、そして下記ヌクレオチド配列:【遺伝
子配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するマイコバクテリウム
ボビス(Mycobacterium bovis)
のためのDNAプローブ。 26、16S rRNAをコードする遺伝子のV6可変
領域から得られ、そして下記ヌクレオチド配列:【遺伝
子配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するスタフィロコーカス
アウレウス(Staphylococcus aur
eus)のためのDNAプローブ。 27、16S rRNAをコードする遺伝子のV6可変
領域から得られ、そして下記ヌクレオチド配列:【遺伝
子配列があります。】 又はそれへの相補的配列に由来するサルモネラチピムリ
ウム(Salmonella typhimurium
)のためのDNAプローブ。 28、標的ヌクレオチド配列を含む又は含むと思われる
生物の検出及び/又は決定のための方法であって、前記
生物と、請求項1〜27のいづれか1項記載の前記標的
配列に相補的なプローブとを接触せしめることを含んで
成る方法。 29、生物の混合物における特定の生物を検出するため
の方法であって、前記特定の生物の2種の選択されたヌ
クレオチド領域の配列(該配列の少なくとも1つは、前
記生物のヌクレオチド可変領域からのものである)を、
請求項1〜7のいづれか1項記載の一連の段階により決
定し、そして前記生物の特異的領域を選択的に増幅する
ための一対のプライマーを生成するために前記配列決定
された領域を用い、そしてそれによって前記特定の生物
を検出することを含んで成る方法。
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