JPH04293485A - 突然変異の導入方法 - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/10—Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
- C12N15/102—Mutagenizing nucleic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/435—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
- C07K14/705—Receptors; Cell surface antigens; Cell surface determinants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/82—Translation products from oncogenes
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に突然変異の導入方
法に関する。
法に関する。
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】分子
生物学の一般的な方法の一つに、表現型を分析するため
にクローニング遺伝子に特定の突然変異（ｍｕｔａｔｉ
ｏｎ）を導入することが挙げられる［ショートル（Ｓｈ
ｏｒｔｌｅ，Ｄ．）、Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．２６４
、５３１５〜５３１８（１９８９）］。このような部位
特異的突然変異誘発を用いた逆向き遺伝学的方法により
、多数の遺伝子における構造−機能相関の解明が容易に
なった。このような方法はまた、研究およびその応用に
用いるために遺伝子産物中に所望の特性を設計するのに
首尾よく用いられている。幾つかの場合には、そのよう
な実験により、一次配列または発現パターンからは明ら
かでない機能的構成の複雑さが明らかになった［マシュ
ーズ（Ｍａｔｔｈｅｗｓ，Ｂ．）、Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓ
ｔｒｙ２６、６８８５〜６８８７（１９８７）］。
生物学の一般的な方法の一つに、表現型を分析するため
にクローニング遺伝子に特定の突然変異（ｍｕｔａｔｉ
ｏｎ）を導入することが挙げられる［ショートル（Ｓｈ
ｏｒｔｌｅ，Ｄ．）、Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．２６４
、５３１５〜５３１８（１９８９）］。このような部位
特異的突然変異誘発を用いた逆向き遺伝学的方法により
、多数の遺伝子における構造−機能相関の解明が容易に
なった。このような方法はまた、研究およびその応用に
用いるために遺伝子産物中に所望の特性を設計するのに
首尾よく用いられている。幾つかの場合には、そのよう
な実験により、一次配列または発現パターンからは明ら
かでない機能的構成の複雑さが明らかになった［マシュ
ーズ（Ｍａｔｔｈｅｗｓ，Ｂ．）、Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓ
ｔｒｙ２６、６８８５〜６８８７（１９８７）］。
【０００２】部位特異的突然変異誘発法は、その概念が
最初に記載されて以来、急速な進展を遂げた［スミス（
Ｓｍｉｔｈ，Ｍ．）、Ａｎｎｖ．Ｒｅｖ．Ｇｅｎｅｔ．
１９、４２３〜４６２（１９８５）］。現在利用されて
いる方法に共通する特徴は、ヌクレオチド配列中に所望
の変化を有する合成オリゴヌクレオチドを突然変異誘発
部位に使用することである。この「変異体」オリゴヌク
レオチドの目的配列中への挿入は、正常な配列を該設計
オリゴヌクレオチドで置き換えることにより行う。この
ことは、ＤＮＡをインビトロで酵素的に合成することに
より行う。細菌中での変異体配列および野生型配列の増
殖および分離を必要とする第二工程は、突然変異誘発速
度に大きく影響する。最近になって、変異体分子を富ま
せることが可能な特別に選択された大腸菌株の使用によ
り突然変異誘発の効率が改善された［カンケル（Ｋｕｎ
ｋｅｌ，Ｔ．Ａ．）、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．
Ｓｃｉ．ＵＳＡ８２、４８０〜４９２（１９８５）］。
最初に記載されて以来、急速な進展を遂げた［スミス（
Ｓｍｉｔｈ，Ｍ．）、Ａｎｎｖ．Ｒｅｖ．Ｇｅｎｅｔ．
１９、４２３〜４６２（１９８５）］。現在利用されて
いる方法に共通する特徴は、ヌクレオチド配列中に所望
の変化を有する合成オリゴヌクレオチドを突然変異誘発
部位に使用することである。この「変異体」オリゴヌク
レオチドの目的配列中への挿入は、正常な配列を該設計
オリゴヌクレオチドで置き換えることにより行う。この
ことは、ＤＮＡをインビトロで酵素的に合成することに
より行う。細菌中での変異体配列および野生型配列の増
殖および分離を必要とする第二工程は、突然変異誘発速
度に大きく影響する。最近になって、変異体分子を富ま
せることが可能な特別に選択された大腸菌株の使用によ
り突然変異誘発の効率が改善された［カンケル（Ｋｕｎ
ｋｅｌ，Ｔ．Ａ．）、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．
Ｓｃｉ．ＵＳＡ８２、４８０〜４９２（１９８５）］。
【０００３】複製連鎖反応（ＰＣＲ）に基づく方法の導
入により、突然変異誘発の効率およびスピードの両方が
改善された［サイキ（Ｓａｉｋｉ，Ｒ．Ｋ．）ら、Ｓｃ
ｉｅｎｃｅ２３９、４８７〜４９１（１９８６）］。Ｄ
ＮＡの増幅に用いた２つのプライマーの一方に突然変異
を導入することが可能な、ＰＣＲに基づく幾つかの方法
が記載されている［ヒグチ（Ｈｉｇｕｃｈｉ，Ｒ．）ら
、Ｎｕｃｌ．Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ．１６、７３５１〜７
３６７（１９８８）；バレット（Ｖａｌｅｔｔｅ，Ｆ．
）ら、Ｎｕｃｌ．Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ．１７、７２３〜
７３３（１９８９）；カドワキ（Ｋａｄｏｗａｋｉ，Ｈ
．）ら、Ｇｅｎｅ７６、１６１〜１６６（１９８９）；
デュバウ（Ｄｕｂａｕ，Ｌ．）ら、Ｎｕｃｌ．Ａｃｉｄ
ｓ Ｒｅｓ．１７、２８７３（１９８９）］。しかしな
がら、これら方法は、増幅配列の末端に位置する配列の
突然変異誘発に限られる。
入により、突然変異誘発の効率およびスピードの両方が
改善された［サイキ（Ｓａｉｋｉ，Ｒ．Ｋ．）ら、Ｓｃ
ｉｅｎｃｅ２３９、４８７〜４９１（１９８６）］。Ｄ
ＮＡの増幅に用いた２つのプライマーの一方に突然変異
を導入することが可能な、ＰＣＲに基づく幾つかの方法
が記載されている［ヒグチ（Ｈｉｇｕｃｈｉ，Ｒ．）ら
、Ｎｕｃｌ．Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ．１６、７３５１〜７
３６７（１９８８）；バレット（Ｖａｌｅｔｔｅ，Ｆ．
）ら、Ｎｕｃｌ．Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ．１７、７２３〜
７３３（１９８９）；カドワキ（Ｋａｄｏｗａｋｉ，Ｈ
．）ら、Ｇｅｎｅ７６、１６１〜１６６（１９８９）；
デュバウ（Ｄｕｂａｕ，Ｌ．）ら、Ｎｕｃｌ．Ａｃｉｄ
ｓ Ｒｅｓ．１７、２８７３（１９８９）］。しかしな
がら、これら方法は、増幅配列の末端に位置する配列の
突然変異誘発に限られる。
【０００４】２つの非連続配列と重複するプライマーを
増幅中に使用することにより増幅配列の修飾が可能な他
の方法も記載されている。しかしながら、そのような方
法は配列重複の性質によって限定され、また複数の工程
が必要である［ホー（Ｈｏ，Ｓ．Ｎ．）ら、Ｇｅｎｅ７
７、５１〜５９（１９８９）；ヨン（Ｙｏｎ，Ｊ．）ら
、Ｎｕｃｌ．Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ．１７、４８９５（１
９８９）；モール（Ｍｏｌｅ，Ｓ．Ｅ．）ら、Ｎｕｃｌ
．Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ．１７、３３１９（１９８９）；
カマン（Ｋａｍｍａｎｎ，Ｍ．）ら、Ｎｕｃｌ．Ａｃｉ
ｄｓ Ｒｅｓ．１７、５４０４（１９８９）］。所望の
突然変異を目的ＰＣＲ増幅物のいかなる部位にも導入す
ることが可能な方法は、ＰＣＲ突然変異誘発法の有用性
を大きく拡張することがであろう。
増幅中に使用することにより増幅配列の修飾が可能な他
の方法も記載されている。しかしながら、そのような方
法は配列重複の性質によって限定され、また複数の工程
が必要である［ホー（Ｈｏ，Ｓ．Ｎ．）ら、Ｇｅｎｅ７
７、５１〜５９（１９８９）；ヨン（Ｙｏｎ，Ｊ．）ら
、Ｎｕｃｌ．Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ．１７、４８９５（１
９８９）；モール（Ｍｏｌｅ，Ｓ．Ｅ．）ら、Ｎｕｃｌ
．Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ．１７、３３１９（１９８９）；
カマン（Ｋａｍｍａｎｎ，Ｍ．）ら、Ｎｕｃｌ．Ａｃｉ
ｄｓ Ｒｅｓ．１７、５４０４（１９８９）］。所望の
突然変異を目的ＰＣＲ増幅物のいかなる部位にも導入す
ることが可能な方法は、ＰＣＲ突然変異誘発法の有用性
を大きく拡張することがであろう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、出発核酸分子
に由来する目的二本鎖ＤＮＡ分子の一方の鎖または両方
の鎖に突然変異を導入する方法であって、（ａ）出発核
酸分子に由来する目的二本鎖ＤＮＡ分子を、突然変異を
起こさせようとするヌクレオチドにフランキングする（
ｆｌａｎｋｉｎｇ）２つのプライマーおよび突然変異誘
発用第三プライマーと接触させ、ついで（ｂ）上記反応
混合物を充分な回数のＰＣＲに供して目的二本鎖ＤＮＡ
分子の一方の鎖または両方の鎖に突然変異を起こさせ、
該突然変異を起こしたＤＮＡ配列を増幅させることを特
徴とする方法に関する。
に由来する目的二本鎖ＤＮＡ分子の一方の鎖または両方
の鎖に突然変異を導入する方法であって、（ａ）出発核
酸分子に由来する目的二本鎖ＤＮＡ分子を、突然変異を
起こさせようとするヌクレオチドにフランキングする（
ｆｌａｎｋｉｎｇ）２つのプライマーおよび突然変異誘
発用第三プライマーと接触させ、ついで（ｂ）上記反応
混合物を充分な回数のＰＣＲに供して目的二本鎖ＤＮＡ
分子の一方の鎖または両方の鎖に突然変異を起こさせ、
該突然変異を起こしたＤＮＡ配列を増幅させることを特
徴とする方法に関する。
【０００６】本発明はまた、出発核酸分子に由来する目
的二本鎖ＤＮＡ分子の一方の鎖または両方の鎖に突然変
異を導入する方法であって、（ａ）目的二本鎖ＤＮＡ分
子の鎖を物理的、化学的または酵素的手段により分離さ
せ、（ｂ）得られた一本鎖ＤＮＡ分子を、誘発因子を用
いて各プライマーの伸長生成物が合成される条件下、突
然変異誘発を起こさせようとするヌクレオチドにフラン
キングする２つのオリゴデオキシリボヌクレオチドプラ
イマーおよび突然変異誘発用第三オリゴデオキシリボヌ
クレオチドプライマーと接触させ、（ｃ）鋳型上に合成
されたプライマー伸長生成物を物理的、化学的または酵
素的手段により該鋳型から分離し、ついで（ｄ）工程（
ｃ）で得た一本鎖分子を、誘発因子を用いてプライマー
伸長生成物が合成される条件下、工程（ｂ）の３つのプ
ライマーで処理することを特徴とする方法に関する。
的二本鎖ＤＮＡ分子の一方の鎖または両方の鎖に突然変
異を導入する方法であって、（ａ）目的二本鎖ＤＮＡ分
子の鎖を物理的、化学的または酵素的手段により分離さ
せ、（ｂ）得られた一本鎖ＤＮＡ分子を、誘発因子を用
いて各プライマーの伸長生成物が合成される条件下、突
然変異誘発を起こさせようとするヌクレオチドにフラン
キングする２つのオリゴデオキシリボヌクレオチドプラ
イマーおよび突然変異誘発用第三オリゴデオキシリボヌ
クレオチドプライマーと接触させ、（ｃ）鋳型上に合成
されたプライマー伸長生成物を物理的、化学的または酵
素的手段により該鋳型から分離し、ついで（ｄ）工程（
ｃ）で得た一本鎖分子を、誘発因子を用いてプライマー
伸長生成物が合成される条件下、工程（ｂ）の３つのプ
ライマーで処理することを特徴とする方法に関する。
【０００７】本発明の方法を説明する前に添付の図面を
詳しく説明する。 図１：突然変異誘発のプロトコールを示す模式図。２つ
の通常のＰＣＲプライマー（Ｗｔ）および所望の変異（
「ｘ」で印を付けてある）を有する内部プライマーを用
い、単一の二本鎖仮定標的を増幅させる。第一サイクル
の後の上記３つのプライマーの伸長生成物を示してある
。変異プライマー伸長生成物の結果のみを、その後のＰ
ＣＲの３サイクルで示してある。第二サイクルでは、変
異プライマーの伸長生成物から、両方の鎖に変異を有す
る二本鎖（ｄｓ）分子が合成される（小さな変異体、ｄ
ｓ）。この生成物の２つの鎖の一方が第三サイクルにお
ける野生型ＤＮＡ鋳型を用いたプライマー伸長反応に用
いられ、その結果、一本鎖の完全長変異体鋳型が生成す
る（大きな変異体）。ついで、これがコピーされて二本
鎖変異体鋳型が生成する。該鋳型はＰＣＲにより増幅す
ることができる。
詳しく説明する。 図１：突然変異誘発のプロトコールを示す模式図。２つ
の通常のＰＣＲプライマー（Ｗｔ）および所望の変異（
「ｘ」で印を付けてある）を有する内部プライマーを用
い、単一の二本鎖仮定標的を増幅させる。第一サイクル
の後の上記３つのプライマーの伸長生成物を示してある
。変異プライマー伸長生成物の結果のみを、その後のＰ
ＣＲの３サイクルで示してある。第二サイクルでは、変
異プライマーの伸長生成物から、両方の鎖に変異を有す
る二本鎖（ｄｓ）分子が合成される（小さな変異体、ｄ
ｓ）。この生成物の２つの鎖の一方が第三サイクルにお
ける野生型ＤＮＡ鋳型を用いたプライマー伸長反応に用
いられ、その結果、一本鎖の完全長変異体鋳型が生成す
る（大きな変異体）。ついで、これがコピーされて二本
鎖変異体鋳型が生成する。該鋳型はＰＣＲにより増幅す
ることができる。
【０００８】図２：ＰＣＲによって生成した部位特異的
突然変異誘発のＲＦＬＰ分析。突然変異誘発を含むＰＣ
Ｒ増幅の結果、完全長の野生型および変異体、および小
さな生成物を生じる。突然変異誘発用プライマーは、生
成した突然変異を有する診断用ＲＦＬＰを生成させるた
めに設計されている。特定の制限酵素（「Ｘ」と称する
）で消化した後に電気泳動分析にかけ、変異体生成物と
野生型生成物とを識別する。略図として示すように、消
化により野生型ＰＣＲ生成物ではなく変異体生成物から
、変異を診断する新たなバンド（インディケーター）が
得られる。このインディケーターバンドの相対強度は突
然変異誘発の効率を示す尺度であり、ＰＣＲ中の第三（
突然変異誘発用）プライマーの濃度と相関する。
突然変異誘発のＲＦＬＰ分析。突然変異誘発を含むＰＣ
Ｒ増幅の結果、完全長の野生型および変異体、および小
さな生成物を生じる。突然変異誘発用プライマーは、生
成した突然変異を有する診断用ＲＦＬＰを生成させるた
めに設計されている。特定の制限酵素（「Ｘ」と称する
）で消化した後に電気泳動分析にかけ、変異体生成物と
野生型生成物とを識別する。略図として示すように、消
化により野生型ＰＣＲ生成物ではなく変異体生成物から
、変異を診断する新たなバンド（インディケーター）が
得られる。このインディケーターバンドの相対強度は突
然変異誘発の効率を示す尺度であり、ＰＣＲ中の第三（
突然変異誘発用）プライマーの濃度と相関する。
【０００９】図３および図４：突然変異誘発の割合は第
三プライマーの濃度により影響される。プライマー１７
０９および１７１２（１：１の比率）および突然変異誘
発用プライマー２０３９（図３）または２０４０（図４
）のいずれかを種々の濃度で用い、ヒトｔｒｋ癌原遺伝
子の１．１ｋｂ断片のＰＣＲ増幅を行った。これら濃度
は、図の下に記載してある。０では第三プライマーを使
用しなかった。突然変異誘発用プライマーは、Ｔ→Ａ変
異を診断する新たなＨｉｎＦＩ部位を生成するように設
計してあり、その結果、ＣｙｓコードトリプレットＴＧ
Ｃがセリンコードトリプレット（ＡＧＣ）に置換される
。増幅したＤＮＡはＨｉｎＦＩで消化するか（＋）、ま
たは制限酵素緩衝液中でインキュベートし（−）、つい
で１．２％アガロースゲル電気泳動にかける。（〜７５
０ｂｐ）バンドの移動を矢印で示してある。θＸＨａｅ
ＩＩＩ ＤＮＡサイズマーカーの移動度を右側に示し
てある。
三プライマーの濃度により影響される。プライマー１７
０９および１７１２（１：１の比率）および突然変異誘
発用プライマー２０３９（図３）または２０４０（図４
）のいずれかを種々の濃度で用い、ヒトｔｒｋ癌原遺伝
子の１．１ｋｂ断片のＰＣＲ増幅を行った。これら濃度
は、図の下に記載してある。０では第三プライマーを使
用しなかった。突然変異誘発用プライマーは、Ｔ→Ａ変
異を診断する新たなＨｉｎＦＩ部位を生成するように設
計してあり、その結果、ＣｙｓコードトリプレットＴＧ
Ｃがセリンコードトリプレット（ＡＧＣ）に置換される
。増幅したＤＮＡはＨｉｎＦＩで消化するか（＋）、ま
たは制限酵素緩衝液中でインキュベートし（−）、つい
で１．２％アガロースゲル電気泳動にかける。（〜７５
０ｂｐ）バンドの移動を矢印で示してある。θＸＨａｅ
ＩＩＩ ＤＮＡサイズマーカーの移動度を右側に示し
てある。
【００１０】図５および図６：増幅ＤＮＡのクローニン
グ。突然変異誘発用プライマー２０３９を１：２５０お
よび１：５０の比で含有するＰＣＲ突然変異誘発の生成
物をｐＵＣ１２Ｎ中でクローニングし、個々のクローン
からのＤＮＡをＨｉｎＦＩ消化により試験した。図５：
突然変異誘発用プライマーを１：２５０の比で含有する
反応生成物から得られたクローン。図６：突然変異誘発
用プライマーを１：５０の比で含有する反応生成物から
得られたクローン。変異挿入物を含むクローンからのＤ
ＮＡの消化により、９５０ｂｐの診断バンド（矢印で示
してある）が得られる。この方法により同定された変異
クローンは、図の下に星印を付したレーンである。一つ
レーンでは２つの星印が付してあるが、これは変異およ
び正常ＤＮＡの両方を診断するＨｉｎＦＩ消化生成物を
含有することを意味する（下記説明参照）。Ｃのレーン
は、ＨｉｎＦＩ消化したｐＵＣ１２Ｎ ＤＮＡである。 レーンＭはサイズマーカーである（θＸ Ｈａｅ ＩＩ
ＩおよびλＨｉｎｄＩＩＩの混合物）。
グ。突然変異誘発用プライマー２０３９を１：２５０お
よび１：５０の比で含有するＰＣＲ突然変異誘発の生成
物をｐＵＣ１２Ｎ中でクローニングし、個々のクローン
からのＤＮＡをＨｉｎＦＩ消化により試験した。図５：
突然変異誘発用プライマーを１：２５０の比で含有する
反応生成物から得られたクローン。図６：突然変異誘発
用プライマーを１：５０の比で含有する反応生成物から
得られたクローン。変異挿入物を含むクローンからのＤ
ＮＡの消化により、９５０ｂｐの診断バンド（矢印で示
してある）が得られる。この方法により同定された変異
クローンは、図の下に星印を付したレーンである。一つ
レーンでは２つの星印が付してあるが、これは変異およ
び正常ＤＮＡの両方を診断するＨｉｎＦＩ消化生成物を
含有することを意味する（下記説明参照）。Ｃのレーン
は、ＨｉｎＦＩ消化したｐＵＣ１２Ｎ ＤＮＡである。 レーンＭはサイズマーカーである（θＸ Ｈａｅ ＩＩ
ＩおよびλＨｉｎｄＩＩＩの混合物）。
【００１１】図７：増幅の程度が突然変異誘発の効率に
及ぼす影響。ｔｒｋ癌原遺伝子の１．１ｋｂ断片を増幅
し、Ｃｙｓ残基をＳｅｒ残基に変異させた。７種類の異
なる増幅反応においてプライマー１７０９、１７１２お
よび２０３９を１：１：２５０の比で用いた。各反応の
増幅は、図の下に示してある回数だけ行った。各反応の
アリコートをＨｉｎＦＩ ＲＦＬＰアッセイにより試験
した。各反応からの未消化（−）ＤＮＡおよびＨｉｎＦ
Ｉ消化（＋）ＤＮＡをゲル電気泳動で比較した。変異Ｄ
ＮＡはＨｉｎＦＩによって切断されて７５０ｂｐのイン
ディケーターバンド（矢印で示してある）を生成する。 レーンＭは分子サイズマーカーを含んでおり、その幾つ
かは右側に示してある。
及ぼす影響。ｔｒｋ癌原遺伝子の１．１ｋｂ断片を増幅
し、Ｃｙｓ残基をＳｅｒ残基に変異させた。７種類の異
なる増幅反応においてプライマー１７０９、１７１２お
よび２０３９を１：１：２５０の比で用いた。各反応の
増幅は、図の下に示してある回数だけ行った。各反応の
アリコートをＨｉｎＦＩ ＲＦＬＰアッセイにより試験
した。各反応からの未消化（−）ＤＮＡおよびＨｉｎＦ
Ｉ消化（＋）ＤＮＡをゲル電気泳動で比較した。変異Ｄ
ＮＡはＨｉｎＦＩによって切断されて７５０ｂｐのイン
ディケーターバンド（矢印で示してある）を生成する。 レーンＭは分子サイズマーカーを含んでおり、その幾つ
かは右側に示してある。
【００１２】図８：ｐＵＣシークエンシングプライマー
を用いた突然変異誘発。正（ｆｏｒｗａｒｄ）および逆
（ｒｅｖｅｒｓｅ）シークエンシングプライマーおよび
種々の濃度（図の下に示す）の突然変異誘発用２０３９
プライマーを用い、ｐＵＣ１２Ｎ中にクローニングした
ｔｒｋ遺伝子配列を増幅させた。１．２ｋｂの増幅ＤＮ
Ａ生成物（実線の矢印で示す）をＨｉｎＦＩで消化して
変異生成物と野生型生成物とを識別した。ＨｉｎＦＩ消
化生成物を点線の矢印で示す。野生型ＤＮＡ配列はＨｉ
ｎＦＩで１回切断され、変異ＤＮＡはＨｉｎＦＩで２回
切断される。変異ＤＮＡの７５０ｂｐ消化生成物および
３５０ｂｐ消化生成物並びに野生型ＤＮＡの１．１ｋｂ
生成物がこのゲルで認められ、これらは点線の矢印で示
してある。
を用いた突然変異誘発。正（ｆｏｒｗａｒｄ）および逆
（ｒｅｖｅｒｓｅ）シークエンシングプライマーおよび
種々の濃度（図の下に示す）の突然変異誘発用２０３９
プライマーを用い、ｐＵＣ１２Ｎ中にクローニングした
ｔｒｋ遺伝子配列を増幅させた。１．２ｋｂの増幅ＤＮ
Ａ生成物（実線の矢印で示す）をＨｉｎＦＩで消化して
変異生成物と野生型生成物とを識別した。ＨｉｎＦＩ消
化生成物を点線の矢印で示す。野生型ＤＮＡ配列はＨｉ
ｎＦＩで１回切断され、変異ＤＮＡはＨｉｎＦＩで２回
切断される。変異ＤＮＡの７５０ｂｐ消化生成物および
３５０ｂｐ消化生成物並びに野生型ＤＮＡの１．１ｋｂ
生成物がこのゲルで認められ、これらは点線の矢印で示
してある。
【００１３】図９：ゲノムＤＮＡの直接突然変異誘発。
ヒトβ２−アドレナリン受容体の１．４ｋｂ断片をゲノ
ムＤＮＡ鋳型からＰＣＲにより増幅させた。３つのプラ
イマーを用い（表１）、この中には図中に示すように別
々の反応において異なる濃度の突然変異誘発用プライマ
ーも含まれていた。１．４ｋｂ変異体生成物および野生
型生成物（実線の矢印）はＢｇｌＩＩ消化により識別さ
れる。 野生型ＤＮＡは、８００ｂｐおよび６００ｂｐの２つの
断片（点線の矢印）に切断される。変異体ＤＮＡは、Ｂ
ｇｌＩＩ消化に対して抵抗性である。図中、−はＢｇｌ
ＩＩなし、＋はＢｇｌＩＩ消化、Ｍは分子サイズマーカ
ー（θＸ Ｈａｅ ＩＩＩおよびλＨＩｎｄＩＩＩの混
合物）を含むレーンである。これらマーカーの幾つかの
分子サイズは右側に示してある。
ムＤＮＡ鋳型からＰＣＲにより増幅させた。３つのプラ
イマーを用い（表１）、この中には図中に示すように別
々の反応において異なる濃度の突然変異誘発用プライマ
ーも含まれていた。１．４ｋｂ変異体生成物および野生
型生成物（実線の矢印）はＢｇｌＩＩ消化により識別さ
れる。 野生型ＤＮＡは、８００ｂｐおよび６００ｂｐの２つの
断片（点線の矢印）に切断される。変異体ＤＮＡは、Ｂ
ｇｌＩＩ消化に対して抵抗性である。図中、−はＢｇｌ
ＩＩなし、＋はＢｇｌＩＩ消化、Ｍは分子サイズマーカ
ー（θＸ Ｈａｅ ＩＩＩおよびλＨＩｎｄＩＩＩの混
合物）を含むレーンである。これらマーカーの幾つかの
分子サイズは右側に示してある。
【００１４】図１０および図１１：突然変異誘発部位に
おける制限断片長多型の設計。ヒトｔｒｋ癌原遺伝子の
細胞外ドメインに位置する１１のシステイン残基を、上
記方法による突然変異誘発の標的とした。各場合におい
て、Ｃｙｓ→Ｓｅｒ変化を生成させるのに必要であり変
異を診断するＲＦＬＰの生成に必要である配列ミスマッ
チを示してある。これらミスマッチは矢印で示してあり
、生成した（または破壊された）制限部位は四角で囲ん
である。アミノ酸は単一文字コードで示してある。各プ
ライマーの設計に必要なミスマッチの数を示してある。 レーン１１の配列に対応するプライマーを図３〜図９の
実験に用いた。レーン５および１０のプライマーも試験
するのに成功した。
おける制限断片長多型の設計。ヒトｔｒｋ癌原遺伝子の
細胞外ドメインに位置する１１のシステイン残基を、上
記方法による突然変異誘発の標的とした。各場合におい
て、Ｃｙｓ→Ｓｅｒ変化を生成させるのに必要であり変
異を診断するＲＦＬＰの生成に必要である配列ミスマッ
チを示してある。これらミスマッチは矢印で示してあり
、生成した（または破壊された）制限部位は四角で囲ん
である。アミノ酸は単一文字コードで示してある。各プ
ライマーの設計に必要なミスマッチの数を示してある。 レーン１１の配列に対応するプライマーを図３〜図９の
実験に用いた。レーン５および１０のプライマーも試験
するのに成功した。
【００１５】本発明は、出発核酸分子に由来する目的二
本鎖ＤＮＡ分子の一方の鎖または両方の鎖に突然変異を
導入する方法であって、（ａ）出発核酸分子に由来する
目的二本鎖ＤＮＡ分子を、突然変異を起こさせようとす
るヌクレオチドにフランキングする２つのプライマーお
よび突然変異誘発用第三プライマーと接触させ、ついで
（ｂ）上記反応混合物を充分な回数のＰＣＲに供して目
的二本鎖ＤＮＡ分子の一方の鎖または両方の鎖に突然変
異を起こさせ、該突然変異を起こしたＤＮＡ配列を増幅
させることを特徴とする方法に関する。
本鎖ＤＮＡ分子の一方の鎖または両方の鎖に突然変異を
導入する方法であって、（ａ）出発核酸分子に由来する
目的二本鎖ＤＮＡ分子を、突然変異を起こさせようとす
るヌクレオチドにフランキングする２つのプライマーお
よび突然変異誘発用第三プライマーと接触させ、ついで
（ｂ）上記反応混合物を充分な回数のＰＣＲに供して目
的二本鎖ＤＮＡ分子の一方の鎖または両方の鎖に突然変
異を起こさせ、該突然変異を起こしたＤＮＡ配列を増幅
させることを特徴とする方法に関する。
【００１６】本発明はまた、出発核酸分子に由来する目
的二本鎖ＤＮＡ分子の一方の鎖または両方の鎖に突然変
異を導入する方法であって、（ａ）目的二本鎖ＤＮＡ分
子の鎖を物理的、化学的または酵素的手段により分離さ
せ、（ｂ）得られた一本鎖ＤＮＡ分子を、誘発因子を用
いて各プライマーの伸長生成物が合成される条件下、突
然変異誘発を起こさせようとするヌクレオチドにフラン
キングする２つのオリゴデオキシリボヌクレオチドプラ
イマーおよび突然変異誘発用第三オリゴデオキシリボヌ
クレオチドプライマーと接触させ、（ｃ）鋳型上に合成
されたプライマー伸長生成物を物理的、化学的または酵
素的手段により該鋳型から分離し、ついで（ｄ）工程（
ｃ）で得た一本鎖分子を、誘発因子を用いてプライマー
伸長生成物が合成される条件下、工程（ｂ）の３つのプ
ライマーで処理することを特徴とする方法に関する。
的二本鎖ＤＮＡ分子の一方の鎖または両方の鎖に突然変
異を導入する方法であって、（ａ）目的二本鎖ＤＮＡ分
子の鎖を物理的、化学的または酵素的手段により分離さ
せ、（ｂ）得られた一本鎖ＤＮＡ分子を、誘発因子を用
いて各プライマーの伸長生成物が合成される条件下、突
然変異誘発を起こさせようとするヌクレオチドにフラン
キングする２つのオリゴデオキシリボヌクレオチドプラ
イマーおよび突然変異誘発用第三オリゴデオキシリボヌ
クレオチドプライマーと接触させ、（ｃ）鋳型上に合成
されたプライマー伸長生成物を物理的、化学的または酵
素的手段により該鋳型から分離し、ついで（ｄ）工程（
ｃ）で得た一本鎖分子を、誘発因子を用いてプライマー
伸長生成物が合成される条件下、工程（ｂ）の３つのプ
ライマーで処理することを特徴とする方法に関する。
【００１７】本発明の方法は、従来のＰＣＲプロトコー
ルにおける重要な修飾を含んでおり、ＰＣＲに付随した
部位特異的突然変異誘発が可能となる。この修飾には、
ＰＣＲにおいて３つのプライマーを同時に使用すること
が含まれる。これら３つのプライマーのうちの一つは他
の２つの増幅プライマーの間に位置しており、所望の変
異を含んでいる。ＤＮＡ増幅の間、適当な条件下に、こ
の突然変異誘発用プライマーは増幅生成物の一部の中に
組み込まれる。この方法により、ＰＣＲ増幅の目的物の
いかなる部位にも所望の変異を組み込むことが可能にな
る。
ルにおける重要な修飾を含んでおり、ＰＣＲに付随した
部位特異的突然変異誘発が可能となる。この修飾には、
ＰＣＲにおいて３つのプライマーを同時に使用すること
が含まれる。これら３つのプライマーのうちの一つは他
の２つの増幅プライマーの間に位置しており、所望の変
異を含んでいる。ＤＮＡ増幅の間、適当な条件下に、こ
の突然変異誘発用プライマーは増幅生成物の一部の中に
組み込まれる。この方法により、ＰＣＲ増幅の目的物の
いかなる部位にも所望の変異を組み込むことが可能にな
る。
【００１８】変異部位における診断制限部位の設計に基
づく第二の任意の修飾により変異体の同定および突然変
異誘発の効率の評価が容易になる。この方法は、コード
配列の修飾、または制限部位の生成もしくは消滅などに
広範囲に適用され、前以てクローニングすることなくゲ
ノムＤＮＡ配列またはｍＲＮＡ配列の直接突然変異誘発
に用いることができる。
づく第二の任意の修飾により変異体の同定および突然変
異誘発の効率の評価が容易になる。この方法は、コード
配列の修飾、または制限部位の生成もしくは消滅などに
広範囲に適用され、前以てクローニングすることなくゲ
ノムＤＮＡ配列またはｍＲＮＡ配列の直接突然変異誘発
に用いることができる。
【００１９】本発明の部位特異的突然変異誘発法は、一
つのプライマーに含まれる部位特異的突然変異を特定の
標的物中に導入するため３つのプライマーを複製連鎖反
応において利用する。本発明の方法の原理を示す略図を
図１に示す。突然変異誘発の標的を含む配列にフランキ
ングする２つのプライマーをＰＣＲに使用する。第三の
ＰＣＲプライマーは、所望のヌクレオチド変化を含む突
然変異誘発用プライマーである。このプライマーは、Ｄ
ＮＡのいずれかの鎖に相補的となるように設計すること
ができる。
つのプライマーに含まれる部位特異的突然変異を特定の
標的物中に導入するため３つのプライマーを複製連鎖反
応において利用する。本発明の方法の原理を示す略図を
図１に示す。突然変異誘発の標的を含む配列にフランキ
ングする２つのプライマーをＰＣＲに使用する。第三の
ＰＣＲプライマーは、所望のヌクレオチド変化を含む突
然変異誘発用プライマーである。このプライマーは、Ｄ
ＮＡのいずれかの鎖に相補的となるように設計すること
ができる。
【００２０】第三の変異体プライマーをＰＣＲ生成物中
に組み込む機構を図１に示す。１回目のＰＣＲの結果、
５’末端に変異体プライマーを含む小さなＤＮＡ（一本
鎖）が生成する。この鎖はＰＣＲプライマーの一つによ
り鋳型として使用されてＤＮＡの両方の鎖に変異を含む
（２つの鎖の５’末端および３’末端に）小さな二本鎖
分子が生成する。３’末端の近くに変異を含む新たなＤ
ＮＡ鎖はプライマーとして働いて、前回においてまたは
最初のＤＮＡ鋳型に存在する通常のＰＣＲにより一層長
いＤＮＡ鎖が合成される。プライマー伸長により、変異
を含む目的長の一本鎖生成物が生成する。ついで、これ
ら生成物（完全長）が２つのＰＣＲプライマーにより鋳
型として用いられて、部位特異的突然変異を有する完全
長の分子を生成することができる。
に組み込む機構を図１に示す。１回目のＰＣＲの結果、
５’末端に変異体プライマーを含む小さなＤＮＡ（一本
鎖）が生成する。この鎖はＰＣＲプライマーの一つによ
り鋳型として使用されてＤＮＡの両方の鎖に変異を含む
（２つの鎖の５’末端および３’末端に）小さな二本鎖
分子が生成する。３’末端の近くに変異を含む新たなＤ
ＮＡ鎖はプライマーとして働いて、前回においてまたは
最初のＤＮＡ鋳型に存在する通常のＰＣＲにより一層長
いＤＮＡ鎖が合成される。プライマー伸長により、変異
を含む目的長の一本鎖生成物が生成する。ついで、これ
ら生成物（完全長）が２つのＰＣＲプライマーにより鋳
型として用いられて、部位特異的突然変異を有する完全
長の分子を生成することができる。
【００２１】本発明の方法を行うに際しては、二本鎖Ｄ
ＮＡ分子を突然変異誘発の鋳型として用いるのが望まし
い。しかしながら、一般に、精製形または非精製形のい
かなる核酸分子も出発核酸として用いることができる。 ただし、変異させることが望まれ二本鎖ＤＮＡ分子に変
換することのできる特定の核酸配列を含有していると思
われることが必要である。それゆえ、出発核酸は、たと
えばＤＮＡまたはＲＮＡ（メッセンジャーＲＮＡ（ｍＲ
ＮＡ）を含む）であってよく、該ＤＮＡまたはＲＮＡは
一本鎖であっても二本鎖であってもよい。加えて、出発
核酸はＤＮＡ−ＲＮＡハイブリッドであってもよい。出
発核酸が二本鎖ＤＮＡ分子でない場合は、まず二本鎖Ｄ
ＮＡ分子に変換しなければならない。たとえば、出発核
酸が一本鎖ｍＲＮＡであるなら、まず一本鎖ＤＮＡ分子
に変換し（たとえば、逆転写酵素を用いることによって
）、ついで二本鎖ＤＮＡ分子に変換しなければならない
（たとえば、Ｔａｑ ＤＮＡポリメラーゼを用いること
により）。
ＮＡ分子を突然変異誘発の鋳型として用いるのが望まし
い。しかしながら、一般に、精製形または非精製形のい
かなる核酸分子も出発核酸として用いることができる。 ただし、変異させることが望まれ二本鎖ＤＮＡ分子に変
換することのできる特定の核酸配列を含有していると思
われることが必要である。それゆえ、出発核酸は、たと
えばＤＮＡまたはＲＮＡ（メッセンジャーＲＮＡ（ｍＲ
ＮＡ）を含む）であってよく、該ＤＮＡまたはＲＮＡは
一本鎖であっても二本鎖であってもよい。加えて、出発
核酸はＤＮＡ−ＲＮＡハイブリッドであってもよい。出
発核酸が二本鎖ＤＮＡ分子でない場合は、まず二本鎖Ｄ
ＮＡ分子に変換しなければならない。たとえば、出発核
酸が一本鎖ｍＲＮＡであるなら、まず一本鎖ＤＮＡ分子
に変換し（たとえば、逆転写酵素を用いることによって
）、ついで二本鎖ＤＮＡ分子に変換しなければならない
（たとえば、Ｔａｑ ＤＮＡポリメラーゼを用いること
により）。
【００２２】変異を起こさせようとする核酸配列は出発
核酸分子の一部分だけでもよいし、全出発核酸分子であ
ってもよい。出発核酸分子は最初から純粋な形態で存在
する必要はない。たとえば、出発核酸分子は、ヒトゲノ
ムＤＮＡに含まれるβ−アドレナリン受容体遺伝子の一
部などの複合混合物の小分画であってもよいし、または
粗製の細胞抽出物中に含まれるｍＲＮＡであってもよい
。出発核酸分子は、たとえばプラスミドＤＮＡ、クロー
ニングＤＮＡ、相補ＤＮＡ（ｃＤＮＡ）、ゲノムＤＮＡ
、および実質的にあらゆる採取源（細菌、酵母、ウイル
スおよび植物や動物などの高等生物を含む）から得られ
た天然ＤＮＡを含む種々の採取源から得ることができる
。
核酸分子の一部分だけでもよいし、全出発核酸分子であ
ってもよい。出発核酸分子は最初から純粋な形態で存在
する必要はない。たとえば、出発核酸分子は、ヒトゲノ
ムＤＮＡに含まれるβ−アドレナリン受容体遺伝子の一
部などの複合混合物の小分画であってもよいし、または
粗製の細胞抽出物中に含まれるｍＲＮＡであってもよい
。出発核酸分子は、たとえばプラスミドＤＮＡ、クロー
ニングＤＮＡ、相補ＤＮＡ（ｃＤＮＡ）、ゲノムＤＮＡ
、および実質的にあらゆる採取源（細菌、酵母、ウイル
スおよび植物や動物などの高等生物を含む）から得られ
た天然ＤＮＡを含む種々の採取源から得ることができる
。
【００２３】本発明のプライマー（フランキングおよび
突然変異誘発用の両方）は、ＤＮＡ鎖に相補的なプライ
マー伸長生成物の合成が誘発される条件下、すなわちヌ
クレオチドおよびＤＮＡポリメラーゼなどの誘発因子の
存在下で適当な温度およびｐＨに置かれたときにＤＮＡ
合成の開始点として働くことができなければならない。 プライマーは突然変異誘発および増幅における最大効率
のためには一本鎖が好ましいが、二本鎖であってもよい
。二本鎖である場合は、伸長生成物の調製に使用する前
に、まず鎖を分離するように処理する。好ましくは、プ
ライマーはオリゴデオキシリボヌクレオチドである。 プライマーは、誘発因子の存在下で伸長生成物の合成を
開始するのに充分な長さを有していなければならない。 プライマーの正確な長さは、反応温度やプライマー源な
どを含む多くの因子に依存するであろう。
突然変異誘発用の両方）は、ＤＮＡ鎖に相補的なプライ
マー伸長生成物の合成が誘発される条件下、すなわちヌ
クレオチドおよびＤＮＡポリメラーゼなどの誘発因子の
存在下で適当な温度およびｐＨに置かれたときにＤＮＡ
合成の開始点として働くことができなければならない。 プライマーは突然変異誘発および増幅における最大効率
のためには一本鎖が好ましいが、二本鎖であってもよい
。二本鎖である場合は、伸長生成物の調製に使用する前
に、まず鎖を分離するように処理する。好ましくは、プ
ライマーはオリゴデオキシリボヌクレオチドである。 プライマーは、誘発因子の存在下で伸長生成物の合成を
開始するのに充分な長さを有していなければならない。 プライマーの正確な長さは、反応温度やプライマー源な
どを含む多くの因子に依存するであろう。
【００２４】一般に、プライマーの長さは約１５〜約７
０ヌクレオチド、好ましくは約２０〜約３０ヌクレオチ
ドの範囲である。第三の突然変異誘発用プライマーにお
けるミスマッチ（すなわち、変異）の数は重要ではない
。 突然変異誘発用プライマーが各ＤＮＡ鎖にハイブリダイ
ズすることができるように充分に相補的であることのみ
が必要なことである。一般に、各ＤＮＡ鎖とのハイブリ
ダイズ能に影響を与えることなく、約２０％までのミス
マッチが第三の突然変異誘発用プライマーに起こり得る
。
０ヌクレオチド、好ましくは約２０〜約３０ヌクレオチ
ドの範囲である。第三の突然変異誘発用プライマーにお
けるミスマッチ（すなわち、変異）の数は重要ではない
。 突然変異誘発用プライマーが各ＤＮＡ鎖にハイブリダイ
ズすることができるように充分に相補的であることのみ
が必要なことである。一般に、各ＤＮＡ鎖とのハイブリ
ダイズ能に影響を与えることなく、約２０％までのミス
マッチが第三の突然変異誘発用プライマーに起こり得る
。
【００２５】一般に、変異はすべて突然変異誘発用第三
プライマーから生じるように、フランキングプライマー
はミスマッチを含んでいない（すなわち、各ＤＮＡ鎖に
正確に相補的である）ことが好ましい。しかしながら、
突然変異誘発用プライマーからいえば、フランキングプ
ライマーは各ＤＮＡ鎖にハイブリダイズすることができ
るように充分に相補的であることのみが必要なことであ
る。この場合には、変異を導入するためにフランキング
プライマーを突然変異誘発用第三プライマーとともに用
いることもできる。
プライマーから生じるように、フランキングプライマー
はミスマッチを含んでいない（すなわち、各ＤＮＡ鎖に
正確に相補的である）ことが好ましい。しかしながら、
突然変異誘発用プライマーからいえば、フランキングプ
ライマーは各ＤＮＡ鎖にハイブリダイズすることができ
るように充分に相補的であることのみが必要なことであ
る。この場合には、変異を導入するためにフランキング
プライマーを突然変異誘発用第三プライマーとともに用
いることもできる。
【００２６】オリゴヌクレオチドプライマーの調製は、
適当な方法、たとえばホスホトリエステル法やホスホジ
エステル法を用いた化学的合成、またはその自動化態様
により行うことができる。生物学的採取源から単離した
プライマー（制限エンドヌクレアーゼ断片など）を用い
ることも可能である。出発核酸分子に由来するいかなる
特定のＤＮＡ配列も、本発明の方法により変異を起こさ
せることができる。特定の配列の所望の部分にハイブリ
ダイズする２つのフランキングプライマーおよび突然変
異誘発用プライマーを調製することができるように、該
配列中の充分な数の塩基が充分詳しくわかっていること
のみが必要なことである。ＤＮＡ配列塩基についての知
識が多くなればなるほど、標的ＤＮＡ配列に対するプラ
イマーの特異性を大きくすることができ、それゆえ該方
法の効率も良くなる。
適当な方法、たとえばホスホトリエステル法やホスホジ
エステル法を用いた化学的合成、またはその自動化態様
により行うことができる。生物学的採取源から単離した
プライマー（制限エンドヌクレアーゼ断片など）を用い
ることも可能である。出発核酸分子に由来するいかなる
特定のＤＮＡ配列も、本発明の方法により変異を起こさ
せることができる。特定の配列の所望の部分にハイブリ
ダイズする２つのフランキングプライマーおよび突然変
異誘発用プライマーを調製することができるように、該
配列中の充分な数の塩基が充分詳しくわかっていること
のみが必要なことである。ＤＮＡ配列塩基についての知
識が多くなればなるほど、標的ＤＮＡ配列に対するプラ
イマーの特異性を大きくすることができ、それゆえ該方
法の効率も良くなる。
【００２７】本発明の突然変異誘発法に用いるＰＣＲ法
について説明する。まず、標的二本鎖ＤＮＡ分子を鋳型
として用いる前に、まず別工程としてかまたはプライマ
ー伸長生成物の合成と同時に鎖を分離させる。この鎖の
分離は、物理的、化学的または酵素的手段を含む適当な
変性法により行うことができる。たとえば、ＤＮＡが完
全に（＞９９％）変性するまでＤＮＡを加熱することに
よりＤＮＡの鎖を分離する。典型的な熱変性には、約８
０°Ｃ〜約１０５°Ｃの温度および約１〜１０分間の時
間が採用される。
について説明する。まず、標的二本鎖ＤＮＡ分子を鋳型
として用いる前に、まず別工程としてかまたはプライマ
ー伸長生成物の合成と同時に鎖を分離させる。この鎖の
分離は、物理的、化学的または酵素的手段を含む適当な
変性法により行うことができる。たとえば、ＤＮＡが完
全に（＞９９％）変性するまでＤＮＡを加熱することに
よりＤＮＡの鎖を分離する。典型的な熱変性には、約８
０°Ｃ〜約１０５°Ｃの温度および約１〜１０分間の時
間が採用される。
【００２８】標的二本鎖ＤＮＡの相補鎖が分離されたら
、出発核酸がもともと二本鎖であるか一本鎖であるかに
拘わらず、これら鎖を二本鎖ＤＮＡの突然変異誘発のた
めの鋳型として容易に用いることができる。この突然変
異誘発法は、以下のようにして行うことができる。一般
に、突然変異誘発は、好ましくはｐＨ７〜９、最も好ま
しくは約８の緩衝水溶液中で行う。好ましくは、分離し
た鋳型鎖を含有する緩衝液にモル過剰（クローニングＤ
ＮＡの場合は通常、１０００：１＝プライマー：鋳型、
ゲノムＤＮＡの場合は通常、１０６：１＝プライマー：
鋳型）の３つのオリゴヌクレオチドプライマーを加える
。実際には、増幅しようとする配列が複合長鎖ＤＮＡ鎖
の混合物中に含まれる場合には、添加するプライマーの
量は一般に相補鎖（鋳型）の量のモル過剰である。本方
法の効率を良くするため、大モル過剰が好ましい。
、出発核酸がもともと二本鎖であるか一本鎖であるかに
拘わらず、これら鎖を二本鎖ＤＮＡの突然変異誘発のた
めの鋳型として容易に用いることができる。この突然変
異誘発法は、以下のようにして行うことができる。一般
に、突然変異誘発は、好ましくはｐＨ７〜９、最も好ま
しくは約８の緩衝水溶液中で行う。好ましくは、分離し
た鋳型鎖を含有する緩衝液にモル過剰（クローニングＤ
ＮＡの場合は通常、１０００：１＝プライマー：鋳型、
ゲノムＤＮＡの場合は通常、１０６：１＝プライマー：
鋳型）の３つのオリゴヌクレオチドプライマーを加える
。実際には、増幅しようとする配列が複合長鎖ＤＮＡ鎖
の混合物中に含まれる場合には、添加するプライマーの
量は一般に相補鎖（鋳型）の量のモル過剰である。本方
法の効率を良くするため、大モル過剰が好ましい。
【００２９】デオキシリボヌクレオシド三リン酸である
ｄＡＴＰ、ｄＣＴＰ、ｄＧＴＰおよびｄＴＴＰもまた突
然変異誘発反応混合物に適量で加え、得られた溶液を約
９０°Ｃ〜１００°Ｃに約１〜１０分間、好ましくは約
１〜４分間加熱する。この加熱期間の後に溶液を室温に
冷却する（プライマーのハイブリダイゼーションに好ま
しい）。この冷却混合物にプライマー伸長反応を誘発ま
たは触媒するための適当な薬剤を加え、当該技術分野で
知られた条件下で反応を起こさせる。この合成反応は、
室温から室温より高い温度で誘発因子がもはや有効に機
能しない温度までで起こる。
ｄＡＴＰ、ｄＣＴＰ、ｄＧＴＰおよびｄＴＴＰもまた突
然変異誘発反応混合物に適量で加え、得られた溶液を約
９０°Ｃ〜１００°Ｃに約１〜１０分間、好ましくは約
１〜４分間加熱する。この加熱期間の後に溶液を室温に
冷却する（プライマーのハイブリダイゼーションに好ま
しい）。この冷却混合物にプライマー伸長反応を誘発ま
たは触媒するための適当な薬剤を加え、当該技術分野で
知られた条件下で反応を起こさせる。この合成反応は、
室温から室温より高い温度で誘発因子がもはや有効に機
能しない温度までで起こる。
【００３０】誘発因子としては、プライマー伸長生成物
の合成を達成すべく機能する化合物または系であればい
かなるものであってもよいが、一般には酵素が用いられ
る。この目的に適した酵素の例としては、たとえば、大
腸菌ＤＮＡポリメラーゼＩ、大腸菌ＤＮＡポリメラーゼ
Ｉのクレノー断片、Ｔ４ ＤＮＡポリメラーゼ、他の利
用できるＤＮＡポリメラーゼ、逆転写酵素、およびＴａ
ｑ ＤＮＡポリメラーゼなどの熱安定酵素を含む他の酵
素などが挙げられ、これらは正しい仕方でのヌクレオチ
ドの組合せを容易にして、各ＤＮＡ鎖に相補的なプライ
マー伸長生成物を生成させる。一般に、この合成は各プ
ライマーの３’末端で開始され、合成が終止するまで鋳
型鎖に沿って５’方向に進行していき、長さの異なる分
子が生成する。しかしながら、上記と同じ方法を用い、
５’末端から合成を開始させ逆方向に進行させていく誘
発因子も存在するかもしれない。
の合成を達成すべく機能する化合物または系であればい
かなるものであってもよいが、一般には酵素が用いられ
る。この目的に適した酵素の例としては、たとえば、大
腸菌ＤＮＡポリメラーゼＩ、大腸菌ＤＮＡポリメラーゼ
Ｉのクレノー断片、Ｔ４ ＤＮＡポリメラーゼ、他の利
用できるＤＮＡポリメラーゼ、逆転写酵素、およびＴａ
ｑ ＤＮＡポリメラーゼなどの熱安定酵素を含む他の酵
素などが挙げられ、これらは正しい仕方でのヌクレオチ
ドの組合せを容易にして、各ＤＮＡ鎖に相補的なプライ
マー伸長生成物を生成させる。一般に、この合成は各プ
ライマーの３’末端で開始され、合成が終止するまで鋳
型鎖に沿って５’方向に進行していき、長さの異なる分
子が生成する。しかしながら、上記と同じ方法を用い、
５’末端から合成を開始させ逆方向に進行させていく誘
発因子も存在するかもしれない。
【００３１】新たに合成されたＤＮＡ鎖およびその相補
鎖は二本鎖分子を形成し、これがその後の工程に用いら
れる。それゆえ、上記鎖の分離および伸長生成物の合成
の各工程は、所望量の特定変異ＤＮＡ配列を産生するの
に必要なだけ繰り返すことができる。産生される特定変
異ＤＮＡ配列の量は、対数的に蓄積していくであろう。 上記のように、所望の変異を二本鎖ＤＮＡ鋳型の一方の
鎖に組み込むには少なくとも３サイクルのＰＣＲが必要
であり、所望の変異を両方の鎖に組み込むには４サイク
ルのＰＣＲが必要である。
鎖は二本鎖分子を形成し、これがその後の工程に用いら
れる。それゆえ、上記鎖の分離および伸長生成物の合成
の各工程は、所望量の特定変異ＤＮＡ配列を産生するの
に必要なだけ繰り返すことができる。産生される特定変
異ＤＮＡ配列の量は、対数的に蓄積していくであろう。 上記のように、所望の変異を二本鎖ＤＮＡ鋳型の一方の
鎖に組み込むには少なくとも３サイクルのＰＣＲが必要
であり、所望の変異を両方の鎖に組み込むには４サイク
ルのＰＣＲが必要である。
【００３２】本発明の方法は、段階的に（各工程の後に
試薬を新たに加える）行うこともできるし、同時に（す
べての試薬を最初の工程のときに加える）行うこともで
きるし、部分的に段階的に（所定の数の工程の後に試薬
を新たに加える）行うこともできる。本発明の方法は、
同時に行うのが好ましい。熱不安定酵素の場合のように
、熱などの鎖分離法が誘発因子を不活化する場合には、
各鎖分離工程の後に誘発因子を新たに補充することが必
要になる。同時法における変性のために熱を用いる場合
は、上昇温度（誘発因子に依存して好ましくは６０°Ｃ
〜９０°Ｃ、この温度ではＤＮＡは一本鎖と二本鎖が平
衡状態にある）でも機能する熱安定性ポリメラーゼ（た
とえば、Ｔａｑ ＤＮＡポリメラーゼなど）などの熱安
定な誘発因子を用いる。長さの一層短いＤＮＡのために
は、約５０°Ｃの低い温度を用いることができる。温度
の上限は、酵素が不活化する温度またはプライマーのハ
イブリダイゼーションが不充分になる温度に依存するで
あろう。本方法における各工程は、すべての試薬が最初
に存在しているにも拘わらず順番に起こる。適当な時間
が経過して所望の量の特定変異ＤＮＡ配列が得られたら
、公知方法により酵素を不活化するかまたは反応混合物
の成分を分離することにより反応を停止させる。
試薬を新たに加える）行うこともできるし、同時に（す
べての試薬を最初の工程のときに加える）行うこともで
きるし、部分的に段階的に（所定の数の工程の後に試薬
を新たに加える）行うこともできる。本発明の方法は、
同時に行うのが好ましい。熱不安定酵素の場合のように
、熱などの鎖分離法が誘発因子を不活化する場合には、
各鎖分離工程の後に誘発因子を新たに補充することが必
要になる。同時法における変性のために熱を用いる場合
は、上昇温度（誘発因子に依存して好ましくは６０°Ｃ
〜９０°Ｃ、この温度ではＤＮＡは一本鎖と二本鎖が平
衡状態にある）でも機能する熱安定性ポリメラーゼ（た
とえば、Ｔａｑ ＤＮＡポリメラーゼなど）などの熱安
定な誘発因子を用いる。長さの一層短いＤＮＡのために
は、約５０°Ｃの低い温度を用いることができる。温度
の上限は、酵素が不活化する温度またはプライマーのハ
イブリダイゼーションが不充分になる温度に依存するで
あろう。本方法における各工程は、すべての試薬が最初
に存在しているにも拘わらず順番に起こる。適当な時間
が経過して所望の量の特定変異ＤＮＡ配列が得られたら
、公知方法により酵素を不活化するかまたは反応混合物
の成分を分離することにより反応を停止させる。
【００３３】ＰＣＲ法を用いて変異を導入する従来法で
は、修飾が増幅ＤＮＡ標的の末端領域に限られ、また複
数の増幅工程が必要であった。これに対して、本発明の
方法では、段階的に行うこともできるが、同時、単一工
程法として行うことができ、また突然変異誘発も増幅Ｄ
ＮＡの末端領域に限られずＰＣＲ標的の内部のどこでも
変異を起こさせることができる。上記工程の結果として
反応生成物の混合物が得られることは上記から明らかで
ある。それゆえ、所望の変異ＤＮＡ分子が生成されたら
、種々の方法を用いて変異ＤＮＡ分子を野生型ＤＮＡ分
子から識別しなければならない。少なくとも２つの主要
な方法を用いることができる。
は、修飾が増幅ＤＮＡ標的の末端領域に限られ、また複
数の増幅工程が必要であった。これに対して、本発明の
方法では、段階的に行うこともできるが、同時、単一工
程法として行うことができ、また突然変異誘発も増幅Ｄ
ＮＡの末端領域に限られずＰＣＲ標的の内部のどこでも
変異を起こさせることができる。上記工程の結果として
反応生成物の混合物が得られることは上記から明らかで
ある。それゆえ、所望の変異ＤＮＡ分子が生成されたら
、種々の方法を用いて変異ＤＮＡ分子を野生型ＤＮＡ分
子から識別しなければならない。少なくとも２つの主要
な方法を用いることができる。
【００３４】第一に、変異体の生成に用いたオリゴヌク
レオチドは、厳格な条件下でのハイブリダイゼーション
によるスクリーニングに用いることができる。そのよう
な方法は放射性標識したオリゴヌクレオチドを使用し、
とりわけ単一の塩基変化のみが含まれる場合には、本来
、技術的な要求が厳しい。所望の変異を結果として引き
起こすミスマッチは、変異部位に診断制限酵素部位を生
成するようにするのが好ましい。この場合は、ＰＣＲ反
応における第三の突然変異誘発用プライマーは、所望の
特定変異だけでなく診断制限酵素部位をも生成するよう
に設計する。別法として、存在する制限酵素部位を変異
により除去してもよい。ついで、生成したまたは除去し
た診断制限断片長多型（ＲＦＬＰ）を用いてＰＣＲにお
ける突然変異誘発の発生および効率をモニターすること
ができ、組換えクローンのスクリーニングを容易にする
ことができる。図２は、ＰＣＲ生成物中に変異プライマ
ーを組み込むことにより生成したＲＦＬＰを用いて突然
変異誘発の効率を評価する方法を示す。
レオチドは、厳格な条件下でのハイブリダイゼーション
によるスクリーニングに用いることができる。そのよう
な方法は放射性標識したオリゴヌクレオチドを使用し、
とりわけ単一の塩基変化のみが含まれる場合には、本来
、技術的な要求が厳しい。所望の変異を結果として引き
起こすミスマッチは、変異部位に診断制限酵素部位を生
成するようにするのが好ましい。この場合は、ＰＣＲ反
応における第三の突然変異誘発用プライマーは、所望の
特定変異だけでなく診断制限酵素部位をも生成するよう
に設計する。別法として、存在する制限酵素部位を変異
により除去してもよい。ついで、生成したまたは除去し
た診断制限断片長多型（ＲＦＬＰ）を用いてＰＣＲにお
ける突然変異誘発の発生および効率をモニターすること
ができ、組換えクローンのスクリーニングを容易にする
ことができる。図２は、ＰＣＲ生成物中に変異プライマ
ーを組み込むことにより生成したＲＦＬＰを用いて突然
変異誘発の効率を評価する方法を示す。
【００３５】まず、増幅したＤＮＡを制限酵素で消化す
る。未消化のＰＣＲ生成物および消化されたＰＣＲ生成
物を電気泳動後に比較する。生成したＲＦＬＰにより新
たなＤＮＡ消化生成物の同定が可能となり、これが突然
変異誘発のインディケーターとなる。このインディケー
ターバンドと完全長ＰＣＲ生成物との比を比較すること
により、突然変異誘発の効率を定量することができる。 この方法はタンパク質コード配列のスクリーニングに最
も適しており、この場合、遺伝コードの縮重により、Ｒ
ＦＬＰの生成に必要なミスマッチを設計する際に柔軟性
が得られる。
る。未消化のＰＣＲ生成物および消化されたＰＣＲ生成
物を電気泳動後に比較する。生成したＲＦＬＰにより新
たなＤＮＡ消化生成物の同定が可能となり、これが突然
変異誘発のインディケーターとなる。このインディケー
ターバンドと完全長ＰＣＲ生成物との比を比較すること
により、突然変異誘発の効率を定量することができる。 この方法はタンパク質コード配列のスクリーニングに最
も適しており、この場合、遺伝コードの縮重により、Ｒ
ＦＬＰの生成に必要なミスマッチを設計する際に柔軟性
が得られる。
【００３６】本発明の方法は広範囲の応用の可能性があ
る。たとえば、シークエンシングプライマーを増幅に用
いることができることにより、突然変異誘発に複数のプ
ライマーを設計し試験するのが費用に対し最も効率のよ
いものとなる。ゲノムＤＮＡおよびｃＤＮＡに直接変異
を起こさせることができることにより、粗製の鋳型から
の未クローニング配列の調整、関連遺伝子の容易な分析
および単一細胞レベルでの遺伝子操作を含む種々の実験
を促進することができる。また、所望でない制限部位の
迅速な除去、適当なシグナルの導入、および都合のよい
制限酵素部位を欠くクローニング配列の正確な切片化も
容易になる。本発明の方法はまた、変異していない（野
生型）ＤＮＡ鎖に変異ＤＮＡ鎖がハイブリダイズしたヘ
テロ二本鎖ＤＮＡ分子を生成するのに使用することもで
きる。
る。たとえば、シークエンシングプライマーを増幅に用
いることができることにより、突然変異誘発に複数のプ
ライマーを設計し試験するのが費用に対し最も効率のよ
いものとなる。ゲノムＤＮＡおよびｃＤＮＡに直接変異
を起こさせることができることにより、粗製の鋳型から
の未クローニング配列の調整、関連遺伝子の容易な分析
および単一細胞レベルでの遺伝子操作を含む種々の実験
を促進することができる。また、所望でない制限部位の
迅速な除去、適当なシグナルの導入、および都合のよい
制限酵素部位を欠くクローニング配列の正確な切片化も
容易になる。本発明の方法はまた、変異していない（野
生型）ＤＮＡ鎖に変異ＤＮＡ鎖がハイブリダイズしたヘ
テロ二本鎖ＤＮＡ分子を生成するのに使用することもで
きる。
【００３７】本発明の方法の唯一の限界は、ＰＣＲ増幅
の束縛である。間違いの割合は１０，０００に１未満で
あると推定されているけれども、組み込み間違いに対す
る懸念のため増幅目的物のサイズは１〜２ｋｂに限るべ
きであると思われる。しかしながら、ＰＣＲ酵素学がも
っと進めば完全ｃＤＮＡやゲノムクローンなどの一層大
きい目的物を扱うことが可能となるであろう。
の束縛である。間違いの割合は１０，０００に１未満で
あると推定されているけれども、組み込み間違いに対す
る懸念のため増幅目的物のサイズは１〜２ｋｂに限るべ
きであると思われる。しかしながら、ＰＣＲ酵素学がも
っと進めば完全ｃＤＮＡやゲノムクローンなどの一層大
きい目的物を扱うことが可能となるであろう。
【実施例】つぎに、本発明を実施例に基づいてさらに詳
しく説明するが、本発明はこれらに限られるものではな
い。
しく説明するが、本発明はこれらに限られるものではな
い。
【００３８】実施例１（複製連鎖反応）最近の記載に従
ってＰＣＲを行った［クマー（Ｋｕｍａｒ，Ｒ．）、Ｔ
ｅｃｈｎｉｑｕｅ１、１３３〜１５２（１９８９）］。 使用した種々のプライマーの配列は下記表１に示してあ
る。 たいていの反応には３つのプライマーが含まれており、
この中には、増幅目的物のいずれかの端に位置する２つ
のプライマーが含まれていた（図１参照）。所望のヌク
レオチドミスマッチを有する第三のプライマーは突然変
異誘発部位にあり、フランキング増幅プライマーの間に
位置していた。一般に、プライマーの長さは２０〜３０
ヌクレオチドであり、アプライドバイオシステムズモデ
ル２８０Ｂ ＤＮＡ合成機（アプライド・バイオシステ
ムズ、フォスターシティー、ＣＡ）で合成した。プライ
マーの精製は、標準的な変性ポリアクリルアミドゲル電
気泳動により行った［マニアティス（Ｍａｎｉａｔｉｓ
）ら、モレキュラー・クローニング：ア・ラボラトリー
・マニュアル（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ：
Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ）、コールド
・スプリング・ハーバー・ラボラトリー、コールドスプ
リングハーバー、ＮＹ（１９８２）；オーシェル（Ａｕ
ｓｃｈｅｌ，Ｆ．Ｍ．）ら編、カレント・プロトコール
・イン・モレキュラー・バイオロジー（Ｃｕｒｒｅｎｔ
Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉ
ｏｌｏｇｙ）、ジョンウイリー＆サンズ、ＮＹ（１９８
７）参照］。プライマーを蒸留水に溶解して最終濃度を
２００〜４００ｎｇ／ｍｌとした。
ってＰＣＲを行った［クマー（Ｋｕｍａｒ，Ｒ．）、Ｔ
ｅｃｈｎｉｑｕｅ１、１３３〜１５２（１９８９）］。 使用した種々のプライマーの配列は下記表１に示してあ
る。 たいていの反応には３つのプライマーが含まれており、
この中には、増幅目的物のいずれかの端に位置する２つ
のプライマーが含まれていた（図１参照）。所望のヌク
レオチドミスマッチを有する第三のプライマーは突然変
異誘発部位にあり、フランキング増幅プライマーの間に
位置していた。一般に、プライマーの長さは２０〜３０
ヌクレオチドであり、アプライドバイオシステムズモデ
ル２８０Ｂ ＤＮＡ合成機（アプライド・バイオシステ
ムズ、フォスターシティー、ＣＡ）で合成した。プライ
マーの精製は、標準的な変性ポリアクリルアミドゲル電
気泳動により行った［マニアティス（Ｍａｎｉａｔｉｓ
）ら、モレキュラー・クローニング：ア・ラボラトリー
・マニュアル（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ：
Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ）、コールド
・スプリング・ハーバー・ラボラトリー、コールドスプ
リングハーバー、ＮＹ（１９８２）；オーシェル（Ａｕ
ｓｃｈｅｌ，Ｆ．Ｍ．）ら編、カレント・プロトコール
・イン・モレキュラー・バイオロジー（Ｃｕｒｒｅｎｔ
Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉ
ｏｌｏｇｙ）、ジョンウイリー＆サンズ、ＮＹ（１９８
７）参照］。プライマーを蒸留水に溶解して最終濃度を
２００〜４００ｎｇ／ｍｌとした。
【００３９】すべての場合に、ＰＣＲはジーン−アンプ
（Ｇｅｎｅ−Ａｍｐ）キット製造業者［パーキン−エル
マー（Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ）／シータス（Ｃｅｔ
ｕｓ）、ノーウオーク、ＣＴ］の指示に本質的に従って
行った。増幅は、特に断らない限り３０サイクルからな
っていた。各サイクルは、９４℃で１分間溶解、５０℃
で２分間アニーリング、および７２℃で３分間重合の各
工程からなっていた。７２℃での重合時間は、各サイク
ルの後で５秒延ばした。各ＰＣＲ反応混合物には、鋳型
ＤＮＡ（０．５μｇ）、２つのフランキングプライマー
（約１μｇ）および突然変異誘発用第三プライマー（４
〜１０００ｎｇ）を使用した。反応はすべて１００μｌ
の容量で行い、５単位のＴａｑポリメラーゼ（パーキン
−エルマー／シータス）および０．２５ｍＭの各ｄＡＴ
Ｐ、ｄＧＴＰ、ｄＣＴＰおよびｄＴＴＰが、５０ｍＭ
ＫＣｌ、１０ｍＭトリス（ｐＨ８．４）、２．５ｍＭ
ＭｇＣｌ２、０．１ｍｇ／ｍｌのゼラチン、０．０１％
ツイーン２０および０．０１％ＮＰ４０中に含まれてい
た。増幅生成物を−２０℃で貯蔵した。
（Ｇｅｎｅ−Ａｍｐ）キット製造業者［パーキン−エル
マー（Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ）／シータス（Ｃｅｔ
ｕｓ）、ノーウオーク、ＣＴ］の指示に本質的に従って
行った。増幅は、特に断らない限り３０サイクルからな
っていた。各サイクルは、９４℃で１分間溶解、５０℃
で２分間アニーリング、および７２℃で３分間重合の各
工程からなっていた。７２℃での重合時間は、各サイク
ルの後で５秒延ばした。各ＰＣＲ反応混合物には、鋳型
ＤＮＡ（０．５μｇ）、２つのフランキングプライマー
（約１μｇ）および突然変異誘発用第三プライマー（４
〜１０００ｎｇ）を使用した。反応はすべて１００μｌ
の容量で行い、５単位のＴａｑポリメラーゼ（パーキン
−エルマー／シータス）および０．２５ｍＭの各ｄＡＴ
Ｐ、ｄＧＴＰ、ｄＣＴＰおよびｄＴＴＰが、５０ｍＭ
ＫＣｌ、１０ｍＭトリス（ｐＨ８．４）、２．５ｍＭ
ＭｇＣｌ２、０．１ｍｇ／ｍｌのゼラチン、０．０１％
ツイーン２０および０．０１％ＮＰ４０中に含まれてい
た。増幅生成物を−２０℃で貯蔵した。
【表１】
【００４０】実施例２（制限消化）
制限酵素製造業者［ニュー・イングランド・バイオラブ
ズ（Ｎｅｗ Ｅｎｇｌａｎｄ Ｂｉｏｌａｂｓ）、ビバ
リー、ＭＡ；ストラタジーン（Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ）
、ラジョラ、ＣＡ］の指示に従い、アリコート（一般に
、１００μｌの反応混合物のうちの１０μｌ）を２５μ
ｌ反応容量での適当な制限酵素による消化に供した。こ
れと平行して他のアリコートを制限酵素緩衝液中でイン
キュベートした。インキュベーションは３７℃で２〜１
６時間行った。試料を水平１．０％アガロースゲル中で
の電気泳動により分離し、臭化エチジウムまたはメチレ
ンブルー染色により視覚化した［ヤング−シャープ（Ｙ
ｏｕｎｇ−Ｓｈａｒｐ，Ｄ．）およびクマー、Ｔｅｃｈ
ｎｉｑｕｅ１、１８３〜１８７（１９８９）］。
ズ（Ｎｅｗ Ｅｎｇｌａｎｄ Ｂｉｏｌａｂｓ）、ビバ
リー、ＭＡ；ストラタジーン（Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ）
、ラジョラ、ＣＡ］の指示に従い、アリコート（一般に
、１００μｌの反応混合物のうちの１０μｌ）を２５μ
ｌ反応容量での適当な制限酵素による消化に供した。こ
れと平行して他のアリコートを制限酵素緩衝液中でイン
キュベートした。インキュベーションは３７℃で２〜１
６時間行った。試料を水平１．０％アガロースゲル中で
の電気泳動により分離し、臭化エチジウムまたはメチレ
ンブルー染色により視覚化した［ヤング−シャープ（Ｙ
ｏｕｎｇ−Ｓｈａｒｐ，Ｄ．）およびクマー、Ｔｅｃｈ
ｎｉｑｕｅ１、１８３〜１８７（１９８９）］。
【００４１】実施例３（クローニングおよび分析）クマ
ーのＴｅｃｈｎｉｑｕｅ１、１３３〜１５２（１９８９
）のプロトコール１の記載に従い、増幅ＤＮＡを脱タン
パク質し、適当な制限酵素で消化した。制限消化および
ゲル精製後にｐＵＣ１２Ｎクローニングベクターを調製
した。 ＤＮＡライゲーションは、クマーのＴｅｃｈｎｉｑｕｅ
１、１３３〜１５２（１９８９）のプロトコール１の記
載に従い、Ｔ４ ＤＮＡリガーゼおよび緩衝液［ベセス
ダ・リサーチ・ラブズ（Ｂｅｔｈｅｓｄａ Ｒｅｓｅａ
ｒｃｈ Ｌａｂｓ）、ガイセルスバーグ、ＭＤ］を用い
て行った。製造業者の指示に従ってコンピテントな大腸
菌株ＤＨ５ａ（ベセスダ・リサーチ・ラブズ）をＤＮＡ
で形質転換し、イソプロピルチオガラクトシド（ＩＰＴ
Ｇ）およびＸ−ｇａｌ（ベセスダ・リサーチ・ラブズ）
を用いた青−白選択により組換えクローンを同定した。
ーのＴｅｃｈｎｉｑｕｅ１、１３３〜１５２（１９８９
）のプロトコール１の記載に従い、増幅ＤＮＡを脱タン
パク質し、適当な制限酵素で消化した。制限消化および
ゲル精製後にｐＵＣ１２Ｎクローニングベクターを調製
した。 ＤＮＡライゲーションは、クマーのＴｅｃｈｎｉｑｕｅ
１、１３３〜１５２（１９８９）のプロトコール１の記
載に従い、Ｔ４ ＤＮＡリガーゼおよび緩衝液［ベセス
ダ・リサーチ・ラブズ（Ｂｅｔｈｅｓｄａ Ｒｅｓｅａ
ｒｃｈ Ｌａｂｓ）、ガイセルスバーグ、ＭＤ］を用い
て行った。製造業者の指示に従ってコンピテントな大腸
菌株ＤＨ５ａ（ベセスダ・リサーチ・ラブズ）をＤＮＡ
で形質転換し、イソプロピルチオガラクトシド（ＩＰＴ
Ｇ）およびＸ−ｇａｌ（ベセスダ・リサーチ・ラブズ）
を用いた青−白選択により組換えクローンを同定した。
【００４２】プラスミドＤＮＡの調製は、オースベル（
Ａｕｓｕｂｅｌ，Ｆ．Ｍ．）らのカレント・プロトコー
ルズ・イン・モレキュラー・バイオロジー（Ｃｕｒｒｅ
ｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｉｎ ＭｏｌｅｃｕｌａｒＢ
ｉｏｌｏｇｙ）、グリーン・パブッリシング・アソシエ
ーツ（Ｇｒｅｅｎ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ａｓｓｏｃ
ｉａｔｅｓ）、ニューヨーク、ＮＹ（１９８８）に記載
の沸騰法により行った。ＤＮＡ配列分析は、試薬キット
［シークエナーゼキット、Ｕ．Ｓ．バイオケミカルズ（
Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ）、ＯＨ］を用いチェインタ
ーミネーター法により行った。シークエンシングに使用
したプライマーには、Ｍ１３正および逆プライマー（ニ
ュー・イングランド・バイオラブズ）および本研究で使
用するｔｒｋ遺伝子コード配列中で２５０ｂｐ離れて位
置する４つのプライマーが含まれていた。一部のシーク
エンシングは、デュポンジェネシス（Ｄｕｐｏｎｔ Ｇ
ｅｎｅｓｉｓ）２０００自動シークエンシングシステム
（デュポン、ウイルミントン、ＤＥ）を用いて行った。
Ａｕｓｕｂｅｌ，Ｆ．Ｍ．）らのカレント・プロトコー
ルズ・イン・モレキュラー・バイオロジー（Ｃｕｒｒｅ
ｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｉｎ ＭｏｌｅｃｕｌａｒＢ
ｉｏｌｏｇｙ）、グリーン・パブッリシング・アソシエ
ーツ（Ｇｒｅｅｎ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ａｓｓｏｃ
ｉａｔｅｓ）、ニューヨーク、ＮＹ（１９８８）に記載
の沸騰法により行った。ＤＮＡ配列分析は、試薬キット
［シークエナーゼキット、Ｕ．Ｓ．バイオケミカルズ（
Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ）、ＯＨ］を用いチェインタ
ーミネーター法により行った。シークエンシングに使用
したプライマーには、Ｍ１３正および逆プライマー（ニ
ュー・イングランド・バイオラブズ）および本研究で使
用するｔｒｋ遺伝子コード配列中で２５０ｂｐ離れて位
置する４つのプライマーが含まれていた。一部のシーク
エンシングは、デュポンジェネシス（Ｄｕｐｏｎｔ Ｇ
ｅｎｅｓｉｓ）２０００自動シークエンシングシステム
（デュポン、ウイルミントン、ＤＥ）を用いて行った。
【００４３】実施例４（変異の生成）
方法を示すため、ヒトｔｒｋ癌原遺伝子をモデル系とし
て用いた。増幅および突然変異誘発に使用したプライマ
ーの配列は、表１に示してある。図３および４に実験結
果を示す。本実験では、ヌクレオチド１０３５〜１０３
７に位置するＣｙｓ残基をコードするＴＧＣトリプレッ
トに変異を起こさせるため、ヒトｔｒｋ癌原遺伝子の１
．１ｋｂ ＤＮＡ断片（ヌクレオチド７７１〜１８８１
）［マーチン−ザンカ（Ｍａｒｔｉｎ−Ｚａｎｃａ，Ｄ
．）ら、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ａｎｄ Ｃｅｌｌｕｌａ
ｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ９、２４〜３３（１９８９）参照］
を増幅させた。該Ｃｙｓ残基をコードするＴＧＣトリプ
レットを取り巻く配列に相補的な２つの２４量体オリゴ
ヌクレオチドを設計した。プライマー２０３９（アンチ
センス鎖に相補的）には該ＴＧＣトリプレットの第一の
ヌクレオチドのＴ→Ａミスマッチが含まれ、プライマー
２０４０（センス鎖に相補的）にはＡ→Ｔミスマッチが
含まれている。両方のミスマッチともＴＧＣトリプレッ
トをＡＧＣに変異させ、その結果、コードタンパク生成
物でＣｙｓ→Ｓｅｒ変化が生じるように設計したもので
あった。このミスマッチはまた、増幅された１．１ｋｂ
ＤＮＡ断片において唯一のＨｉｎＦＩ部位が生成する
ように設計したものでもあった。
て用いた。増幅および突然変異誘発に使用したプライマ
ーの配列は、表１に示してある。図３および４に実験結
果を示す。本実験では、ヌクレオチド１０３５〜１０３
７に位置するＣｙｓ残基をコードするＴＧＣトリプレッ
トに変異を起こさせるため、ヒトｔｒｋ癌原遺伝子の１
．１ｋｂ ＤＮＡ断片（ヌクレオチド７７１〜１８８１
）［マーチン−ザンカ（Ｍａｒｔｉｎ−Ｚａｎｃａ，Ｄ
．）ら、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ａｎｄ Ｃｅｌｌｕｌａ
ｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ９、２４〜３３（１９８９）参照］
を増幅させた。該Ｃｙｓ残基をコードするＴＧＣトリプ
レットを取り巻く配列に相補的な２つの２４量体オリゴ
ヌクレオチドを設計した。プライマー２０３９（アンチ
センス鎖に相補的）には該ＴＧＣトリプレットの第一の
ヌクレオチドのＴ→Ａミスマッチが含まれ、プライマー
２０４０（センス鎖に相補的）にはＡ→Ｔミスマッチが
含まれている。両方のミスマッチともＴＧＣトリプレッ
トをＡＧＣに変異させ、その結果、コードタンパク生成
物でＣｙｓ→Ｓｅｒ変化が生じるように設計したもので
あった。このミスマッチはまた、増幅された１．１ｋｂ
ＤＮＡ断片において唯一のＨｉｎＦＩ部位が生成する
ように設計したものでもあった。
【００４４】ヒトｔｒｋ遺伝子のｃＤＮＡクローンを４
０サイクルＰＣＲ増幅における鋳型として用い、手順を
試験した。２つの別々の反応系（図３および図４）にお
いて、２つのフランキングプライマー（１７０９および
１７１２、表１）および２つの変異プライマー２０３９
および２０４０のいずれかを用いた。４つの異なる濃度
で変異プライマーを試験した。第三の変異プライマーは
、２つのＰＣＲプライマーに対して１：２５０、１：５
０、１：１０、１：５または１：１の比で使用した。突
然変異誘発の効率は、増幅ＤＮＡのＨｉｎＦＩ消化によ
りモニターした。これら３つのプライマーにおける変異
プライマーの濃度は、突然変異誘発の効率の重要な決定
因子である。
０サイクルＰＣＲ増幅における鋳型として用い、手順を
試験した。２つの別々の反応系（図３および図４）にお
いて、２つのフランキングプライマー（１７０９および
１７１２、表１）および２つの変異プライマー２０３９
および２０４０のいずれかを用いた。４つの異なる濃度
で変異プライマーを試験した。第三の変異プライマーは
、２つのＰＣＲプライマーに対して１：２５０、１：５
０、１：１０、１：５または１：１の比で使用した。突
然変異誘発の効率は、増幅ＤＮＡのＨｉｎＦＩ消化によ
りモニターした。これら３つのプライマーにおける変異
プライマーの濃度は、突然変異誘発の効率の重要な決定
因子である。
【００４５】図３および図４に示すように、突然変異誘
発用プライマーを１：２５０、１：５０、１：１０比で
使用したときに変異生成物は生成される。この範囲では
全集団中の変異体分子の画分は使用した変異プライマー
の量と相関する。突然変異誘発のためにプライマー２０
３９を用いた場合、変異体分子の最大量は１：５０およ
び１：１０比で観察された（図３）。プライマー２０４
０の場合は、突然変異誘発の最適比は１：５０であった
（図４）。変異プライマーを高濃度（１：５または１：
１）で使用した場合は完全長分子の産生は減少した。両
方の突然変異誘発用プライマーともＰＣＲ生成物中に組
み込むことができたが、プライマー２０４０を含む幾つ
かの反応からは小さな異常生成物も生成した（図４参照
）。これはプライマーに関連する人工産物であり、ＰＣ
Ｒ中のすべてではないが幾つかのプライマーで観察され
る。プライマーを注意深く選択するとともに未消化増幅
生成物と消化増幅生成物とを比較することにより、その
ような人工生成物を回避することができる。
発用プライマーを１：２５０、１：５０、１：１０比で
使用したときに変異生成物は生成される。この範囲では
全集団中の変異体分子の画分は使用した変異プライマー
の量と相関する。突然変異誘発のためにプライマー２０
３９を用いた場合、変異体分子の最大量は１：５０およ
び１：１０比で観察された（図３）。プライマー２０４
０の場合は、突然変異誘発の最適比は１：５０であった
（図４）。変異プライマーを高濃度（１：５または１：
１）で使用した場合は完全長分子の産生は減少した。両
方の突然変異誘発用プライマーともＰＣＲ生成物中に組
み込むことができたが、プライマー２０４０を含む幾つ
かの反応からは小さな異常生成物も生成した（図４参照
）。これはプライマーに関連する人工産物であり、ＰＣ
Ｒ中のすべてではないが幾つかのプライマーで観察され
る。プライマーを注意深く選択するとともに未消化増幅
生成物と消化増幅生成物とを比較することにより、その
ような人工生成物を回避することができる。
【００４６】実施例５（変異体のクローニングおよび分
析） 突然変異誘発の頻度を試験するため、ＮｃｏＩおよびＢ
ａｍＨＩで消化したｐＵＣ１２Ｎベクター中にＰＣＲ生
成物をクローニングした。各１０単位のＮｃｏＩおよび
ＢａｍＨＩを用い、ｐＵＣ１２Ｎ（１μｇ）を３７℃に
て１時間消化した。消化したＤＮＡ（２．５ｋｂ）を１
．０％アガロースゲル中の電気泳動および電気溶出（ｅ
ｌｅｃｔｒｏｅｌｕｔｉｏｎ）により精製した（マニア
チスらの上記文献参照）。 ベセスダ・リサーチ・ラブズより提供された緩衝液を用
い、上記ベクター（５０ｎｇ）およびＰＣＲ生成物（１
００〜２００ｎｇ；ＮｃｏＩおよびＢａｍＨＩで消化）
を２０μｌ反応中、Ｔ４ＤＮＡリガーゼ（ベセスダ・リ
サーチ・ラブズ）を用いて１６℃で１６時間ライゲート
した。組換え体の青／白選択のため、アンピシリン、Ｘ
−ｇａｌおよびＩＰＴＧを含有するプレート上にコロニ
ーをプレーティングした。白色のコロニーを取り出し、
制限酵素消化および電気泳動によりプラスミド調製物を
分析した。
析） 突然変異誘発の頻度を試験するため、ＮｃｏＩおよびＢ
ａｍＨＩで消化したｐＵＣ１２Ｎベクター中にＰＣＲ生
成物をクローニングした。各１０単位のＮｃｏＩおよび
ＢａｍＨＩを用い、ｐＵＣ１２Ｎ（１μｇ）を３７℃に
て１時間消化した。消化したＤＮＡ（２．５ｋｂ）を１
．０％アガロースゲル中の電気泳動および電気溶出（ｅ
ｌｅｃｔｒｏｅｌｕｔｉｏｎ）により精製した（マニア
チスらの上記文献参照）。 ベセスダ・リサーチ・ラブズより提供された緩衝液を用
い、上記ベクター（５０ｎｇ）およびＰＣＲ生成物（１
００〜２００ｎｇ；ＮｃｏＩおよびＢａｍＨＩで消化）
を２０μｌ反応中、Ｔ４ＤＮＡリガーゼ（ベセスダ・リ
サーチ・ラブズ）を用いて１６℃で１６時間ライゲート
した。組換え体の青／白選択のため、アンピシリン、Ｘ
−ｇａｌおよびＩＰＴＧを含有するプレート上にコロニ
ーをプレーティングした。白色のコロニーを取り出し、
制限酵素消化および電気泳動によりプラスミド調製物を
分析した。
【００４７】プライマー２０３９を１：２５０または１
：５０の比で含有する反応からの生成物の代表的分析結
果を、図５および図６にそれぞれ示す。野生型と変異組
換え体とは、プラスミドＤＮＡのＨｉｎＦＩ消化により
容易に識別することができる。野生型プラスミドからは
診断用１．３ｋｂバンドが得られ、アミノ酸残基３４５
でＣｙｓ→Ｓｅｒ変化により変異を起こしたｔｒｋ配列
を含有するプラスミドは９７５ｂｐのバンドを示し、こ
れは新たにＨｉｎＦＩ部位を生じたＴ→Ａ変化の診断と
なる。変異プライマーを１：２５０比で含有する反応か
らの増幅生成物に由来するクローンでは、５つの組換え
体のうち２つが変異を含んでいた（図５）。１：５０比
の突然変異誘発用プライマーでＰＣＲ生成物をクローニ
ングして得られた１１の組換え体のうち６つが所望の変
異を含んでいた（図６）。これらクローンのうちの一つ
（クローン９、図６）は、１．３ｋｂおよび９７５ｂｐ
の両診断バンドが等モル比で現れていることから明らか
なように、変異配列と野生型配列との混合であると思わ
れた。このクローンは、明らかに、ＤＮＡの野生型と変
異鎖とのヘテロ二本鎖で大腸菌を形質転換することによ
り生成したものであった。
：５０の比で含有する反応からの生成物の代表的分析結
果を、図５および図６にそれぞれ示す。野生型と変異組
換え体とは、プラスミドＤＮＡのＨｉｎＦＩ消化により
容易に識別することができる。野生型プラスミドからは
診断用１．３ｋｂバンドが得られ、アミノ酸残基３４５
でＣｙｓ→Ｓｅｒ変化により変異を起こしたｔｒｋ配列
を含有するプラスミドは９７５ｂｐのバンドを示し、こ
れは新たにＨｉｎＦＩ部位を生じたＴ→Ａ変化の診断と
なる。変異プライマーを１：２５０比で含有する反応か
らの増幅生成物に由来するクローンでは、５つの組換え
体のうち２つが変異を含んでいた（図５）。１：５０比
の突然変異誘発用プライマーでＰＣＲ生成物をクローニ
ングして得られた１１の組換え体のうち６つが所望の変
異を含んでいた（図６）。これらクローンのうちの一つ
（クローン９、図６）は、１．３ｋｂおよび９７５ｂｐ
の両診断バンドが等モル比で現れていることから明らか
なように、変異配列と野生型配列との混合であると思わ
れた。このクローンは、明らかに、ＤＮＡの野生型と変
異鎖とのヘテロ二本鎖で大腸菌を形質転換することによ
り生成したものであった。
【００４８】実施例６（突然変異誘発の効率）クローニ
ングＤＮＡ鋳型の効率的な増幅は４０サイクル未満のＰ
ＣＲで達成することができ、組み込みミスによる間違い
の割合は増幅のサイクル数が増えるほど高くなるので、
突然変異誘発の効率に及ぼす増幅レベルの影響を試験し
た。プライマー１７０９、１７１２および２０３９を含
有する（１：２５０比で）１セットの反応液を２５、３
５、４０、４５、５０、５５および６０サイクル増幅さ
せた。各反応のアリコートをＨｉｎＦＩ消化により試験
した。その結果を図７に示す。ＰＣＲを２５サイクルし
か行わなかったものも含め、すべての反応液において変
異生成物を検出することができた。予期されるように、
増幅生成物の全収量は増幅のサイクルが増大するほど大
きくなる。しかしながら、この実験において異なる増幅
レベルにおける野生型分子と変異分子との比は多かれ少
なかれ一定であるように思われる。本発明者らは、２５
、４０および６０サイクルのＰＣＲから得られた増幅生
成物をクローニングした。各場合において突然変異誘発
の効率は５０％よりも良かった。これらの結果は、中位
のレベルの増幅後に変異を有効に組み込むことができる
ことを示している。
ングＤＮＡ鋳型の効率的な増幅は４０サイクル未満のＰ
ＣＲで達成することができ、組み込みミスによる間違い
の割合は増幅のサイクル数が増えるほど高くなるので、
突然変異誘発の効率に及ぼす増幅レベルの影響を試験し
た。プライマー１７０９、１７１２および２０３９を含
有する（１：２５０比で）１セットの反応液を２５、３
５、４０、４５、５０、５５および６０サイクル増幅さ
せた。各反応のアリコートをＨｉｎＦＩ消化により試験
した。その結果を図７に示す。ＰＣＲを２５サイクルし
か行わなかったものも含め、すべての反応液において変
異生成物を検出することができた。予期されるように、
増幅生成物の全収量は増幅のサイクルが増大するほど大
きくなる。しかしながら、この実験において異なる増幅
レベルにおける野生型分子と変異分子との比は多かれ少
なかれ一定であるように思われる。本発明者らは、２５
、４０および６０サイクルのＰＣＲから得られた増幅生
成物をクローニングした。各場合において突然変異誘発
の効率は５０％よりも良かった。これらの結果は、中位
のレベルの増幅後に変異を有効に組み込むことができる
ことを示している。
【００４９】実施例７（ベクター中にクローニングした
配列の直接突然変異誘発） ｐＵＣおよび関連プラスミド（ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔ
など）やバクテリオファージ（Ｍ１３やλなど）などの
標準クローニングベクターは、配列および変異分析の開
始点として一般に用いられる。そのようなベクターでク
ローニングした配列の直接突然変異誘発のための特定の
突然変異誘発用プライマーと組み合わせて標準シークエ
ンシングプライマーを使用する可能性を試験した。ベク
ターｐＵＣ１２Ｎ中にクローニングしたヒトｔｒｋ ｃ
ＤＮＡの１．１ｋｂ断片を、プライマー２０３９（表１
、上記）を用いた突然変異誘発の鋳型として用いた。Ｐ
ＣＲのため、シークエンシングプライマー（正および逆
）および種々の濃度の突然変異誘発用プライマーを用い
た。４０サイクル増幅した後、ＨｉｎＦＩ消化し、ゲル
分析にかけた。製造業者（ニュー・イングランド・バイ
オラブズ）の指示する条件下、増幅ＤＮＡの１／１０が
１０単位のＨｉｎＦＩで消化された。これら消化生成物
をアガロースゲル上で分析した。その結果を図８に示す
。
配列の直接突然変異誘発） ｐＵＣおよび関連プラスミド（ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔ
など）やバクテリオファージ（Ｍ１３やλなど）などの
標準クローニングベクターは、配列および変異分析の開
始点として一般に用いられる。そのようなベクターでク
ローニングした配列の直接突然変異誘発のための特定の
突然変異誘発用プライマーと組み合わせて標準シークエ
ンシングプライマーを使用する可能性を試験した。ベク
ターｐＵＣ１２Ｎ中にクローニングしたヒトｔｒｋ ｃ
ＤＮＡの１．１ｋｂ断片を、プライマー２０３９（表１
、上記）を用いた突然変異誘発の鋳型として用いた。Ｐ
ＣＲのため、シークエンシングプライマー（正および逆
）および種々の濃度の突然変異誘発用プライマーを用い
た。４０サイクル増幅した後、ＨｉｎＦＩ消化し、ゲル
分析にかけた。製造業者（ニュー・イングランド・バイ
オラブズ）の指示する条件下、増幅ＤＮＡの１／１０が
１０単位のＨｉｎＦＩで消化された。これら消化生成物
をアガロースゲル上で分析した。その結果を図８に示す
。
【００５０】野生型の増幅生成物（約１．１ｋｂ）は、
クローニングプラスミドのポリ−リンカー中にＨｉｎＦ
Ｉ部位を含む。このポリ−リンカー中のＨｉｎＦＩ部位
の存在により、酵素消化の効率の容易なモニタリングが
可能となる。変異生成物は、上記に加えて、突然変異誘
発部位に第二のＨｉｎＦＩ部位を有する。このことによ
り、増幅生成物中での変異分子の容易な同定が可能とな
る。このポリ−リンカー中のＨｉｎＦＩ部位の存在によ
り、酵素消化の効率の容易なモニタリングが可能となる
。これら３つのプライマーを用いた増幅の結果、本実験
において変異ｔｒｋ配列および野生型ｔｒｋ配列が効率
的に産生される（図８）。これらの結果は、クローニン
グ配列中に変異を導入するための遺伝子特異的突然変異
誘発用プライマーとともにユニバーサルシークエンシン
グプライマーを用いることができることを示している。
クローニングプラスミドのポリ−リンカー中にＨｉｎＦ
Ｉ部位を含む。このポリ−リンカー中のＨｉｎＦＩ部位
の存在により、酵素消化の効率の容易なモニタリングが
可能となる。変異生成物は、上記に加えて、突然変異誘
発部位に第二のＨｉｎＦＩ部位を有する。このことによ
り、増幅生成物中での変異分子の容易な同定が可能とな
る。このポリ−リンカー中のＨｉｎＦＩ部位の存在によ
り、酵素消化の効率の容易なモニタリングが可能となる
。これら３つのプライマーを用いた増幅の結果、本実験
において変異ｔｒｋ配列および野生型ｔｒｋ配列が効率
的に産生される（図８）。これらの結果は、クローニン
グ配列中に変異を導入するための遺伝子特異的突然変異
誘発用プライマーとともにユニバーサルシークエンシン
グプライマーを用いることができることを示している。
【００５１】実施例８（ゲノムＤＮＡの直接突然変異誘
発） ＰＣＲ突然変異誘発プロトコールが提供する最も顕著な
点は、ゲノムＤＮＡおよびｃＤＮＡ配列を直接突然変異
誘発することができることである。ゲノムＤＮＡを鋳型
として用いて突然変異誘発プロトコールを試験した。こ
の応用を説明するため、β−アドレナリン受容体遺伝子
を用いた［エモリン（Ｅｍｏｒｉｎｅ，Ｌ．Ｊ．）ら、
Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ８９、
６９９５〜６９９９（１９８７）］。β−アドレナリン
受容体遺伝子（イントロンを欠く）の完全なコード配列
は、Ａ４３１細胞株またはヒトゲノムＤＮＡから調製し
たｃＤＮＡからの一対のＰＣＲプライマー（表１）を用
いて増幅させることができる。突然変異誘発用プライマ
ーは、β−アドレナリン受容体遺伝子の細胞質ドメイン
中の配列に相補的となるように設計した。このプライマ
ーは、コードされたアミノ酸配列を変化させることなく
該遺伝子中の唯一のＢｇｌＩＩ部位を破壊するように設
計した単一の点変異を含んでいた（表１）。それゆえ、
この突然変異誘発用プライマーの組み込みは、ＰＣＲ生
成物のＲＦＬＰ分析によりモニターすることができる。 ２つのＰＣＲプライマーおよび種々の比の突然変異誘発
用第三プライマーを含有するＰＣＲ反応液中にヒトゲノ
ムＤＮＡ（１００ｎｇアリコート）を用いた。４０サイ
クルのＰＣＲの後、各反応からのアリコートをＢｇｌＩ
Ｉ消化および電気泳動により試験した。その結果を図９
に示す。
発） ＰＣＲ突然変異誘発プロトコールが提供する最も顕著な
点は、ゲノムＤＮＡおよびｃＤＮＡ配列を直接突然変異
誘発することができることである。ゲノムＤＮＡを鋳型
として用いて突然変異誘発プロトコールを試験した。こ
の応用を説明するため、β−アドレナリン受容体遺伝子
を用いた［エモリン（Ｅｍｏｒｉｎｅ，Ｌ．Ｊ．）ら、
Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ８９、
６９９５〜６９９９（１９８７）］。β−アドレナリン
受容体遺伝子（イントロンを欠く）の完全なコード配列
は、Ａ４３１細胞株またはヒトゲノムＤＮＡから調製し
たｃＤＮＡからの一対のＰＣＲプライマー（表１）を用
いて増幅させることができる。突然変異誘発用プライマ
ーは、β−アドレナリン受容体遺伝子の細胞質ドメイン
中の配列に相補的となるように設計した。このプライマ
ーは、コードされたアミノ酸配列を変化させることなく
該遺伝子中の唯一のＢｇｌＩＩ部位を破壊するように設
計した単一の点変異を含んでいた（表１）。それゆえ、
この突然変異誘発用プライマーの組み込みは、ＰＣＲ生
成物のＲＦＬＰ分析によりモニターすることができる。 ２つのＰＣＲプライマーおよび種々の比の突然変異誘発
用第三プライマーを含有するＰＣＲ反応液中にヒトゲノ
ムＤＮＡ（１００ｎｇアリコート）を用いた。４０サイ
クルのＰＣＲの後、各反応からのアリコートをＢｇｌＩ
Ｉ消化および電気泳動により試験した。その結果を図９
に示す。
【００５２】１．４ｋｂの増幅配列をＢｇｌＩＩで１回
開裂し、約８００ｂｐおよび６００ｂｐの断片を得る。 突然変異誘発用第三プライマーが組み込まれると該Ｂｇ
ｌＩＩ部位の欠けた増幅生成物（それゆえ、ＢｇｌＩＩ
開裂に抵抗性の生成物）が生じる。この実験は、本発明
の突然変異誘発系の２つの特徴を説明している、すなわ
ち、ゲノム配列の突然変異誘発は前以てクローニングす
ることなく可能であること、および変異体の分析のため
の診断試験として制限酵素部位の生成および消失の両方
を用いることができることである。
開裂し、約８００ｂｐおよび６００ｂｐの断片を得る。 突然変異誘発用第三プライマーが組み込まれると該Ｂｇ
ｌＩＩ部位の欠けた増幅生成物（それゆえ、ＢｇｌＩＩ
開裂に抵抗性の生成物）が生じる。この実験は、本発明
の突然変異誘発系の２つの特徴を説明している、すなわ
ち、ゲノム配列の突然変異誘発は前以てクローニングす
ることなく可能であること、および変異体の分析のため
の診断試験として制限酵素部位の生成および消失の両方
を用いることができることである。
【００５３】実施例９（突然変異誘発と組み合わせた制
限断片長多型の生成） ＰＣＲ増幅後に突然変異誘発の効率を評価するための突
然変異誘発と組み合わせた制限断片長多型の使用につい
ても調べた。この原理を説明するため、ヒトｔｒｋ癌原
遺伝子の細胞外ドメイン中の１１個のシステイン残基の
それぞれに変異を起こさせるようにプライマーを設計し
た。これら各プライマーは、特定の部位でＣｙｓ→セリ
ン変化を生じさせ、診断制限多型を同時に生成させると
期待された。これらプライマーの目的領域の配列を表１
に示す。生成した多型からは、配列中の１〜５個の特異
的ミスマッチの結果、新たな制限部位の生成または前に
存在していた制限部位の破壊のいずれかを生じす。
限断片長多型の生成） ＰＣＲ増幅後に突然変異誘発の効率を評価するための突
然変異誘発と組み合わせた制限断片長多型の使用につい
ても調べた。この原理を説明するため、ヒトｔｒｋ癌原
遺伝子の細胞外ドメイン中の１１個のシステイン残基の
それぞれに変異を起こさせるようにプライマーを設計し
た。これら各プライマーは、特定の部位でＣｙｓ→セリ
ン変化を生じさせ、診断制限多型を同時に生成させると
期待された。これらプライマーの目的領域の配列を表１
に示す。生成した多型からは、配列中の１〜５個の特異
的ミスマッチの結果、新たな制限部位の生成または前に
存在していた制限部位の破壊のいずれかを生じす。
【００５４】１１のケースのうちの４ケースにおいては
、Ｃｙｓ→Ｓｅｒ変化を生じるのに必要なミスマッチの
直接の結果によるものである。他の６ケースにおいては
、ＲＦＬＰを生成させるためにＣｙｓコドンの外側にも
ミスマッチを導入した。１つのケースにおいては、ＲＦ
ＬＰはＣｙｓコドン変異とは関係せず、隣接するコドン
の第三塩基のサイレントな（ｓｉｌｅｎｔ）変化の結果
によるものであった。このことは、本発明の方法の可能
性を明らかに説明している。そのような束縛された状況
（特定のアミノ酸変化、たとえばＣｙｓ→Ｓｅｒが要求
されること）においても、コード配列中に５以下の変化
を導入して調べた１１のケースのそれぞれで有用なＲＦ
ＬＰを生成することが可能である。
、Ｃｙｓ→Ｓｅｒ変化を生じるのに必要なミスマッチの
直接の結果によるものである。他の６ケースにおいては
、ＲＦＬＰを生成させるためにＣｙｓコドンの外側にも
ミスマッチを導入した。１つのケースにおいては、ＲＦ
ＬＰはＣｙｓコドン変異とは関係せず、隣接するコドン
の第三塩基のサイレントな（ｓｉｌｅｎｔ）変化の結果
によるものであった。このことは、本発明の方法の可能
性を明らかに説明している。そのような束縛された状況
（特定のアミノ酸変化、たとえばＣｙｓ→Ｓｅｒが要求
されること）においても、コード配列中に５以下の変化
を導入して調べた１１のケースのそれぞれで有用なＲＦ
ＬＰを生成することが可能である。
【図１】 ２つの通常のＰＣＲプライマーおよび所望
の変異を有する突然変異誘発用プライマーを用いた突然
変異誘発ＰＣＲプロトコールを示す模式図。
の変異を有する突然変異誘発用プライマーを用いた突然
変異誘発ＰＣＲプロトコールを示す模式図。
【図２】 ＰＣＲによって生成した部位特異的突然変
異誘発のＲＦＬＰ分析を示す模式図。
異誘発のＲＦＬＰ分析を示す模式図。
【図３】 １：１の比のプライマー１７０９および１
７１２および種々の濃度の突然変異誘発用プライマー２
０３９を用いて行ったヒトｔｒｋ癌原遺伝子の１．１ｋ
ｂ断片のＰＣＲ増幅の結果を示す写真。
７１２および種々の濃度の突然変異誘発用プライマー２
０３９を用いて行ったヒトｔｒｋ癌原遺伝子の１．１ｋ
ｂ断片のＰＣＲ増幅の結果を示す写真。
【図４】 １：１の比のプライマー１７０９および１
７１２および種々の濃度の突然変異誘発用プライマー２
０４０を用いて行ったヒトｔｒｋ癌原遺伝子の１．１ｋ
ｂ断片のＰＣＲ増幅の結果を示す写真。
７１２および種々の濃度の突然変異誘発用プライマー２
０４０を用いて行ったヒトｔｒｋ癌原遺伝子の１．１ｋ
ｂ断片のＰＣＲ増幅の結果を示す写真。
【図５】 突然変異誘発用プライマーを１：２５０の
比で含有する反応生成物から得られたクローンを示す写
真。
比で含有する反応生成物から得られたクローンを示す写
真。
【図６】 突然変異誘発用プライマーを１：５０の比
で含有する反応生成物から得られたクローンを示す写真
。
で含有する反応生成物から得られたクローンを示す写真
。
【図７】 ｔｒｋ癌原遺伝子の１．１ｋｂ断片を増幅
してＣｙｓ残基をＳｅｒ残基に変異させた場合の、増幅
の程度が突然変異誘発の効率に及ぼす影響を示す写真。
してＣｙｓ残基をＳｅｒ残基に変異させた場合の、増幅
の程度が突然変異誘発の効率に及ぼす影響を示す写真。
【図８】 ｐＵＣシークエンシングプライマーを用い
た突然変異誘発を示す写真。
た突然変異誘発を示す写真。
【図９】 ゲノムＤＮＡの直接突然変異誘発を示す写
真。
真。
【図１０】 ヒトｔｒｋ癌原遺伝子の 細胞外ドメイ
ンに位置する１１個のシステイン残基における制限断片
長多型を示す模式図。
ンに位置する１１個のシステイン残基における制限断片
長多型を示す模式図。
【図１１】 ヒトｔｒｋ癌原遺伝子の 細胞外ドメイ
ンに位置する１１個のシステイン残基における制限断片
長多型を示す模式図。
ンに位置する１１個のシステイン残基における制限断片
長多型を示す模式図。
Claims (19)
- 【請求項１】 出発核酸分子に由来する目的二本鎖Ｄ
ＮＡ分子の一方の鎖または両方の鎖に突然変異を導入す
る方法であって、（ａ）出発核酸分子に由来する目的二
本鎖ＤＮＡ分子を、突然変異を起こさせようとするヌク
レオチドにフランキングする２つのプライマーおよび突
然変異誘発用第三プライマーと接触させ、ついで（ｂ）
上記反応混合物を充分な回数のＰＣＲに供して目的二本
鎖ＤＮＡ分子の一方の鎖または両方の鎖に突然変異を起
こさせ、該突然変異を起こしたＤＮＡ配列を増幅させる
ことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 出発核酸分子がゲノムＤＮＡである請
求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 出発核酸分子がＲＮＡである請求項１
に記載の方法。 - 【請求項４】 ＲＮＡがメッセンジャーＲＮＡである
請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 出発核酸分子が相補ＤＮＡである請求
項１に記載の方法。 - 【請求項６】 出発核酸分子がＤＮＡ−ＲＮＡハイブ
リッドである請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 突然変異を起こさせようとする核酸配
列が出発核酸分子の一部分である請求項１に記載の方法
。 - 【請求項８】 突然変異を起こさせようとする核酸配
列が全出発核酸分子を構成するものである請求項１に記
載の方法。 - 【請求項９】 出発ＤＮＡが未精製のものである請求
項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 出発核酸分子がプラスミドＤＮＡで
ある請求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】 出発核酸分子がクローニングＤＮＡ
である請求項１に記載の方法。 - 【請求項１２】 突然変異誘発用プライマーが単一の
ミスマッチを含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項１３】 突然変異誘発用プライマーが２以上
のミスマッチを含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項１４】 フランキングプライマーの一方また
は両方が１または２以上のミスマッチを含む請求項１に
記載の方法。 - 【請求項１５】 ＰＣＲの回数が３〜約６０の範囲で
ある請求項１に記載の方法。 - 【請求項１６】 診断用制限酵素部位の生成または存
在する診断用制限酵素部位の除去のために突然変異誘発
用第三プライマーを使用する、請求項１、１２または１
３に記載の方法。 - 【請求項１７】 出発核酸分子に由来する目的二本鎖
ＤＮＡ分子の一方の鎖または両方の鎖に突然変異を導入
する方法であって、（ａ）目的二本鎖ＤＮＡ分子の鎖を
物理的、化学的または酵素的手段により分離させ、（ｂ
）得られた一本鎖ＤＮＡ分子を、誘発因子を用いて各プ
ライマーの伸長生成物が合成される条件下、突然変異誘
発を起こさせようとするヌクレオチドにフランキングす
る２つのオリゴデオキシリボヌクレオチドプライマーお
よび突然変異誘発用第三オリゴデオキシリボヌクレオチ
ドプライマーと接触させ、（ｃ）鋳型上に合成されたプ
ライマー伸長生成物を物理的、化学的または酵素的手段
により該鋳型から分離し、ついで（ｄ）工程（ｃ）で得
た一本鎖分子を、誘発因子を用いてプライマー伸長生成
物が合成される条件下、工程（ｂ）の３つのプライマー
で処理することを特徴とする方法。 - 【請求項１８】 誘発因子がＴａｑ ＤＮＡポリメラ
ーゼである請求項１７に記載の方法。 - 【請求項１９】 工程（ｃ）および（ｄ）を少なくと
も１回繰り返す請求項１７に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/549,787 US5556747A (en) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | Method for site-directed mutagenesis |
| US549,787 | 1990-07-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04293485A true JPH04293485A (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=24194382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3195993A Withdrawn JPH04293485A (ja) | 1990-07-09 | 1991-07-09 | 突然変異の導入方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5556747A (ja) |
| EP (1) | EP0466083A3 (ja) |
| JP (1) | JPH04293485A (ja) |
| CA (1) | CA2044510A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014500727A (ja) * | 2010-12-02 | 2014-01-16 | キージーン・エン・フェー | Ｄｎａの標的改変 |
Families Citing this family (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9422814D0 (en) * | 1994-11-11 | 1995-01-04 | Medinnova Sf | Chemical method |
| JP2000512142A (ja) | 1996-06-07 | 2000-09-19 | マサチューセッツ インスティチュート オブ テクノロジー | プログラムされた連続的変異誘発 |
| WO1998040496A1 (en) | 1997-03-12 | 1998-09-17 | The Perkin-Elmer Corporation | Dna polymerases having improved labeled nucleotide incorporation properties |
| US6251604B1 (en) * | 1999-08-13 | 2001-06-26 | Genopsys, Inc. | Random mutagenesis and amplification of nucleic acid |
| US6582914B1 (en) * | 2000-10-26 | 2003-06-24 | Genencor International, Inc. | Method for generating a library of oligonucleotides comprising a controlled distribution of mutations |
| US7582423B2 (en) * | 2001-02-02 | 2009-09-01 | Novici Biotech Llc | Population of polynucleotide sequence variants |
| US7838219B2 (en) * | 2001-02-02 | 2010-11-23 | Novici Biotech Llc | Method of increasing complementarity in a heteroduplex |
| US20020146732A1 (en) * | 2001-02-02 | 2002-10-10 | Padgett Hal S. | Method of increasing complementarity in a heteroduplex |
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