JPH04501356A - 精製方法 - Google Patents
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- JPH04501356A JPH04501356A JP1511014A JP51101489A JPH04501356A JP H04501356 A JPH04501356 A JP H04501356A JP 1511014 A JP1511014 A JP 1511014A JP 51101489 A JP51101489 A JP 51101489A JP H04501356 A JPH04501356 A JP H04501356A
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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。
Description
【発明の詳細な説明】
精製方法
本発明は、共有結合DNA/蛋白質複合体を精製および定量するための方法、並
びにその方法で製造される材料に関する。
DNA/l−ポイソメラーゼおよび他の共有結合DNA/蛋白質複合体の形成を
定量するため現在用いられている方法は、時間を要しそして他の欠点を有してい
る。蛋白質を会合させたDNAの分解を検出するためのZwelling、 L
、 A、他、Biochemistry、 20:6553−6563 (19
g 、)のアルカリ性溶離技術は、非常に時間を要しそして標準化するのが困難
である。
この技術をDNA/蛋白質複合体の回収に適合させるのも困難である。
Trask、 D、 K、他、EMBOJ、、3:671−676 (1984
)の沈澱方法もまた多段階から成る操作であり、そしてこれは複合体の回収に使
用することができるが、しかしこれは、インサイチュ−法における、数多くの蛋
白質分子を有するDNAの切片のためには最も高能率でありそして単一部位のた
めには非常に非能率であるところの公知の欠点を有している。このことは、恐ら
く、複製フォークDNAには有利である、何故ならば、トポイソメラーゼIIが
ここでは非常に活性であるためである。Traskの方法は、新しく複製された
DNAを主に沈澱させる。部位に特異なトポイソメラーゼの開裂は、束もしくは
単一部位のどちらかで生じ、従ってこの方法における代表とはなり得ない。
ポリマー類および/または塩類の混ざり合わない水溶液の相系は、この2つの成
分相に関するそれらの差別的な親和力を基として、細胞と巨大分子との分離手段
を与えるものである[Walter H,Brooks DE、 & Ftsh
er D、 (iii集)「バイオテクノロジーにおける水系の二相系の分配、
理論、方法、使用および応用J (Partitioning in aque
ous two−phase systms、 theory、 method
sSuses and applications in biotechno
logy)、^cademic Press、 0rlando 1985)
]。
驚くべきことに、PEG溶液の上の相および底のホスフェート溶液相から成る適
切な水系の二相系を用ることで、DNA/蛋白質複合体の蛋白質成分に対してポ
リエチレングリコール(PEG)を連成させることによって共有結合的に結合し
たDNA/蛋白質複合体が、非共有結合的結合のDNA/蛋白質複合体および非
結合のDNAから分離され得ることをここに見い出した。
従って、本発明は、
(i)PEGの活性誘導体を用いてDNA/蛋白質複合体を処理し、そして
(i i)段階(i)の生成物に、PEG水溶液相とホスフェート水溶液相との
間の相分配を受けさせる、
段階を含む、非共有結合DNA/蛋白質複合体および非結合DNAから、共有結
合DNA/蛋白質複合体を分離するための方法を提供する。
好適に、共有結合的に結合したDNA/蛋白質複合体は、水系PEG相から回収
される。
理論によって範囲が限定されることを望むものではないが、PEG連成条件およ
び/または相分配条件が、結果として、非共有結合的に結合したDNA/蛋白質
複合体の解離を生じさせ、そしてホスフェート溶液に対するDNAの高い親和力
を考慮すると[^1bertson P−^、[細胞粒子および巨大分子の分配
J (Partition of cell、 partic]es and
macromolecules)第3版、John Wiley and So
n、 New York、 1986] 、P EG相に引っ張られるのはPE
Gと結合した共有結合DNA/蛋白質複合体のみであると考えられる。
DNA/蛋白質複合体へのPEGの達成は、好適には、該複合体と、PEGの活
性を示す2. 2. 2−トリフルオロエタンスルホニル(トレシル)誘導体、
好適には英国特許出願番号8824591.5に記載されているトレシルモノエ
トキシPEG (TMPEG)とを反応させることによって行われる。
本発明は更に、次の付随する図面から成る図を参照にして説明されるであろう:
図1は、DNA/蛋白質複合体へのPEGの達成を図式的に示す。
図2は、サケの精子のDNAの分子量に対する音波処理の効果を示すグラフであ
る(ピークからピークへの振幅12μ、20kHz150W)。
図3は、蛋白質を含んでいないDNAの分配化に対する音波処理の効果を示すグ
ラフである。
図4は、PEG相からのDNAの回収に対するホスフェート抽出の過剰の繰り返
しの効果を図式的に示す。
図5および図6は、VP−16−213(図5) およびUV (図6)i、:
よる細胞の処理の後の、PEG相のDNA中の、線量に関係した増分を示す。
図7.8.9.16および21は、走査濃度計のプロットを示す。
図10は、Trask製造のPEG相分離からの収率に関するグラフである。
図11は、レチン酸誘発および未誘発細胞からの差別的DNA回収を示す。
図12および13は、差別的雑種形成実験の結果を示す。
図14および15は、差別的雑種形成実験の結果を示す。
図17および18は、Trask方法(図17)および本方法(図18)で製造
されたDNAの収率に対するレチン酸およびノボビオシンの効果を示す。
図19および図20は、種々の誘発されたもしくは未誘発の細胞からの分画され
たDNAへのチューブリン雑種形成を示す。
図22および図23は、本発明の方法によって製造されたクローン化したDNA
からの雑種形成シグナルを示す。
図24は、VP16に暴露させた誘発もしくは未誘発の細胞からのPEG相のD
NA中の増分を示す。
図25は、本発明に従って分配したときのDNAの収率に対するm−AMSAの
効果を示す。
図26は、レチン酸で前処理した細胞からのPEG相収率に対するVP16の効
果を示す。
図27は、レチン酸で誘発されたDNA蛋白質の会合を示すためのUV架橋の使
用を示す。
本発明の方法は2つの現象を利用している(図1に図式的に示されている)。最
初に、トレシルクロライドを用いたPEGの活性化によって(図1のパネル1)
、このPEGが共有結合的に蛋白質に付着するのを可能にする(パネル2)。こ
れが、PEGの豊富な上相に対する非常に高い親和力をDNA/蛋白質複合体に
与え、これによって、この付着したDNAの回収を可能にし、一方、付着してい
ないDNAはホスフェートの豊富な底の相に残存している(パネル5)。これは
、該蛋白質結合DNAの回収もしくは定量に用いられ得る。上部の(PEG)相
中のDNAの割合は、サンプル中のDNA/蛋白質複合体の割合に依存し、蛋白
質に付着しているDNAの平均サイズに依存している(後者は、用途に対して、
サンプルの音波処理、DNアーゼ処理、或は制限エンドヌクレアーゼ消化で制御
される)。
次に、ここに記述する反応混合物および/または相分配条件は、結果として、非
共有結合的に結合した蛋白質(これと、真核生物のDNAの大部分とが会合して
いる)をDNAから解離させる。従って、この方法は、結果として、結合してい
ないかもしくは蛋白質と非共有結合的に結合している蛋白質であるDNAをホス
フェート相中に残す。PEGは、DNAの立体配置をコンパクトにしそして変化
させることが知られている。この変化の正確な性質は未だ論議されている段階で
あるが、非共有結合的に結合しているDNAの解離は、DNAの主要なそして微
小な溝の大きさが変化するため生じると我々は仮定する(何故ならば、これらは
、DNAに対する蛋白質の非共有結合的結合にとって、決定的であるからである
)。
この新規な分配方法を用いることで、単一のトポイソメラーゼ分子の存在でさえ
も理論的に分画を可能にする。単−PEGで修飾されたトポイソメラーゼ分子、
或は同様な蛋白質に関して、それらが付着したDNAをP E G相に運ぶ能力
は、付着したDNAの長さに依存している、何故ならば、それは対抗する力(D
NAおよびPEG−蛋白質は、該複合体を各々ホスフェート相およびPEG相に
もっていくために競争する)の結果を反映しているからである。従って、単一ト
ポイソメラーゼ分子に付着しているDNAの有効な分画は、この付着したDNA
が充分に短い場合のみ達成される。これは音波処理によって達成されるが、我々
はまた、トポイソメラーゼIIを未だDNAに付着させたままで、DNアーゼ消
化の制限酵素を用いる可能性も達成した。しかしながら、より短いDNAセグメ
ントはより低い分配係数を有する(Waiter HlBrooks DE、
& Fisher D、 (編集)「バイオテクノロジーにおける水系の二相系
の分配、理論、方法、使用および応用」Partitioning in aq
ueous two−phase systmsltheory、 metho
ds、 uses and applications in biotech
nology” 、Academic Press、 0rlando 198
5 :中の227〜266頁の、「核酸のMuller M分配」Muller
M Partj、tioning of nucleic acids” 、
即ちこの2つの相の間により均等な分配を示し、それによって、これを補うため
追加的回数のホスフェート相(或は、向流相の分配)の抽出が必要とされること
になるであろう。我々は、これが容易に達成されることを示した。
本発明は、例えば次のことに関して開発されたものである:1)誘発可能な遺伝
子(転写活性のダウンレギュレーション(down−regulation)の
誘発がDNAトポイソメラーゼIおよび/またはIlの作用、或はDNAと共有
結合中間体を生成する他の酵素の作用に伴うもの)の種類に隣接しているDNA
の精製。これは、誘発可能な遺伝子のDNAクローン化のための新規な方策を提
供するものである。
2)蛋白質結合部位でのDNAの精製(それらが作用するとき自然理法に従って
DNAと共有的に結合していない蛋白質に関しては、結合後膣蛋白質にDNAを
結合させるための追加的段階が必要である)。
3)DNAトポイソメラーゼ活性の定量。
4)DNA)ポイソメラーゼ開裂部位特異性の定量。
5)rDNアーゼ保護」法則を用いたDNA蛋白質結合部位の調製。
6)DNA蛋白質架橋剤のための定量。
7)DNA)ボイソメラーゼおよび他の切れ口開閉酵素のインヒビターのための
評価。
本発明は更に、蛋白質に結合している少なくとも1種のPE0部分を有する蛋白
質に共有結合的に結合しているDNAフラグメントを含む生成物を提供する。好
適には、このPE0部分はモノエトキシPEG基である。
トレシルクロライドの加水分解を避けるため、全ての試薬は使用前に乾燥する必
要がある。モノメトキシポリ(エチレン)グリコール(MPE G) (Mr
5000、Union CarbideSUSA)をベンゼン(沸点79〜80
℃)に溶解した後、水−有機共沸混合物(沸点65°C)を蒸留して除去した。
減圧下溶媒を除去し2てMPEGを回収した後、これを真空上室温に一晩放置す
ることによって最終的乾燥を行った。ジクロロメタン(AnalaRグレードB
D)I、 U、 K、 )を、溶媒1リツトル当たり100gのモレキュラーシ
ーブA3(結晶性のケイ酸カリウムアルミナ、BDfl、 U、に、)を用いて
室温で一晩乾燥しまた。
乾燥したMPEG (18g、3.5ミリモル)を、室温で、乾燥ジクロロメタ
ン(45mL)中に溶解した。この混合物を0℃に冷却し、マグネティックスク
ーラーを用いて撹拌し、そして1.125mL (14ミリモル)のピリジン(
^nalaRグレードBDI(、U、 K、 )および1mL(9ミリモル)の
トレシルクロライド(Fluka AG、スイス)を0℃で滴下した。1.5時
間一定した撹拌で、この反応を室温で継続させた後、減圧下の蒸留でジクロロメ
タンを除去した。白色の固体を、室温で一晩真空下乾燥した。
このトレシル−PEG調製物(TMPEG)を使用前に洗浄して、ピリジンを除
去した。このTMPEGをメタノール−HCl混合物(250:1)に溶解した
後、−20℃で8時間沈澱させた。得られる白色の固体を0°Cで集めた後、こ
の濾液のピリジン含有量を分光(λ、、、255nm)光度測定で検査した。ピ
リジンが検出されなくなるまで、洗浄用混合物としてメタノール−HCl (1
000:1)を用いてこの操作を繰り返した。最後に、このピリジンを含んでい
ないTMPEG(10〜12g1収率55〜66%)を、室温で数時間真空上乾
燥した。硫黄含有量は0.5%であった(MPEG−5000の1分子当たり1
個のトレシル基に関する理論値含有量は0.62%である)。このTMPEGを
使用に先立って、4℃で乾燥保存した。
b)DNA/蛋白質複合体のPEG修飾0.05Mのナトリウムホスフェート0
.125NaCI緩衝液pH7,5中のTMPEG400mg/mLと、細胞溶
解物もしくはDNA/蛋白質複合体とを、l、:l(v:v)の比率で、回転ミ
キサー上、室温で2時間混合した。トポイソメラーゼIIの1分子当たりのリジ
ン分子の数が分からないため、そして他の蛋白質が存在しているため、我々は、
過剰のTMPEGを加えることを選択した。アルブミンを用いた実験は、TMP
EG:リジンのモル比が8=1でPEG相への最大分配を示し、そしてより低い
値で、著しく向上した分配が達成された。従って、これらの実験で用いたTMP
EGに対するDNA/蛋白質複合体の比率は、TMPEGの全部の過剰量を表し
ているが、しかしこれは、DNA立体配置に対するPEGの濃度効果のため、追
加的に優位な効果を有している(4.5)。分離操作に関するこれらの2つの面
を個々に評価するためは、更に一層の実験が必要である(共有結合修飾段階中、
TMPEGおよびPEGの混合物の使用)。
TMPEGで処理した材料の一定分量を直接、該相系に加えた。より一層の酵素
処理(例えば、制限酵素を用いた)を計画している場合、これらの蛋白質が修飾
されるのを防止するために、未反応のTMPEGを中和することが推奨される。
我々は、免疫親和性の相の分配化に関する研究において、達成化段階後のTMP
EGの更に一層の望ましくない反応を防止するため、リジンもしくはアルブミン
が使用できることを確立した。実際、我々は、プロテアーゼには強健でありそし
て、37℃で一晩保温した場合、TMPEGで処理した材料を添加してもほとん
ど影響を受けないことを見い出した。しかしながら、2番目の酵素的操作を用い
た他の全ての方法に関しては、達成用緩衝液(1容積)中に溶解したIMの遊離
塩基リジン(Sigma)を該反応混合物(6容積)に加えた後、更に1時間室
温でこの混合物を保温した。
C)相分配
選択した相系は、10%(W/W)のポリ(エチレングリコール)6000 (
BDH) 、14%のホスフェート(16,86gのKH2PO4および40.
20gのK t HP O4(3H20)の割合)および76%の蒸留した脱イ
オン無菌水を含有している。この系を混合した後、放置して、上部のPEGが豊
富な相と下部のホスフェートが豊富な相に分離させた。これらを分離した後、一
定分量の0.22umフィルター(Geli+an 5cience Inc、
Michigan)を通して別々に濾過し、そして−20℃で保存した。これ
を行ったのは、混合した相系から2つの相の割合を変化させないで、一定分量を
採取するのが困難であるため、そしてそれがこの方法の再現性を減少させ得るた
めである。各々の分画に関して、この相系は、トレシル−PEG処理DNA/蛋
白質抽出液から成る相系の全容積の15%を越えない量で、PEG:ホスフェー
ト相の既定容量比を用いて、通常、再び組み立てられる。小さいDNAフラグメ
ントを分画するための実験に関しては、通常、PO4:PEG相の比率を、75
0: 250u Iに上昇させ、そして複数回のホスフェート抽出を用いた。
この相を、渦を巻くように混合した後、25℃で10分間静置した。その後、数
回に渡るホスフェート抽出(上を参照)で、該PEG豊富相が新鮮なホスフェー
ト相に移り、そしてこの操作が繰り返される(抽出の純粋なサケの精子のDNA
(実施例1の実験で用いた)をTE(10mMトリスCL 1mM EDTA
、pH7,4)中10ug/mLに希釈した後、500u 1分量を、泡立ちを
避けるように注意しながら、氷上のMSE卓上音波処理装置中、ピークからピー
クが12u、20KHz、150ワツトで、音波処理した。他の全ての実験に関
しては、500u 1分量の、トレシル−PEG処理したHL60細胞DNA/
蛋白質溶解物(プロテアーゼインヒビターを含有する一層を参照)を、上述した
のと同じ装置を用いて5〜60秒間音波処理した。
Nアーゼ処理
実施例6の実験に関して、2.5ugのDNAと等量のDNA/蛋白質複合体(
Ttask方法で製造された)とを、500u lの反応混合物中10ugのD
Nアーゼ■(ウシのすい臓のDNアーゼ、Sigma Ltd、 )に暴露した
。後者は、50MのトリスHCI;25mMのM g Cl 2 ; 20mM
のC1;1mMのCaCl2; 10%w/vのグリセロール;50ug/mL
のウシの血清アルブミン(B S A −Sigma Ltd、 )を含有して
いた。指示された暴露時間後、最終濃度が1%のSDSおよび15mMのEDT
Aを用いてこの反応を停止させた。
2回の分配化の繰り返しの間の過剰な段階としてDNアーゼを用いた場合、16
0ulのPEG相中の回収されたDNA/蛋白質複合体を、65u1のトリスE
DTA pH8,0,12,5ulの50 mM M gCIおよび12.5u
lの50mMCaCIzおよび10u1の10%BSAの存在下2.5ugのウ
シのすい臓のDNNアーゼに暴露した。
2分間の暴露時間を用いた。
f)相からのDNAの回収および定量
相中のDNAを定量するための種々の手段を評価した。数多くの通常に用いられ
ている方法は、相それ自身にDNAが存在している間のDNAには応用できない
。化学発光によって、[H4F DNAおよびシンチレーション計算の使用が妨
げられた。PEGの蛍光によって、Hoechst33258 (、蛍光によっ
てDNAを定量するために用いられる挿入色素)の使用が妨げられた。PEGは
クロロホルム抽出で除去でき、ホスフェートと他の塩類は、適切な脱塩カラムを
用いて除去できる。
PEG相中のDNAの割合は、トポイソメラーゼに対して錯体を形成しているD
NAの測定単位として働くが、しかしこれは、消光のため、蛋白質の存在下では
蛍光定量法的には容易に測定できない。DNAから蛋白質を分離するためフェノ
ール/クロロホルム抽出が用いられるが、しかしこれは直接使用することができ
ない、何故ならば、DNAに対して共有結合的に結合している蛋白質が、付着し
たDNA (通常型まれるDNA)の損失を生じさせるからである。従って、該
トポイソメラーゼは消化される必要がある。プロテアーゼK (Sigma C
hemicals Poole)の20mg/mL水溶液を加えた後(100u
l/mLのPEGもしくはホスフェート相)、37°Cで一晩保温する。その後
、この段階に続いて、DNAを回収するための抽出操作(例えば、1:1の比率
(v / v )を用いた3回のフェノール/クロロホルム抽出、フェノール/
クロロホルムは0.1%の8−ヒドロキシキノロンを含有していた一BDHCh
micais Poole)を行い、そして残存するいかなるフェノールも除去
するため、クロロホルム/イソアミルアルコール(24:lv:v)を用いて1
回抽出した。この操作でPEGが効果的に除去されるが、ホスフェートは除去さ
れない。後者を除去するため(塩濃度が高すぎる場合、DNAのエタノール沈澱
化が有効でないため)、PEGが豊富な相とホスフェートが豊富な相の両方から
の抽出物11. Ou lを、1mLのシリンジ中に充填した5ephadex
G50 (Pharmacia)の1.2mLのカラム上に載せた。この5e
phadexは、予め10mMのトリスHCI、100mMNaC11mM E
DTA pH8,0(STE)を用いて平衡にしておいた。カラムは400gで
4分間回転させた。−70℃で1時間2倍容積の無水アルコール中で沈澱させた
後、超遠心分離機(MSE装置)中10分間11.000gで遠心分離すること
によって、溶出液からDNAを回収した後、このペレット状のDNAを、20u
I(Dト’JスEDTA:10mMのトリス:HCI、1mMのEDTA p
H7,4(TE)中に再び懸濁させた。その後、このDNAは通常の手段で定量
できる。
上述した実施例に関して、紫外線吸収分光光度測定を用いるか、或は、負荷を受
けさせそして回収したDNAの大きさの分布を測定しようとする場合(分配の挙
動はDNAフラグメントの大きさで変化するため)、我々はアガロースゲル電気
泳動を用いて定量した。各々のサンプルの6u4分量を、トリス流緩衝液ニホウ
酸トリス0.089M、ホウ酸0゜089M、0.002MのEDTA (TB
E)中のエチジウムブロマイドlug/mLを用いた1%(w/w)のアガロー
スゲル(100x75mm)中を、24ポルト(2,4V/cm)で1時間流し
た。このゲルの写真を、ポラロイド667フイルムを用いた245nmのUVト
ランスイルミネータ上で撮った。このDNAを、公知量のDNAと比較すること
によッテ、ネガ(Joyce Label Instruments Gate
shead)の走査濃度計プロットの積分から定量し、た。この操作を用いて、
PEG相およびホスフェート相に関して、個々に公知な量のDNAを加える実験
を行った結果、この2相の回収率が異なることが示された。迅速定量に関しては
、サンプルをアガローススラブ上に斑点を付けるように置き、上述したトランス
イルミネータ上で写真に撮った後、1セツトのDNA標準と比較した。
PEG相に関する損失は、PO4相に比べて著しく低かった(実施例1参照)。
従って、サンプルの「真の」分配挙動を見積もるため、結果をこの差別的損失に
対して補正し、そしてこの目的のため、回収の標準を特定の実験に含めた。
この操作において損失したDNAを定量するため、負荷を受けさせたDNAに関
する回収を計算する場合、次の段階(PK消化、フェノール/クロロホルム抽出
、エタノール沈澱など)の損失を排除する目的で、負荷を受けさせたDNAと同
じ分量を、回収したサンプルとして処理し、そして回収した負荷を受けさせたD
NAのパーセントを計算するための参照として用いた。
HL 60細胞の蛋白質が会合したDNAの調製対数期成長中のHL60細胞が
、400gで6分間遠心分離することによって得られ、それを、血清を含んでい
ない媒体(RPMI Gibco Ltd、 )中に再び懸濁して< 5xlO
’個細胞/mLにした。10%の水系SDSを添加することによるプロテアーゼ
インヒビターの存在下、メタノール中の100mMのストック溶液からの1%v
/ vのTriton X−100(Sigma) s 15mMのEDTA
および1mMのフェニルメチルスルホニルフルオライド(Sigo+a)を用い
て、細胞を溶解し1%の最終濃度とした。
この細胞溶解物を、渦巻き状に撹拌しながら一定分量を採取した後、−20℃で
保存した。
いくつかの実験において、細胞を70分間、全てトランス型のレチン酸(Sig
ma) 10−’Mで予め処理するか、或は10−5MのVP16−213 (
VepesidSBristol Meyers U、に、 )で上述した期間
予め処理した。
レチン酸処理の時間は選択にした、何故ならば、前の試験の結果、この時間間隔
をおいた後、分化によって誘発された蛋白質会合DNAの分解物が存在している
ことが示されたからである。対照区は、同じ時間関係する希釈剤で模擬試験した
。対照区の適切な模擬処理は、細胞の取り扱いがDNA/蛋白質の会合に対して
明らかな影響を与えそしてそのため収率に影響を与えるところのある種の実験(
例えば、UV蛋白質架橋)においては特に重要である。このような実験に関して
は、個々の結果は、単一の「未処理」または時間がOの対照区に対してよりはむ
しろ、適合させた模擬処理対照区に対して表される必要がある。
DNA/蛋白質複合体のSDS/KCI沈澱(Trask操作)この方法は、子
ウシの胸腺のDNAを結合反応用緩衝液から除去しそして激しい撹拌を用いない
(従って、長いDNAフラグメントがせん断を受けない)ことを除いて、本質的
に、文献中(上記引用文中)に示さ10%のウシの胎児の血清(Gibco−P
aisley 5cotlandの両方)を補ったRPMI 1640中で成長
させた対数期のHI、60細胞を得た後、再び懸濁して6. 5 x 10’/
mLとした。次に、この細胞を37℃の保温蓋中で再び平衡にした。エトボサイ
ド(Etoposide) (fP 16−213 Br1stol Meye
rs、 NY州USA)を、適切な希釈対照を用いて、血清を含んでいないR1
)MI中に連続して希釈し、最終濃度が10−5Mから10−9Mに、変化重要
を用いて等しい希釈濃度とした。次に、これを37℃で15分間該細胞と反応さ
せた。この反応は、最終的に、ドデシル硫酸ナトリウムおよびTriton X
−100(両方共Sigma Chemicals−Poole Englan
d)を添加することで停止させ、最終濃度の1%(V/V)とした。フェニルメ
チルスルホニルフルオライド(PMSF)およびエチレンジアミノテトラ酢酸二
ナトリウム(EDTA、両方共Sigma Chemicals−Poole
England)もまた、それぞれ1mMおよび15mMの最終濃度になるよう
に加えた。
トレシルモノメトキシポリ(エチレン)グリコール(TMPEG)を連成用緩衝
液(0,5MのNaPO4,0,08MのNaC1、pH7,5)中に溶解して
400mg/mLの濃度とした後、同じ比率(200u 1 : 200u1)
を、各々の細胞溶解物と、室温で2時間、回転しているターンテーブル上で反応
させた。
6つの1.000ul相を、PEGおよびホスフェートから組み立てた後(50
0: 500u l) 、該TMPHG :細胞溶解物の混合物100u 1を
各々の相に加えた。次に、これらを渦巻き状に撹拌した後、25℃で10分間静
置した。その後、これらの相を分離し、そして最終濃度が1100u/mLのプ
ロテアーゼK (Sigma Chemicals−Poole Englan
d)と−緒に37℃で一晩保温した。その後、0.5%の8−ヒドロキシキノリ
ンを含有しているフェノール/クロロホルム(全てBDHChemicals−
Poole England)を用いて2回抽出することによって、これらの相
から蛋白質を取り除いた。
同分量(10ul)の各々のサンプルを、ホウ酸トリスの流緩衝液(0,089
Mのホウ酸トリス、0.089Mのホウ酸、0.002MのEDTA (pH8
,0) 、全てBDHChemicals−Poole England)を用
いた1%のアガロースゲルを通して、25v/cmで1時間流した。次に、この
ゲルの写真を、ポラロイド66フインスタントフイルムを用いて波長が254n
mの紫外線光下撮った。このネガを、Joyce Label密度計を用いて精
密検査し、そして得られた積分値を、未処理の対照区に対して、回収されたDN
Aを計算するために用いた。
h)DNAに対して非共有結合的に結合している蛋白質のUV架橋参照は、Gi
lmourおよびLisのPNAS 81 p4275−4279 : 198
4である。
10%のウシの胎児の血清を補ったI?PMI 1640培地(両方ともGib
co)中で成長している対数期のHL60細胞を取り出し、400gで4分間回
転させた。次に、これらの細胞を再び懸濁させて所望の濃度とした。その後、1
mL分量を小型のベトリ皿(Nuncの製品)中に置き、12.5cmで、波長
が254nm、強さが5W/cm2のUV光に暴露した。その後、Eppend
orf管中、6500gで5分間遠心分離することによって細胞を集めた。この
細胞を再び、200マイクロリツトルの10mMトリスHCI pH7,41m
MEDTA(T、E、) ドデシル硫酸ナトリウム、SDS (Siga+a)
およびTriton X−100(BDH)に懸濁させて、最終濃度を1%とし
た後、EDTA二ナトリウム(Sigma)を最終濃度が15mMになるように
加えた。このサンプルを次に4℃に冷却した後、氷上のMSE卓上音波処理装置
を用いて30秒間、ピークからピークの振幅が12マイクロメートル、150ワ
ツトおよび20KHzで音波処理した。これによって、該DNAの形態上の大き
さを約800個の塩基対に減少させた。負の対照サンプルを、プロテイナーゼK
(Sigma)を用いて56℃で1゜5時間保温して、最終濃度を5マイクロ
グラム/マイクロリツトルとした。その後、このサンプルを他と同様にして処理
した。
トレシルメトキシポリ(エチレングリコール) TMPEGを、0.05ナトリ
ウムホスフェート0.125塩化ナトリウムpH7,5中の緩衝液1ミリリツト
ル当たり400ミリグラムとなるように調製した後、室温で2時間、U/V照射
および未照射サンプルと1 : 1 <V/V>の比率に混合した。
TMPEGと一緒に保温した後、全ての材料を、750マイクロリツトルのホス
フェート豊富相および250マイクロリツトルのPEG豊富相から成る相系に加
えた。この系は、14.7%W/Wのポリ(エチレングリコール’) 6000
(BDII) l l、2%w/wのホスフェート(16,86クラム(7)
KFI2PO4オ、J: ヒ40 、 20 g (’)K211PO4(3H
zO) 、両方共BDH)および74.1%の蒸留した脱イオン無菌水を用いて
組み立てた。この相を渦巻き状に撹拌した後、25℃で10分静置して、上層の
PEG豊富相を、新鮮な750マイクロリツトルの、ホスフェートが豊富な底の
相に移させた。次に、これを繰り返して、1条件当たり1つの上部相と4つの底
部相を残した。
その後、各々の条件を、プロティナーゼKを用いて37゛ cのO/Nで保温し
て、最終濃度をマイクロリットル当たり5マイクログラムとした。次に、この相
を同容積のフェノール−クロロホルム(領 1%のヒドロキシキノリンを含有し
ているフェノール:クロロホルム1:1v/ V %全てBDH)を用いて2回
抽出した後、いかなる残存フェノールをも除去するためクロロホルム−イソアミ
ルアルコール24 + 1− (両方共BDH)で最終抽出を行った。これによ
って、存在するいかなるPEGも除去されるが、いかなるホスフェートも除去さ
れない。DNAのエタノールによる沈澱は高塩濃度において有効でないため、ホ
スフェートを除去する必要がある。STE pH8(10mMのトリス’CI
pH8; 1mMのEDTA;100mMのNaC1)を用いて平衡にしである
5ephadex G−50(Phara+acia)を充填した1mLのシリ
ンジを通してサンプルを降下させるように回転させて、該ホスフェートを除去す
る。この溶出液を次に、2倍容積の一70゛ Cの冷無水アルコールを用いて一
晩沈澱させた。
ソノ後、MSE超遠心分離器中、11.00Or、p、m、rlo分間回転させ
た後、10マイクロリツトルのT、E、pH7,4中に再び懸濁させた。これを
その後、センナメートル当たり2.5ボルトで2時間、1%のアガロースゲル上
を流した。このゲルの写真を、ポラロイド665フイルムを用いてUVトランス
イルミネータ上、撮影した。このネガを、密度計(Joyce Lobel)で
精密検査し、そしてこの積分値を、公知のサケの精子標準を用いて、存在するD
NAの量を計算するために用い゛た。
この結果を、上部相中に存在するDNAが該上部相から回収されるにつれて、出
発量のパーセントおよびまたマイクロダラムで表した量としHL 60細胞を、
標準培養条件下(上を参照)、37℃で60分間、10−’Mのノボビオシン(
Sigma Ltd、 )を用いて予め培養した後、レチン酸(10−’M、7
0分間)に暴露するか、或は希釈剤と一緒に模擬処理した。毒性試験の結果、ニ
グロシンで評価して、この投薬量のノボビオシンで5%未満の細胞が死滅するこ
とを示していた。ノボビオシンは、エピポドフィロトキシンおよびインター力レ
ーク(intercalator)とは異なる様式、即ち、後者とは異なり、こ
れは、酵素とDNAとの開裂可能な複合体を安定化しないが、DNAに対する酵
素の結合を抑制する傾向にある点で異なる様式で作用するところの、DNA l
−ポイソメラーゼ11の確立されたインヒビターである。しかしながら、最近、
薬:酵素の比率を変更することでインヒビター的および刺激剤的効果が観察され
得る点で(Collins and Johnson Nucl Ac1ds
Res 7:1331;1979) 、該薬剤は該酵素と複雑な相互作用を有す
ることが示された。
適合させた分化誘発および未誘発細胞からの、PEGおよびホスフェート相のD
NAを用いた雑種形成方策は実施例7に説明されている。
該フィルターを、FCKafatos、 CW JonesおよびA、 Efs
tratiadis、のドツトプロット(dot blot)方法(Nucle
c Ac1d Re5earch 7:1541;1979)で調製した。S、
l、 BergerおよびA、 R,Kimmel Academic Pr
ess 1987編集の「分子クローン化技術への手引書からの提案」“Lif
ted from The Guide to Mo1ecular Clon
ing Techniques″。
1)全てトランス型のレチン酸またはホルボル(phorbol、)−12−ミ
リスチン酸エステル13−酢酸エステル(PMA) C両方共Sigma Ch
emicais−Poole England)で誘発された細胞から回収され
たDNA/蛋白質複合体からのDNAを用いた、ニトロセルロースまたはナイロ
ンGeneScreen P111S7 イルターの調製(New Engla
nd Nuclear Re5earch Products−Boston
USA)。
通常、DNAの4倍希釈液を、最大希釈としてQ、05ug用いて該フィルター
に加え、そして次の3つのドツトは2倍希釈を用いた。単独の負荷変性などで2
〜3個の複製フィルターを製造した。サンプルをT。
E、pH8,0(10mMのトリスCL1mMのエチレンジアミンテトラ酢酸、
EDTA)を用いて希釈して、O,lugのDNAとした。その後、各々のサン
プルにTEpH8を加えて、標準の50u1容積にした。
全てのサンプルを、0.1容積の3M水酸化ナトリウム(BDHChemica
ls−Poole England)と−緒に45分間70℃に加熱した。これ
によって、該DNAを変性させ、そしてもし存在していればいかなるRNAも分
解させた。次に、このサンプルを室温に冷却した後、55u1の2M酢酸アンモ
ニウム(BDII Chemicals−Poole England)を加え
た。次に、連続希釈を1M酢酸アンモニウム中で行った。このDNAを、「ホー
ムメート」のドツト−プロット装置を用いてナイロン(またはニトロセルロース
)上に載せ、少なくとも30分間室温に放置した後、減圧を用いて吸い上げた。
その後、フィルターを3MM紙(Whatman Paper−11aidst
oneEngland)の間で乾燥した後、減圧下80℃で2時間ベータした(
ナイロ製のフィルターに関しては任意)。このフィルターを次に、6XSSC(
0,9Mの食塩水、0.9Mのクエン酸ナトリウムpH7,0、両方共BDHC
hemicals−Poole England) 、0. 5%のSDS (
ドデシル硫酸ナトリウム、Sj、gma Chemicals−Poole E
ngland) 5 xDenharts溶液(05gのFicol、0.5g
のポリビニルピロリドンおよび0.5gのウシの血清アルブミンPentax
Fraction V−全てSigma Chemicals、 P。
ole England)および100mcg/ml、の蒸留した脱イオン水2
00mL中の、高度に音波処理したサケの精子のDNA (Siga+a Ch
emicals−Poole England)を用いて予備雑種形成した。こ
のフィルターは、振とう水浴中撹拌しながら68℃で3.5時間予備雑種形成し
た。予備雑種形成後、この流体を注ぎ出し、そして100mL容積中、6xSS
C。
0.5%の5DSSDenharts、100mcg/mLの変性したサケの精
子のDNAおよび0.1MEDT^を含有している雑種形成流体を加えた。
これに、ランダムプライマ一方法のキット(Amersham Plc−Ame
rsham England)を用いて、dCT32pで標識を付けたプローブ
放射を加え、そして組み込まれる量は、遊離ヌレクオチドを除去するため洗浄し
た引用文献中のWhatman DE−81フイルタ一紙Manniatisに
吸着させることによって定量した。約17時間撹拌しながら68℃で再び雑種形
成を進行させた。後雑種形成の洗浄は45分間で2回行い、そして、68℃に予
め温めて置いた100mLの蒸留した脱イオン水中の1xSSC,1xDenh
artsおよび0. 1%のSDSを用いて30分間、2回行った。該雑種形成
流体を除去した後のフィルターに、この溶液を加えた。後雑種形成の洗浄はまた
、水浴中で撹拌しながら実施した。この洗浄の後(2回、68℃に予め温めた0
、1xSSC100mLを用いて、水浴中撹拌しながら最終的20分間のすすぎ
を行った。その後、このフィルターをlfhatman3MM紙のシートの間で
吸い取った後、空気中で完全に乾燥させた。
このフィルターは、背景の上に22−5cpを越えないカウント数を有しており
、そして、得られる結果に応じて24〜48時間−70℃で、2種の希土類の増
感紙(Du Pont Cronex Quanta III、Du Pont
Industries U、 K、 )の備わっているFuji RX 10
0メデイカルX線フイルム(FujiFhoto Fils Co、 Ltd、
−Japan)に暴露した。
使用したプローブには、c−myc、即ちゲノム状のDNAの8KbpEeo
R1/Hind IIIフラグメント(Dalla−Faura他、PANS、
79:6497; 1982)、並びに1.5Kbp c −f o sのc
DNAフラグメント(最初ノエキソンが不足している、5°末端に関して切断さ
れた) (MurphyおよびNortonの個人的情報)、並びに以下のよう
にして製造されたレチン酸プラス(Rつプローブを含んでいた。レチン酸で誘発
された細胞を、Ttask他の方法で製造された蛋白質会合DNAを製造するた
めに用いた。その後、この材料(5,Oug)を、250u I容積中、50m
MのトリスC1pH8,0,100%v / vのグリセロール、0.1%のウ
シの血清アルブミン、250mMのMg”、10mMのCa”および200mM
のK”(全てSigma Chemicals Poole−England)
の存在下、5分間、0゜05ugのウシのすい臓のDNアーゼ1 (Sjgma
Chemicals−Poole England)に暴露した。同様のプロ
ーブ(R“)を、同様の未分化HL60細胞から調製した。
この反応混合物を1%のSDSおよび15mMのEDTAにまでもっていくこと
によって反応を停止させた。同容積の400mg/mLのTMPEG(トレシル
モノエトキシポリエチレングリコール)を、存在している蛋白質に対して、室温
で2時間反応させた後、PO4を用いて5回、250/270ulのPEG :
PO4相系に関して分配させた。次に、プロテイナーゼK (Sigma C
hemicals−Poole England)を37℃で、−晩、20mg
/mLになるまで添加することによって該蛋白質から該DNAを遊離させた。そ
の後、このサンプルをフェノール/クロロホルムを用いて2回抽出し、続いてイ
ソアミルアルコール/クロロホルムを用いて1回抽出した。
2つの異なるクローン化技術を評価したが、しかし原則としていかなる標準の技
術も使用され得る。
a)ホモポリマーテーリング技術を、該調製DNAフラグメントをdCTP末端
につないだプラスミド(puc8)中に導入するために用いた。この方法を選択
したのは、トポイソメラーゼ開裂部位、せん断された末端または制限部位に関す
るいかなる特徴ある取り扱い方も含まれていないからである(我々は、交互に配
列したトポイソメラーゼ開裂部位の有無に拘らず、フラグメントの加工効率の差
異を避けたかった)。形質転換に続<D85大腸菌中でのプラスミドの成育およ
びそこからの回収の結果、組み換え型プラスミドが生産されることが示された。
しかしながら、この方法の効率は比較的低かった。
b)トポイソメラーゼ会合DNAのクローン化のための2番目の方策は下記の通
りである:トポイソメラーゼ開裂部位で生産された突き出し物をKlenow
(Amersham U、 K、 )で末端充填した後、Sal iリンカ−(
Pharmacja)で平滑な末端を結合させた。その後、このDNAをEc。
R1およびSal Iを用いて消化させる(Eco R1は最も大きいDNAフ
ラグメントを適当な大きさに消化し、そしてSal Iは粘着性のある末端を作
り出す)。次に、このDNAを、Eco RIおよびSal 1で予め消化した
pUc18に結合させ、そして大腸菌DH5細胞(B RL)に形質転換させる
。この操作で、ランダムに開裂したDNA、並びに該トポイソメラーゼ会合DN
Aの両末端をクローン化させるべきであるが、トポイソメラーゼII開裂部位か
ら遠く離れたDNAの部分からのSal I/Sal Iフラグメントの切断を
排除する傾向を有する。
Xga Iプレートを用いると、ある種の未知の理由により、この材料は数多く
の青色のコロニーを与え、これは形質転換したとき追加的白色のコロニー中に生
じる。これは、結合したベクター単独を有し、そしてクローン体の生産に非常に
有効でないこと(予測されたように)がわかっているにも拘らず存在していた。
白色のコロニーを生じさせる効率は、結合させたベクター/挿入断片のバッチ間
で変化していた。これらの青色のコロニーが非常に小さい挿入断片を有している
可能性があり、従ってこれらを廃棄する前にサンプルを検査すべきである。
この新しい方法で分画されたDNAは、最初は、制限酵素による消化に対する抵
抗を示したが、しかしこれは、DNAを最初にQIAGEN (商標)チップに
通すことで克服された。この操作によるクローン化のためのDNAは、クローン
化に利用され得るランダムに開裂する末端の数を減少させるため、できるだけ大
きいままにしてお(べきである。
クローン化は、Sal I単独によるベクターの切断を用いて改良され、そして
末端のホスフェート基を除去するため、子ウシの腸のホスファターゼで処理され
得る。従って、Sal Iリンカ−の付着によりトポイソメラーゼ開裂部位に人
口的に作られたSal lと、最も近いEcoR1部位との間にSal 1部位
が存在している場合、これらはクローン化される(他の5ail−8altフラ
グメントと同様)。
−DNAのりO−>4B (Maniatis他、「分子クローン化J ” M
o1ecular Cloning” :^Laboratory Mannu
al、Co1d Spring 1larbor、 1982)1)クローン化
のためのDNAの調製
分画したDNAのQIAGENチップ精製サンプルを水で希釈して130u I
にする。
70u1の、1.5M NaCl/250mMMPS pH7,0を加える。
300u Iの緩衝液Aを用いてQIAGENチップ5を平衡にする。
チップを通してピペットで4回採取することでDNAをチップ上に吸着させる。
5X750u 1の緩衝液Cを用いてリンカ−を洗い流す。
3X200u ]の緩衝液F中にDNAを溶出させる。
0.48mL (0,8容積)のイソプロパツールを加えた後、氷上に15分間
置く。
30分間超遠心分離する。
ペレットを70%エタノールで洗う。
30分間超遠心分離する。
真空下でペレットを乾燥する。
TEpH7,5中に溶解する。
DNAの平滑末端化
2ul 10x修復用緩衝液
5ul 1mMのdNTPs (各々imM)(3ul TE pH7,5
5u l DNA (2,Oug)
1 u I Klenow (5U/u I)室温で1時間培養する。
65℃で5分間加熱する(加熱して酵素を不活性にする)。
リンカ−の燐酸化
]、ul 10xキナーゼ緩衝液
lul リンカ−(lug)
lul T4ポリヌクレオチドキナーゼ7ul ddw(2倍蒸留水)
37℃で1時間培養する。
リンカ−へのDNAの連結反応
20u1 平滑末端化DNA
5ul 5xリガーゼ緩衝液(BRL)5ul キナーゼリンカ−
10ul ddw
5ul T4DNAリガーゼ(IU/ul)4〜15℃で一晩培養する。
50u1のフェノール/クロロホルムを加えそして混合する。
短時間超遠心分離しそしてフェノール/クロロホルムで再抽出する。
クロロホルムで抽出する。
50ulのTE pH7,5と一緒に抽出物を戻す。
4ulの5MNaC1を、100ulのDNAと400u1の100%冷エタノ
ールに加える。
一70℃で冷凍した後15分間超遠心分離する。
ペレットを真空乾燥する。
制限エンドヌクレアーゼ消化
40u I ddw (DNAへ溶解)5ul iox緩衝液(EcoRIおよ
びSal I用BRL H緩衝液)
lul Eco R1(90U/ul)37℃で1時間培養する。
68℃で5分間加熱して不活性化する。
4ulのSa I I (10U/u I)を加える。
37℃で4時間培養する。
リンカ−のQIAGENチップ除去
50u IのDNAに、
100uIのddw
25u1の5MNaCl
7.5ulのLM MOPS Ph7.0を加える。
300u Iの緩衝液Aを用いてQIAGENチップ5を平衡にする。
チップを通してピペットで4回採取することでDNAをチップ上に吸着させる。
5x750ulの緩衝液Cを用いてリンカ−を洗い流す。
3x200ulの緩衝液F中にDNAを溶出させる。
0.48mL (0,8容積)のイソプロパツールを加えた後、氷上に15分間
置く。
30分間超遠心分離する。
ペレットを70%エタノールで洗う。
30分間超遠心分離する。
真空下でペレットを乾燥する。
40u1のddw中に溶解する。
平均サイズを測定するため0. 8%のアガロースゲル中、2ulを流す。
16ul pUc18 (0,25ug/ul、即ち4ug)2ul 10xl
ili液(EcoRIおよびSal I用BRL H緩衝液)
lul Eco R1(90U/ul)37℃で数時間培養する。
切断の完了を確実にするために1%ミニゲル上に流す。
lulのSat I (IOU/ul)を加える。
37℃で数時間消化する。
110ulのddw、70ulの1.5M NaC1,120mMM0PS p
H7,0を加える。
上述したように、QI^GENチップを用いて小さい挿入物を除去する。
ddwに溶解して0.1ug/ulの濃度とする。
ベクターの脱燐酸化
5ul 10xCIP緩衝液
45u 1 ベクター(2ug)
lul 子ウシの腸のホスファターゼ
37℃で30分間培養する。
iulのCIPを加えそして更に30分間培養する。
40ul ddw
10ul 5TE(トリスEDTA食塩水)5ul 10%SDSを加える。
65℃で15分間加熱する。
一20℃で4ulの5MNa、CI、200u 1の冷エタノールおよび沈澱D
NAを加える。
15分間超遠心分離し、上澄み液を除去しそして真空下乾燥する。
ddwに溶解してO,lug/mLの濃度とする。
3)DNA挿入断片へのベクターの連結反応Q、1ugのpUc]、8 (Ec
o R1/Sal Iで切断)DNA挿入断片(5:1(モル、モル)などの比
率で)20u ]
68℃で5分間加熱する。
氷上で冷却する。
4ulの5x連結反応用緩衝液
lulのT4 DNAリガーゼ
15℃で一晩培養する。
4)E、coliの形質転換(DH5受容細胞)BRLプロトコルにより、
氷上で細胞を解かす。
20u Iの分量に分ける。
lulのベクター/DNA挿入断片を加える(TE中1:5に希釈)氷上で30
分間培養する。
42℃で40秒間培養した後氷上に置く。
8Qu 1のSOCを加えた後、37℃で60分間振とうしながら培養する(2
25rpm)
X−ガルプレート上に置きそして一晩培養する。
100ulのLブイヨン+アンピシリン中にコロニーを採取しそして一晩成育さ
せる。
100ulの30%グリセロールを加えそして一70℃で保存する。
5)溶液および緩衝液
E
1mMのEDTA
IQmMのトリス
10x修復用緩衝液
0.5MのトリスpH7,4
70mMのMgCl2
10mMのジチオトレイトール
10xキナーゼ緩衝液
0.66MのトリスpH7,6
10mMのATP
10mMのスペルミジン
10mMのMgC+2
150mMのジチオトレイトール
2mg/mLのBSA (分子生物学グレード)10xCIP緩衝液
0.5MのトリスpH9,0
10mMのMgC+2
]、mMのZnCl2
10mMのスペルミジン
ChurchSG、M、およびG11bertSW、 (1984) rゲノム
の配列J ” Genomic Sequencing”、Proc、 Nat
l、 Acad、 Sci、 USA 81.1991−1995257.0g
NazHP04” 12H2056,8g NaH2PO4・2H20ddw
で10100Oにする。
(溶解させるため加熱してもよい)
または
1.34g NaNaH2PO47H
2O4燐酸
ddwで1000100Oする。
(溶解させるため加熱してもよい)
Church予備雑種形成緩衝液
0.5MのNaPi pH7,2
7%SDS
1m〜1のEDTA
1MのNaPi pH7,2100m1 250m1 50h120%S D
3 70m1 175m1 350m10.5MのE D T A 0.4ml
1.0ml 2.0m1d d w 29.6ml 74m1 148m1C
hurch洗浄溶液
40mMのNaPi pH7,2
1%のSDS
1MのNaPi pH7,240+sl 80m1 200o+120%のS
D S 50a+1 100m1 25On+1d d w 910m1 18
2hl 445hl操作
プラスチック製のバッグ中、65Cで2〜6時間、50〜1001/cmz中、
フィルターを予め雑種形成する。
プローブを加えた後、65Cで一晩(16〜24時間)雑種形成する。
室温のChurch洗浄液中2x5分洗浄する。
65 C0)Church洗浄液中2X30分洗浄する。
増感紙を用いて一晩放射能写真を撮る。
7)媒体、プレートおよび試薬
OC
2g バクトドリプトン
0.5g 酵母菌抽出液
imLIMのNaC1
0,25mL LMのKCI
97mLのddw中でオートクレーブにかける。
室温に冷却する。
1mLの2M Mg”および1mLの2Mグルコースを加える。
100mLとする。
フィルター滅菌する。
Lブイヨン
Log バクトドリプトン
5g バクト酵母菌抽出液
10g NaC]
ddwで10100Oとする。
オートクレーブで滅菌する。
冷却した後1mLの25mg/mLアンピシリンを加える。
L寒天
100mLのしブイヨン中1.5gのバクト寒天オートクレーブで滅菌する。
冷却した後1mLの25mg/mLアンピシリンを加えそしてプレートに注ぐ。
ジメチルホルムアミド中20mg/mL5mLのジメチルホルムアミド中100
mgのX−ガルX−ガル=5−ブロモー4−クロロ−3インドリルー−D−ガラ
クトピラノシド
4Cで保存する。
0.1MのI PTG
5mLの無菌ddw中119mgのIPTGフィルター滅菌した後、超遠心分離
管中に分量する。
−200で保存する。
I PTG ニイソプロピル−チオガラクトピラノシド25mg/mLのアンピ
シリン
250mgのアンピシリンを1.0 m Lのddwに溶解する。
フィルター滅菌した後、超遠心分離管中に分量する。
−20Cで保存する。
X−ガルプレート
100mLのL寒天をく50に冷却する。
25mg/mLで400u lのアンピシリンと300 u I 20mg/m
Lで300u IのX−ガルと0.1Mで100ulを加える。
プレートに注ぎ、粘着フィルムで包み4Cで保存する。
実施例I
PEG−蛋白質達成操作はPEG相に対する蛋白質結合DNAの親和力を向上さ
せそしてそのDNAの回収および定量を可能にするPEG相の回収が、DNAに
付着している蛋白質に対するPEGの達成によるものである度合を示す試みを行
う前に、遊離したDNAのPEG相の回収がDNAフラグメントの長さに大きく
影響されることを正確に評価することが重要である。従って、親和力による分配
を示すための比較を行う場合、そしてまた、PEG−蛋白質−DNA複合体にと
ってより特異な系にするための分配条件(PEG:ホスフェート相の容積比率お
よびホスフェート抽出に必要な繰り返し回数)を選択する場合、上記のことを考
慮する必要がある。
図2および3は、PEG相の収率に関する音波処理の影響を示している。DNA
の分子量が低下するにつれて、PEG相の収率が上昇する。
図3は、1:1のPEG:ホスフェート相の容積比および新鮮なホスフェート相
を用いた12回の分配(丸)または7回の分配(四角)を用いたときのPEG相
の収率に対する音波処理の影響を示している。
これらの結果は理論的基礎において予想される結果に一致している、何故ならば
、小さい分子を用いると、分配係数が1と見なされるit(即ち、この2つの相
の間での等しい分配)(引用文献中のMul、1er)に近づき、そして分配の
特異性はなくなる。無限(即ち、PEG相中に100%)に近いPEG−蛋白質
に関する公知の分配係数(引用文献中のWaiter)が得られれば、我々は、
単に、ホスフェート相を用いてPEG相を追加的回数繰り返して抽出することに
よって(図2の四角) 、DNAが高度にフラグメント化されている場合でさえ
(そして、これはしばしば理論的基礎を基にすると望ましい一以下を参照)、所
望される親和力分配が達成され得ることを予測した。必要な繰り返し回数を制限
する目的で、PEG相よりも多いPO4相を用いた相系を組み立てることもでき
る。
追加的にホスフェート抽出を数回行うことで、成功裏に、蛋白質を含んでいない
DNAの小さいフラグメントを除去し、そして蛋白質が会合しているDNAのみ
を本質的に残すことを確かめるため、全体のゲノム状もしくはDNA−蛋白質複
合体が豊富なりNAを、ホスフェート抽出を追加的に数回行うことで分配させた
(典型的な例は図3に示されており、ここでは、3回のPO4抽出の後では、非
常に少ない量(0,2%)の一層のDNAがPO4相中に回収された)。
図4は、PEG相およびホスフェート相中のDNAの回収に対する、ホスフェー
ト相を用いた追加的繰り返し回数の抽出の効果を示している。
結果は、4回に渡る個々の実験の平均値±SEMである。
この回収されたPEG相のDNAのどの部分が結合した蛋白質であるかを測定す
るため、同様に分画したサンプルに関してプロテイナーゼに処理した一定分量を
、同じ(処理した(表■)。
表■
音波処理 収 率
R+HLwc PK−304400ニア00 0.46%PK+ 0.00%
R+HI、vc PK−304400+700 0.70%PK+ 0.00%
R+HLWG PK−304400ニア00 1.21%PK+ 0.00%
R+HLWG PK−304250ニア00 0.56%PK+ 0.00%
R+HLWG PK−304250ニア00 0.36%PK+ 0.01%
1?+TRAsK PK−05500ニア50 7.89%(DNアーゼ)
PK+ 0.00%
R+TRASK PK−605500ニア50 11.42%PK+ Q、 Q
Q%
R−TRASK PK−605500+750 16.38%PK+ 0.60
%
PEG相の収率が、該蛋白質上に付着したPEGまたは蛋白質それ自身に依存し
ている度合を確かめるため、PEGで改質したDNA−蛋白質複合体と模擬処理
したDNA−蛋白質複合体とを比較し、そしてまたプロテイナーゼにで処理した
サンプルと、同じ複合体の一定分量から派生する蛋白質を含んでいないDNAと
を比較した。蛋白質−DNA共有結合複合体(SDS/KCI沈澱方法によって
調製された主にトポイソメラーゼ結合したDNA (引用文献中のTtask)
)を、以下に示す活性化したトレシル−MPEG方法でMPEGに連成させる
か、或は達成用緩衝液および未トレシル化MPEGで模擬処理した。
この模擬処理の結果、PEG相における顕著に低い回収率をもたらした(96.
3±4.3%の減少した収率、即ち、3回の個々の実験の平均±SEM (PO
4抽出を1回用いたときの88.8%から、5回抽出を行ったときの100%の
範囲)。PEG相の分配化に先立って、同じ<PEG修飾したDNA−蛋白質複
合体の一定分量にプロテイナーゼに処理を受けさせた場合、収率は99.7±0
.4%まで減少し、そして全ての蛋白質を除去するためのプロテイナーゼに処理
に続いてフェノールクロロホルム抽出を行った場合、3つの実験全てにおいて、
いかなるDNAもPEG相中で検出されなかった。
これらの2つの相からのDNAの回収率は変化し、そして方法に関して概略を示
した標準操作を用いた場合、PEG相に関して負荷を受けさせたものに関しては
約38.0±8.1%であり、モしてPO4相に関しては49.7±8.4%で
ある(脱塩カラムおよびエタノール沈澱を用いた)。結果は6個の独立した実験
に対する平均±SEMであり、そしてこの差異は統計的に有意である(p<領
01;対になったt−試験)。これは、回収されたDNAの量が、負荷を受けた
DNAに関して表されておりそして、同様に取り扱われた対照区(即ち、対照区
を、関係する相(類)に溶解した後、そこから抽出した)に対して表されていな
いところのいくつかの用途に関しては、重要である。
この方法を評価するために用いるための、異なる2種類のDNA−蛋白質複合体
のレベルを上昇させた細胞を調製する目的で、我々は細胞を、a)VP−16−
213(エトポシド)に、モしてb)DNAに対して通常非結合的に結合してい
る蛋白質に共有結合的付着を生じさせるUV照射に、暴露した。図5および6は
、PEG相のDNA中の、用量に関係した増分を示す。
全体細胞から成るVP’−16(15分間の暴露)を、DNAに対して複合化し
たトポイソメラーゼIIの割合を上昇させるため用いた。結果は、未処理の対照
区に対して表した8個の個々の実験に関するPEG相の収率の平均値±SEMで
ある(図5)。
分画すべき調製中のトポイソメラーゼTIに対して複合したDNAの量は、濃度
を徐々に上昇させなからVP16−213に、HL 60細胞を暴露することで
変化させた。この薬剤は、それがDNA (11)に対して共有結合的に結合す
る段階の酵素を安定化させ、そしてこの反応(結合および解離段階)の終結を防
止する。図1aは、最大値10−’MのVP16−213で、PEG相からのD
NA回収に関する用量に関係した増加を示している。相分配化を、以下に示すよ
うにして行った(これらの実験では多数回のホスフェート抽出を使用しなかった
)。結果は、8個の独立した実験の平均±SEMであり、VP16−213に細
胞を暴露しなかったときに回収されたDNA量のパーセントとして表す。2/8
実験において、分画に先立ってサンプルを音波処理した。音波処理したものおよ
び6個の音波処理していないサンプルの中の3つの両方において、10−’Mの
VP16−213で増分が検出されたが、それ以外の応答は同様であった。
この方法の非常な鋭敏性は、これが応答に関して不均一であるため、以下に詳し
く考察する(用量に対する応答曲線上の肩としてここでは現れ、そして追加的実
験で確かめられた)。
DNAに対して共有結合的に結合した蛋白質の割合を上昇させるためUV架橋を
用いた。結果は、未処理の対照区に対して示した−3つの独立した実験の平均値
±SEMである(図6)。
UV照射は、蛋白質とDNAとの間の共有結合架橋を誘発することはよく知られ
ている。この実施例は、この方法によりDNAに対して非結合的に結合させた蛋
白質の検査のための本方法の適合性に関するものである(更にまた以下の実施例
中で考察する)。
連続して用いたときの、DNAの改良された回収および分化する細胞と未分化細
胞との間の改良された差別的回収分化する細胞および未分化細胞に関するこの2
つの技術の性能を評価した(表II)。この新規な操作を用いたときの収率がD
NAフラグメントの平均的長さに大きく依存しているため、この方法に関する最
終的な収率は計算できない。5秒間の音波処理を用いたとき、この新規な操作で
は、Ttask操作よりも高い収率が得られる。より小さいフラグメントの大き
さく約20〜40倍)にも拘らずこれが生じるところの5秒間音波処理したサン
プルは、この新規な方法では、より多(のDNAフラグメントが回収されること
を示した。この大きさによる差は、図5中の5秒間音波処理したDNAサンプル
(実施例2)と、図9中のTtask材料のDNA分子量(実施例6)とを比較
することによって示される。各々のフラグメントは1つ以上のDNAl−ポイソ
メラーゼII開裂部位を表すため、この方法はそれらの部位に関してより有効で
ある。
表I I : SDS/KCL沈澱方法とこの新規な方法との比較細胞予備処理
本操作* Ttask方法(HL60細胞) (n) (n)
収率、負荷を受けさせたDNAに対する%5秒間の音波処理
レチン酸 6.0±3.0 2.61±0.52なし 6.4±1.6 2.3
7±0.48*5秒間の音波処理および繰り返しが4回のホスフェート抽出(音
波処理によって誘発されたより小さいDNAフラグメントの大きさを補うため一
方法を参照)。
分化の誘発中のDNA/)ボイソメラーゼII会合に関する独立した実験的証拠
が存在しているが、単独で用いた技術のどれも、誘発された細胞および未誘発の
細胞から回収されたDNAの量に関して重要な差異を示さなかった(表II)。
これは驚(べきことではない、何故ならば、誘発された分化において生じる細胞
当たりのDNA分解(または分解集合体)の数の定量値は低く、即ち、おそらく
は細胞当たり5oのみであるため、そして5秒間の音波処理を用いたときの形態
的フラグメントの長さが小さいことによるためであり、これはゲノムの小さい比
率を表している。
Trask他が別のところで指摘したところの、DNA/トポイソメラーゼIl
複合体の製造のためのSDS/KCI沈澱方法に関して、我々は、理論的保留を
記述した。彼の方法は、数多くのトポイソメラーゼ分子がDNAの単一ストラン
ドに付着している部位に対してのみ有効である。
このことは、部分的に、ここで観察された差異を説明し得る。
複製フォークにおけるトポイソメラーゼ開裂部位および分化に関連した分解部位
の分布に関して可能な差異が得られれば、この新規な方法は、これが、単一トポ
イソメラーゼ分子が何着しているDNAを分配できるため、分化部位DNAの製
造のために有利であり得ることを特記する。
このことは、勿論、分化に関連したトポイソメラーゼ開裂部位のための2段階の
分画操作を生じさせるために、連続して、この新規な技術とTrask操作とを
一緒に使用することができないことを意味するものではない、何故ならば、沈澱
の効率は低いが、1個もしくは数個のトポイソメラーゼ分子を有する分化部位は
上澄み液中よりはむしろ沈澱物中により少なく表れる傾向にないためである。
上に概略を示したように、この新規な方法を用いたときの向上した収率(これは
、単一トポイソメラーゼ分子と会合したDNAのより有効な回収を反映している
)は、蛋白質の非常に少ない分子がDNAに付着している用途においてこの方法
が使用できることを暗示している(例えば、単離されたDNAの調節配列が単一
トポイソメラーゼII開裂部位もしくは2−5個の部位から成る小さい集合体を
含むことは知られている)。
以下に示す2つの実施例は、この新規な方法により上記部位の検出が改良される
とするこの考えを立証するものである。
1)DNAの非常に小さい分子に関して親和力分配化が達成された実験(約1.
2O−400bp)。以前に出版されたDNアーゼ保護分析は、消化が酵素の存
在下で行われる場合、140bpのフラグメントが各々の独立したトポイソメラ
ーゼII開裂部位で保護されることを示しているため、この大きさの範囲のフラ
グメントは、単一酵素分子に付着しているいくつかを含んでいる必要がある(以
下を参照)。
2)分化に特異な蛋白質DNA複合体を豊富にするこの方法の能力(以下を参照
)。
我々はまた、連続した2つの方法を用いて試験を行った(表III)。
ここでは、逆に、9つの実験(60秒の音波処理、或は追加的DNアーゼ処理を
用いた60秒の音波処理を使用)において、出発材料がSDS/DCI沈澱させ
た(”Trask”)DNAである場合、レチン酸で処理した細胞から回収され
るPEG相のDNAの比率が著しく上昇する。分化する細胞からのTrask材
料から得られるこの上昇したDNAの回収は、相分間に関して選択されたフラグ
メントの大きさに依存している、何故ならば、これは、小さいフラグメントに関
して観察されたが(例えば、追加的DNアーゼ消化の有無に拘らず、60秒間の
音波処理で)、シかし20秒間の音波処理を用いた場合観察されなかった。音波
処理なしの場合、実際上全てのTrask材料(これは、せん断を避けながら製
造した場合、主に、20Kbp以上のフラグメントを有している)は、PEG相
に送り、そして差別的回収を不可能にする。
表III
細胞予備処理
(RL60細胞)
収率、全ゲノム状DNAに対する% 収率TraskのDNAに対する%レチン
酸ACID O,027±0.015 0.40+0.14 1..46±0.
33 11.79±2,34なし 0.020±0.008 0.58+0.2
8 0.52±0.17 16.09±6.20p(対のt−試験) 0.02
9
N、 S、 N、 S、 有意 N、 S。
*3つの実験において追加的DNアーゼ消化を用いた。
差別的回収は、次のようない(つかの可能性を示唆している:未分化細胞に対す
る、分化からのSDS/KCL沈澱物中に遊離させる蛋白質結合DNAの比率の
上昇(分化におけるDNA l−ボイソメラーゼIlの公知の作用を基にして予
測された)、シかしながら、我々は次のことを排除できない:PEG修飾のため
にそれらが近づき得るリシル残基に対して結合している蛋白質の種類の定性的変
化;或はSDS/KCL沈澱物のDNAフラグメントの平均的大きさの減少(よ
り長いフラグメントを用いた場合、ホスフェート相への親和力に打ち勝つことが
より困難になるため)。この後者の仮定はありそうにない、何故ならば、SO8
,/KCL沈澱物の高分解能電気泳動を行った訳ではないが、20Kbp未満の
これらのフラグメントの際だった減少は、分化させた細胞中に生じそうにないた
めである。
この出発(全体がゲノム状の)材料に対して結果が表される場合、回収が著しく
上昇することなしにSDS/KCL沈澱物からの回収が上昇することに関して、
必ずしも、他の(非分化に関係した)蛋白質/DNA共有結合相互作用が誘発中
に失われ得ることを示すものではない。この2回目の回収は、非常に小さい分画
のみの中間的回収であり、そしてS OS / K CL回収を全体のゲノム状
DNAに関係させることに関する誤差は、いかなる増分も容易に覆ってしまうで
あろう。
実施例4
DNAの長さを減少させるための音波処理の使用および蛋白質に対して最も密に
会合しているDNAの改良された富裕化および単一蛋白質結合部位を有する複合
体の回収
DNAをフラグメント化するための音波処理および他の方法は、この方法に対し
て2つの影響を有している。対抗する力が、DNA−蛋白質複合体上に働く。単
一分子に付着しているDNAが充分に長い場合、それは、ホスフェート相への親
和力を通して、その相の中に該複合体を保持させ得る。DNAを短くすると、こ
れが生じる可能性を小さくする。
このDNAを短くするための2番目の動機は、望まれるとき、DNAに隣接した
蛋白質結合部位で、はとんど汚染なしにDNAを回収することにある。
1)DNAを含んでいない蛋白質の分配係数に対する音波処理の効果上に概略を
示した理由のため、音波処理は時々、蛋白質に付着したDNAの平均的長さを短
くするために用いられる。しかしながら、DNAの長さを短くすると分配係数を
変化させ、そのためDNAがホスフェート相に残存する傾向を減じそしてこの2
つの相の間でより等しい分配をもたらすことは知られている。音波処理によって
達成されるところの、PEG相中の蛋白質結合DNAの改良された富裕化(DN
A−蛋白質結合部位に関する富裕化)は、従って、ある程度この変化によって妨
げられる、何故ならば、音波処理を増大させると、追加的な、蛋白質を含んでい
ないDNAがPEG相に分配されるからである(図2および3)。
PEG相に対して非常に高い親和力を有するPEG/蛋白質/DNA複合体とは
異なり、PEG相の蛋白質を含んでいないDNAは、新鮮なホスフェート相を用
いた追加的繰り返し回数の分配化、或は対向流分配(即ち、複数の相分配装直中
のクロマトグラフィー分離)によって抽出され得る。実施例1に記述されている
実験および図4は、音波処理後のPEG相のDNAの除去における、ホスフェー
ト相を用いた追加的繰り返し回数の抽出の効果を明らかに示している。
2)DNA蛋白質複合体のDNAの長さを短くするとPEG相からのDNAの回
収率が低下する
音波処理は、DNA/蛋白質調合物中のDNAの平均長を減少させ、そしてそれ
に伴って、PEG相へのDNAの分配を減少させる。方法に関するプロトコルお
よび5秒間の音波処理を用いると、未音波処理の、蛋白質が結合したDNAに関
する平行した実験(4つの異なる種類のサンプル、即ち薬剤処理および対照区を
用いた)における値の32±17%にまで、PEG相のDNAが減少した。
この方法のこのような修正は、DNAの一部と結合している単一の単離された蛋
白質分子のみが存在している複合体の検出を達成するためは重要であり得る。こ
れはまた、潜在的に、蛋白質結合部位でのDNAのクローン化のための方法への
適用に有益である、何故ならば、音波処理によって隣接するDNAが除去される
からである。
図7は、小さいPEG/蛋白質/DNA複合体の親和力分配に関する実施例を示
している。DNAをフラグメント化するため、DNA/蛋白質複合体を60秒間
音波処理した。DNアーゼ保護の定量において、トポイソメラーゼTIが、約1
40個の塩基対から成るDNAフラグメントを保護することは知られている。従
って、この大きさのフラグメントは、該DNAに付着した酵素の単一分子以上を
有していそうもない。
この実験は、分配後のPEG相から小さいフラグメント(主に564と125b
pの分子量マーカーの間)が回収されることを示している。
これらのフラグメントは、単に、ホスフェート相中に残存している小さいDNA
分子が減少する傾向(この問題は上述した)にあるためではないことが、達成段
階(PEGを蛋白質/DNA複合体に連成させる)前にプロテイナーゼKを用い
て処理した対照区のサンプルによって明らかに示されている。
この予測された非常に小さいDNAフラグメントの大きさのため、追加的繰り返
し回数のホスフェート抽出を行うばかりでなく、この2つの相の容積比を、PE
G: PO4が250 : 750ulになるように変更した(750mLのP
O,から成る3回の変化を用いた)。
この実験は、分化に特異なトポイソメラーゼllDNA複合体(これらのいくつ
かが、相対的に、ゲノム中で単離されることは知られている)の検出がこの新規
な方法で改良されるべきであるとの主張に関係している(以下の実施例7を参照
)。
実施例6
DNAの長さを減少させるためのヌクレアーゼ類の使用および蛋白質に対して最
も密に会合しているDNAの改良された富裕化および単一蛋白質結合部位を有す
る複合体の回収
我々はまた、DNA/蛋白質複合体のDNAの大きさを小さくするためにヌクレ
アーゼ類(例えば、DNアーゼおよび制限エンドヌクレアーゼ)が使用できるこ
とを確かめた。方法に関して記述されているプロトコルを用いたTrask方法
で製造されたDNA蛋白質複合体のDNアーゼ消化によって、10〜20分後、
60秒間の音波処理に匹敵するフラグメントが得られる(図8)。同様な製造に
おいて、この蛋白質は、消化(図8中の挿入図)から、DNAの低分子量の帯を
「保護している」:レーン1および2=DNアーゼなし:レーン4〜6=プロテ
イナーゼに後の1.5.10分間のDNアーゼ消化(このDNAは保護されてお
らず、そして大部分消化されている);レー:/ 7− HindIII/Ec
oRI D N A:レーン8〜10=蛋白!/DNA複合体の1.5.10
分間(D D N 7−ゼ消化(約130bpの低分子量帯のDNAは保護され
ている)。従って、この方法はまた、トレシル化段階(図9)の前か、或は次の
分配またはDNAクローン化の前の最初の分配化(図10)後の分配化に対して
、DNAの大きさを減少させるために用いられ得る。図9中の蛋白質にで消化さ
せた対照区は、この回収された低分子量のDNAが親和力による分配化の結果で
あることを、明らかに示している、何故ならば、プロテイナーゼKによる消化に
よって、DNAからPEG蛋白質を最初に除去した場合、なにも回収されないか
らである。
この付着した蛋白質が、DNアーゼによる消化から、この付着DNAを「保護し
ている」ため、この方法は、上記フラグメントが豊富なサンプルを製造するため
に用いられ得る。これは、DNアーゼ保護法則を用いたDNA蛋白質結合部位の
分析における用途を有している。
DNA/蛋白質複合体の60秒間の音波処理で製造される小さいフラグメントの
大きさを基にして予測され得るように、DNアーゼI後の追加的分配化段階では
、PEG相からのDNAの収率の適度な減少を生じさせたのみであった。結果は
、レチン酸で誘発されたHL60細胞および未誘発からのTrask製造から得
られる収率を示しており、そしてこれは、音波処理のみを用いた5つの実験に関
する平均値±SEMに対する、DNアーゼと60秒間の音波処理との両方を用い
た3つの実験に関する平均値±SEMである。
音波処理のみを用いた4つの実験に対して、DNアーゼと60秒間の音波処理と
の両方を用いた3つの実験を比較したときの、Ttask製造からのPEG相の
収率を図10に示す。レチン酸で誘発させたHL60細胞および未誘発の両方か
らの材料を用いたとき、適度な収率の減少が見られる。
実施例7
分化に特異なりNA蛋白質複合体を豊富にするための本方法の使用a)分化細胞
からのSDS/KCL沈澱物から得られる定量的に異なる量のDNA回収に関す
る実証
我々は、以前の研究から、分化の誘発直後、DNAトボイソメラーゼ11がDN
Aの切断−再結合反応を行うのをレチ:/酸が誘発することを知っている。これ
は、いくつかの方法(例えば、ヌクレオイド沈降、アルカリ性フィルター溶離技
術および蛍光アルカリ性DNA巻戻し−FADU−技術)で実証でき、そしてD
NAトポイソメラーゼIlインヒビター(13)によって抑制される。しかしな
がら、これらの方法のいずれも、これらの複合体の精製には不適切である。上述
したようなTtask操作は、理論的基礎において、単離されたDNA付着蛋白
質分子には不充分であると考えられる。これはまた、実際上、レチン酸で処理し
た細胞からのDNA/蛋白質複合体の回収量は、対照区からの量よりも多(はな
い(上の実施例3を参照)。従って、Ttask技術が、他の複合体に対してこ
の種類のDNA/蛋白質複合体を有意に富裕化するとは考えられない(この技術
は、DNA複製フォークからのDNA/)ボイソメラーゼIl複合体を高度に富
裕化することは知られている)。
この新規な技術が、充分な量のレチン酸誘発複合体を、検出されるべきそれらの
存在に対して富裕化および/または回収できるか否かを検査するため、我々は上
述した2つの「短いフラグメント」の修飾(DNアーゼ処理後、60秒間の音波
処理か、或は音波処理プラス追加的回数の分配)を用いた。各々の場合の出発材
料は、Ttask方法で沈澱させたDNA/蛋白質複合体製造物であった。
図8に示されるように、7/9実験において、より高い割合の出発材料がレチン
酸処理材料から回収された。この差は、統計的に有意である(p=0゜029;
対のt−試験)。
分化するH 1.60細胞および未分化HL 60細胞から製造されたときのT
rask材料からの差別的収量は図11に示されている。
b)分化に関連した蛋白質への付着を有する特定のDNA配列がこの操作によっ
て富裕化されることの実証
分化が、特定なりNA配列を必要とするか否かを試験するため、我々は、RA誘
発で分化する細胞からの高度に精製されたTopoIT会合DNAを生じさせ、
標識し、そしてこのDNAを雑種形成させて、未分化HL60細胞、およびRA
またはホルボールエステルで誘発させて分化させた細胞の両方からの、Topo
lIが結合したDNAが豊富なりNA、或はそれが少ないDNAを生じさせた。
差別的雑種形成は、単離されたDNAが特定の配列に対して富裕化されることを
明らかに示した。差別的雑種形成はまた、ミックおよびフォスプローブを用いて
も見られ、これは、TopoII開裂がこれらの遺伝子の近くで生じることを示
唆している。
即ち、これは、我々が知る限りでは、分化の誘発中、ゲノム中の特定の(或は制
限された)部位でTopollが相互作用を行うことを示した最初の実証である
。トポイソメラーゼIIをVP−16(エトポシド)により共有結合複合体段階
で停止させたとき、増大した回収が見られるが、この薬剤は、開裂部位の特異性
に影響を与えることが知られているため、次の実験には用いないことを書き加え
るは重要である。
対抗する力が相分配糸中で働べため(より長いDNAフラグメントは、親和力に
よる分配に対抗する)、開裂部位DNAの回収に関する理論的な最大効率が、可
能な最短フラグメントを用いたとき生じる。この末端に対して、我々は、はみ出
ているDNAを除去するためDNアーゼ消化を用いた(トポイソメラーゼは、そ
れらが働くとき約140bpのDNAを保護することが知られている)。この詳
細な実験は、分化に特異な分解部位の回収のために特に重要である、何故ならば
、これは、汚染する反復配列の存在を減少させるからである。
1.2および5分間、Trask方法で製造したDNA/Topol I複合体
のDNアーゼ消化によって、明らかに、DNAの明らかな保護帯が示され、この
材料が親和力分配され得ることが示された(上の実施例を参照)。
我々は、親和力分配(Ttask方法とは異なり)によって、単一トポイソメラ
ーゼ分子に付着したDNAを回収できることを実証したことにより、この新規な
方法は、分化開裂部位からの高度に富裕化したDNAの製造に関して理論的な利
点を有する(一方、Trask技術は、複製フォークDNAに対して最も有効で
ある)。
該TopoII開裂部位がゲノム中の特定部位に存在しているか否かを試験する
ため、我々は、次の4つの異なるDNAサンプルを製造した。
1) 分化細胞からのTopo会合DNA2) 未分化細胞からのTopo会合
DNA3) 分化細胞からの、Topo開裂部位の少ないDNA4) 未分化細
胞からの、Topo開裂部位の少ないDNA0分化させた細胞からの、DNアー
ゼ保護されたTopo会合DNAに対するドツトプロット雑種形成を用いたとき
の、雑種形成の予測されるパターン(分化中、特定DNA配列が、トポイソメラ
ーゼまたは他の蛋白質と会合し始め、従って、この方法で回収される場合)は以
下の通りである:
1) +++(未分化の対照区に対して豊富)2) ++
3) 十(未分化の対照区に対して少ない)4) ++。
差別的雑種形成は、特定の配列が、レチン酸誘発顆粒球分化中に蛋白質結合して
くることを示している(図12)。
フィルターDNAが、ホルボールエステルで誘発された細胞から製造されるとき
もまた、差別的雑種形成が観察される(図13)。従って、少な(ともある部位
が、単球分化と顆粒球分化との間で共有される。この結果は、この方法で回収さ
れたDNA配列が、分化の発生を1つの特定細胞血統および誘発因子系中に限定
するよりも幅広い適用性を有していることを示している。
C)差別的雑種形成が再現可能であることの実証図14は、個々に調製されたフ
ィルターおよびプローブサンプル(2つのプローブおよび6つのフィルターサン
プル)を用いて、同様の差別的雑種形成が達成されることを示している。PMA
雑種形成もまた、再現性のある差別的雑種形成を示した。10/10雑種形成に
おいて、図14に示したように、R−のDNAよりもR+のDNAからのシグナ
ルがより強いことが示された。
d)造血細胞の分化中の発現における公知の変化を有する遺伝子がこの方法で分
画されることの実証(そして、これが、トポイソメラーゼ会合を受ける遺伝子中
もしくはその回りの配列によることの実証)ミックおよびフォスプローブでフィ
ルターを試験するとき、この差別的雑種形成がまた観察される。造血細胞の分化
(C−・ミックおよびC−フォス)中、発現が調節されることが知られている2
つの遺伝子を富裕化させることに成功したことにより、この新規な技術が、本質
的に未知の分化遺伝子を研究するための方策を与えることが示唆された。分解部
位のDNAが、現在、「分化遺伝子」および推定上の調節部位を同定する目的で
クローン化されている。
これらの発見は、誘発された顆粒球分化中、分化に関連したTopoII開裂反
応(および/または他のDNA蛋白質結合の発生)が、ミックおよびフォス遺伝
子中もしくはその近くで生じることを示唆している。ノボビオシンを加えたとき
のミックに関しては差別的雑種形成が失われるため(図16参照)、他のDNA
蛋白質結合の発生は有りそうにない。
図16の走査濃度計追跡は、R子細胞をノボビオシン(TopoI Iのインヒ
ビター)で再び処理したときR+およびR−のDNAによるミックプローブに対
する差別的雑種形成が失われることを示している:各々線A、BおよびC0
分化細胞からのDNAと未分化細胞との間で観察される差別的雑種形成は、ノボ
ビオシン、即ちTopollの公知のインヒビターによって阻止された。このこ
とは、この酵素への共有結合付着が、必ずしも全ての回収されたDNAの原因で
あるとは限らないが、差別的雑種形成に影響を与えるDNAの回収の原因となっ
ていたことを示唆している。
分化細胞および未分化細胞から回収されたDNA量の定量分析は、差別的雑種形
成の原因となっているDNAが特にノボビオシンの抑制作用に対して敏感である
ことを示唆している(図17および18)。
ノボビオシンは” Trask″DNAの回収の穏当な減少を誘発させるが、図
1.7に示されるように、分化細胞に関してのみである。
ノボビオシンは、−緒にしたTrask/新規操作によって回収されたDNAの
量の有意な減少を生じさせなかった、即ちレチン酸で誘発された細胞中でも生じ
な(、そして図18に示されるように未分化細胞中にも生じなかった。
e)DNAに隣接する安定発現した(分化未調節)遺伝子がこの方法では富裕化
されないことの実証
チューブリン遺伝子プローブ(Cambridge BioSciences)
を用いて、ミックおよびフォスに関するものに対する同様な雑種形成実験を行っ
た。
図19および20は、レチン酸でも、そしてフォルボールエステルでも誘発され
ていない細胞を用いると、PEG相で回収された蛋白質会合DNAを有するチュ
ーブリンプローブに対する分化雑種形成が存在することを示している。
この遺伝子プローブがチューブリンであるときの、R十およびR−のDNAを用
いての差別的雑種形成の不足(ミックおよびフォスに対して用いたのと同様な条
件下)が、図19に示されている。
この遺伝子プローブがチューブリンであるときの、RMA十およびRMA−のD
NAを用いての差別的雑種形成の不足(ミックおよびフォスに対して用いたのと
同様な条件下)が、図20に示されている。
実施例8
クローン化のためのDNA製造のための本方法の使用、並びにある種のクローン
が分化に関連したトポイソメラーゼ開裂部位DNAに対して差この方法の1つの
使用が、クローン化のための特定DNA配列を製造することにあるため、我々は
、クローン操作のために適切なりNAを本方法が生じさせることを示すため、レ
チン酸誘発DNA/蛋白質複合体(音波処理またはDNアーゼ消化のどちらかを
用いて上述したように製造)からのDNAをクローン化させた。
2つの異なるクローン化技術を評価したが、本質的にいかなる標準技術も使用さ
れ得る。
A)ホモポリマーテーリング技術を、該調製DNAフラグメントをdCTP末端
につないだプラスミド(pUC8)中に導入するために用いた。この方法を選択
したのは、トポイソメラーゼ開裂部位、せん断された末端または制限部位に関す
るいかなる特徴ある取り扱い方も含まれていないからである(我々は、交互に配
列したトポイソメラーゼ開裂部位の有無に拘らず、フラグメントの加工効率の差
異を避けたかった)。形質転換に続いてD H5大腸菌中でのプラスミドの成育
およびそこからの回収の結果、組み換え型プラスミドが生産されることが示され
た。しか〜しながら、この方法の効率は比較的低かった。
DNA挿入物がEcoR1/Hind I I I消化によって切断されたプラ
スミドのアガロースゲル電気泳動の走査光学密度計測を図21に示す。
B)2番目の方策は、フレノウポリイソメラーゼを用いたトポイソメラーゼ開裂
反応により、生じた突き出し物を取り除くこと、そしてSaI Iリンカ−を付
着させることである。EcoRlおよびSal Iを用いた消化後、DNAをp
Uc、18に結合させ、同様に消化させた後、大腸菌DH5細胞に形質転換させ
た。
分化の誘発中トポイソメラーゼと優先的に会合するDNA配列を表すDNA挿入
物を測定するため、R+R−および全体のゲノム状プローブに対する差別的雑種
形成(即ち、上で用いたのと同様な方策を用いて)のために、クローンをふるい
分けした。図22および23中に示される最初の298個のクローンに関する2
3のサンプルが得られた。
クローンからの測定された量のDNAに対する3回の雑種形成に関する、組み合
わせた雑種形成シグナル(mm2当たりの吸光度)は、図22に示されており、
R十およびR−のプローブは上の差別的雑種形成実験に関するものであり、WG
は標識された全体のゲノム状(未分画)HT、60細胞DNAであった。
図22に与えられている3回の雑種形成に関する雑種形成シグナル(mm2当た
りの吸光度)は、図23中の組み合せた雑種形成シグナルの比率として表されて
いる。
これらの結果は明らかに、この材料をクローン化できるばかりでなく、ある割合
の得られるクローンが、誘発分化の結果として、会合した蛋白質になるところの
特定のDNA配列を有していることも示している。影響を受けた遺伝子の近くで
それが作用することを要求しているメカニズムによって、トポイソメラーゼが遺
伝子の発現を調節しているため、これらのDNAフラグメントは、トポイソメラ
ーゼIIによって調節された分化遺伝子中もしくはその近くに存在している。
実施例2中の上の用量応答曲線によって示されるように、この方法は、誘発され
るか、或は異なる種類のトポイソメラーゼIIインヒビターによって抑制された
DNAに対するトポイソメラーゼの複合化を定量するため用いることができる。
この方法はVP−16の検出に対して非常に敏感であり、これは、IQ−9Mの
VP16で、PEG相のDNAに関する326±100.25%の増加を検出す
る(未分化もしくは分化誘発されたHL60のどちらかを用いた10回の実験の
平均値±SEM)。増分(最大950%)が7/10実験で検出された。10−
”VP16−21.3での大部分のサンプル中のPEG相DNAの増分を図24
に示す。未誘発の細胞を15分間VP16に暴露した。誘発された細胞を70分
間レチン酸(10−’M)に暴露すると同時に、VP16にも暴露した。上の実
施例2で述べたように、音波処理は、増分を示すサンプルの比率に対して影響を
与え、従って本方法のこのおよび他の面は、いかなる個々の系に対しても、最も
鋭敏な定量方法を与えるために有効に活用される必要があり得る。
この結果は、通常10−7〜10−’Mの範囲でのみVP16を検出する他の定
量方法よりも、この新規な方法は、インヒビターの作用に対して更に一層敏感で
あり得ることを示している。
この鋭敏性は、エピポドフィロトキシン(epipodophyllotoxi
n)型のトポイソメラーゼIIインヒビターに限定されるものではなく、そして
同様な結果が挿入物を用いても得られる。
PEG相の収率に対するm−AMSA、即ち挿入物の効果は図25に示されてい
る。不活性な類似物のo−AMSA(これは、トポイソメラーゼIIを有意には
抑制しない)が相分配化の結果に影響を与えるため、収率は、o−AMSA対照
区に対して修正を行う必要があった。
70分間のレチン酸による細胞の誘発、そして付随するvp16への暴露(示さ
れた投薬量での後者)を行った後、PEG相の収率の増大は明らかに二相性であ
る。図24および25の結果は2つの独立した実験を示している。予備的データ
のみであるが、同様な「肩」効果が刺激されていない細胞中に見られる。この観
察は、VP−16がLO−9Mで分化を抑制するが、一方これは10−7Mまた
はそれ以上のみで増殖を抑制するところの、細胞系中の観察に関連づけることが
でき、これは、この2つの方法に必要な酵素の機能的な均質性を示している。
従って、この方法は、インヒビターに対して固有のもしくは与えられた異なる感
受性を有するトポイソメラーゼを区別するための方法を提供する。
レチン酸処理後のPEG相の収率に対するVP−16の効果を図26架橋段階を
用いる場合、理論的に、それ自身がDNAに対して通常共有結合的に結合してい
ない蛋白質の会合/解離における変化は、この方法によって評価され得る。我々
は、以前に、造血細胞分化に関するレチン酸誘発中、DNAと会合した蛋白質の
量が上昇することを確立した。
この新規な技術がこれを検出できるか否かを示すため、細胞を、示した期間レチ
ン酸に暴露した後、蛋白質をDNAに架橋させるためUV照射を受けさせた。架
橋は確立的な工程であるが、DNAに対する蛋白質の架橋の増加中に、蛋白質の
正味の会合が増加することが示されるべきである。HL60は、周知のごとく、
応力に対して、そして衝撃で誘発された分化に対して敏感であるため、模擬処理
(取り扱い)された対照区を用い、そして各々の時点に関する結果は、これらの
対照区との関係で表した。
図27に示されるように、レチノイド類に対して70分間暴露したとき、PEG
相の蛋白質会合DNAのピークの有意な増大が存在している。
同様な増分がUV架橋段階なしでは観察されなかったため(70分間のレチン酸
処理後のPEG相DNAの有意な差異が存在していないところの、上記表IIを
参照)、この増大は、非共有結合的に結合している蛋白質の架橋によるものと結
論づけ、これは、標準条件下でのPEG相の収率に対して有意には貢献しない。
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r) ○ l〉
DNAの濃、71 (n9)
aitnK I T’L’1−11 7mm21 SOngDNA−一−−A
・・・・・・B −C
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国際調査報告
Claims (12)
- 1.(i)ポリエチレングリコール(PEG)の反応性を示す誘導体を用いてD NA/蛋白質複合体を処理し、そして(ii)段階(i)の生成物に、PEG水 溶液相とホスフェート水溶液相との間の相分配を受けさせること、から成る段階 を含む、非共有結合DNA/蛋白質複合体および未結合DNAから共有結合DN A/蛋白質複合体を分離するための方法。
- 2.更に、 (iii)該水系PEG相から共有結合的に結合したDNA/蛋白質複合体を回 収すること、 の段階を含む請求の範囲1に従う方法。
- 3.該PEGの反応性を示す誘導体が2,2,2−トリフルオロエタンスルホニ ルモノメトキシポリエチレングリコール(TMPEG)である請求の範囲1また は請求の範囲2に従う方法。
- 4.該共有結合的に結合したDNA/蛋白質複合体がDNA/トポイソメラーゼ 複合体である請求の範囲1〜3のいずれか1項に従う方法。
- 5.該DNAトポイソメラーゼがDNAトポイソメラーゼIおよび/またはII である請求の範囲4に従う方法。
- 6.請求の範囲1〜5のいずれか1項に従う方法によって、共有結合DNA/酵 素複合体を分離することを含む、DNAを有する共有結合中間体を生じさせる1 つ以上の酵素の作用が転写活性の誘発を伴う、誘発可能な遺伝子を含むか、或は それと会合しているDNAを精製するための方法。
- 7.必要ならば、蛋白質結合部位でDNAに蛋白質を共有結合させた後、請求の 範囲1〜5のいずれか1項に従う方法で共有結合DNA蛋白質複合体を分離する ことを含む、蛋白質結合部位を有するDNAを精製するための方法。
- 8.請求の範囲4または請求の範囲5に従う方法による、DNA/トポイソメラ ーゼ複合体の分離を含む、DNAトポイソメラーゼ活性定量のための方法。
- 9.請求の範囲4または請求の範囲5に従う方法によって、共有結合DNA/ト ポイソメラーゼ複合体を分離することを含む、DNAトポイソメラーゼ開裂部位 の特異性を定量するための方法。
- 10.DNアーゼ酵素を用いた消化による、DNAフラグメントの長さを減じる ことが必要であり、そして請求の範囲1〜5のいずれか1項に従う方法により、 この得られるDNA蛋白質複合体を分離するところの、蛋白質結合部位およびこ の部位に結合している蛋白質を有するDNAフラグメントの共有結合榎合体を生 じさせることを含む、蛋白質結合部位を有するDNAを生産するための方法。
- 11.請求の範囲1〜5のいずれか1項に従う方法によって、共有結合DNA/ 蛋白質複合体を分離することを含む、DNA−蛋白質架橋剤の定量方法。
- 12.請求の範囲1〜5のいずれか1項に従う方法によって、共有結合DNA/ 酵素複合体を分離することを含む、切れ目開閉酵素のインヒビターを定量するた めの方法。
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