JPH07508422A - Dnaの単離方法 - Google Patents

Dnaの単離方法

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JPH07508422A
JPH07508422A JP6521287A JP52128794A JPH07508422A JP H07508422 A JPH07508422 A JP H07508422A JP 6521287 A JP6521287 A JP 6521287A JP 52128794 A JP52128794 A JP 52128794A JP H07508422 A JPH07508422 A JP H07508422A
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ジンガン,アニール ケイ.
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    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/1003Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor

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】 DNAの単離方法 技術分野 本発明は、植物全体および植物細胞、組織および器官、ならびに酵母および細菌 、ならびに動物細胞または組織がらのDNAの単離に関する。
ル胛立互遣 バイオテクノロジーにおける、DNAフィンガープリント法、制限断片長条型( RFLP)分析、サザンブロツティング、ゲノムライブラリーの構築および形質 転換実験の必要性の増加にともなって、高分子量(H!1lW) DNAの単離 は主要な問題となっている。HMW DNAの単離のいくつかの方法が報告され てきたが、それらの全ては、様々な理由で欠点を有する。方法には一般に細胞の 物理的粉砕が含まれ、続いてEDTA、界面活性剤、トリスおよび他の試薬を含 む緩衝液での抽出が行われる。使用される試薬のいくつかは、様々な細胞小器官 と反応するが、他の試薬の機能は未知である。
従来の技術の方法は、科学というよりもむしろ技術を必要として、しばしば時間 がかかり、再現性がなく、DNAの収量が変化する。得られるDNAは純度に関 してもさまざまであり、全ての方法には、ユーザーには危険1こなり得る、フェ ノールすなわち、タンパク質変性剤によるDNAの精製が含まれる。結局は、1 つの植物または動物群で有効なりNへの抽出方法は、他の植物または動物に用い られる時にはたびたび失敗する。
ごく最近まで、シリカを含有しその表面にヒドロキシル基を有する固相抽出材料 が、フェノールの代用としてタンパク質の除去用に報告されてきた。しかしなが ら、この材料の調製は面倒であり、組織の粉砕は、依然として必要である。
これらの難点に関して、これらの問題を解決し得る有用な方法が、引き続き必要 となっている。
本発明の目的はこのような方法を提供することである。
λ尻座■j 理論により制限されることを意図していないが、植物、酵母および細菌からのD NAの単離は、多糖類に富んだ硬い細胞壁の存在により部分的に難しく、そのた め通常に使用される緩衝液で完全に破壊するのは難しい。酵素による細胞壁の除 去は面倒であり、いつも可能であるとは限らない。現在の方法を用いた抽出の繰 り返しでのDNAの収量および質の変化は、おそらく、細胞壁の破壊のいろいろ な程度から生ずる。従って、細胞または組織をホモゲナイズすることなく、再現 性を有するようにDNAの単離をし得る、徹底的であるが限界が定められた方法 によって細胞壁を破壊する、新しい方法が必要とされている。
多価アルコール(セルロースを含む)は、キサントゲン酸金属塩への転換により 従来は溶解されてきた。この方法(オ、1815年にZeiseにより発見され 、繊維産業では広く用いられてきた。キサントゲン酸金属塩は、p)I条件を調 整して、低溶解性および種々の溶解性を利用して、多くの金属イオンを分離およ び定置するのに広く適用されることが見いだされている。
キサントゲン酸塩形成化合物によるDNA抽出用試薬への、現在ある試薬の代用 は、可能であり、非常に優れていると、現在では確信されている。これらの化合 物が、植物細胞壁の実質的な部分を構成する多糖類のヒドロキシル基と水溶性の 多糖キサントゲン酸塩を形成することにより植物の細胞壁を溶かすと考えられて きた。キサントゲン酸塩形成化合物とアミンとの反応もまた報告されている。さ らに、キサントゲン酸塩形成化合物はまた、金属イオンに結合してDN^アーゼ 活性を阻害し得る。結果として、これらの化合物は、混入しているタンパク質、 金属イオンおよび他の化合物を不溶性の残留物として残し、細胞小器官からDN Aを選択的に溶解し得る。次に、DNAは上清から沈澱され得る。
同じキサントゲン酸塩形成化合物が、動物細胞および組織からのD N Aの効 率的な抽出のために用いられ得る。単離したDN、Aには、制限酵素消化を妨害 する不純物が含まれない。
キサントゲン酸塩〉 化ム 本発明の「キサントゲン酸塩形成化合物」には、植物細胞の細胞壁の多糖類を用 いてキサントゲン酸塩反応生成物を形成し得るあらゆる化合物が含まれる。これ らには明らかに、二硫化炭素およびその有機アルカリ誘導体が含まれる。この反 応(ビスコースレーヨンの製造方法)の工業的使用において使用される一般的な 試薬は二硫化炭素であるが、本発明に従うDNAの分析用の単離には、二硫化炭 素の有機アルカリ誘導体がより好ましい。「二硫化炭素の有機アルカリ誘導体」 とは下記の一般式の化合物を意味する。
O−C 5M ここでRは、置換されないが、またはアルキル基、アルケニル基またはアラルキ ル基、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、イソアミル 、ビニル、アリル、2−3−ジヒドロキシプロピル、フェネチル、4−モルホリ ニルメチル、およびヒドロキシフェネチルがら選択される基で置換され、ここで Mは、アルカリ金属またはNH,、好ましくはNaまたはKである。これらの化 合物は、二硫化炭素と対応するアルコール性アルカリとを反応させて形成される :これらの化合物で最も好ましいのは、カルボッジチオイン酸〇−エチルエステ ルであり、そのナトリウム塩(R= CzHa。
>i = Na ;ナトリウム キサントゲン酸エチルエステル)は標準法で調 製し得、そのカリウムアナロクは、Fiukaから商業的に入手可能である。本 発明における有用な化合物の全クラス(二硫化炭素を含めて)は、下記の式によ り表し得る:ここでnは、0または1であり、Rは置換されないか、またはアル キル基、アルケニル基またはアラルキル基、好ましくは、メチル、エチル、プロ ピル、ブチル、ヘキシル、イソアミル、ヒニル、アリル、2−3−ジヒドロキシ プロピル、フェネチル、4−モルホリニルメチル、およびヒドロキシフェネチル から構成される装置換され、そしてここでnが1のときはMはアルカリ金属また はアンモニウム、好ましくはNaまたはKであり、モしてnが0のときは、炭素 への他の結合である。
これらの化合物を用いる本明細書に記載の方法は、組織をホモゲナイズしたり、 タンパク質を除去することなく、有効なり!の星離を可能にする。
(以下余白) 太m± 組織を粉砕するプロトコール 13日齢のトウモロコシ幼苗の新鮮な葉(0,6−0,63g)を、非常にこわ れやす(なるまで液体窒素浴で凍らせ、ガラス製のホモゲナイザーを用いて細か い粉末に粉砕した。その粉末を、15ffllのプロピレン管中の4Il+1の 緩衝化抽出試薬(694ff1Mカルボッジチオイン酸〇−エチルエステルのナ トリウム塩、100mM )リス、pH7,5,700n+M NaC1,1O II′1M EDTA、 pH8、またはC25ノMカルボッジチオイン酸0− エチルエステルのカリウム塩、1001nyトリス、pH7,5,700a+M  NaC1,10c+M EDTA)に懸濁した。
65℃で5分間インキュベートした後、葉の破片を、Miraclothl:通 してホモゲネートを濾過することにより除去した。DNAは、濾液に2倍容量の エタノールを加えて沈澱させ、4℃、3にで10分間遠心分離した。
沈澱したタンパク質およびキサントゲン酸金属塩を除去する前に、ペレットを1 00μmのTE中に懸濁させ、3分間遠心分離した。上清を1.5a+1のエッ ペンドルフチューブに移して5分間遠心分離した。DNAを、2MのNH4O^ Cで調整し、エタノールを2倍容量加えることにより再び上清から沈澱させた。
DNlへを、735gで5分間遠心分離してペレットにした。上溝をデカンテー ションして除いた後、ペレットを高速真空器(speedvac)で乾燥し、1 00μIのTE緩衝液に再溶解した。DNAの収量は20〜40μgであった。
夾if■ 粉砕しないプロトコール カルボッジチオイン酸〇−エチルエステルのナトリウム塩を含む抽出緩衝液4I IIl中で、1gの新鮮な葉を20分間、65°Cでインキュベートし、そして 濾過する。DNAを濾液から沈澱させ、上記のように再沈澱させる。トウモロコ シに適用したこの粉砕しない方法では、葉の組織1g当り2.56〜6.68μ gのDNAの収量であった。
夾蔦上」旦 実施例Iおよび11のプロトコールを評価するために、単離されたDNAを、B am1llと1lindlllとで、およびEcoRIと5stlとで6時間消 化し、アガロースゲル電気泳動により分析した。消化されなかったDNAは、2 3kbであるλマーカーよりも明らかに大きい分子量を示した。消化されたサン プルにおいて高分子量DNAが存在しないことおよびスミア(smear)の存 在は、DNAが完全に消化され、制限酵素の消化を妨害する不純物のないことを 示唆した。
K1拠■ DNA調製物の質を、サザンブロツテイングによりさらに評価した。単離された DNAをBaa+旧で消化し、電気泳動にかけてMSI膜に移動させ、32pシ ングルコピープローブとノーイブリダイズさせた。
宙施例Vll−Xl+ 未消化および消化DNAは、予想されたハイブリダイゼーションパターンを与え た。消化サンプルの分離したバンドの外観は、DNAが酵素により完全に消化さ れ、プローブとのハイブリダイゼーションが成功したことを確証した。これは、 DNAの質には重要な基準である。
K五何V′ 分子生物学適用のために単離したDNAの質をさらに確実にするために、抽出し たDNAを、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)により分析した。単離の後、DN Aを増幅し、産物をアガロースゲル上に流した。コントロールの実験はまた、鋳 型DNAをPCR反応に含めないで行った。コントロールでは、予測される目的 のバンドがないこと、および前述のプロトコールにより得たDNAサンプルでは そのバンドが存在することによって、さらにDNAの質を確実にした。
夫五五里 これらの抽出手順での収量および効率を、粉砕するプロトコールでテストした。
ホモゲナイズするのに先だって葉のサンプルにDNAの既知の量(20μg)を 加え、その後同様の工程を行って、最終工程で少なくとも81%のDNAの収量 があった。このことは、酵素分解または機械的分解によるDNAの損失が最小で あることを示唆した。
宙tT+ MI X I I I −X X I V−ノl’l11111 この粉砕する方法はまた、アガロースゲル電気泳動およびサザンブロッティング により測定されたように、ダイズ、モロコシ類、ヒマワリ、ムラサキウマゴヤシ 、およびタノくコの13日齢幼苗からのDNAの単離にうまく用(1られtこ。
結果を表1に示す。
表1 Vl ムラ号キウマコ゛¥ン l5−42 良 検出Vlll カッ:1 g− 14良 I x ta:+ゾtl! 12−z8 良 検出(以下余白) これらの2つの方法(粉砕するおよび粉砕しない)の融通性を、さらに、ムラサ キウマゴヤシ、オオムギ、カノラ、モロコシ類、ダイズ、ヒマワリ、タバコ、コ ムギ、ペチュニア、ホウレンソウ、酵母、およびE、coliで比較した。酵母 およびE、coliについては、粉砕するプロトコールでのホモゲナイゼーショ ンは省略した。表2はDNへの収量を示す。
(以下余白) 表2 収!t 収量2 と 鼠宣 庇u」Jユ 別色じ込堕ユ X I I I Aう’t4?vliシ 15−42 1.50−2.80XI V */ラ 3−14 2.70−4.[10X V +aゴンQ 12−28  1.70−2.66XVI タ゛イx’ 26−37 0.45−1.14X VII Lマ’711 7−30 0.13−1.34XVIII タハ′コ  7−30 1.00−3.74XIX へ’チ、:T 11−19 2.07− 2.27X X I I I 本ルンi’t 20.64 1.4345XXI V !!l 1.239 2.369’ μg/600−630 B 新鮮な組 −織2μg DNA/1 g 新鮮な組織 3μg DNA/2 g (市場で購入した)レタス寒1jハN[づXVl 本発明の方法はまた、以下の植物からのDNAの単離でもうまく適用された: 寒施五 植玄 XXv ノゲイトウ xxv t ニワナズナ 粉砕しない方法の容易さは、DNA単離の自動化および専門家以外によるDNA 単離が要求される分析および診断法の分野での使用を容易にし得る。本発明の粉 砕する方法の広い適用性は、植物細胞からのDNA単離の一般方法としての可能 性がある。抽出は、種々の濃度および址の緩衝液を用いた、さまざまなpH下で 、異なる濃度の基質を用いて、様々な温度で試みられてきた。
粉砕しない方法による、2n+1の緩衝液/試薬を用いてのムラサキウマゴヤシ 、トウモロコシ、モロコシ類およびレタスは、DNへの高い収量と質を与えた。
一方では、エチルキサントゲン酸ナトリウムを用いたダイズ、ヒマワリおよびコ ムギからのDNAの単離は、清浄なりNAを得るのに2倍の量を必要とした。カ ノラ、タバコおよびペチュニアでは、インキュベーションの前にやや穏やかにホ モゲナイズすることが、よりよいDNAの質および収量を得るのに役だった。従 って、本発明の方法の多くの特定の実施例は、配漕の下に、特定のインビボまた はインヒドロ系に適用するように効果的に利用し得る。
−XXVII−XXVI+1 本発明の方法はまた、動物組織からのDNAの単離にもうまく適用された。乾燥 させた(drained)ニワトリの肝臓的1.0 gのサンプルを乳鉢および 乳棒を用いて凍結させずにすりつぶした。約5+nlの新鮮な緩衝化抽出試薬( 624ff1Mエチルキサントゲン酸カリウム; 100mM トリス、po7 .s、700n+M NaC1; lOInMEloInを乳鉢に加えた。混合 物を適当にスムースなスラリーが得られるまですりつぶした。このスラリーを滅 菌した15+nlのポリプロピレン管中に注ぎ込み、そして65℃で15分間イ ンキュベートした。この管を室温まで冷却し、次いで14.460gで15分間 遠心した。
各管中の上清を、新しいポリプロピレン管中で等量の冷イソプロパツールで沈殿 させた。管を一20°Cで15分間インキュベートした。ピンク色のペレットを エタノールでリンスし、室温で乾燥し、そして300μmの滅菌蒸留水中に再懸 濁した。
本発明の方法を用いる1、0gの肝組織サンプルからのDNAの収量は、150 〜159ηgであった。これに対して、周知のCTAB法(Saghai−Ma roofら、PNAS 81:8014−8018 (1984)により教示さ れている、これは本明細書中に参考として援用されている)を用いて抽出した1 、ogの同じ肝組織サンプルからのDNAの収量は、74〜88ηgであった。
本発明の方法はまた、Bethel Laboratoriesから入手したE DTA処理ウサギ血液にも適用された。約10の1の血液サンプルをそれぞれ1 5a+1のポリプロピレン管中に入れ、14.460 gで20分間遠心分離に かけた。細胞ペレットはすりつぶさず、ポルテックスにもかけなかった。ペレッ トを乾燥し、3a+1の緩衝化抽出試薬(624dエチルキサントゲン酸カリウ ム+ 100a+M トリス、pH7,5,700m+I NaC1; 10a IM EDT^)中に再懸濁した。この管を65°Cで15分間インキュベート し、次いで室温まで冷却した。DNA単離方法の残りの工程は、最終的なりNA ペレットを100μmの滅菌蒸留水に再懸濁したことを除いて、肝組織に関する 上記方法と同様に行った。
本発明の方法を用いる10m1の血液サンプルからのDNAの収Iは、28〜3 0ηgであった。これに対して、CTAB法を用いて抽出した同じ血液サンプル lOn+1からのDNAの収量は、24〜27ηgであった。
本発明の方法およびCTAB法を用いて肝組織およびウサギ血液から単離したD NAを評価し比較するために、DNAサンプルをEcoRlで一晩消化し、そし てアガロースゲル電気泳動により分析した。未消化のコントロールDNAサンプ ルおよび消化したDNAサンプル(CTAB法または本発明の方法のいずれかに より生成された)の両方とも同じであるようであった。両方ともスメアを生成し ており、DNAは完全に消化され、そして制限酵素消化を妨害する不純物を含ま ないことが示唆された。
手続補正書 平成7年5月2日 平成6年特許願第521287号 2、発明の名称 DNAの単離方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 アメリカ合衆国 アイオワ 50309.デモイン、 四カストストリー ト 400.キャビクル スクエア 700名称 パイオニア ハイ−ブレノド  インターナシラナル。
インコーポレイテッド 4、代理人 住所 〒540 大阪府大阪市中央区域見−T目2番27号またはアルキル基、 アルケニル基またはアラルキル基、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、ブ チル、ヘキシル、イソアミル、ビニル、アリル、2−3−ジヒドロキ/プロピル 、フェネチル、4−モルホリニルメチル、およびヒドロキシフェネチルから構成 される装置換され、」を、「ここでRは、置換されない旦た装置Bアルキル基、 アルケニル基またはアラルキル基て、好ましくは、メチル、エチル、プロピル、 ブチル、ヘキシル、イソアミル、ビニル、アリル、2−3−ジヒドロキンプロピ ル、フェネチル、4−モルホリニルメチル、およびヒドロキシフェネチルから選 択さgと補正します。
LLL 明細書第5頁第1行目の「ナトリウム キサントゲン酸エチルエステル 」を、「x f tvキサントゲン酸ナトリウム」と補正します。
LLし 明細書第5頁第6〜11行目の「Rは置換されないか、またはアルキル 基、アルケニル基またはアラルキル基、好ましくは、メチル、エチル、プロピル 、ブチル、ヘキシル、イソアミル、ビニル、アリル、2−3−ジヒドロキンプロ ピル、フェネチル、4−モルホリニルメチル、およびヒドロキシフェネチルから 構成される装置換され、」を、「Rは、置換されない友または置逸り扛なアルキ ル基、アルケニル基またはアラルキル基又、好ましくは、メチル、エチル、プロ ピル、ブチル、ヘキシル、イソアミル、ビニル、アリル、2−3−ジヒドロキ/ プロピル、フェネチル、4−モルホリニルメチル、およびヒドロキシフェネチル から選択されよ」と補正します。
鼠求d刊 1、動物細胞または動物組織からDNAを単離する方法であって、キサントゲン 酸塩形成化合物である1つまたは複数の化合物を含有する水溶液に該細胞または 組織を接触させる工程、および該細胞からDNAを単離する工程を包含する、方 法。
2 前記1つまたは複数の化合物が式 を有し、ここで、nが0または1であり、Rは置換されないUたは1良立れL低 級アルキル、低級アルケニルまたはアラルキル基工そしてnが1のとき、Mはア ルカリ金属またはアンモニウムであり、そしてnが0のとき、イオウ−炭素結合 である、請求項1に記載の方法。
3、nが1であって、Rが置換されないカ遣、たはl逃襄扛左低級アルキルLそ してMがNaまたはKである、請求項2に記載の方法。
4 Rが、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、イソアミル、および 2−3−ジヒドロキ/プロピルからなる群から選択される、請求項3に記載の方 法。
5 前記1つまたは複数の化合物がエチルキサントゲン酸のナトリウム塩または カリウム塩である、請求項4に記載の方法。
6 前記溶液から細胞破片を遠心分離によって除去する工程をさらに包含する、 請求項1に記載の方法。
7 遠心分離した前記溶液からエタノールでDNAを沈澱させる工程をさらに包 含する、請求項6に記載の方法。
フロントページの続き (81)指定回 EP(AT、BE、CH,DE。
DK、 ES、FR,GB、 GR,IE、IT、 LU、 NiC,NL、P T、SE)、0A(BP、BJ、CF、CG、 CI、 CM、 GA、 GN 、 ML、 MR,NE、 SN。
TD、 TG)、 AT、 BB、 BG、 BR,BY、 CH。
CN、 CZ、 DE、 DK、 ES、 FI、 GB、 HU、JP、KP 、KR,KZ、LK、LU、LV、MG、MN、 NiW、 NL、 No、  NZ、 P L、 P T、 RO,RU。
SD、SE、SK、UA、UZ、VN

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.動物細胞または動物組織からDNAを単離する方法であって、キサントゲン 酸塩形成化合物である1つまたは複数の化合物を含有する水溶液に該細胞または 組織を接触させる工程、および該細胞からDNAを単離する工程を包含する、方 法。
  2. 2.前記1つまたは複数の化合物が式 ▲数式、化学式、表等があります▼ を有し、ここで、nが0または1であり;Rは置換されないか、または低級アル キル、低級アルケニルまたはアラルキルで置換され;そしてnが1のとき、Mは アルカリ金属またはアンモニウムであり、そしてnが0のとき、イオウー炭素結 合である、請求項1に記載の方法。
  3. 3.nが1であって、Rが置換されないか、または低級アルキルで置換され、そ してMがNaまたはKである、請求項2に記載の方法。
  4. 4.Rが、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、イソアミル、および 2−3−ジヒドロキシプロピルからなる群がら選択される、請求項3に記載の方 法。
  5. 5.前記1つまたは複数の化合物がエチルキサントゲン酸のナトリウム塩または カリウム塩である、請求項4に記載の方法。
  6. 6.前記溶液から細胞破片を遠心分離によって除去する工程をさらに包含する、 請求項1に記載の方法。
  7. 7.遠心分離した前記溶液からエタノールでDNAを沈澱させる工程をさらに包 含する、請求項6に記載の方法。
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