JPH08500725A - Loop structure - Google Patents

Loop structure

Info

Publication number
JPH08500725A
JPH08500725A JP5519893A JP51989393A JPH08500725A JP H08500725 A JPH08500725 A JP H08500725A JP 5519893 A JP5519893 A JP 5519893A JP 51989393 A JP51989393 A JP 51989393A JP H08500725 A JPH08500725 A JP H08500725A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
dna
primer
sequence
double
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5519893A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ユーレン、マチアス
ピーターソン、バーティル
Original Assignee
セミュ・バイオテクニク・アーベー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by セミュ・バイオテクニク・アーベー filed Critical セミュ・バイオテクニク・アーベー
Publication of JPH08500725A publication Critical patent/JPH08500725A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/6853Nucleic acid amplification reactions using modified primers or templates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6869Methods for sequencing

Abstract

(57)【要約】 本発明は、二本鎖DNAの片方の鎖の標的配列上に3′末端ループ構造を導入する方法にして、当該標的配列はその3′末端側に領域Aを有していて場合によってはその領域Aからさらに3′側に伸びたDNA領域Bが存在しており、上記標的配列に相補的な配列の3′末端側にハイブリダイズする第一のプライマーであって固体担体上に固定化されているか或いは固体担体に結合させるための手段の与えられている第一のプライマー並びに上記標的配列のA及び/又はBの少なくとも一部分にハイブリダイズする3′末端配列を有していてかつその5′末端にはAと実質的に同一の配列を有する第二のプライマーを使用したポリメラーゼ連鎖反応(PCR)増幅処理に上記二本鎖DNAを付し、当該増幅処理によって、標的配列の3′末端に、領域A及びループを形成し得る領域及び配列Aに相補的な領域A′を以上の順序で有する二本鎖標的DNAを生じさせ、しかる後に、この増幅二本鎖DNAを固定化形で二本鎖解離処理に付して、そうすることによって固定化されていない標的鎖を遊離させ、領域A′を領域Aに自然に或いは人為的にハイブリダイズさせてループを形成させることを特徴とする方法を提供する。 (57) [Summary] The present invention provides a method for introducing a 3'-end loop structure onto a target sequence of one strand of double-stranded DNA, wherein the target sequence has a region A at the 3'-end side thereof. In some cases, there is a DNA region B extending further from the region A to the 3'side, and it is the first primer that hybridizes to the 3'end side of the sequence complementary to the target sequence and is a solid A first primer, immobilized on a carrier or provided with means for binding to a solid carrier, and a 3'terminal sequence which hybridizes to at least part of A and / or B of the target sequence The double-stranded DNA is subjected to a polymerase chain reaction (PCR) amplification treatment using a second primer having a sequence substantially the same as A at its 5'end, and the target is obtained by the amplification treatment. Distribution A double-stranded target DNA having a region A, a region capable of forming a loop, and a region A'complementary to the sequence A at the 3'end of the above is produced, and then this amplified double-stranded DNA is added. Subjected to double-strand dissociation treatment in immobilized form, thereby releasing the non-immobilized target strand and allowing region A'to spontaneously or artificially hybridize to region A to form a loop. A method characterized by the above is provided.

Description

【発明の詳細な説明】ループ構造 本発明は、DNAの一本鎖の3′末端のループ構造に関する。 一本鎖核酸がその鎖自身で巻き戻ってループ構造を形成し、水素結合で対合し た短い二本鎖セグメントができることは分子生物学ではよく知られている。 このような二次構造は、各種酵素(例えばポリメラーゼ、加水分解酵素など) との核酸の相互作用の受け易さに影響を与える可能性がある。場合によっては、 一本鎖核酸によるループ構造の形成が、その核酸の標的配列に対するプローブ又 はプライマーのハイブリダイゼーション反応と競争関係にあることもあろう。例 えばDNAの配列決定などのためにプライマーを用いる場合には、プライマーが ハイブリダイズする配列又はその近傍でループが形成されると、ハイブリダイゼ ーションの効率が低下して配列決定の結果の明確さに影響を与えるものと思われ る。 本発明は、PCRを用いて、問題とするDNA鎖の3′末端側にプライマーと なるようなループ構造を導入するという発想に基づいている。 DNA分子は試料中に微量にしか存在しないことが多く、このようなDNAを 増幅するためにポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法が開発されている。この方法 では、標的DNAの既知配列に特異的な一対の重合用プライマーを選択する。即 ち、一方のプライマーがそのDNA二本鎖の片方の鎖の5′末端もしくはその近 傍にハイブリダイズし、もう一方のプライマーが相補鎖の5′末端もしくはその 近傍にハイブリダイズするようにして、ポリメラーゼ存在下でそれぞれのプライ マーから標的DNA鋳型の末端に至るまで伸長したDNA配列が生ずるようにす る。こうして合成されたDNAを次に二本鎖解離処理(通常は約90℃の温度で 融解して行なう)に付すと、新たに合成された一本鎖DNA配列が混合液中の過 剰のプライマーとハイブリダイズ(通常は温度をアニーリングに適した範囲まで 下げた後)するので、ポリメラーゼ存在下でさらにDNA鎖が合成されるが、こ のときは両プライマーの末端から末端までの部分しか伸長しない。ポリメラーゼ は上記二本鎖解離段階で利用される高温に耐え得るものが好ましいが、最近、こ れに適した好熱性ポリメラーゼ、即ちTaq、が入手できるようになった。 DNA合成に必要な上記2種類のプライマーと各種ヌクレオチドとを媒液中に過 剰量維持しておくと、各々の鎖を合成し、解離し、プライマーをアニーリングし 、さらに新しい鎖を合成するという循環過程の繰返しを、単にこれら各々の段階 の至適温度に温度を上下させるだけで遂行することができる。このようにして、 最初の標的DNAを指数関数的に増幅させることができ、比較的短時間のうちに 濃度を百万倍も増大させることができる。このようにして増幅したDNAは配列 決定やその他の研究に用いることができる。 本発明は、二本鎖DNAの片方の鎖の標的配列上に3′末端ループ構造を導入 する方法にして、当該標的配列はその3′末端側に領域Aを有していて場合によ ってはその領域Aからさらに3′側に伸びたDNA領域Bが存在しており、上記 標的配列に相補的な配列の3′末端側にハイブリダイズする第一のプライマーで あって固体担体上に固定化されているか或いは固体担体に結合させるための手段 の与えられている第一のプライマー並びに上記標的配列のA及び/又はBの少な くとも一部分にハイブリダイズする3′末端配列を有していてかつその5′末端 にはAと実質的に同一の配列を有する第二のプライマーを使用したポリメラーゼ 連鎖反応(PCR)増幅処理に上記二本鎖DNAを付し、当該増幅処理によって 、標的配列の3′末端に、領域A・ループを形成し得る領域・配列Aに相補的な 領域A′を以上の順序で有する二本鎖標的DNAを生じさせ、しかる後に、この 増幅二本鎖DNAを固定化形で二本鎖解離処理に付して、そうすることによって 固定化されていない標的鎖を遊離させ、領域A′を領域Aに自然に或いは人為的 にハイブリダイズさせてループを形成させることを特徴とする方法を提供する。 ループを形成し得る領域は、(仮に領域Bが存在していれば)領域Bの全体も しくは一部及び/又は第二プライマーの領域A′とAの間に存在する任意要素と してのループ形成リンカー配列に相補的な配列を含んでいることが理解されよう 。仮に第二プライマーが目標配列の領域Aにハイブリダイズする場合には、ルー プ形成に際してA′がAに対して実質的に完全にハイブリダイズできるようにル ープ形成リンカー配列が当該プライマー内に存在していることが非常に望ましい 。仮に第二プライマーが標的配列上の領域Aから離れて存在する領域Bの一部分 とハイブリダイズする場合には、領域Aとハイブリダイゼーション領域との間 に位置するBの部分が当該プライマー内のハイブリダイゼーション領域及び(仮 にループ形成リンカー配列が存在していれば)ループ形成リンカー配列と共にル ープを形成する。 第二プライマーはA′−B(Bが存在している場合)及び/又はループ形成リ ンカー配列−Aという配列を有していて、第二プライマーが(プライマーとして 作用せずに)それ自身の巻き戻りによってループを形成する可能性があるが、ア ニーリング温度をプライマーがそれ自身に優先的にアニーリングする温度よりも 高く選択することによって、このような「自己プライミング」の可能性を回避す ることができる。 固定化された鎖も固定化されていない鎖も共にループを形成し得ることが理解 されよう。しかし、鎖伸長反応のプライマーとして役立つ正しい方向で配列A′ を有しているのは固定化鎖だけである。さらに特記すべきことは、配列は5′か ら3′方向に読み取られるという規則が守られている。このように、Aと実質的 に同一なプライマーの配列が5′から3′の方向に実質的に同一に読み取られる 。 本発明の一つの利点は、DNAの片方の鎖の3′末端にプライマーが組込まれ るので、そのプライマーを用いて例えばその鎖の配列決定やその他の操作を行な うことができることである。個々の固定化鋳型が組込みプライマーを保有してい て、そのプライマーがリンカー配列の介在によってハイブリダイズする領域の比 較的近くに留まっていることは明らかである。したがって、たとえ条件が変動し て鎖の解離が起こったとしても、このプライマーは鋳型と連結しているので再度 容易にハイブリダイズするであろう。 所望により、ループの近くに制限酵素(RE)部位を作製してループが除去で きるようにしておいてもよく、そうすると例えば配列決定時に鎖の解離が行なえ るようになる。このような手筈を整えておくと、例えば配列決定をサンガー法( Sanger,F.et al(1977)PNAS(USA)74: 5463-5467など)で行なって、鋳型とし て用いた標的DNAから、ジデオキシヌクレオチドで停止した様々な鎖長の新規 合成DNA鎖を分離しなければならないときに望ましいであろう。好適なRE部 位並びにそれらをプライマーに組込む方法は当業者には周知であり、例え ばT. Maniatis他著のMolecular Cloning: a laboratory manualなどの文献にも 教示されている。例えば、第二プライマー内のリンカー配列がAとA′の各々に 隣接して互いに相補的なパリンドローム配列を含んでいてもよく、ループ形成に 際してこれらの隣接領域がハイブリダイズして二本鎖部分の中にRE部位(これ によりループの除去を可能になる)を形成するようにしてもよい。別の方法では 、領域AA′にRE部位が含まれるように領域AA′を選択してもよい。 好適には、本発明は、「化学的方法」と題する本出願人の同一の出願日に係る 係属出願(代理人参照番号:75.57465)に教示された発明と組合わせる ことができる。 本出願人の係属中のこの出願は、問題とするDNAを増幅し次いで固定化した 後、一本鎖形の固定化DNAの4つのアリコート(分割試料)についてポリメラ ーゼ連鎖反応を行なうという発想に基づくものである。各々のアリコートについ て、同一の特異的伸長プライマーと異なるジデオキシヌクレオチドを用いるが、 デオキシヌクレオチドは使用せず、こうして、標的位置の塩基に相補的なジデオ キシヌクレオチドだけが組込まれるようにする。このとき、上記標的位置は上記 DNAにハイブリダイズする特異的伸長プライマーの3′末端の直ぐ隣である。 言い換えると、固定化鎖上での標的位置は、当該DNAに特異的伸長プライマー がハイブリダイズする場所の直ぐ5′側にある。次に、通常のデオキシヌクレオ チドを用いた鎖伸長反応を上記特異的プライマーを用いて行なって、ジデオキシ ヌクレオチドでブロックされたDNAが未反応のまま残る一方で、ブロックされ ていないDNAは二本鎖DNAを形成するようにする。次に、各種の方法を用い て二本鎖DNAを非伸長鎖(即ち、実質的に一本鎖のDNA)と区別して、標的 位置の塩基の同定ができるようにする。好ましくは、問題とするDNAはPCR によって増幅する。 通常は、ジデオキシ反応及び伸長反応のための各々のアリコートにプライマー を加える。しかし、本発明を用いると、標的DNAにはループで連結したプライ マーが備わっており、このプライマーは上述の通り条件の変動に対して安定であ るので、ジデオキシ反応から鎖伸長反応に移る際の損失を実質的に軽減又は回避 できる。 特に、本出願人の係属中の上記出願に教示された発明は、本発明に合わせて、 試料DNAにループ結合3′プライマーが備わっていて、このプライマーが固定 化DNAに対して標的位置の直ぐ隣にハイブリダイズするように修正することが できる。この固定化一本鎖DNAの4つのアリコートの各々を次に1種類のジデ オキシヌクレオチド存在下でのポリメラーゼ連鎖反応に付すが、各アリコートに は異なるジデオキシヌクレオチドを使用して、標的位置の塩基に相補的なジデオ キシヌクレオチドだけが組込まれるようにする。次に、この4つのアリコートを 4種類のヌクレオチドすべてが存在する条件下での伸長反応に付して、各アリコ ート中でジデオキシヌクレオチドと反応していないDNAが伸長して二本鎖DN Aを形成する一方で、ジデオキシヌクレオチドでブロックされたDNAは非伸長 鎖DNAとして残るようにする。しかる後に、二本鎖及び/又は非伸長鎖DNA を同定して、どのジデオキシヌクレオチドが導入されていて、したがってどの塩 基が標的位置に存在しているのかを明らかにする。 例えばバックグラウンドが比較的低くて明確な結果を与えるような十分なDN Aが合成されたか否かを決定するために、PCRの効率を評価するのが望ましい 。各種の試験法が知られているが、本出願人の考えでは、本出願人が以前に報告 した固定化増幅核酸を検出するためのDIANAという固相法(PCT/EP9 0/00454)を用いるのが好ましい。このDIANA法は、例えばその好ま しい具体的態様では、インヴィトロ(in vitro)で増幅されたDNAの比色検出 に用いられる。このアッセイはビオチン化又はその他の手段で官能化されたPC Rプライマーの使用に基づくものであり、このプライマーはインヴィトロ増幅物 を例えばストレプトアビジン被覆磁性ビーズ上に捕捉するために用いられる。も う一方のPCRプライマーはlacオペレーター配列のような「ハンドル」部を 有しており、LacIリプレッサー-β-ガラクトシダーゼ融合タンパク質を用い て捕捉DNAの比色検定を行なうことができる。(Wahlberg, colorimetric method for DNA diagnostics allowing direct solid-phase geno mic sequencing of the positive samples”Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 87 , 6569-6573参照)。この好ましい形の定性的DIANAアッセイは、 PCR法の諸々の利点と、ビオチン-ストレプトアビジン系の高い特異性及び安 定性と、β-ガラクトシダーゼに基づく比色検定の簡単さとを併せ持っている。 ビオチンとストレプトアビジンの強い相互作用(Kd=10-15-1)は系の効率 をより一層高める。固体担体としての磁性ビーズの使用により、遠心処理、 特定のDNA配列に結合するタンパク質は多数知られており、オペロンの作動 や抑制などの様々な遺伝プロセスに関与していることも多い。このようなタンパ ク質の一つがlacリプレッサーのLacIであり、これはlacオペレーター (lacOP)と反応して転写を抑制する。したがって、仮に認識部位がDNA 配列lacOPであれば、LacIタンパク質を介して標識を結合させることが できる。LacIのようなDNA結合タンパク質ともう一つのタンパク質との融 合タンパク質を工夫して、後者のタンパク室が、例えば色や蛍光や化学発光に基 づく方法を用いた後段での検出に利用できるようにすると特に好ましい。このよ うなタンパク質の具体例はβ-ガラクトシダーゼ、アルカリホスファターゼ、ペ ルオキシダーゼなどである。 標識としては、プライマー対の一方(好ましくは固定化プライマー)によって 増幅DNAの末端に導入された21塩基対のlacオペレーター配列を認識する ようなLacIリプレッサー-β-ガラクトシダーゼ融合タンパク質を使用するの が好ましい。この融合タンパク質はDNAのlacOP配列に結合し、ONPG (o-ニトロフェニル-β-D-ガラクトシド)の添加によって発色するので、これ を分光光度法で測定することができる。この融合タンパク質とONPGを使用す ると迅速で簡単な比色アッセイを行なうことができ、放射性標識の使用に伴う安 全性の問題は生じない。例えばIPTG(n-イソプロピル-β-D-チオガラクトピ ラノシド)を加えると、この融合タンパク質をDNAから解離させることができ る。 この方法の特異性は第一段PCR増幅工程を設けることによって格段に高める ことができる。このような予備増幅によって、試料中に混在している可能性のあ る他のDNAに比して標的DNAの濃度が大幅に増加するし、また、 PCT/EP90/00454に記載されているように、標的DNAの別の配列に 特異的な少なくとも1種類のプライマーを用いて第二段増幅を行なうと「バック グラウンドノイズ」に比して標的DNAのシグナルが顕著に増大する。 シグナル対ノイズ(S/N)比を高めるために、本出願人の係属中の出願PC T/EP90/00454に記載されているような二段階PCR法(ネステド(nes ted)プライマーを使用)を用いることができ、そうすることによって、本発明の 方法の感度を向上させることができる。 1又はそれ以上のプライマーが担体に結合している場合のように増幅DNAの 固定化がPCR増幅の一部として起こるようにしてもよいし、或いは、プライマ ーの1つ又はそれ以上が後段で固定化できるような官能基(例えばビオチン又は チオール基)を有していてもよい。プライマーの5′末端を固定化すると、その プライマーから伸長したDNA鎖を固体担体に結合させることができ、そのDN A鎖の3′末端が担体から遠く離れるようになるので、後段でのポリメラーゼに よる鎖伸長反応に利用できるようになる。 固体担体は、好適には、マイクロタイターウェル(従来の8×12形式のもの が都合がよい)の形でもディップスティック(dipstick)の形であってもよく、こ れらはプライマーDNAと結合するように活性化したポリスチレンで作製し得る (K. Almer, 博士論文,王立工業大学(Royal Institute of Technology),スウェ ーデン国ストックホルム, 1988)。担体は、また、例えばアガロース、セルロー ス、アルギン酸塩、テフロン又はポリスチレンなどで作られた粒子や繊維やキャ ピラリーであってもよい。担体は、磁性粒子、例えばDynal AS社(ノル ウェー国オスロ)製の超常磁性ビーズなどであってもよい。 固体担体は、プライマーを結合するための、水酸基やカルボキシル基やアルデ ヒド基やアミノ基のような官能基又はアビジンやストレプトアビジンのような部 分を保有していてもよい。これらは一般に、かかる官能基のいずれかを有するポ リマーの表面コーティングを与えるような処理を担体に施すことによって与える ことができ、例えば、ポリウレタンとポリグリコールを併用して水酸基を与えた り、セルロース誘導体で水酸基を与えたり、アクリル酸又はメタクリル酸のポリ マー又はコポリマーでカルボキシル基を与えたり、或いはアミノアルキル化ポ リマーでアミノ基を与えたりすることができる。米国特許第4654267号に は、このような表面コーティングの導入法が多数記載されている。 適当なポリメラーゼであればどんなものを用いてもよいが、Taqポリメラー ゼのような好熱性酵素を用いるのが好ましく、そうすれば、各サイクルごとに例 えばクレノウフラグメントのようなポリメラーゼをわざわざ追加しなくても上述 の温度サイクルを繰返すことができるようになる。 標的DNAは試料中のmRNAから合成されたcDNAであってもよく、本発 明の方法はこうして特徴的なmRNAに基づく診断にも応用できる。このような 予備合成は逆転写酵素による予備処理によって行なうことができるが、好適には 、後段のPCR段階で用いる緩衝液及び塩基の系と同じ系の中で行なう。PCR 操作は二本鎖を解離させるための加熱処理を要するので、逆転写酵素は最初のP CRサイクルにおいて失活するはずである。mRNAが試料核酸である場合には 、最初の試料(例えば血清試料)を固定化ポリdTオリゴヌクレオチドで処理し て、その末端ポリA配列を介してすべてのmRNAが回収できるようにするのが 有利である。別法として、特異的RNA配列を介してRNAを回収するために、 特異的オリゴヌクレオチド配列を用いることもできる。かかるオリゴヌクレオチ ドは、国際特許出願PCT/EP89/00304に記載されているように、後で cDNAに対するプライマーとして役立てることができる。 標的DNAを最初に増幅する好ましい方法としてPCRについて述べてきたが 、PCRと組合わせる代わりに別の方法を用いてもよいことは当業者には明らか であろう。温度サイクリングも耐熱性ポリメラーゼも必要としない近年開発され た増幅技術として、自続式配列複製法(Self Sustained Sequence Replication ; 3SR法と略される)がある。3SR法はレトロウイルスの複製をモデルに したもので増幅に使用することができる。(Gingeras, T.R. et al,PNAS(USA) 87: 1874-1878;並びにGingeras, T.R. et al, PCR Methods and Applications Vol.1, pp 25-33などを参照)。 プライマーは適度なハイブリダイゼーションが起こる程度の十分な大きさを有 している一方で、不要な化学合成を避けるためにある程度短いほうが都合がよい 。C−G間の対合の方が結合に関与する水素結合の数が多いので、プライマーの 大 きさ並びにハイブリダイゼーションの安定性がA−T塩基対のC−G塩基対に対 する比率にある程度依存していることは当業者には明らかであろう。また、当業 者であれば、当然に、伸長プライマーと増幅配列のその他の部分との相同性並び にそれに応じた条件設定(ストリンジェンシー)を考慮するはずである。このよ うなルーチン実験についての指針は、例えば Sambrook, J., Fritsch, E.F.,and Maniatis, T.著のMolecular Cloning: a laboratory manual(1989)などの文 献に見出だすことができる。 ジデオキシヌクレオチド存在下でのポリメラーゼ反応は、例えばT7ポリメラ ーゼ、クレノウ又はSequenase Ver.2.0(米国USB社製)な どの、ジデオキシヌクレオチドの取込みを行なうポリメラーゼを使用して行なわ れる。ただし、公知の通り、多くのポリメラーゼがプルーフリーディング(校正 )活性、即ち、エラーチェッキング活性を有していて、鎖伸長に利用される3′ 末端の1個もしくはそれ以上のヌクレオチドが時により消化されることがある。 本発明の方法でこのような消化が起こると、バックグラウンドノイズが増加する 。この問題が起こらないように、ポリメラーゼによる3′消化を抑制するフッ素 イオン又はヌクレオチド一リン酸を各アリコートに加えるのが望ましい。 二本鎖DNA及び/又は非伸長DNAの同定は様々な方法で行なうことができ る。二本鎖DNAに関しては、鎖伸長反応の際の放射標識の導入などの慣用技術 で可能であるが、lacオペレーター配列を用いるのが好ましく、このlacオ ペレーター配列は好ましくは上述の通り増幅時にDNAに組込む。鎖全体の伸長 によって二本鎖DNA配列が生じ、これにlacIリプレッサー-β-ガラクトシ ダーゼ融合タンパク質が結合する。結合した融合タンパク質は上述の通り比色法 で同定することができ、これによって伸長反応の起こった3つのアリコートが同 定され、残りのアリコートに加えられたジデオキシ塩基が判明する。 ループ結合3′プライマーの伸長がジデオキシヌクレオチドでブロックされた 非伸長DNAに関しても数多くの同定法が可能であり、当業者には容易に分かる であろう。好ましくは、ループ結合プライマーの3′末端の下流にハイブリダイ ズするプローブ、即ち、固定化鎖の固定化部位の5′末端と3′ループ構造の間 にハイブリダイズするプローブを用いる。プローブは標識の付いているもの或い は 標識結合手段を有しているのが適している。このようなプローブは一本鎖DNA には結合するが、二本鎖DNAには結合しない。 所望により、二本鎖DNAと一本鎖DNAの両方を同定してもよく、そうする と結果の正確性をさらにチェックすることができる。通常は、ジデオキシヌクレ オチドを全く含んでいない対照実験並びに4種類すべてのジデオキシヌクレオチ ドの混合物を含んだ「ゼロ対照実験」を行なうのが好ましい。 もう一つの同定手段は、本出願人の同一の出願日に係る係属出願(代理人参照 番号:75.57799)に開示されている方法で、鎖伸長反応時に放出される ピロリン酸を検出するというものである。各ヌクレオチドが取込まれる際に、ヌ クレオチド三リン酸からピロリン酸が解離して、残ったヌクレオチド一リン酸が 生長核酸鎖の末端に取込まれる。停止ジデオキシヌクレオチドが鎖に取込まれて いないアリコートでは、鎖伸長反応時にピロリン酸の放出が盛んに起こる。この ようなピロリン酸の放出はルシフェリンとルシフェラーゼを用いて測定すること ができる。ルシフェリン/ルシフェラーゼ系はピロリン酸の存在量に実質的に正 比例して光を発する。 例えば遺伝病のキャリヤーの遺伝的検査などの診断用途においては、試料はヘ テロ接合性の材料を含んでいる。即ち、DNAの半分は標的位置に一つのヌクレ オチドを有しているが、もう半分は別のヌクレオチドを有している。したがって 、本発明の方法に用いられる4つのアリコートのうち、2つは陽性シグナルを与 え、2つは半陽性シグナルを与えるであろう。したがって、各試料中の検出標識 量を定量的に決定するのが望ましい。ホモ接合性試料の場合には、4つのアリコ ートのうち、3つが陰性で1つが陽性シグナルを与えることは明らかであろう。 以下、図面を参照しながら非限定的な実施例により本発明を説明するが、図面 について説明すると、 図1は、本発明の方法を用いて1か所の標的位置の塩基を同定するためのプロ トコールを示し、 図2及び図3は、実施例1で使用したオリゴヌクレオチドプライマーを示し、 かつ 図4は実施例で得られた結果を示すグラフである。材料と方法 細菌株及び酵素. Acids Res., 10, 5765-5772)を細菌ホストとして使用した。使用したプラスミ M.(1988)“Approaches to solid phase DNA sequencing”Nucleosides and Nu cleotides 7, 629-638)であった。各種制限酵素、DNAポリメラーゼI(クレ ノウフラグメント)、T7 DNAポリメラーゼ、CIP並びにT4ポリヌクレ オチドキナーゼはPharmacia社(スウェーデン)から入手した。使用し たTaq DNAポリメラーゼはPerkin-Elmer社(米国カリフォル ニア州)から購入した(AmpliTaq)。実施例1 オリゴヌクレオチドの合成. HIV逆転写酵素遺伝子(RT)の活性部位の一部をコードする領域(塩基6 25〜1165; Myers, G., Korber, B., Berkovsky, J.A.,Smith, R.F.and P avlakis, G.N., Human Retroviruses and AIDS 1991 (Los Alamos National Lab oratory, New Mexico 1991))に相補的な5種類のオリゴヌクレオチドプライマ ー:RIT321、RIT322、RIT331、RIT333及びRIT33 8(図面参照)を、自動DNA合成装置(スウェーデンのKABI-Pharm acia社製のGene Assembler Plus)上で製造業者の説明 書通りホスホルアミダイト化学により合成した。RIT322はビオチンホスホ ルアミダイト(米国カリフォルニア州のClonetech社製)を用いてビオ チン化した。精製はpepRPC 5/5逆相カラム(スウェーデンのKABI- Pharmacia社製)を用いて行なった。 PCRクローニング HIV-1の患者から採取した臨床試料(スウェーデン国ストックホルムのス ウェーデン細菌学研究所(Swedish Bacteriology Laboratory; SBL))から 、各5pmolのRIT331とRIT333(図3)を用いた増幅によってH IV RTフラグメントをクローニングした。RIT331及びRIT333 は共に上流BamHI及び下流EcoRI認識部位を導入するための「ハンドル 」部を含んでいた。PCR反応混液は、200μMの各dNTP、20mMのT ris-HCl(pH8.7)、2mMのMgCl2、0.1%のTween 2 0及び0.5ユニットのAmpliTaqを含んでいて、最終容積は50μlと した。温度プロフィールは、95℃で0.5分間の変性段階、次いで55℃で0 .5分間のプライマーアニーリング段階、及び72℃で2分間の伸長段階にセッ トした。これらの段階を、Gene Amp PCR System PE 9 600(Perkin-Elmer社製,米国カリフォルニア州)を用いて30 回繰り返した。こうしてPCR増幅したHIV RTフラグメント及びベクター pRIT28を共にBamHIとEcoRIで制限し、アガロースから切り出し て精製した後、室温で1時間連結反応を行なった。この構築物でコンピテントR RIΔM15細胞を形質転換し、青/白選択(Langley, E.K .et al(1975)PNA S(USA)72, 1254-1257)ができるようにIPTG(n-イソプロピル-β-D-チオ ガラクトピラノシド)、X-gal(5-ブロモ-4-クロロ-3-インドリル-β-D-ガ ラクトシド)及びアンピシリンを含んだTBAB(前出のSambrook, J.他の文献 )平板上に塗末接種した。固相配列決定法(Hultman, T. et al (1991)Biotec hniques 10, 84-93)により、5つの白色コロニーが正しいインサートをもつプ ラスミドであることを確認した。これらのコロニーのうちの1つをpRIT-R Tと名付け、以降の研究用として選んた。このクローンはスウェーデン国ストッ クホルムの王立工業大学生化学科に保存してある。 DIANA検出ミニシーケンシング用鋳型の調製 pRIT28-RTのコロニーをバイアルに移して、10μlの20mMTr is-HCl(pH8.7)中で99℃で5分間溶菌処理した。次いで1μlの 溶菌液を、5pmolのRIT135及びRIT322(ビオチン化)、0.2 5pmol RIT321、200μM各dNTP、20mM Tris-HC l(pH8.7)、2mM MgCl2、0.1%Tween 20及び0.5 ユニットのAmpliTaqのPCR混液に移して、最終容積を50μlとした 。プライマーRIT322は、後段でストレプトアビジン被覆固体担体に結合さ せるための5′ビオチンとlacOP認識配列を規定する21塩基とからなる。 増幅を上記の通り行ない、得られたPCR生成物を次いで予備洗浄ストレプトア ビジン被覆常磁性ビーズ(Lea, T .et al(1988)J. Mol. Recognit 1, 9-18) 、即ち、製造業者の推奨する結合溶液で予備洗浄しておいたDynabeads M280-ストレプトアビジン(ノルウェーのDynal AS社製)上に固定 化した(Hultman,T .et al(1989)Nuc .Acids Res. 17, 4937-4946)。固定化 処理後、ビーズを50μlの結合/洗浄溶液で洗って、結合DNAをアッセイし た。DNAの固定化されたビーズを50μlの融合タンパク質lacI-β-ガラ クトシダーゼ(ノルウェーのDynal AS社製)と混合し、20分間インキ ュベートした。ビーズをDIANA緩衝液(ノルウェーのDynal AS社製 )で4回洗浄して過剰の融合タンパク質を除去し、壁の被膜によるバックグラウ ンドを排除するために最終段階で新しいチューブに変えた。100μlのo-ニト ロフェニル-β-D-ガラクトシド(ONPG,1.25mg/ml)を発色性基質 として加え、そして6分後に100μlの1MNa2CO3を添加して反応を停止 した。上清の405nmの吸光度をEAR340AT ELISAプレートリー ダー(SLT-Labinstruments,オーストリア)で測定して分析 した。20μlの0.1M NaOHと5分間インキュベートして融解により二 本鎖を解離させて、一本鎖固定化DNA鋳型を生じさせ、これを再度50μlの 結合溶液、50μlの1×TEで洗浄した。 ミニシーケンシング反応 適合ジデオキシヌクレオチドに関して、6つの別個の伸長反応(1つはddA TPのみで、1つはddCTPのみで、1つはddGTPのみで、1つはddT TPのみで、1つは4種類すべてのddNTPと共に、1つはddNTPを全く 加えずに)は、2μlのアニーリング混液、17mM Tris-HCl(pH 7.5)、6mM MgCl2、1mM DTT、1μMの適合ジデオキシヌク レオチド及び0.13ユニットのSequenase Ver.2を含んだ全量 10μlの中で行なった。この実験の概略図を図1に示す。ジデオキシ取込み反 応は室温で5分間行ない、20μlの0.5M EDTAの添加により停止させ た。しかる後に、ビーズを30μlの10mM Tris-HCl(pH7.5 )で2回洗浄した。次の伸長段階では、200μMのdNTP濃度を使用し、2 5mMの Tris-HCl(pH7.5)、12.5mMのMgCl2、1mMのDTT及 び0.13ユニットのSequenaseと共に全量を10μlとした。ジデオ キシヌクレオチドが組込まれていないアリコートでは、Sequenaseによ る鎖の伸長が起こって、完全な鎖長の二本鎖DNAがビーズに結合するようにな る。室温で5分間インキュベーションした後、20μlの0.5M EDTAを 加え、ビーズを40μlのDIANA緩衝液(ノルウェーのDynal AS社 製)(0.1M Tris-HCl(pH7.5),0.15M NaCl,0 .1%Tween 20,1mM MgCl2及び10mM β-メルカプトエタ ノール)で洗浄した。 DIANAによる検出 結果はDIANA法(Wahlberg, J., Lundeberg, J., Hultman, T. and allowing direct solid-phase genomic sequencing of the positive samples” Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 87, 6569-6573)で検出した。DNAの固定化 されたビーズを50μlの融合タンパク質lacI-β-ガラクトシダーゼ(ノル ウェーのDynal AS社製)と混合し、20分間インキュベートした。ビー ズをDIANA緩衝液(ノルウェーのDynal AS社製)で4回洗浄して過 剰の融合タンパク質を除去し、壁の被膜によるバックグラウンドを排除するため に最終段階で新しいチューブに変えた。100μlのo-ニトロフェニル-β-D-ガ ラクトシド(ONPG,1.25mg/ml)を発色性基質として加え、そして 6分後に100μlの1M Na2CO3を添加して反応を停止した。上清の40 5nmの吸光度をEAR340AT ELISAプレートリーダー(SLT-L abinstruments,オーストリア)で測定して分析した。その結果を 図4に示す。このアッセイでは、4種類すべてのジデオキシヌクレオチド(dd NTP)を使用した場合とddATPのみを使用した場合に低いシグナルが得ら れた。配列決定用プライマーの3′末端の次の相補塩基はジデオキシチミジンで あるので、上記の結果は、このアッセイ法を使用してある特定の場所の塩基配列 を検出することができることを示している。Detailed Description of the InventionLoop structure   The present invention relates to a single-stranded 3'-end loop structure of DNA.   The single-stranded nucleic acid rewinds itself to form a loop structure, which is paired by hydrogen bonding. It is well known in molecular biology that short double-stranded segments are formed.   Such secondary structures are associated with various enzymes (eg polymerase, hydrolase, etc.) It may affect the susceptibility to nucleic acid interactions with. In some cases, The formation of a loop structure by a single-stranded nucleic acid results in a probe or a target sequence of the nucleic acid. May be in competition with the primer hybridization reaction. An example For example, when using a primer for DNA sequencing, etc. When a loop is formed at or near the hybridizing sequence, the hybridase This may reduce the efficiency of the sequencing and affect the clarity of the sequencing results. It   The present invention uses PCR to prepare a primer on the 3'end side of a DNA strand of interest. It is based on the idea of introducing such a loop structure.   DNA molecules are often present only in trace amounts in a sample. Polymerase chain reaction (PCR) methods have been developed for amplification. This way Then, a pair of polymerization primers specific to the known sequence of the target DNA are selected. Immediately Then, one primer is at the 5'end of one strand of the DNA double strand or at the vicinity thereof. And the other primer hybridizes to the 5'end of the complementary strand or its Allow each primer to hybridize to its neighbors in the presence of polymerase. The extended DNA sequence from the mer to the end of the target DNA template. It The DNA thus synthesized is then subjected to a double-strand dissociation treatment (usually at a temperature of about 90 ° C). Melted) and the newly synthesized single-stranded DNA sequence is Hybridize with excess primer (usually temperature up to a range suitable for annealing) (After lowering), further DNA strands will be synthesized in the presence of polymerase. In the case of, only the part from both ends of both primers is extended. Polymerase Is preferably one that can withstand the high temperatures used in the above double strand dissociation step, but recently A thermophilic polymerase suitable for this, Taq, is now available. The above-mentioned two types of primers and various nucleotides required for DNA synthesis are overloaded in a medium. If the excess amount is maintained, each strand will be synthesized, dissociated, and the primer annealed. , Repeating the cyclic process of synthesizing a new chain, simply It can be performed only by raising or lowering the temperature to the optimum temperature. In this way The first target DNA can be amplified exponentially, and in a relatively short time The concentration can be increased by a million times. The DNA thus amplified has the sequence It can be used for decisions and other studies.   The present invention introduces a 3'end loop structure on the target sequence of one strand of double-stranded DNA. In some cases, the target sequence has a region A on the 3'-end side thereof. In this case, there is a DNA region B extending 3 ′ from the region A. With the first primer that hybridizes to the 3'end of the sequence complementary to the target sequence Means for being immobilized on or attached to a solid support A given first primer and a small number of A and / or B of the above target sequence. Having a 3'terminal sequence that hybridizes to at least a portion and its 5'end Using a second primer having a sequence substantially identical to A for By adding the above double-stranded DNA to a chain reaction (PCR) amplification treatment, , At the 3'end of the target sequence, complementary to the region / sequence A capable of forming a region A / loop A double stranded target DNA having regions A'in the above order is generated, after which this By subjecting the amplified double-stranded DNA to a double-stranded dissociation treatment in immobilized form, The non-immobilized target strand is released, and the region A ′ is changed to the region A naturally or artificially. To form a loop.   The area that can form a loop is the entire area B (if the area B exists). Or a part and / or an optional element existing between the regions A ′ and A of the second primer It will be understood that it contains a sequence complementary to the loop-forming linker sequence of . If the second primer hybridizes to region A of the target sequence, the In order to form A'substantially completely hybridize to A, It is highly desirable that a loop-forming linker sequence be present in the primer . If the second primer is part of the region B existing away from the region A on the target sequence Between the region A and the hybridization region when hybridizing with The portion of B located in the Loop-forming linker sequence is present in Form a loop.   The second primer is A'-B (if B is present) and / or loop-forming The second primer has the sequence (A It may form a loop by its own rewind (without acting), but The annealing temperature should be higher than the temperature at which the primer preferentially anneals to itself. Avoiding this possibility of "self-priming" by choosing high Can be   Understand that both immobilized and non-immobilized strands can form loops Let's do it. However, the sequence A'in the correct orientation to serve as a primer for the chain extension reaction. Only the immobilized strand has. More importantly, is the array 5 '? The rule is that they are read in the 3'direction. Thus, with A The sequences of the primers identical to 5'to 3'are read substantially identically. .   One advantage of the present invention is that a primer is incorporated at the 3'end of one strand of DNA. Use that primer to perform, for example, sequencing of the strand or other manipulations. That is what you can do. Each immobilized template carries a built-in primer The ratio of the region to which the primer hybridizes due to the intervention of the linker sequence. It is clear that it remains relatively close. Therefore, even if the conditions change Strand dissociation occurs, the primer is linked to the template and It will hybridize easily.   If desired, create a restriction enzyme (RE) site near the loop to remove the loop. It may be possible to allow strand dissociation, for example during sequencing. Become so. By preparing such a procedure, for example, the Sanger method ( Sanger, F.et al(1977) PNAS (USA)74: 5463-5467 etc.) From the target DNA used as a new deoxynucleotide-terminated chain of various lengths It may be desirable when the synthetic DNA strands must be separated. Suitable RE section Positions and methods of incorporating them into primers are well known to those skilled in the art, For example, in the literature such as T. Maniatis et al.'S Molecular Cloning: a laboratory manual. Is taught. For example, the linker sequence in the second primer is attached to each of A and A '. It may contain palindromic sequences that are adjacent and complementary to each other, When these flanking regions are hybridized, the RE site (this Allows the removal of loops). Otherwise , The region AA ′ may be selected so that the region AA ′ includes the RE site.   Suitably, the invention relates to the same filing date of the Applicant entitled "Chemical Process" Combined with the invention taught in the pending application (Attorney Reference No .: 75.57465) be able to.   This applicant's pending application has amplified and then immobilized the DNA of interest. After that, four aliquots of the immobilized DNA in single-stranded form (split samples) It is based on the idea of carrying out the polymerase chain reaction. For each aliquot Using the same specific extension primer and a different dideoxynucleotide, No deoxynucleotides were used, thus ensuring that the Ensure that only xynucleotides are incorporated. At this time, the target position is Immediately adjacent to the 3'end of the specific extension primer that hybridizes to DNA. In other words, the target position on the immobilized strand is the extension primer specific to the DNA of interest. Is on the 5'side of the hybridizing site. Next, normal deoxynucleo A chain extension reaction using tide was carried out using the above-mentioned specific primer to give dideoxy. While nucleotide-blocked DNA remains unreacted, it is blocked Not allowed DNA to form double-stranded DNA. Then use various methods To distinguish double-stranded DNA from non-stretched strands (ie, substantially single-stranded DNA) Allows identification of the base at the position. Preferably, the DNA in question is PCR Amplify by.   Usually, a primer is used for each aliquot for the dideoxy and extension reactions. Add. However, using the present invention, the target DNA is a loop-ligated primer. The primer is stable to changes in conditions as described above. To substantially reduce or avoid loss when transferring from dideoxy reaction to chain extension reaction it can.   In particular, the invention taught in the above-mentioned pending application of the applicant is in accordance with the present invention, The sample DNA is equipped with a loop binding 3'primer, and this primer is fixed Can be modified to hybridize immediately adjacent to the target position to the target DNA. it can. Each of the four aliquots of this immobilized single-stranded DNA was then treated with one Subject to polymerase chain reaction in the presence of oxynucleotides, Uses different dideoxynucleotides to create a dideoxy complementary to the base at the target position. Ensure that only xynucleotides are incorporated. Next, these four aliquots Each aliquot was subjected to an extension reaction in the presence of all four nucleotides. DNA that has not reacted with dideoxynucleotides in the While forming A, the dideoxynucleotide blocked DNA is non-elongating Leave as strand DNA. Then double-stranded and / or non-elongated DNA Identify which dideoxynucleotide was introduced and therefore which salt Determine if the group is at the target position.   Sufficient DN, for example, with a relatively low background giving clear results It is desirable to assess the efficiency of PCR to determine if A was synthesized . Various test methods are known, but in the applicant's opinion, the applicant previously reported Solid-phase method called DIANA (PCT / EP9) for detecting immobilized amplified nucleic acid 0/00454) is preferably used. This DIANA method is, for example, In a specific embodiment, in vitro (in in vitro)Colorimetric detection of DNA amplified by Used for. This assay is based on PC biotinylated or otherwise functionalized. Based on the use of the R primer, which is an in vitro amplified product For example on streptavidin coated magnetic beads. Also The other PCR primerlacA "handle" part like an operator array Have,LacUsing I repressor-β-galactosidase fusion protein The captured DNA can be colorimetrically assayed. (Wahlberg, colorimetric method for DNA diagnostics allowing direct solid-phase geno mic sequencing of the positive samples ”Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.87 , 6569-6573). This preferred form of qualitative DIANA assay is The advantages of the PCR method and the high specificity and safety of the biotin-streptavidin system It has both qualitative and easy colorimetric assay based on β-galactosidase. Strong interaction between biotin and streptavidin (Kd= 10-15M-1) Is the system efficiency Further increase. By using magnetic beads as a solid carrier, centrifugation,   Many proteins that bind to a specific DNA sequence are known, and the operation of the operon It is also often involved in various genetic processes such as repression and suppression. Tampa like this One of the qualitylacRepressorLacI, this islacoperator (lacOP) to suppress transcription. Therefore, if the recognition site is DNA ArraylacIf OP,LacIt is possible to attach a label via the I protein. it can.LacA fusion of a DNA-binding protein such as I with another protein We devised synthetic proteins so that the latter protein chamber could be based on, for example, color, fluorescence, or chemiluminescence. It is particularly preferable to make it available for subsequent detection using the method described below. This Specific examples of such proteins include β-galactosidase, alkaline phosphatase, and Such as oxidase.   As the label, one of the primer pairs (preferably immobilized primer) is used. 21 base pairs introduced at the end of the amplified DNAlacRecognize operator sequence likeLacOf I repressor-β-galactosidase fusion protein Is preferred. This fusion protein is DNAlacONPG linked to OP sequence (O-nitrophenyl-β-D-galactoside) is added, so the color develops. Can be measured spectrophotometrically. Use this fusion protein and ONPG Allows for a quick and easy colorimetric assay, which is safer to use with radiolabels. There is no issue of integrity. For example, IPTG (n-isopropyl-β-D-thiogalactopi Lanoside) allows the fusion protein to be dissociated from the DNA. It   The specificity of this method is significantly increased by providing a first-stage PCR amplification step. be able to. Due to such pre-amplification, there is a possibility that they may be mixed in the sample. Significantly increases the concentration of target DNA compared to other DNA, and As described in PCT / EP90 / 00454, in another sequence of the target DNA If second-stage amplification is performed using at least one specific primer, The signal of the target DNA is significantly increased as compared with the "ground noise".   To increase the signal-to-noise (S / N) ratio, the applicant's pending application PC Two-step PCR method (nested (nested) as described in T / EP 90/00454. ted) using a primer) and by doing so The sensitivity of the method can be improved.   Of amplified DNA such as when one or more primers are bound to a carrier Immobilization may occur as part of PCR amplification, or the primer may be Functional groups (eg biotin or It may have a thiol group). Immobilizing the 5'end of the primer The DNA chain extended from the primer can be bound to a solid support, Since the 3'end of the A chain becomes far away from the carrier, the polymerase in the latter stage Can be used for the chain extension reaction.   The solid support is preferably a microtiter well (conventional 8 × 12 format). Convenient) or dipstick shape. They can be made of polystyrene activated to bind to primer DNA (K. Almer, PhD dissertation, Royal Institute of Technology, Swe Stockholm, 1988). The carrier may also be, for example, agarose, cellulose. Particles, fibers or caps made of sutures, alginates, Teflon or polystyrene. It may be a pillary. The carrier is a magnetic particle, such as Dynal AS (Norr). Superparamagnetic beads manufactured by Oslo, Way, etc. may be used.   The solid support is used to bind a primer, such as a hydroxyl group, a carboxyl group, or an aldehyde. Functional groups such as hydrido and amino groups or moieties such as avidin and streptavidin You may own the minutes. These are generally groups bearing any of these functional groups. Given by subjecting the carrier to a treatment which gives a surface coating of the limer For example, polyurethane and polyglycol were used together to give a hydroxyl group. Give a hydroxyl group with a cellulose derivative, To give a carboxyl group with a polymer or copolymer, or to give an aminoalkylated polymer. An amino group can be provided with a limer. In US Pat. No. 4,654,267 Have described many methods of introducing such surface coatings.   Any suitable polymerase may be used, including Taq Polymer It is preferable to use a thermophilic enzyme such as For example, without adding a polymerase such as Klenow fragment, The temperature cycle of can be repeated.   The target DNA may be cDNA synthesized from mRNA in the sample, and The method of Ming is thus also applicable to diagnostics based on characteristic mRNAs. like this Pre-synthesis can be performed by pre-treatment with reverse transcriptase, but preferably , In the same system as the buffer and base system used in the subsequent PCR step. PCR Since the operation requires heat treatment to dissociate the double strands, the reverse transcriptase is the first P It should deactivate in the CR cycle. When mRNA is sample nucleic acid , Treating the first sample (eg serum sample) with immobilized polydT oligonucleotide So that all the mRNA can be recovered via its terminal poly A sequence. It is advantageous. Alternatively, to recover RNA via a specific RNA sequence, Specific oligonucleotide sequences can also be used. Such oligonucleoti Later, as described in International Patent Application PCT / EP89 / 00304, It can serve as a primer for cDNA.   While PCR has been described as the preferred method of first amplifying the target DNA, It will be apparent to those skilled in the art that alternative methods may be used instead of combining with PCR. Will. Developed in recent years without the need for temperature cycling or thermostable polymerases As an amplification technology, Self Sustained Sequence Replication 3SR method is abbreviated). The 3SR method is modeled on the replication of retroviruses. The prepared product can be used for amplification. (Gingeras, T.R.et al, PNAS (USA) 87: 1874-1878; and Gingeras, T.R.et al, PCR Methods and Applications Vol.1, pp 25-33 etc.).   The primer should be large enough to allow adequate hybridization. On the other hand, it is convenient to be short to some extent to avoid unnecessary chemical synthesis. . Since the number of hydrogen bonds involved in the binding is larger in the pairing between C and G, Big And the stability of hybridization to CG base pairs of AT base pairs. It will be apparent to those skilled in the art that there is some dependence on the ratio of In addition, Naturally, the homologous sequence between the extension primer and the rest of the amplified sequence The condition setting (stringency) should be considered accordingly. This Guidelines for such routine experiments can be found, for example, in Sambrook, J., Fritsch, E.F., and  Maniatis, T., Molecular Cloning: a laboratory manual (1989), etc. Can be found in the offering.   Polymerase reactions in the presence of dideoxynucleotides can be performed, for example, by T7 polymerase. , Klenow or Sequenase Ver. 2.0 (made by US USB company) Which is done using a polymerase that does the incorporation of dideoxynucleotides Be done. However, as is known, many polymerases proofread (calibrate) ) Activity, that is, 3'which has error-checking activity and is used for chain extension Sometimes the terminal one or more nucleotides are digested. When such digestion occurs in the method of the present invention, background noise increases. . To prevent this problem from occurring, fluorine that inhibits 3'digestion by polymerase It is desirable to add ionic or nucleotide monophosphates to each aliquot.   Identification of double-stranded DNA and / or non-extended DNA can be accomplished in a variety of ways. It Regarding double-stranded DNA, conventional techniques such as introduction of radiolabel during chain extension reaction Is possible withlacIt is preferable to use an operator sequence,lacOh Pelator sequences are preferably incorporated into the DNA during amplification as described above. Stretching the entire chain Results in a double-stranded DNA sequencelacI repressor-β-galacto The dase fusion protein binds. The bound fusion protein is colorimetric as described above. The three aliquots in which the extension reaction occurred Determine the dideoxy base added to the remaining aliquot.   Extension of loop-bound 3'primer was blocked with dideoxynucleotides Numerous identification methods are possible for non-extended DNA and are readily apparent to those of ordinary skill in the art. Will. Preferably, a hybridizer is provided downstream of the 3'end of the loop binding primer. Probe, that is, between the 5'end and 3'loop structure of the immobilization site of the immobilization strand Use a probe that hybridizes to. Probe may be labeled or not Is Suitably it has a label binding means. Such probes are single-stranded DNA , But not double-stranded DNA.   If desired, both double-stranded and single-stranded DNA may be identified, and And the accuracy of the results can be further checked. Usually, dideoxy nucleotide A control experiment containing no octides and all four dideoxynucleotidies It is preferred to perform a "zero control experiment" that includes a mixture of actives.   Another means of identification is a pending application for the same filing date of the applicant (see agent). No .: 75.5777)), and is released during the chain extension reaction. It is to detect pyrophosphate. When each nucleotide is incorporated, Pyrophosphate dissociates from cleotide triphosphate, leaving the remaining nucleotide monophosphate Incorporated at the end of the growing nucleic acid strand. Stopped dideoxynucleotides are incorporated into the chain In the non-aliquot, pyrophosphate is actively released during the chain extension reaction. this Release of such pyrophosphate should be measured using luciferin and luciferase Can be. The luciferin / luciferase system is substantially positive for the abundance of pyrophosphate. It emits light in proportion.   For diagnostic applications, such as genetic testing of carriers of genetic disease, the sample is Contains terrorism-bonding material. That is, half of the DNA has one nucleotide at the target position. It has an otide, but the other half has another nucleotide. Therefore , Of the four aliquots used in the method of the invention, two give a positive signal. Well, the two will give a semi-positive signal. Therefore, the detection label in each sample It is desirable to quantitatively determine the amount. For homozygous samples, 4 aliquots It will be clear that out of the three, three give a negative signal and one gives a positive signal.   Hereinafter, the present invention will be described by way of non-limiting examples with reference to the drawings. To explain   FIG. 1 shows a process for identifying bases at a single target position using the method of the present invention. Showing a tocol,   2 and 3 show the oligonucleotide primers used in Example 1, And   FIG. 4 is a graph showing the results obtained in the examples.Materials and methods Bacterial strains and enzymes. Acids Res.,Ten, 5765-5772) was used as the bacterial host. Used plasm M. (1988) “Approaches to solid phase DNA sequencing” Nucleosides and Nu cleotides7, 629-638). Various restriction enzymes, DNA polymerase I (cle Know fragment), T7 DNA polymerase, CIP and T4 polynucleotides. Otidokinase was obtained from Pharmacia (Sweden). use WasTaq  The DNA polymerase is Perkin-Elmer (California, USA). (AmpliTaq) purchased from Nia.Example 1 Synthesis of oligonucleotides.   A region (base 6) encoding part of the active site of the HIV reverse transcriptase gene (RT) 25-1165; Myers, G., Korber, B., Berkovsky, J.A., Smith, R.F. and P. avlakis, G.N., Human Retroviruses and AIDS 1991 (Los Alamos National Lab oratory, New Mexico 1991)) 5 complementary oligonucleotide primers -: RIT321, RIT322, RIT331, RIT333 and RIT33 8 (see drawing) is an automatic DNA synthesizer (KABI-Pharm, Sweden) Manufacturer's description on Gene Assembler Plus from Acia Synthesized exactly by phosphoramidite chemistry. RIT322 is biotin phospho Biomass using luamidite (Clonetech, California, USA) Tinted. Purification was carried out using a pepRPC 5/5 reverse phase column (Swedish KABI- (Pharmacia). PCR cloning   Clinical samples taken from HIV-1 patients (Swedish, Stockholm, Sweden) From the Swedish Bacteriology Laboratory (SBL) , By amplification with 5 pmol each of RIT331 and RIT333 (FIG. 3). The IV RT fragment was cloned. RIT331 and RIT333 Are both upstreamBamHI and downstreamEco"Handle for introducing RI recognition site Included part. The PCR reaction mixture contains 200 μM of each dNTP and 20 mM of T ris-HCl (pH 8.7), 2 mM MgCl2, 0.1% Tween 2 Included 0 and 0.5 units of AmpliTaq with a final volume of 50 μl did. The temperature profile is a denaturation step of 0.5 minutes at 95 ° C followed by 0 at 55 ° C. . Set the primer annealing step for 5 minutes and the extension step for 2 minutes at 72 ° C. I got it. These steps were performed on the Gene Amp PCR System PE 9 30 using 600 (Perkin-Elmer, California, USA) Repeated times. HIV RT fragment and vector thus PCR amplified together with pRIT28BamWith HIEcoRestricted by RI, cut out from agarose After purification, the ligation reaction was performed at room temperature for 1 hour. Competent R with this construct RIΔM15 cells were transformed and blue / white selection (Langley, E.K.et al (1975) PNA S (USA)72, 1254-1257) so that IPTG (n-isopropyl-β-D-thio Galactopyranoside), X-gal (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-ga Lactoside) and TBAB containing ampicillin (Sambrook, J. et al., Supra). ) A powder was inoculated on the plate. Solid-phase sequencing (Hultman, T.et al (1991) Biotec hniquesTen, 84-93), and 5 white colonies have the correct insert. It was confirmed to be a rasmid. One of these colonies was designated pRIT-R Named T and selected for further study. This clone is from Sweden It is stored in the Department of Biochemistry, Royal Institute of Technology, Kholm. Preparation of template for mini-sequencing for DIANA detection   Transfer pRIT28-RT colonies to vials and transfer 10 μl of 20 mM Tr Lysis treatment was carried out in is-HCl (pH 8.7) at 99 ° C for 5 minutes. Then 1 μl The lysate was treated with 5 pmol of RIT135 and RIT322 (biotinylated), 0.2 5 pmol RIT321, 200 μM each dNTP, 20 mM Tris-HC 1 (pH 8.7), 2 mM MgCl2, 0.1% Tween 20 and 0.5 Transferred to a unit AmpliTaq PCR mix to a final volume of 50 μl . Primer RIT322 was later bound to streptavidin-coated solid support. With 5'biotin forlacIt consists of 21 bases that define the OP recognition sequence. Amplification was performed as described above and the resulting PCR product was then prewashed Vidin-coated paramagnetic beads (Lea, T.et al (1988) J. Mol. Recognit1, 9-18) , Ie, Dynabeads that had been pre-washed with the binding solution recommended by the manufacturer Fixed on M280-Streptavidin (Dynal AS, Norway) (Hultman, T.et al (1989) Nuc .Acids Res.17, 4937-4946). Immobilization After treatment, the beads are washed with 50 μl of binding / wash solution to assay for bound DNA. It was 50 μl of the DNA-immobilized beads was used as the fusion protein lacI-β-gala. Ink for 20 minutes after mixing with Ctosidase (Dynal AS, Norway) Was added. Beads in DIANA buffer (Dynal AS, Norway) ) Four times to remove excess fusion protein and back-wall with a wall cap. The tube was changed to a new tube at the final stage to eliminate the band. 100 μl of o-nit Rophenyl-β-D-galactoside (ONPG, 1.25mg / ml) is a chromogenic substrate And after 6 minutes 100 μl 1M Na2CO3To stop the reaction did. The absorbance at 405 nm of the supernatant was measured by EAR340AT ELISA plate Measurement (DLT) (SLT-Labinstruments, Austria) did. Incubate with 20 μl of 0.1 M NaOH for 5 minutes and lyse by thawing. The single strands are dissociated to generate a single-stranded immobilized DNA template, which is reconstituted with 50 μl The binding solution was washed with 50 μl of 1 × TE. Mini sequencing reaction   For the compatible dideoxynucleotide, six separate extension reactions (one for ddA TP only, one ddCTP only, one ddGTP only, one ddT TP only, one with all four types of ddNTP and one with no ddNTP 2 μl of annealing mix, 17 mM Tris-HCl (pH 7.5), 6 mM MgCl21 mM DTT, 1 μM compatible dideoxynuc Reotide and 0.13 units of Sequenase Ver. Total amount including 2 Performed in 10 μl. A schematic diagram of this experiment is shown in FIG. Anti-dideoxy uptake The reaction was carried out at room temperature for 5 minutes and stopped by the addition of 20 μl of 0.5 M EDTA. It was Thereafter, the beads were added to 30 μl of 10 mM Tris-HCl (pH 7.5). ) Washed twice. The next extension step used a dNTP concentration of 200 μM and 5 mM Tris-HCl (pH 7.5), 12.5 mM MgCl21 mM DTT and And 0.13 units of Sequenase to make the total volume 10 μl. Dideo For aliquots that do not incorporate xynucleotides, use Sequenase Strand elongation occurs, allowing full-length double-stranded DNA to bind to the beads. It After incubating at room temperature for 5 minutes, add 20 μl of 0.5 M EDTA. In addition, 40 μl of beads were added to DIANA buffer (Dynal AS, Norway). Manufactured) (0.1 M Tris-HCl (pH 7.5), 0.15 M NaCl, 0) . 1% Tween 20, 1 mM MgCl 22And 10 mM β-mercaptoetha Washed). Detection by DIANA   The result is the DIANA method (Wahlberg, J., Lundeberg, J., Hultman, T. and allowing direct solid-phase genomic sequencing of the positive samples ” Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.87, 6569-6573). Immobilization of DNA 50 μl of the fused protein lacI-β-galactosidase (nor Way Dynal AS) and mixed for 20 minutes. Bee The cells were washed 4 times with DIANA buffer (Dynal AS, Norway). To remove excess fusion protein and eliminate wall coat background I changed to a new tube at the final stage. 100 μl of o-nitrophenyl-β-D-moth Lactoside (ONPG, 1.25 mg / ml) was added as a chromogenic substrate, and After 6 minutes 100 μl of 1M Na2CO3Was added to stop the reaction. 40 of supernatant EAR340AT ELISA plate reader (SLT-L) abinstruments, Austria). The result As shown in FIG. In this assay, all four dideoxynucleotides (dd Lower signals were obtained with NTP) and with ddATP alone. It was The next complementary base at the 3'end of the sequencing primer was dideoxythymidine. Therefore, the above results are based on the nucleotide sequence at a specific location using this assay. Indicates that can be detected.

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 ダイズさせてループを形成させることを特徴とする方法 を提供する。─────────────────────────────────────────────────── ─── [Continued summary] A method characterized by allowing soybeans to form loops I will provide a.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.二本鎖DNAの片方の鎖の標的配列上に3′末端ループ構造を導入する方法 にして、当該標的配列はその3′末端側に領域Aを有していて場合によってはそ の領域Aからさらに3′側に伸びたDNA領域Bが存在しており、上記標的配列 に相補的な配列の3′末端側にハイブリダイズする第一のプライマーであって固 体担体上に固定化されているか或いは固体担体に結合させるための手段の与えら れている第一のプライマー並びに上記標的配列のA及び/又はBの少なくとも一 部分にハイブリダイズする3′末端配列を有していてかつその5′末端にはAと 実質的に同一の配列を有する第二のプライマーを使用したポリメラーゼ連鎖反応 (PCR)増幅処理に上記二本鎖DNAを付し、当該増幅処理によって、標的配 列の3′末端に、領域A及びループを形成し得る領域及び配列Aに相補的な領域 A′を以上の順序で有する二本鎖標的DNAを生じさせ、しかる後に、この増幅 二本鎖DNAを固定化形で二本鎖解離処理に付して、そうすることによって固定 化されていない標的鎖を遊離させ、領域A′を領域Aに自然に或いは人為的にハ イブリダイズさせてループを形成させることを特徴とする方法。 2.請求項1記載の方法にして、増幅二本鎖DNAの最終的な鎖解離処理後に、 第二プライマーの自己アニーリング温度よりも高い温度でのアニーリングによっ て固定化一本鎖DNA鎖上の領域A′を領域Aにハイブリダイズさせることを特 徴とする方法。 3.請求項1又は請求項2記載の方法にして、ループ形成後の固定化一本鎖DN Aが、ループに隣接した二本鎖領域内に制限部位を含んでいることを特徴とする 方法。 4.請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の方法にして、第一プライマーが 固定化用手段としてビオチンを保有していることを特徴とする方法。 5.請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の方法にして、第一プライマーが 、標識保有DNA結合タンパク質に対する認識部位を有していることを特徴とす る方法。 6.請求項1乃至請求項5のいずれか1項記載の方法にして、ループ形成後の 固定化一本鎖DNAを、配列決定用プライマーとして上記A′配列の3′末端を 利用した配列決定に付すことを特徴とする方法。 7.請求項6記載の方法にして、上記領域A′が標的配列中の決定すべき1個の 標的塩基の直ぐ隣にハイブリダイズするように選択し、かつ固定化一本鎖DNA を特定デオキシヌクレオシド又はジデオキシヌクレオシド存在下での鎖伸長反応 に付することにより、鎖が伸長したか否かを上記標的塩基の存在の有無について の指標とすることを特徴とする方法。[Claims] 1. Method for introducing 3'terminal loop structure on target sequence of one strand of double-stranded DNA Thus, the target sequence has a region A at the 3'-end side thereof and, in some cases, has a region A. DNA region B extending further 3'from region A of The first primer that hybridizes to the 3'end of the sequence complementary to Providing means for immobilizing on a solid carrier or for binding to a solid carrier The first primer and at least one of A and / or B of the above target sequence Has a 3'terminal sequence which hybridizes to the part and has an A at its 5'end Polymerase chain reaction using a second primer having a substantially identical sequence (PCR) The above double-stranded DNA is attached to the amplification treatment, and the target treatment is performed by the amplification treatment. A region A and a region capable of forming a loop and a region complementary to the sequence A at the 3'end of the row A double-stranded target DNA having A'in the above order is generated, after which this amplification is carried out. Double-strand DNA is subjected to double-strand dissociation treatment in an immobilized form, and thus fixed The unstranded target strand is released, and the region A'is changed to the region A naturally or artificially. A method comprising the step of bridging to form a loop. 2. The method according to claim 1, wherein after the final strand dissociation treatment of the amplified double-stranded DNA, By annealing at a temperature higher than the self-annealing temperature of the second primer The region A'on the immobilized single-stranded DNA strand is hybridized to the region A. How to collect. 3. Immobilized single-stranded DN after loop formation according to the method of claim 1 or 2. A contains a restriction site within the double-stranded region adjacent to the loop. Method. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the first primer is A method characterized in that biotin is retained as a means for immobilization. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the first primer is Characterized by having a recognition site for a label-bearing DNA binding protein How to do. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, after loop formation The immobilized single-stranded DNA was used as a sequencing primer at the 3'end of the A'sequence. A method characterized by being attached to the used sequencing. 7. 7. The method according to claim 6, wherein said region A'is the one to be determined in the target sequence. Immobilized single-stranded DNA selected to hybridize immediately adjacent to the target base Chain extension reaction in the presence of deoxynucleoside or dideoxynucleoside The presence or absence of the above target base indicates whether or not the chain has been extended. A method characterized by using as an index of.
JP5519893A 1992-05-12 1993-05-12 Loop structure Pending JPH08500725A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9210177.3 1992-05-12
GB929210177A GB9210177D0 (en) 1992-05-12 1992-05-12 Loop structures
PCT/EP1993/001204 WO1993023563A1 (en) 1992-05-12 1993-05-12 Loop structures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08500725A true JPH08500725A (en) 1996-01-30

Family

ID=10715370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5519893A Pending JPH08500725A (en) 1992-05-12 1993-05-12 Loop structure

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP0641391A1 (en)
JP (1) JPH08500725A (en)
AU (1) AU4068293A (en)
CA (1) CA2135606A1 (en)
GB (1) GB9210177D0 (en)
WO (1) WO1993023563A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003044195A1 (en) * 2001-11-21 2003-05-30 Wakunaga Pharmaceutical Co., Ltd. Method of amplifying target single-stranded nucleic acid fragment
JP2015532098A (en) * 2012-10-04 2015-11-09 ベース4 イノベーション リミテッド Biological probe and use thereof

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9210176D0 (en) * 1992-05-12 1992-06-24 Cemu Bioteknik Ab Chemical method
US5605798A (en) 1993-01-07 1997-02-25 Sequenom, Inc. DNA diagnostic based on mass spectrometry
US5693472A (en) * 1995-06-07 1997-12-02 The Board Of Regents Of The University Of Oklahoma Detection of cryptosporidium parvum
WO1997004131A1 (en) * 1995-07-21 1997-02-06 Forsyth Dental Infirmary For Children Single primer amplification of polynucleotide hairpins
GB9620209D0 (en) 1996-09-27 1996-11-13 Cemu Bioteknik Ab Method of sequencing DNA
CA2270132A1 (en) * 1996-11-06 1998-05-14 Sequenom, Inc. Dna diagnostics based on mass spectrometry
GB9626815D0 (en) * 1996-12-23 1997-02-12 Cemu Bioteknik Ab Method of sequencing DNA
DE10013990C2 (en) * 2000-03-22 2003-12-04 Invitek Biotechnik & Biodesign Polyfunctional carrier material for complex nucleic acid analysis
AU2003256298A1 (en) * 2002-06-25 2004-01-06 Pel-Freez Clinical Systems, Llc Method for sequencing nucleic acids
GB0218215D0 (en) * 2002-08-06 2002-09-11 Tepnel Medical Ltd Amplification of nucleic acids

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5595891A (en) * 1990-07-19 1997-01-21 Behringwerke Ag Method for producing a polynucleotide for use in single primer amplification
CA2073630C (en) * 1991-08-30 2007-12-11 Atsushi Ohshima Method for synthesizing single-stranded stem-loop dnas, the products and uses therefor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003044195A1 (en) * 2001-11-21 2003-05-30 Wakunaga Pharmaceutical Co., Ltd. Method of amplifying target single-stranded nucleic acid fragment
JP2015532098A (en) * 2012-10-04 2015-11-09 ベース4 イノベーション リミテッド Biological probe and use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
GB9210177D0 (en) 1992-06-24
WO1993023563A1 (en) 1993-11-25
AU4068293A (en) 1993-12-13
EP0641391A1 (en) 1995-03-08
CA2135606A1 (en) 1993-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6571895B1 (en) Nucleic acid probe and genomic fragment detection method
CA2135607C (en) Chemical method for the analysis of dna sequences
JP6479083B2 (en) A method for the relative quantification of nucleic acid sequences, expression, or copy changes using a combined nuclease reaction, ligation reaction, and polymerase reaction
JP7008407B2 (en) Methods for Identifying and Counting Methylation Changes in Nucleic Acid Sequences, Expressions, Copies, or DNA Using Combinations of nucleases, Ligses, Polymerases, and Sequencing Reactions
JP3514630B2 (en) Amplification and detection of nucleic acid sequences
EP0868530B1 (en) A cascade nucleic acid amplification reaction
KR102592367B1 (en) Systems and methods for clonal replication and amplification of nucleic acid molecules for genomic and therapeutic applications
US20080194416A1 (en) Detection of mature small rna molecules
JPH09512428A (en) Detection of mutations by resorbase cleavage
US20220364169A1 (en) Sequencing method for genomic rearrangement detection
JP6089012B2 (en) DNA methylation analysis method
JPH08500725A (en) Loop structure
TW201802244A (en) Methods of constructing circular template and detecting DNA molecules
KR20220130591A (en) Methods for accurate parallel quantification of nucleic acids in dilute or non-purified samples
KR20230124636A (en) Compositions and methods for highly sensitive detection of target sequences in multiplex reactions
WO2023116376A1 (en) Labeling and analysis method for single-cell nucleic acid
KR20240032630A (en) Methods for accurate parallel detection and quantification of nucleic acids
TW202411431A (en) Highly sensitive methods for accurate parallel quantification of variant nucleic acids
KR20240032631A (en) Highly sensitive methods for accurate parallel quantification of variant nucleic acids
JP3145169B2 (en) Nucleic acid detection method and kit
KR20240023114A (en) SARS-COV-2 analysis by LIDA (LESION INDUCED DNA AMPLIFICATION)
KR20210087363A (en) Method for Detecting Nucleic Acid with High Sensitivity using CRISPR/Cas Assisted Lower temperature PCR
JP2002034599A (en) Method for detecting mono base polymorphism