JPH09266800A - 試料調製方法及びこれに用いる試薬キット - Google Patents

試料調製方法及びこれに用いる試薬キット

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JPH09266800A
JPH09266800A JP8272027A JP27202796A JPH09266800A JP H09266800 A JPH09266800 A JP H09266800A JP 8272027 A JP8272027 A JP 8272027A JP 27202796 A JP27202796 A JP 27202796A JP H09266800 A JPH09266800 A JP H09266800A
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秀記 神原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 DNA断片混合物を既存プライマーを用いる
塩基配列決定方法を提供する。 【解決手段】 試料DNA1をNla IIIで切断し
たDNA断片群303を含む液320にDNAオリゴマ
ー304を添加し、制限酵素切断部の3’末端に既知の
塩基配列のDNAオリゴマー304を結合し、オリゴマ
ー結合物を含む液を16本のチューブに分注し異なるプ
ライマー(DNA断片の選別機能を持つ選別配列を3’
末端、5’末端側のアンカー配列に持つ)を入れ相補鎖
合成反応を行ない、生成物のゲル電気泳動スペクトルを
用い、DNA断片のPCR増幅に必要なPCR用選別プ
ライマーを決定する。チューブ323に分取された液を
PCRの組合せの数(k)の容器に分取し、各容器にP
CR用選別プライマーを添加し、アンカープライマー及
びプライマーセットのプライマーの組合せを用いPCR
増幅を行ない、得たDNA断片を精製し塩基配列決定用
の鋳型とする。 【効果】 DNAの効率の良い分析・塩基配列決定がで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は酵素によるDNA相
補鎖合成を利用したDNA分析方法、DNA塩基配列決
定方法に用いられるDNA試料の調製方法及びこれに用
いる試薬キットに関する。
【0002】
【従来の技術】ゲノム解析を中心にDNA塩基配列決定
の高効率化のニーズが高まっている。放射性同位元素を
用いてDNA断片を標識し、ゲル電気泳動によりDNA
の長さを計測して、人手によって行なう従来の塩基配列
決定法に代わり、DNAを蛍光体で標識し、ゲル電気泳
動しながら光を当てて自動的にDNA断片を光学検出す
る装置(DNAシーケンサー)が普及してきている。こ
の装置は、目的とするDNAにプライマーと呼ばれるD
NAオリゴマーをハイブリダイズさせ、酵素を用いた相
補鎖合成で塩基配列決定に用いる種々の長さのDNA断
片を作製し、ゲル電気泳動でDNA断片の長さを調べて
塩基配列決定するものでサンガー法あるいはダイデオキ
シ法と呼ばれている。ここで一度に塩基配列決定できる
長さは、ゲルによる長さ分離能で決められており、40
0〜700塩基長である。これより長い数K塩基から数
十K塩基のDNA塩基配列決定は手間と時間のかかる作
業である。
【0003】従来、長いDNA(数K〜数十K塩基)の
塩基配列決定にはショットガン法が用いられてきた。シ
ョットガン法では試料DNAを超音波などを用いてラン
ダムに切断し、DNA断片をクローニングして大腸菌等
に埋め込み、コロニー培養した後、各コロニー中の大腸
菌を培養してDNAのコピーを増やす。次いで試料DN
Aを抽出して解析する。この方法では、取り出したコロ
ニーに含まれるDNAには断片化した試料DNAが含ま
れるが、DNA断片が試料DNAのどの部分であるの
か、塩基配列決定するまで分からないため、決定しよう
とするDNA鎖長の10〜20倍ものDNAに相当する
DNA断片を取り解析しなくてはならない。このため、
時間と手間が大いにかかり大きな障害となっている。
【0004】一方、塩基配列決定しようとするDNA断
片を端から順に決めていく方法(プライマーウォーキン
グ;Proc. Natl. Acad. Sci.
U.S.A. 86、6917−6921(198
9))も提案されている。この方法では、DNA断片の
塩基配列を決定したら、その中から次のプライマー領域
を選びダイデオキシ法により塩基配列を再び決定する。
このため無駄が少なく効率の良い塩基配列決定ができる
が、時系列的に塩基配列を決めていくので時間がかかる
点と、解析の都度プライマーを用意する手間がかかる点
に欠点がある。
【0005】従来技術ではないが、上記欠点を克服する
方法(フラグメントウォーキング法)が発明者により提
案されている(特願平7−238141号)。このフラ
グメントウォーキング法では、塩基配列決定しようとす
る試料DNAを4塩基認識酵素などの制限酵素で完全に
切断し、重複のない断片群を作製する。生成したDNA
断片では制限酵素が認識して切断する部分の塩基配列を
除くと塩基配列は未知である。こられDNA断片は既知
の塩基配列を持ったプライマーがハイブリダイズし相補
鎖合成の起点となるプライミングサイトを特に持ってな
い。そこで生成したDNA断片の3’末端側に既知の塩
基配列のオリゴマーを結合してプライミングサイトとす
る。プライマーをDNA断片にハイブリダイズさせ相補
鎖合成でDNA伸長鎖を作る時、プライマーの3’末端
の2塩基(選別配列と呼ぶ)がDNA断片と完全に相補
的でピッタリとハイブリダイズしている時には反応が進
行するが、そうでない時には反応が遅いか全く進まない
ことが知られている。そこで蛍光標識プライマーの3’
末端(相補鎖伸長側)に任意の2塩基(16通りの塩基
配列がある)をつけておき、DNA断片の中から蛍光標
識プライマーと完全に相補な配列を持つ特定の断片を選
び相補鎖合成したり、塩基配列決定できる(DNA R
esearch 1、231−237(1994))。
【0006】DNA断片群中に含まれるDNA断片の種
類が少なく、1種のプライマーと完全に相補的なDNA
断片が1個の時には各断片の塩基配列を上記プライマー
を用いて、それぞれ決定できる。1種のプライマーが2
つ以上のDNA断片とハイブリダイズする場合には、予
め長さ分離するなどしてから上述の操作を行なう。この
ようにして、フラグメントウォーキング法では、混合状
態にあるDNA断片の塩基配列を、16種のプライマー
を用いてクローニングなどせずに、重複なく簡単に並列
して決定できる。DNA断片相互のつながりを決定し、
試料DNA全体の塩基配列を決めるには次の様に行な
う。前述した16種の蛍光標識プライマーは末端にプラ
イミングサイトを持つ断片DNAにだけハイブリダイズ
し、元の切断されていない試料DNAにはハイブリダイ
ズしない。しかし、断片DNAにハイブリダイズした上
記プライマーを相補鎖伸長すると、伸長した部分は元の
試料DNAと相補的であり、元の試料DNAにハイブリ
ダイズする。そこで、上記プライマーを用いて各DNA
断片の塩基配列決定用の相補鎖合成反応を行なう時、反
応温度を昇降するサイクルシーケンス条件下で行ない、
反応液中に未切断の試料DNAを加えると、DNA断片
の塩基配列に加えて、切断部に続く元の試料DNAの塩
基配列をも決定できる。この方法では異なる16種のプ
ライマーを用いて各DNA断片とそれに続く塩基配列を
並列して決定でき非常に効率が良い。この方法は、DN
A断片から次のDNA断片へ塩基配列をつなげて歩いて
行くのに似ているのでフラグメントウォーキング法と呼
んでいる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】フラグメントウォーキ
ング法は非常に効率の良い方法であるが、プライマーと
して、3’末端の2塩基すべての組み合わせの16種の
プライマーを用意する必要がある。蛍光式DNAシーケ
ンサーには、現在、1色方式(DNA断片の末端塩基種
を1種の蛍光体で識別し、末端塩基種が異なるDNA断
片を異なる泳動路で泳動させる)、及び4色方式(DN
A断片の末端塩基種に対応して4種の蛍光体で識別し、
DNA断片を同一の泳動路で泳動させる)があるが、高
スループットを達成するには4色方式が都合が良い。し
かし、上記のフラグメントウォーキング法を4色方式に
適用しようとすると、16×4=64もの蛍光標識プラ
イマーを最低でも用意する必要があり、フラグメントウ
ォーキング法の実用面での課題の1つとなっている。
【0008】本発明の目的は、この課題を解決し、市販
のユニバーサルプライマーあるいは手持ちの少数のプラ
イマーを用いて、フラグメントウォーキング法を容易に
実行するための、DNA分析方法、DNA塩基配列決定
方法に用いられるDNA試料の調製方法、及びこれに用
いる試薬キットを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明では、3’末端に
2塩基からなる選別配列を持つプライマーにアンカーを
つけたアンカー付の選別プライマー(以下、簡単のため
にアンカープライマーと呼ぶ)を用いて、鋳型となるD
NA断片のコピー数をPCRで増やす。アンカー部分の
相補鎖がDNA断片の末端に導入されるが、アンカー部
分に蛍光標識プライマーをハイブリダイズさせ塩基配列
決定反応を行なう。アンカープライマー(合計16種)
は蛍光標識されている必要はなく、塩基配列決定用に使
用する蛍光標識プライマーには、通常のシーケンシング
に用いている4種の蛍光体でそれぞれ標識されたユニバ
ーサルプライマーを用いる。
【0010】16種のアンカープライマーは、混合DN
A断片の中の特定のDNA断片にハイブリダイズして相
補鎖伸長し、特定のDNA断片のコピー数を増やすのに
用いられる。この結果、DNA断片の混合物の中から、
アンカープライマーが完全にハイブリダイズするDNA
断片だけを増やし、特定のDNA断片を実質的に抜き出
すことができる。抜き出されたDNA断片には、蛍光標
識プライマーがハイブリダイズする部分が導入されてお
り、シーケンシング反応を行なうことができるようにな
っている。即ち、通常のポリメラーゼ反応のプライマー
となり得る塩基配列をもつユニバーサルな蛍光標識プラ
イマーを用い、蛍光標識プライマーの種類を増やすこと
なくフラグメントウォーキング法を容易に実行できる。
【0011】このような蛍光標識プライマーの例として
は、M13系ベクターに用いる、塩基配列(配列番号
1) 5’−TGTAAAACGACGGCCAGT−3’ をもつプライマー、T7系ベクターに用いる、塩基配列
(配列番号2) 5’−GTAATACGACTCACTATAGGGC−3’ をもつプライマー等の、一般にユニバーサルプライマー
と呼ばれるプライマーの他に、任意の配列をもつ蛍光標
識プライマーが利用できる。もちろん、蛍光標識として
周知の蛍光体が利用できる。
【0012】本発明の構成の特徴を以下に詳細に説明す
ると、本発明の構成(a)では、(1)試料DNAを制
限酵素で切断し、複数長さのDNA断片を生成する工程
と、(2)上記DNA断片の少なくとも3’末端側に塩
基配列が既知であるオリゴヌクレオチドを付加する工程
と、(3)上記オリゴヌクレオチド、及び上記制限酵素
により認識される配列と実質的に相補な配列と、3’末
端側に1〜4塩基からなる選択配列とを有し、5’末端
側に少なくとも8マー以上のアンカー配列を有するアン
カープライマーを用いて相補鎖合成しDNA鎖を得る工
程と、(4)少なくとも上記アンカー配列と実質的に同
じ配列を有し、上記試料DNAに直接ハイブリダイズし
ないプライマーを用いて、工程(3)で得た上記DNA
鎖を鋳型として相補鎖合成を行なう工程とを有する試料
調製方法に特徴がある。
【0013】本発明の構成(b)では、(1)試料DN
Aを切断して複数長さのDNA断片を生成す工程と、
(2)上記DNA断片の少なくとも3’末端側に塩基配
列が既知であるオリゴヌクレオチドを付加する工程と、
(3)上記オリゴヌクレオチドと実質的に相補な塩基配
列と、3’末端側に1〜4塩基からなる上記DNA断片
を選別するための配列とを有し、5’末端側に少なくと
も8マー以上のアンカー配列を有するアンカープライマ
ーと、上記アンカー配列と実質的に同じ塩基配列を有
し、単独では上記DNA断片に安定にハイブリダイズし
ないプライマーを用いて、上記DNA断片をその末端塩
基配列毎に区分けしてPCR増幅する工程とを有する試
料調製方法に特徴がある。
【0014】本発明の構成(c)では、(1)試料DN
Aを制限酵素で切断し、複数長さのDNA断片を生成す
る工程と、(2)上記DNA断片の少なくとも3’末端
側に塩基配列が既知であるオリゴヌクレオチドを付加す
る工程と、(3)上記オリゴヌクレオチド、及び上記制
限酵素により認識する認識部配列と実質的に相補な配列
と、3’末端側に1〜4塩基からなる選択配列とを有
し、5’末端側に少なくとも8マー以上のアンカー配列
を有し、上記認識部配列の一部の塩基が置換され、上記
制限酵素で切断できない塩基配列部分を有するアンカー
プライマーと、上記制限酵素で切断を受ける塩基配列を
有するプライマーとを用いて、PCRにより特定のDN
A断片を増幅する工程と、(4)増幅された上記特定の
DNA断片の片方の末端を切断したDNA鎖を得る工程
と、(5)少なくとも上記アンカー配列と実質的に同じ
配列を有し、上記試料DNAに直接ハイブリダイズしな
い蛍光標識プライマーを用いて、工程(4)で得た上記
DNA鎖を鋳型として相補鎖合成を行ない相補鎖合成D
NA断片を得る工程と、(6)上記蛍光標識プライマー
と上記相補鎖合成DNA断片とを用い、工程(4)で得
た上記DNA鎖、上記試料DNAを鋳型としてシーケン
シング反応を行なう工程とを有し、上記DNA鎖の塩基
配列と上記DNA鎖の塩基配列に隣接する部分の上記試
料DNAの塩基配列を決定する塩基配列方法に特徴があ
り、上記蛍光標識プライマーは、少なくとも上記アンカ
ー配列と実質同じ配列を持つことにも特徴がある。
【0015】本発明の構成(d)では、(1)試料DN
Aを第1の制限酵素で切断し、複数長さのDNA断片を
生成する工程と、(2)上記DNA断片の少なくとも
3’末端側に塩基配列が既知であり、第2の制限酵素に
よる認識部配列をもつオリゴヌクレオチドを付加する工
程と、(3)上記オリゴヌクレオチド、及び上記第1の
制限酵素により認識する認識部配列と実質的に相補な配
列と、3’末端側に1〜4塩基からなる第1の選択配列
を有し、5’末端側に少なくとも8マー以上の第1のア
ンカー配列を有し、上記認識部配列の一部の塩基が置換
され、上記第1の制限酵素で切断できない塩基配列部分
を有する第1のアンカープライマーと、上記オリゴヌク
レオチド、及び上記第1の制限酵素により認識する認識
部配列と実質的に相補な配列と、3’末端側に1〜4塩
基からなる第2の選択配列を有し、5’末端側に少なく
とも8マー以上の第2のアンカー配列を有し、上記オリ
ゴヌクレオチドの一部の塩基が置換され、上記第2の制
限酵素で切断できない塩基配列部分を有する第2のアン
カープライマーとを用いて、PCRにより特定のDNA
断片を増幅する工程と、(4)増幅された上記特定のD
NA断片の第1の末端を上記第2の制限酵素により切断
して第1のDNA鎖を、増幅された上記特定のDNA断
片の第2の末端を上記第1の制限酵素により切断して第
2のDNA鎖をそれぞれ得る工程と、(5)少なくとも
上記第1のアンカー配列と実質的に同じ配列を有し、上
記試料DNAに直接ハイブリダイズしない第1の蛍光標
識プライマーと、少なくとも上記第2のアンカー配列と
実質的に同じ配列を有し、上記試料DNAに直接ハイブ
リダイズしない第2の蛍光標識プライマーとを用いて、
工程(4)で得た上記第1、第2のDNA鎖を鋳型とし
て相補鎖合成を行ない第1、第2の相補鎖合成DNA断
片を得る工程と、(6)上記第1、第2の蛍光標識プラ
イマーと上記第1、第2の相補鎖合成DNA断片とを用
い、工程(4)で得た上記第1、第2のDNA鎖、上記
試料DNAを鋳型としてシーケンシング反応を行なう工
程とを有し、上記第1、第2のDNA鎖の塩基配列と、
上記第1、第2のDNA鎖の塩基配列に隣接する部分の
上記試料DNAの塩基配列を決定する塩基配列方法に特
徴があり、上記第1の蛍光標識プライマーは、少なくと
も上記第1のアンカー配列と実質同じ配列を、上記第2
の蛍光標識プライマーは、少なくとも上記第2のアンカ
ー配列と実質同じ配列を、それぞれ持つことにも特徴が
ある。
【0016】本発明の構成(e)では、ライゲーション
用オリゴヌクレオチドと相補的な塩基配列と、制限酵素
が認識する認識部配列と、ユニバーサルプライマーと同
じ配列とを有し、3’末端側に1塩基〜4塩基からなる
選択配列を有し、DAN断片の末端の塩基配列を選択を
可能とする複数のアンカープライマーからなる試薬キッ
トに特徴があり、上記アンカープライマーは、上記DA
N断片の末端の2塩基の配列を選択する選択配列が、2
塩基からなるすべての組み合わせの塩基配列を含むこと
にも特徴がある。
【0017】本発明の構成(f)では、少なくともライ
ゲーション用オリゴヌクレオチド、相補鎖合成用プライ
マーからなる試薬キットにおいて、上記相補鎖合成用プ
ライマーが、上記オリゴヌクレオチドと実質的に相補な
配列、制限酵素が認識する認識部配列と、この認識部配
列の3’末端側に2塩基からなる選択配列とを有する1
6種のプライマーからなる第1のプライマーセットと、
この第1のプライマーセットの各プライマーの5’末端
側にアンカー配列を付加し、上記各プライマーの上記認
識部配列の一部の塩基を置換した16種のプライマーか
らなる第2のプライマーを含む試薬キットに特徴があ
る。
【0018】本発明の構成(g)では、少なくともライ
ゲーション用オリゴヌクレオチド、相補鎖合成用プライ
マーからなる試薬キットにおいて、上記相補鎖合成用プ
ライマーが、上記オリゴヌクレオチド、及び第1の制限
酵素により認識する認識部配列と実質的に相補な配列
と、3’末端側に1〜4塩基からなる第1の選択配列を
有し、5’末端側に少なくとも8マー以上の第1のアン
カー配列を有し、上記認識部配列の一部の塩基が置換さ
れ、上記第1の制限酵素で切断できない塩基配列部分を
有する第1のアンカープライマーセットと、上記オリゴ
ヌクレオチド、及び上記第1の制限酵素により認識する
認識部配列と実質的に相補な配列と、3’末端側に1〜
4塩基からなる第2の選択配列を有し、5’末端側に少
なくとも8マー以上の第2のアンカー配列を有し、上記
オリゴヌクレオチドの一部の塩基が置換され、上記第2
の制限酵素で切断できない塩基配列部分を有する第2の
アンカープライマーセットを含む試薬キットに特徴があ
り、上記第1、第2の選択配列の塩基が2塩基からな
り、2塩基からなるすべての組み合わせの塩基配列を含
むことにも特徴がある。
【0019】本発明の構成(h)では、構成(a)、
(b)の試料調製方法により調製された試料を分析する
分析方法に特徴がある。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。
【0021】(第1の実施例)図1は、本発明の試料調
製法を用いるDNA解析プロセスを説明する図である。
解析しようとする試料DNA301(数Kb〜10Kb
の長を持つ)を含む溶液302を2分割して、それぞれ
第1のチューブ302−1、第2のチューブ302−2
に分取する。第1のチューブ302−1に含まれる試料
DNAを制限酵素Nla IIIで切断し、DNA断片
群303を得る。Nla IIIは塩基配列−CATG
−を認識し、3’末端に−CATG(3’)の塩基配列
を持つDNA断片を生成する。使用する制限酵素は、S
au 3Al、Hha I、Mae Iの他何でも良い
が、切断部位が頻度高く現われる4塩基認識酵素が良
い。DNA断片群303を含む液320にDNAオリゴ
マー304を添加して、制限酵素による切断部の少なく
とも3’末端に既知の塩基配列を持つDNAオリゴマー
304を結合する。DNAオリゴマー304を結合する
方法には、terminal deoxynucleo
tidyl transferaseによるポリA鎖の
付加とライゲーションを用いた方法があるが、ここでは
ライゲーションを用いた例で説明する。ライゲーション
反応生成物を含む液321は、2分割してチューブ32
2、323に分取しておく。
【0022】図2は、DNAオリゴマー304をライゲ
ーション結合したDNA断片を示す図である。図2にお
いて、N、及びnは塩基配列を決定しようとするDNA
断片を構成するヌクレオチド(A、T、G、Cのいずれ
かである)であり、Nla IIIにより認識される認
識配列305は5’−CATG−3’である。DNAオ
リゴマー304を結合した後のDNA鎖の3’末端側は
相補鎖合成しないようにdideoxynucleot
ideで置換するなどして相補鎖がこれ以上伸びないよ
うにする。もちろん、DNAオリゴマーの段階で3’−
OHをアミノ基やビオチン等の残基で修飾し、3’伸長
を妨げる型としておいて良い。DNAオリゴマー304
を結合した後のDNA鎖の3’末端側は相補鎖合成しな
いようにするのは、使用するアンカープライマーによる
相補鎖合成でアンカープライマーの3’末端(DNA断
片の選別を行なうための塩基配列を持つ部分)がDNA
断片と完全に相補的でない場合には、アンカー部分と相
補的な鎖ができないようにするためである。アンカープ
ライマーの3’末端がDNA断片と完全にマッチした鎖
では、反対側の末端(合成鎖の3’末端)にアンカープ
ライマーの一部がハイブリダイズし、更に、伸長してア
ンカー部分と相補的な塩基配列を3’末端側に持つDN
A断片が合成される。
【0023】図3(a)は、DNAオリゴマー304を
結合した後のDNA鎖(1本鎖)の末端にハイブリダイ
ズするアンカープライマーセット(アンカープライマー
セット)の概念図、図3(b)は、DNAオリゴマー
304を結合した後のDNA鎖(1本鎖)の末端にハイ
ブリダイズするプライマーセットの概念図である。D
NA断片に導入されたDNAオリゴマー304に相補的
な部分315と、その5’末端側にアンカー配列311
とを持ち、3’末端側のXXで示す2塩基(1〜4塩基
で良い)からなる選別配列312を持つ16種(1〜4
塩基に対応して4〜256種)のアンカープライマーセ
ット306を用意する。選別配列312は特定のDNA
断片をDNA断片の混合物の中から選択するための塩基
配列である。このアンカープライマーセット306のア
ンカー部分311あるいはアンカー部分311を含む部
分の塩基配列は実質ユニバーサル配列としておく。この
時、図3(a)の313に示す様に、アンカープライマ
ーセット306の3’末端から6塩基目の塩基(制限酵
素の認識配列内の1つ、ここではCである)を、別の塩
基、例えばTに変えたアンカープライマー(アンカープ
ライマーセット)16種と、変化させずCのままのプ
ライマーセット307(プライマーセット)とを用意
する。この例では、図3(b)に示す様に、プライマー
セットにはアンカーをつける必要はないが、後のチェ
ックに都合のよいように、TexasRedあるいはF
ITCで蛍光標識314をつけておく。
【0024】1種の蛍光体で蛍光標識されたプライマー
セットとDNA断片混合物とを用いてプライマーの伸
長反応を行なう。即ち、図1に示す様に、ライゲーショ
ン反応生成物を含む液を含むチューブ322から、液を
16本のチューブ322−1、322−2、…、322
−16に分注し、ぞれぞれ異なるプライマーを入れて相
補鎖合成をする。即ち、各チューブにはそれぞれ異なっ
た選別配列312を有するプライマーが加えられる。相
補鎖合成の産物はゲル電気泳動される。図4は、相補鎖
合成の産物のゲル電気泳動スペクトルの例である。電気
泳動パターンには、選別配列312を有するプライマー
と、DNA鎖(2本鎖)のうちの+鎖、及び−鎖のそれ
ぞれとから相補鎖合成された産物が、泳動開始点から等
距離Lに対を成して出現する。プライマーの3’末端の
2塩基が完全にDNA断片とマッチする時には相補鎖合
成がおこり、そのDNA断片と同じ長さの蛍光標識DN
A断片が生成する。そこで図4のスペクトルを得ること
でDNA断片群中にいかなる長さの断片があり、その末
端の塩基配列は何であるかがわかる。図5は、検出され
たDNA断片の構造例を示す図である。例えば、選別配
列(プライマー選択配列)AGを持つプライマー、及び
選別配列(プライマー選択配列)TCを持つプライマー
で得たelectropherogramには、DNA
鎖長約400塩基のDNA断片が現われる。
【0025】これらから、元の試料DNAを制限酵素に
より切断した2本鎖DNA断片の中には、長さが約40
0bpであり、それぞれの鎖の3’末端側の塩基配列が
それぞれ3’□GTACTC…5’、及び3’□GTA
CAG…5’であるDNA断片が含まれることがわか
る。ここで「□」はライゲーションでDNA断片中に導
入したオリゴマーの塩基配列であり、「…」はDNA断
片に固有の塩基配列である。制限酵素認識部の塩基配列
3’GTAC5’に続く5’末端側の塩基配列は、それ
ぞれAG、及びTCに相補的な塩基配列となる。即ち、
図5に示したDNA断片がDNA断片混合物中にあるこ
とがわかる。このDNA断片だけを取り出すには末端塩
基配列がAG、及びTCをそれぞれ持つアンカープライ
マーを用いて、PCR(Polymerase Cha
in Reaction)を行ない、そのDNA断片の
コピー数を他より数桁大きくすればよい。
【0026】このようにして得たDNA断片の塩基配
列、及びそれらに連なる元の試料DNAの塩基配列を、
4種の蛍光体でそれぞれ標識されたプライマーを用いて
決定する。既存の4種の蛍光標識プライマーを用いてシ
ーケンシングをするために、PCR用のプライマーとし
て5’末端側にアンカーの入ったアンカープライマーセ
ット306を用いる。即ち、このアンカープライマー
は、図3(a)にす様に既存のプライマーと共通なアン
カー配列311、ライゲーションでDNA断片の3’末
端側に導入されたDNAオリゴマー304と実質相補で
あり、アンカープライマーセット306に共通する共通
プライマー配列315、制限酵素が認識する塩基配列の
1部あるいは全部と共通な塩基配列、及び3’末端側に
2塩基からなる選別配列312を持つプライマーであ
る。アンカー配列311と共通プライマー配列315
は、一部が共通でも良いが、共通部分の長さは8マー以
下であり、4種の蛍光体でそれぞれ標識された既存のプ
ライマー単独では、DNA断片に導入したDNAオリゴ
マー304の塩基配列に安定にハイブリダイズし相補鎖
合成を行なうことはできないことが必要である。共通プ
ライマー配列315はDNAオリゴマー304と実質相
補な塩基配列を持つ。また、アンカー部分311の塩基
配列は10マー以上、望ましくは15マー以上が安定な
ハイブリダイズを得る上で必要である。
【0027】ここでプライマー配列に工夫をする。即
ち、これらアンカープライマーは、DNA断片に導入
されたDNAオリゴマー304と相補な塩基配列と、
3’末端に2塩基の選択配列(XX)312を持つが、
制限酵素が認識する塩基配列−CATG−の5’末端側
の1塩基の種類を変化させておく。図3(a)の例で
は、塩基配列−CATG−のうちCをTに変化させてあ
り(Tの代わりにA、Gとしてもよい)、このアンカー
プライマーは、3’末端から6塩基目の塩基T313が
ミスマッチを起こすが、DNA断片の末端に導入された
DNAオリゴマー304に安定にハイブリダイズし、相
補鎖を形成する。この結果、形成されたDNA鎖は本実
施例で用いた制限酵素で切断できない型となる。なお、
塩基配列−CATG−のうちAを、T、G、Cのいずれ
かに変化させても、このアンカープライマーは、3’末
端から5塩基目の塩基がミスマッチを起こすが、DNA
断片の末端に導入されたDNAオリゴマー304に安定
にハイブリダイズし、相補鎖を形成する。この結果同様
に、形成されたDNA鎖は本実施例で用いた制限酵素で
切断できない型となる。また、16種のプライマー(プ
ライマーセット)を用意する。これらプライマーは図
3(b)に示すように、アンカー配列を持たないが、選
択配列(XX)312を持ったプライマーであり、3’
末端から2塩基目から6塩基目の塩基配列は塩基配列−
CATG−に相補であり、5’末端の蛍光標識314を
つけてもよく、つけなくてもよい。
【0028】図4の結果を用いて、130塩基より長い
DNA断片をPCR増幅するのに必要なPCR用選別プ
ライマーを決定する。図1に示すように、チューブ32
3に分取された液を、PCRの組み合わせの数(k)
(電気泳動パターンにおいて、相補鎖合成された産物
が、泳動開始点から等距離に出現する対の数以下であ
り、決定されたPCR用選別プライマーの種類の数に等
しい)の容器323−1、323−2、…、323−k
に分割し、容器にそれぞれ異なるPCR用選別プライマ
ーを添加して、選別プライマーを用いたPCR増幅を行
なう。このPCR増幅には、アンカープライマーセット
、及びプライマーセットのプライマーの組合せを用
いる。ここで130塩基(通常150塩基)以下のDN
A断片は解析しなくても、次に述べるように各DNA断
片の接続操作で全体塩基配列を決定できるのでPCR増
幅は行なわない。
【0029】PCR増幅で得たDNA断片を透析などで
精製し、塩基配列決定用の鋳型とする。図6は、アンカ
ープライマーを用いた相補鎖合成(PCR増幅)によ
り得られる産物の一例を示す図である。図6において、
304’の部分はDNAオリゴマー304の伸長部分で
ある。ここで得たDNA断片は、アンカープライマーセ
ット306(アンカープライマーセット)のアンカー
プライマー、及びプライマーセット307(プライマー
セット)のプライマーをそれぞれ末端に持つDNA断
片である。プライマーセット307のプライマーが結合
した部分305の−CATG−は先に用いた制限酵素を
用いると、切断部位400で切断されるが、アンカープ
ライマーセット306のアンカープライマーの結合した
側の部分351の−CATA−は−CATG−と異なる
ため先に用いた制限酵素により切断されない。
【0030】この結果、先の制限酵素でPCR増幅産物
を切断後1本鎖として、アンカー配列311と同じ塩基
配列を持つ蛍光標識プライマー330(*は蛍光標識を
示す)を用いて相補合成すると、3’末端側に元の試料
DNA301と相補な塩基配列を持ち、元の試料DNA
鎖にハイブリダイズして更に相補鎖伸長可能なDNA断
片(相補鎖伸長した蛍光標識プライマー402)が生成
する。次いで、先に第2のチューブ302−2に分取し
た断片化前の元の試料DNA301と、塩基配列決定用
の試薬(ddNTP:dideoxynucleoti
de triphosphateを含む試薬)とを加え
てシーケンシング反応を行なう。蛍光標識プライマー3
30を用いたシーケンシング反応からPCR増幅したD
NA断片の塩基配列がわかり、予め用意した上記の相補
鎖伸長した蛍光標識プライマー402を用いたシーケン
シング反応からこのDNA断片がつながるべき塩基配列
(つなぎの塩基配列)がわかる。即ち、DNA断片の塩
基配列と、この塩基配列に隣接する塩基配列を決定でき
る。
【0031】図6に示すDNA断片は、アンカープライ
マーセット306のアンカープライマーとプライマーセ
ット307(プライマーセット)のプライマーをそれ
ぞれ末端に持つDNA断片である。異なるPCR選別プ
ライマー(図3(a)、図3(b)において、異なる選
別配列を持つプライマーセット307、306のプライ
マー)を用いた反応から、試料DNA301の塩基配列
を読むことができる。上記シーケンス反応では、異なる
発光波長を持つ4種の蛍光体でそれぞれ標識されたプラ
イマーを用いて、いわゆるA反応、C反応、G反応、及
びT反応を行なうもので、蛍光標識プライマー330と
して通常の4色プライマーを用いることができるので、
取り扱いが簡単で便利である。即ち、3’末端に選択配
列を持つ16種の蛍光標識プライマー(4色なので合計
64種のプライマーとなる)を作る必要がない利点があ
る。
【0032】(第2の実施例)本実施例は2本鎖DNA
の塩基配列を3’末端、5’末端の両側から同時に決定
する例である。図7は、選択配列を持つアンカープライ
マー、標識プライマーとDNA断片の関係を示す図であ
る。蛍光標識されたフォワードプライマー(+鎖を相補
鎖伸長合成するために使用されるプライマー)171、
及びプライマー(−鎖を相補鎖伸長合成するために使用
されるプライマー)371を用いるが、標識蛍光体はそ
れぞれTexas Red(314、発光波長615n
m)、及びCy−5(141、発光波長654nm)を
用いた。以後、これらプライマーを、プライマー−a
(171、フォワードプライマー)、プライマー−b
(371)と呼ぶ。プライマー−a(171)、−b
(371)、アンカープライマー(361、362)と
DNAオリゴマー304を末端に付けたDNA断片の関
係を図7に示した。プライマー−a(171)とアンカ
ープライマー−a(361)のアンカー配列は実質共通
の塩基配列を持ち、プライマー−b(371)とアンカ
ープライマー−b(362)のアンカー配列は実質共通
の塩基配列を持つ。プライマー−a、−bは、部分的に
DNA断片にハイブリダイズすることはあっても安定で
はなくアンカープライマーの存在なしでは相補鎖合成は
起こさない塩基配列としてある。即ち、アンカープライ
マーが伸長してできたDNA鎖316の部分にだけ安定
にハイブリダイズし、シーケンシング産物を作る。
【0033】DNA断片に結合させるDNAオリゴマー
の塩基配列の中にclass2Aの制限酵素Fok I
による制限酵素認識部(−GGATG−)318を入れ
ておく。この制限酵素Fok Iは制限酵素認識部31
8より3’末端側の9塩基の部位317を切断する制限
酵素で、後で述べるように、DNA断片に結合したDN
Aオリゴマーを除去するのに用いることができる。アン
カープライマー−a(361)は制限酵素認識部(但
し、塩基が置換された制限酵素認識部である)351
(ここではNla IIIによる制限酵素認識部)の塩
基配列−CATG−を一部変化させ313のようにC→
Tとし−TATG−と変化させて、制限酵素Nla I
IIで切断できなくしたものとするが、class2A
の制限酵素切断の認識配列(−GGATG−)318は
持つので、Fok Iでは切断される。一方、アンカー
プライマー−b(362)は制限酵素認識配列部−CA
TG−305は保存するが、class2Aの制限酵素
の認識配列(−GGATG−)の一部319を変化させ
−GTATG−とし、Fok Iでは切断されないよう
にしてある。即ち、アンカープライマー−aと−bを用
いて、PCR増幅した産物は制限酵素Nla IIIで
片側を、class2Aの制限酵素で反対側を切断で
き、それぞれDNA断片の末端に導入したDNAオリゴ
マーを除去できるよう工夫してある。もちろん、アンカ
ープライマー−a、及び−bは、3’末端に2塩基から
なる選別配列312(図7の例では、AG、TC)を持
っており、それぞれ16種のプライマーからなるアンカ
ープライマーセットである。
【0034】以下、手順に従って説明する。第1の実施
例と同様に解析しようとする試料DNA(数Kb〜10
Kb)を含む液が2分割される。分割された一方の液
は、試料DNAを制限酵素Nla III(他の4塩基
認識酵素でもよい)で切断する。制限酵素による切断部
には既知の塩基配列を持ったDNAオリゴマーをライゲ
ーションにより結合する。ここで用いたDNAオリゴマ
ーは、塩基配列(配列番号3)、 5’−GTAAAACGACGGCCAGTGGATGCATG−3’ をもつヘルパーオリゴマー101と、塩基配列(配列番
号4)、 3’−CATTTTGCTGCCGGTCACCTAC−5’ の3’端にビオチン(Bio)が導入され、5’端にリ
ン酸基(P)を有する 3’ Bio−CATTTTGCTGCCGGTCACCTAC P−5’ の構造を持つリンカーオリゴマー102である。ヘルパ
ーオリゴマー101は、Nla IIIにより生じる突
出端であるCATG−3’を除いた塩基配列はリンカー
オリゴマー102の塩基配列と相補的な関係にあり、ビ
オチン(Bio)は伸長反応をブロックするために導入
されたものであり、3’端のOH基をビオチン(Bi
o)以外の物質で修飾してもよい。DNAオリゴマーを
導入したDNA鎖には、一方の末端近傍にNla II
I、他方の末端の近傍にFok Iにより認識される切
断部が存在する。導入されたリンカーオリゴマー102
の3’末端は、これ以上鎖伸長しないようにビオチンで
ロックされている。ライゲーションの収率が悪い場合
は、5’−Pを持たないリンカーを用いて、ヘルパオリ
ゴマー101のみをライゲーションした後、ポリメラー
ゼ反応で相補鎖を合成する。
【0035】この場合、3’末端はターミナルヌクレオ
チジルトランスフェラーゼでジデオキシヌクレオチドを
3’末端に導入してロックする。この手法を用いれば、
プライマー同士がライゲーションでダイマーとなること
を防げれるので、高効率でヘルパオリゴマー101とリ
ンカーオリゴマー102の塩基配列をDNA鎖に導入で
きる。DNA断片のセルフライゲーションは大過剰(1
00倍)のオリゴマーを用いることで防止できる。アン
カープライマー−a(アンカープライマーセットa)、
及びアンカープラマイマー−b(アンカープライマーセ
ットb)は、導入されたDNAオリゴマー、及びNla
IIIによる認識部に共通してハイブリダイズする
が、アンカープライマー−aは、Nla IIIによる
認識部の塩基配列が−CATGNN3’から−TATG
NN3’へと変化している。一方、アンカープライマー
−bは、Fok Iによる認識部の塩基配列が−GGA
TGCATGNNから−GTATGCATGNNへと変
化している。これらの変化は、いずれも相補鎖合成には
支障のない点置換である。
【0036】図8は、選択配列を持つアンカープイライ
マーを用いてDNA断片を選別してPCRを行なうに先
立ち少量のDNA断片でプライマーの対を決定する方法
を説明する図である。DNA断片の混合物をPCR増幅
するためのプライマーの対を決定するために、第1の実
施例と同様の電気泳動スペクトルを作る。即ち、先に2
分割された一方の試料溶液(制限酵素により切断された
DNA断片群を含む)を、さらに、図8に示すように1
6分割しそれぞれ容器に収納し、それぞれにアンカープ
ライマーセットbに属する16種のプライマー110を
1種づつ加え、更に蛍光標識(*)されたフォワードプ
ライマー111を加え、サイクルシーケンシングの条件
下で相補鎖伸長して、フォワードプライマー111から
伸長した相補鎖106を形成する。ここではアンカープ
ライマー−bを用いたが、アンカープライマー−a、あ
るいはまったく点置換を持たないプライマーセットでも
同様に使用できる。反応ではまずアンカープライマー−
b(110)がDNA断片100にハイブリダイズし、
3’末端が完全にマッチしたものについて相補鎖伸長1
03がおこる。ここでマッチしない側の鎖は伸長しな
い。相補鎖は導入オリゴマー(ヘルパーオリゴマー10
1)部分まで行なわれ、結果として伸長鎖の3’末端に
ヘルパオリゴマー101にハイブリダイズする塩基配列
104ができる。熱サイクル反応により、この相補鎖伸
長103は、更に続いて、プライマー110のアンカー
配列と相補な塩基配列105を3’末端にもつDNA断
片を形成する。即ち、フォワードプライマー111のハ
イブリダイズする塩基配列105部分が形成される。こ
の塩基配列105部分にフォワードプライマー111が
ハイブリダイズし、伸長した相補鎖106を形成する。
以後は、通常のPCRと同様に反応が進み、アンカープ
ライマー−aの末端塩基配列が完全にハイブリダイズす
る、DNA断片と実質同じ長さ(両端のアンカープライ
マーの長さだけ長い)の蛍光標識DNA断片を得る。
【0037】ここではDNA断片混合物の長さを、DN
A断片の末端の2塩基種毎に求めるのに用いたが、DN
A断片混合物をその末端の2塩基配列毎にPCR増幅す
る手法としても有効である。選別配列を2塩基から3あ
るいは4塩基に増やすと1塩基ミスマッチしていてもプ
ライマーとして機能することがある。これを防ぐため、
例えば3塩基の選択配列を持つ場合、アンカープライマ
ーの3’末端から4塩基目(選択配列の手前の塩基)に
イノシンを入れ、末端の結合力を弱める。この場合、更
に選択配列にミスマッチがあると相補鎖合成は非常に困
難になり選別特性を上げるのに都合が良い。
【0038】各16種のアンカープライマー−b毎に得
られた蛍光標識DNA鎖をゲル電気泳動分離して、混合
物中に含まれるDNA鎖の末端塩基配列と長さを知るこ
とができる。このようにして得られた末端塩基配列と長
さを用いて、PCR用プライマーを決めるが、2つのプ
ライマーはそれぞれアンカープライマー−a、及び−b
から1種づつ選ぶ。この2つのプライマー(例えば、ア
ンカープライマー−a(361)、及び−b(36
2))を用いてPCR増幅することにより、図7に示す
ような、一方の末端近傍にNla III、他方の末端
希望にFok Iによる切断部を持つDNA断片を得
る。得られた種々のDNA断片をエタノール沈殿により
精製した後、バッファー液に溶かしてそれぞれ2分割
し、各DNA断片について(a)、及び(b)の溶液を
得る。(a)の溶液にはNla IIIを入れ、(b)
の溶液にはFok Iを入れ、DNA断片を切断する。
Nla IIIにより切断されたDNA断片を1本鎖化
し、蛍光標識プライマー171(フォワードプライマ
ー)を用いてサイクル反応下で相補合成すると、3’末
端側に元の試料DNA301と相補な塩基配列を持ち、
元の試料DNA鎖にハイブリダイズして更に相補鎖伸長
可能なDNA断片(相補鎖伸長した蛍光標識プライマー
404)が生成する。同様にして、Fok Iにより切
断されたDNA断片を1本鎖化し、蛍光標識プライマー
371を用いてサイクル反応下で相補合成すると、3’
末端側に元の試料DNA301と相補な塩基配列を持
ち、元の試料DNA鎖にハイブリダイズして更に相補鎖
伸長可能なDNA断片(相補鎖伸長した蛍光標識プライ
マー406)が生成する。このようにして、元の試料D
NA鎖301にハイブリダイズしてさらに相補鎖伸長可
能なDNA断片404、406を予め用意する。
【0039】次いで、両者を混合し(最後まで別々でも
良い)、制限酵素による切断前の全長をもつ試料DNA
301を加え、更に、塩基配列決定用の試薬(ddNT
P:dideoxynucleotide triph
osphateを含む試薬)とを加えてサイクルシーケ
ンシング反応を行なう。この反応により、DNA鎖の前
後の塩基配列決定に必要な情報を得ることができる。即
ち、蛍光標識プライマー171、371を用いたシーケ
ンシング反応からPCR増幅したDNA断片の塩基配列
がわかり、上記の相補鎖伸長した蛍光標識プライマー4
04、406を用いたシーケンシング反応からこのDN
A断片がつながるべき塩基配列(つなぎの塩基配列)が
わかる。即ち、第1の実施例と同様にDNA断片の塩基
配列と、この塩基配列に隣接する塩基配列を決定でき
る。
【0040】ここではプライマーはDNA2本鎖(+、
−鎖)に対応して2色(2種の蛍光標識されたプライマ
ー)であり、A、C、G、Tの識別は、異なる電気泳動
路で行なう、即ち、末端塩基種毎に異なる電気泳動路で
泳動させる(Bio/Technology、9、64
8−651(1991))。
【0041】一方、4色蛍光体プライマー(4種の蛍光
体のそれぞれで標識されたプライマー)を用いる時に
は、(a)の溶液と(b)の溶液を混合せずに、第1の
実施例と同様にして行なう。このようにDNA鎖の両端
に異なる切断部を持つプライマーでPCRを行なうこと
で、2本鎖の両側から同時に塩基配列決定をできるので
効率が良い。また、両末端の続きの塩基配列を同時に知
ることができるので、塩基配列決定するDNA断片の数
を最小にできる利点がある。
【0042】以上の各実施例での試料DNAの長さは数
Kb〜10Kbであればよく、検査対象から抽出された
DNAから断片化されたDNA断片試料であってもよい
ことはいうまでもない。
【0043】
【発明の効果】プライマーセットを用いて塩基配列決定
する方法は多色計測を用いるシステムでは準備するプラ
イマーの数が多く大変であったが、本発明ではアンカー
プライマーにDNA断片の選別機能を持たせることによ
り、少数の既存プライマーを用いて簡単に長い試料DN
Aの塩基配列決定ができる。さらに、DNA鎖の両端に
制限酵素により切断可能な異なる切断部を持つプライマ
ーでPCRを行ない、2本鎖の両側から同時に塩基配列
決定できるので効率が良い。
【0044】(配列表) 配列番号:1 配列の長さ:18 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸、合成DNA 配列 TGTAAAACGACGGCCAGT 配列番号:2 配列の長さ:22 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸、合成DNA 配列 GTAATACGACTCACTATAGGGC 配列番号:3 配列の長さ:26 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸、合成DNA 配列 GTAAAACGACGGCCAGTGGATGCATG 配列番号:4 配列の長さ:22 配列の型:核酸 鎖の数:1本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸、合成DNA 配列 CATCCACTGGCCGTCGTTTTAC
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の試料調製法を用いるDNA解析プロセ
スを説明する図。
【図2】DNAオリゴマーをライゲーション結合したD
NA断片を示す図。
【図3】(a)は、DNAオリゴマーを結合した後のD
NA鎖(1本鎖)の末端にハイブリダイズするアンカー
プライマーセットの概念図、(b)は、DNAオリゴマ
ーを結合した後のDNA鎖(1本鎖)の末端にハイブリ
ダイズするプライマーセットの概念図。
【図4】16種の選択プライマーを用いて得たDNA断
片の相補鎖合成の産物のゲル電気泳動スペクトルの例を
示す図。
【図5】検出されたDNA断片の構造例を示す図。
【図6】アンカープライマーを用いた相補鎖合成(PC
R増幅)により得られる産物の一例を示す図。
【図7】選択配列を持つアンカープライマー、標識プラ
イマーとDNA断片の関係を示す図。
【図8】選択配列を持つアンカープイライマーを用いて
DNA断片を選別してPCRを行なうに先立ち少量のD
NA断片でプライマーの対を決定する方法を説明する
図。
【符号の説明】
301…切断前の試料DNA、302…試料DNAを含
む溶液、302−1…第1のチューブ、302−2…第
2のチューブ、303…制限酵素切断されたDNA断片
群、304…DNAオリゴマー、304’…DNAオリ
ゴマーの伸長部分、305…制限酵素認識配列部−CA
TG−、306…アンカープライマーセット、307…
プライマーセット、311…アンカー配列、312…選
別配列、313…アンカープライマーセットの3’末端
から6塩基目の塩基、314…蛍光標識(Texas
Red)、141…蛍光標識(Cy−5)、315…D
NAオリゴマーに相補的な部分(共通プライマー配
列)、316…アンカープライマーが伸長してできたD
NA鎖(相補鎖合成されたアンカー配列)、317…制
限酵素Fok Iの制限酵素認識部より3’末端側の9
塩基の部位、318…制限酵素Fok Iによる制限酵
素認識部(−GGATG−)、319…class2A
の制限酵素の認識配列(−GGATG−)の一部、32
0…DNA断片群を含む液、321…ライゲーション反
応生成物を含む液、322、323…チューブ、322
−1、322−2、〜、322−16…チューブ、32
3−1、323−2、〜、323−k…容器、330…
蛍光標識プライマー、351…塩基が置換された認識配
列、361…アンカープライマー−a(AG選別配列を
持ったアンカープライマー)、362…アンカープライ
マー−b(TG選別配列を持ったアンカープライマ
ー)、371…プライマー−b、171…プライマー−
a(フォワードプライマー)、100…DNA断片、1
01…ヘルパーオリゴマー、102…リンカーオリゴマ
ー、103…DNA断片の合成相補(相補鎖伸長鎖)、
104…リンカーオリゴマーにハイブリダイズする塩基
配列、105…プライマーのアンカー配列と相補な塩基
配列、106…プライマー111から伸長した相補鎖、
110…アンカープライマーセットに属する16種のプ
ライマー、111…フォワードプライマー、400…制
限酵素切断部位、402、404、406…相補鎖伸長
した蛍光標識プライマー。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C12N 15/09 ZNA 9282−4B C12N 15/00 ZNAA

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(1)試料DNAを制限酵素で切断し、複
    数長さのDNA断片を生成する工程と、(2)前記DN
    A断片の少なくとも3’末端側に塩基配列が既知である
    オリゴヌクレオチドを付加する工程と、(3)前記オリ
    ゴヌクレオチド、及び前記制限酵素により認識される配
    列と実質的に相補な配列と、3’末端側に1〜4塩基か
    らなる選択配列とを有し、5’末端側に少なくとも8マ
    ー以上のアンカー配列を有するアンカープライマーを用
    いて相補鎖合成しDNA鎖を得る工程と、(4)少なく
    とも前記アンカー配列と実質的に同じ配列を有し、前記
    試料DNAに直接ハイブリダイズしないプライマーを用
    いて、工程(3)で得た前記DNA鎖を鋳型として相補
    鎖合成を行なう工程とを有することを特徴とする試料調
    製方法。
  2. 【請求項2】(1)試料DNAを切断して複数長さのD
    NA断片を生成す工程と、(2)前記DNA断片の少な
    くとも3’末端側に塩基配列が既知であるオリゴヌクレ
    オチドを付加する工程と、(3)前記オリゴヌクレオチ
    ドと実質的に相補な塩基配列と、3’末端側に1〜4塩
    基からなる前記DNA断片を選別するための配列とを有
    し、5’末端側に少なくとも8マー以上のアンカー配列
    を有するアンカープライマーと、前記アンカー配列と実
    質的に同じ塩基配列を有し、単独では前記DNA断片に
    安定にハイブリダイズしないプライマーを用いて、前記
    DNA断片をその末端塩基配列毎に区分けしてPCR増
    幅する工程とを有することを特徴とする試料調製方法。
  3. 【請求項3】3’末端に制限酵素が認識する認識部配列
    に続く1塩基〜4塩基からなるDNA断片を選別するた
    めの選択配列を持つプライマーと、前記認識部配列の一
    部の塩基を置換し、前記制限酵素により切断されないよ
    うにしたプライマーとを用いて、少なくとも1回の相補
    鎖合成を行なう工程と、両端近傍に異なる制限酵素が認
    識する認識部配列を有するDNA鎖を合成する工程とを
    有することを特徴とする試料調製方法。
  4. 【請求項4】請求項3に記載の方法において、前記DN
    A鎖の片方の末端を制限酵素で切断し、試料DNAの塩
    基配列を決定するための鋳型DNAを作製する工程を有
    することを特徴とする試料調製法。
  5. 【請求項5】(1)試料DNAを制限酵素で切断し、複
    数長さのDNA断片を生成する工程と、(2)前記DN
    A断片の少なくとも3’末端側に塩基配列が既知である
    オリゴヌクレオチドを付加する工程と、(3)前記オリ
    ゴヌクレオチド、及び前記制限酵素により認識する認識
    部配列と実質的に相補な配列と、3’末端側に1〜4塩
    基からなる選択配列とを有し、5’末端側に少なくとも
    8マー以上のアンカー配列を有し、前記認識部配列の一
    部の塩基が置換され、前記制限酵素で切断できない塩基
    配列部分を有するアンカープライマーと、前記制限酵素
    で切断を受ける塩基配列を有するプライマーとを用い
    て、PCRにより特定のDNA断片を増幅する工程と、
    (4)増幅された前記特定のDNA断片の片方の末端を
    切断したDNA鎖を得る工程と、(5)少なくとも前記
    アンカー配列と実質的に同じ配列を有し、前記試料DN
    Aに直接ハイブリダイズしない蛍光標識プライマーを用
    いて、工程(4)で得た前記DNA鎖を鋳型として相補
    鎖合成を行ない相補鎖合成DNA断片を得る工程と、
    (6)前記蛍光標識プライマーと前記相補鎖合成DNA
    断片とを用い、工程(4)で得た前記DNA鎖、前記試
    料DNAを鋳型としてシーケンシング反応を行なう工程
    とを有し、前記DNA鎖の塩基配列と前記DNA鎖の塩
    基配列に隣接する部分の前記試料DNAの塩基配列を決
    定することを特徴とする塩基配列決定方法。
  6. 【請求項6】(1)試料DNAを制限酵素で切断し、複
    数長さのDNA断片を生成する工程と、(2)前記DN
    A断片の少なくとも3’末端側に塩基配列が既知である
    オリゴヌクレオチドを付加する工程と、(3)前記オリ
    ゴヌクレオチド、及び前記制限酵素により認識する認識
    部配列と実質的に相補な配列と、3’末端側に1〜4塩
    基からなる選択配列とを有し、5’末端側に少なくとも
    8マー以上のアンカー配列を有し、前記認識部配列の一
    部の塩基が置換され、前記制限酵素で切断できない塩基
    配列部分を有するアンカープライマーと、前記制限酵素
    で切断を受ける塩基配列を有するプライマーとを用い
    て、PCRにより特定のDNA断片を増幅する工程と、
    (4)増幅された前記特定のDNA断片の片方の末端を
    切断したDNA鎖を得る工程と、(5)少なくとも前記
    アンカー配列と実質的に同じ配列を有し、前記試料DN
    Aに直接ハイブリダイズしない蛍光標識プライマーを用
    いて、工程(4)で得た前記DNA鎖、前記試料DNA
    を鋳型としてシーケンシング反応を行なう工程とを有
    し、前記DNA鎖の塩基配列と前記DNA鎖の塩基配列
    に隣接する部分の前記試料DNAの塩基配列を決定する
    ことを特徴とする塩基配列決定方法。
  7. 【請求項7】請求項5または請求項6に記載の方法にお
    いて、前記蛍光標識プライマーは、少なくとも前記アン
    カー配列と実質同じ配列を持つことを特徴とする塩基配
    列決定方法。
  8. 【請求項8】(1)試料DNAを制限酵素で切断し、複
    数長さのDNA断片を生成する工程と、(2)前記DN
    A断片の少なくとも3’末端側に塩基配列が既知である
    オリゴヌクレオチドを付加する工程と、(3)前記オリ
    ゴヌクレオチド、及び前記制限酵素により認識する認識
    部配列と実質的に相補な配列と、3’末端側に1〜4塩
    基からなる選択配列を有し、5’末端側に少なくとも8
    マー以上のアンカー配列を有し、前記認識部配列の一部
    の塩基が置換され、前記制限酵素で切断できない塩基配
    列部分を有するアンカープライマーと、前記制限酵素で
    切断を受ける塩基配列を有するプライマーとを用いて、
    PCRにより特定のDNA断片を増幅する工程とを有
    し、増幅された前記特定のDNA断片の塩基配列を決定
    することを特徴とする塩基配列決定方法。
  9. 【請求項9】(1)試料DNAを第1の制限酵素で切断
    し、複数長さのDNA断片を生成する工程と、(2)前
    記DNA断片の少なくとも3’末端側に塩基配列が既知
    であり、第2の制限酵素による認識部配列をもつオリゴ
    ヌクレオチドを付加する工程と、(3)前記オリゴヌク
    レオチド、及び前記第1の制限酵素により認識する認識
    部配列と実質的に相補な配列と、3’末端側に1〜4塩
    基からなる第1の選択配列を有し、5’末端側に少なく
    とも8マー以上の第1のアンカー配列を有し、前記認識
    部配列の一部の塩基が置換され、前記第1の制限酵素で
    切断できない塩基配列部分を有する第1のアンカープラ
    イマーと、前記オリゴヌクレオチド、及び前記第1の制
    限酵素により認識する認識部配列と実質的に相補な配列
    と、3’末端側に1〜4塩基からなる第2の選択配列を
    有し、5’末端側に少なくとも8マー以上の第2のアン
    カー配列を有し、前記オリゴヌクレオチドの一部の塩基
    が置換され、前記第2の制限酵素で切断できない塩基配
    列部分を有する第2のアンカープライマーとを用いて、
    PCRにより特定のDNA断片を増幅する工程と、
    (4)増幅された前記特定のDNA断片の第1の末端を
    前記第2の制限酵素により切断して第1のDNA鎖を、
    増幅された前記特定のDNA断片の第2の末端を前記第
    1の制限酵素により切断して第2のDNA鎖をそれぞれ
    得る工程と、(5)少なくとも前記第1のアンカー配列
    と実質的に同じ配列を有し、前記試料DNAに直接ハイ
    ブリダイズしない第1の蛍光標識プライマーと、少なく
    とも前記第2のアンカー配列と実質的に同じ配列を有
    し、前記試料DNAに直接ハイブリダイズしない第2の
    蛍光標識プライマーとを用いて、工程(4)で得た前記
    第1、第2のDNA鎖を鋳型として相補鎖合成を行ない
    第1、第2の相補鎖合成DNA断片を得る工程と、
    (6)前記第1、第2の蛍光標識プライマーと前記第
    1、第2の相補鎖合成DNA断片とを用い、工程(4)
    で得た前記第1、第2のDNA鎖、前記試料DNAを鋳
    型としてシーケンシング反応を行なう工程とを有し、前
    記第1、第2のDNA鎖の塩基配列と、前記第1、第2
    のDNA鎖の塩基配列に隣接する部分の前記試料DNA
    の塩基配列を決定することを特徴とする塩基配列決定方
    法。
  10. 【請求項10】(1)試料DNAを第1の制限酵素で切
    断し、複数長さのDNA断片を生成する工程と、(2)
    前記DNA断片の少なくとも3’末端側に塩基配列が既
    知であり、第2の制限酵素による認識部配列をもつオリ
    ゴヌクレオチドを付加する工程と、(3)前記オリゴヌ
    クレオチド、及び前記第1の制限酵素により認識する認
    識部配列と実質的に相補な配列と、3’末端側に1〜4
    塩基からなる第1の選択配列を有し、5’末端側に少な
    くとも8マー以上の第1のアンカー配列を有し、前記認
    識部配列の一部の塩基が置換され、前記第1の制限酵素
    で切断できない塩基配列部分を有する第1のアンカープ
    ライマーと、前記オリゴヌクレオチド、及び前記第1の
    制限酵素により認識する認識部配列と実質的に相補な配
    列と、3’末端側に1〜4塩基からなる第2の選択配列
    を有し、5’末端側に少なくとも8マー以上の第2のア
    ンカー配列を有し、前記オリゴヌクレオチドの一部の塩
    基が置換され、前記第2の制限酵素で切断できない塩基
    配列部分を有する第2のアンカープライマーとを用い
    て、PCRにより特定のDNA断片を増幅する工程と、
    (4)増幅された前記特定のDNA断片の第1の末端を
    前記第2の制限酵素により切断して第1のDNA鎖を、
    増幅された前記特定のDNA断片の第2の末端を前記第
    1の制限酵素により切断して第2のDNA鎖をそれぞれ
    得る工程と、(5)前記第1、第2の蛍光標識プライマ
    ー用い、工程(4)で得た前記第1、第2のDNA鎖、
    前記試料DNAを鋳型としてシーケンシング反応を行な
    う工程とを有し、前記第1、第2のDNA鎖の塩基配列
    と、前記第1、第2のDNA鎖の塩基配列に隣接する部
    分前記試料DNAの塩基配列を決定することを特徴とす
    る塩基配列決定方法。
  11. 【請求項11】請求項9または請求項10に記載の方法
    において、前記第1の蛍光標識プライマーは、少なくと
    も前記第1のアンカー配列と実質同じ配列を、前記第2
    の蛍光標識プライマーは、少なくとも前記第2のアンカ
    ー配列と実質同じ配列を、それぞれ持つことを特徴とす
    る塩基配列決定方法。
  12. 【請求項12】(1)試料DNAを第1の制限酵素で切
    断し、複数長さのDNA断片を生成する工程と、(2)
    前記DNA断片の少なくとも3’末端側に塩基配列が既
    知であり、第2の制限酵素による認識部配列をもつオリ
    ゴヌクレオチドを付加する工程と、(3)前記オリゴヌ
    クレオチド、及び前記第1の制限酵素により認識する認
    識部配列と実質的に相補な配列と、3’末端側に1〜4
    塩基からなる第1の選択配列を有し、5’末端側に少な
    くとも8マー以上の第1のアンカー配列を有し、前記認
    識部配列の一部の塩基が置換され、前記第1の制限酵素
    で切断できない塩基配列部分を有する第1のアンカープ
    ライマーと、前記オリゴヌクレオチド、及び前記第1の
    制限酵素により認識する認識部配列と実質的に相補な配
    列と、3’末端側に1〜4塩基からなる第2の選択配列
    を有し、5’末端側に少なくとも8マー以上の第2のア
    ンカー配列を有し、前記オリゴヌクレオチドの一部の塩
    基が置換され、前記第2の制限酵素で切断できない塩基
    配列部分を有する第2のアンカープライマーとを用い
    て、PCRにより特定のDNA断片を増幅する工程とを
    有し、増幅された前記特定のDNA断片の塩基配列を決
    定することを特徴とする塩基配列決定方法。
  13. 【請求項13】ライゲーション用オリゴヌクレオチドと
    相補的な塩基配列と、制限酵素が認識する認識部配列
    と、ポリメラーゼ反応のプライマーとなり得る塩基配列
    とを有し、3’末端側に1塩基〜4塩基からなる選択配
    列を有し、DAN断片の末端の塩基配列を選択を可能と
    する複数のアンカープライマーからなることを特徴とす
    る試薬キット。
  14. 【請求項14】請求項13に記載の試薬キットにおい
    て、前記アンカープライマーは、前記DAN断片の末端
    の2塩基の配列を選択する選択配列が、2塩基からなる
    すべての組み合わせの塩基配列を含むことを特徴とする
    試薬キット。
  15. 【請求項15】少なくともライゲーション用オリゴヌク
    レオチド、相補鎖合成用プライマーからなる試薬キット
    において、前記相補鎖合成用プライマーが、前記オリゴ
    ヌクレオチドと実質的に相補な配列、制限酵素が認識す
    る認識部配列と、該認識部配列の3’末端側に2塩基か
    らなる選択配列とを有する16種のプライマーからなる
    第1のプライマーセットと、該第1のプライマーセット
    の各プライマーの5’末端側にアンカー配列を付加し、
    前記各プライマーの前記認識部配列の一部の塩基を置換
    した16種のプライマーからなる第2のプライマーを含
    むことを特徴とする試薬キット。
  16. 【請求項16】少なくともライゲーション用オリゴヌク
    レオチド、相補鎖合成用プライマーからなる試薬キット
    において、前記相補鎖合成用プライマーが、前記オリゴ
    ヌクレオチド、及び第1の制限酵素により認識する認識
    部配列と実質的に相補な配列と、3’末端側に1〜4塩
    基からなる第1の選択配列を有し、5’末端側に少なく
    とも8マー以上の第1のアンカー配列を有し、前記認識
    部配列の一部の塩基が置換され、前記第1の制限酵素で
    切断できない塩基配列部分を有する第1のアンカープラ
    イマーセットと、前記オリゴヌクレオチド、及び前記第
    1の制限酵素により認識する認識部配列と実質的に相補
    な配列と、3’末端側に1〜4塩基からなる第2の選択
    配列を有し、5’末端側に少なくとも8マー以上の第2
    のアンカー配列を有し、前記オリゴヌクレオチドの一部
    の塩基が置換され、前記第2の制限酵素で切断できない
    塩基配列部分を有する第2のアンカープライマーセット
    を含むことを特徴とする試薬キット。
  17. 【請求項17】請求項16に記載の試薬キットにおい
    て、前記第1、第2の選択配列の塩基が2塩基からな
    り、2塩基からなるすべての組み合わせの塩基配列を含
    むことを特徴とする試薬キット。
  18. 【請求項18】請求項1に記載の試料調製方法により調
    製された試料を分析することを特徴とする分析方法。
  19. 【請求項19】請求項2に記載の試料調製方法により調
    製された試料を分析することを特徴とする分析方法。
  20. 【請求項20】請求項3に記載の試料調製方法により調
    製された試料を分析することを特徴とする分析方法。
  21. 【請求項21】請求項4に記載の試料調製方法により調
    製された試料を分析することを特徴とする分析方法。
  22. 【請求項22】請求項4に記載の試料調製方法により調
    製された試料を分析することを特徴とする分析方法であ
    り、前記DNA鎖の片方の末端を制限酵素で切断し、D
    NA断片の長さ決定するための鋳型DNAを作製する工
    程を有することを特徴とする分析方法。
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