JPH0965880A - Ｄｎａ解析法 - Google Patents
Ｄｎａ解析法Info
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- JPH0965880A JPH0965880A JP22074495A JP22074495A JPH0965880A JP H0965880 A JPH0965880 A JP H0965880A JP 22074495 A JP22074495 A JP 22074495A JP 22074495 A JP22074495 A JP 22074495A JP H0965880 A JPH0965880 A JP H0965880A
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- JP
- Japan
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- dna
- primer
- stranded
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- oligomer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明に長いDNAの塩基配列決定を予め準備
しておいた比較的少数のプライマーのセットを用いて、
制限酵素切断部からクローニングなしで行なうものであ
る。 【構成】 上記目的を達成するため、制限酵素切断部に
ハイブリダイズする３'末端突出端を持つ２本鎖状のプ
ライマーを利用する。 【効果】 手間のかかる長いDNA配列の決定が、簡単な
操作で可能になった。
しておいた比較的少数のプライマーのセットを用いて、
制限酵素切断部からクローニングなしで行なうものであ
る。 【構成】 上記目的を達成するため、制限酵素切断部に
ハイブリダイズする３'末端突出端を持つ２本鎖状のプ
ライマーを利用する。 【効果】 手間のかかる長いDNA配列の決定が、簡単な
操作で可能になった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、DNA相補鎖合成法、DNA
解析法、それに用いるプライマー及び該プライマーを含
むDNA解析用試薬に関するものである。
解析法、それに用いるプライマー及び該プライマーを含
むDNA解析用試薬に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】長いDNA塩基配列決定にはDNAを細かく切
断し、個々の配列を決定し、つなぎ合わせるショットガ
ン法や配列決定して、次のプライマーを合成し、配列決
定する操作を繰り返すプライマーウォーキング法（Scie
nce 258 1787-1781 (1992)）などがある。ショットガン
法では全体の配列を決定するのに５〜１０倍の塩基配列
を読み取り、つなぎ合わせねばならず、コスト・パフォ
ーマンスが悪い。一方、プライマーウォーキングでは個
々の決定済みの配列をつなぎ合わす必要はない。決定さ
れた配列から次のプライマーとなるべき配列を選び、合
成して配列決定反応を行い順次配列を決定していく。し
かし、配列決定の都度プライマーを合成するので手間が
かかる難点があった。そこで、予め全ての種類約４００
０個（〜４ 6）の６マーを合成しておき必要な６マーを
３つ選び並べてプライマーとして用いるヘキサマーウォ
ーキング法が提案されている。すなわちプライマーとし
て１８マーを用いるがそれを３つの６マーで構成する。
３つの６マーを直列につながるように鋳型DNAにハイブ
リダイズさせシーケンシング反応を行う。反応はシーケ
ネース（Sequanase）を用い０℃〜１０℃の間で行われ
る。この方法ではあらかじめ用意したプライマーを用い
て配列決定反応をすることができる。
断し、個々の配列を決定し、つなぎ合わせるショットガ
ン法や配列決定して、次のプライマーを合成し、配列決
定する操作を繰り返すプライマーウォーキング法（Scie
nce 258 1787-1781 (1992)）などがある。ショットガン
法では全体の配列を決定するのに５〜１０倍の塩基配列
を読み取り、つなぎ合わせねばならず、コスト・パフォ
ーマンスが悪い。一方、プライマーウォーキングでは個
々の決定済みの配列をつなぎ合わす必要はない。決定さ
れた配列から次のプライマーとなるべき配列を選び、合
成して配列決定反応を行い順次配列を決定していく。し
かし、配列決定の都度プライマーを合成するので手間が
かかる難点があった。そこで、予め全ての種類約４００
０個（〜４ 6）の６マーを合成しておき必要な６マーを
３つ選び並べてプライマーとして用いるヘキサマーウォ
ーキング法が提案されている。すなわちプライマーとし
て１８マーを用いるがそれを３つの６マーで構成する。
３つの６マーを直列につながるように鋳型DNAにハイブ
リダイズさせシーケンシング反応を行う。反応はシーケ
ネース（Sequanase）を用い０℃〜１０℃の間で行われ
る。この方法ではあらかじめ用意したプライマーを用い
て配列決定反応をすることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例で
は４０００種に上るオリゴマーを合成し、所有しておく
必要がある。また、プライマーに蛍光標識をつけるとプ
ライマーとしてうまく動作しない。これは、６マーにつ
けるとDNAの長さが短いので酵素が取り付く場所に蛍光
体が来て反応を阻害するためである。そこでこれらの難
点のない方法が望まれている。すなわち、合成された少
ない数のオリゴマーを用いて長いDNAの配列決定を順次
行えるウォーキングによる、配列決定法が望まれてい
る。
は４０００種に上るオリゴマーを合成し、所有しておく
必要がある。また、プライマーに蛍光標識をつけるとプ
ライマーとしてうまく動作しない。これは、６マーにつ
けるとDNAの長さが短いので酵素が取り付く場所に蛍光
体が来て反応を阻害するためである。そこでこれらの難
点のない方法が望まれている。すなわち、合成された少
ない数のオリゴマーを用いて長いDNAの配列決定を順次
行えるウォーキングによる、配列決定法が望まれてい
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】通常プライマーは鋳型Ｄ
ＮＡにハイブリダイズし、相補鎖合成の起点となるが、
本発明ではプライマーの一部に予め相補なオリゴマーを
ハイブリダイズさせ、プライマーの３'端側を一本鎖状
として（すなわち、３'突出端を構成する）この部分が
鋳型DNAにハイブリダイズする形の２本鎖DNAオリゴマー
からなるプライマーを提供し、さらに該プライマーを用
いたDNA相補鎖合成法、DNA解析法、及び該プライマーを
含むDNA解析用試薬を提供する。
ＮＡにハイブリダイズし、相補鎖合成の起点となるが、
本発明ではプライマーの一部に予め相補なオリゴマーを
ハイブリダイズさせ、プライマーの３'端側を一本鎖状
として（すなわち、３'突出端を構成する）この部分が
鋳型DNAにハイブリダイズする形の２本鎖DNAオリゴマー
からなるプライマーを提供し、さらに該プライマーを用
いたDNA相補鎖合成法、DNA解析法、及び該プライマーを
含むDNA解析用試薬を提供する。
【０００５】すなわち、本発明は、DNA相補鎖合成反応
用プライマーDNAであり、その一部に相補鎖が結合し前記
DNAプライマーの３'端側に３'突出端を構成する２本鎖D
NAオリゴマーからなるプライマーである。上記DNAプラ
イマーにおいて、３'突出端の塩基長は２〜８マーが好
ましい。また、上記DNAプライマーにおいて、３'突出端
以外の部位は一本鎖オリゴマーが自己ハイブリダイズ
し、２本鎖を形成する形をとることができる。
用プライマーDNAであり、その一部に相補鎖が結合し前記
DNAプライマーの３'端側に３'突出端を構成する２本鎖D
NAオリゴマーからなるプライマーである。上記DNAプラ
イマーにおいて、３'突出端の塩基長は２〜８マーが好
ましい。また、上記DNAプライマーにおいて、３'突出端
以外の部位は一本鎖オリゴマーが自己ハイブリダイズ
し、２本鎖を形成する形をとることができる。
【０００６】さらに、本発明は、上記DNAプライマーに
おける相補的なオリゴマーの５'末端が鋳型DNAと直列に
配置し、スタッキングを形成して安定化する形である２
本鎖オリゴマーからなるプライマーである。さらに、本
発明は、上記DNAプライマーを用いてDNA鎖を解析するこ
とを特徴とするDNA解析法である。
おける相補的なオリゴマーの５'末端が鋳型DNAと直列に
配置し、スタッキングを形成して安定化する形である２
本鎖オリゴマーからなるプライマーである。さらに、本
発明は、上記DNAプライマーを用いてDNA鎖を解析するこ
とを特徴とするDNA解析法である。
【０００７】さらに、本発明は、DNA相補鎖合成を行う
プロセスにおいて、低温で働く酵素と高温で働く酵素を
合わせて用いてDNA相補鎖合成を行い、得られるDNA鎖を
解析することを特徴とするDNA解析法である。さらに、
本発明は、二本鎖状の既知配列部に続く一本鎖領域の
３'端側の突出端に制限酵素認識部配列の一部を持ち、
その３'末端に任意の２塩基配列を持つ１６種類のオリ
ゴマーからなるプライマーを少なくとも含むことを特徴
とするDNA解析用試薬である。
プロセスにおいて、低温で働く酵素と高温で働く酵素を
合わせて用いてDNA相補鎖合成を行い、得られるDNA鎖を
解析することを特徴とするDNA解析法である。さらに、
本発明は、二本鎖状の既知配列部に続く一本鎖領域の
３'端側の突出端に制限酵素認識部配列の一部を持ち、
その３'末端に任意の２塩基配列を持つ１６種類のオリ
ゴマーからなるプライマーを少なくとも含むことを特徴
とするDNA解析用試薬である。
【０００８】上記オリゴマーにおいて、該オリゴマーが
その３'末端において任意の２塩基と制限酵素認識部と
の間に複数の塩基種とハイブリダイズ可能なDNAアナロ
グを１〜２含むことができる。さらに、本発明は二本鎖
状の既知配列部に続く一本鎖領域の３'端側の突出端に
任意に選んだ４〜６塩基からなる特定配列を持ち、その
３'末端に任意の２ベース配列を持つ１６種類のオリゴ
マーからなるプライマーを少なくとも含むことを特徴と
するDNA解析用試薬である。
その３'末端において任意の２塩基と制限酵素認識部と
の間に複数の塩基種とハイブリダイズ可能なDNAアナロ
グを１〜２含むことができる。さらに、本発明は二本鎖
状の既知配列部に続く一本鎖領域の３'端側の突出端に
任意に選んだ４〜６塩基からなる特定配列を持ち、その
３'末端に任意の２ベース配列を持つ１６種類のオリゴ
マーからなるプライマーを少なくとも含むことを特徴と
するDNA解析用試薬である。
【０００９】本発明は、制限酵素切断部にハイブリダイ
ズする３'突出末端を持つ２本鎖DNAオリゴマーをプライ
マーとして用いる方法であるが、突出端の配列は制限酵
素切断部配列を含み３'端に必要に応じて１〜３塩基ヌ
クレオチドを付加したものである。このようなDNAオリ
ゴマーは１つの制限酵素につき４〜６４種あるが、これ
らを全て合成して蛍光標識プライマーとして用意する。
ズする３'突出末端を持つ２本鎖DNAオリゴマーをプライ
マーとして用いる方法であるが、突出端の配列は制限酵
素切断部配列を含み３'端に必要に応じて１〜３塩基ヌ
クレオチドを付加したものである。このようなDNAオリ
ゴマーは１つの制限酵素につき４〜６４種あるが、これ
らを全て合成して蛍光標識プライマーとして用意する。
【００１０】本発明のプライマーは、上記の制限酵素認
識部配列に代えて４マーからなる任意の塩基配列を用い
ることができる。制限酵素としては４〜５塩基認識酵素
を用いると切断部３が頻度高く表われるので都合がよい
が６塩基あるいは８塩基認識酵素を用いてもよい。比較
的突出端の長い好都合な４〜５塩基認識制限酵素として
はSau 3A1、Ava II、Cfo I、DdeI、Dsa V、Hinf I、Hpa
II、Mae I、Mae II、Msp I、Mva I、Nci I、Nde II、T
aq Iなどがある。好ましい制限酵素としては、頻度多く
切断部の現われるSau 3A1などを用いる。鋳型となるDNA
をこの制限酵素で切断し、切断部一本鎖をポリメレース
で２本鎖に修復した後に５'末端から消化するエクソヌ
クレアーゼを作用させ３'突出DNAとする。次いで用意し
た２本鎖オリゴマーをプライマーとして鋳型DNAにハイ
ブリダズさせDNAポリメレースを用いて相補鎖合成反応
あるいはDNAシーケンシング反応を行う。
識部配列に代えて４マーからなる任意の塩基配列を用い
ることができる。制限酵素としては４〜５塩基認識酵素
を用いると切断部３が頻度高く表われるので都合がよい
が６塩基あるいは８塩基認識酵素を用いてもよい。比較
的突出端の長い好都合な４〜５塩基認識制限酵素として
はSau 3A1、Ava II、Cfo I、DdeI、Dsa V、Hinf I、Hpa
II、Mae I、Mae II、Msp I、Mva I、Nci I、Nde II、T
aq Iなどがある。好ましい制限酵素としては、頻度多く
切断部の現われるSau 3A1などを用いる。鋳型となるDNA
をこの制限酵素で切断し、切断部一本鎖をポリメレース
で２本鎖に修復した後に５'末端から消化するエクソヌ
クレアーゼを作用させ３'突出DNAとする。次いで用意し
た２本鎖オリゴマーをプライマーとして鋳型DNAにハイ
ブリダズさせDNAポリメレースを用いて相補鎖合成反応
あるいはDNAシーケンシング反応を行う。
【００１１】
【作用】オリゴマーの中の任意配列部の長さを１〜３マ
ーとすることで用意するオリゴマーの種類を高々６４種
と少なくできる。ハイブリダイゼーション領域の長さは
制限酵素切断部配列３〜４マーを含めた４〜７マーであ
り、低温で十分ハイブリダイズする長さである。鋳型DN
Aと２本鎖プライマーDNAが直列につながりハイブリダイ
ゼーションの安定度を向上させる。
ーとすることで用意するオリゴマーの種類を高々６４種
と少なくできる。ハイブリダイゼーション領域の長さは
制限酵素切断部配列３〜４マーを含めた４〜７マーであ
り、低温で十分ハイブリダイズする長さである。鋳型DN
Aと２本鎖プライマーDNAが直列につながりハイブリダイ
ゼーションの安定度を向上させる。
【００１２】DNAポリメラーゼが作用するには２本鎖部
分の長さが８〜１０マー以上必要であるが２本鎖プライ
マーの使用によりハイブリダイズ領域に連がる２本鎖部
がハイブリダイズ部分の短さを補助してDNAポリメラー
ゼが支障なく働くようにしている。長い鋳型DNAを制限
酵素で３'末側から200〜300塩基毎にあらわれる切断部
を順次切断し、本プライマーを用いることによりDNA配
列を３'末より順次決定できる。
分の長さが８〜１０マー以上必要であるが２本鎖プライ
マーの使用によりハイブリダイズ領域に連がる２本鎖部
がハイブリダイズ部分の短さを補助してDNAポリメラー
ゼが支障なく働くようにしている。長い鋳型DNAを制限
酵素で３'末側から200〜300塩基毎にあらわれる切断部
を順次切断し、本プライマーを用いることによりDNA配
列を３'末より順次決定できる。
【００１３】
〔実施例１〕本発明を実施例を図を用いて説明する。図
１と図２は本発明によるウォーキング式DNA塩基配列決
定法のフローチャートである。鋳型DNA１の５'末端を磁
気ビーズ２等に固定し制限酵素Sau 3AIで部分消化し鋳
型DNAを得る。制限酵素であればなんでも良いが切断部
配列ができるだけ長く切断後も断片にある方がよい。Sa
u 3AIの切断部は図１の３に示したように５'突出端を持
つもので４種の塩基が既知配列として断片端に残る。制
限酵素切断部の３'末端配列を利用できるようにするた
め、まずDNAポリメラーゼを用いて３'端を延ばし５のよ
うな平滑端（２本鎖の末端の長さがそろったもの）とす
る。次いで熱変性で１本鎖として遊離してくる鎖を除去
したり５'側から切断するエクソヌクレアーゼを作用さ
せ図２の６のような３'突出端を作る。この一連の操作
により５'末端が固体表面に固定され、３'末端がSau 3A
Iの切断部配列（GATC）を持った種々の長さのDNAを得る
ことができる。HhaIなど３'突出端を生じる制限酵素を
用いる場合にはここで行なった相補鎖合成は省略でき
る。切断を受けない元の鋳型DNAの３'末端にはあらかじ
めDNAシーケンシングに使われるプライミング配列７を
結合しておく。まず、ここにハイブリダイズする蛍光標
識プライマー８を用いて塩基配列を決定する。もちろ
ん、この代わりに蛍光標識ターミネーターを用いてもよ
い。１回に読み取れる塩基長９は５００塩基であった。
この例では３２１塩基目にSau 3AIの切断部配列１０が
出現している。切断部に続く配列１１はAGである。そこ
で３'突出端配列がGATCTCのプライマー１２（選別配列
がTCのプライマー）を用いて第２回目の塩基配列決定を
行い１３の部分の配列を決定した。この５'末端は蛍光
標識されたものである。DNAポリメレースにはシーケネ
ースを用い反応は０℃で５分次いで３７℃で５分行っ
た。シーケネース に加え耐熱性DNAポリメレースを加え
ておき引き続きサイクルシーケンス反応を行い、反応生
成物であるDNA断片のコピー数を増やしてもよい。用い
た一連のプライマーの構造は図３及び図４に示した。選
択プライマー配列は２塩基のもの20および３塩基のもの
21を用意した。それぞれ１６種および６４種である。そ
の構造を詳しく述べる。本発明のプライマーは22、23の
既知配列部２２、２３の２本鎖部分と２３の３'側に続
く制限酵素切断部認識部位２４とさらにその３'側につ
づく任意の配列部２５よりなる。本実施例では２２、２
３が１８マー、２４がSau 3AI切断部であるものを利用
した。これらのプライマーは、DNA合成器を用いて合成
される。
１と図２は本発明によるウォーキング式DNA塩基配列決
定法のフローチャートである。鋳型DNA１の５'末端を磁
気ビーズ２等に固定し制限酵素Sau 3AIで部分消化し鋳
型DNAを得る。制限酵素であればなんでも良いが切断部
配列ができるだけ長く切断後も断片にある方がよい。Sa
u 3AIの切断部は図１の３に示したように５'突出端を持
つもので４種の塩基が既知配列として断片端に残る。制
限酵素切断部の３'末端配列を利用できるようにするた
め、まずDNAポリメラーゼを用いて３'端を延ばし５のよ
うな平滑端（２本鎖の末端の長さがそろったもの）とす
る。次いで熱変性で１本鎖として遊離してくる鎖を除去
したり５'側から切断するエクソヌクレアーゼを作用さ
せ図２の６のような３'突出端を作る。この一連の操作
により５'末端が固体表面に固定され、３'末端がSau 3A
Iの切断部配列（GATC）を持った種々の長さのDNAを得る
ことができる。HhaIなど３'突出端を生じる制限酵素を
用いる場合にはここで行なった相補鎖合成は省略でき
る。切断を受けない元の鋳型DNAの３'末端にはあらかじ
めDNAシーケンシングに使われるプライミング配列７を
結合しておく。まず、ここにハイブリダイズする蛍光標
識プライマー８を用いて塩基配列を決定する。もちろ
ん、この代わりに蛍光標識ターミネーターを用いてもよ
い。１回に読み取れる塩基長９は５００塩基であった。
この例では３２１塩基目にSau 3AIの切断部配列１０が
出現している。切断部に続く配列１１はAGである。そこ
で３'突出端配列がGATCTCのプライマー１２（選別配列
がTCのプライマー）を用いて第２回目の塩基配列決定を
行い１３の部分の配列を決定した。この５'末端は蛍光
標識されたものである。DNAポリメレースにはシーケネ
ースを用い反応は０℃で５分次いで３７℃で５分行っ
た。シーケネース に加え耐熱性DNAポリメレースを加え
ておき引き続きサイクルシーケンス反応を行い、反応生
成物であるDNA断片のコピー数を増やしてもよい。用い
た一連のプライマーの構造は図３及び図４に示した。選
択プライマー配列は２塩基のもの20および３塩基のもの
21を用意した。それぞれ１６種および６４種である。そ
の構造を詳しく述べる。本発明のプライマーは22、23の
既知配列部２２、２３の２本鎖部分と２３の３'側に続
く制限酵素切断部認識部位２４とさらにその３'側につ
づく任意の配列部２５よりなる。本実施例では２２、２
３が１８マー、２４がSau 3AI切断部であるものを利用
した。これらのプライマーは、DNA合成器を用いて合成
される。
【００１４】鋳型DNAの長さが１〜１.５Ｋ塩基の時には
２塩基選別プライマーを、それ以上の時には酵素の部分
消化で得られるDNA断片種が多数になるので３塩基選別
プライマーを使用した。また、プライマーとして、オリ
ゴマーの３'末端において任意の２塩基と制限酵素認識
部との間に複数の塩基種とハイブリダイズ可能なDNAア
ナログ２８を１〜２含むものを用いることができる（図
４）。このDNAアナログとしては、イノシン、２'- デオ
キシイノシン、イソステレス、１−（２'−デオキシ−
β−Ｄ−リボフラノシル）−３−ニトロピロール（ Nat
ure 369, 492-493(1994), Nucleic Acids Reserch 14,
1825-1844(1986))等が挙げられる。プライマーが鋳型DN
Aにハイブリダイズする領域の長さは６マーと短い。通
常は２０マー程度が用いられる。このため反応温度が高
いとプライマーは鋳型DNAからすぐ遊離して相補鎖合成
が進行しない。そこで、１０℃以下の反応温度を用いた
が、この温度で作動するDNAポリメラーゼはシーケネー
スであり、これをまず用いた。しかし、低温では鋳型DN
Aが自己ハイブリダイズして構造を作り相補鎖合成が合
成途中で停止してしまうことがある。このよしうな場合
には反応温度を７０℃程度に上げ反応させることが望ま
しい。そこで、まず低温でシーケネースを用いプライマ
ー鎖長を伸ばし高温でも安定に鋳型DNAにハイブリダイ
ズする２０マー以上に伸ばし次いで昇温し、耐熱性酵素
（例えば、Taqポリメラーゼなど）を用いて配列反応を
続行する。高温下ではプライマーの相補鎖として付いて
いた短いオリゴマーは脱落し、鋳型DNAの３'末端が伸張
する。このため熱サイクルを繰り返すと伸張しないプラ
イマーも鋳型に結合できるようになり、いわゆるサイク
ルシーケンスが可能になり、シーケンス反応生成物を多
量に生成でき、十分な感度で配列決定が行われる。シー
ケネースによる反応に続いてTaqを用いた反応を行った
がTaqは５'エクソヌクレアーゼ活性があり２本鎖プライ
マーのうち鋳型と直列に配置するオリゴマー２２を削り
ながら鋳型DNAの３'末端をプライマーに沿って相補鎖合
成する。このためサイクルシーケンシングの間は単に２
４と２５からなる６マー部分のハイブリダイゼーション
によりプライマーが鋳型につくのでなく２３、２４と２
５の合計２４マーの長さのオリゴマーがプライマーとし
て働く。DNA相補鎖合成がおこるか否かは３'末端２塩基
がマッチしているか否かに大きく依存する。特にTaqの
ような耐熱性酵素を用い高温で反応させた時には３'末
端２塩基２５の１つでもミスマッチがあると３'末端は
鋳型からはがれた状態となり相補鎖合成は極めておこり
にくい。そこで鋳型DNAが混合物の場合でも選択プライ
マー付きの２本鎖プライマー２０ないし２１を用いるこ
とにより、個々のDNA断片の配列を知ることができる。
（DNA Research vol 1 231-237 (1994)）。
２塩基選別プライマーを、それ以上の時には酵素の部分
消化で得られるDNA断片種が多数になるので３塩基選別
プライマーを使用した。また、プライマーとして、オリ
ゴマーの３'末端において任意の２塩基と制限酵素認識
部との間に複数の塩基種とハイブリダイズ可能なDNAア
ナログ２８を１〜２含むものを用いることができる（図
４）。このDNAアナログとしては、イノシン、２'- デオ
キシイノシン、イソステレス、１−（２'−デオキシ−
β−Ｄ−リボフラノシル）−３−ニトロピロール（ Nat
ure 369, 492-493(1994), Nucleic Acids Reserch 14,
1825-1844(1986))等が挙げられる。プライマーが鋳型DN
Aにハイブリダイズする領域の長さは６マーと短い。通
常は２０マー程度が用いられる。このため反応温度が高
いとプライマーは鋳型DNAからすぐ遊離して相補鎖合成
が進行しない。そこで、１０℃以下の反応温度を用いた
が、この温度で作動するDNAポリメラーゼはシーケネー
スであり、これをまず用いた。しかし、低温では鋳型DN
Aが自己ハイブリダイズして構造を作り相補鎖合成が合
成途中で停止してしまうことがある。このよしうな場合
には反応温度を７０℃程度に上げ反応させることが望ま
しい。そこで、まず低温でシーケネースを用いプライマ
ー鎖長を伸ばし高温でも安定に鋳型DNAにハイブリダイ
ズする２０マー以上に伸ばし次いで昇温し、耐熱性酵素
（例えば、Taqポリメラーゼなど）を用いて配列反応を
続行する。高温下ではプライマーの相補鎖として付いて
いた短いオリゴマーは脱落し、鋳型DNAの３'末端が伸張
する。このため熱サイクルを繰り返すと伸張しないプラ
イマーも鋳型に結合できるようになり、いわゆるサイク
ルシーケンスが可能になり、シーケンス反応生成物を多
量に生成でき、十分な感度で配列決定が行われる。シー
ケネースによる反応に続いてTaqを用いた反応を行った
がTaqは５'エクソヌクレアーゼ活性があり２本鎖プライ
マーのうち鋳型と直列に配置するオリゴマー２２を削り
ながら鋳型DNAの３'末端をプライマーに沿って相補鎖合
成する。このためサイクルシーケンシングの間は単に２
４と２５からなる６マー部分のハイブリダイゼーション
によりプライマーが鋳型につくのでなく２３、２４と２
５の合計２４マーの長さのオリゴマーがプライマーとし
て働く。DNA相補鎖合成がおこるか否かは３'末端２塩基
がマッチしているか否かに大きく依存する。特にTaqの
ような耐熱性酵素を用い高温で反応させた時には３'末
端２塩基２５の１つでもミスマッチがあると３'末端は
鋳型からはがれた状態となり相補鎖合成は極めておこり
にくい。そこで鋳型DNAが混合物の場合でも選択プライ
マー付きの２本鎖プライマー２０ないし２１を用いるこ
とにより、個々のDNA断片の配列を知ることができる。
（DNA Research vol 1 231-237 (1994)）。
【００１５】ここではシーケネース に続いてTaqによる
サイクルシーケンスを用いたが、他の耐熱性酵素を用い
てもよい。また、DNAポリメラーゼ酵素として５'エクソ
ヌクレアーゼ活性のある酵素が望ましい。これは２本鎖
プライマーのプライマーとして効かない部分（プライマ
ーの相補鎖）を削り取り鋳型DNAをプライマーに沿って
伸張するのに都合がよいためである。
サイクルシーケンスを用いたが、他の耐熱性酵素を用い
てもよい。また、DNAポリメラーゼ酵素として５'エクソ
ヌクレアーゼ活性のある酵素が望ましい。これは２本鎖
プライマーのプライマーとして効かない部分（プライマ
ーの相補鎖）を削り取り鋳型DNAをプライマーに沿って
伸張するのに都合がよいためである。
【００１６】プライマーを図３のように２本鎖状とする
のはDNAポリメラーゼが機能するには２本鎖となった領
域の長さが１０マー程度以上あることが望ましいが、制
限酵素の切断部位に続くハイブリダイゼーション領域の
長さが短いのを補う役目をし、DNAポリメラーゼが安定
に効くようにするためと、プライマーの相補鎖が鋳型DN
A末端とスタッキングをおこし、ハイブリダイゼーショ
ンをより安定にするためである。このようなスタッキン
グの効果については６マーをいくつか用いてプライマー
として使用する方法（Science 258,1787-1791(1992)）
でも明かにされている。
のはDNAポリメラーゼが機能するには２本鎖となった領
域の長さが１０マー程度以上あることが望ましいが、制
限酵素の切断部位に続くハイブリダイゼーション領域の
長さが短いのを補う役目をし、DNAポリメラーゼが安定
に効くようにするためと、プライマーの相補鎖が鋳型DN
A末端とスタッキングをおこし、ハイブリダイゼーショ
ンをより安定にするためである。このようなスタッキン
グの効果については６マーをいくつか用いてプライマー
として使用する方法（Science 258,1787-1791(1992)）
でも明かにされている。
【００１７】また図３の30のように自己ハイブリダイズ
する１本鎖DNA（自己ハイブリダイズした後に３'突出端
を持ちこれが前述と同じプライマーとして作用する）を
用いて実質２本鎖プライマーとして用いてもよい。ここ
では制限酵素切断部の配列に相補的な配列とそれに続い
て３'末端にヌクレオチドを付加した任意配列を具備す
るプライマーを用いたが、試料中に１種のDNA断片しか
ない場合には任意配列はなくても良い。ただし、ハイブ
リダイゼーションを安定にするには３'末端の１本鎖部
分の長さは４マー以上が良い。既知配列部分が短くハイ
ブリダイゼーションの安定性に難がある場合には３'末
端近傍に複数種の塩基とハイブリダイズし得るデオキシ
ヌクレオチドアナログ [Nicholo et.al. Nature 369,
492(1994)]を持つプライマーを使用し、ハイブリダイゼ
ーションの起こる部分を長くしてもよい。いづれの場合
も１本鎖部分の長さは４マー以上が良い。
する１本鎖DNA（自己ハイブリダイズした後に３'突出端
を持ちこれが前述と同じプライマーとして作用する）を
用いて実質２本鎖プライマーとして用いてもよい。ここ
では制限酵素切断部の配列に相補的な配列とそれに続い
て３'末端にヌクレオチドを付加した任意配列を具備す
るプライマーを用いたが、試料中に１種のDNA断片しか
ない場合には任意配列はなくても良い。ただし、ハイブ
リダイゼーションを安定にするには３'末端の１本鎖部
分の長さは４マー以上が良い。既知配列部分が短くハイ
ブリダイゼーションの安定性に難がある場合には３'末
端近傍に複数種の塩基とハイブリダイズし得るデオキシ
ヌクレオチドアナログ [Nicholo et.al. Nature 369,
492(1994)]を持つプライマーを使用し、ハイブリダイゼ
ーションの起こる部分を長くしてもよい。いづれの場合
も１本鎖部分の長さは４マー以上が良い。
【００１８】このようなプライマーはウォーキングによ
る配列決定ばかりであなくDNA断片のPCR増幅にも利用で
きる。すなわち、低温でプライマー伸張を行った後であ
れば通常のＰＣＲが適用できるからである。 〔実施例２〕実施例１では制限酵素切断部にプライマー
をハイブリダイズさせる方式を用いたが、超音波等を用
いて任意の位置で切断された一群のDNA断片の解析にも
本発明の方法は活用できる。実施例１と同様５'末端を
固体表面に固定する。これには５'末端にビオチン標識
されたオリゴマーをDNAにライゲーションなどで結合す
る。超音波処理で断片化した後アビジンを表面に持つビ
ーズ等でDNAを捕獲する。この結果、５'末端を固体表面
に固定された種々の長さのDNA断片をえることができ
る。３'末端側の配列は実施例１と異なり種々である。
しかし、任意の４マーからなる配列を１つ選ぶとこれが
３'末端に現れる頻度は平均２５６回に１回である。こ
の事情は制限酵素の場合と同じである。すなわち、この
配列にハイブリダイズし得る３'末端側配列を持つ２本
鎖状プライマーを用意するとこれは平均２５６塩基長に
１個の割合で鋳型にハイブリダイズすることになる。ま
ず、このプライマーを用いて種々ある断片中から特定の
末端配列を持つ断片を選別する。これは熱サイクルを用
いたDNA鎖の増幅が有効である。すなわち、特定配列を
３'末端に持つものだけを増やす。こうして得られた断
片群は実施例１と同様に解析されるが異なる点は実施例
１の制限酵素認識配列の代わりに任意配列のうちの１つ
を用いる点でプライマーの配列もそれに応じて変化させ
る。また、制限酵素の切断に比べてプライマーがハイブ
リダイズするDNA断片の数は末端配列がいろいろ採り得
ることから平均１／２５６となるので前述した熱サイク
ルによるDNA断片の増幅は必要である。
る配列決定ばかりであなくDNA断片のPCR増幅にも利用で
きる。すなわち、低温でプライマー伸張を行った後であ
れば通常のＰＣＲが適用できるからである。 〔実施例２〕実施例１では制限酵素切断部にプライマー
をハイブリダイズさせる方式を用いたが、超音波等を用
いて任意の位置で切断された一群のDNA断片の解析にも
本発明の方法は活用できる。実施例１と同様５'末端を
固体表面に固定する。これには５'末端にビオチン標識
されたオリゴマーをDNAにライゲーションなどで結合す
る。超音波処理で断片化した後アビジンを表面に持つビ
ーズ等でDNAを捕獲する。この結果、５'末端を固体表面
に固定された種々の長さのDNA断片をえることができ
る。３'末端側の配列は実施例１と異なり種々である。
しかし、任意の４マーからなる配列を１つ選ぶとこれが
３'末端に現れる頻度は平均２５６回に１回である。こ
の事情は制限酵素の場合と同じである。すなわち、この
配列にハイブリダイズし得る３'末端側配列を持つ２本
鎖状プライマーを用意するとこれは平均２５６塩基長に
１個の割合で鋳型にハイブリダイズすることになる。ま
ず、このプライマーを用いて種々ある断片中から特定の
末端配列を持つ断片を選別する。これは熱サイクルを用
いたDNA鎖の増幅が有効である。すなわち、特定配列を
３'末端に持つものだけを増やす。こうして得られた断
片群は実施例１と同様に解析されるが異なる点は実施例
１の制限酵素認識配列の代わりに任意配列のうちの１つ
を用いる点でプライマーの配列もそれに応じて変化させ
る。また、制限酵素の切断に比べてプライマーがハイブ
リダイズするDNA断片の数は末端配列がいろいろ採り得
ることから平均１／２５６となるので前述した熱サイク
ルによるDNA断片の増幅は必要である。
【００１９】
【発明の効果】以上、述べたように本発明によれば配列
が全く知られてないDNAの相補鎖合成による増幅、塩基
配列決定を小数のプライマーセットを用いて効率良く行
うことができる。
が全く知られてないDNAの相補鎖合成による増幅、塩基
配列決定を小数のプライマーセットを用いて効率良く行
うことができる。
【図１】 本発明のウオーキング方式によるDNA塩基配
列決定法を示す図。
列決定法を示す図。
【図２】 本発明のウオーキング方式によるDNA塩基配
列決定法を示す図。
列決定法を示す図。
【図３】 プライマーの構造を示す図。
【図４】 他のプライマーの構造を示す図。
１…試料DNA、２…磁気ビーズ、３…制限酵素切断部、
４…磁気ビーズ上にのこったDNA断片群、５…末端を平
滑化したDNA断片群、６…３'突出末端としたDNA断片
群、７…プライマーの結合する配列、８…プライマー、
９…配列決定される部分、10…321塩基目のSau 3AI切断
部、11…配列決定されたSau 3AI切断部に続く部分、12
…プライマー、13…配列決定される部分、20…選択部が
２塩基のプライマー、21…選択部が３塩基のプライマ
ー、22…２本鎖部の一方の鎖、23…２本鎖部の他方の
鎖、24…制限酵素認識部、25…選択部、26…自己ハイブ
イダイズ部分、27…４マーの任意の塩基配列部、28…複
数の塩基とハイブイダイズし得るデオキシヌクレオチド
アナログ、30…自己ハイブリダイズ部をもつプライマー
４…磁気ビーズ上にのこったDNA断片群、５…末端を平
滑化したDNA断片群、６…３'突出末端としたDNA断片
群、７…プライマーの結合する配列、８…プライマー、
９…配列決定される部分、10…321塩基目のSau 3AI切断
部、11…配列決定されたSau 3AI切断部に続く部分、12
…プライマー、13…配列決定される部分、20…選択部が
２塩基のプライマー、21…選択部が３塩基のプライマ
ー、22…２本鎖部の一方の鎖、23…２本鎖部の他方の
鎖、24…制限酵素認識部、25…選択部、26…自己ハイブ
イダイズ部分、27…４マーの任意の塩基配列部、28…複
数の塩基とハイブイダイズし得るデオキシヌクレオチド
アナログ、30…自己ハイブリダイズ部をもつプライマー
Claims (9)
- 【請求項１】 DNA相補鎖合成反応用プライマーDNAであ
り、その一部に相補鎖DNAが結合し、前記DNAプライマー
の３'端側に３'突出端を構成する、２本鎖DNAオリゴマ
ーからなるプライマー。 - 【請求項２】 ２本鎖DNAオリゴマーからなるDNAプライ
マーにおいて、３'突出端の塩基長が２〜８マーである
ことを特徴とする請求項１記載のプライマー。 - 【請求項３】 ２本鎖DNAオリゴマーからなるDNAプライ
マーにおいて、３'突出端以外の部位は一本鎖オリゴマ
ーが自己ハイブリダイズし、２本鎖を形成する形を有す
るDNAオリゴマーであることを特徴とする請求項１記載
のプライマー。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のDNAプライマーにおけ
る相補的なオリゴマーの５'末端が鋳型DNAと直列に配置
し、スタッキングを形成して安定化する形である２本鎖
オリゴマーからなるプライマー。 - 【請求項５】 請求項１乃至４記載のプライマーを用い
てDNA鎖を解析することを特徴とするDNA解析法。 - 【請求項６】 DNA相補鎖合成を行うプロセスにおい
て、低温で働く酵素と高温で働く酵素を合わせて用いて
DNA相補鎖合成を行い、得られるDNA鎖を解析することを
特徴とするDNA解析法。 - 【請求項７】 二本鎖状の既知配列部に続く一本鎖領域
の３'端側の突出端に制限酵素認識部配列の一部を持
ち、その３'末端に任意の２ベース配列を持つ１６種類
のオリゴマーからなるプライマーを少なくとも含むこと
を特徴とするDNA解析用試薬。 - 【請求項８】 オリゴマーがその３'末端において任意
の２塩基と制限酵素認識部との間に複数の塩基をハイブ
リダイズするDNAアナログを１〜２含むものであること
を特徴とする請求項６記載のDNA解析試薬。 - 【請求項９】 二本鎖状の既知配列部に続く一本鎖領域
の３'端側の突出端に任意に選んだ４〜６塩基からなる
特定配列を持ち、その３'末端に任意の２塩基配列を持
つ１６種類のオリゴマーからなるプライマーを少なくと
も含むことを特徴とするDNA解析用試薬。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22074495A JPH0965880A (ja) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | Ｄｎａ解析法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22074495A JPH0965880A (ja) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | Ｄｎａ解析法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0965880A true JPH0965880A (ja) | 1997-03-11 |
Family
ID=16755859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22074495A Pending JPH0965880A (ja) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | Ｄｎａ解析法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0965880A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7696337B2 (en) | 2004-08-27 | 2010-04-13 | Gen-Probe Incorporated | Composition kits and methods for performing amplification reactions |
| US7713697B2 (en) | 2004-08-27 | 2010-05-11 | Gen-Probe Incorporated | Methods and kits for amplifying DNA |
| US8183359B2 (en) | 2007-03-01 | 2012-05-22 | Gen-Probe Incorporated | Kits for amplifying DNA |
| US9284549B2 (en) | 2006-06-06 | 2016-03-15 | Gen-Probe Incorporated | Tagged oligonucleotides and their use in nucleic acid amplification methods |
-
1995
- 1995-08-29 JP JP22074495A patent/JPH0965880A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7696337B2 (en) | 2004-08-27 | 2010-04-13 | Gen-Probe Incorporated | Composition kits and methods for performing amplification reactions |
| US7713697B2 (en) | 2004-08-27 | 2010-05-11 | Gen-Probe Incorporated | Methods and kits for amplifying DNA |
| US7939260B2 (en) | 2004-08-27 | 2011-05-10 | Gen-Probe Incorporated | Method for making available a priming oligonucleotide |
| US9284549B2 (en) | 2006-06-06 | 2016-03-15 | Gen-Probe Incorporated | Tagged oligonucleotides and their use in nucleic acid amplification methods |
| US10167500B2 (en) | 2006-06-06 | 2019-01-01 | Gen-Probe Incorporated | Tagged oligonucleotides and their use in nucleic acid amplification methods |
| USRE48909E1 (en) | 2006-06-06 | 2022-02-01 | Gen-Probe Incorporated | Tagged oligonucleotides and their use in nucleic acid amplification methods |
| US8183359B2 (en) | 2007-03-01 | 2012-05-22 | Gen-Probe Incorporated | Kits for amplifying DNA |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040608 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040804 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040831 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |