JPH11290079A - ジャイレース遺伝子を用いた結核菌群構成細菌の同定・検出方法 - Google Patents
ジャイレース遺伝子を用いた結核菌群構成細菌の同定・検出方法Info
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Abstract
ドするDNA を指標として結核菌群を構成する細菌の同定
及び検出を行うこと結核菌群構成細菌の同定及び検出方
法。この方法は、以下の(1)〜(4)の工程を含む。 (1)DNA ジャイレースβサブユニットをコードするDN
A 中の結核菌群構成細菌間で塩基配列の異なる領域を含
むオリゴヌクレオチドを合成する (2)(1)で合成したオリゴヌクレオチド、dNTP、DN
A ポリメラーゼ及び試料とする細菌のDNA を含む溶液を
調整する (3)(2)で調整した溶液をポリメラーゼ連鎖反応が
起こり得る条件で繰り返し加熱する (4)(3)の操作後の溶液について、電気泳動を行
い、その電気泳動パターンから細菌の同定を行う 【効果】 結核菌群を構成する菌種について迅速な同定
及び検出を可能にする。
Description
る細菌のDNAジャイレースβサブユニットをコードするD
NA (以下「gyrB DNA」という)の塩基配列の違いを利
用した結核菌群構成細菌の同定・検出法に関するもので
あり、さまざまな産業分野での利用が可能であるが、と
りわけ医学、疫学、獣医学の分野に有用である。
患し、3千万人が毎年死亡する最も重要な感染症にも関
わらず、その対策は十分ではない。その原因菌である結
核菌群には分類上、ヒトに対して起病性のある結核菌
(マイコバクテリウム・ツベルクローシス、Mycobacter
ium tuberculosis)、ウシ(型)菌(マイコバクテリウ
ム・ボビス、Mycobacterium bovis)及びアフリカ菌
(マイコバクテリウム・アフリカヌム、Mycobacterium
africanum)とヒトに対する起病性のないネズミ(型)
菌(マイコバクテリウム・ミクロティ、Mycobacterium
microti)の4菌種が含まれる。従来、これらの結核菌を
はじめとする抗酸菌の検査の主たるものはZiehl-Neelse
n法による塗抹染色、小川培地を用いた分離培養法なら
びに薬剤感受性試験であった。その後の技術の発展によ
りBACTEC 460 TB システム、Septi-CheckAFB、MGIT (My
cobacteria Growth Indicator Tube) などの新規培養技
術が開発された。
も新たに開発された。DNAの相同性を利用した菌種の鑑
別・同定、ポリメラーゼ連鎖反応(以下、「PCR」とい
う)法による検出、挿入配列IS6110を用いる結核菌の亜
分類といった方法がすでに実用段階に入っている。なか
でもPCR法を用いる場合、培養を必要とせず迅速な判定
を得るのに適している。その際、用いられる遺伝子は多
くの場合rRNA遺伝子であるが、近年、rRNA遺伝子より進
化速度の速いタンパク質をコードする遺伝子、なかでも
gyrB DNAを用いることによってより詳細で正確な分類・
同定ができることが示された。(Yamamoto, S. and S.
Harayama 1995 Appl. Environ. Microbiol. 61: 1104-1
109.Yamamoto, S. and S. Harayama 1996 Int. J. Sys
t. Bacteriol. 46: 506-511.Harayama, S. and S. Yama
moto 1996 p250-258 In Molecular Biology of Pseudom
onas T. Nakazawa, K. Fukuda, D. Haas, S. Silver (e
ds) ASM press, Washington, D.C., 山本 敏、原山重
明、化学と生物 1996 第34巻 第3号 p. 149-151.,
山本 敏、原山重明、農芸化学会誌 1997 第71巻 第9
号 p.894-897.)
速度が通常の細菌よりも遅く、培養を必要とする同定法
を用いて結果を得るには二から三週間の時間を必要とす
る。そこで、培養を必要としないPCR法を用いた方法が
結核菌群の細菌を同定する場合必要不可欠な方法といえ
る。しかしながら、従来用いられてきた rRNA遺伝子を
標的とするPCR法に基く同定法では、結核菌群を構成す
る4菌種のrRNA遺伝子塩基配列の間で違いがないため結
核菌群を構成する4菌種を区別することは不可能であっ
た。本発明は、このような従来法の問題を解決し、結核
菌群構成細菌の迅速な同定・検出方法を提供することを
目的とする。
を解決するため鋭意検討を重ねた結果、gyrB DNAの塩基
配列の一部が結核菌群を構成する各細菌間で異なってい
ることを見出し、本発明を完成した。即ち、本発明は、
gyrB DNAを指標として結核菌群を構成する細菌の同定を
行うことを特徴とする結核菌群構成細菌の同定方法であ
る。また、本発明は、gyrB DNAを指標として結核菌群を
構成する細菌の検出を行うことを特徴とする結核菌群構
成細菌の検出方法である。
本発明の結核菌群構成細菌の同定・検出方法は、gyrB D
NAを指標とすることを特徴とする。同定・検出の対象と
する結核菌群構成細菌としては、マイコバクテリウム・
ツベルクローシス、マイコバクテリウム・ボビス、マイ
コバクテリウム・アフリカヌム、及びマイコバクテリウ
ム・ミクロティを挙げることができる。gyrB DNAを指標
とした同定・検出方法としては、以下に述べる二つの方
法を例示することができる。
なる領域を含むオリゴヌクレオチドを合成する。各細菌
のgyrB DNAの塩基配列は、図1及び図2に示すように既
に決定されているので、上記オリゴヌクレオチドは、こ
の図に基づき合成することができる。好ましいオリゴヌ
クレオチドとしては、例えば、配列番号6、配列番号
8、配列番号10、配列番号12、配列番号14、配列
番号16、又は配列番号18記載のアミノ酸配列をコー
ドするオリゴヌクレオチドを挙げることができ、特に好
ましいオリゴヌクレオチドとしては配列番号5、配列番
号7、配列番号9、配列番号11、配列番号13、配列
番号15、又は配列番号17で表されるオリゴヌクレオ
チドを挙げることができる。
ド、dNTP、DNA ポリメラーゼ及び試料とする細菌のDNA
を含む溶液を調製する。溶液中に含まれる各成分の濃度
は、通常のPCR に使用する反応溶液と同様でよい。試料
とする細菌のDNA は精製されたものである必要はなく、
例えば、菌体の破砕物をそのまま使用してもよい。
得る条件で繰り返し加熱する。加熱の温度、サイクル等
はPCR が起こり得る範囲内であれば特に限定されない
が、図1及び図2に示すように結核菌群を構成する細菌
間のgyrB DNAの相同性が高いので、アニーリング時の温
度はかなり高く設定することが望ましい。具体的には、
68℃以上に設定することが望ましい。合成したオリゴ
ヌクレオチドと試料として添加した細菌のDNA が、ハイ
ブリダイズすることができれば、加熱の繰り返しにより
PCR が起こり、増幅産物が生成する。一方、合成したオ
リゴヌクレオチドと試料として添加した細菌のDNA が、
ハイブリダイズすることができれなければ、PCR は起こ
らず、増幅産物は生成しない。 (4)上記操作後の溶液について電気泳動を行う。溶液
中に増幅産物が含まれていれば、それに対応したバンド
が泳動ゲル上に現れる。従って、その電気泳動パターン
から細菌の同定、検出を行うことができる。
ゴヌクレオチドと前記DNA の一部と相補的なオリゴヌク
レオチドを合成する。各細菌のgyrB DNAの塩基配列は、
図1及び図2に示すように既に決定されているので、前
記オリゴヌクレオチドは、この図に基づき合成すること
ができる。好ましいオリゴヌクレオチドとしては、例え
ば、配列番号2記載のアミノ酸配列をコードするオリゴ
ヌクレオチドと配列番号4記載のアミノ酸配列をコード
するオリゴヌクレオチドを挙げることができ、特に好ま
しいオリゴヌクレオチドとしては配列番号1で表される
オリゴヌクレオチドと配列番号3で表されるオリゴヌク
レオチドを挙げることができる。
レオチドをプライマーとし、試料とする細菌のDNA を鋳
型として、PCR を行う。試料とする細菌のDNA は精製さ
れたものである必要はなく、例えば、菌体の破砕物をそ
のまま使用してもよい。PCR は通常の方法で行うことが
できる。 (3)上記で増幅されたDNA 断片を制限酵素で消化す
る。使用する制限酵素は結核菌群を構成する細菌間で異
なる断片を生じさせるようなものであれば特に限定され
ない。このような制限酵素としては、例えば、Rsa I 及
びTaq I を挙げることができる。
泳動を行う。消化されたDNA 断片はその長さに応じた位
置に現れる。従って、その電気泳動パターンから細菌の
同定、検出を行うことができる。 本発明の同定・検出方法としては、上記の二つの方法を
代表例として挙げることができるが、これらの方法以外
でも、gyrB DNAを指標とする限り、本発明の同定・検出
方法に含まれる。上記の方法以外の同定・検出方法とし
ては、例えば、gyrB DNAをPCR により増幅し、その増幅
断片の塩基配列を決定し、細菌の同定・検出を行う方法
や、gyrB DNA中の結核菌群構成細菌間で塩基配列の異な
る領域を含むオリゴヌクレオチドを合成し、これをプロ
ーブとしてサザンブロッティングを行い、細菌の同定・
検出を行う方法などを挙げることができる。
イコバクテリウム属に属する細菌5種の合計9種の細菌
から純化DNA を10ng調製した。これらのDNA を鋳型と
し、配列番号1及び配列番号3記載のオリゴヌクレオチ
ドをプライマーとしてPCR を行った。PCRによる増幅
条件は以下の通りである。
Perkin Elmer社)
泳動法によって解析した。この結果を図3に示す。な
お、レーンと菌種の関係は以下の通りである。 レーン1:マイコバクテリウム・ツベルクローシス レーン2:マイコバクテリウム・ボビス レーン3:マイコバクテリウム・アフリカヌム レーン4:マイコバクテリウム・ミクロティ レーン5:マイコバクテリウム・カンサシイ(Mycobacter
ium kansasii) レーン6:マイコバクテリウム・ガストリ(Mycobacteriu
m gastri) レーン7:マイコバクテリウム・アブセサス(Mycobacter
ium abscessus) レーン8:マイコバクテリウム・ケローネ(Mycobacteriu
m chelonae) レーン9:マイコバクテリウム・トリビアーレ(Mycobact
erium trviale)
純化DNA を10ng調製した。これらのDNA を鋳型とし、配
列番号5、配列番号7、配列番号9、配列番号11、配
列番号13、配列番号15、配列番号17で表されるオ
リゴヌクレオチドをプライマーとしてPCRを行った。PCR
による増幅条件は実施例1と同じである。PCR による
増幅産物をアガロースゲル電気泳動法によって解析し
た。この結果を図4に示す。なお、レーンと菌種の関係
は以下の通りである。
るオリゴヌクレオチドをプライマーとした場合はマイコ
バクテリウム・ツベルクローシスでのみ増幅産物が観察
され、配列番号9及び配列番号11で表されるオリゴヌ
クレオチドをプライマーとした場合はマイコバクテリウ
ム・ボビスでのみ増幅産物が観察され、配列番号5及び
配列番号13で表されるオリゴヌクレオチドをプライマ
ーとした場合はマイコバクテリウム・アフリカヌム及び
マイコバクテリウム・ミクロティで増幅産物が観察さ
れ、配列番号15及び配列番号17で表されるオリゴヌ
クレオチドをプライマーとした場合はマイコバクテリウ
ム・ミクロティでのみ増幅産物が観察された。以上の結
果から、プライマーと菌種との関係をまとめると以下の
ようになる。
純化DNA を10ng調製した。これらのDNA を鋳型とし、配
列番号1及び配列番号3で表されるオリゴヌクレオチド
をプライマーとしてPCR を行った。PCR による増幅条件
は実施例1と同じである。PCR による増幅産物を制限酵
素RsaI及びTaqIで消化し、それによって生ずるDNA 断片
をアガロースゲル電気泳動法によって解析した。この結
果を図5に示す。なお、レーンと菌種の関係は以下の通
りである。
列番号5、配列番号7、配列番号9、配列番号11、配
列番号13、配列番号15、及び配列番号17で表され
るオリゴヌクレオチドをプライマーとし、結核臨床患者
より単離された株 KPM KY631の菌体破砕液を用いてPCR
を行った。PCR による増幅産物をアガロースゲル電気泳
動法によって解析したところ、配列番号1と配列番号
3、及び配列番号5と配列番号7に示した組み合わせで
のみ増幅産物が観察されたので、 KPM KY631は結核菌マ
イコバクテリウム・ツベルクローシスと同定された(表
1及び図4)。
されるオリゴヌクレオチドをプライマーとし、結核臨床
患者より単離された株 KPM KY590の菌体破砕液を用いて
PCRを行い、増幅されたDNA 断片の塩基配列を決定した
ところ、得られた塩基配列が結核菌マイコバクテリウム
・ツベルクローシスの塩基配列と一致したので、KPM KY
590は結核菌マイコバクテリウム・ツベルクローシスと
同定された(図1及び図2)。
されるオリゴヌクレオチドをプライマーとし、結核に罹
患したウシより単離された株の菌体破砕液を用いてPCR
を行った。PCR による増幅産物を制限酵素RsaI及びTaqI
でそれぞれ消化し、それによって生ずるDNA 断片をアガ
ロースゲル電気泳動法によって解析したところ、マイコ
バクテリウム・ボビスから得られるパターンと一致した
ので、この菌株はマイコバクテリウム・ボビスと同定さ
れた(図5)。
び検出することが困難であった結核菌群を構成する4菌
種について迅速な同定及び検出を可能にし、医学、疫
学、獣医学の現場でのこれらの菌種の分類を可能にす
る。
er
ys
ys
列を示す図である(前半部分)。
列を示す図である(後半部分)。
を用いたPCR による増幅産物の電気泳動写真である。
ーを用いたPCR による増幅産物の電気泳動写真である。
泳動写真である。
Claims (18)
- 【請求項1】 DNA ジャイレースβサブユニットをコー
ドするDNA を指標として結核菌群を構成する細菌の同定
を行うことを特徴とする結核菌群構成細菌の同定方法。 - 【請求項2】 結核菌群を構成する細菌が、マイコバク
テリウム・ツベルクローシス、マイコバクテリウム・ボ
ビス、マイコバクテリウム・アフリカヌム、及びマイコ
バクテリウム・ミクロティであることを特徴とする請求
項1記載の結核菌群構成細菌の同定方法。 - 【請求項3】 結核菌群を構成する細菌の同定を行う方
法が、以下の(1)〜(4)の工程を含むことを特徴と
する請求項1又は2記載の結核菌群構成細菌の同定方
法。 (1)DNA ジャイレースβサブユニットをコードするDN
A 中の結核菌群構成細菌間で塩基配列の異なる領域を含
むオリゴヌクレオチドを合成する (2)(1)で合成したオリゴヌクレオチド、dNTP、DN
A ポリメラーゼ及び試料とする細菌のDNA を含む溶液を
調製する (3)(2)で調製した溶液をポリメラーゼ連鎖反応が
起こり得る条件で繰り返し加熱する (4)(3)の操作後の溶液について、電気泳動を行
い、その電気泳動パターンから細菌の同定を行う - 【請求項4】 オリゴヌクレオチドが、配列番号6、配
列番号8、配列番号10、配列番号12、配列番号1
4、配列番号16、又は配列番号18記載のアミノ酸配
列をコードするオリゴヌクレオチドであることを特徴と
する請求項3記載の結核菌群構成細菌の同定方法。 - 【請求項5】 オリゴヌクレオチドが、配列番号5、配
列番号7、配列番号9、配列番号11、配列番号13、
配列番号15、又は配列番号17で表されるオリゴヌク
レオチドであることを特徴とする請求項3記載の結核菌
群構成細菌の同定方法。 - 【請求項6】 結核菌群を構成する細菌の同定を行う方
法が、以下の(1)〜(4)の工程を含むことを特徴と
する請求項1又は2記載の結核菌群構成細菌の同定方
法。 (1)結核菌群構成細菌のDNA ジャイレースβサブユニ
ットをコードするDNA の一部と同一なオリゴヌクレオチ
ドと前記DNA の一部と相補的なオリゴヌクレオチドを合
成する (2)(1)で合成した2種類のオリゴヌクレオチドを
プライマーとし、試料とする細菌のDNA を鋳型として、
ポリメラーゼ連鎖反応を行う (3)(2)で増幅されたDNA 断片を制限酵素で消化す
る (4)(3)で消化された断片について電気泳動を行
い、その電気泳動パターンから結核菌群構成細菌の同定
を行う - 【請求項7】 プライマーとして用いる2種類のオリゴ
ヌクレオチドが、配列番号1及び配列番号3で表される
オリゴヌクレオチドであり、かつ用いる制限酵素がRsa
I 及びTaq I であることを特徴とする請求項6記載の結
核菌群構成細菌の同定方法。 - 【請求項8】 DNA ジャイレースβサブユニットをコー
ドするDNA 中の結核菌群構成細菌間で塩基配列の異なる
領域を含むオリゴヌクレオチドを有することを特徴とす
る結核菌群構成細菌用同定キット。 - 【請求項9】 結核菌群構成細菌のDNA ジャイレースβ
サブユニットをコードするDNA の一部と同一なオリゴヌ
クレオチド、前記DNA の一部と相補的なオリゴヌクレオ
チド、及び制限酵素を有することを特徴とする結核菌群
構成細菌用同定キット。 - 【請求項10】 DNA ジャイレースβサブユニットをコ
ードするDNA を指標として結核菌群を構成する細菌の検
出を行うことを特徴とする結核菌群構成細菌の検出方
法。 - 【請求項11】 結核菌群を構成する細菌が、マイコバ
クテリウム・ツベルクローシス、マイコバクテリウム・
ボビス、マイコバクテリウム・アフリカヌム、及びマイ
コバクテリウム・ミクロティであることを特徴とする請
求項10記載の結核菌群構成細菌の検出方法。 - 【請求項12】 結核菌群を構成する細菌の検出を行う
方法が、以下の(1)〜(4)の工程を含むことを特徴
とする請求項10又は11記載の結核菌群構成細菌の検
出方法。 (1)DNA ジャイレースβサブユニットをコードするDN
A 中の結核菌群構成細菌間で塩基配列の異なる領域を含
むオリゴヌクレオチドを合成する (2)(1)で合成したオリゴヌクレオチド、dNTP、DN
A ポリメラーゼ及び試料とする細菌のDNA を含む溶液を
調製する (3)(2)で調製した溶液をポリメラーゼ連鎖反応が
起こり得る条件で繰り返し加熱する (4)(3)の操作後の溶液について、電気泳動を行
い、その電気泳動パターンから細菌の検出を行う - 【請求項13】 オリゴヌクレオチドが、配列番号6、
配列番号8、配列番号10、配列番号12、配列番号1
4、配列番号16、又は配列番号18記載のアミノ酸配
列をコードするオリゴヌクレオチドであることを特徴と
する請求項12記載の結核菌群構成細菌の検出方法。 - 【請求項14】 オリゴヌクレオチドが、配列番号5、
配列番号7、配列番号9、配列番号11、配列番号1
3、配列番号15、又は配列番号17で表されるオリゴ
ヌクレオチドであることを特徴とする請求項12記載の
結核菌群構成細菌の検出方法。 - 【請求項15】 結核菌群を構成する細菌の検出を行う
方法が、以下の(1)〜(4)の工程を含むことを特徴
とする請求項10又は11記載の結核菌群構成細菌の検
出方法。 (1)結核菌群構成細菌のDNA ジャイレースβサブユニ
ットをコードするDNA の一部と同一なオリゴヌクレオチ
ドと前記DNA の一部と相補的なオリゴヌクレオチドを合
成する (2)(1)で合成した2種類のオリゴヌクレオチドを
プライマーとし、試料とする細菌のDNA を鋳型として、
ポリメラーゼ連鎖反応を行う (3)(2)で増幅されたDNA 断片を制限酵素で消化す
る (4)(3)で消化された断片について電気泳動を行
い、その電気泳動パターンから結核菌群構成細菌の検出
を行う - 【請求項16】 プライマーとして用いる2種類のオリ
ゴヌクレオチドが、配列番号1及び配列番号3で表され
るオリゴヌクレオチドであり、かつ用いる制限酵素がRs
a I 及びTaq I であることを特徴とする請求項15記載
の結核菌群構成細菌の検出方法。 - 【請求項17】 DNA ジャイレースβサブユニットをコ
ードするDNA 中の結核菌群構成細菌間で塩基配列の異な
る領域を含むオリゴヌクレオチドを有することを特徴と
する結核菌群構成細菌用検出キット。 - 【請求項18】 結核菌群構成細菌のDNA ジャイレース
βサブユニットをコードするDNA の一部と同一なオリゴ
ヌクレオチド、前記DNA の一部と相補的なオリゴヌクレ
オチド、及び制限酵素を有することを特徴とする結核菌
群構成細菌用検出キット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09887998A JP3634960B2 (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | ジャイレース遺伝子を用いた結核菌群構成細菌の同定・検出方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11290079A true JPH11290079A (ja) | 1999-10-26 |
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JP (1) | JP3634960B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1098003A2 (en) * | 1999-11-02 | 2001-05-09 | Marine Biotechnology Institute Co., Ltd. | Identification method and specific detection method of slow growing mycobacteria utilizing DNA gyrase gene |
JP2010081889A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Fujiya:Kk | 乳酸菌検出用pcrプライマー |
-
1998
- 1998-04-10 JP JP09887998A patent/JP3634960B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP1098003A2 (en) * | 1999-11-02 | 2001-05-09 | Marine Biotechnology Institute Co., Ltd. | Identification method and specific detection method of slow growing mycobacteria utilizing DNA gyrase gene |
EP1098003A3 (en) * | 1999-11-02 | 2004-05-26 | Marine Biotechnology Institute Co., Ltd. | Identification method and specific detection method of slow growing mycobacteria utilizing DNA gyrase gene |
JP2010081889A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Fujiya:Kk | 乳酸菌検出用pcrプライマー |
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