JPS60242368A - 核酸塩基配列決定方法 - Google Patents

核酸塩基配列決定方法

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JPS60242368A
JPS60242368A JP59096454A JP9645484A JPS60242368A JP S60242368 A JPS60242368 A JP S60242368A JP 59096454 A JP59096454 A JP 59096454A JP 9645484 A JP9645484 A JP 9645484A JP S60242368 A JPS60242368 A JP S60242368A
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JP
Japan
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dna
base
nucleic acid
base sequence
reaction
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JP59096454A
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English (en)
Inventor
Yoshinori Harada
義則 原田
Tamotsu Shimada
保 嶋田
Hideki Kanbara
秀記 神原
Keiichi Nagai
啓一 永井
Jiro Tokita
鴇田 二郎
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • 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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はデオキシリボン核酸(DNA)塩基配列決定方
法に係り、特にその高精度化、高速化に好適なりNAの
検出および分離できる核酸塩基配列決定方法に関する6 〔発明の背景〕 DNA断片混合物を電気泳動法により分離し、分子量の
大小順に整列させ、これを検出する際、従来は、DNA
分子の末端を泳動前に32p、85sなどの放射性同位
体や、ビオチン系の蛍光色素で標識したり、あるいは泳
動分離後、銀(蛋白質・核酸・酵素)やエチジウム・プ
ロミド、アクリジンオレンジ、プロフラビンなどの蛍光
色素(蛋白質・核酸・酵素別冊:蛍光測定の原理と生体
系への応用、pp206−231)で染色したりしてD
NA断片の泳動分離帯を検出したが、いずれも塩基種識
別可能な染色法ではなかった。
それゆえ、従来のDNA塩基配列決定法(Method
s in Enzymelogy、65.pP449 
580 )では、DNA断片に4種以上の塩基特異的D
NA鎖切断反応ないしは塩基特異的相補鎖合成停止反応
を行った後でも、核酸断片の電気泳動分離に際し、反応
種ごとに泳動路を別にする必要があった。
第1図(a)に従来法によるA、C,G、T。
4種の塩基特異的反応の反応生成物を電気泳動分離した
時の模式図を示す。この場合、標識法固有の検出法で泳
動帯を検出し、移動度の大小順にどの泳動路で検出され
たかでDNA塩基配列を決定する。本例では、TGCA
ACGATTCGGCATGACGである。
ところが、従来の電気泳動法による泳動分離像には、泳
動条件不適による第1図(b)に示すような歪の生ずる
場合が多く、移動度の大小順の判定、すなわち塩基配列
決定に困粱があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、多種の塩基特異的反応を施したDNA
断片を混合し、これを単一泳動路を使用した電気泳動法
、あるいは、液体クロマトグラフィー法を用いて種々の
移動度を有すDNA断片に分離することによりDNA塩
基配列決定の高精度化、簡便化、高速化を可能とする方
法を提供することにある。
〔発明の概要〕
塩基特異的反応生成物を反応ごとに独立に分離すること
に起因するDNA断片泳動帯の相対的位置関係の不確実
性をなくすため、本発明では次の手段によってDNA塩
基配列決定の高精度化、簡便化、高速化を行おうとする
ものである。
(1)4種の塩基特異的DNA鎖切断反応、あるいは相
補鎖合成反応工程に先立って4種の反応生成物を区別で
きるよう核酸試料を2から4種の性質の異った蛍光色素
で標識する(4種の物質を区別するためには、最低2種
の独立な標識物が必要である)。
(2)又は、4種の塩基特異的DNA鎖切断反応、ある
いは、相補鎖合成反応の後に、4種の反応が区別できる
よう核酸試料を2から4種の性質の異った蛍光色素で標
識する。
(3)前記(1)(2)の塩基特異的反応生成物を、電
気泳動法または高速液体クロマトグラフィー法で分子量
分離する。
(4)前記(1) (2)の標識用蛍光色素として、励
起波長の異なる色素を用いた場合、対応する数の光源を
設ける。
(5)前記(1,)(2)の標識用蛍光色素として、発
光スペクトルの異なるものを使用した場合には、発光ス
ペクトルを分光するための分光装置、あるいはフィルタ
ーと受光装置を設ける。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第2図により説明する。第2
図(a)は、本発明によりエテノ化ヌクレオチドなどの
4種の蛍光色素を用いて作成された単一泳動路上の塩基
特異的反応毎のDNA断片整列像(質量スペクトル)を
示す。すなわち、本実施例によれば、DNA鎖切断反応
ないしは。
DNA相補鎖合成反応により生成したDNA断片は、励
起波長あるいは、最大発光波長の異なる4種の蛍光色素
で標識されているので、混合物として単一泳動路で分離
しても標識法に対応する検出法(異った波長で励起する
か、発光スペクトルを分光する)を採用すると、4種の
反応生成物の質量スペクトルを個別に解析できる。単一
泳動路を用い、同一条件下で泳動しているので、第1図
(b)に示したような、泳動分離像の歪が、たとえ生じ
ても、泳動帯間の相対的位置関係は正しく保たれるので
、高精度のDNA塩基配列決定が行える。
図2(b)は、2種の蛍光色素を用いて作成された塩基
特異的反応毎のDNA断片の質量スペクトルを示す。本
実施例によれば、DNA鎖切断反応、あるいはDNA相
補鎖合成反応により生成したDNA断片のうち、A、C
反応生成物は色素1で、A、C反応生成物は色素2で、
標識されているので、4種の反応生成物を混合し、同一
泳動路上で泳動分離した後標識法に対応する検出法で検
出すると、4種の検出結果が得られる。すなわち、色素
1と2により染色される泳動帯、(これを(+、 十)
と略記)の他に、(+、 −) 、C−t+)t (+
 )となる泳動帯が存在する。本例では、それぞれがA
、C,G、Tに対応するので、質量スペクトルを解釈で
きる。また、本実施例でも、核酸断片混合物と同一泳動
路を使用し、同一条件下で泳動しているので、第1図(
b)に示すような、泳動分離像の歪が生じても質量スペ
クトルの解釈に困難は生じない。そのため、高精度のD
NA塩基配列決定が行える。
以上、2実施例より、3種の蛍光色素を用いた場合でも
、4種の反応生成物の識別が可能であることは自明であ
る。
第3図は、2通りの蛍光標識方((I)励起波長の違い
を利用、(11)蛍光スペクトルの違いを利用)と、2
通りの質量スペクトル作成法((■)電気泳動法、(+
+)液体クロマトグラフィー)との組合せによる4通り
の装置を示す。第3図(a)は、4通の塩基特異的反応
生成物を識別するために、それらを個別に励起波長の異
なる蛍光色素で標識し12、混合し1、単一泳動路2、
で分離1した後、泳動分離帯3を異なる波長(λ、〜λ
4)で順次励起し放出される蛍光を検出7する。励起信
号と発光との時間関係を解析すれば、蛍光を分光しなく
てもいかなる塩基特異的反応の結果化じたDNA断片で
あるのか容易に判定できるので、この方法により、順次
現われる泳動帯を同定して行き、DNA塩基配列を決定
できる。第3図(b)は、DNA断片の質量スペクトル
作成法として、電気泳動法のかわりに液体クロマトグラ
フィーを利用した場合の実施例である。効果は(a)に
同じである。第3図(c)は、4種の塩基特異的反応生
成物を識別するために、それらを個別に連続光あるいは
単一波長による励起に対し発光スペクトルの異なる4種
の蛍光色素で標識し13、混合して1、単一泳動路2、
で分離した後、特定波長で色素を励起し、泳動分離帯を
分光8し、検出7する。
分光するかわりにフィルターを用いても良い。本方式で
は、上記の2実施例に比べ励起光源部が単純になる。第
2図(d)は、DNA断片の質量スペクトル作成法とし
て液体クロマトグラフィーを利用した場合の実施例であ
る。効果は(c)に同じである。
以上述べた実施例では、いずれもDNA断片は、電気泳
動分離前に、すでに蛍光色素により標識されているもの
とし、それ以前に終了しておく可き標識反応工程と、塩
基特異的反応工程の時間的前後関係、及び蛍光色素が有
すべき性質についてはふれなかったので、以下、それら
の関係について述べる。まず、標識反応を塩基特異的反
応に先立って行う場合には、本発明は常に適用可能であ
るが、このとき蛍光色素は、DNA断片に共有結合で結
合し、塩基特異的反応に対し耐性でなければならない。
エテノアデノシン等エテノ化塩基は、この性質を有する
。一方、標識反応を塩基特異的反応後行う場合には、塩
基特異的反応の種類によっては、本発明が適用できない
場合がある。すなわち、塩基特異的反応として相補鎖合
成反応(Methodsin Enzymology、
65.pp、 560−580 )を採用した場合には
、反応後生成するDNA断片は、いずれもが、DNA塩
基配列決定に対し、有意義な情報を担っているので、こ
れらを蛍光色素によりSat、、質量スペクトルを作成
できる。この場合1色素にめられる要件はDNAの特異
的結合のみで共有結合を形成させる必要はないので上記
要件より条件は緩い。しかし、塩基特異的DNA鎖切断
反応(Methodg in Enzymologyr
 65 #PP。
499−560)を採用した場合には、生成するDNA
断片中、DNA塩基配列決定しこ対し有意義な情報を担
ったものは全体の1/4以下で、これのみを選択的に標
識することは不可能なので本発明は適用できない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、DNA断片の分子量分離による質量ス
ペクトルを作成する際、いくつか反応生成物を、同時に
、同一条件下で分離できるので、スペクトルの高精度解
析が可能となる。その結果、DNA塩基配列決定の自動
化、高精度化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の一実施例の有効性を示す
説明図、第3図は本発・明の4通りの実施例を示す説明
図である。 ■・・・標識済DNA断片混合物、2・・・電気泳動支
持体、3・・・泳動分離帯、4・・・高圧直流電源、5
・・・励起光源、6・・・光導ケーブル、7・・・光検
出器、8・・・分光器、またはフィルター、9・・・送
液ポンプ、10・・・液体クロマトグラフィー用カラム
、11・・・検出用セル、12・・・励起波長の異なる
蛍光色素による染色槽、13・・・発光スペクトルの異
なる蛍光波長を有する蛍光色素による染色槽、14・・
・泳動路。 Z l 口 (α)(b) 4 第 Z 図 (の) (b) 第1頁の続き [相]Int、CI、4 識別記号 庁内整理番号0発
 明 者 鴇 1) 二 部 国分寺市東恋ケ窪央研究
所内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、デオキシリボ核酸(DNA)試料を4分割し、それ
    ぞれに異なる励起波長を有するけい光色前を結合し、そ
    の後、塩基特異的化学反応を行ない、単一の泳動路によ
    る電気泳動法で解析することを特徴とする核酸塩基配列
    決定方法2、前記けい光色前が異なる発光スペクトルを
    有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の核
    酸塩基配列決定方法。 3、前記けい光色前の結合処理を前記化学反応の後に行
    なうことを特徴とする第1項又は第2項記載の核酸塩基
    配列決定方法。 4、解析を液体クロマトグラフィーで行なうことを特徴
    とする第1項ないし第3項記載の核酸塩基配列決定方法
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