JPS61258168A - 核酸配列を同定する方法 - Google Patents

核酸配列を同定する方法

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JPS61258168A
JPS61258168A JP9948785A JP9948785A JPS61258168A JP S61258168 A JPS61258168 A JP S61258168A JP 9948785 A JP9948785 A JP 9948785A JP 9948785 A JP9948785 A JP 9948785A JP S61258168 A JPS61258168 A JP S61258168A
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JP
Japan
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nucleic acid
probe
dna
acid sequence
stranded
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JP9948785A
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English (en)
Inventor
Takao Oana
小穴 孝夫
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KOGYO KAIHATSU KENKYUSHO
Original Assignee
KOGYO KAIHATSU KENKYUSHO
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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】 本発明は、遺伝子の検出、同定のための標識技術1(関
L7、とくに特定の核酸配列を検出する方法に関する。
DNAやRNAの標識としては、従来から放射性アイソ
トープが最もよく用いられてきた。(、かし近年の遺伝
子工学の適用対象がバクテリアから高等動植物へと移り
、染色体工学、細胞工学が発展するのにともなって、ア
イソトープ法の欠点が、この分野の技術の応用と発#に
とって障害となってきている。アイソトープ法の欠点は
つぎのとおりである。
(ll  in aituハイブリダイゼーションにお
いて。
近接した遺伝子間の相対的位置関係を明らかにできるだ
けの空間的解償力がない。
(2)  1nsituハイブリダイゼーシヨンにおい
て、単一遺伝子を検出し得るだけの感度がない。、(3
)  アイソトープを用いた実験、操作は、特別の設備
をそなえたアイソトープ実験室の中でしか行うことがで
きない。このことは、とくにハイブリダイゼーション法
の医療への応用を妨げる遼因となっている。
(4)  アイソトープを用いることは、たとえ実験室
の中であっても、実験者にとって危険が伴ない、また廃
棄物等による一般人への危険も常に存在する。
(5)検出のために非常な長時間(数週間〜数カ月)を
要する場合があり、迅速臨床診断への応用が難かしい。
(6)放射活性は一定の半減期をもって減衰するため、
アイソトープの購入予定日に合わせた実験計画を立てね
ばならず、わずかな8穆のamにより、アイソトープや
大規模な実験成果をむだにする危険がある。
(7)アイソトープは一般にきわめて高価であり、1回
の実験で数十万円分に相当するアイソトープを消費する
1″、とも珍らしくない。このことが、ハイブリダイゼ
ーション法の一般的普及を妨げている。
このような背景から、放射性アイソトープに代わろDN
A 、RNA標識法がこれまでにもいくつか開発されて
いる(たと七ば、P 、 R,Langeret al
、 、 1981.Proc 、 wat8. Aca
d 、 sei 。
U、S、A、、78.6633−6637、およびp、
 Tchenet al、 、 1984.proc 
、 Natl、 Acad、 Sci、 U、S。
A、、81.3466−3470)。しかしこれらの技
術は、上記の欠点の一部のみを解消l−たのにとどまり
、とくに検出感度と空間的解偉力は、下記のように、ア
イソトープ法にまさるものとは言えない。
アイソトープ法の検出感度:≦:1.OPDNALan
ger法の検出感度:  〜1.O5LDNATehe
n法の検出感度:  1〜8X10 1i’DNA単一
遺伝子中のDNA  〜10 ? 高感度、高解儂力を与える標識としては、各種蛍光色素
が考えられるが、これらを共有結合によってプローブに
結合させることは、実験操作が煩雑になるうえ、プロー
ブや色素の状態を着るしく変化させ、プローブのI・イ
ブリダイゼーション能を奪ったり、ハイプリゼーション
条件下で蛍光を着るしく弱めたりすることが多い。
本発明者は、プローブと標識物質とを、各々の化学的状
態を変化させることの少ない非共有結合によって結合さ
せることにより、上記のようなアイソトープ法における
欠点を効果的に解消し得ることを見出し、この発明方法
を完成するに至った。
すなわちこの発明は、DNA−r’)NA間、RNA−
RNA間、もしくはDNA−RNA間のハイブリダイゼ
ーションによって特定の核酸配列を検出する際に、注目
する核酸配列またはその一部に相補的な配列を含む一次
ブローブ、もしくはこの−次プローブと特異的に結合す
ることのできる二次プローブと、自己を表示することの
できろ標識物質とを非共有結合によって結合させ、この
標識物質からの信号を検出することによって、注目する
核酸配列の存在を定性的もしくは定量的に同定すること
を特徴としている。
標識物質としては、放射性以外の手段で自己を信号表示
することのできる種々の物質な使用し得るが、蛍光色素
が有用であり、その中でもとくに有用な4′、6−ジア
ミジノー2−フェニルインド−ル(DAPI) を使用した場合を例にとってこの発明を具体的に説明す
る。
DAPIは、非共有結合によってDNAと特異的に結合
し、波長365nmの紫外線を吸収して45 Q nm
の青白い蛍光を発する。至適pH範囲は約4〜11と広
く、またイオン要求性はない。
したがってDNAをDAP Iで標識するには、通常の
DNAバッファ、たとえばTEN(すなわち20 mM
の’i’r i 5−HCl2.1 rnMのEDTA
、50mMのNa(?A の混合物)中で両者を常温で
混合し、数秒間静置するだけでよい。DAP Iは通常
のDNAに対しては重量比約1:25で飽和するが、デ
オキシアデニルff1(dA)とデオキシチミジル酸(
dT)との塩基対およびデオキシシチジル酸(dC)と
デオキシイノシン酸(dI)との塩基対に対しては親和
性が強く、重量比約1:3まで飽和しない。結合定数は
約10であるが、DNAと結合していないDAPI分子
の蛍光強度は、DNAと結合しているDAP I分子の
約1/20であるので、バックグラウンド値はきわめて
低くすることができる。したがって検出感度は著ろしく
高く、ポリアクリルアミドゲル上のバンドと13、ては
、トランスフェラ−ゼを用いて約1niDNAを検出で
き、また溶液としては、分光蛍光光度計の検出限界(約
xnyoNA)以下、さらkffi電倍増装置付蛍光顕
微鏡を用いれば10  pDNAを検出することができ
る。
この方法は、先に述べたアイントーブ法の欠点をすべて
克服しており、ハイブリダイゼーションプローブの標識
法としてきわめてすぐれたものと言える。しかし非共有
結合は、一般に共有結合に較べて結合力が弱いので、高
温、高塩濃度のノ・イブリダイゼーション条件下では、
プローブから離れて周辺のDNA、あるいはそれ以外の
細胞成分に非特異的に吸着する場合もあり得る。この発
明の他の態様によれば、このようなおそれがある場合に
も、標識物質の特異的結合を確保することが可能である
。この態様において、この発明方法は下記の工程で遂行
されろ。
(1)目的とする核酸配列と相補的配列をもった一次プ
ローブと、適宜に選んだ二次プローブとに、互いに相補
的なオリゴヌクレオチド(たとえばポ11 d Gとポ
リdC)のテールを付加する。一次プローブが一本鎖D
NA、二次プローブが二本鎖DNAであるような場合に
は、テールの付加は、ターミナルトランスフェラーゼま
たはDNAリガーゼを用いて酵素的に行うことができる
。一次プローブと二次プローブとの特異的結合が、特異
的塩基配列と、この塩基配列を特異的親和性する蛋白分
子との相互作用忙よるものである場合には、特異的核酸
配列を一次プローブに付加するだけでよ℃1゜ (2)試料の核酸と一次プローブとのハイブリダイゼー
ションを常法(たとえば用土、山崎訳「分子生物実験マ
ニュアル」講映社、1983.P172)にしたがって
行う。このとき、オリゴヌクレオチドのテールはフリー
のままである。
(3)二次プローブを標識する。二次プローブが二本鎖
DNAである場合、これに特異的親和性をもつ蛍光色素
である臭化エチジウムやDAPIを用いることができる
。とくに二次プローブが二本鎖dA−dT、tリゴマー
またはコポリマーであれば。
DAP Iとの親和力は一層強められる。
(4)一次プローブと二次プローブとを結合させる1゜
これは相補的なオリゴヌクレオチドテール同士のハイブ
リダイゼーションまたは特異的核酸配列とそれを認識す
る蛋白分子との結合であるから、極めて温和な条件下で
すみやかに完了する反応がある。したがってこの間に標
識物質が褪色したり、二次プローブから脱落したりする
ことはない。また標識は、二次プローブ自体に結合して
いて、テール部分には結合していないので、テール同士
のハイブリダイゼーションが標識物質に阻害されろこと
もない。
(5)標識を検出する。標識が蛍光色素である場合には
、蛍光顕微鏡を用いて検出する。これにより、従来の蛍
光分光光度計を用いた場合よりも格段に高い感度を得る
ことができ、さらに光電倍増装置を使用することにより
、1 p?以下の極微量のDNAを検出できる。
実施例1 (1)常法(三宅等編「昆虫のバイオテクノロジーマニ
ュアル」講談社、1984、P210)Icしたがって
Drosophila melanogasterπ2
 系統から垂線染色体標本をつくる。
(2)pπ25.lにクローンされたP因子の一部約1
 kbをpst iで切り出す。
(3)ターミナルトランスフェラーゼによりポリdGテ
ールを付加する。
P因子DNA/P S t I     1 pMl 
0mM 、 dGTP       6 μ13TdT
            60 U10XHEPESバ
ッファ   20μ!H20200μm6まで (37℃、30分) ここで、l0XHEPES  バッファは、HEPES
−NaOH200mM (pH=7.1) M P C13240m M BSA(ヌクレアーゼ含有せず)   0 、5 mf
/mJ3DTT                O,
1mMからなる。
この反応により、およそ3o塩基d G/3’ 末端が
付加される。
(4)ポリdA−dTオリゴ−r−(1,5kb)lc
dcテールを付加する。
ポ リ dA−dT               1
9M10mM、dCTP       6μ2TdT 
          30U 10×カコジレートバツフア    20μ!H202
00,ltまで (37℃、20分) ここで、10×カコジレートパツフアは、Tris  
                300mMカコジル
酸          IM (pH=7.6) COC10210rnM BSA(ヌクレアーゼ含有せず)   O、”>mP/
rrt13からなる。
この反応により、ポリdA−dT03′末端あたり約3
0塩基のdCが付加される。これを飽和量(DNAの1
/3重量)以下のDAPIと混合する。
(5)−次プローブのハイブリダイゼーションヲ常法(
前述の[昆虫のバイオテクノロジーマニュアルJP21
0.P215)Kしたがって行う。
(6)一次プローブとのハイブリダイゼーションの終っ
た垂線染色体標本を1 x sscで洗い、二次プロー
ブの溶液10〜20μぶを滴下し、カバーグラスをかけ
て37℃で1時間インキュベートする。
さらにI X sscで2回洗浄したのち、アルコール
シリーズで脱水する。
(7)落射製蛍光顕微鏡に元電倍像管つきのビデオカメ
ラを装着して、励起波長365 nm 、蛍光波長45
0 nmで検鏡する。位相差検鏡との併用により、垂線
染色体のバンドのうち、約30にDAPI蛍光が検出さ
れる。
実施例2 −ZΔ−μノニ/Xイーグ」−ノ:不−イニ二乞旦/−
(1)ニトロセルロースへのプロッティングおよび一部
プローブとのハイブリダイゼーションは常法(前記の[
分子生物学実験マニュアルJP1.80)にしたがって
行う。ただし、できるだけ小形の泳動ゲルを用い、泳動
レーンの幅もなるべく狭くする。
(2)ハイブリダイゼーションの終ったニトロセルロー
スフィルターを別のプラスチックバッグに入れ、DAP
 I標識された二次プローブを含む15aのI X S
SCを加える。
(3)室温で30〜60分放置したのち、l X ss
cで洗浄し、風乾する。
(4)落射蛍光顕微鏡を用いて、フィルター上のDAP
I蛍光を検出する。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)DNA−DNA間、またはRNA−RNA間、も
    しくはDNA−RNA間のハイブリダイゼーションによ
    つて特定の核酸配列を検出する際に、注目する核酸配列
    またはその一部に相補的な配列を含む一次プローブ、も
    しくはこの一次プローブと特異的に結合することのでき
    る二次プローブと、自己を信号表示することのできる標
    識物質とを非共有結合によつて結合させ、上記標識物質
    からの信号を検出することによつて、注目する核酸配列
    の存在を定性的もしくは定量的に同定する方法。
  2. (2)上記標識物質が蛍光色素である特許請求の範囲第
    1項記載の方法。
  3. (3)上記蛍光色素が下記の構造式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で示される4′,6−ジアミジノ−2−フェニルインド
    ールである特許請求の範囲第2項記載の方法。
  4. (4)上記蛍光色素からの信号の検出が、蛍光顕微鏡ま
    たは光電倍増装置つき蛍光顕微鏡によつて行われる特許
    請求の範囲第2項記載の方法
  5. (5)上記一次プローブと上記二次プローブとの特異的
    結合が、互いに相補的な一本鎖核酸オリゴマー同士のハ
    イブリダイゼーションによるものである特許請求の範囲
    第1項記載の方法。
  6. (6)上記一次プローブと上記二次プローブとの特異的
    結合が、特異的塩基配列と、この塩基配列を特異的に認
    識する蛋白分子との相互作用によるものである特許請求
    の範囲第1項記載の方法。
  7. (7)上記二次プローブが、デオキシアデニル酸とデオ
    キシチミジル酸との相補的二重鎖オリゴマー部分または
    相補的二重鎖コポリマー部分、デオキシシチジル酸とデ
    オキシイノシン酸との相補的二重鎖オリゴマー部分また
    は相補的二重鎖コポリマー部分、もしくはイノシン酸の
    四本鎖オリゴマー部分を含む特許請求の範囲第1項記載
    の方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0382433A2 (en) * 1989-02-07 1990-08-16 Zeneca Limited Detection of nucleic acid sequences using fluorescence polarisation

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6039565A (ja) * 1983-07-14 1985-03-01 バイエル・コーポレーシヨン 標識核酸プローブおよびそれらの調製用付加物

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