JPS6219892B2 - - Google Patents

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JPS6219892B2
JPS6219892B2 JP53024030A JP2403078A JPS6219892B2 JP S6219892 B2 JPS6219892 B2 JP S6219892B2 JP 53024030 A JP53024030 A JP 53024030A JP 2403078 A JP2403078 A JP 2403078A JP S6219892 B2 JPS6219892 B2 JP S6219892B2
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polymeric
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一条及び/又は二条核酸の混合物、
特にデオキシリボ核酸(以下DNAと記す)の親
和性分離用吸着剤、該吸着剤の製法及び該吸着剤
を使用して核酸を分離する方法に関する。
真核(eukaryotisch)細胞から個々の遺伝子又
は反復配列の同じ遺伝子の組を分離することは、
純科学的興味を有するばかりでなく、遺伝子工学
の観点でも重大な実際的意義を有する。このよう
な分離は、“スペーサ”を有する遺伝子又は遺伝
子群の塩基組成が総ゲノムの平均塩基組成とは少
なくとも6〜7%異なる場合にしか、可能でな
い。分離法としては、DNA−塩基特異性添加
剤、例えば銀イオン、水銀イオン、白金イオン又
はアクチノマイシン、ネトロプシン又は染料“ヘ
キスト33258”を用いるセシウムイオン濃度勾配
遠心分離法が使用された。この方法は限られた容
量しか有しないし、高価であり、時間を要する。
生体重合体の親和性クロマトグラフイー用材料
の開発により、過去数年において多数の生体重合
体の分離が著しく簡単になり、また生成重合体の
精製も初めて可能になつた。この方法では、一般
に、分離すべき生体重合体を出来るだけ特異的に
結合する物質と化学的活性化により反応する担体
材料から出発する。この特異性に基づいて、求め
る生成重合体は類似化合物の混合物から理想的な
場合選択的にクロマトグラフイー材料に吸着さ
れ、引続き適当な条件下で純粋な状態で脱着され
る〔ピー・キユアトレカサス(P.Cuatrecasas)
及びシイ・ビイ・アンフインゼン(C.B.
Anfinsen)、Ann.Rev.Biochem.40巻(1971年)
259〜278頁参照〕。
多数の生体重合体についてこの方法を使用して
成功した例が多数あるにもかかわらず、核酸混合
物をも同様に選択的かつ計画的に分離できるクロ
マトグラフイー材料は従来開発されなかつた。し
かしグラム単位での核酸混合物の高精度分画は、
個々の遺伝子又は同じ遺伝子の組の分離に関する
前提条件である。
低分子量の核酸、例えば転移−リボ核酸を分離
する現在の方法では、イオン交換体の性質と親油
性交換作用とを併有する吸着剤で種々の種に分離
する〔アール・エム・コタリ(R.M.Kothari)及
びヴイ・シヤンカー(V.Shankar)、ジヤーナ
ル・オブ・クロマトグラフイー(Journal of
Chromatography)98巻(1974年)449〜475頁参
照〕。この場合、種々の転移−リボ核酸中に種々
の量で存在する、核酸の特異の塩基と担体との交
換力が主として利用される。
比較的高分子のリボ核酸及びデオキシリボ核酸
は一般に特異的塩基を含まないので、その分離法
は下記の差異特徴に基づいて構成される: (a) 一条構造対二条構造の比 (b) 塩基組成における差異 (c) 塩基配列における差異 (d) 分子量における差異 (e) 三次構造における差異 これらの特徴はすべて現在通常の分画法に実際
に利用されている〔アール・エム・コタリ(R.
M.Kothari)、Chromatog.Rev.12巻(1970年)
127〜155頁参照〕。
最も有効な方法、即ち超遠心分離における塩濃
度勾配での分画法では、b、c及びeの差異によ
り、各DNA−種に関する浮遊濃度が異なり、こ
れは塩基特異性物質の添加により更に増大する。
分離精度は分子量の減少と共に減少し、容量は分
子量の増大と共に減少する。ヒドロキシアパタイ
トでの吸着クロマトグラフイの場合には、グアニ
ン−シトシンに富む核酸を、アデニン−チミンに
富む成分より塩濃度が若干少ない場合に既に脱着
することにより、主としてaにより、僅かにbに
より分画を行なう〔ダブリユ・パクロツパ(W.
Pakroppa)及びダブリユ・ミユラー(W.
Mu¨ller)著、Proc.Nat.Acad.Sci.USA 71(3)巻
1974年699〜703頁参照〕。
全く同様に、二条核酸を特異性蛋白質−珪藻土
−吸着剤(例えばメチル−血清アルブミン−珪藻
土)で、塩基組成の差異により分画することもで
き、その際再びグアニン−シトシンに富むDNA
−種がまず溶離される〔ジエイ・デイ・マンデル
(J.D.Mandell)及びエイ・デイ・ハーシエイ
(A.D.Hershey)著、アナリテイカル・ビオケミ
ストリイ(Analytical Biochemistry)、1巻1960
年66〜77頁;エヌ・スエオカ(N.Sueoka)及び
ツアイ−ユイン・チエン(Ts′ai−Ying
Cheng)、J.Mol.Biol.4巻1962年161〜172頁参
照〕。このむしろ遇然発見された吸着剤の固有の
作用効果は知られていない。従つてこの材料の小
さい分離精度は、すべての尽力にかかわらず、現
在まで根本的に改善されていない。
最近になつて初めて、核酸と共に錯体を形成す
る多数の物質を系統的に研究して、親和性クロマ
トグラフイー用材料の合成に適当と思われる化合
物が見い出された〔ダブリユ・ミユラー(W.
Mu¨ller)及びデイ・エム・クロタース(D.M.
Crothers)、Eur.J.Biochem.54巻1975年267〜277
頁;ダブリユ・ミユラー、エイチ・ビユーネマン
(H.Bu¨nemann)及びエヌ・ダツタグプタ(N.
Dattagupta)、Eur.J.Biochem.54巻1975年279〜
291頁及びダブリユ・ミユラー及びエフ・ガウテ
イール(F.Gautier)、Eur.J.Biochem.54巻1975年
385〜394頁参照〕。核酸混合物を分離する際にこ
の種の良好に試験された物質を適用すれば、どの
ような利用が生ずるかは、ヒドロキシアパタイト
及び塩基特異性添加物としてエチジウムブロミド
を超螺旋及び螺旋DNAの分離に併用した例〔ダ
ブリユ・パクロパ(W.Pakroppa)、ダブリユ・
ゲーベル(W.Goebel)及びダブリユ・ミユラ
ー、アナリテイカル・ビオケミストリイ
(Analytical Biochemistry)67巻1975年372〜383
頁参照〕及びヒドロキシアパタイトを塩基特異性
錯体形成剤としてのフエニルニユウトラルレツド
誘導体と併用して、二条DNA−種の分離を行な
つた例〔ダブリユ・パクロパ及びダブリユ・ミユ
ラー、Proc.Nat.Acad.Sci.USA、71(3)巻1974年
699〜703頁参照〕で既に証明された。
今述べたこれらの方法の分離力は調製用塩化セ
シウム濃度勾配法のそれと同等である。即ち、
(G+C)−含有量(Gはグアニン、Cはシトシン
を表わす)の異なるDNA−フラクシヨンを相互
に分離することができる。この方法は、容量は高
いが、成分の平均分子量が20×106より大きい
DNA−混合物をもはや処理できないし、吸着剤
として使用した特殊なヒドロキシアパタイト自体
を製造しなければならないという欠点を有する。
核酸混合物をポリエチレングリコール−デキス
トラン系中で特定の条件でRNA及び一条DNAと
二条DNAとに分離できることは従来公知であ
る。この場合二条DNAは常に(軽い方の)ポリ
エチレングリコール相中に多量に含まれる。即ち
一条核酸より高い分布係数を有する。分布係数の
絶対値は、カリウム塩及びリチウム塩の添加によ
り約103〜104以上変動するが、この系では塩基組
成による分画は成功しない。
本発明の課題は、一条及び/又は2条及び/又
は超螺旋及び/又は線状核酸の混合物、特に
DNA−混合物の塩基特異性及び/又は構造特異
性分離を高容量で達成できる吸着剤を提供するこ
とである。
親水性特異性とは、殊に構造特異性及び塩基特
異性を意味する。
ところで、核酸に親水性の基又は塩基特異性及
び/又は構造特異性基が直接又は比較的長い中間
基(スペーサ)を介して殊に共有結合されている
重合体担体材料を有する吸着剤を用いれば、前記
の課題を解決できることが判つた。
重合体担体材料を基礎とし、核酸に対する塩基
特異性及び/又は構造特異性錯体形成基が直接又
は重合体“スペーサ”を介して重合体担体材料に
共有結合している核酸の親和性特異性分離用吸着
剤である。
本発明の吸着剤の特に有利なものは、少なくと
も2種の共重合性モノマーから成り、そのうち1
種が核酸に対して親和性の基を有するものから成
る共重合体がグラフトされている、あまり圧縮さ
れない微孔性重合体担体材料であることを特徴と
する特殊な吸着剤である。
核酸に対して親和性の基として、前記文献に記
載されている塩基性特異性及び/又は構造特異性
錯体形成剤を使用することができる。特に、下記
の一般式()及び(): 〔式中XはCH−基又は窒素原子を表わし、Yは酸
素原子、硫黄原子、NH−基又は式: の基を表わし、R1はそれぞれ独立して水素原子
又はメチル基を表わし、R2は水素原子又はメチ
ル基を表わし、R3は水素原子又はメチル基を表
わし、R4は水素原子又はメチル基を表わし、A
は塩素イオン、過塩素酸イオン又は蓚酸イオン
のような陰イオンを表わす〕の染料の残基が適当
である。
本発明による特に有利な、重合体担体材料に結
合された塩基特異性及び/又は構造特異性錯体形
成剤は、下記の染料の残基である: しかし本発明に有利な塩基特異性及び/又は構
造特異性錯体形成剤は、式: のフエニルニユートラルレツド及び式: のマラカイトグリーンである。
これらの染料は自体公知であり、市販されてい
るか又は当業者に周知の方法、例えばダブリユ・
ミユラー及びデイ・エム・クロタース(Eur.J.
Biochem.54巻1975年267〜277頁)、ダブリユ・ミ
ユラー、エイチ・ビユーネマン及びエヌ・ダツタ
グプタ(Eur.J.Biochem.54巻1975年279〜291
頁)及びダブリユ・ミユラー及びエフ・ガウテイ
ール(Eur.J.Biochem.54巻1975年385〜394頁)
によつて前記文献に記載された方法により製造さ
れる。
これらの塩基特異性及び/又は構造特異性錯体
形成剤又は染料残基は、当業者に周知の方法によ
り、例えば担体材料に存在する水酸基で染料分子
中に導入されたカルボキシル基をエステル化し、
アミドを形成させ、ウレタンを形成させるか又は
他の共重合性単量体の不存在及び好ましくは存在
下に、染料分子中に導入されている共重合性二重
結合、例えばアクリルアミド基を介して共重合さ
せることにより(本発明に有利な塩基特異性及
び/又は構造特異性錯体形成剤に関して下記の式
のアクリル−フエニルニユートラルレツド又はア
クリル−マラカイトグリーンがそうであるよう
に)、担体材料に共有結合される。前記の名称は
一般名であり、正確な名称はアクリロイルアミノ
−フエニルニユートラルレツド又はアクリロイル
アミノマラカイトグリーンである。
当業者は、前記染料分子中にアクリル基を導入
することにより公知方法で、これらの塩基特異性
及び/又は構造特異性錯体形成剤を製造すること
ができる。このことは別の前記染料分子について
も該当する。
本明細書においてアクリル基という用語は、ア
クリロイル基と同義である。
例3及び例4に記載した方法により製造するの
が有利である。アクリロイル−染料は新規であ
る。
本発明において、重合体担体材料として、あま
り圧縮されない微孔性重合体担体材料、例えばポ
リ−ビスアクリルアミドを使用するのが有利であ
る。これらの微孔性で、あまり圧縮されない重合
体担体材料は、高粘度核酸溶液の親和性クロマト
グラフイーに特に有利であることが判つた。更
に、これらの重合体担体材料は、核酸に対する親
和性基、特に塩基特異性及び/又は構造特異性錯
体形成基との強力な相互作用を示さず、核酸は直
接又は重合体スペーサを介して重合体担体材料に
結合される。
重合体担体材料と塩基特異性及び/又は構造特
異性錯体形成剤との間に比較的長いスペーサ、即
ち官能基を有しない、比較的長い分子鎖を導入す
るのが有利であることが判つた。それというのは
その導入により塩基特異性及び/又は構造特異性
錯体形成剤と螺旋核酸との錯体形成が立体障害に
よつて損なわれなくなるからである。
従つて、特に有利な状態では本発明による吸着
剤において、核酸に対して親和性の基又は塩基特
異性及び/又は構造特異性錯体形成剤は、好まし
くは200〜300の重合度を有する共重合体を介して
重合体担体材料に結合されている。この共重合体
を生成するため、重合のため塩基特異性及び/又
は構造特異性錯体形成剤中に導入される基及び重
合体担体材料に存在する共重合性基と共重合しう
る別の単量体を使用するのが有利である。
この別の単量体としてアクリルアミドを使用
し、なお遊離の共重合性二重結合を有するポリ−
ビスアクリルアミドに前記のアクリル基含有染料
をグラフトするのが有利である。
本発明は、更に、前記吸着剤の製法に関し、該
方法はまず、重合又は重縮合に必要な官能基の他
にもう1つの官能基を有し、この官能基を介して
核酸に対して親和性の基を直接又は重合体スペー
サを介して結合しうる単量体少なくとも1種を常
法で重合又は重縮合させることにより重合体担体
材料を形成し、この重合体担体材料を場合により
所望の粒径に砕解し、次に核酸に対して親和性の
基を直接又は少なくとも1種の別の単量体の存在
で共重合させることにより共重合体としてグラフ
トさせることを特徴とする。
グラフトは任意の方法で、例えばエステル化、
アミド形成又はウレタン形成により行なうことが
でき、そのため常用の試薬及び常用の操作条件を
使用し、またこれらの反応に適当な基を重合体担
体材料又は核酸に親和性の基中に導入することが
できる。
しかし共重合性二重結合が導入された、核酸に
親和性の基を過剰の別の共重合性単量体の存在で
共重合体としてポリビスアクリルアミドにグラフ
トさせることもできる。それというのはポリビス
アクリルアミドはなお遊離の共重合性二重結合を
有するからである。グラフト共重合は水中又は任
意の不活性有機溶剤中で、常用の重合触媒の存在
で実施することができる。
共重合しうる、生体重合体に対して親和性の基
として、アクリル−フエニルニユートラルレツド
又はアクリル−マラカイトグリーンを、別の共重
合性単量体としてアクリルアミドを使用するのが
有利であり、その際これらの成分から成る共重合
体をポリビスアクリルアミドにグラフトする。有
利な操作法により、アクリルアミド及びアクリル
−フエニルニユートラルレツド又はアクリル−マ
ラカイトグリーンから成る、重合度200〜300の共
重合体をグラフトする。
このグラフト共重合において、別の共重合性単
量体に対する共重合性二重結合を有し、核酸に対
して親和性の基の比が1:100〜約1:5000であ
るとき有利に操作され、その際この反応を1:
3000の比で実施するのが有利である。共重合性二
重結合を有し、核酸に対して親和性の基に対する
別の単量体の原料モル比が共重合体中にも含まれ
ていることが判つた。共重合体の平均重合度が
200〜300である場合に、グラフトされる共重合体
鎖がそれぞれただ1個の核酸に対して親和性の基
を有することから出発することができる。これに
より共重合体は、核酸に対して親和性の基と重合
体担体材料、特にポリ−ビスアクリルアミド粒子
との間に種々の長さのスペーサを形成する。
本発明による吸着剤は求められる要求を満足
し、簡単な方法で直ちに合成により得られること
が判つた。例えば、ビスアクリルアミドを高濃度
溶液中で重合させることによつて重合体担体材料
が得られる。重合生成物は脆弱な無色の固体であ
り、これは極めて容易に良好に沈降する砕片に摩
砕することができ、これを数回の篩過により所望
の粒径まで均一にすることができる。水溶液中で
の膨潤挙動は極端な塩濃度でも一定であり、クロ
マトグラフイーの際の透過速度に実際に左右され
ない。この粒子はなお多数の未反応の重合性二重
結合を含むので、前記のように、これを別のグラ
フト重合に使用することができる。
このポリ−ビスアクリルアミド粒子の存在でア
デニン−チミン−特異性アクリルマラカイトグリ
ーン及びグアニン−シトシン−特異性アクリル−
フエニルニユートラルレツドをアクリルアミドと
水溶液中で共重合させることにより、本発明によ
る有利な吸着剤が得られる。その際平均重合度約
200の生成共重合体の40〜50%を通常の反応条件
下でグラフト共重合体の形でポリ−ビスアクリル
アミドから成る担体材料に結合させる。充分洗浄
した後、著しく着色した吸着剤粒子はもはや染料
を放出せず、次に核酸の親和性クロマトグラフイ
ーに直接使用することができる。通常、核酸混合
物を0.01M燐酸塩緩衝液中で材料に吸着させ、線
状塩勾配で脱着させる。塩の種類は、核酸の種類
に左右される。転移−リボ核酸を含めてリボ核酸
の脱着には塩化ナトリウムで充分であり、アクリ
ル−マラカイトグリーン含有吸着剤からのDNA
の塩基特異性溶離には過塩素酸塩が必要である。
担体材料を製造するため、粒状で存在する水酸
基又はアミノ基を有する不溶性材料、例えばアミ
ノアルキルセフアロース、微晶性セルロース、網
状化ヒドロキシエチルメタクリレート又はエポキ
シプロピルアクリレートから出発できることも判
つた。この担体の場合、その後のグラフトに必要
なアクリル基を、アクリロイルクロリドとの反応
により導入する。こうしてアクリルアミド砕片か
らのグラフトの場合と同様に高い、染料での負荷
を達成することができる。
従つて、本発明により、2相−親和性分配、2
相−分配クロマトグラフイー、ゲル電気泳動及び
特に親和性クロマトグラフイーにより生体重合体
を分離するため前記吸着剤を使用することができ
る。一条及び/又は二条核酸の混合物、特に
DNA−混合物の分離にこれらの吸着剤を有利に
使用することができる。
5−フエニルフエナゾニウム塩を基質とする塩
基特異性及び/又は構造特異性錯体形成剤を有す
る、本発明による吸着剤はグアニン−シトシンに
富むDNAに対して特異的に作用し、トリフエニ
ルメタン染料を基質とする塩基特異性及び/又は
構造特異性錯体形成剤を有する、本発明による吸
着剤はアデニン−チミンに富むDNAに対して特
異的に作用するので、核酸混合物の所望の塩基特
異性及び/又は構造特異性又は配列特異性分離を
実施することができる。
主として構造特異性の錯体形成剤としては、内
位添加しうる化合物が該当する。内位添加とは、
特に染料分子とDNAとの特殊な相互作用を表わ
し、DNA−二重螺旋の2個の隣接する塩基対の
間に染料分子がすべり込む。構造上どのような物
質が内位添加しうるかは、当業者に周知である。
それは平面構造で、電子密度の高い発色団であ
る。特に、窒素、酸素及び硫黄のようなヘテロ原
子を含んでいてよい、平面構造の多環式、例えば
双環式、三環式又は四環式の縮合環系である。例
えばエチジウムブロミド及び9−(アクリロイル
アミノエチル−アミノ)−2−メトキシ−6−ク
ロル−アクリジンの場合のように、DNAの燐酸
基に結合しうるアミノ基が環系に存在する場合
に、効果は高くなる。相応して有用な化合物、例
えばアクリジン、ベンズアクリジン、フエナント
レン、フエナントリジン、ピリドインドール、ナ
フタリン、ナフトチオフエン、ベンゾチオフエ
ン、チアントレン、キサンチン、フエノキサンチ
ン、キノリン、キノキサリン、フエナントロリ
ン、フエノチアジン、フエノキサジン、フタラジ
ン等を使用することは、当業者には容易である。
アクリジン誘導体、例えば9−(アクリロイル
アミノ−エチル−アミノ)−2−メトキシ−6−
クロル−アクリジン又はフエナントリジン−誘導
体、例えばエチジウムブロミド(5−エチル−
3・8−ジアミノ−6−フエニル−フエナントリ
ジウムブロミド)は、これをビスアクリルアミド
粒子に結合させた後、超螺旋DNAから塩基非特
異性二条DNAを分離する(第7図の溶離線図)。
このことは、細胞溶解物からプラスミド及びウイ
ルスのDNAsを簡単に分離するのに、極めて重要
である。カラムは、費用のかかるエチジウムブロ
ミド−塩化セシウム−勾配を代替する。両染料は
DNAと共に類似構造の錯体(内位添加錯体)を
形成するので、アクリロイルアミノフエニルニユ
ートラルレツド・カラムでも、前記分離を行なう
こともできる。アクリロイルアミノフエニルニユ
ートラルレツドは、構造特異性分離でも、塩基特
異性分離でも行なうことができる。従つて、直面
する分離の問題に応じて、吸着剤の組成に関して
多数の変更が可能である。
塩基特異性及び/又は構造特異性錯体形成剤は
安定な炭素−炭素共有結合を介して結合されてい
るので、本発明による吸着剤は極端なPH−値でも
使用でき、洗浄剤で洗浄し、塩溶液で再生するこ
とができる。更に、若干の異なる塩基特異性及
び/又は構造特異性の錯体形成剤又は単量体を導
入することもでき、転移−リボ核酸の分離に利用
しうる吸着剤を形成することができる。グラフト
される共重合体の鎖長及び従つて重合体担体材料
と塩基特異性及び/又は構造特異性の錯体形成剤
との間の鎖長は常法でメルカプトエタノールによ
り制御することができる。
次に、添附図面に関連して実施例に基づいて本
発明を詳述する。
例 1 (A) ポリ−ビスアクリルアミド担体材料の製造 丈の高い1のポリエチレンビーカー中で
N・N′−メチレンビスアクリルアミド50gを
メタノール100ml中に懸濁し、2回蒸溜した沸
騰水200mlと混合する。混合物を磁気撹拌機で
撹拌しながら、ビスアクリルアミドを完全に溶
解させる。60℃に冷却し、激しく撹拌した溶液
にまずN・N・N′・N′−テトラメチルエチレ
ンジアミン1mlをピペツトで加え、次に水5ml
中のペルオキソ二硫酸アンモニウム0.2gの溶
液を1回に加える。混合した直後に撹拌機を停
止させる。溶液は数秒後に混濁し、加熱下に凝
固して無色の塊になる。約1分後に重合を中断
し、重合体塊を大きいへらで迅速に粗く砕解す
る。破片を2のポリエチレンビーカー中でメ
タノール1中に懸濁し、摩擦して粒状スラリ
ーを得る。粒子を更に均一化するためスラリー
を順次、メツシユの減少する篩(1mm×1mm、
0.5mm×0.5mm及び0.25mm×0.25mm)で篩過す
る。生じた砕片を沈降させ、乳濁した上澄液を
傾瀉する。この操作を何回も、即ちまずメタノ
ール、次にメタノール/水−混合物、続いて1
%酢酸溶液及び最後に再び蒸留水で繰り返す。
得られたポリビスアクリルアミド粒子を水溶液
中に貯蔵し、こうしていつでも下記のグラフト
共重合に使用することができる。
重合溶液300mlから、沈殿したポリビスアク
リルアミド粒子約300mlが得られる。
(B) アクリルアミドとアクリル−フエニルニユー
トラルレツドとの共重合体をA工程で得られた
ポリビスアクリルアミドにグラフト ねじ込み栓付びん中でA工程で得られた、沈
殿したポリビスアクリルアミド粒子60mlを蒸留
水20ml中に懸濁する。この懸濁液にアクリルア
ミド5g及びアクリルフエニルニユートラルレ
ツド−クロリド10.3mgを溶かし、染料が完全に
溶けるまで、びん中で懸濁液を注意深く振盪す
る。重合度を調節するためメルカプトエタノー
ル0.050ml及び触媒として過酸化ナトリウム溶
液1ml(1M酢酸ナトリウム緩衝液100ml中の過
酸化ナトリウム0.8g、PH5.5)を添加すること
によつて共重合を開始させる。生成した懸濁液
に直ちに更に5分間窒素ガスを吹き込み、空気
を遮断して室温に保持する。約30分後、反応混
合物は明らかに発熱し、約2時間後重合はほぼ
終了している。粘稠な懸濁液を吸引過器に移
す前に、更に数時間放置する。粘稠で、濃く着
色した溶液を吸引過し、吸引過器上で残留
する、濃く着色た粒子を、洗浄が1%酢酸溶液
を使用しても着色しなくなるまで、水で完全に
洗浄する。引続き一夜PH6.0の0.01M燐酸ナト
リウム緩衝液で連続的に洗浄した後、材料を核
酸の親和性クロマトグラフイーに使用すること
ができる。
収量の測定は、アクリルアミドの場合14C−
の標識により、また染料の場合光学濃度により
行なう。収量は下記のとおりである: 染料;共重合体(結合及び未結合)中に導入
60.5% アクリルアミド;共重合体(結合及び未結合)
中に導入 49.2% 染料;結合した共重合体中に導入、全体に対し
て 51.0% アクリルアミド;結合した共重合体中に導入、
全体に対して 57.0% アクリルアミドに対する染料の出発モル比
(1:3000)は共重合体中にも保持されている
ことが判る。共重合体の平均重合度は200〜300
と測定されたので、共重合体鎖は連鎖1ケ当り
その都度1個の染料分子を有すると考えられ
る。
前記方法は第1図により説明される。
例 2 本発明による吸着剤での親和性クロマトグラフ
イーによる核酸の分離 第2図〜第6図の溶離線図から判るように、核
酸分画の分野での本発明による吸着剤の適用可能
性は極めて多面的である。結合した染料の塩基特
異性に応じて、二条核酸の混合物を塩基組成に対
応して分離する。
第2図は塩基組成の異なる、平均分子量約
700000Dの3種の剪断した細菌デオキシリボ核酸
の混合物の溶離線図を示す。この場合、吸着剤と
してポリビスアクリルアミド粒子にグラフトした
アクリルマラカイトグリーンアクリルアミド−共
重合体を含む、寸法16cm×1.5cmのカラムを使用
した。使用したデオキシリボ核酸は約1mgであ
る。
第3図は、種々の塩基組成を有する、平均分子
量約700000Dの3種の剪断された細菌デオキシリ
ボ核酸の混合物の溶離線図を示す。核酸1mgを溶
離するため、吸着剤としてアクリルフエニルニユ
ートラルレツド−アクリルアミド共重合体がグラ
フトされたビスアクリルアミド粒子を含む、寸法
15.2cm×1.5cmのカラムを使用した。
本発明による吸着剤を使用して、抑制エンドヌ
クレアーゼの作用により得られたDNA−フラグ
メントを分画することもできる。このことは第4
図に示されており、第4図はλ−フアージ−デオ
キシリボ核酸のEco−RI−加水分解物の溶離線図
を示し、アクリルマラカイトグリーン−アクリル
アミド共重合体がグラフトされているポリビスア
クリルアミド粒子を含む、寸法15.8cm×1.5cmの
カラムを使用して0.5mgの量で分離したものであ
る。出発物質に対比しての各フラクシヨンに関す
るゲル電気泳動分離の移動図におけるDNA−フ
ラクシヨンの表図は、J.Mol.Biol.91巻315〜328頁
(1975年)に報告されているトーマス
(Thomas)及びデービス(Davis)の論文に示さ
れている。
第5図から判るように、本発明による吸着剤を
用いて同じ生体のデオキシリボ核酸とリボ核酸と
を分離することもできる。第5図には黄色小球菌
(73%G+C)の溶解液からDNA−RNA−混合物
の溶離線図が示されており、その際1mgの混合物
を、アクリルマラカイトグリーン共重合体がグラ
フトされているポリビスアクリルアミド粒子が充
填されている、寸法16.2cm×1.5cmのカラムを用
いて分離した。
第6図は、酵母から得た4種の転移−リボ核酸
の混合物の溶離線図である。1.5mgの量で分離さ
れた混合物は、t−RNAPhe、t−RNALys、t−
RNAGlu及びt−RNAGlyの混合物である。親和性
クロマトグラフイーのため、アクリルフエニルニ
ユートラルレツド−アクリルアミド共重合体がグ
ラフトされたポリビスアクリルアミド粒子で充填
された寸法16cm×1.5cmのカラムを使用した。
第7図は、超螺旋及び線状DNAの分離に関す
る溶離線図である。親和性クロマトグラフイーの
ため、9−(アクリロイルアミノ−エチル−アミ
ノ)−2−メトキシ−6−クロル−アクリジン粒
子がグラフトされたポリビスアクリルアミド粒子
を使用した。
前記のように、親和性クロマトグラフイーによ
り核酸混合物を分離するため本発明による吸着剤
を使用する場合、溶離剤としては濃度勾配を有す
る塩水溶液を使用し、塩としてはアルカリ金属
塩、例えば塩化ナトリウム、過塩素酸ナトリウ
ム、過塩素酸リチウム等を使用するのが有利であ
る。場合により、緩衝液、例えば燐酸塩緩衝液を
使用することもでき、塩基特異性錯体形成剤とし
てマラカイトグリーンの残基を含む吸着剤には、
PH5.5〜6の弱酸性緩衝液、例えばPH5.5〜6の
0.01M燐酸塩緩衝液を使用する。
その目的に最適の塩勾配、その成分、濃度、PH
−値及び使用する緩衝液は、当業者に容易に判
る。
要するに、高分子物質、特に生体重合体、例え
ば核酸混合物の親水性特異性分離には、本発明に
よる吸着剤が好適であることが判る。この吸着剤
は簡単に製造でき、その塩基特異性を目的に応じ
て調節することができる。
例 3 アクロイルアミノ−マラカイトグリーンの製造 (1a) 4−ニトロ−ベンズアルデヒド15.1g(0.1
モル)及びN・N−ジメチルアニリン36.3g=
38ml(0.3モル)及び塩化亜鉛40.5g(無水)
を混合し、浴温100℃に加熱する。初めは容易
に動きうる混合物は反応時間の経過中にもはや
撹拌できない固体の緑色塊になる。5時間の反
応時間後、冷却する。生成物をアセトン150ml
中に取り、しばらく後撹拌しながら生成物を溶
解し、亜鉛塩を沈出させる。不溶性塩を吸引
過し、アセトンで洗浄し、液を結晶が生じる
程度の多量の水と混合する。結晶を吸引過
し、水、イソプロパノール及びエーテルで洗浄
する。収量:28.7g(理論量の76.6%);融点
168℃(物質は感光性である)。
(1b) 1aにより得たニトロ化合物3.75g(0.01モ
ル)を氷酢酸(99%)200ml及び水20ml中に溶
かし、塩化亜鉛4gと混合する。引続き、撹拌
及び室温(20〜30℃)で冷却しながら、亜鉛末
20gを少量ずつ加える。室温で30分撹拌し、過
剰の亜鉛を吸引過し、氷酢酸で洗浄する。
液を50℃で真空中で蒸発し、残分をクロロホル
ム150ml及び水100mlに溶かし、分離し、引続き
クロロホルム−相を2N−炭酸ナトリウム溶液
80ml及び水100mlと共に振盪する。クロロホル
ム−相を吸引過し、硫酸ナトリウムで乾燥
し、過し、50℃で真空中で約100mlに濃縮
し、直ちに更に反応させる(淡すみれ色溶
液)。
(1c) 得られたアミノ化合物のクロロホルム溶液
100mlをメタノール50mlと混合する。炭酸ナト
リウム(無水)10g及び1・3−ジニトロベン
ゼン微量(スパーテルの先端)を加え、続いて
撹拌し、氷冷(0〜5℃)下に塩化アクリロイ
ル1.65ml(2倍モル量)を滴加する。懸濁液を
室温で一夜撹拌し、炭酸ナトリウムを吸引過
し、液を35〜40℃で真空中で蒸発する。残分
をクロロホルム100ml及び水50ml中に取り、振
盪し、クロロホルム相を分離し、水50mlで抽出
し、硫酸ナトリウムで乾燥し、35〜40℃で真空
中で蒸発する。油状の帯緑色残分をイソプロパ
ノール20mlと摩擦し、冷却して結晶させる。結
晶を吸引過し、イソプロパノール及びエーテ
ルで洗浄し、乾燥器中で乾燥する。工程1b及
び1cを経ての収量;2.9g(理論量の72.7
%);融点175℃ C、H、N−分析 C H N 計算値 78.2 7.27 10.52 実測値 75.9 7.21 9.999 NMR−スペクトル(ヘキサデユーテロジメチ
ルスルホキシド); CH3−(N−メチル) S 2.83ppm(s) =CH−(アクリル) Q 5.7ppm(q) CH2=(アクリル) P 6.3ppm(m) 芳香族プロトン 6.5〜7.5ppm (1d) クロラニル250mg(0.001モル)をテトラヒ
ドロフラン15mlに溶かし、アクリロイル化合物
(1c)0.4g(0.001モル)と混合する。溶液は
直ちに青色になり、室温で約2時間放置した
後、結晶する。室温で一夜放置し、結晶を吸引
過し、テトラヒドロフラン及びエーテルで洗
浄し、乾燥器中で乾燥する。更に精製するた
め、再び水中に取り、HClで中和し、酢酸エス
テルで振出する。塩化ナトリウムを添加して、
純粋な生成物を水溶液から沈殿させる。
収量;0.335g(理論量の84.2%) 1dのNMR−スペクトルにおいて、1cに比べ
てN−メチルプロトンシグナルが3.3ppmにシ
フトしているのが観察される。
例 4 アクリロイルアミノフエニルニユートラルレツ
ドの製造 (1a) 4−ニトロ−アニリン6.9g(0.05モル)
1:1のテトラヒドロフラン/クロロホルムの
混合物150ml中に溶かし、1・3−ジニトロベ
ンゼン微量(スパーテルの先端)及びトリエチ
ルアミン8mlと混合する。10〜20℃で撹拌しな
がら塩化アクリロイル9ml(0.1モル)を徐々
に滴加する。溶液を室温で一夜撹拌すると、ト
リエチルアンモニウムクロリドを晶出する。次
に真空中50℃でテトラヒドロフラン−クロロホ
ルム混合物を蒸発させ、残分を水と摩擦し、吸
引過し、水、イソプロパノール及びエーテル
で洗浄する。生成物を真空中で50℃で乾燥す
る。
(1b) アクリロイル化合物(2a)2.5gをテトラ
ヒドロフラン60ml中に50℃に撹拌しながら溶か
し、氷酢酸(99%)60mlで希釈し、30℃に冷却
する。続いて亜鉛末10gを少量ずつ滴加し、そ
の際温度は氷冷下に35〜40℃に上昇する。次
に、室温で10分間撹拌し、過剰の亜鉛を吸引
過し、氷酢酸で洗浄する。液を45℃で真空中
で蒸発させる。油状の蒸発残分はクロマトグラ
フイーで実際に純粋であり、次の反応に使用す
る。
(1c) 水400ml中のN・N−ジメチル−p−フエ
ニレンジアンモニウムジクロリド4.2g(0.02
モル)及びo−トルイジニウムクロリド2.88g
(0.02モル)の溶液に撹拌下に水100ml中のクロ
ム酸ナトリウム12g(0.04モル)の溶液を徐々
に加える。析出した緑色生成物を15分後に吸引
過し、水で3回洗浄すると、その際洗液は緑
色である。次に沈殿を少量の水中に懸濁し、均
質化することにより再処理する。均質な懸濁液
を水で1.6に希釈する。水100ml中のN−アク
リロイル−p−フエニレン−ジアンモニウムア
セテート1.15×0.02モルを添加した後、反応混
合物を3M酢酸ナトリウム溶液130mlでPH4.9に
調節する。続いて、混合物を撹拌下に加熱沸騰
させる。その際溶液は初めは深青色であり、沸
騰させると暗いすみれ色に着色する(反応を完
結させるため、5分煮沸させる)。次に、沸騰
している溶液を吸引ロートにより吸引過し、
液(約2)を塩化ナトリウム240gで2M溶
液に調節し、冷室中で一夜放置する。沈殿した
結晶を吸引過し、乾燥器中で乾燥する(この
物質は水に易溶性であるから、水で洗浄しては
ならない)。
収量;粗生成物2.4g 更に精製するため、粗生成物1.3gをメタノ
ール25ml及び0.1M塩化ナトリウム(4:1)
中に溶かし、シリカゲル60−カラム(4×95
cm)に装入する。次に、同じ溶剤で溶離する
(フラクシヨン量=20ml)。フラクシヨン22〜55
を合し、真空中で約15mlに濃縮する。結晶を吸
引過し、少量の0.1M塩化ナトリウムで洗浄
し、乾燥器中で乾燥する。
収量;クロマトグラフイーにより純粋な染料
0.665g。
例 5 9−(アクリロイルアミノ−エチルアミノ)−3
−クロル−7−メトキシ−アクリジンの製造 3・9−ジクロル−7−メトキシ−アクリジン
854mgをエチレンジアミン1ml及びフエノール7.7
gと共に30分間油浴中で60℃に加熱する。融液を
クロロホルム200ml及び水150ml中に取り、酢酸で
PH4に調節し、平衡させる。有機相を0.1M酢酸
ナトリウム緩衝液で3〜4回抽出し、捨てる。
水性抽出液をソーダ溶液でPH9.5に調節し、ク
ロロホルム/n−ブタノールの混合物(20:1)
で抽出し、有機相をシリコーン紙で過し、真空
中で蒸発する。残分を0.1M酢酸ナトリウム緩衝
液中に溶かし、二量体化した生成物の残分を別
し、溶液をPH10に調節する。室温で1時間後、沈
殿を別し、少量の希アンモニア溶液(4℃)で
洗浄し、乾燥する。
収量;理論量の50〜80% 得られたアミノ化合物206mgをクロロホルム25
ml中で熱時溶解させ、冷却後塩化アクリル0.3ml
を加える。数分後、アクロイル誘導体が析出す
る。吸引過し、若干のクロロホルムで洗浄した
後、9−アクリロイルアミノ−エチルアミノ)−
3−クロル−7−メトキシ−アクリジン122mg
(理論量の50%)がクロマトグラフイーで純粋な
形で得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、二段階重合により本発明による有利
な吸着剤を製造する略示図、第2図は、本発明に
よる吸着剤を使用しての、3種の剪断された細菌
デオキシリボ核酸の混合物の溶離線図、第3図は
本発明による別の吸着剤を使用して得た、3種の
剪断された細菌デオキシリボ核酸の混合物の溶離
線図、第4図は、本発明による吸着剤を使用して
得た、λ−フアージ−デオキシリボ核酸のEcoRI
−加水分解物の溶離線図、第5図は、黄色小球菌
(M.luteus)の溶解液からDNA−RNA−混合物を
分離する際に本発明による吸着剤を使用して得た
溶離線図、第6図は、本発明による吸着剤を用い
て得た、酵母から4種の異なる転位−リボ核酸の
混合物の溶離線図、第7図は超螺旋及び線状
DNAを分離する溶離線図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重合体担体材料を基礎とする核酸の親和性特
    異性分離用吸着剤において、核酸に対する塩基特
    異性及び/又は構造特異性錯体形成基が直接又は
    重合体“スペーサ”を介して重合体担体材料に共
    有結合しており、かつ重合体担体材料が核酸に対
    する塩基特異性及び/又は構造特異性錯体形成基
    として、一般式()及び(): [式中XはCH−基又は窒素原子を表わし、Yは酸
    素原子、硫黄原子、NH−基又は式: の基を表わし、R1はそれぞれ独立して水素原子
    又はメチル基を表わし、R2は水素原子又はメチ
    ル基を表わし、R3は水素原子又はメチル基を表
    わし、R4は水素原子又はメチル基を表わし、A
    は塩素イオン、過塩素酸イオン又は蓚酸イオン
    のような陰イオンを表わす]の染料の残基、又は
    ヘテロ原子、例えば窒素、酸素及び硫黄を含んで
    いてよい、平面構造の多環式、例えば双環式、三
    環式又は四環式縮合環系を含めて、内位添加染料
    の残基を有することを特徴とする核酸の親和性特
    異性分離用吸着剤。 2 少なくとも2種の共重合性単量体から成り、
    そのうちの1種は核酸に対する塩基特異性及び/
    又は構造特異性錯体形成基を有する単量体から成
    る共重合体が重合体“スペーサ”としてグラフト
    されている微孔性で、あまり圧縮されない重合体
    担体材料である特許請求の範囲第1項記載の吸着
    剤。 3 重合体担体材料が塩基特異性及び/又は構造
    特異性錯体形成基として、マラカイトグリーン、
    クリスタルヴアイオレツト、メチルグリーン、オ
    ーラミン、ヘキスト染料33258、ジ−t−ブチル
    −プロフラビン、ジ−t−ブチルアクリルフラビ
    ン、ジアミジノ−フエニル−インドール
    (DAPI)、1−メチルフエニル−ニユートラルレ
    ツド、エチジウムブロミド、アクリジン、9−
    (アクリロイルアミノ−エチル−アミノ)−2−メ
    トキシ−6−クロルアクリジンの残基を有する特
    許請求の範囲第1項記載の吸着剤。 4 塩基特異性及び/又は構造特異性錯体形成基
    が下記の式: に相当する特許請求の範囲第1項記載の吸着剤。 5 塩基特異性及び/又は構造特異性錯体形成基
    が式: に相当する特許請求の範囲第1項記載の吸着剤。 6 重合体担体が、重合体又は共重合体の形成に
    必要な官能基の他に、少なくとも1個の別の官能
    基を有し、この基を介して重合体“スペーサ”が
    錯体形成基と共有結合しうる単量体の重合体又は
    共重合体である特許請求の範囲第1項から第5項
    までのいずれか1項に記載の吸着剤。 7 重合体担体材料が、核酸に対する塩基特異性
    及び/又は構造特異性錯体形成基が過剰の別の共
    重合性単量体の存在で共重合によりグラフトされ
    ているポリビスアクリルアミドであるか、又は担
    体材料が、後からアクリロイル基が導入されてい
    る、水酸基又はアミノ基を有する網状親水性重合
    体、例えばセルロース、セフアロース、アミノア
    ルキル−セルロース、及びアミノアルキルセフア
    ロースであるか、又は担体材料がアミノ化エポキ
    シプロピルメタクリレートである特許請求の範囲
    第6項記載の吸着剤。 8 遊離二重結合を有し、核酸に対する塩基特異
    性及び/又は構造特異性錯体形成基がアクリルア
    ミドの存在でポリビスアクリルアミドの遊離二重
    結合を介して共重合によりその重合体担体材料に
    共有結合されている特許請求の範囲第7項記載の
    吸着剤。 9 重合体担体材料を基礎とし、核酸に対する塩
    基特異性及び/又は構造特異性錯体形成基が直接
    又は重合体“スペーサ”を介して重合体担体材料
    に共有結合しており、かつ重合体担体材料が核酸
    に対する塩基特異性及び/又は構造特異性錯体形
    成基として、一般式()及び(): [式中XはCH−基又は窒素原子を表わし、Yは酸
    素原子、硫黄原子、NH−基又は式: の基を表わし、R1はそれぞれ独立して水素原子
    又はメチル基を表わし、R2は水素原子又はメチ
    ル基を表わし、R3は水素原子又はメチル基を表
    わし、R4は水素原子又はメチル基を表わし、A
    は塩素イオン、過塩素酸イオン又は蓚酸イオン
    のような陰イオンを表わす]の染料の残基、又は
    ヘテロ原子、例えば窒素、酸素及び硫黄を含んで
    いてよい、平面構造の多環式、例えば双環式、三
    環式又は四環式縮合環系を含めて、内位添加染料
    の残基を有する核酸の親和性特異性分離用吸着剤
    において、付加的に1個の官能基を有し、この官
    能基を介して前記核酸に対する塩基特異性及び/
    又は構造特異性錯体形成基が直接又は重合体“ス
    ペーサ”を介して結合されうる単量体少なくとも
    1種をまず重合又は重縮合により常法で重合体担
    体材料を形成させ、重合体担体材料を場合により
    所望の粒径に砕解し、前記錯体形成基を直接又は
    少なくとも1種の単量体の存在で共重合により共
    重合体としてグラフトするか、又は常法で粒状重
    合により所望の大きさの粒子を製造することを特
    徴とする核酸の親和性特異性分離用吸着剤の製
    法。 10 共重合性二重結合を有し、核酸に対する塩
    基特異性及び/又は構造特異性錯体形成基を過剰
    の別の共重合性単量体の存在で共重合体としてポ
    リビスアクリルアミドにグラフトする特許請求の
    範囲第9項記載の方法。 11 グラフト共重合を水又は不活性溶剤中で常
    用の重合触媒の存在で実施する特許請求の範囲第
    10項記載の方法。 12 共重合性二重結合を有し、核酸に対する塩
    基特異性及び/又は構造特異性錯体形成基として
    アクリル−フエニルニユートラルレツド又はアク
    リル−マラカイトグリーンを使用し、別の共重合
    性単量体としてアクリルアミドを使用する特許請
    求の範囲第10項記載の方法。 13 アクリルアミド及びアクリル−フエニルニ
    ユートラルレツド又はアクリル−マラカイトグリ
    ーンから成る重合度200〜300の共重合体をグラフ
    トする特許請求の範囲第12項記載の方法。 14 共重合性二重結合を有し、核酸に対する塩
    基特異性及び/又は構造特異性錯体形成基及び別
    の共重合性単量体を1:100〜1:5000の重量比
    で使用する特許請求の範囲第12項記載の方法。 15 約1:3000の割合で操作する特許請求の範
    囲第14項記載の方法。 16 親和性クロマトグラフイーにより核酸を分
    離するため、重合担体材料を基礎とし、核酸に対
    する塩基特異性及び/又は構造特異性錯体形成基
    が直接又は重合体“スペーサ”を介して重合体担
    体材料に共有結合しており、かつ重合体担体材料
    が核酸に対する塩基特異性及び/又は構造特異性
    錯体形成基として、一般式()及び(): [式中XはCH−基又は窒素原子を表わし、Yは酸
    素原子、硫黄原子、NH−基又は式: の基を表わし、R1はそれぞれ独立して水素原子
    又はメチル基を表わし、R2は水素原子又はメチ
    ル基を表わし、R3は水素原子又はメチル基を表
    わし、R4は水素原子又はメチル基を表わし、A
    は塩素イオン、過塩素酸イオン又は蓚酸イオン
    のような陰イオンを表わす]の染料の残基、又は
    ヘテロ原子、例えば窒素、酸素及び硫黄を含んで
    いてよい、平面構造の多環式、例えば双環式、三
    環式又は四環式縮合環系を含めて、内位添加染料
    の残基を有する核酸の親和性特異性分離用吸着剤
    を使用することを特徴とする核酸の分離法。 17 一条及び/又は二条核酸の混合物、特に
    DNA−混合物を分離するための特許請求の範囲
    第16項記載の分離法。
JP2403078A 1977-03-02 1978-03-02 Adsorbent for separating affinity and singularity og high polymer substance* manufacture thereof and method of separating living polymer with affinity chromatography Granted JPS53131294A (en)

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