JPWO2006132022A1 - Simple detection method for methylcytosine - Google Patents

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Abstract

被験DNA中の目的塩基がシトシンであるかメチルシトシンであるかを判定できる簡便な方法を提供する。DNA試料中のシトシンのメチル化を検出する方法であって、目的とするシトシン又はメチルシトシンがバルジ構造又はミスマッチを形成するようDNA試料とガイドプローブとをハイブリダイズさせる第1工程と、バルジ構造又はミスマッチを形成するシトシン又はメチルシトシンに特異的な反応を誘導し、この反応の有無によりメチル化を検出する第2工程とを含むメチルシトシン検出方法。Provided is a simple method capable of determining whether a target base in a test DNA is cytosine or methylcytosine. A method for detecting methylation of cytosine in a DNA sample, comprising a first step of hybridizing a DNA sample and a guide probe so that the target cytosine or methylcytosine forms a bulge structure or mismatch, and a bulge structure or A method for detecting methylcytosine comprising a second step of inducing a reaction specific to cytosine or methylcytosine forming a mismatch and detecting methylation based on the presence or absence of this reaction.

Description

本発明は、DNA試料中の目的塩基がシトシンであるかメチルシトシンであるかを判定するメチルシトシン検出方法、及びそれに用いるプローブ、キット、核酸チップ、及びメチルシトシン検出装置に関する。   The present invention relates to a methyl cytosine detection method for determining whether a target base in a DNA sample is cytosine or methyl cytosine, and a probe, kit, nucleic acid chip, and methyl cytosine detection device used therefor.

エピジェネティクスは、ゲノムを生理的に修飾するDNAメチル化、DNAとタンパク質との複合体であるクロマチン、クロマチンを構成する多くのタンパク質の翻訳後修飾から成立しており、統合的に遺伝子発現を制御している。   Epigenetics consists of DNA methylation that physiologically modifies the genome, chromatin, which is a complex of DNA and protein, and post-translational modification of many proteins that make up chromatin. I have control.

クロマチン中のヒストンの修飾については、転写誘導の際に、ヒストン修飾によるクロマチン構造変換が重要な役割を果たす。例えば、ヒストンアセチル化酵素によるアセチル化が引き金となって、クロマチンのリモデリングが誘導され、基本転写因子とRNAポリメラーゼによる転写が開始する。また、ヒストンのメチル化やリン酸化は、転写の制御、サイレンシング、クロマチン凝縮などを引き起こす。   Regarding the modification of histones in chromatin, chromatin structural conversion by histone modification plays an important role in the induction of transcription. For example, acetylation by histone acetylase triggers chromatin remodeling, and transcription by basic transcription factors and RNA polymerase begins. Histone methylation and phosphorylation also cause transcriptional control, silencing, and chromatin condensation.

また、多くの真核生物ではゲノム中のCpGジヌクレオチドの60〜90%が、シトシン5位炭素原子のメチル化を受けている。メチル化CpGは反復配列を多く含むヘテロクロマチンやトランスポゾンに見られており、ウィルスやトランスポゾンの活性化を抑えていると考えられる。また、CpGのメチル化とヒストン修飾とは、相互に協調している。   In many eukaryotes, 60 to 90% of CpG dinucleotides in the genome undergo methylation at the 5th carbon atom of cytosine. Methylated CpG is found in heterochromatin and transposons containing many repetitive sequences, and is thought to suppress the activation of viruses and transposons. CpG methylation and histone modification are coordinated with each other.

例外的に、多くの遺伝子のプロモーター領域にあるCGリッチな領域(CpGアイランド)ではメチル化を受けていない。さらにその例外として、インプリンティングされる遺伝子、女性の不活化X染色体ではCpGアイランドがメチル化されている。また、がん細胞におけるがん抑制遺伝子のプロモーター領域でもCpGアイランドがメチル化されている。従って、シトシンのメチル化は、癌の発生、再発、転移のマーカーとして使用することができ、遺伝子中のシトシンがメチル化されているか否かの簡単な検出方法が求められている。   Exceptionally, the CG rich region (CpG island) in the promoter region of many genes is not methylated. Furthermore, as an exception, CpG islands are methylated in the imprinted gene, the female inactivated X chromosome. CpG islands are also methylated in the promoter region of a tumor suppressor gene in cancer cells. Therefore, methylation of cytosine can be used as a marker for cancer occurrence, recurrence, and metastasis, and there is a need for a simple method for detecting whether cytosine in a gene is methylated.

特許文献1,2は、DNA試料を重亜硫酸塩で処理してメチル化されていないシトシンをウラシルに変化させ、次いで、ウラシルよりメチル化シトシンを優先的に増幅するプライマーを用いてPCRを行い、増幅の有無を検出することによりシトシンがメチル化されていたか否かを判定する方法を教えている。しかし、この方法は、メチルシトシンではなく大多数を占めるシトシンを変化させるため、全てのシトシンの変換効率が判定結果に影響を与え、その分判定精度が低くなる。   In Patent Documents 1 and 2, DNA samples are treated with bisulfite to change unmethylated cytosine to uracil, and then PCR is performed using primers that preferentially amplify methylated cytosine over uracil. It teaches how to determine whether cytosine has been methylated by detecting the presence or absence of amplification. However, since this method changes the cytosine that occupies the majority instead of methylcytosine, the conversion efficiency of all cytosines affects the determination result, and the determination accuracy decreases accordingly.

また、特許文献3は、5−メチルシトシンと特異的に結合する抗体を1本鎖DNAと接触させ、DNA鎖に結合した抗体量を測定することにより、DNAメチル化率を決定する方法を教えている。しかし、この方法は、抗体の作成や、DNA試料のPCRによる増幅などを行う必要があり、手間がかかる。   Patent Document 3 teaches a method for determining the DNA methylation rate by contacting an antibody that specifically binds to 5-methylcytosine with single-stranded DNA and measuring the amount of antibody bound to the DNA strand. ing. However, this method requires preparation of antibodies and amplification of DNA samples by PCR, which is troublesome.

また、非特許文献1は、2本鎖DNA試料を過マンガン酸カリウム及びヒドロキシルアミンで酸化し、次いでピペリジン処理することにより、2本鎖DNAにミスマッチが存在するか否かを検出できることを教えている。この方法はヒドロキシルアミンが必須である(図2、3参照)。しかし、この方法はミスマッチの存在を検出できるだけであり、DNA試料中のシトシンとメチルシトシンとを区別することはできない。
特表2004−527241号 特表2004−500892号 特表2004−347508号 Chinh Bui et al., “Chemical cleavage reactions of DNA on solid support: application in mutation detection”, BMC Chemical Biology,2003,Vol.3
Non-Patent Document 1 teaches that it is possible to detect whether or not a mismatch exists in double-stranded DNA by oxidizing a double-stranded DNA sample with potassium permanganate and hydroxylamine and then treating with piperidine. Yes. This method requires hydroxylamine (see FIGS. 2 and 3). However, this method can only detect the presence of mismatches and cannot distinguish between cytosine and methylcytosine in DNA samples.
Special table 2004-527241 Special table 2004-500892 Special table 2004-347508 Chinh Bui et al., “Chemical cleavage reactions of DNA on solid support: application in mutation detection”, BMC Chemical Biology, 2003, Vol.3

本発明は、DNA試料中の目的塩基がシトシンであるかメチルシトシンであるかを判定できる簡便な方法、及びそれに用いるプローブ、キット、核酸チップ、及びメチルシトシン検出装置を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a simple method capable of determining whether a target base in a DNA sample is cytosine or methylcytosine, and a probe, kit, nucleic acid chip, and methylcytosine detection apparatus used therefor. .

上記課題を解決するために本発明者らは研究を重ね、以下の知見を得た。
(i) メチルシトシンとシトシンとを区別するために、メチルシトシン,又はシトシンに特異的な反応を誘導し、その反応の有無を検出すれば、目的塩基がシトシンであるかメチルシトシンであるかを判定することができる。しかし、このような反応は、DNA試料中の各ヌクレオチドの塩基に対して等しく引き起こされ、シトシンであるかメチルシトシンであるかが問題となる目的塩基にのみ反応を引き起こすことはできない。
(ii) そこで、目的塩基を有するヌクレオチドを除きそれに隣接する両側の領域と相補的なガイドプローブ(バルジ形成プローブ)とDNA試料とをハイブリダイズさせれば、目的塩基を有するヌクレオチドのみ二重らせんから外部に飛び出したバルジ構造を形成し、DNA試料中のその他のヌクレオチドは二重らせん構造中に埋没するため、目的塩基にのみ反応を引き起こすことができる。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted research and obtained the following knowledge.
(i) In order to distinguish between methylcytosine and cytosine, if a specific reaction is induced to methylcytosine or cytosine and the presence or absence of the reaction is detected, it is determined whether the target base is cytosine or methylcytosine. Can be determined. However, such a reaction is caused equally with respect to the base of each nucleotide in the DNA sample, and the reaction cannot be caused only with respect to the target base in question whether it is cytosine or methylcytosine.
(ii) Therefore, if a DNA sample is hybridized with a guide probe (bulge-forming probe) complementary to both adjacent regions except for the nucleotide having the target base, only the nucleotide having the target base can be removed from the double helix. A bulge structure that protrudes to the outside is formed, and other nucleotides in the DNA sample are buried in the double helix structure, so that the reaction can be caused only by the target base.

また、目的塩基と対応する塩基とだけがミスマッチしているガイドプローブ(ミスマッチ形成プローブ)とDNA試料とをハイブリダイズさせれば、目的塩基を有するヌクレオチドを含む塩基対が二重らせん中で緩んだ構造をとり、DNA試料中のその他のヌクレオチドは二重らせん構造中に埋没するため、目的塩基にのみ反応を引き起こすことができる。
(iii) シトシンよりメチルシトシンの方が、メチル基が結合した炭素原子が酸化を受け易いため、酸化の有無によりシトシンとメチルシトシンとを区別することができる。
In addition, if a guide probe (mismatch forming probe) in which only the target base and the corresponding base are mismatched is hybridized with the DNA sample, the base pair including the nucleotide having the target base is loosened in the double helix. Since it takes a structure and other nucleotides in the DNA sample are buried in the double helix structure, the reaction can be caused only to the target base.
(iii) Since methyl cytosine is more susceptible to oxidation than methyl cytosine than cytosine, cytosine and methyl cytosine can be distinguished by the presence or absence of oxidation.

従って、メチルシトシンに特異的な反応として、目的塩基にのみ酸化反応を誘導し、酸化反応物の有無を検出することにより、そのヌクレオチドがシトシンであるかメチルシトシンであるかを判定することができる。
(iv) 酸化されたDNAを塩基性物質で処理すると、酸化されたメチルシトシンの塩基と糖との間のN−グリコシド結合が分解されるとともに、その酸化メチルシトシンを有するヌクレオチドと隣接するヌクレオチドとの間のホスホジエステル結合も加水分解される。従って、塩基性物質で処理した後に、DNA断片の大きさをPCRなどで検出することにより、問題となる塩基がシトシンであるかメチルシトシンであるかを判定することができる。
(v) また、目的塩基の酸化反応物を標識することによっても、その塩基がシトシンであるかメチルシトシンであるかを判定することができる。この場合、DNA試料中のプローブとハイブリダイズしない1本鎖部分にメチルシトシンが存在すれば酸化されてアルデヒドが生成し、誤検出の原因となる。これを避けるためには、バルジ形成プローブとDNA試料とをハイブリダイズさせた後、酸化処理前に、ハイブリダイズ産物を1本鎖DNA特異的なエキソヌクレアーゼで処理して1本鎖部分を除去すればよい。
(vi) 標識方法として、上記酸化反応物をさらに酸化してアルデヒドを生成し、このアルデヒドを例えばイミノ基を介して酵素で標識する方法がある。この方法によれば、問題となる塩基がメチルシトシンである場合にだけ酵素標識されることになる。
(vii) DNAを重亜硫酸塩で処理すると、シトシンはウラシルに変化するが、メチルシトシンは変化しない。重亜硫酸塩処理されたDNAをウラシルDNAグリコシダーゼで処理し、次いで塩基性物質処理を行うと、目的塩基がウラシルである場合は、ウラシルと糖との間のN−グリコシド結合が分解されるとともに、ウラシルを有していたヌクレオチドと隣接するヌクレオチドとの間のホスホジエステル結合が加水分解される。従って、生じるDNA断片の大きさをPCRなどで検出することにより、目的塩基がシトシンであるかメチルシトシンであるかを判定することができる。
Therefore, as a reaction specific to methylcytosine, it is possible to determine whether the nucleotide is cytosine or methylcytosine by inducing an oxidation reaction only on the target base and detecting the presence or absence of the oxidation reaction product. .
(iv) When the oxidized DNA is treated with a basic substance, the N-glycoside bond between the oxidized methylcytosine base and sugar is degraded, and the nucleotide having the oxidized methylcytosine and the adjacent nucleotide The phosphodiester bond between is also hydrolyzed. Therefore, after treating with a basic substance, it is possible to determine whether the base in question is cytosine or methylcytosine by detecting the size of the DNA fragment by PCR or the like.
(v) It is also possible to determine whether the base is cytosine or methylcytosine by labeling the target base oxidation reaction product. In this case, if methylcytosine is present in a single-stranded portion that does not hybridize with the probe in the DNA sample, it is oxidized to produce an aldehyde, which causes false detection. In order to avoid this, after hybridizing the bulge-forming probe and the DNA sample, before the oxidation treatment, the hybridized product is treated with a single-stranded DNA-specific exonuclease to remove the single-stranded portion. That's fine.
(vi) As a labeling method, there is a method in which the oxidation reaction product is further oxidized to produce an aldehyde, and this aldehyde is labeled with an enzyme via, for example, an imino group. According to this method, the enzyme is labeled only when the base in question is methylcytosine.
(vii) When DNA is treated with bisulfite, cytosine is changed to uracil, but methylcytosine is not changed. When the bisulfite-treated DNA is treated with uracil DNA glycosidase and then treated with a basic substance, when the target base is uracil, the N-glycoside bond between uracil and sugar is decomposed, The phosphodiester bond between the nucleotide that had uracil and the adjacent nucleotide is hydrolyzed. Therefore, it is possible to determine whether the target base is cytosine or methylcytosine by detecting the size of the resulting DNA fragment by PCR or the like.

本発明は、上記知見に基づき完成されたものであり、下記のメチルシトシン検出方法などを提供する。
項1. DNA試料中のシトシンのメチル化を検出する方法であって、
目的とするシトシン又はメチルシトシンがバルジ構造又はミスマッチを形成するようDNA試料とガイドプローブとをハイブリダイズさせる第1工程と、
バルジ構造又はミスマッチを形成するシトシン又はメチルシトシンに特異的な反応を誘導し、この反応の有無によりメチル化を検出する第2工程とを含むメチルシトシン検出方法。
項2. 第1工程が、目的とするシトシン又はメチルシトシンがバルジ構造を形成するようDNA試料とガイドプローブとをハイブリダイズさせる工程であり、
第2工程が、バルジ構造を形成する前記シトシン又はメチルシトシンに特異的な反応を誘導し、この反応の有無によりメチル化を検出する工程である項1に記載のメチルシトシン検出方法。
項3. 第2工程においてメチルシトシンに特異的な反応を誘導する項1に記載のメチルシトシン検出方法。
項4. 第2工程が、バルジ構造又はミスマッチを形成するシトシン又はメチルシトシンに酸化剤を作用させる第2A工程と、酸化剤による酸化反応物の有無を検出する第2B工程とを含む項3に記載のメチルシトシン検出方法。
項5. 第2B工程が、塩基性物質を作用させる工程を含む項4に記載のメチルシトシン検出方法。
項6. 第2B工程が、塩基性物質を作用させる工程の後、DNA試料の断片を検出する工程を含む項5に記載のメチルシトシン検出方法。
項7. バルジ構造又はミスマッチを形成するシトシン又はメチルシトシンを含む領域を増幅することにより、DNA試料の断片を検出する項6に記載のメチルシトシン検出方法。
項8. 塩基性物質として、窒素含有物質を用いる項5に記載のメチルシトシン検出方法。
項9. 第1工程の後、エキソヌクレアーゼ処理によりハイブリダイズ産物の1本鎖部分を除去する工程を有する項3に記載のメチルシトシン検出方法。
項10. 第2B工程が、第2A工程で生成する酸化反応物を標識する工程と、標識物質を検出する工程とを含む項9に記載のメチルシトシン検出方法。
項11. 前記第2B工程が、酸化剤による酸化反応物に対してさらに第2の酸化処理を行なう工程を含む項10に記載のメチルシトシン検出方法。
項12. 標識酵素を用いて標識する項10に記載のメチルシトシン検出方法。
項13. 第2B工程における、目的塩基の酸化反応物がピリミジン環の5位炭素原子の酸化反応物である項4に記載のメチルシトシン検出方法。
項14. 第2A工程が、バルジ構造又はミスマッチを形成するシトシン又はメチルシトシンに酸化剤を作用させて、メチルシトシン部分に式(5)で示されるオスミウム含有複素環基を形成させる工程であり、
第2B工程が、前記オスミウム含有複素環基の有無を検出する工程である、項4に記載のメチルシトシン検出方法。


The present invention has been completed based on the above findings, and provides the following method for detecting methylcytosine and the like.
Item 1. A method for detecting cytosine methylation in a DNA sample, comprising:
A first step of hybridizing a DNA sample and a guide probe so that the target cytosine or methylcytosine forms a bulge structure or mismatch;
A method for detecting methylcytosine comprising a second step of inducing a reaction specific to cytosine or methylcytosine forming a bulge structure or mismatch, and detecting methylation based on the presence or absence of this reaction.
Item 2. The first step is a step of hybridizing the DNA sample and the guide probe so that the target cytosine or methylcytosine forms a bulge structure,
Item 2. The method for detecting methylcytosine according to item 1, wherein the second step is a step of inducing a reaction specific to the cytosine or methylcytosine forming a bulge structure and detecting methylation based on the presence or absence of this reaction.
Item 3. Item 2. The method for detecting methylcytosine according to item 1, wherein a reaction specific to methylcytosine is induced in the second step.
Item 4. The methyl according to Item 3, wherein the second step includes a second A step in which an oxidizing agent is allowed to act on cytosine or methylcytosine forming a bulge structure or mismatch, and a second B step in which the presence or absence of an oxidation reaction product due to the oxidizing agent is detected. Cytosine detection method.
Item 5. Item 5. The method for detecting methylcytosine according to Item 4, wherein the step 2B includes a step of allowing a basic substance to act.
Item 6. Item 6. The method for detecting methylcytosine according to Item 5, wherein the step 2B includes a step of detecting a fragment of the DNA sample after the step of applying a basic substance.
Item 7. Item 7. The method for detecting methylcytosine according to item 6, wherein a fragment of a DNA sample is detected by amplifying a region containing cytosine or methylcytosine that forms a bulge structure or mismatch.
Item 8. Item 6. The methylcytosine detection method according to Item 5, wherein a nitrogen-containing material is used as the basic material.
Item 9. Item 4. The method for detecting methylcytosine according to Item 3, comprising a step of removing the single-stranded portion of the hybridized product by exonuclease treatment after the first step.
Item 10. Item 10. The method for detecting methylcytosine according to Item 9, wherein the step 2B includes a step of labeling the oxidation reaction product generated in the step 2A and a step of detecting the labeling substance.
Item 11. Item 11. The method for detecting methylcytosine according to Item 10, wherein the step 2B includes a step of further performing a second oxidation treatment on the oxidation reaction product by the oxidizing agent.
Item 12. Item 11. The method for detecting methylcytosine according to Item 10, wherein labeling is performed using a labeling enzyme.
Item 13. Item 5. The method for detecting methylcytosine according to Item 4, wherein the oxidation reaction product of the target base in Step 2B is an oxidation reaction product of the 5-position carbon atom of the pyrimidine ring.
Item 14. Step 2A is a step of causing an oxidizing agent to act on cytosine or methylcytosine forming a bulge structure or mismatch to form an osmium-containing heterocyclic group represented by formula (5) in the methylcytosine moiety,
Item 5. The method for detecting methylcytosine according to Item 4, wherein the step 2B is a step of detecting the presence or absence of the osmium-containing heterocyclic group.


(式中、R1及びR2は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、又は置換アルキル基を示す)
項15. 第2B工程が、標識物質により式(5)で示されるオスミウム含有複素環基を標識する工程と、標識化された当該オスミウム含有複素環基を検出する工程とを含む項14に記載のメチルシトシン検出方法。
項16. 第1工程で使用されるガイドプローブが、蛍光物質が結合されたガイドプローブであり、且つ
第2B工程が、前記蛍光物質に対して蛍光共鳴エネルギー移動を生じさせる蛍光物質を用いて、式(5)で示されるオスミウム含有複素環基を標識する工程と、蛍光共鳴エネルギー移動の有無を測定する工程とを含む、
項14に記載のメチルシトシン検出方法。
項17. 第1工程で使用されるガイドプローブが、式(5)で示されるオスミウム含有複素環基の存在によって消光する蛍光物質を結合させたガイドプローブであり、且つ
第2B工程が、前記蛍光物質の消光の有無を測定する工程である、
項14に記載のメチルシトシン検出方法。
項18. 第2工程における目的塩基に特異的な反応がシトシンに特異的な反応である請求項1に記載のメチルシトシン検出方法。
項19. 第2工程が、目的塩基を重亜硫酸塩処理する第2C工程と、第2C工程で生成するウラシルを検出する第2D工程とを含む項18に記載のメチルシトシン検出方法。
項20. 第2工程が、第1工程で得られたハイブリダイズ産物において、前記ガイドプローブとDNA試料中のメチルシトシンとをクロスリンクさせる第2E工程と、前記ガイドプローブとDNA試料とのクロスリンクの有無を検出する第2F工程とを含む項3に記載のメチルシトシン検出方法。
項21. ガイドプローブの長さが20〜100塩基の長さである項1に記載のメチルシトシン検出方法。
項22. ガイドプローブの長さが40〜100塩基である項5に記載のメチルシトシン検出方法。
項23. ガイドプローブが固相担体に結合されたものである項1に記載のメチルシトシン検出方法。
項24. DNA試料のシトシンであるかメチルシトシンであるかを検出するべき目的塩基を有するヌクレオチドを除く領域と相補的なメチルシトシン検出用プローブ。
項25. DNA試料とハイブリダイズするメチルシトシン検出用プローブであって、DNA試料のシトシンであるかメチルシトシンであるかを検出するべき目的塩基との間でのみミスマッチするメチルシトシン検出用プローブ。
項26. 項24又は25に記載のプローブとDNA試料とのハイブリダイズ産物。
項27. 項24又は25に記載のプローブと、メチルシトシンを酸化可能な試薬とを備えるメチルシトシン検出用キット。
項28. 酸化されたメチルシトシンを有するヌクレオチドとそれに隣接するヌクレオチドとの間の結合を切断可能な塩基性物質を備える項27に記載のメチルシトシン検出用キット。
項29. 1本鎖DNAを特異的に分解するエキソヌクレアーゼと、末端にNHNH−基、又はNHO−基を有するビオチン又はアビジンと、アビジン又はビオチンと結合した標識酵素と、標識酵素の発色基質とを備える項27に記載のメチルシトシン検出用キット。
項30. 1本鎖DNAを特異的に分解するエキソヌクレアーゼと、下記式(1)又は(2)の標識物質とを備える項27に記載のメチルシトシン検出用キット。
(Wherein R1 and R2 are the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a substituted alkyl group)
Item 15. Item 15. The methylcytosine according to item 14, wherein the step 2B includes a step of labeling the osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5) with a labeling substance and a step of detecting the labeled osmium-containing heterocyclic group. Detection method.
Item 16. The guide probe used in the first step is a guide probe to which a fluorescent material is bound, and the second B step uses a fluorescent material that causes fluorescence resonance energy transfer with respect to the fluorescent material. And a step of measuring the presence or absence of fluorescence resonance energy transfer.
Item 15. The method for detecting methylcytosine according to Item 14.
Item 17. The guide probe used in the first step is a guide probe to which a fluorescent material that is quenched by the presence of the osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5) is bound, and the second B step is the quenching of the fluorescent material Is a step of measuring the presence or absence of
Item 15. The method for detecting methylcytosine according to Item 14.
Item 18. The method for detecting methylcytosine according to claim 1, wherein the reaction specific to the target base in the second step is a reaction specific to cytosine.
Item 19. Item 19. The methylcytosine detection method according to Item 18, wherein the second step includes a second C step of treating the target base with bisulfite and a second D step of detecting uracil generated in the second C step.
Item 20. In the second step, in the hybridized product obtained in the first step, the second E step of cross-linking the guide probe and methylcytosine in the DNA sample, and the presence or absence of cross-linking between the guide probe and the DNA sample. Item 4. The method for detecting methylcytosine according to Item 3, comprising a second F step of detection.
Item 21. Item 2. The method for detecting methylcytosine according to Item 1, wherein the length of the guide probe is 20 to 100 bases.
Item 22. Item 6. The method for detecting methylcytosine according to Item 5, wherein the length of the guide probe is 40 to 100 bases.
Item 23. Item 2. The method for detecting methylcytosine according to Item 1, wherein the guide probe is bound to a solid phase carrier.
Item 24. A probe for detecting methylcytosine complementary to a region excluding a nucleotide having a target base to be detected whether it is cytosine or methylcytosine in a DNA sample.
Item 25. A probe for detecting methylcytosine which hybridizes with a DNA sample and which mismatches only with a target base to detect whether it is cytosine or methylcytosine in a DNA sample.
Item 26. Item 26. A hybridized product of the probe according to Item 24 or 25 and a DNA sample.
Item 27. Item 26. A kit for detecting methylcytosine comprising the probe according to item 24 or 25 and a reagent capable of oxidizing methylcytosine.
Item 28. Item 28. The kit for detecting methylcytosine according to item 27, comprising a basic substance capable of cleaving a bond between a nucleotide having oxidized methylcytosine and a nucleotide adjacent thereto.
Item 29. And specifically degrades exonuclease single-stranded DNA, NH 2 NH- group at the terminal, or a biotin or avidin with a NH 2 O-group, and the labeling enzyme linked to avidin or biotin, a chromogenic substrate of the labeling enzyme Item 28. A kit for detecting methylcytosine according to Item 27.
Item 30. Item 28. A kit for detecting methylcytosine according to item 27, comprising an exonuclease that specifically degrades single-stranded DNA and a labeling substance of the following formula (1) or (2).

(式中、Rは標識物質を示す。) (In the formula, R represents a labeling substance.)

(式中、Rは標識物質を示す。)
項31. メチルシトシンを酸化可能な試薬として、オスミウム酸塩とビピリジンとを備える項27に記載のメチルシトシン検出用キット。
項32.
メチルシトシン検出用プローブが、蛍光物質が結合されてなるものである、請求項31に記載のメチルシトシン検出用キット。
項33. メチルシトシン検出用プローブが、式(5)で示されるオスミウム含有複素環基の存在によって消光する蛍光物質が結合されてなるものである、項31に記載のメチルシトシン検出用キット。
項34. 項24又は25に記載のプローブと、重亜硫酸塩とを備えるメチルシトシン検出用キット。
項35. メチルシトシンと特異的に結合可能な基を結合させた項24又は25に記載のプローブを備えるメチルシトシン検出用キット。
項36. 項24又は25に記載のプローブの1種以上が、基体上に固定された核酸チップ。
項37. 項36に記載の核酸チップと、チップ上の発色パターンを検出できる装置とを備えるメチルシトシン検出装置。
(In the formula, R represents a labeling substance.)
Item 31. Item 28. The kit for detecting methylcytosine according to item 27, comprising osmate and bipyridine as a reagent capable of oxidizing methylcytosine.
Item 32.
32. The methyl cytosine detection kit according to claim 31, wherein the methyl cytosine detection probe has a fluorescent substance bound thereto.
Item 33. Item 32. The methylcytosine detection kit according to Item 31, wherein the methylcytosine detection probe is formed by binding a fluorescent substance that is quenched by the presence of the osmium-containing heterocyclic group represented by formula (5).
Item 34. Item 26. A kit for detecting methylcytosine comprising the probe according to Item 24 or 25 and bisulfite.
Item 35. Item 26. A kit for detecting methylcytosine, comprising the probe according to item 24 or 25 to which a group capable of specifically binding to methylcytosine is bound.
Item 36. Item 26. A nucleic acid chip in which one or more of the probes according to Item 24 or 25 are immobilized on a substrate.
Item 37. Item 37. A methylcytosine detection device comprising the nucleic acid chip according to Item 36 and a device capable of detecting a color development pattern on the chip.

本発明の第1の方法の手順を説明する図である。It is a figure explaining the procedure of the 1st method of this invention. 本発明の第2の方法の手順を説明する図である。It is a figure explaining the procedure of the 2nd method of this invention. 実施例1及び比較例1で行った電気泳動の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the electrophoresis performed in Example 1 and Comparative Example 1. 実施例2で行った電気泳動の結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the results of electrophoresis performed in Example 2. 実施例3で行った電気泳動の結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the results of electrophoresis performed in Example 3. 実施例4で行った電気泳動の結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the results of electrophoresis performed in Example 4. 実施例5で行った電気泳動の結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the results of electrophoresis performed in Example 5. 実施例6で行った電気泳動の結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the results of electrophoresis performed in Example 6. 実施例7で行ったリアルタイムPCRでの蛍光強度の変化を示す図である。(A)はバルジ生成プローブを用いることによりメチルシトシンを検出できたことを示しており、(B)は酸化処理することによりメチルシトシンを検出できたことを示している。It is a figure which shows the change of the fluorescence intensity by real-time PCR performed in Example 7. FIG. (A) shows that methylcytosine could be detected by using a bulge-forming probe, and (B) shows that methylcytosine could be detected by oxidation treatment. 実施例7で行ったリアルタイムPCRの増幅産物量を比較したグラグである。FIG. 6 is a graph comparing the amount of amplification product of real-time PCR performed in Example 7. FIG. 実施例8で行った矩形波ボルタンメトリー測定の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the rectangular wave voltammetry measurement performed in Example 8. 実施例9で行った蛍光強度の測定の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the measurement of the fluorescence intensity performed in Example 9. 実施例10で行った蛍光強度の測定の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the measurement of the fluorescence intensity performed in Example 10. 実施例11で行った電気泳動の結果を示す図である。10 is a diagram showing the results of electrophoresis performed in Example 11. FIG.

以下、本発明を詳細に説明する。
(I)メチルシトシン検出方法
DNA試料中のシトシンのメチル化を検出する方法であって、目的とする塩基であるシトシン又はメチルシトシンがバルジ構造又はミスマッチを形成するようDNA試料とガイドプローブとをハイブリダイズさせる第1工程と、バルジ構造又はミスマッチを形成する目的塩基に特異的な反応を誘導し、この反応の有無によりメチル化を検出する第2工程とを含む方法である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
(I) Method for detecting methylcytosine A method for detecting methylation of cytosine in a DNA sample, wherein the DNA sample and a guide probe are hybridized so that the target base cytosine or methylcytosine forms a bulge structure or mismatch. It is a method comprising a first step of making soybeans and a second step of inducing a reaction specific to the target base that forms a bulge structure or mismatch and detecting methylation based on the presence or absence of this reaction.

「目的塩基のバルジ構造」とは、DNA試料とプローブとで形成される2本鎖核酸において、塩基対を形成せずに2本鎖から外部に飛び出した、目的塩基(シトシン又はメチルシトシン)を含むヌクレオチドからなる膨らみをいう。   “Bulge structure of target base” refers to a target base (cytosine or methylcytosine) that has jumped out of the double strand without forming a base pair in a double-stranded nucleic acid formed by a DNA sample and a probe. A bulge consisting of nucleotides containing.

第2工程がメチルシトシンに特異的な反応を誘導するものである場合、第2工程は、それには限定されないが、バルジ構造又はミスマッチを形成するシトシン又はメチルシトシンを酸化処理する第2A工程と、目的塩基の酸化の有無(具体的には、炭素原子の酸化の有無)を検出する第2B工程とを含むものとすることができる。第2B工程では、酸化反応物が検出されれば目的塩基がメチルシトシンであると判定することができる。   If the second step is to induce a reaction specific to methylcytosine, the second step is, but is not limited to, a second A step of oxidizing cytosine or methylcytosine that forms a bulge structure or mismatch; And 2B step of detecting whether or not the target base is oxidized (specifically, whether or not the carbon atom is oxidized). In step 2B, if an oxidation reaction product is detected, it can be determined that the target base is methylcytosine.

さらに、第2B工程における判定方法により、第1及び第2の二つの方法に分類される。第1工程は、両方法で共通である。   Furthermore, according to the determination method in the 2B step, it is classified into the first and second methods. The first step is common to both methods.

また、第2工程がシトシンに特異的な反応を誘導するものである場合、第2工程は、それには限定されないが、目的塩基を重亜硫酸塩処理する第2C工程と、目的塩基のウラシルへの変化の有無を検出する第2D工程とを含むものとすることができる。第2D工程では、ウラシルになっている場合に目的塩基がシトシンであると判定することができる。この方法を第3の方法とする。   In addition, when the second step induces a reaction specific to cytosine, the second step is not limited thereto, but the second step of treating the target base with bisulfite, and the step of converting the target base to uracil. 2D process of detecting the presence or absence of a change. In the second step D, it can be determined that the target base is cytosine when it is uracil. This method is a third method.

そして更に、第2工程は、第1工程で得られたハイブリダイズ産物において、前記ガイドプローブとDNA試料中のメチルシトシンとをクロスリンクさせる第2E工程と、前記ガイドプローブとDNA試料とのクロスリンクの有無を検出する第2F工程とを含むものとすることができる。第2F工程では、前記ガイドプローブとDNA試料がクロスリンクされている場合に目的塩基がメチルシトシンであると判定することができる。この方法を第4の方法とする。
DNA試料
DNA試料は、血液、尿、痰、精液、髪、皮膚などの生体サンプルそのものであってもよく、生体サンプルから単離されたものであってもよいが、単離されたDNAを用いることが好ましい。
ハイブリダイゼーション
前述したように、DNA試料中の目的塩基に特異的な反応を誘導するためには、酸化剤などが目的塩基に接近する必要があるが、通常各ヌクレオチドは2本鎖DNAのらせん構造中に埋没していて、酸化剤が接近できない。
Further, the second step includes a second E step of cross-linking the guide probe and methylcytosine in the DNA sample in the hybridized product obtained in the first step, and a cross-linking of the guide probe and the DNA sample. The 2nd F process which detects the presence or absence of this can be included. In the second F step, when the guide probe and the DNA sample are cross-linked, it can be determined that the target base is methylcytosine. This method is the fourth method.
DNA sample The DNA sample may be a biological sample itself such as blood, urine, sputum, semen, hair, skin, etc., or may be isolated from a biological sample, but uses isolated DNA. It is preferable.
Hybridization As described above, in order to induce a reaction specific to a target base in a DNA sample, it is necessary for an oxidizing agent or the like to approach the target base. Usually, each nucleotide has a helical structure of double-stranded DNA. It is buried inside and the oxidant is inaccessible.

従って、本発明方法では、一つの選択肢として、シトシンであるかメチルシトシンであるかが問題となる目的塩基のみ塩基対を形成せずにその塩基を有するヌクレオチドが外部に飛び出した2本鎖DNAを作製する。このためには、例えば、DNA試料の目的塩基を有するヌクレオチドを除く領域、即ち目的塩基を有するヌクレオチドを除きそれに隣接する両側の領域と相補的なガイドプローブとDNA試料とをハイブリダイズさせる。このガイドプローブは、2本鎖DNAから飛び出した、目的塩基を有するヌクレオチドの「バルジ」を形成するためのバルシ生成プローブである。   Therefore, in the method of the present invention, as one option, a double-stranded DNA in which nucleotides having the base jump out to the outside without forming a base pair only for the target base, which is a problem whether it is cytosine or methylcytosine. Make it. For this purpose, for example, a DNA sample is hybridized with a guide probe complementary to a region excluding a nucleotide having a target base of the DNA sample, that is, a region on both sides adjacent to the region excluding the nucleotide having the target base. This guide probe is a bulge generating probe for forming a “bulge” of a nucleotide having a target base, which jumps out of double-stranded DNA.

プローブは上記両側の領域に相補的である。メチルシトシンの他にチミンもピリミジン環の5位炭素にメチル基を有するため酸化を受け易い。従って、チミンの誤検出を避ける必要があるため、プローブは上記両側の領域に相補的なものとする。また、目的塩基のみ塩基対を作らないように設計され、これにより目的塩基に隣接してチミンが存在していても、それが酸化されてメチルシトシンの誤検出の原因となることがない。   The probe is complementary to the regions on both sides. In addition to methylcytosine, thymine is susceptible to oxidation because it has a methyl group at the 5-position carbon of the pyrimidine ring. Accordingly, since it is necessary to avoid false detection of thymine, the probe is complementary to the regions on both sides. Moreover, it is designed so that only the target base does not form a base pair, so that even if thymine is present adjacent to the target base, it will not be oxidized and cause misdetection of methylcytosine.

また本発明方法では、第2の選択肢として、目的塩基のみミスマッチするようにして2本鎖DNAを作製する。ミスマッチによって孤立したメチルシトシンは、バジル構造を形成した場合と同様に、酸化を受け易い。目的塩基のみでミスマッチさせるには、DNA試料との間で目的塩基のみミスマッチするようなガイドプローブとDNA試料とをハイブリダイズさせればよい。このガイドプローブは、2本鎖DNA中でミスマッチ塩基対からなる緩んだ構造を形成するためのミスマッチ生成プローブである。ミスマッチ生成プローブとDNA試料との間では、ミスマッチ塩基対を除き全ての塩基対が相補的である。   In the method of the present invention, as a second option, double-stranded DNA is prepared so that only the target base is mismatched. Methylcytosine isolated by mismatch is susceptible to oxidation as in the case of forming a basil structure. In order to make a mismatch only with the target base, a DNA probe and a guide probe that only mismatches with the DNA base may be hybridized. This guide probe is a mismatch generating probe for forming a loose structure consisting of mismatched base pairs in double-stranded DNA. Between the mismatch generating probe and the DNA sample, all base pairs are complementary except for mismatched base pairs.

ガイドプローブの好適な長さは各方法で異なっており、通常、20〜100塩基程度が好ましく、20〜50塩基程度がより好ましい。中でも、第1の方法では40〜100塩基程度が好ましく、50〜80塩基程度がより好ましい。また、この程度の長さであれば、安定に2本鎖を形成できるとともに、DNA自動合成機で合成することができる。第1の方法では、後述するように、プローブとの2本鎖形成領域に対してPCRなどの核酸増幅を行う場合があるため、PCRプライマーが結合できる程度の長さのプローブが必要となる。   The suitable length of the guide probe varies depending on the method, and is usually preferably about 20 to 100 bases, more preferably about 20 to 50 bases. Among these, in the first method, about 40 to 100 bases are preferable, and about 50 to 80 bases are more preferable. Moreover, if it is this length, while being able to form a double strand stably, it can synthesize | combine with a DNA automatic synthesizer. In the first method, as will be described later, a nucleic acid amplification such as PCR may be performed on a double-stranded forming region with the probe, so that a probe long enough to allow PCR primers to bind is required.

また、ガイドプローブを、どの位置にバルジ又はミスマッチを形成するように設計するかは特に限定されない。好ましくは、目的塩基のバルジ又はミスマッチを2本鎖の中央付近に形成できるように設計すればよい。   In addition, there is no particular limitation as to where the guide probe is designed to form a bulge or mismatch. Preferably, it may be designed so that the bulge or mismatch of the target base can be formed near the center of the double strand.

ガイドプローブは、上記領域とハイブリダイズできるようにそれに相補的なものであればよく、DNA、RNA、ペプチド核酸(PNA)、修飾核酸などのいずれであってもよい。DNA試料として細胞抽出液のようにヌクレアーゼを含むものを用いる場合は、修飾核酸プローブとすることによりヌクレアーゼによる分解を受け難くなる。修飾核酸としては、ホスホロチオエート修飾核酸、モルホリノ修飾核酸、2'−O−アルキル核酸、2'−N−アルキル核酸、2'−S−アルキル核酸、2'−ハロゲン核酸などが挙げられる。また、ハイブリダイゼーションを安定化するため、プローブの配列中に2−アミノアデニン、5−アルキニルウリジンのような修飾塩基を有するヌクレオチドを配したり、プローブの末端又は内部をアミン、ポリアミン等で修飾したり、プローブの末端にジデオキシヌクレオチドを付加したりすることもできる。   The guide probe only needs to be complementary so that it can hybridize with the above region, and may be any of DNA, RNA, peptide nucleic acid (PNA), modified nucleic acid, and the like. When a DNA sample containing a nuclease such as a cell extract is used, it becomes difficult to be degraded by a nuclease by using a modified nucleic acid probe. Examples of the modified nucleic acid include phosphorothioate modified nucleic acid, morpholino modified nucleic acid, 2′-O-alkyl nucleic acid, 2′-N-alkyl nucleic acid, 2′-S-alkyl nucleic acid, 2′-halogen nucleic acid and the like. In addition, in order to stabilize hybridization, nucleotides having a modified base such as 2-aminoadenine and 5-alkynyluridine are arranged in the probe sequence, or the end or the inside of the probe is modified with amine, polyamine or the like. Alternatively, a dideoxynucleotide can be added to the end of the probe.

また、核酸プローブは、ビーズ状又は平板状の担体に固定されていることが好ましく、これにより、プローブに結合したDNA試料に対して順次異なる処理を行ったり、処理間にDNA試料を洗浄することができる。また、プローブの再利用が可能となる。このような担体材料として、例えば、ポリスチレン、金、ガラス、磁性を持つ酸化鉄微粒子、量子ドット性を持つ硫化亜鉛微粒子などが挙げられる。   In addition, the nucleic acid probe is preferably fixed to a bead-shaped or flat-shaped carrier, whereby different treatments are sequentially performed on the DNA sample bound to the probe, or the DNA sample is washed between the treatments. Can do. In addition, the probe can be reused. Examples of such a carrier material include polystyrene, gold, glass, magnetic iron oxide fine particles, and zinc sulfide fine particles having quantum dot properties.

ハイブリダイゼーションの条件は特に限定されない。DNA試料の種類、プローブの長さなどによって異なるが、例えば、pH7のリン酸ナトリウム緩衝液などのハイブリダイゼーション溶液を用いて室温〜100℃程度で5分間〜1時間程度処理した後、pH7のリン酸ナトリウム緩衝液などを用いて5〜25℃程度で1〜5分間程度洗浄する条件が挙げられる。
<第1の方法・第2の方法>
酸化処理
第1、第2の方法では、第2工程において目的塩基を含むハイブリダイズ産物を酸化剤で処理し、目的塩基がメチルシトシンである場合は、メチル基を有する炭素原子を酸化する(第2A工程)。メチルシトシンとしては5−メチルシトシンが代表的である。5−メチルシトシンは、シトシンに比べて、ピリミジン環の5位炭素原子が酸化され易いため、酸化処理物を比較して、酸化反応物の有無を検出すること(第2B工程)により両者を識別できる。
Hybridization conditions are not particularly limited. Depending on the type of DNA sample, the length of the probe, etc., for example, after treatment with a hybridization solution such as pH 7 sodium phosphate buffer at room temperature to about 100 ° C. for about 5 minutes to 1 hour, pH 7 phosphorous The conditions include washing for about 1 to 5 minutes at about 5 to 25 ° C. using a sodium acid buffer or the like.
<First Method / Second Method>
In the first and second methods of oxidation treatment , the hybridization product containing the target base is treated with an oxidizing agent in the second step. When the target base is methylcytosine, the carbon atom having a methyl group is oxidized (first step). 2A step). A typical methylcytosine is 5-methylcytosine. Since 5-methylcytosine is more likely to be oxidized at the 5-position carbon atom of the pyrimidine ring than cytosine, the oxidized products are compared to detect the presence or absence of oxidation reactants (step 2B). it can.

DNA試料の5−メチルシトシン部分の酸化反応後の構造の代表例としては、下記の式(3)で示されるジヒドロキシ置換ピリミジル基、又は下記の式(4)で示されるエポキシ置換ピリミジル基が挙げられる。   Typical examples of the structure after the oxidation reaction of the 5-methylcytosine portion of the DNA sample include a dihydroxy-substituted pyrimidyl group represented by the following formula (3) or an epoxy-substituted pyrimidyl group represented by the following formula (4). It is done.

本発明方法では、炭素原子を酸化できる公知の酸化剤を制限なく使用できる。このような酸化剤として、ピリミジン環の5位炭素原子と6位炭素原子との間の2重結合を酸化できる酸化剤、例えば、過マンガン酸カリウム(KMnO)のような過マンガン酸塩;四酸化オスミウム(OsO)、オスミウム酸カリウム(KOsO)のようなオスミウム酸塩、タングステン酸ナトリウム(NaWO)のようなタングステン酸塩、過ヨウ素酸ナトリウム(NaIO)のような過ヨウ素酸塩、過酸化水素(H)、t−ブチルヒドロペルオキシド(t−BuOOH)、過安息香酸及びその置換体(m−クロロ過安息香酸(mCPBA)、3,5−ジニトロ過安息香酸)、ヨウ素(I)、酸化レニウム(Re)、過酢酸(AcOOH)及びその置換体、マンガン−サレン錯体などが挙げられる。In the method of the present invention, a known oxidizing agent capable of oxidizing a carbon atom can be used without limitation. As such an oxidizing agent, an oxidizing agent capable of oxidizing a double bond between the 5-position carbon atom and the 6-position carbon atom of the pyrimidine ring, for example, a permanganate such as potassium permanganate (KMnO 4 ); Osmium tetroxide (OsO 4 ), osmates such as potassium osmate (K 2 OsO 4 ), tungstates such as sodium tungstate (Na 2 WO 4 ), and sodium periodate (NaIO 4 ) Periodate, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), t-butyl hydroperoxide (t-BuOOH), perbenzoic acid and its substitutes (m-chloroperbenzoic acid (mCPBA), 3,5-dinitro Perbenzoic acid), iodine (I 2 ), rhenium oxide (Re 2 O 7 ), peracetic acid (AcOOH) and its substitutes, manganese-salen complexes, and the like. It is done.

また、上記の炭素−炭素2重結合を酸化できる酸化剤が還元状態になったときにこれを再酸化する作用のある酸化剤も使用できる。このような再酸化剤として、N−メチルモルホリンN−オキシド(NMO)、フェリシアン化カリウム(KFe(CN))等が挙げられる。2重結合の酸化剤とその再酸化剤とを含むものとしてオキソン(Oxone)(デュポン社製)・重過硫酸カリウム(KHSO)のような重過硫酸塩が挙げられる。In addition, an oxidizing agent capable of reoxidizing the oxidizing agent capable of oxidizing the carbon-carbon double bond when it is in a reduced state can be used. Examples of such a reoxidant include N-methylmorpholine N-oxide (NMO), potassium ferricyanide (K 3 Fe (CN) 6 ), and the like. Bipersulfates such as oxone (manufactured by DuPont) / potassium bipersulfate (KHSO 5 ) may be mentioned as those containing a double bond oxidizing agent and its reoxidizing agent.

その他、酸化バナジウムアセチルアセトナート、酸素、次亜塩素酸ナトリウム(NaOCl)のような次亜塩素酸塩、ジメチルジオキシランなどの酸化補助剤も使用できる。   In addition, oxidation aids such as vanadium oxide acetylacetonate, oxygen, hypochlorite such as sodium hypochlorite (NaOCl), and dimethyldioxirane can also be used.

酸化処理は、酸化剤の種類に応じた濃度(例えば0.1〜1000 mM)の酸化剤水溶液をハイブリダイズ産物に添加して、温度0〜40℃程度で1分間〜1時間程度行えばよい。酸化処理は、pH7〜9程度の塩基性条件下で行うことが好ましく、これにより酸化速度が高くなりシトシンとメチルシトシンとを一層明確に区別できるようになる。また上記pH範囲内であれば、2本鎖が安定に保たれる。   The oxidation treatment may be performed by adding an oxidizing agent aqueous solution having a concentration (for example, 0.1 to 1000 mM) according to the type of oxidizing agent to the hybridized product and at a temperature of about 0 to 40 ° C. for about 1 minute to 1 hour. The oxidation treatment is preferably performed under basic conditions of about pH 7 to 9, whereby the oxidation rate is increased and cytosine and methylcytosine can be more clearly distinguished. Moreover, if it is in the said pH range, a double strand will be maintained stably.

上記範囲内で、酸化剤の種類に応じて適した条件を選択すればよい。また、例えばオスミウム酸塩にはフェリシアン化カリウムやメチルモルホリンオキシド等の酸化活性化剤を併用することができる。   Within the above range, suitable conditions may be selected according to the type of oxidizing agent. In addition, for example, osmate can be used in combination with an oxidizing activator such as potassium ferricyanide or methylmorpholine oxide.

また、酸化反応液に、ピリジン、ビピリジン、又はフェナンスロリンのような酸化剤に配位できる化合物を10〜500mM程度添加することにより反応速度が高くなる。なお、ビピリジンを添加して酸化処理を行う場合、式(3)で示されるジヒドロキシ置換ピリミジル基を生成させるには、Na2SO3のような亜硫酸塩で処理することが必要である。このような亜硫酸塩による処理条件は公知である。In addition, the reaction rate is increased by adding about 10 to 500 mM of a compound capable of coordinating with an oxidizing agent such as pyridine, bipyridine, or phenanthroline to the oxidation reaction solution. In addition, when performing an oxidation treatment by adding bipyridine, it is necessary to treat with a sulfite such as Na 2 SO 3 in order to generate a dihydroxy-substituted pyrimidyl group represented by the formula (3). Such treatment conditions with sulfites are known.

さらに、ピリジン、ビピリジン又はフェナンスロリンの存在下で、炭素−炭素2重結合を酸化できる酸化剤と再酸化剤とを併用するには、酸化速度が著しく高くなり、その結果、シトシンとメチルシトシンとを一層明確に区別できるようになる。再酸化剤の使用量は、その種類により異なるが、通常10mM〜1M程度とすることができ、10〜100mM程度が好ましい。
第1の方法
第1の方法を図1を参照しながら説明する。
Furthermore, in the presence of pyridine, bipyridine or phenanthroline, the combined use of an oxidizing agent capable of oxidizing a carbon-carbon double bond and a reoxidizing agent results in a significantly higher oxidation rate, resulting in cytosine and methylcytosine. Can be more clearly distinguished. Although the usage-amount of a reoxidant changes with the kinds, it can be normally set to about 10 mM-1M, and about 10-100 mM is preferable.
First Method The first method will be described with reference to FIG.

第1の方法では、ハイブリダイズ産物に含まれる目的塩基の酸化処理物を塩基性物質で処理する。これにより、酸化されたメチルデオキシシチジル酸が、酸化されたメチルシトシンと糖とに分解されるとともに、酸化されたメチルデオキシシチジル酸とそれに隣接するヌクレオチドとの間のホスホジエステル結合が加水分解される。従って、第1の方法では、塩基性物質処理によりこのような分解が生じるような酸化剤を用いる。塩基の炭素原子を酸化できる酸化剤であれば、塩基性物質処理によりこのような分解が生じる。このような酸化剤として、例えば、上記例示したものを使用できる。中でも、酸化反応効率の点で、過マンガン酸塩、四酸化オスミウム、オスミウム酸カリウムのようなオスミウム酸塩が好ましく、四酸化オスミウムがより好ましい。   In the first method, the oxidation product of the target base contained in the hybridized product is treated with a basic substance. This breaks down oxidized methyldeoxycytidylic acid into oxidized methylcytosine and sugar and hydrolyzes the phosphodiester bond between oxidized methyldeoxycytidylic acid and the adjacent nucleotide. Is done. Therefore, in the first method, an oxidizing agent that causes such decomposition by the basic substance treatment is used. If the oxidizing agent can oxidize the carbon atom of the base, such decomposition is caused by the basic substance treatment. As such an oxidizing agent, for example, those exemplified above can be used. Among these, in terms of oxidation reaction efficiency, osmates such as permanganate, osmium tetroxide, and potassium osmate are preferable, and osmium tetroxide is more preferable.

酸化処理に続き、塩基性物質処理を行う(図1a)。目的塩基がメチルシトシンであればメチルシトシンが酸化されるため、プローブとハイブリダイズした領域は塩基性物質処理により目的塩基を有するヌクレオチドの部分で切断される。一方、目的塩基がシトシンであればシトシンは酸化されないため、プローブとハイブリダイズした領域は塩基性物質処理によっても切断されない。従って、目的塩基を有するヌクレオチドとそれに隣接する両ヌクレオチドとの間の少なくとも1つのホスホジエステル結合が分解されたか否かを判定すれば、目的塩基が酸化されたか否か、ひいては目的塩基がシトシンであるかメチルシトシンであるかを判定することができる。即ち、塩基性物質処理によって、メチルシトシン部分で特異的な切断が生るため、生成するDNA断片の大きさを測定することによって、メチルシトシンの有無が判定できる。   Following the oxidation treatment, a basic substance treatment is performed (FIG. 1a). If the target base is methylcytosine, methylcytosine is oxidized, so that the region hybridized with the probe is cleaved at the nucleotide portion having the target base by the basic substance treatment. On the other hand, if the target base is cytosine, cytosine is not oxidized, and the region hybridized with the probe is not cleaved even by treatment with a basic substance. Therefore, if it is determined whether or not at least one phosphodiester bond between the nucleotide having the target base and both nucleotides adjacent thereto has been degraded, it is determined whether or not the target base is oxidized, and thus the target base is cytosine. Or methylcytosine can be determined. In other words, since specific cleavage occurs at the methylcytosine moiety by the basic substance treatment, the presence or absence of methylcytosine can be determined by measuring the size of the generated DNA fragment.

このような塩基性物質としては、例えばピペリジン、アニリン等の窒素含有塩基性物質を用いることができる。中でも、反応効率がよい点で、ピペリジンが好ましい。   As such a basic substance, for example, a nitrogen-containing basic substance such as piperidine or aniline can be used. Of these, piperidine is preferred because of its high reaction efficiency.

塩基性物質による処理は、その種類に応じて適切な濃度の水溶液をDNA試料に添加し、60〜100℃程度で1分間〜1時間程度行えばよい。   The treatment with the basic substance may be carried out by adding an aqueous solution having an appropriate concentration to the DNA sample according to the kind thereof and at about 60 to 100 ° C. for about 1 minute to 1 hour.

ホスホジエステル結合の分解の有無は、塩基性物質処理により得られるDNA断片のうち目的塩基を有するヌクレオチドを含むものの大きさを検出することにより知ることができる。   The presence or absence of decomposition of the phosphodiester bond can be known by detecting the size of a DNA fragment obtained by treatment with a basic substance containing a nucleotide having a target base.

例えば、塩基処理後のDNA試料の目的塩基を有するヌクレオチドを含む領域に対して核酸増幅を行い、このDNA領域全体が増幅したか否かを電気泳動などで検出することにより、目的塩基を有するヌクレオチドとそれに隣接するヌクレオチドとの間のホスホジエステル結合が分解されたか否かが分かる。代表的には、プローブとハイブリダイズさせた領域全体を増幅できるプライマーを用いてPCRを行い、増幅産物を電気泳動に供すればよい(図1b)。特に、Real Time PCRを行うときには、PCRのサイクル毎の増幅効率をモニタリングすることができるため、増幅の有無を効率よく検出できる。また、採取した細胞群の中でどの程度の細胞がメチル化されているかを定量することができる。   For example, a nucleotide having a target base is obtained by performing nucleic acid amplification on a region containing a nucleotide having a target base in a DNA sample after base treatment and detecting whether or not the entire DNA region has been amplified by electrophoresis or the like. It can be seen whether or not the phosphodiester bond between and the adjacent nucleotides has been broken. Typically, PCR may be performed using a primer capable of amplifying the entire region hybridized with the probe, and the amplified product may be subjected to electrophoresis (FIG. 1b). In particular, when performing Real Time PCR, the amplification efficiency for each PCR cycle can be monitored, so that the presence or absence of amplification can be detected efficiently. In addition, it is possible to quantify how many cells are methylated in the collected cell group.

また、質量分析によりDNA断片の重さを測定したり、水晶発振子マイクロバランスを用いた電気化学的分析により、ホスホジエステル結合の有無を調べることによっても、目的塩基を有するヌクレオチドヌクレオチドとそれに隣接するヌクレオチドとの間のホスホジエステル結合が分解されたか否かを検出することができる。さらに、表面プラズモン共鳴によるDNA断片の重量に対する応答量を検出することによってもホスホジエステル結合が分解されたか否かを検出することができる。   Also, nucleotide nucleotides having the target base and adjacent to them can be measured by measuring the weight of DNA fragments by mass spectrometry or by examining the presence or absence of phosphodiester bonds by electrochemical analysis using quartz crystal microbalance. It can be detected whether the phosphodiester bond between the nucleotides has been broken. Furthermore, it is possible to detect whether or not the phosphodiester bond has been decomposed by detecting the amount of response to the weight of the DNA fragment by surface plasmon resonance.

第2の方法
第2の方法では、ハイブリダイズ産物に含まれる目的塩基の酸化処理物を特異的に検出することにより、目的塩基の酸化の有無を判定する。
Second Method In the second method, the presence or absence of oxidation of the target base is determined by specifically detecting the oxidized product of the target base contained in the hybridized product.

第2の方法では、通常目的塩基を酸化処理する前(第2A工程前)に、1本鎖DNA特異的なエキソヌクレアーゼで処理することにより、プローブとハイブリダイズしていない1本鎖の部分を除去しておくことが望ましい。これにより、プローブとハイブリダイズしない領域にメチルシトシンが存在していても、それによる誤検出を避けることができる。エキソヌクレアーゼの種類は特に限定されず、公知のものを使用することができる。このようなエキソヌクレアーゼは、例えばUSB社から市販されている。なお、エキソヌクレアーゼ処理は、目的塩基を酸化処理した後に行ってもよい。また、エキソヌクレアーゼ処理は、第2の方法だけでなく、第1の方法や第3の方法において行ってもよい。   In the second method, the single-stranded portion that is not hybridized with the probe is usually treated with a single-stranded DNA-specific exonuclease before the target base is oxidized (before step 2A). It is desirable to remove it. Thereby, even if methylcytosine is present in a region that does not hybridize with the probe, erroneous detection due to this can be avoided. The kind of exonuclease is not specifically limited, A well-known thing can be used. Such an exonuclease is commercially available from USB, for example. The exonuclease treatment may be performed after oxidizing the target base. Further, the exonuclease treatment may be performed not only in the second method but also in the first method and the third method.

第2の方法の具体的実施態様としては、ハイブリダイズ産物に含まれる目的塩基を酸化処理して、式(3)で示されるジヒドロキシ置換ピリミジル基又は式(4)で示されるエポキシ置換ピリミジル基を形成させた後、これらの基を検出する方法(以下、第2-2の方法と表記する)が挙げられる。また、第2の方法の他の実施態様としては、ハイブリダイズ産物に含まれる目的塩基に対して、オスミウム酸塩及びビピリジル化合物を用いて処理して、下記の式(5)で示されるオスミウム含有複素環基を形成させた後、当該オスミウム含有複素環基を検出する方法(以下、第2-2の方法と表記する)が挙げられる。なお、本明細書において「第2の方法」と表記する場合には、上記第2-1の方法と第2-2の方法の双方を包含する意を示す。   As a specific embodiment of the second method, the target base contained in the hybridized product is oxidized to form a dihydroxy-substituted pyrimidyl group represented by the formula (3) or an epoxy-substituted pyrimidyl group represented by the formula (4). A method of detecting these groups after formation (hereinafter referred to as the method 2-2) can be mentioned. As another embodiment of the second method, the target base contained in the hybridized product is treated with an osmate and a bipyridyl compound to contain an osmium represented by the following formula (5). Examples include a method of detecting the osmium-containing heterocyclic group after forming a heterocyclic group (hereinafter referred to as the 2-2nd method). In the present specification, the expression “second method” means to include both the above-mentioned 2-1 method and 2-2 method.

以下、第2の方法を上記第2-1の方法と第2-2の方法に分けて説明する。
第2-1の方法
第2-1の方法では、前述したようにして、酸化処理を行う(第2B工程)。第2-1の方法では、上記例示した炭素原子を酸化できる酸化剤を制限なく使用できる。中でも、反応速度が大きい点で、過マンガン酸カリウムのような炭素−炭素2重結合を酸化できる酸化剤が好ましい。
Hereinafter, the second method will be described by dividing it into the above-mentioned 2-1 method and 2-2 method.
2-1 Method In the 2-1 method, the oxidation treatment is performed as described above (step 2B). In the 2-1st method, the oxidizing agent which can oxidize the carbon atom illustrated above can be used without a restriction | limiting. Especially, the oxidizing agent which can oxidize a carbon-carbon double bond like potassium permanganate is preferable at a point with a large reaction rate.

次いで、酸化処理物を標識処理する。目的塩基がメチルシトシンであれば、前述の酸化処理によりジヒドロキシ置換ピリミジル基又はエポキシ置換ピリミジル基が生成するため、例えば化合物(1)を作用させることにより、下記のようにしてジヒドロキシ置換ピリミジル基又はエポキシ置換ピリミジル基が標識物質Rで標識される。標識は、酵素標識、蛍光標識、又は放射標識のいずれであってもよい。   Next, the oxidized product is labeled. When the target base is methylcytosine, a dihydroxy-substituted pyrimidyl group or an epoxy-substituted pyrimidyl group is generated by the above-described oxidation treatment. For example, by reacting compound (1), the dihydroxy-substituted pyrimidyl group or epoxy is treated as follows. The substituted pyrimidyl group is labeled with the labeling substance R. The label may be an enzyme label, a fluorescent label, or a radiolabel.

また、例えば化合物(2)を作用させることにより、下記のようにしてジヒドロキシ置換ピリミジル基又はエポキシ置換ピリミジル基が標識物質Rで標識される。   Further, for example, by reacting the compound (2), the dihydroxy-substituted pyrimidyl group or the epoxy-substituted pyrimidyl group is labeled with the labeling substance R as follows.

上記化合物(1)及び(2)において、Rは標識物質を示す。   In the compounds (1) and (2), R represents a labeling substance.

また、ジヒドロキシ置換ピリミジル基又はエポキシ置換ピリミジル基をさらに別の官能基に変換してそれを介して標識物質を結合させることもできる。この方法の1例を図2を参照して説明する。図2において、1本鎖DNA特異的なエキソヌクレアーゼで処理して、プローブとハイブリダイズしていない1本鎖の部分を除去した後(図2a)、酸化処理を行う(図2b)。   Further, the dihydroxy-substituted pyrimidyl group or the epoxy-substituted pyrimidyl group can be further converted into another functional group, and the labeling substance can be bound thereto. An example of this method will be described with reference to FIG. In FIG. 2, after treatment with a single-stranded DNA-specific exonuclease to remove a single-stranded portion not hybridized with the probe (FIG. 2a), an oxidation treatment is performed (FIG. 2b).

酸化処理した目的塩基に対して、さらに第2の酸化処理を行う。酸化剤の種類は特に限定されず、例えば上記例示したものを使用できる。中でも、過ヨウ素酸塩が好ましい。この酸化処理は、0〜40℃程度で1分間〜1時間程度行えばよい。DNA断片中に、前述の式(3)で示されるジヒドロキシ置換ピリミジル基、又は式(4)で示されるエポキシ置換ピリミジル基が存在していれば、いずれか一方の水酸基又はエポキシ基がアルデヒドに変換される(図2c)。   A second oxidation treatment is further performed on the oxidized target base. The kind of oxidizing agent is not specifically limited, For example, what was illustrated above can be used. Of these, periodate is preferable. This oxidation treatment may be performed at about 0 to 40 ° C. for about 1 minute to 1 hour. If the dihydroxy-substituted pyrimidyl group represented by the above formula (3) or the epoxy-substituted pyrimidyl group represented by the formula (4) is present in the DNA fragment, any one hydroxyl group or epoxy group is converted into an aldehyde. (FIG. 2c).

次いで、標識物質を用いてこのアルデヒドを検出する。標識物質とアルデヒドとの結合には、アルデヒドと反応してイミノ基を形成するような官能基を使用することができ、このような官能基として、NHNH−又はNHO−などを挙げることができる(図2d)。The aldehyde is then detected using a labeling substance. For the bond between the labeling substance and the aldehyde, a functional group that reacts with the aldehyde to form an imino group can be used, and examples of such a functional group include NH 2 NH— or NH 2 O—. (FIG. 2d).

標識物質は、標識酵素、蛍光物質、放射性物質などのいずれであってもよい。中でも、標識酵素は酵素反応により検出感度が高くなる点で好ましい。標識酵素は特に限定されず、例えば西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)のようなペルオキシダーゼ、アルカリフォスファターゼ、ガラクトシダーゼなどの公知の標識酵素を制限なく使用できる。これらの酵素の発色基質は周知である。HRPで標識する場合は例えばHPPA、オルトフェニレンジアミン、TMBZのような発色基質を用いればよい。中でもHPPAは蛍光を発するため検出感度が高くなる。またアルカリフォスファターゼで標識する場合は、NBT/BCIPのような発色基質を用いればよい。ガラクトシダーゼで標識する場合はx−galのような発色基質を用いればよい。   The labeling substance may be any of a labeling enzyme, a fluorescent substance, a radioactive substance, and the like. Among these, a labeling enzyme is preferable in that detection sensitivity is increased by an enzyme reaction. The labeling enzyme is not particularly limited, and known labeling enzymes such as peroxidase such as horseradish peroxidase (HRP), alkaline phosphatase, galactosidase can be used without limitation. The chromogenic substrates for these enzymes are well known. In the case of labeling with HRP, a chromogenic substrate such as HPPA, orthophenylenediamine, or TMBZ may be used. Among them, HPPA emits fluorescence, so that the detection sensitivity becomes high. When labeling with alkaline phosphatase, a chromogenic substrate such as NBT / BCIP may be used. When labeling with galactosidase, a chromogenic substrate such as x-gal may be used.

アルデヒドをイミノ基を介して標識するにあたっては、例えばビオチン−アビジン反応を利用することができる。詳述すれば、DNA側のアルデヒドと、NHNH−又はNHO−を結合させたビオチン誘導体とを反応させて、末端をビオチンとする。これに対してアビジンを結合させた標識物質を作用させて、5〜40℃程度で1分間〜1時間程度反応させることによりビオチン−アビジン結合を形成すればよい。ビオチンとアビジンとの位置関係を逆にすることもできる。これにより、イミノ基及びビオチン−アビジン結合を介してアルデヒドを標識することができる。In labeling an aldehyde via an imino group, for example, a biotin-avidin reaction can be used. More specifically, the aldehyde on the DNA side is reacted with a biotin derivative to which NH 2 NH— or NH 2 O— is bound, and the end is made biotin. In contrast, a biotin-avidin bond may be formed by allowing a labeling substance to which avidin is bound to react and reacting at about 5 to 40 ° C. for about 1 minute to 1 hour. The positional relationship between biotin and avidin can also be reversed. Thereby, an aldehyde can be labeled through an imino group and a biotin-avidin bond.

例えば標識酵素を使用する場合、その存在は発色基質との反応により検出できる。酵素反応により基質が発色すれば、目的ヌクレオチドの塩基にアルデヒドが存在していたこと、ひいては、目的ヌクレオチドが酸化されたこと、及び目的塩基がメチルシトシンであることが分かる。

第2-2の方法
第2-2の方法では、まず、ハイブリダイズ産物に対して、オスミウム酸カリウムのようなオスミウム酸塩と共に式(A)で示されるビピリジン化合物を作用させて処理を行い、酸化反応物である式(5)で示されるオスミウム含有複素環基を形成させる。
For example, when a labeling enzyme is used, its presence can be detected by reaction with a chromogenic substrate. If the substrate develops color due to the enzymatic reaction, it can be seen that aldehyde was present in the base of the target nucleotide, and that the target nucleotide was oxidized, and that the target base was methylcytosine.

Method 2-2 In method 2-2, first, the hybridized product is treated with a bipyridine compound represented by the formula (A) together with an osmate such as potassium osmate, An osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5) which is an oxidation reaction product is formed.

式(5)及び(A)において、R1及びR2は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、又は置換アルキル基を示す。アルキル基、又は置換アルキル基のアルキル基部分としては、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基,イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、sec−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、3−メチルペンチル基等の直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜6のアルキル基が例示される。置換アルキル基の置換基としては、例えばハロゲン原子、シアノ基、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、低級アルコキシ基、低級アルカノイルオキシ基、モノ低級アルキルアミノ基、ジ低級アルキルアミノ基、カルバモイル基、低級アルキルアミノカルボニル基、ジ低級アルキルアミノカルボニル基、低級アルコキシカルボニルアミノ基、(N−アミノ低級アルキル)アミノカルボニル基、低級アルキルスルホンアミド基、低級アルコキシカルボニル基、低級アルキルチオ基、低級アルキルスルフィニル基、低級アルキルスルホニル基、低級アルカノイルアミノ基等が挙げられる。ここで、「低級アルキル」とは、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜6のアルキル基であり、その具体例は、前記で例示した基が挙げられる。また、置換アルキル基の置換基の数は、1又は2以上であればよく、好ましくは1又は2である。   In formulas (5) and (A), R 1 and R 2 are the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a substituted alkyl group. Specific examples of the alkyl group or the alkyl group portion of the substituted alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, and a sec-butyl group. And a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as n-pentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, isohexyl group and 3-methylpentyl group. Examples of the substituent of the substituted alkyl group include a halogen atom, a cyano group, a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group, a lower alkoxy group, a lower alkanoyloxy group, a mono-lower alkylamino group, a di-lower alkylamino group, a carbamoyl group, and a lower alkyl. Aminocarbonyl group, di-lower alkylaminocarbonyl group, lower alkoxycarbonylamino group, (N-amino lower alkyl) aminocarbonyl group, lower alkylsulfonamide group, lower alkoxycarbonyl group, lower alkylthio group, lower alkylsulfinyl group, lower alkyl A sulfonyl group, a lower alkanoylamino group, etc. are mentioned. Here, the “lower alkyl” is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and specific examples thereof include the groups exemplified above. Moreover, the number of substituents of a substituted alkyl group should just be 1 or 2, Preferably it is 1 or 2.

特に、式(A)で示されるビピリジン化合物の中でも、以下の式で示される化合物(以下、Bipyridyl Ligand 4と表記する)は、簡便に標識物質を結合できるように設計されており、好適である。   In particular, among the bipyridine compounds represented by the formula (A), a compound represented by the following formula (hereinafter referred to as “Bipyridyl Ligand 4”) is designed so that it can easily bind a labeling substance and is suitable. .

Bipyridyl Ligand 4の合成は、公知の方法に従って行うことができるが、代表的な合成経路としては、以下の化学式に示す合成経路が例示される。   Bipyridyl Ligand 4 can be synthesized according to a known method, and typical synthetic pathways include synthetic pathways represented by the following chemical formulas.

オスミウム酸塩と式(A)で示されるビピリジン化合物の使用量としては、特に制限されないが、通常、オスミウム酸塩を0.1〜1000mM程度、及び式(A)で示されるビピリジン化合物を0.1〜1000mM程度とすることができ、オスミウム酸塩を1〜100mM程度、及び式(A)で示されるビピリジン化合物を10〜100mM程度が好ましい。   The amount of the osmate salt and the bipyridine compound represented by the formula (A) is not particularly limited. Usually, the osmate salt is about 0.1 to 1000 mM, and the bipyridine compound represented by the formula (A) is about 0.1 to 1000 mM. The osmate is preferably about 1 to 100 mM, and the bipyridine compound represented by the formula (A) is preferably about 10 to 100 mM.

また、オスミウム酸塩及びビピリジンに加えて、フェリシアン化カリウムやメチルモルホリンオキシド等の酸化活性化剤を併用することができる。これらの酸化活性剤を併用する場合、その使用量は、通常0.1〜100mM程度、好ましくは0.1〜50mM程度に設定することができる。   In addition to osmate and bipyridine, an oxidizing activator such as potassium ferricyanide or methylmorpholine oxide can be used in combination. When these oxidation activators are used in combination, the amount used is usually about 0.1 to 100 mM, preferably about 0.1 to 50 mM.

上記酸化処理は、温度0〜40℃程度で30秒〜1時間程度行えばよい。また、上記酸化処理は、pH7〜9程度の塩基性条件下で行うことが好ましく、これにより酸化速度が高くなりシトシンとメチルシトシンとを一層明確に区別できるようになる。また上記pH範囲内であれば、2本鎖が安定に保たれる。   The oxidation treatment may be performed at a temperature of about 0 to 40 ° C. for about 30 seconds to 1 hour. Moreover, it is preferable to perform the said oxidation process on basic conditions of about pH 7-9, and, thereby, an oxidation rate becomes high and cytosine and methylcytosine can be distinguished more clearly. Moreover, if it is in the said pH range, a double strand will be maintained stably.

次いで、式(5)で示されるオスミウム含有複素環基の検出を行う。当該オスミウム含有複素環基は、例えば、以下の3つの検出方法に従って検出することができる。
(検出方法1)
検出方法1は、標識物質により式(5)で示されるオスミウム含有複素環基を標識する工程と、標識化された当該オスミウム含有複素環基を検出する工程とを行う。式(5)で示されるオスミウム含有複素環基の標識は、酵素標識、蛍光標識、電気化学的標識、又は放射標識のいずれであってもよい。中でも、アントラキノンによる標識は、電気化学的に検出可能であり、簡便な検出ができる点で利点がある。式(5)で示されるオスミウム含有複素環基の標識は、ポスト修飾法等の公知の方法に従って実施される。例えば、式(5)で示されるオスミウム含有複素環基が形成された酸化処理物と、アントラキノンに−NHSを結合させたアントラキノン誘導体とを反応させることにより、アントラキノン標識オスミウム含有複素環基を得ることができる。当該アントラキノン標識オスミウム含有複素環基としては、具体的には、式(6)で示される基が例示される。
Next, the osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5) is detected. The osmium-containing heterocyclic group can be detected, for example, according to the following three detection methods.
(Detection method 1)
Detection method 1 includes a step of labeling the osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5) with a labeling substance and a step of detecting the labeled osmium-containing heterocyclic group. The label of the osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5) may be any of an enzyme label, a fluorescent label, an electrochemical label, or a radiolabel. Among these, labeling with anthraquinone is advantageous in that it can be detected electrochemically and can be easily detected. The labeling of the osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5) is performed according to a known method such as a post-modification method. For example, an anthraquinone-labeled osmium-containing heterocyclic group is obtained by reacting an oxidized product formed with the osmium-containing heterocyclic group represented by formula (5) with an anthraquinone derivative in which -NHS is bonded to anthraquinone. Can do. Specific examples of the anthraquinone-labeled osmium-containing heterocyclic group include a group represented by the formula (6).

(式中、AQとはアントラキノンを示す。R2は前記と同じ。)
標識化された当該オスミウム含有複素環基の検出は、標識物質の種類に応じた公知の方法で実施される。例えば、標識物質がアントラキノンの場合であれば、矩形波ボルタンメトリー(Square wave voltammetry)測定等の電気化学的な手法を用いて検出することができる。
(In the formula, AQ represents anthraquinone. R2 is the same as described above.)
The labeled osmium-containing heterocyclic group is detected by a known method according to the type of the labeling substance. For example, when the labeling substance is anthraquinone, it can be detected using an electrochemical technique such as square wave voltammetry measurement.

(検出方法2)
検出方法2では、蛍光物質を結合させたガイドプローブを使用して第1工程を実施した上で、以下の工程:
当該蛍光物質に対してFRET(蛍光共鳴エネルギー移動)を生じさせる蛍光物質を用いて式(5)で示されるオスミウム含有複素環基を標識する工程と、
FRET(蛍光共鳴エネルギー移動)の有無を測定する工程と、
を行う。
(Detection method 2)
In detection method 2, the first step is performed using a guide probe to which a fluorescent substance is bound, and then the following steps are performed:
A step of labeling the osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5) with a fluorescent substance that causes FRET (fluorescence resonance energy transfer) to the fluorescent substance;
Measuring the presence or absence of FRET (fluorescence resonance energy transfer);
I do.

当該検出方法2において、式(5)で示されるオスミウム含有複素環基が存在する場合には、ガイドプローブに結合した蛍光物質と、オスミウム含有複素環基に結合した蛍光物質との間にFRETが生じて、ガイドプローブに結合した蛍光物質の蛍光波長領域又は蛍光強度に変化が認められる。一方、式(5)で示されるオスミウム含有複素環基が存在しない場合には、ガイドプローブに結合した蛍光物質の蛍光波長領域又は蛍光強度に変化は認められない。   In the detection method 2, when the osmium-containing heterocyclic group represented by formula (5) is present, FRET is present between the fluorescent substance bound to the guide probe and the fluorescent substance bound to the osmium-containing heterocyclic group. As a result, a change is observed in the fluorescence wavelength region or the fluorescence intensity of the fluorescent substance bound to the guide probe. On the other hand, when the osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5) does not exist, no change is observed in the fluorescence wavelength region or the fluorescence intensity of the fluorescent substance bound to the guide probe.

当該検出方法2を採用する場合に使用されるガイドプローブにおいて、蛍光物質の結合位置については特に限定されないが、バルジ構造を形成させるバルジ生成プローブの場合であれば、DNA試料の目的塩基に隣接する塩基に対して、塩基対を形成する塩基に蛍光物質が結合されていることが好ましい。また、ミスマッチを形成させるミスマッチ生成プローブの場合であれば、目的塩基に対してミスマッチする塩基に蛍光物質が結合されていることが好ましい。   In the guide probe used when the detection method 2 is adopted, the binding position of the fluorescent substance is not particularly limited. However, in the case of a bulge generating probe that forms a bulge structure, it is adjacent to the target base of the DNA sample. It is preferable that a fluorescent substance is bonded to a base that forms a base pair with respect to the base. In the case of a mismatch generating probe that forms a mismatch, it is preferable that a fluorescent substance is bound to a base that mismatches with respect to the target base.

FRETが生じる蛍光物質の組み合わせとしては、例えば、HEXとフルオレセイン;TAMRAとフルオレセイン;Cy3とCy5等が例示される。   Examples of the combination of fluorescent substances that cause FRET include HEX and fluorescein; TAMRA and fluorescein; Cy3 and Cy5.

(検出方法3)
検出方法3では、式(5)で示されるオスミウム含有複素環基の存在によって消光する蛍光物質を結合させたガイドプローブを使用して第1工程を実施した上で、当該蛍光物質の消光の有無を測定する。当該検出方法3では、オスミウム含有複素環基が存在する場合には、ガイドプローブに結合させた蛍光物質の消光が認められる。
(Detection method 3)
In the detection method 3, the first step is performed using a guide probe to which a fluorescent substance that is quenched by the presence of the osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5) is bound, and whether or not the fluorescent substance is quenched Measure. In the detection method 3, when an osmium-containing heterocyclic group is present, quenching of the fluorescent substance bound to the guide probe is recognized.

検出方法3を採用する場合に、第1工程で使用されるガイドプローブとしては、具体的には、下記の式(7)で示される基が結合している塩基を含むガイドプローブが例示される。当該ガイドプローブにおいて、式(7)で示される基の結合部位については、該基が結合する塩基の種類に応じて適宜設定される。式(7)で示される基の結合部位の好適な例としては、結合対象となる塩基がアデニン又はグアニンの場合にはプリン環の6位の炭素に結合している窒素原子又は酸素原子が挙げられ;結合対象となる塩基がシトシン又はチミンの場合にはピリミジン環の4位の炭素に結合している窒素原子又は酸素原子、或いはピリミジン環の5位の炭素が挙げられる。   When the detection method 3 is employed, the guide probe used in the first step is specifically exemplified by a guide probe including a base to which a group represented by the following formula (7) is bonded. . In the guide probe, the binding site of the group represented by formula (7) is appropriately set according to the type of base to which the group is bound. Preferable examples of the bonding site of the group represented by formula (7) include a nitrogen atom or an oxygen atom bonded to the 6-position carbon of the purine ring when the base to be bonded is adenine or guanine. In the case where the base to be bonded is cytosine or thymine, a nitrogen atom or an oxygen atom bonded to the 4-position carbon of the pyrimidine ring, or the 5-position carbon of the pyrimidine ring can be mentioned.

また、当該検出方法3を採用する場合に使用されるガイドプローブにおいて、式(7)で示される基の結合位置については特に限定されないが、バルジ生成プローブの場合であれば、DNA試料の目的塩基に隣接する塩基に対して、塩基対を形成する塩基に式(7)で示される基が結合されていることが好ましい。また、ミスマッチ生成プローブの場合であれば、目的塩基に対してミスマッチする塩基に式(7)で示される基が結合されていることが好ましい。   Further, in the guide probe used when the detection method 3 is adopted, the bonding position of the group represented by the formula (7) is not particularly limited. However, in the case of a bulge generating probe, the target base of the DNA sample is used. It is preferable that the group shown by Formula (7) is couple | bonded with the base which forms a base pair with respect to the base adjacent to. In the case of a mismatch generating probe, it is preferable that a group represented by the formula (7) is bonded to a base that mismatches with a target base.

<第3の方法>
第3の方法では、第2C工程において、目的塩基を重亜硫酸塩で処理する。この処理により、目的塩基がシトシンであればそれがウラシルに変化する。従って、第2D工程では、ウラシルになっているか否かを検出する。ウラシルになっている場合は目的塩基がシトシンであると判定することができる。
<Third method>
In the third method, the target base is treated with bisulfite in step 2C. By this treatment, if the target base is cytosine, it is changed to uracil. Therefore, in the second D step, it is detected whether or not uracil is formed. When it is uracil, it can be determined that the target base is cytosine.

重亜硫酸塩(酸性亜硫酸塩、亜硫酸水素塩)は、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩などのいずれであってもよい。またこの処理は、濃度0.1〜10M程度、温度5〜95℃程度で、0.5〜60分間程度行えばよい。   Bisulfite (acid sulfite, hydrogen sulfite) may be any of sodium salt, potassium salt, calcium salt and the like. This treatment may be performed at a concentration of about 0.1 to 10 M and a temperature of about 5 to 95 ° C. for about 0.5 to 60 minutes.

ウラシルの検出方法としては、それには限定されないが、重亜硫酸塩処理された目的塩基を有するハイブリダイズ産物を、ウラシルDNAグリコシダーゼで処理し、次いで塩基性物質で処理した後、目的塩基を有するヌクレオチドとそれに隣接するヌクレオチドとの間のホスホジエステル結合が分解されたか否かを検出する方法が挙げられる。   The method for detecting uracil is not limited thereto, but the hybridized product having the target base treated with bisulfite is treated with uracil DNA glycosidase, then treated with a basic substance, A method for detecting whether or not the phosphodiester bond between adjacent nucleotides has been broken is mentioned.

目的塩基がウラシルに変化している場合、ウラシルDNAグリコシダーゼ処理によりウラシルと糖との間のN−グリコシド結合が加水分解される。次いで、塩基性物質処理することにより、目的塩基を有するヌクレオチドとそれに隣接する両ヌクレオチドとの間のホスホジエステル結合が分解される。ウラシルDNAグリコシダーゼ処理は、例えば0〜50℃程度で1〜30分間程度行えばよい。塩基性物質処理については、第1の方法で説明した通りである。   When the target base is changed to uracil, the N-glycoside bond between uracil and sugar is hydrolyzed by uracil DNA glycosidase treatment. Next, by treating with a basic substance, the phosphodiester bond between the nucleotide having the target base and both adjacent nucleotides is cleaved. The uracil DNA glycosidase treatment may be performed, for example, at about 0 to 50 ° C. for about 1 to 30 minutes. The basic substance treatment is as described in the first method.

また、目的塩基を有するヌクレオチドとそれに隣接するヌクレオチドとの間のホスホジエステル結合が分解されたか否かは、第1の方法について説明した通り、例えば目的塩基を有するヌクレオチドを含む領域に対する核酸増幅などにより検出することができる。   In addition, whether or not the phosphodiester bond between the nucleotide having the target base and the nucleotide adjacent thereto is broken is determined by, for example, nucleic acid amplification for the region containing the nucleotide having the target base, as described in the first method. Can be detected.

また、重亜硫酸塩処理された目的塩基を有するハイブリダイズ産物に対して、目的塩基がウラシルである場合にのみ増幅するようなプライマーを用いた核酸増幅を行うことによっても、目的塩基がウラシルに変化しているか否かを検出することができる。また、目的塩基がウラシルであってもメチルシトシンであっても増幅させることができるようなプライマーを用いて核酸増幅を行い、増幅産物の大きさの僅かな差異(ウラシルとメチルシトシンとの差)を検出することによっても、それがウラシルであるかメチルシトシンであるかを検出することができる。   The target base can also be changed to uracil by performing nucleic acid amplification using a primer that amplifies only when the target base is uracil on the hybridized product having the target base treated with bisulfite. It can be detected whether or not. In addition, nucleic acid amplification is performed using primers that can be amplified regardless of whether the target base is uracil or methylcytosine, and there is a slight difference in the size of the amplified product (difference between uracil and methylcytosine). It is also possible to detect whether it is uracil or methylcytosine.

さらに、重亜硫酸塩処理されたハイブリダイズ産物をウラシルDNAグリコシダーゼ処理したものに対して、目的のヌクレオチドが塩基を有さないヌクレオチドであってもメチルシトシンを有するヌクレオチドであっても増幅させることができるようなプライマーを用いて核酸増幅を行い、増幅産物の大きさの僅かな差異(メチルシトシンの大きさの差異)を検出することによっても、目的塩基がウラシルであるかメチルシトシンであるかを検出することができる。   Furthermore, a bisulfite-treated hybridized product can be amplified regardless of whether the target nucleotide is a nucleotide having no base or a nucleotide having methylcytosine, which is treated with uracil DNA glycosidase. Detect nucleic acid amplification using such primers, and detect whether the target base is uracil or methylcytosine by detecting a slight difference in the size of the amplified product (difference in the size of methylcytosine) can do.

<第4の方法>
第4の方法は、第1工程において、メチルシトシンと特異的に結合可能な基が結合したガイドプローブを使用してハイブリダイゼーションを行った上で、以下の工程:
第1工程で得られたハイブリダイズ産物において、前記ガイドプローブとDNA試料中のメチルシトシンとをクロスリンクさせる第2E工程と、
前記ガイドプローブとDNA試料とのクロスリンクの有無を検出する第2F工程と、
を実施する。
<Fourth method>
In the fourth method, hybridization is performed in the first step using a guide probe to which a group capable of specifically binding to methylcytosine is bound, and then the following steps are performed:
In the hybridization product obtained in the first step, a second E step of cross-linking the guide probe and methylcytosine in the DNA sample;
A second F step of detecting the presence or absence of cross-linking between the guide probe and the DNA sample;
To implement.

第4の方法において、ガイドプローブとDNA試料とのクロスリンクが検出されると、目的塩基がメチルシトシンであると判定される。一方、ガイドプローブとDNA試料とのクロスリンクが検出さればければ、目的塩基がシトシンであると判定される。   In the fourth method, when a cross link between the guide probe and the DNA sample is detected, it is determined that the target base is methylcytosine. On the other hand, if the cross link between the guide probe and the DNA sample is detected, it is determined that the target base is cytosine.

検出方法4を採用する場合に、第1工程で使用されるガイドプローブは、メチルシトシンに対して特異的に結合可能な基が結合されてなるものである。当該ガイドプローブに結合している「メチルシトシンに対して特異的に結合可能な基」は、当該ガイドプローブとDNA試料がハイブリダイズした状態で、バルジ構造又はミスマッチを形成しているメチルシトシンと結合可能である限り、特に限定されるものではないが、好適な一例として、下記の式(8)で示される基が例示される。式(8)中、R2は前記と同様である。   When the detection method 4 is adopted, the guide probe used in the first step is formed by binding a group capable of specifically binding to methylcytosine. The “group capable of specifically binding to methylcytosine” bound to the guide probe is bound to methylcytosine forming a bulge structure or mismatch in a state where the guide probe and the DNA sample are hybridized. As long as it is possible, it is not particularly limited, but a preferred example is a group represented by the following formula (8). In formula (8), R2 is the same as described above.

(式(8)中、R2は前記と同じ。)
また、第4の方法を採用する場合に使用されるガイドプローブにおいて、「メチルシトシンに対して特異的に結合可能な基」の結合位置については特に限定されないが、バルジ生成プローブの場合であれば、DNA試料の目的塩基に隣接する塩基に対して、塩基対を形成する塩基に「メチルシトシンに対して特異的に結合可能な基」が結合されていることが好ましい。また、ミスマッチ生成プローブの場合であれば、目的塩基に対してミスマッチする塩基に「メチルシトシンに対して特異的に結合可能な基」が結合されていることが好ましい。
(In formula (8), R2 is the same as above.)
Further, in the guide probe used when adopting the fourth method, the binding position of the “group capable of specifically binding to methylcytosine” is not particularly limited. It is preferable that a “group capable of specifically binding to methylcytosine” is bonded to a base that forms a base pair with a base adjacent to the target base of the DNA sample. In the case of a mismatch generating probe, it is preferable that a “group capable of specifically binding to methylcytosine” is bonded to a base that mismatches with a target base.

第4の方法において、第2E工程の前に、第2の方法と同様に、1本鎖DNA特異的なエキソヌクレアーゼで処理することにより、プローブとハイブリダイズしていない1本鎖の部分を除去しておいてもよい。   In the fourth method, the single-stranded portion that is not hybridized with the probe is removed by treating with a single-stranded DNA-specific exonuclease in the same manner as in the second method before the 2E step. You may keep it.

第2E工程において、ガイドプローブとDNA試料中のメチルシトシンとをクロスリンクさせる条件は、ガイドプローブに結合している「メチルシトシンに対して特異的に結合可能な基」の種類に応じて適宜設定すればよい。例えば、式(8)で示される基が結合しているガイドプローブを使用する場合には、オスミウム酸塩を0.1〜1000mM程度、好ましくは1〜100mM程度の存在下で、0〜40℃程度で30秒〜1時間程度処理すればよい。かかる処理は、pH6〜7程度のpH条件下で実施することが望ましい。更に、かかる処理では、フェリシアン化カリウムやメチルモルホリンオキシド等の酸化活性化剤を、0.1〜100mM程度、好ましくは0.1〜50mM程度添加して実施することにより、前記クロスリンクの形成速度を高めることができる。   In the 2E step, the conditions for cross-linking the guide probe and methylcytosine in the DNA sample are appropriately set according to the type of “group capable of specifically binding to methylcytosine” bound to the guide probe. do it. For example, when a guide probe to which a group represented by formula (8) is bound is used, osmate is present at about 0 to 40 ° C. in the presence of about 0.1 to 1000 mM, preferably about 1 to 100 mM. What is necessary is just to process about 30 seconds-1 hour. Such treatment is desirably performed under pH conditions of about pH 6-7. Furthermore, in this treatment, the cross-link formation rate can be increased by adding an oxidizing activator such as potassium ferricyanide or methylmorpholine oxide to the extent of 0.1 to 100 mM, preferably about 0.1 to 50 mM. .

なお、第2E工程は、第1工程と同時に実施してもよい。即ち、ガイドプローブ、DNA試料、その他クロスリンク形成に必要な化合物を同時に混合し、所定の条件で反応させることにより、第4の方法を実施することもできる。   In addition, you may implement 2E process simultaneously with 1st process. That is, the fourth method can be carried out by simultaneously mixing a guide probe, a DNA sample, and other compounds necessary for forming a crosslink and reacting them under predetermined conditions.

第2F工程は、簡便には、DNA試料の質量分析又はゲル電気泳動による分子量の測定を行うことによって実施される。詳述すれば、以下の通りである。ガイドプローブとDNA試料とがクロスリンクしていれば、ハイブリダイズできない条件下でも、両者が結合した状態で存在する。一方、ガイドプローブとDNA試料とがクロスリンクしていなければ、ハイブリダイズできない条件下では、両者は分離して存在する。従って、ハイブリダイズできない条件下で、DNA試料の質量分析又はゲル電気泳動を行い、DNA試料の重量又は分子量が増加していれば、ガイドプローブと被験DNAとがクロスリンクしており、DNA試料の重量又は分子量に変動がなければ、ガイドプローブとDNA試料はクロスリンクしていないと判定される。   The second F step is conveniently carried out by measuring the molecular weight of the DNA sample by mass spectrometry or gel electrophoresis. The details are as follows. If the guide probe and the DNA sample are cross-linked, they exist in a bound state even under conditions where hybridization is not possible. On the other hand, if the guide probe and the DNA sample are not cross-linked, they are separated and exist under conditions where hybridization is not possible. Therefore, if the DNA sample is subjected to mass spectrometry analysis or gel electrophoresis under conditions where hybridization cannot be performed, and the weight or molecular weight of the DNA sample is increased, the guide probe and the test DNA are cross-linked. If there is no change in weight or molecular weight, it is determined that the guide probe and the DNA sample are not cross-linked.

(II)メチルシトシン検出用キット
本発明の第1のキットは、上記説明した本発明のメチルシトシン検出方法の内、第1又は第2の方法に供するキットである。このキットは、上記説明したガイドプローブとメチルシトシンを酸化できる試薬とを備える。メチルシトシンを酸化できる試薬は、代表的には前述した炭素原子を酸化できる酸化剤であるが、このような酸化剤に変化する前駆体もメチルシトシンを酸化できる試薬に含まれる。
(II) Kit for detecting methylcytosine The first kit of the present invention is a kit used for the first or second method of the methylcytosine detection method of the present invention described above. This kit includes the above-described guide probe and a reagent capable of oxidizing methylcytosine. Reagents that can oxidize methylcytosine are typically oxidants that can oxidize carbon atoms as described above, but precursors that change to such oxidants are also included in reagents that can oxidize methylcytosine.

また、第1の方法に供するものである場合は、さらに上記説明した塩基性物質を備えていればよい。さらに、PCR試薬のセットを備えることが好ましい。   Moreover, what is necessary is just to provide the basic substance demonstrated above, when using for a 1st method. Furthermore, it is preferable to provide a set of PCR reagents.

また、第2-1の方法に供するものである場合は、さらに、1本鎖DNAを特異的に分解できるエキソヌクレアーゼと、末端にNHNH−基、又はNHO−基を有するビオチン又はアビジンと、アビジン又はビオチンと結合した標識酵素と、この標識酵素の発色基質とを備えていればよい。また、第2-1の方法に供するキットとして、さらに、1本鎖DNAを特異的に分解できるエキソヌクレアーゼと、前述の式(1)の化合物、又は式(2)の化合物を備えるものも挙げられる。Further, if those subjected to the 2-1 method further biotin or with exonuclease capable of specifically degrade single-stranded DNA, NH 2 NH- group at the end, or NH 2 O-group What is necessary is just to provide the labeling enzyme couple | bonded with avidin, avidin, or biotin, and the coloring substrate of this labeling enzyme. Moreover, the kit provided for the method 2-1 further includes an exonuclease capable of specifically degrading single-stranded DNA and the compound of the above formula (1) or the compound of the formula (2). It is done.

また、第2-2の方法に供するものである場合は、酸化剤としてオスミウム酸塩が使用され、更にビピリジンを含むものが挙げられる。   In the case of subjecting to the method 2-2, an osmate is used as the oxidizing agent, and further includes bipyridine.

また、上記説明した第3の方法に供する第2のキットは、バルジ生成プローブと、重亜硫酸塩とを備える。さらに、PCR試薬のセットを備えることが好ましい。   The second kit used for the third method described above includes a bulge generating probe and bisulfite. Furthermore, it is preferable to provide a set of PCR reagents.

また、上記説明した第4の方法に供する第3のキットは、上記説明したガイドプローブと、上記説明したガイドプローブとDNA試料とのクロスリンクさせるための試薬とを備える。   The third kit provided for the above-described fourth method includes the above-described guide probe and a reagent for cross-linking the above-described guide probe and the DNA sample.

(III)メチルシトシン検出用核酸チップ
基体上に、1種以上のガイドプローブが固定された核酸チップを用いれば、様々な遺伝子について様々な位置のシトシンのメチル化の有無を、一度に検出することができる。
(III) Using a nucleic acid chip in which one or more guide probes are immobilized on a nucleic acid chip substrate for detecting methylcytosine, the presence or absence of methylation of cytosine at various positions for various genes can be detected at a time. Can do.

プローブは、上記説明したプローブであるが、複数の目的塩基を判定できるように互いに異なるプローブを用いればよい。   The probe is the probe described above, but different probes may be used so that a plurality of target bases can be determined.

この核酸チップの基体の材料は特に限定されず、例えばガラス、シリカ、金などの公知の材料を用いることができる。基体上へのプローブのスポット径は例えば50〜200μm程度とすることができ、スポットピッチは例えば100〜500μm程度とすることができる。   The material of the base of this nucleic acid chip is not particularly limited, and known materials such as glass, silica, and gold can be used. The spot diameter of the probe on the substrate can be about 50 to 200 μm, for example, and the spot pitch can be about 100 to 500 μm, for example.

この核酸チップ上のプローブ群に対して、上記説明した本発明方法の各操作を行えばよい。   What is necessary is just to perform each operation of the method of this invention demonstrated above with respect to the probe group on this nucleic acid chip.

第1の方法では、核酸チップ上のプローブ群に対して、同時にPCRを行い、PCR増幅産物を例えば、蛍光、吸収、蛍光偏光、蛍光寿命などを測定できるマイクロプレートリーダー(例えば、Berthold社のMithras LB940などの市販品)、マイクロチップリーダー、蛍光顕微鏡、蛍光イメージャーなどにより検出すればよい。これにより、チップ上の各DNA断片の大きさを検出でき、ひいては複数のDNA試料の目的塩基がシトシンであるかメチルシトシンであるかを一度に判定することができる。   In the first method, PCR is simultaneously performed on a probe group on a nucleic acid chip, and a PCR amplification product can be measured, for example, by a microplate reader (for example, Mithras of Berthold, Inc.) that can measure fluorescence, absorption, fluorescence polarization, fluorescence lifetime, and the like. It may be detected by a commercially available product such as LB940), a microchip reader, a fluorescence microscope, a fluorescence imager, or the like. Thereby, the size of each DNA fragment on the chip can be detected, and as a result, it can be determined at a time whether the target base of a plurality of DNA samples is cytosine or methylcytosine.

また、第2の方法では、チップ上の発色パターンを、上記と同様にしてマイクロプレートリーダー等を用いて読み取ることができ、これにより、複数のDNA試料の目的塩基がシトシンであるかメチルシトシンであるかを一度に判定することができる。   In the second method, the color development pattern on the chip can be read using a microplate reader or the like in the same manner as described above, whereby the target base of a plurality of DNA samples is cytosine or methylcytosine. It can be determined at once.

第3の方法では、チップ上のプローブ群に対して、同時にPCRを行い、PCR増幅産物をマイクロプレートリーダーなどにより検出すればよい。   In the third method, PCR is performed simultaneously on the probe group on the chip, and the PCR amplification product may be detected by a microplate reader or the like.

(IV)メチルシトシン検出装置
本発明のメチルシトシン検出装置は、上記説明した核酸チップと、チップ上の発色パターンを検出できる装置とを備える装置である。発色パターンの検出装置としては、蛍光、吸収、蛍光偏光、蛍光寿命などを測定できるマイクロプレートリーダー、マイクロチップリーダー、蛍光顕微鏡、蛍光イメージャーなどが挙げられる。
(IV) Methylcytosine Detection Device The methylcytosine detection device of the present invention is a device comprising the nucleic acid chip described above and a device capable of detecting a color development pattern on the chip. Examples of the color pattern detection device include a microplate reader, a microchip reader, a fluorescence microscope, and a fluorescence imager that can measure fluorescence, absorption, fluorescence polarization, fluorescence lifetime, and the like.

以下、実施例を示して本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。なお、以下の実施例及び比較例において、表記「mC」は5−メチルシトシンを意味する。
実施例1(第1の方法)
ここでは、PCRを行わずにDNA断片の大きさを電気泳動により検出するために、先ず、標的DNAを放射標識した。即ち、T4 polynucleotide kinase 2μL及び[γ-32P]ATP 4μLを、標的DNA断片の100 μM水溶液の4μLと混合させ、水を加えてtotal 20μLにした。メチルシトシンを含むDNA試料は、13mer DNA(5'-GCGTTGCGTTGCG)(配列番号1)であり、メチルシトシンを含むDNA試料は13merDNA(5'-GCGTTGnGTTGCG;nはmCを示す)(配列番号2)である。配列番号1のDNAは塩基番号7のヌクレオチドの塩基がシトシンであり、配列番号2のDNAは塩基番号7のヌクレオチドの塩基がメチルシトシンである。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these. In the following Examples and Comparative Examples, the notation “ m C” means 5-methylcytosine.
Example 1 (first method)
Here, in order to detect the size of the DNA fragment by electrophoresis without performing PCR, the target DNA was first radiolabeled. That is, 2 μL of T4 polynucleotide kinase and 4 μL of [γ- 32 P] ATP were mixed with 4 μL of a 100 μM aqueous solution of the target DNA fragment, and water was added to make a total of 20 μL. The DNA sample containing methylcytosine is 13mer DNA (5′-GCGTTG C GTTGCG) (SEQ ID NO: 1), and the DNA sample containing methylcytosine is 13mer DNA (5′-GCGTTG n GTTGCG; n represents m C) ( SEQ ID NO: 2). In the DNA of SEQ ID NO: 1, the base of the nucleotide of base number 7 is cytosine, and in the DNA of SEQ ID NO: 2, the base of the nucleotide of base number 7 is methylcytosine.

この混合液を37℃で40分間静置して、5'末端の標識化を行った。反応溶液を15% polyacrylamide / 7 M ureaゲル電気泳動に供して、標的DNA断片を精製した。   The mixture was allowed to stand at 37 ° C. for 40 minutes to label the 5 ′ end. The reaction solution was subjected to 15% polyacrylamide / 7 M urea gel electrophoresis to purify the target DNA fragment.

次いで、ラベル化を行ったDNA 10μLとプローブとなる12merのDNA (5'-CGCAACCAACGC)(配列番号3)の1.33μM水溶液の20μLを300 mM 酢酸ナトリウム緩衝液pH6.0に溶解させ、水を加えてtotal 50μLにし、室温中で二本鎖を形成させた。   Next, 10 μL of the labeled DNA and 20 μL of a 12-mer DNA (5′-CGCAACCAACGC) (SEQ ID NO: 3) 1.33 μM aqueous solution as a probe are dissolved in 300 mM sodium acetate buffer pH 6.0, and water is added. The total amount was 50 μL, and double strands were formed at room temperature.

次いで、この二本鎖に5 mMカコジル酸緩衝液pH 6.0に溶解させた3.2 mMのKMnO4水溶液の50μLを加え酸化反応を開始させた。3分間静置後、1.5 M酢酸ナトリウム緩衝液pH 7.0に溶解させたβ-mercaptoethanol (1 M)を50μL添加し反応を終了させた。Next, 50 μL of a 3.2 mM KMnO 4 aqueous solution dissolved in 5 mM cacodylate buffer pH 6.0 was added to the double strand to initiate the oxidation reaction. After standing for 3 minutes, 50 μL of β-mercaptoethanol (1 M) dissolved in 1.5 M sodium acetate buffer pH 7.0 was added to terminate the reaction.

反応後サンプルをエタノール沈澱により精製し、続いて1 M piperidine 50μLを加えて90℃で60分間静置した。   After the reaction, the sample was purified by ethanol precipitation, 50 μL of 1 M piperidine was subsequently added, and the mixture was allowed to stand at 90 ° C. for 60 minutes.

その後、真空乾燥し、水を加えた反応サンプルを、LSCを用いて放射線量を一定になるように調製した後、15% polyacrylamide / 7 M ureaゲル電気泳動で解析した。切断バンドの確認はMaxam-Gilbert G+A reactionを行ったレーンと比較することにより決定した。   Then, after vacuum-drying and preparing the reaction sample which added water so that radiation dose might become fixed using LSC, it analyzed by 15% polyacrylamide / 7M urea gel electrophoresis. The confirmation of the cut band was determined by comparing with the lane where the Maxam-Gilbert G + A reaction was performed.

比較例1
実施例1において、プローブとして、13merのDNA (5'-CGCAACGCAACGC)(配列番号4)を用いた他は、実施例1と同様の操作を行った。
Comparative Example 1
In Example 1, the same operation as in Example 1 was performed, except that 13-mer DNA (5′-CGCAAC G CAACGC) (SEQ ID NO: 4) was used as a probe.

配列番号4の下線を付したGは、DNA試料の配列番号1の塩基番号7のC、又は配列番号2の塩基番号7のmCと塩基対を形成させるためのものである。G underlined in SEQ ID NO: 4 is used to form a base pair with C at base number 7 in SEQ ID NO: 1 or m C at base number 7 in SEQ ID NO: 2 of the DNA sample.

電気泳動の結果を図1に示す。図1のレーン1は配列番号1のDNA試料(13mer;mC)に対して配列番号3のプローブ(12mer)をハイブリダイズさせた結果を示し、レーン2は配列番号2のDNA試料(13mer;C)に対して配列番号3のプローブ(12mer)をハイブリダイズさせた結果を示し、レーン3は配列番号1のDNA試料 (13mer;mC)に対して配列番号4のプローブ(13mer)をハイブリダイズさせた結果を示し、レーン2は配列番号2のDNA試料 (13mer;C)に対して配列番号4のプローブ(13mer)をハイブリダイズさせた結果を示す。The result of electrophoresis is shown in FIG. Lane 1 in FIG. 1 shows the result of hybridizing the probe (12mer) of SEQ ID NO: 3 to the DNA sample (13mer; m C) of SEQ ID NO: 1, and Lane 2 shows the DNA sample (13mer; 13mer; The results of hybridizing the probe (12mer) of SEQ ID NO: 3 to C) are shown. Lane 3 hybridizes the probe (13mer) of SEQ ID NO: 4 to the DNA sample (13mer; m C) of SEQ ID NO: 1. The result of soybean sowing is shown, and lane 2 shows the result of hybridizing the probe (13mer) of SEQ ID NO: 4 to the DNA sample of SEQ ID NO: 2 (13mer; C).

レーン1とレーン2とを比較すると、メチルシトシン(mC)を有するDNA試料に対してバルジを形成できるプローブを用いた場合はピペリジン処理によりDNA試料が切断されているが、シトシン(C)を有するDNA試料に対してバルジを形成できるプローブを用いた場合はピペリジン処理によりDNA試料が切断されなかったことが分かる。When lane 1 and lane 2 are compared, when a probe capable of forming a bulge is used for a DNA sample having methylcytosine ( m C), the DNA sample is cleaved by piperidine treatment, but cytosine (C) It can be seen that the DNA sample was not cleaved by piperidine treatment when a probe capable of forming a bulge was used for the DNA sample.

また、レーン3、4から、バルジを形成できないプローブを用いた場合は、DNA試料がメチルシトシン(mC)を有する場合もシトシン(C)を有する場合も、ピペリジン処理によってはDNA試料が切断されなかったことが分かる。In addition, when a probe that cannot form a bulge is used from lanes 3 and 4, the DNA sample is cleaved by piperidine treatment regardless of whether the DNA sample has methylcytosine ( mC ) or cytosine (C). You can see that there wasn't.

実施例2(再酸化剤の併用)
DNA試料として、15mer DNA(5'-AAAAAAGnGAAAAAA-3';nはmCを示す)(配列番号5)を用い、実施例1と同様にして、これらの5'末端を放射標識し、精製した。
Example 2 (Combination of reoxidants)
As a DNA sample, 15mer DNA (5′-AAAAAAG n GAAAAAA-3 ′; n represents m C) (SEQ ID NO: 5) was used, and these 5 ′ ends were radiolabeled in the same manner as in Example 1. Purified.

次いで、ラベル化を行ったDNA 10μLとプローブとなる14merのDNA (5'-TTTTTTCCTTTTTT-3')(配列番号6)の1.33μM水溶液の20μLを300 mM 酢酸ナトリウム緩衝液pH6.0に溶解させ、水を加えてtotal 50μLにし、室温中で二本鎖を形成させた。   Next, 10 μL of the labeled DNA and 20 μL of a 1.33 μM aqueous solution of 14-mer DNA (5′-TTTTTTCCTTTTTT-3 ′) (SEQ ID NO: 6) as a probe were dissolved in 300 mM sodium acetate buffer pH 6.0, Water was added to make a total of 50 μL, and a double strand was formed at room temperature.

次いで、この二本鎖を、1mM EDTA,100mM Tris-HCl(pH7.7),100mMビピリジン、5mM K2OsO4, 10% MeCN,及び濃度10〜100mMのヘキサシアノ鉄錯体[Fe(III)(CN)6]3-の存在下又は非存在下で、0℃で3分間インキュベートすることにより酸化反応を行った。3分間のインキュベートの後、0.5 M酢酸ナトリウム緩衝液pH 7.0とHerring Sperm DNA (1mg/mL)を加え、エタノール沈殿操作を行った。This duplex was then combined with 1 mM EDTA, 100 mM Tris-HCl (pH 7.7), 100 mM bipyridine, 5 mM K 2 OsO 4 , 10% MeCN, and a concentration of 10-100 mM hexacyanoiron complex [Fe (III) (CN 6 ) Oxidation reaction was performed by incubating at 0 ° C. for 3 minutes in the presence or absence of 3- . After incubation for 3 minutes, 0.5 M sodium acetate buffer pH 7.0 and Herring Sperm DNA (1 mg / mL) were added, and ethanol precipitation was performed.

その後は、実施例1と同様にして、ピペリジン処理、及び電気泳動を行った。   Thereafter, piperidine treatment and electrophoresis were performed in the same manner as in Example 1.

結果を図4に示す。図4からK2OsO4に[Fe(III)(CN)6]3-を併用することにより、酸化速度が向上して、メチルシトシンの検出が容易になったことが分かる。The results are shown in FIG. FIG. 4 shows that the use of [Fe (III) (CN) 6 ] 3- together with K 2 OsO 4 improves the oxidation rate and facilitates the detection of methylcytosine.

実施例3(再酸化剤の併用)
DNA試料として、15mer DNA(5'-AAAAAAGnGAAAAAA-3';nはmCを示す)(配列番号5)、及び15mer DNA(5'-AAAAAAGCGAAAAAA-3')(配列番号7)を用い、プローブとして、14merのバルジ形成DNA (5'-TTTTTTCCTTTTTT-3')(配列番号6)、及びフルマッチDNA(5'-TTTTTTCGCTTTTTT-3')(配列番号8)を用いた。
Example 3 (Combination of reoxidants)
As DNA samples, 15mer DNA (5′-AAAAAAG n GAAAAAA-3 ′; n represents m C) (SEQ ID NO: 5), and 15mer DNA (5′-AAAAAAG C GAAAAAA-3 ′) (SEQ ID NO: 7) As a probe, 14mer bulge-forming DNA (5′-TTTTTTCCTTTTTT-3 ′) (SEQ ID NO: 6) and full-match DNA (5′-TTTTTTC G CTTTTTT-3 ′) (SEQ ID NO: 8) were used.

また、酸化処理時の[Fe(III)(CN)6]3-の影響を検討するために、[Fe(III)(CN)6]3-を使用しない酸化と、濃度100mMで使用した酸化との双方を行った。その他は、実施例2と同様にして、DNA試料の標識、二本鎖形成、酸化処理、ピペリジン処理、及び電気泳動を行った。In addition, in order to investigate the influence of [Fe (III) (CN) 6 ] 3- during oxidation treatment, oxidation without using [Fe (III) (CN) 6 ] 3- and oxidation used at a concentration of 100 mM. And did both. Others were carried out in the same manner as in Example 2 for labeling DNA samples, forming double strands, oxidizing treatment, piperidine treatment, and electrophoresis.

また、メチルシトシン検出のポジティブコントロールとして、プローブを用いない1本鎖のDNA試料に対して、実施例2と同様にして、酸化処理、ピペリジン処理、及び電気泳動を行った。   In addition, as a positive control for detection of methylcytosine, oxidation treatment, piperidine treatment, and electrophoresis were performed on a single-stranded DNA sample without using a probe in the same manner as in Example 2.

結果を図5に示す。図5から、バルジ形成プローブを用いたときは、特に[Fe(III)(CN)6]3-を併用したときに、メチルシトシンの濃い切断バンドが検出され、シトシンとメチルシトシンとを明確に区別できたことが分かる。また、メチルシトシンであるときに検出される切断バンドは、プローブを用いない1本鎖DNA試料をピペリジンで切断したときと同じ大きさであり、バルジ形成プローブの使用により、目的とするメチルシトシンを正確に検出していることが分かる。一方、バルジを形成しないフルマッチプローブを用いたときは、メチルシトシンとシトシンとを区別できなかった。The results are shown in FIG. From FIG. 5, when using a bulge-forming probe, particularly when [Fe (III) (CN) 6 ] 3- was used in combination, a strong methylcytosine cleavage band was detected, and cytosine and methylcytosine were clearly identified. It can be seen that it was possible to distinguish. The cleavage band detected when methylcytosine is the same size as when a single-stranded DNA sample without using a probe was cleaved with piperidine. By using a bulge-forming probe, the target methylcytosine was detected. It turns out that it is detecting correctly. On the other hand, when a full-match probe that does not form a bulge was used, methylcytosine and cytosine could not be distinguished.

実施例4(酸化処理に及ぼすpHの影響)
DNA試料として、15mer DNA(5'-AAAAAAGnGAAAAAA-3';nはmCを示す)(配列番号5)、及び15mer DNA(5'-AAAAAAGCGAAAAAA-3')(配列番号7)を用い、プローブとして、14merのバルジ形成DNA (5'-TTTTTTCCTTTTTT-3')(配列番号6)を用いた。
Example 4 (Effect of pH on oxidation treatment)
As DNA samples, 15mer DNA (5′-AAAAAAG n GAAAAAA-3 ′; n represents m C) (SEQ ID NO: 5), and 15mer DNA (5′-AAAAAAG C GAAAAAA-3 ′) (SEQ ID NO: 7) The 14-mer bulge-forming DNA (5′-TTTTTTCCTTTTTT-3 ′) (SEQ ID NO: 6) was used as a probe.

また、酸化処理は、1mM EDTA,100mM Tris-HCl(pH7.7),100mMビピリジン、5mM K2OsO4, 10% MeCNの存在下で、0℃で3分間インキュベートすることにより行った。ここでは、再酸化剤の[Fe(III)(CN)6]3-を併用しなかった。その他は、実施例1と同様にして、DNA試料の放射標識、2本鎖形成、酸化処理、ピペリジン処理、及び電気泳動を行った。The oxidation treatment was performed by incubating at 0 ° C. for 3 minutes in the presence of 1 mM EDTA, 100 mM Tris-HCl (pH 7.7), 100 mM bipyridine, 5 mM K 2 OsO 4 , 10% MeCN. Here, the reoxidant [Fe (III) (CN) 6 ] 3− was not used in combination. Others were carried out in the same manner as in Example 1, and radiolabelling, double strand formation, oxidation treatment, piperidine treatment, and electrophoresis were performed on the DNA sample.

結果を図6に示す。図6から、pH7.15〜9.01の範囲では、pH6.02又は6.54の場合に比べて、メチルシトシンの場合にのみより濃い切断バンドが検出され、メチルシトシンの検出感度が高いことが分かる。
実施例5(酸化処理時の酸化剤の配位子の検討)
DNA試料として、15mer DNA(5'-AAAAAAGnGAAAAAA-3';nはmCを示す)(配列番号5)、及び15mer DNA(5'-AAAAAAGCGAAAAAA-3')(配列番号7)を用い、プローブとして、14merのバルジ形成DNA (5'-TTTTTTCCTTTTTT-3')(配列番号6)を用いた。
The results are shown in FIG. From FIG. 6, it can be seen that in the range of pH 7.15 to 9.01, a darker cut band is detected only in the case of methylcytosine than in the case of pH 6.02 or 6.54, and the detection sensitivity of methyl cytosine is high.
Example 5 (Examination of oxidant ligand during oxidation treatment)
As DNA samples, 15mer DNA (5′-AAAAAAG n GAAAAAA-3 ′; n represents m C) (SEQ ID NO: 5), and 15mer DNA (5′-AAAAAAG C GAAAAAA-3 ′) (SEQ ID NO: 7) The 14-mer bulge-forming DNA (5′-TTTTTTCCTTTTTT-3 ′) (SEQ ID NO: 6) was used as a probe.

また、酸化処理は、1mM EDTA,100mM Tris-HCl(pH7.7),100mMピリジン、ビピリジン又はフェナンスロリン、5mM K2OsO4, 10% MeCNの存在下で、0℃で3分間インキュベートすることにより行った。ここでは、再酸化剤の[Fe(III)(CN)6]3-を併用しなかった。その他は、実施例1と同様にして、DNA試料の放射標識、2本鎖形成、酸化処理、ピペリジン処理、及び電気泳動を行った。The oxidation treatment should be incubated at 0 ° C. for 3 minutes in the presence of 1 mM EDTA, 100 mM Tris-HCl (pH 7.7), 100 mM pyridine, bipyridine or phenanthroline, 5 mM K 2 OsO 4 , 10% MeCN. It went by. Here, the reoxidant [Fe (III) (CN) 6 ] 3− was not used in combination. Others were carried out in the same manner as in Example 1, and radiolabelling, double strand formation, oxidation treatment, piperidine treatment, and electrophoresis were performed on the DNA sample.

結果を図7に示す。図7から、ピリジン、ビピリジン又はフェナンスロリンのいずれを用いる場合でも、メチルシトシンとシトシンとを区別できるが、特にビピリジンを用いる場合には、メチルシトシンでのみ切断バンドが検出され、メチルシトシンとシトシンとをより明確に区別できたことが分かる。   The results are shown in FIG. From FIG. 7, methylcytosine and cytosine can be distinguished from each other when pyridine, bipyridine, or phenanthroline is used. In particular, when bipyridine is used, a cleavage band is detected only with methylcytosine, and methylcytosine and cytosine are detected. It can be seen that can be more clearly distinguished.

実施例6(実在する遺伝子におけるメチルシトシンの検出)
実在する遺伝子では、メチルシトシンが近接して存在する場合が多い。このような場合でも、本発明方法により特定のメチルシトシンを検出できることを示すために、DNA試料としてp53の部分配列を用いて、メチルシトシンの検出を試みた。
Example 6 (Detection of methylcytosine in an existing gene)
In real genes, methylcytosine is often present in close proximity. Even in such a case, in order to show that a specific methylcytosine can be detected by the method of the present invention, detection of methylcytosine was attempted using a partial sequence of p53 as a DNA sample.

DNA試料として、5'-TACTGGGACGGAACAGCTTTGAGGTGCGTGTTTGT-3'(配列番号9)、5'-TACTGGGAnGGAACAGCTTTGAGGTGCGTGTTTGT-3'(nは mCを示す;配列番号10)、5'-TACTGGGACGGAACAGCTTTGAGGTGCGTGTTTGT-3'(配列番号11)、及び5'-TACTGGGACGGAACAGCTTTGAGGTGnGTGTTTGT-3'(nは mCを示す;配列番号12)を用いた。配列番号9及び10は、それぞれ塩基番号9の第1の目的塩基がシトシン及びメチルシトシンであり、配列番号11及び12は、それぞれ塩基番号17の第2の目的塩基がシトシン及びメチルシトシンである。また、バルジ形成プローブとして、第1の目的塩基を検出ための5'-ACAAACACGCACCTCAAAGCTGTTCCTCCCAGTA -3'(配列番号13)、及び第2の目的塩基を検出ための5'-ACAAACACCACCTCAAAGCTGTTCCGTCCCAGTA -3'(配列番号14)を用いた。さらに、ネガティブコントロールとしてフルマッチプローブ5'-ACAAACACGCACCTCAAAGCTGTTCCGTCCCAGTA -3'(配列番号15)も用いた。As DNA samples, 5′-TACTGGGA C GGAACAGCTTTGAGGTGCGTGTTTGT-3 ′ (SEQ ID NO: 9), 5′-TACTGGGA n GGAACAGCTTTGAGGTGCGTGTTTGT-3 ′ (n represents m C; SEQ ID NO: 10), 5′-TACTGGGACGGAACAGCTTTGAGGTG C GTGTTTGT-3 ′ (SEQ ID NO: 11) and 5′-TACTGGGACGGAACAGCTTTGAGGTG n GTGTTTGT-3 ′ (n indicates m C; SEQ ID NO: 12) were used. In SEQ ID NOS: 9 and 10, the first target base of base number 9 is cytosine and methylcytosine, respectively, and in SEQ ID NOS: 11 and 12, the second target base of base number 17 is cytosine and methylcytosine, respectively. Further, as a bulge forming probe, 5′-ACAAACACGCACCTCAAAGCTGTTCCTCCCAGTA-3 ′ (SEQ ID NO: 13) for detecting the first target base and 5′-ACAAACACCACCTCAAAGCTGTTCCGTCCCAGTA-3 ′ (SEQ ID NO: 14) for detecting the second target base are used. ) Was used. Furthermore, a full match probe 5′-ACAAACACGCACCTCAAAGCTGTTCCGTCCCAGTA-3 ′ (SEQ ID NO: 15) was also used as a negative control.

酸化処理は、1mM EDTA,100mM Tris-HCl(pH7.7),100mMビピリジン、5mM K2OsO4, 10% MeCNの存在下で、0℃で5分間インキュベートすることにより行った。ここでは、再酸化剤の[Fe(III)(CN)6]3-を併用しなかった。その他は、実施例1と同様にして、被験DNAの放射標識、2本鎖形成、酸化処理、ピペリジン処理、及び電気泳動を行った。The oxidation treatment was performed by incubating at 0 ° C. for 5 minutes in the presence of 1 mM EDTA, 100 mM Tris-HCl (pH 7.7), 100 mM bipyridine, 5 mM K 2 OsO 4 , 10% MeCN. Here, the reoxidant [Fe (III) (CN) 6 ] 3− was not used in combination. Others were carried out in the same manner as in Example 1 by subjecting the test DNA to radiolabeling, double strand formation, oxidation treatment, piperidine treatment, and electrophoresis.

結果を図8に示す。図8から、第1及び第2の目的塩基を特異的に検出できるバルジ形成プローブを用いることにより、各塩基のメチル化の有無を検出できたことが分かる。   The results are shown in FIG. FIG. 8 shows that the presence or absence of methylation of each base could be detected by using a bulge-forming probe that can specifically detect the first and second target bases.

実施例7(リアルタイムPCRによるメチルシトシンの定量)
DNA試料として、5'-GCTATCTGAGCAGCGCTCATGGTGGGGGCAGCGCCTCACAACCTCCGTCATGTGCTGTGA-3'(配列番号16)、5'-GCTATCTGAGCAGCGCTCATGGTGGGGGCAGnGCCTCACAACCTCCGTCATGTGCTGTGA-3'(nは mCを示す;配列番号17)を用いた。これらの配列はp53の部分配列である。本実施例では、PCRで切断断片を検出するため、DNA試料は放射標識しなかった。
Example 7 (Quantification of methylcytosine by real-time PCR)
As DNA samples, 5'-GCTATCTGAGCAGCGCTCATGGTGGGGGCAG C GCCTCACAACCTCCGTCATGTGCTGTGA-3 '( SEQ ID NO: 16), 5'-GCTATCTGAGCAGCGCTCATGGTGGGGGCAG n GCCTCACAACCTCCGTCATGTGCTGTGA -3' (n represents a m C; SEQ ID NO: 17) was used. These sequences are partial sequences of p53. In this example, since the cleaved fragment was detected by PCR, the DNA sample was not radiolabeled.

また、バルジ形成プローブとして、5'-TCACAGCACATGACGGAGGTTGTGAGGCCTGCCCCCACCATGAGCGCTGCTCAGATAGC…PS-3'(配列番号18)を用いた。このプローブは、3'末端がポリスチレンビーズに結合している。   Moreover, 5'-TCACAGCACATGACGGAGGTTGTGAGGCCTGCCCCCACCATGAGCGCTGCTCAGATAGC ... PS-3 '(sequence number 18) was used as a bulge formation probe. This probe has a 3 ′ end attached to polystyrene beads.

先ず、ガイドプローブ少量、10nM DNA試料を10μL、10mM 1M Tris-HCl(pH7.7) 10μL、milliQ水 30μLを混合して合計50μLとした。ガイドプローブに対してDNA試料は大過剰存在している。この混合液を90℃で5分間インキュベートすることにより2本鎖を形成し、次いで終夜冷却した。   First, a small amount of a guide probe, 10 μL of a 10 nM DNA sample, 10 μL of 10 mM 1M Tris-HCl (pH 7.7), and 30 μL of milliQ water were mixed to make a total of 50 μL. There is a large excess of DNA sample relative to the guide probe. This mixture was incubated at 90 ° C. for 5 minutes to form duplexes and then cooled overnight.

次いで、20mM K2OsO4水溶液 25μL、1MビピリジンのMeCN溶液 10μL、milliQ水 15μLを混合して合計50μLとした。この混合液を0℃で5分間インキュベートして酸化処理し、3M 酢酸ナトリウム(pH6.0)200μLを添加して酸化反応を停止した。Next, 25 μL of 20 mM K 2 OsO 4 aqueous solution, 10 μL of 1M bipyridine MeCN solution, and 15 μL of milliQ water were mixed to make a total of 50 μL. This mixed solution was incubated at 0 ° C. for 5 minutes for oxidation treatment, and 200 μL of 3M sodium acetate (pH 6.0) was added to stop the oxidation reaction.

次いで、以下のようにして1本鎖DNAを回収し、精製した。即ち、ボルテックス、遠心、上清廃棄、反応停止液(3M 酢酸ナトリウム(pH6.0))200μL添加からなる操作を2回繰り返し、さらにボルテックス、遠心、上清廃棄を1回行った。上清を廃棄して得られたプローブ付きビーズに7M尿素50μLを添加し、55℃で20分間インキュベートし、上清を回収する操作を2回繰り返した。次いで、得られた上清に1mM冷エタノールを添加して−78℃で終夜静置し、-9℃の下1500rpmで15分間遠心し、上清を廃棄した後、150μLの80%冷エタノールを添加し、5分間遠心し、上清を廃棄した後、5分間エバポレートした。   Next, single-stranded DNA was recovered and purified as follows. That is, the operation consisting of vortexing, centrifugation, supernatant discarding, and addition of 200 μL of reaction stop solution (3M sodium acetate (pH 6.0)) was repeated twice, and vortexing, centrifugation, and supernatant discarding were performed once. The operation of adding 50 μL of 7M urea to the beads with the probe obtained by discarding the supernatant, incubating at 55 ° C. for 20 minutes, and collecting the supernatant was repeated twice. Next, 1 mM cold ethanol was added to the obtained supernatant and allowed to stand at −78 ° C. overnight, centrifuged at −15 ° C. at 1500 rpm for 15 minutes, the supernatant was discarded, and 150 μL of 80% cold ethanol was then added. After adding and centrifuging for 5 minutes and discarding the supernatant, it was evaporated for 5 minutes.

このようにして得られた精製1本鎖DNAに1Mピペリジン50μLを加え、90℃で20分間インキュベートした後、40分間エバポレートした。さらにmilliQ水20μLを添加して、20分間エバポレートする操作を2回繰り返した。   50 μL of 1M piperidine was added to the purified single-stranded DNA thus obtained, incubated at 90 ° C. for 20 minutes, and then evaporated for 40 minutes. Furthermore, the operation of adding 20 μL of milliQ water and evaporating for 20 minutes was repeated twice.

ピペリジン処理したDNAをリアルタイムPCRに供した。また、ネガティブコントロールとして、酸化処理を行わなかったサンプルについてもリアルタイムPCRに供した。   Piperidine-treated DNA was subjected to real-time PCR. As a negative control, samples not subjected to oxidation treatment were also subjected to real-time PCR.

PCR反応溶液としては、HotStarTaq Master Mix 10μL、5μL プライマー混合物、5×104希釈SYBRI GREEN 6μLの合計20μLの混合液を用いた。プライマーとしては5'-TCACAGCACATGACGGAGGT-3'(配列番号19)、及び5'-GCTATCTGAGCAGCGCTCAT-3'(配列番号20)を用いた。As a PCR reaction solution, a total of 20 μL of a mixture of HotStarTaq Master Mix 10 μL, 5 μL primer mixture, 5 × 10 4 diluted SYBRI GREEN 6 μL was used. As the primer, 5'-TCACAGCACATGACGGAGGT-3 '(SEQ ID NO: 19) and 5'-GCTATCTGAGCAGCGCTCAT-3' (SEQ ID NO: 20) were used.

PCR条件は、95℃で15分間;94℃で30秒、50℃で30秒、72℃で1分間のサイクルを40サイクル;その後40℃に冷却する条件とした。リアルタイムPCR装置としてはロシュ・ダイアグノスティックス株式会社・LightCyclerを用いた。   PCR conditions were 95 ° C for 15 minutes; 94 ° C for 30 seconds, 50 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 1 minute for 40 cycles; and then cooling to 40 ° C. As the real-time PCR apparatus, Roche Diagnostics Inc./LightCycler was used.

結果を図9に示す。バルジ形成プローブとメチルシトシン含有DNAとをハイブリダイズさせた場合のみ、増幅速度が遅かった(図9(A))。また、酸化処理を行うことにより増幅速度が遅くなった(図9(B))。   The results are shown in FIG. Only when the bulge-forming probe and methylcytosine-containing DNA were hybridized, the amplification rate was slow (FIG. 9 (A)). In addition, the amplification rate was slowed by the oxidation treatment (FIG. 9B).

また、リアルタイムPCRでの増幅曲線から検量線を用いて換算された増幅産物量を測定した結果を図10に示す。バルジ形成プローブとメチルシトシンとのハイブリダイズ産物を酸化処理した場合のみ、増幅産物が少なかった。   Moreover, the result of having measured the amount of amplification products converted using the calibration curve from the amplification curve in real-time PCR is shown in FIG. Only when the hybridized product of the bulge-forming probe and methylcytosine was oxidized, there were few amplification products.

これらの結果、リアルタイムPCRを行うことにより、メチルシトシン化度を定量できることが分かる。   From these results, it can be seen that the methylcytosination degree can be quantified by performing real-time PCR.

実施例8(オスミウム含有複素環基の形成によるメチルシトシンの検出−1)
DNA試料として、5’-GGGGCAGnGCCTCAC-3’(nはmCを示す;配列番号21)、5’- GGGGCAGCGCCTCAC-3’(配列番号22)を用いた。これらの配列はp53の部分配列である。
Example 8 (Detection of methylcytosine by formation of osmium-containing heterocyclic group-1)
As a DNA sample, 5′-GGGGCAG n GCCTCAC-3 ′ (n represents m C; SEQ ID NO: 21) and 5′-GGGGGCAG C GCCTCAC-3 ′ (SEQ ID NO: 22) were used. These sequences are partial sequences of p53.

また、バルジ形成プローブとして、5’-GTGAGGCCTGCCCC-(CH2)6-SH- 3’(配列番号23)を用いた。このプローブは、3'末端に基-(CH2)6 -SHが結合している。In addition, 5′-GTGAGGCCTGCCCC- (CH 2 ) 6 -SH-3 ′ (SEQ ID NO: 23) was used as a bulge forming probe. In this probe, a group — (CH 2 ) 6 —SH is bonded to the 3 ′ end.

先ず、10μMバルジ形成プローブの1μLを、洗浄した金電極表面上に滴下し、3時間、室温で固定化した。次いで、得られた金電極表面を少量のMilliQ水(500〜1000μL程度)で洗浄後、10mMのMCHを1μL滴下し、0.5時間室温で、該金電極表面のマスキングを行った。次に、少量のMilliQ水(500〜1000μL程度)で洗浄後、10μM DNA試料を1μL滴下し、1時間室温でインキュベートして、電極表面上でバルジ構造を有する2本鎖を形成させた。その後、電極表面上に残っている1本鎖のバルジ形成プローブを埋めるため、保護DNAとして5’- GGGGCAGGCCTCAC-3’を10μMで1μL滴下し、0.5時間室温でインキュベートして、電極表面上に2本鎖DNA又はバルジ構造を有する2本鎖DNAのみになるようにした。   First, 1 μL of a 10 μM bulge-forming probe was dropped on the cleaned gold electrode surface and immobilized at room temperature for 3 hours. Next, the obtained gold electrode surface was washed with a small amount of MilliQ water (about 500 to 1000 μL), 1 μL of 10 mM MCH was dropped, and the gold electrode surface was masked at room temperature for 0.5 hour. Next, after washing with a small amount of MilliQ water (about 500 to 1000 μL), 1 μL of a 10 μM DNA sample was dropped and incubated at room temperature for 1 hour to form double strands having a bulge structure on the electrode surface. Then, in order to fill the single-stranded bulge-forming probe remaining on the electrode surface, 1 μL of 5′-GGGGCAGGCCTCAC-3 ′ as a protective DNA is dropped at 10 μM and incubated at room temperature for 0.5 hours. Only double-stranded DNA having a double-stranded DNA or a bulge structure was used.

また、別途、20 mM K2OsO4水溶液を25μL、1M Bipyridyl Ligand 4 in MeOHを10μL、10mM EDTAを10μL、1M Tris-HCl(pH 7.7)緩衝液を10μL、1M K3[Fe(CN)6]水溶液を10μL、及びMilliQ水を45μL混合して、反応液を調製した。この反応液1μLを前記処理後の電極表面上に滴下し、室温で30分間反応させた(式(5)で示されるオスミウム含有複素環基の形成)。次いで、少量のMilliQ水(500〜1000μL程度)で洗浄後、5mMアントラキノン-NHS溶液(溶媒:H2O/N,N-Dimethylformamide=90/10(容量比))を1μL滴下し、ポスト修飾を室温で12時間行った(式(6)で示されるアントラキノン標識オスミウム含有複素環基の形成)。Separately, 25 μL of 20 mM K 2 OsO 4 aqueous solution, 10 μL of 1M Bipyridyl Ligand 4 in MeOH, 10 μL of 10 mM EDTA, 10 μL of 1M Tris-HCl (pH 7.7) buffer, 1 M K 3 [Fe (CN) 6 ] 10 μL of aqueous solution and 45 μL of MilliQ water were mixed to prepare a reaction solution. 1 μL of the reaction solution was dropped onto the treated electrode surface and reacted at room temperature for 30 minutes (formation of an osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5)). Next, after washing with a small amount of MilliQ water (about 500-1000 μL), 1 μL of 5 mM anthraquinone-NHS solution (solvent: H 2 O / N, N-Dimethylformamide = 90/10 (volume ratio)) is added dropwise for post-modification. This was carried out at room temperature for 12 hours (formation of an anthraquinone-labeled osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (6)).

次いで、少量のMilliQ水(500〜1000μL程度)で洗浄後、1M NaCl水溶液中で、電気化学測定装置ALS660Aを用いて矩形波ボルタンメトリー(Square wave voltammetry)測定を行った。   Subsequently, after washing with a small amount of MilliQ water (about 500 to 1000 μL), square wave voltammetry measurement was performed in an 1M NaCl aqueous solution using an electrochemical measurement apparatus ALS660A.

得られた結果を図11に示す。配列番号21のDNA試料を対象とした場合には、メチルシトシン部分が式(6)で示されるアントラキノン標識オスミウム含有複素環基に変換されていることに起因して、-0.66 Vでのピークトップでは、0.737μAと高い電流量を示した。これに対して、配列番号22のDNA試料を対象とした場合には、式(6)で示されるアントラキノン標識オスミウム含有複素環基が形成されていないので、-0.66 Vでのピークトップでは、0.450μAの電流量しか示さなかった。以上の結果から、バルジ構造を形成しているメチルシトシンの検出は、式(5)で示されるオスミウム含有複素環基を形成させ、該基を検出することによって可能になることが確認された。   The obtained results are shown in FIG. When the DNA sample of SEQ ID NO: 21 is targeted, the peak top at −0.66 V is attributed to the fact that the methylcytosine moiety is converted to an anthraquinone-labeled osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (6). Shows a high current amount of 0.737 μA. On the other hand, when the DNA sample of SEQ ID NO: 22 is the target, since the anthraquinone-labeled osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (6) is not formed, the peak top at −0.66 V is 0.450. Only a current of μA was shown. From the above results, it was confirmed that the detection of methylcytosine forming the bulge structure was made possible by forming the osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5) and detecting the group.

実施例9(オスミウム含有複素環基の形成によるメチルシトシンの検出−2)
DNA試料として、5’-AAAAAAGnGAAAAAA-3’(nはmCを示す;配列番号24)、5’-AAAAAAGCGAAAAAA-3’(配列番号25)を用いた。
Example 9 (Methylcytosine detection by formation of osmium-containing heterocyclic group-2)
As DNA samples, 5′-AAAAAAG n GAAAAAA-3 ′ (n represents m C; SEQ ID NO: 24) and 5′-AAAAAAG C GAAAAAA-3 ′ (SEQ ID NO: 25) were used.

また、ミスマッチ形成プローブとして、5’-TTTTTTCnCTTTTTT-3’(nは介してフルオレセインがリンカーを介してデオキシウリジンのピリミジン環の5位の炭素にリンカーを介して結合している塩基を示す;配列番号26)を用いた。Further, as a mismatch formation probe, 5′-TTTTTTC n CTTTTTT-3 ′ (where n represents a base in which fluorescein is bonded via a linker to the 5-position carbon of the pyrimidine ring of deoxyuridine via a linker; SEQ ID NO: 26) was used.

先ず、1 M Tris-HCl (pH 7.7)、10 mM EDTA、100 mM Bipyridyl Ligand 4、5 mM K2OsO4、及び100 mM Fe3(CN)6の存在下で、10 μM DNA試料を37℃で2時間インキュベートした(式(5)で示されるオスミウム含有複素環基の形成)。次いで、HPLC(0.1 M TEAA/acetonitrile from 5% to 30% for 50 min)によりDNA試料を精製した。50 mM リン酸ナトリウム水溶液(pH 8.0)中に、上記処理後のDNA試料を添加し、更にHEX-NHS(1 mg/mL in DMSO)を10μL加え、全量を100μLにした後、37℃で(5)時間インキュベートした(HEX含有オスミウム含有複素環基の形成)。再度、HPLCにより、斯くして処理されたDNA試料を精製した。斯くして処理されたDNA試料を、50 mM リン酸ナトリウム水溶液(pH 8.0)中0.9 M NaCl存在下で、ミスマッチ形成プローブと混合した。インキュベート後の水溶液について、495nmで励起し、蛍光強度を測定した。First, in the presence of 1 M Tris-HCl (pH 7.7), 10 mM EDTA, 100 mM Bipyridyl Ligand 4, 5 mM K 2 OsO 4 , and 100 mM Fe 3 (CN) 6 , a 10 μM DNA sample was incubated at 37 ° C. For 2 hours (formation of an osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5)). Subsequently, the DNA sample was purified by HPLC (0.1 M TEAA / acetonitrile from 5% to 30% for 50 min). In a 50 mM aqueous sodium phosphate solution (pH 8.0), the treated DNA sample is added, and 10 μL of HEX-NHS (1 mg / mL in DMSO) is further added to make a total volume of 100 μL. 5) Incubated for hours (formation of HEX-containing osmium-containing heterocyclic group). Again, the DNA sample thus treated was purified by HPLC. The DNA sample thus treated was mixed with the mismatch-forming probe in the presence of 0.9 M NaCl in 50 mM aqueous sodium phosphate (pH 8.0). About the aqueous solution after incubation, it excited at 495 nm and measured the fluorescence intensity.

得られた結果を図12に示す。配列番号24のDNA断片を対象とした場合には、メチルシトシン部分が式(5)で示されるオスミウム含有複素環基に形成されていることに起因して、フルオレセイン由来の蛍光強度(520 nm)と共にHEX由来の蛍光強度(550 nm)も高い値を示した。一方、配列番号25の被験DNA断片を対象とした場合には、式(5)で示されるオスミウム含有複素環基が形成されていないので、HEX由来の蛍光強度(550 nm)は低い値であった。以上の結果から、バルジ構造を形成しているメチルシトシンの検出は、式(5)で示されるオスミウム含有複素環基を形成させ、該基をFERTを利用して検出することによっても可能になることが確認された。   The obtained result is shown in FIG. When the DNA fragment of SEQ ID NO: 24 is targeted, the fluorescence intensity derived from fluorescein (520 nm) due to the formation of the methylcytosine moiety in the osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5) In addition, HEX-derived fluorescence intensity (550 nm) also showed a high value. On the other hand, when the test DNA fragment of SEQ ID NO: 25 was targeted, the HEX-derived fluorescence intensity (550 nm) was low because the osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5) was not formed. It was. From the above results, it is possible to detect methylcytosine forming a bulge structure by forming an osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5) and detecting the group using FERT. It was confirmed.

実施例10(オスミウム含有複素環基の形成によるメチルシトシンの検出−3)
DNA試料として、5’-AAAAAAGnGAAAAAA-3’(nは mCを示す;配列番号27)、5’-AAAAAAGCGAAAAAA-3’(配列番号28)を用いた。
Example 10 (Detection of methylcytosine by formation of osmium-containing heterocyclic group-3)
As DNA samples, 5′-AAAAAAG n GAAAAAA-3 ′ (n represents m C; SEQ ID NO: 27) and 5′-AAAAAAG C GAAAAAA-3 ′ (SEQ ID NO: 28) were used.

また、ミスマッチ形成プローブとして、5’-TTTTTTCnCTTTTTT-3’(nは、式(7)で表される基がグアニンのプリン環の6位の炭素上の酸素原子に結合している塩基を示す;配列番号29)を用いた。In addition, as a mismatch formation probe, 5′-TTTTTTC n CTTTTTT-3 ′ (n is a base in which the group represented by the formula (7) is bonded to the oxygen atom on the 6-position carbon of the purine ring of guanine. Shown; SEQ ID NO: 29) was used.

先ず、1 M Tris-HCl (pH 7.7)、10 mM EDTA、100 mM ビピリジル、5 mM K2OsO4、及び100 mM Fe3(CN)6の存在下で、10 μM DNA試料を37℃で2時間インキュベートした(式(5)で示されるオスミウム含有複素環基の形成)。インキュベート後の反応液をゲルろ過スピンカラムに供してろ液を回収し、得られたろ液を濃縮した。次いで、50 mM リン酸ナトリウム水溶液(pH 8.0)中に、得られたろ液を添加し、更に1μM ミスマッチ形成プローブを加え、全量を100μLにした後、37℃で3時間インキュベートした。インキュベート後の水溶液について、380 nm又は390 nmで励起し、蛍光強度を測定した。また、配列番号27のDNA試料を使用し、オスミウム含有複素環基の形成を行う工程を削除して、上記と同様の方法で実験を行い、蛍光強度を測定した(図13中、Mと表記する)。また、配列番号28のDNA試料の1本鎖の場合に呈する蛍光強度についても測定した(図13中、SSと表記する)。First, in the presence of 1 M Tris-HCl (pH 7.7), 10 mM EDTA, 100 mM bipyridyl, 5 mM K 2 OsO 4 , and 100 mM Fe 3 (CN) 6 Incubated for a period of time (formation of an osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5)). The reaction solution after incubation was applied to a gel filtration spin column to collect the filtrate, and the obtained filtrate was concentrated. Subsequently, the obtained filtrate was added to a 50 mM sodium phosphate aqueous solution (pH 8.0), and further a 1 μM mismatch-forming probe was added to make a total volume of 100 μL, followed by incubation at 37 ° C. for 3 hours. About the aqueous solution after incubation, it excited at 380 nm or 390 nm, and measured the fluorescence intensity. Further, using the DNA sample of SEQ ID NO: 27, the step of forming an osmium-containing heterocyclic group was deleted, and an experiment was performed in the same manner as described above, and the fluorescence intensity was measured (denoted as M in FIG. 13) To do). Further, the fluorescence intensity exhibited in the case of a single strand of the DNA sample of SEQ ID NO: 28 was also measured (denoted as SS in FIG. 13).

得られた結果を図13に示す。配列番号27のDNA試料を使用した場合(図13中、MOSと表記する)には、メチルシトシン部分が式(5)で示されるオスミウム含有複素環基に形成されていることに起因して、式(7)で示される基由来の蛍光が減弱されていることが確認された。一方、。配列番号28のDNA試料を使用した場合(図13中、Cと表記する)には、式(5)で示されるオスミウム含有複素環基が形成されていないことに起因して、式(7)で示される基由来の蛍光の減弱は認められなかった。以上の結果から、ミスマッチを形成しているメチルシトシンの検出は、式(5)で示されるオスミウム含有複素環基を形成させ、該基を利用した蛍光物質の消光を検出することによっても可能になることが確認された。   The obtained result is shown in FIG. When the DNA sample of SEQ ID NO: 27 was used (indicated as MOS in FIG. 13), the methylcytosine moiety was formed on the osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5). It was confirmed that the fluorescence derived from the group represented by the formula (7) was attenuated. on the other hand,. When the DNA sample of SEQ ID NO: 28 was used (denoted as C in FIG. 13), the osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5) was not formed, and therefore the formula (7) No attenuation of fluorescence derived from the group represented by. From the above results, detection of methylcytosine forming a mismatch is possible by forming an osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5) and detecting quenching of the fluorescent substance using the group. It was confirmed that

実施例11(オスミウム含有複素環基の形成によるメチルシトシンの検出−3)
DNA試料として、5'-GGTGGGGGCAGnGCCTCACA-3'(nはmCを示す;配列番号30)、5'-GGTGGGGGCAGCGCCTCACA-3'(配列番号31)を用いた。本DNA試料の5'は32Pにより放射標識されている。
Example 11 (Detection of methylcytosine by formation of osmium-containing heterocyclic group-3)
As DNA samples, 5′-GGTGGGGGCAG n GCCTCACA-3 ′ (n represents m C; SEQ ID NO: 30) and 5′-GGTGGGGGCAG C GCCTCACA-3 ′ (SEQ ID NO: 31) were used. 5 ′ of this DNA sample is radiolabeled with 32 P.

また、ミスマッチ形成プローブとして、5'-TGTGAGGCYCTGCCCCCACC-3'(Yは、式(8)で表される基がアデニンのプリン環の6位の炭素上の窒素原子に結合している塩基を示す;配列番号32)を用いた。As a mismatch formation probe, 5′-TGTGAGGC Y CTGCCCCCACC-3 ′ (Y is a base in which the group represented by the formula (8) is bonded to the nitrogen atom on the 6-position carbon of the purine ring of adenine. Shown; SEQ ID NO: 32) was used.

先ず、5 μMミスマッチ形成プローブ、5 mM 四酸化オスミウムカリウム塩、1 mM EDTA、100 mM Tris-HCl、及び100 mM フェリシアン化カリウム(pH 7.0)の存在下で、10 μM DNA試料を50℃で10分間インキュベートした(DNA試料とミスマッチ形成プローブとのハイブリダイズ及びクロスリンクの形成)。その後、1 mg/mL Salmon Sperm DNAを10μL、3 M 酢酸ナトリウム(pH 5.0)水溶液を15 μL、更に冷却エタノールを900 μM加え、十分撹拌した後に-20℃で30分間放置した。次いで、15分間冷却遠心を行い、上澄みを廃棄後、80%冷却エタノールを150 μM加えて遠心後、再び上澄みを廃棄した。5分間減圧留去した後、2000 CPM/μLになるように Loading Bufferで希釈したサンプルをゲル電気泳動で流した。   First, in the presence of a 5 μM mismatch-forming probe, 5 mM osmium tetroxide potassium salt, 1 mM EDTA, 100 mM Tris-HCl, and 100 mM potassium ferricyanide (pH 7.0), a 10 μM DNA sample is prepared at 50 ° C. for 10 minutes. Incubated (hybridization of DNA sample and mismatch forming probe and formation of cross-link). Thereafter, 10 μL of 1 mg / mL Salmon Sperm DNA, 15 μL of 3 M sodium acetate (pH 5.0) aqueous solution, and 900 μM of chilled ethanol were further added, and after sufficient stirring, the mixture was allowed to stand at −20 ° C. for 30 minutes. Next, the mixture was centrifuged for 15 minutes, and the supernatant was discarded. Then, 150 μM of 80% cooled ethanol was added and centrifuged, and then the supernatant was discarded again. After depressurizingly distilling for 5 minutes, the sample diluted with Loading Buffer so that it might become 2000 CPM / microliter was poured by gel electrophoresis.

得られた結果を図14に示す。配列番号29のDNA試料を使用した場合には、配列番号29のDNA試料単独のバンドに加えて、DNA試料とミスマッチ形成プローブとの複合物に相当するバンドが検出された。一方、配列番号30のDNA試料を使用した場合には、DNA試料とミスマッチ形成プローブとのクロスリンクが認められず、配列番号30のDNA試料のバンドのみが観察された。以上の結果から、ミスマッチを形成しているメチルシトシンの検出は、ミスマッチ形成プローブと当該メチルシトシンとをクロスリンクさせることによっても検出できることが明らかとなった。   The obtained result is shown in FIG. When the DNA sample of SEQ ID NO: 29 was used, a band corresponding to the complex of the DNA sample and the mismatch forming probe was detected in addition to the band of the DNA sample of SEQ ID NO: 29 alone. On the other hand, when the DNA sample of SEQ ID NO: 30 was used, no cross-linking was observed between the DNA sample and the mismatch forming probe, and only the band of the DNA sample of SEQ ID NO: 30 was observed. From the above results, it has been clarified that the detection of methylcytosine forming a mismatch can also be detected by cross-linking the mismatch forming probe and the methylcytosine.

Claims (37)

DNA試料中のシトシンのメチル化を検出する方法であって、
目的とするシトシン又はメチルシトシンがバルジ構造又はミスマッチを形成するようDNA試料とガイドプローブとをハイブリダイズさせる第1工程と、
バルジ構造又はミスマッチを形成するシトシン又はメチルシトシンに特異的な反応を誘導し、この反応の有無によりメチル化を検出する第2工程とを含むメチルシトシン検出方法。
A method for detecting cytosine methylation in a DNA sample, comprising:
A first step of hybridizing a DNA sample and a guide probe so that the target cytosine or methylcytosine forms a bulge structure or mismatch;
A method for detecting methylcytosine comprising a second step of inducing a reaction specific to cytosine or methylcytosine forming a bulge structure or mismatch, and detecting methylation based on the presence or absence of this reaction.
第1工程が、目的とするシトシン又はメチルシトシンがバルジ構造を形成するようDNA試料とガイドプローブとをハイブリダイズさせる工程であり、
第2工程が、バルジ構造を形成する前記シトシン又はメチルシトシンに特異的な反応を誘導し、この反応の有無によりメチル化を検出する工程である請求項1に記載のメチルシトシン検出方法。
The first step is a step of hybridizing the DNA sample and the guide probe so that the target cytosine or methylcytosine forms a bulge structure,
The method for detecting methylcytosine according to claim 1, wherein the second step is a step of inducing a reaction specific to the cytosine or methylcytosine forming a bulge structure and detecting methylation based on the presence or absence of this reaction.
第2工程においてメチルシトシンに特異的な反応を誘導する請求項1に記載のメチルシトシン検出方法。   The method for detecting methylcytosine according to claim 1, wherein a reaction specific to methylcytosine is induced in the second step. 第2工程が、バルジ構造又はミスマッチを形成するシトシン又はメチルシトシンに酸化剤を作用させる第2A工程と、酸化剤による酸化反応物の有無を検出する第2B工程とを含む請求項3に記載のメチルシトシン検出方法。   The second step includes a second step A in which an oxidizing agent is allowed to act on cytosine or methylcytosine forming a bulge structure or mismatch, and a second step B in which the presence or absence of an oxidation reaction product due to the oxidizing agent is detected. Methylcytosine detection method. 第2B工程が、塩基性物質を作用させる工程を含む請求項4に記載のメチルシトシン検出方法。   The method for detecting methylcytosine according to claim 4, wherein the step 2B includes a step of allowing a basic substance to act. 第2B工程が、塩基性物質を作用させる工程の後、DNA試料の断片を検出する工程を含む請求項5に記載のメチルシトシン検出方法。   The method for detecting methylcytosine according to claim 5, wherein the step 2B includes a step of detecting a fragment of the DNA sample after the step of applying a basic substance. バルジ構造又はミスマッチを形成するシトシン又はメチルシトシンを含む領域を増幅することにより、DNA試料の断片を検出する請求項6に記載のメチルシトシン検出方法。   The method for detecting methylcytosine according to claim 6, wherein a fragment of a DNA sample is detected by amplifying a region containing cytosine or methylcytosine that forms a bulge structure or mismatch. 塩基性物質として、窒素含有物質を用いる請求項5に記載のメチルシトシン検出方法。   The method for detecting methylcytosine according to claim 5, wherein a nitrogen-containing substance is used as the basic substance. 第1工程の後、エキソヌクレアーゼ処理によりハイブリダイズ産物の1本鎖部分を除去する工程を有する請求項3に記載のメチルシトシン検出方法。   The method for detecting methylcytosine according to claim 3, further comprising a step of removing the single-stranded portion of the hybridized product by exonuclease treatment after the first step. 第2B工程が、第2A工程で生成する酸化反応物を標識する工程と、標識物質を検出する工程とを含む請求項9に記載のメチルシトシン検出方法。   The method for detecting methylcytosine according to claim 9, wherein the step 2B includes a step of labeling the oxidation reaction product produced in the step 2A and a step of detecting the labeling substance. 前記第2B工程が、酸化剤による酸化反応物に対してさらに第2の酸化処理を行なう工程を含む請求項10に記載のメチルシトシン検出方法。   The method for detecting methylcytosine according to claim 10, wherein the second step B includes a step of further performing a second oxidation treatment on the oxidation reaction product by the oxidizing agent. 標識酵素を用いて標識する請求項10に記載のメチルシトシン検出方法。   The method for detecting methylcytosine according to claim 10, wherein the labeling is performed using a labeling enzyme. 第2B工程における、目的塩基の酸化反応物がピリミジン環の5位炭素原子の酸化反応物である請求項4に記載のメチルシトシン検出方法。   The method for detecting methylcytosine according to claim 4, wherein the oxidation reaction product of the target base in Step 2B is an oxidation reaction product of the 5-position carbon atom of the pyrimidine ring. 第2A工程が、バルジ構造又はミスマッチを形成するシトシン又はメチルシトシンに酸化剤を作用させて、メチルシトシン部分に式(5)で示されるオスミウム含有複素環基を形成させる工程であり、
第2B工程が、前記オスミウム含有複素環基の有無を検出する工程である、請求項4に記載のメチルシトシン検出方法。
(式中、R1及びR2は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、又は置換アルキル基を示す)
Step 2A is a step of causing an oxidizing agent to act on cytosine or methylcytosine forming a bulge structure or mismatch to form an osmium-containing heterocyclic group represented by formula (5) in the methylcytosine moiety,
The method for detecting methylcytosine according to claim 4, wherein Step 2B is a step of detecting the presence or absence of the osmium-containing heterocyclic group.
(Wherein R1 and R2 are the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a substituted alkyl group)
第2B工程が、標識物質により式(5)で示されるオスミウム含有複素環基を標識する工程と、標識化された当該オスミウム含有複素環基を検出する工程とを含む請求項14に記載のメチルシトシン検出方法。   The step 2B includes a step of labeling an osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5) with a labeling substance and a step of detecting the labeled osmium-containing heterocyclic group. Cytosine detection method. 第1工程で使用されるガイドプローブが、蛍光物質が結合されたガイドプローブであり、且つ
第2B工程が、前記蛍光物質に対して蛍光共鳴エネルギー移動を生じさせる蛍光物質を用いて、式(5)で示されるオスミウム含有複素環基を標識する工程と、蛍光共鳴エネルギー移動の有無を測定する工程とを含む、
請求項14に記載のメチルシトシン検出方法。
The guide probe used in the first step is a guide probe to which a fluorescent material is bound, and the second B step uses a fluorescent material that causes fluorescence resonance energy transfer with respect to the fluorescent material. And a step of measuring the presence or absence of fluorescence resonance energy transfer.
The method for detecting methylcytosine according to claim 14.
第1工程で使用されるガイドプローブが、式(5)で示されるオスミウム含有複素環基の存在によって消光する蛍光物質を結合させたガイドプローブであり、且つ
第2B工程が、前記蛍光物質の消光の有無を測定する工程である、
請求項14に記載のメチルシトシン検出方法。
The guide probe used in the first step is a guide probe to which a fluorescent material that is quenched by the presence of the osmium-containing heterocyclic group represented by the formula (5) is bound, and the second B step is the quenching of the fluorescent material Is a step of measuring the presence or absence of
The method for detecting methylcytosine according to claim 14.
第2工程における目的塩基に特異的な反応がシトシンに特異的な反応である請求項1に記載のメチルシトシン検出方法。 The method for detecting methylcytosine according to claim 1, wherein the reaction specific to the target base in the second step is a reaction specific to cytosine. 第2工程が、目的塩基を重亜硫酸塩処理する第2C工程と、第2C工程で生成するウラシルを検出する第2D工程とを含む請求項18に記載のメチルシトシン検出方法。 The methylcytosine detection method according to claim 18, wherein the second step includes a second C step of treating the target base with bisulfite and a second D step of detecting uracil generated in the second C step. 第2工程が、第1工程で得られたハイブリダイズ産物において、前記ガイドプローブとDNA試料中のメチルシトシンとをクロスリンクさせる第2E工程と、前記ガイドプローブとDNA試料とのクロスリンクの有無を検出する第2F工程とを含む請求項3に記載のメチルシトシン検出方法。   In the second step, in the hybridized product obtained in the first step, the second E step of cross-linking the guide probe and methylcytosine in the DNA sample, and the presence or absence of cross-linking between the guide probe and the DNA sample. The method for detecting methylcytosine according to claim 3, further comprising a second F step of detecting. ガイドプローブの長さが20〜100塩基の長さである請求項1に記載のメチルシトシン検出方法。   The method for detecting methylcytosine according to claim 1, wherein the length of the guide probe is 20 to 100 bases. ガイドプローブの長さが40〜100塩基である請求項5に記載のメチルシトシン検出方法。   The method for detecting methylcytosine according to claim 5, wherein the length of the guide probe is 40 to 100 bases. ガイドプローブが固相担体に結合されたものである請求項1に記載のメチルシトシン検出方法。 The method for detecting methylcytosine according to claim 1, wherein the guide probe is bound to a solid phase carrier. DNA試料のシトシンであるかメチルシトシンであるかを検出するべき目的塩基を有するヌクレオチドを除く領域と相補的なメチルシトシン検出用プローブ。 A probe for detecting methylcytosine complementary to a region excluding a nucleotide having a target base to be detected whether it is cytosine or methylcytosine in a DNA sample. DNA試料とハイブリダイズするメチルシトシン検出用プローブであって、DNA試料のシトシンであるかメチルシトシンであるかを検出するべき目的塩基との間でのみミスマッチするメチルシトシン検出用プローブ。 A probe for detecting methylcytosine which hybridizes with a DNA sample and which mismatches only with a target base to detect whether it is cytosine or methylcytosine of a DNA sample. 請求項24又は25に記載のプローブとDNA試料とのハイブリダイズ産物。 A hybridization product of the probe according to claim 24 or 25 and a DNA sample. 請求項24又は25に記載のプローブと、メチルシトシンを酸化可能な試薬とを備えるメチルシトシン検出用キット。 A kit for detecting methylcytosine comprising the probe according to claim 24 or 25 and a reagent capable of oxidizing methylcytosine. 酸化されたメチルシトシンを有するヌクレオチドとそれに隣接するヌクレオチドとの間の結合を切断可能な塩基性物質を備える請求項27に記載のメチルシトシン検出用キット。 28. The kit for detecting methylcytosine according to claim 27, comprising a basic substance capable of cleaving a bond between a nucleotide having oxidized methylcytosine and a nucleotide adjacent thereto. 1本鎖DNAを特異的に分解するエキソヌクレアーゼと、末端にNHNH−基、又はNHO−基を有するビオチン又はアビジンと、アビジン又はビオチンと結合した標識酵素と、標識酵素の発色基質とを備える請求項27に記載のメチルシトシン検出用キット。And specifically degrades exonuclease single-stranded DNA, NH 2 NH- group at the terminal, or a biotin or avidin with a NH 2 O-group, and the labeling enzyme linked to avidin or biotin, a chromogenic substrate of the labeling enzyme A kit for detecting methylcytosine according to claim 27. 1本鎖DNAを特異的に分解するエキソヌクレアーゼと、下記式(1)又は(2)の標識物質とを備える請求項27に記載のメチルシトシン検出用キット。
(式中、Rは標識物質を示す。)
(式中、Rは標識物質を示す。)
28. The kit for detecting methylcytosine according to claim 27, comprising an exonuclease that specifically degrades single-stranded DNA and a labeling substance of the following formula (1) or (2).
(In the formula, R represents a labeling substance.)
(In the formula, R represents a labeling substance.)
メチルシトシンを酸化可能な試薬として、オスミウム酸塩とビピリジンとを備える請求項27に記載のメチルシトシン検出用キット。 The kit for detecting methylcytosine according to claim 27, comprising osmate and bipyridine as reagents capable of oxidizing methylcytosine. メチルシトシン検出用プローブが、蛍光物質が結合されてなるものである、請求項31に記載のメチルシトシン検出用キット。   32. The methyl cytosine detection kit according to claim 31, wherein the methyl cytosine detection probe has a fluorescent substance bound thereto. メチルシトシン検出用プローブが、式(5)で示されるオスミウム含有複素環基の存在によって消光する蛍光物質が結合されてなるものである、請求項31に記載のメチルシトシン検出用キット。   32. The methyl cytosine detection kit according to claim 31, wherein the methyl cytosine detection probe is formed by binding a fluorescent substance that is quenched by the presence of an osmium-containing heterocyclic group represented by formula (5). 請求項24又は25に記載のプローブと、重亜硫酸塩とを備えるメチルシトシン検出用キット。 A kit for detecting methylcytosine comprising the probe according to claim 24 or 25 and bisulfite. メチルシトシンと特異的に結合可能な基を結合させた請求項24又は25に記載のプローブを備えるメチルシトシン検出用キット。   A kit for detecting methylcytosine comprising the probe according to claim 24 or 25, to which a group capable of specifically binding to methylcytosine is bound. 請求項24又は25に記載のプローブの1種以上が、基体上に固定された核酸チップ。 A nucleic acid chip in which one or more of the probes according to claim 24 or 25 are immobilized on a substrate. 請求項36に記載の核酸チップと、チップ上の発色パターンを検出できる装置とを備えるメチルシトシン検出装置。 A methylcytosine detection apparatus comprising the nucleic acid chip according to claim 36 and an apparatus capable of detecting a color development pattern on the chip.
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