KR100484124B1 - DNA Polymerases Having Modified Nucleotide Binding Site for DNA Sequencing - Google Patents

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KR100484124B1
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스탠리 테이버
챨스 씨. 리차드슨
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프레지던트 앤드 펠로우즈 오브 하바드 칼리지
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Abstract

본 발명은 변형된 폴리머라제가 대응하는 천연 발생 DNA 폴리머라제와 비교하여 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 대해 디데옥시뉴클레오티드를 20배 이상으로 혼입하는 것인 변형된 DNA 폴리머라제를 암호화하는 변형된 유전자에 관한 것이다.The present invention relates to a modified gene encoding a modified DNA polymerase wherein the modified polymerase incorporates 20 times or more of the dideoxynucleotide relative to the corresponding deoxynucleotide relative to the corresponding naturally occurring DNA polymerase. will be.

Description

변형된 뉴클레오티드 결합 부위를 갖는 DNA 서열화용 DNA 폴리머라제 {DNA Polymerases Having Modified Nucleotide Binding Site for DNA Sequencing}DNA Polymerases Having Modified Nucleotide Binding Site for DNA Sequencing

본 발명은 미국 에너지성으로부터의 보조금, 약정 번호 제 DE-FG02-88ER 60688호를 포함한 정부 보조로 수행되었다. 미국 정부는 본 발명에 있어서 특정의 권리를 가질 수 있다.The present invention has been carried out with government assistance, including grant from the US Department of Energy, arrangement number DE-FG02-88ER 60688. The US government may have certain rights in the invention.

본 발명은 DNA 서열화에 적합한 DNA 폴리머라제 및 자동 및 수동 DNA 서열화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to DNA polymerases suitable for DNA sequencing and methods of automatic and manual DNA sequencing.

이하, DNA 서열화 기술에 대한 관련 기술을 간단히 설명하고자 한다. 이는 본 발명의 이해에 관한 일반적인 길잡이를 제공하기 위한 것으로서만 제공된 것이며, 여기에 인용되거나 예시적으로나 또는 암시적으로 언급된 특정 기술이 첨부된 청구의 범위에 대한 종래의 기술임을 인정하는 것이 아니다.Hereinafter, related techniques for DNA sequencing techniques will be briefly described. It is provided only as a general guide to the understanding of the present invention, and does not admit that the specific technology recited herein, cited exemplarily or implicitly, is a prior art to the appended claims.

DNA 서열화는 일반적으로 하나의 규정된 말단 및 하나의 가변성 말단을 갖는 단일 가닥의 DNA 단편의 4 개의 집단의 발생을 수반한다. 가변성 말단은 일반적으로 특정 뉴클레오티드 염기[구아닌(G), 아데닌(A), 티민(T) 또는 시토신(C) 중 어느 하나]에서 종료된다. 4 개의 상이한 세트의 단편들은 각각 그들의 길이에 기초하여 분리되는데, 한 공정은 고해상 폴리아크릴아미드 겔 상에서 수행되며; 겔 상의 각 밴드는 DNA 서열의 특정 뉴클레오티드에 상호 선형적으로 대응하며, 따라서 주어진 뉴클레오티드 염기의 서열의 위치를 확인한다. 테이버 및 리차드슨의 미국 특허 제 4,942,130호 및 제4,962,020호 참조.DNA sequencing generally involves the generation of four populations of single stranded DNA fragments having one defined end and one variable end. The variable termini generally terminate at a specific nucleotide base (any of guanine (G), adenine (A), thymine (T) or cytosine (C)). Four different sets of fragments are each separated based on their length, one process being performed on a high resolution polyacrylamide gel; Each band on the gel corresponds linearly to a specific nucleotide of the DNA sequence, thus identifying the location of the sequence of a given nucleotide base. See US Pat. Nos. 4,942,130 and 4,962,020 to Taber and Richardson.

DNA 서열화에는 두 가지의 일반적인 방법이 있다. 한 방법(맥삼 및 길버트 서열화)은 단리된 DNA 단편의 화학적 분해를 수반하며, 각각은 그의 규정된 말단에서 단일 방사성 표지로 표지되고, 각각의 반응은 4종의 염기(G, A, T, C) 중 하나 이상에서 특이적으로 한정된 분해를 일으킨다. 다른 방법(디데옥시 또는 사슬 종결 서열화)은 DNA 가닥의 효소적 합성을 수반한다. 생거 등[Sanger et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74:5463, 1977)] 참조. 4 개의 별도의 합성들이 일반적으로 수행되고, 각각의 반응은 디데옥시뉴클레오티드 등의 적절한 사슬 종결 뉴클레오티드의 혼입을 통하여 특정 염기 (G, A, T, 또는 C)에서 종료되도록 유발된다. 후자의 방법은 DNA 단편이 방사성 표지된 뉴클레오시드 트리포스페이트의 함유에 의해 균질하게 표지(말단 표지 대신에)될 수 있고 따라서 더욱 큰 DNA 단편들이 이에 비례하여 더욱 많은 방사성을 포함할 수 있기 때문에 바람직하다. 또, 35S-표지된 뉴클레오티드가 32P-표지된 뉴클레오티드 대신에 사용되어 더욱 선예한 해상력을 초래하고; 반응 생성물은 각각의 레인이 G, A, T, 또는 C 중 어느 하나에만 대응하기 대문에 해석하기가 용이하다. 대부분의 디데옥시 서열화에 사용되는 효소들은 T7 DNA 폴리머라제 및 Taq, Vent, Tth 등의 호열성 생물체로부터 단리된 DNA 폴리머라제를 포함한다. 이보다 덜 사용되는 다른 폴리머라제는 AMV 역전사효소 및 대장균 DNA 폴리머라제 I의 클레나우 단편을 포함한다.There are two general methods of DNA sequencing. One method (macsam and Gilbert sequencing) involves chemical degradation of isolated DNA fragments, each labeled with a single radiolabel at its defined termini, and each reaction comprises four bases (G, A, T, C). Cause specifically defined degradation in one or more of Another method (dideoxy or chain termination sequencing) involves enzymatic synthesis of DNA strands. Sanger et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74: 5463, 1977). Four separate syntheses are generally performed and each reaction is caused to terminate at a particular base (G, A, T, or C) through incorporation of appropriate chain terminating nucleotides such as dideoxynucleotides. The latter method is preferred because the DNA fragments can be homogeneously labeled (instead of the terminal label) by the inclusion of radiolabeled nucleoside triphosphate and thus larger DNA fragments can contain more radioactivity in proportion to it. Do. In addition, 35 S-labeled nucleotides are used in place of 32 P-labeled nucleotides, resulting in more sharp resolution; The reaction product is easy to interpret because each lane corresponds to only one of G, A, T, or C. Most enzymes used for dideoxy sequencing include T7 DNA polymerase and DNA polymerase isolated from thermophilic organisms such as Taq, Vent, Tth and the like. Other less used polymerases include AMV reverse transcriptase and Klenow fragment of E. coli DNA polymerase I.

디데옥시 사슬 종결화법에 있어서 짧은 단일 가닥 프라이머가 단일 가닥 주형에 어닐링된다. 이 프라이머는 디데옥시뉴클레오티드 (ddNMP)가 혼입될 때까지 데옥시뉴클레오티드(dNMP)의 혼입에 의해 그의 3'-말단에서 신장된다. ddNMP가 혼입될 때 신장은 그 염기에서 정지된다. 기타의 사슬 종결화제가 ddNMP 대신에 사용될 수 있고 ddNMP는 후술하는 바와 같이 표지될 수 있다.In dideoxy chain termination, short single stranded primers are annealed to the single stranded template. This primer is extended at its 3'-end by incorporation of deoxynucleotides (dNMPs) until the incorporation of the dideoxynucleotides (ddNMP). When ddNMP is incorporated the kidneys are stopped at that base. Other chain terminators can be used in place of ddNMP and ddNMP can be labeled as described below.

상기의 방법론을 사용하여, DNA 서열 분석을 위한 자동화 시스템이 개발되었다. 한 장치는 EC&G에 의해 제조된 것으로서 방사성 표지된 뉴클레오티드와의 통상적인 디데옥시 사슬 종결화 반응을 이용하고 있다. 결과의 DNA 생성물은 겔 전기영동에 의해 분리된다[참조 문헌: Toneguzzo et al., 6 Biotechniques 460, 1988]. 탐지기는 이것이 겔의 바닥을 통해 통과함에 따라 방사성에 대해 판독한다. 4개의 합성 반응이 서열화되는 각 주형에 대해 필요할 뿐만 아니라 각 겔 상의 4 개의 레인이 필요하며, 개별 레인은 각 특이적 사슬 종결화제에 의해 종결되는 생성물에 대해 사용된다.Using the methodology above, an automated system for DNA sequencing has been developed. One device utilizes conventional dideoxy chain termination reactions with radiolabeled nucleotides as prepared by EC & G. The resulting DNA product is isolated by gel electrophoresis (Toneguzzo et al., 6 Biotechniques 460, 1988). The detector reads for radioactivity as it passes through the bottom of the gel. Not only are four synthetic reactions required for each template to be sequenced, but four lanes on each gel are required, and individual lanes are used for the product terminated by each specific chain terminator.

캄바라 등[Kambara et al., 6 Biotechnology 816, 1988]은 형광 표지된 프라이머를 사용하였다. 결과의 형광 표지된 생성물은 겔의 저면에서 레이저로 여기되고 CRT 모니터를 사용하여 형광 탐지된다. 이 공정도 역시 4 개의 합성 반응 및 서열화되는 각 주형에 대한 4 개의 레인을 필요로 한다.Kambara et al., 6 Biotechnology 816, 1988 used fluorescently labeled primers. The resulting fluorescently labeled product is laser excited at the bottom of the gel and fluorescence detected using a CRT monitor. This process also requires four synthetic reactions and four lanes for each template to be sequenced.

어플라이드 바이오시스템스(Applied Biosystems)는 4 개의 상이한 프라이머를 사용하고, 각각은 상이한 형광 마커로 표지된 장치를 제조하였다[참조: Smith et al., 13 Nuc. Acid. Res. 2399, 1985; and 321 Nature 674, 1986]. 각각의 프라이머는 4 개의 디데옥시 뉴클레오티드 중 하나를 함유하는 별도의 반응에 사용된다. 4 개의 반응을 수행한 후, 혼합물을 합하고 DNA 단편들을 겔 상의 단일 레인 중에 분획화한다. 겔의 바닥에서 레이저를 사용하여 이들이 겔을 통하여 전기영동된 후, 형광 생성물을 탐지한다. 이 시스템은 4 개의 별도의 어닐링 반응 및 각 주형에 대해 4 개의 별도의 합성 반응을 필요로 하나, 겔 상의 단일 레인만을 요한다.Applied Biosystems used four different primers, each producing a device labeled with a different fluorescent marker. Smith et al., 13 Nuc. Acid. Res. 2399, 1985; and 321 Nature 674, 1986. Each primer is used for a separate reaction containing one of four dideoxy nucleotides. After four reactions are performed, the mixtures are combined and the DNA fragments are fractionated in a single lane on the gel. A laser is used at the bottom of the gel to detect fluorescent products after they are electrophoresed through the gel. This system requires four separate annealing reactions and four separate synthetic reactions for each template, but requires only a single lane on the gel.

듀우판(DuPont)은 상이한 형광 마커가 4 개의 디데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트의 각각에 부착된 장치를 제공한 바 있다. [참조: Prober et al., 238 Science 336, 1987]. 단일 어닐링 단계, 단일 폴리머라제 반응(4 개의 표지된 디데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트를 포함) 및 서열화 겔에서 단일 레인이 필요하다. DNA 생성물 중의 4 개의 상이한 형광 마커가, 이들이 겔을 통해 전기영동됨에 따라 개별적으로 탐지된다.DuPont has provided a device in which a different fluorescent marker is attached to each of the four dideoxynucleoside triphosphates. (Prober et al., 238 Science 336, 1987). A single anneal step, a single polymerase reaction (including four labeled dideoxynucleoside triphosphates) and a single lane in the sequencing gel are required. Four different fluorescent markers in the DNA product are detected individually as they are electrophoresed through the gel.

엥게르트 등 [Englert et al., 미국 특허 제 4,707,235 (1987)]은 이들이 4 개의 별개의 레인 중의 탐지기 수단을 통과하여 이동함에 따라 표지된 DNA 생성물을 탐지하여, 시료가 위치된 채널 또는 레인을 동정할 수 있는, 겔의 전체 폭을 실질적으로 횡단하여 배치된 탐지 수단을 갖는 다채널 전기영동 장치를 기술하고 있다. 바람직하게는 방사성 동위원소가 사용된다.Engert et al., US Pat. No. 4,707,235 (1987), detect labeled DNA products as they move through detector means in four separate lanes to identify the channel or lane where the sample is located. A multichannel electrophoretic device with detection means arranged substantially across the entire width of the gel is described. Preferably radioisotopes are used.

DNA 서열 분석에 현재 사용되는 공정에 본질적인 것은 폴리아크릴아미드 겔 전기영동 등의 겔 투과 공정에 의해 방사성에 의해 또는 형광 중 하나에 의해 표지된 DNA 생성물을 분리하고, 이어서 겔을 통한 운동 축을 따라 다른 것에 대해 상대적인 이들의 위치를 탐지할 필요성에 있다. 이 공정의 정확도는 부분적으로는 겔을 통해 대략적으로 동일한 거리를 투과한 밴드에서 신호의 균일성에 의해 결정된다. 인접 밴드 사이의 신호 강도에 있어서 편차 또는 변이성는 몇가지 문제를 발생시킨다. 먼저, 이들은 방법의 감도를 저하시키고, 이것은 가장 약한 신호를 포함하는 밴드의 탐지하는 능력에 의해 제한된다. 두번째, 이들은 약한 신호를 갖는 밴드가 사슬 종결제의 혼입에 의한 진짜 신호인지 또는 폴리머라제가 해리된 DNA에서 정지 부위에 기인한 인위적인 것인지를 결정함에 있어서 어려움을 일으킨다. 세번째, 이들은 한 밴드의 강한 신호가 그의 이웃하는 약한 신호를 차폐하기 때문에 근접 공간의 밴드 사이의 DNA 서열을 결정하는데 있어서 정확도를 감소시킨다. 상기 테이버 및 리차드슨 참조.Essential to the processes currently used for DNA sequencing is the separation of DNA products labeled either radioactively or by fluorescence by gel permeation processes such as polyacrylamide gel electrophoresis and then to other axes along the axis of motion through the gel. There is a need to detect their location relative to the. The accuracy of this process is determined, in part, by the uniformity of the signal in the band, which passes approximately the same distance through the gel. Deviation or variability in signal strength between adjacent bands creates some problems. First, they lower the sensitivity of the method, which is limited by the ability to detect the band containing the weakest signal. Second, they cause difficulties in determining whether the band with the weak signal is a real signal by the incorporation of chain terminators or whether the polymerase is artificial due to a stop site in dissociated DNA. Third, they reduce the accuracy in determining DNA sequences between bands in adjacent space because a strong signal of one band shields its neighboring weak signal. See Taber and Richardson, supra.

밴드 강도에 있어서 변이성은 대부분의 DNA 폴리머라제의 고유 특성으로부터 기인한다. 대부분의 DNA 폴리머라제는 DNA 서열 분석에서 사용된 사슬 종결 디데옥시뉴클레오티드에 대하여 식별한다. T4 DNA 폴리머라제는 이것이 DNA 서열화에 사용될 수 없을 정도로 ddNTP에 대하여 식별한다. 대장균 DNA 폴리머라제 I, Taq, 및 Vent DNA 폴리머라제도 또한 ddNTP를 강력히 식별하며, 각각은 대응 dNTP 보다 1000배 느리게 ddNMP를 혼입한다. 상기한 테이버 및 리차드슨(이 모두는 본 명세서에서 참고로 인용함)은 T7 DNA 폴리머라제가 스펙트럼의 다른 말단에 위치하여 단지 수배의 ddNTP를 식별하는 것을 나타냈다. 만일 DNA 폴리머라제가 모든 서열에서 동일한 정도로 ddNTP를 식별하였다면, 이 문제는 dNTP에 대한 ddNTP의 비율을 변경시킴으로써 간단히 해결될 수 있다. 그러한 접근법은 대장균 DNA 폴리머라제 I 및 Taq DNA 폴리머라제를 이용하여 행해졌다. 그러나 식별의 정도는 인접 DNA 서열에 따라 변하였으며, 이는 인접 방사성 단편의 강도에 있어서 광범위한 변이성을 유발하였다. 특정 단편의 강도는 대장균 DNA 폴리머라제에 대해서는 50배로 다양하였으나 T7 DNA 폴리머라제에 대해서는 단지 몇배 만이 다양하였다. 결과적으로, T7 DNA 폴리머라제에 의해 생성된 DNA 서열화 겔 상의 밴드의 강도는 유사한 강도를 가져서 자동화 공정에 의한 이들의 탐지 및 분석을 촉진한다. 또한 이것이 디데옥시뉴클레오티드 뿐만 아니라 데옥시뉴클레오티드도 동일하게 혼입시키도록 T7 DNA 폴리머라제에 의한 디데옥시뉴클레오티드에 대한 식별을 더 줄이는 방법도 기술되어 있다. 이들 방법 및 조건은 마찬가지로 클레나우 및 Taq DNA 폴리머라제 등의 기타 DNA 폴리머라제에 의한 식별을 감소시키지만 제거하지는 않는다. 예를 들면 반응 혼합물의 마그네슘 대신에 또는 이것에 첨가하여 망간을 사용하면 디데옥시뉴클레오티드에 대한 식별이 감소되거나 또는 제거된다. 이러한 조건 하에서, T7 DNA 폴리머라제는 두 분자를 식별할 수 없는 반면, 클레나우 단편, Taq 및 Vent 등의 기타 DNA 폴리머라제는 어느 정도까지는 여전히 식별한다. 예를 들면 클레나우는 망간의 존재 중에서 ddNTP를 4 배 정도로 식별한다. 클레나우 및 Taq DNA 폴리머라제 등의 효소에 의한 전체적인 식별 정도가 감소되었다고 하더라도 더욱 중요한 것은 특정 단편의 강도가 DNA 중의 특정 서열에서 높은 식별력으로 인해 4 배 이상 변한다는 것이다. 이들 폴리머라제 및 공정들은 이제 수동의 DNA 서열화에 있어서 거의 보편적으로 사용되고(즉, 상기한 바의 서열화기의 도움없이), 자동화 방법에도 광범위하게 사용된다. 망간의 사용 및 모든 부위에서 ddNTP에 대한 식별력의 결핍은 균일한 강도의 밴드를 초래하고, 따라서 수동 또는 자동화된 공정의 어느 것에 의한 서열화 겔의 판독을 촉진한다. 더욱이, 식별의 결핍은 서열 분석에 대한 신규의 방법의 사용을 가능케 한다 (상기의 테이버 및 리차드슨 참조). 이러한 발견에 기초한 방법은 겔 전기영동후 각 피이크의 상대 강도를 측정함으로써 다른 비율로 모든 4 개의 ddNTP을 포함하는 단일 반응으로 DNA 서열을 결정하는데 제공된다. 본 저자들은 다음을 지적한다:Variability in band intensity results from the inherent properties of most DNA polymerases. Most DNA polymerases identify for chain termination dideoxynucleotides used in DNA sequencing. T4 DNA polymerase identifies for ddNTPs such that it cannot be used for DNA sequencing. E. coli DNA polymerase I, Taq, and Vent DNA polymerase also strongly identify ddNTP, each incorporating ddNMP 1000 times slower than the corresponding dNTP. Taber and Richardson, both of which are incorporated herein by reference, indicate that the T7 DNA polymerase is located at the other end of the spectrum to identify only a few fold ddNTPs. If DNA polymerase has identified ddNTP to the same extent in all sequences, this problem can be solved simply by changing the ratio of ddNTP to dNTP. Such an approach was made using E. coli DNA polymerase I and Taq DNA polymerase. However, the degree of identification varied with neighboring DNA sequences, which caused widespread variability in the intensity of adjacent radioactive fragments. The intensity of certain fragments varied 50-fold for E. coli DNA polymerase, but only several times for T7 DNA polymerase. As a result, the intensities of the bands on the DNA sequencing gels produced by T7 DNA polymerase have similar intensities to facilitate their detection and analysis by automated processes. It is also described how to further reduce the identification of dideoxynucleotides by T7 DNA polymerase so that it incorporates not only dideoxynucleotides but also deoxynucleotides. These methods and conditions likewise reduce but do not eliminate identification by other DNA polymerases such as Klenow and Taq DNA polymerases. For example, the use of manganese in place of or in addition to magnesium in the reaction mixture reduces or eliminates the identification for dideoxynucleotides. Under these conditions, T7 DNA polymerase cannot identify two molecules, while other DNA polymerases such as Klenow fragments, Taq and Vent still to some extent. Klenow, for example, identifies four times as many ddNTPs as the presence of manganese. Even though the overall degree of identification by enzymes such as Klenow and Taq DNA polymerases has been reduced, more importantly, the intensity of a particular fragment varies more than four times due to the high discrimination power of a particular sequence in the DNA. These polymerases and processes are now almost universally used for manual DNA sequencing (ie, without the aid of sequencers as described above), and are also widely used in automated methods. The use of manganese and lack of discrimination for ddNTP at all sites results in a band of uniform intensity, thus facilitating reading of the sequencing gel by either manual or automated processes. Moreover, the lack of identification allows the use of new methods for sequence analysis (see Taber and Richardson above). A method based on this finding is provided for determining DNA sequences in a single reaction containing all four ddNTPs at different rates by measuring the relative intensity of each peak after gel electrophoresis. The authors point out:

본 발명의 DNA 폴리머라제는 디데옥시뉴클레오티드 유사체 및 정상의 뉴클레오티드 사이를 중대하게 식별하지 않는다. 즉, 유사체의 혼입의 기회는 정상의 뉴클레오티드의 것과 대략 동일하거나 적어도 정상 유사체의 것의 1/10의 효율로 유사체를 혼입시킨다. 본 발명의 폴리머라제는 또한 일부 다른 유사체를 중대하게 식별하지 않는다. 이것은, 4종의 정상의 데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트(dGTP, dATP, dTTP 및 dCTP) 이외에, 서열화 반응이 통상적으로 35S, 32P 또는 기타의 화학제를 사용하여 합성된 가닥의 표지에 사용되는 방사성 또는 형광 표지된 뉴클레오시드 트리포스페이트 등의 기타 유형의 뉴클레오티드의 혼입을 필요로 하기 때문에, 중요하다. DNA 폴리머라제가 유사체를 식별하지 않을 때, 동일한 가능성이 정상의 뉴클레오티드에 대한 바와 같은 유사체의 혼입에 대해 존재한다. 표지된 뉴클레오시드 트리포스페이트에 대하여 이것은 최소의 방사성을 사용하여 합성된 DNA 가닥을 효율적으로 표지시키기 위해 중요하다. [4,942,130, COL 5:5]The DNA polymerase of the present invention does not significantly distinguish between dideoxynucleotide analogs and normal nucleotides. That is, the opportunity for incorporation of the analogues incorporates the analogues at approximately the same efficiency as that of the normal nucleotides or at least one tenth of that of the normal analogues. The polymerases of the present invention also do not significantly identify some other analogs. In addition to the four normal deoxynucleoside triphosphates (dGTP, dATP, dTTP and dCTP), this sequencing reaction is typically used for labeling strands synthesized using 35 S, 32 P or other chemical agents. This is important because it requires the incorporation of other types of nucleotides such as radioactive or fluorescently labeled nucleoside triphosphates. When DNA polymerase does not identify analogs, the same possibility exists for the incorporation of analogs as for normal nucleotides. For labeled nucleoside triphosphates this is important for efficiently labeling DNA strands synthesized using minimal radioactivity. [4,942,130, COL 5: 5]

이들은 또한 다음과 같이 진술하고 있다:They also state that:

대략 동일한 강도를 갖는 인접 밴드를 생성할 수 있는 능력은 이것이 보다 큰 확실성을 가지고 더욱 용이하게 판독되는 임의의 서열화 반응의 결과를 허용하기 때문에 유용하다. 더욱이, 특정 사슬 종결제와의 서열화 반응으로부터의 DNA 생성물은 인접 밴드의 것과 대략 동일한 강도를 갖는 밴드를 형성하기 때문에, 밴드 강도 그 자체는 이렇게 형성되는 일렬의 밴드에 대한 특정 레벨을 제공한다. 주어진 사슬 종결화제에 의해 생성되는 대략적으로 동일한 분자량의 DNA 생성물의 수는 사슬 종결제의 농도에 따라 다양하다. 따라서, 합성을 위한 4 개의 사슬 종결제의 각각의 상이한 농도를 사용함으로써 한 사슬 종결제를 혼입시키는 DNA 생성물은 이들이 수 또는 양에 있어서 다른 사슬 종결제를 혼입하는 대략 동일한 분자량의 DNA 생성물로부터 식별되고, 결과적으로 DNA 생성물의 밴드는 인접 밴드의 강도에 비한 그들의 강도에 의해 간단하게 사슬 종결제에 대해 동정될 수 있다. 그 결과, 각각의 열이 상이한 사슬 종결제를 갖는 둘 이상의 열의 DNA 생성물은 단일 레인에서 겔 투과되고, 동정, 즉 인접 밴드의 강도에 비교되는 각 밴드의 강도에 의하여 서로 구분된다. 더욱이, 상이한 사슬 종결제를 혼입시키는 DNA 생성물의 합성은 별개의 용기에서 개별적으로 수행될 필요가 없으며, 단지 모두가 동시에 단일 반응 용기 중에서 수행되어도 좋고, 동일한 표지, 즉 방사성 동위원소, 형광 등이 필요하면 각각에 대한 상이한 표지 대신에 모든 사슬 종결제에 대해 사용될 수 있고, 따라서 공정이 단순화된다. [4,962,020, COL 3:1-35].The ability to generate contiguous bands with approximately the same intensity is useful because it allows the result of any sequencing reaction to be read more easily with greater certainty. Moreover, because the DNA product from the sequencing reaction with a particular chain terminator forms a band with approximately the same intensity as that of adjacent bands, the band strength itself provides a specific level for the line of bands thus formed. The number of DNA products of approximately equal molecular weight produced by a given chain terminator varies with the concentration of the chain terminator. Thus, DNA products incorporating one chain terminator by using different concentrations of each of the four chain terminators for synthesis are identified from DNA products of approximately the same molecular weight that incorporate different chain terminators in number or amount. As a result, bands of DNA product can be identified for chain terminators simply by their strength relative to that of adjacent bands. As a result, two or more rows of DNA products, each row having a different chain terminator, gel permeated in a single lane and are distinguished from each other by identification, i.e., the strength of each band compared to the strength of adjacent bands. Moreover, the synthesis of DNA products incorporating different chain terminators need not be performed separately in separate vessels, only all of which may be performed in a single reaction vessel at the same time and require the same label, radioisotopes, fluorescence, etc. The lower surface can be used for all chain terminators instead of different labels for each, thus simplifying the process. [4,962,020, COL 3: 1-35].

또한, T7 DNA 폴리머라제 또는 대장균 DNA 폴리머라제에 의한 촉매화에 대해 마그네슘 이온의 망간 이온으로의 대체가 이들 폴리머라제의 ddNTP에 대한 식별을 4 - 100 배 줄임을 나타낸 테이버 및 리차드슨의 문헌 [Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86, 4076-4080 (1989) 및 T7 DNA 폴리머라제를 사용하여 균일한 강도의 디데옥시 종결화된 단편을 발생시키는 피로포스파타아제 및 망간 이온의 사용을 기술하는 테이버 및 리차드슨의 문헌 [J. Biol. Chem. 265, 8322-8328 (1990)]을 참조하기 바란다.In addition, Taber and Richardson's Proc shows that the substitution of magnesium ions with manganese ions for catalysis by T7 DNA polymerase or E. coli DNA polymerase reduces the identification of these polymerases to ddNTP by 4-100 times. . Natl. Acad. Sci. USA 86, 4076-4080 (1989) and Taber and Richardson, describing the use of pyrophosphatase and manganese ions to generate uniform intensity dideoxy terminated fragments using T7 DNA polymerase [J] . Biol. Chem. 265, 8322-8328 (1990).

<발명의 요약>Summary of the Invention

본 출원인은 디데옥시 DNA 서열화에 대해 일부 DNA 폴리머라제를 덜 사용하는 것은 부분적으로 dNMP 대신에 ddNMP (또는 기타 뉴클레오티드 유사체)를 혼입시키는 이들 폴리머라제들의 감소된 능력에 기인하는 것으로 믿는다. 상기한 바와 같이, 식별하지 않는 능력은 식별하는 효소보다도 ddNTP의 더 낮은 농도의 사용을 허용하고, 가장 중요하게는 이것은 그들의 길이에 따라 보다 균일한 강도로 된 서열화 겔에서 밴딩 패턴을 제공한다. 이들 모든 결과는 긴 DNA 서열이 신뢰성이 높게 결정화될 수 있다는 점에서 효소를 사용한 자동 서열화를 더욱 용이하고 더욱 생산성이 있게 한다.Applicants believe that the use of some DNA polymerases less for dideoxy DNA sequencing is due in part to the reduced ability of these polymerases to incorporate ddNMP (or other nucleotide analogues) instead of dNMP. As noted above, the ability to not identify allows the use of lower concentrations of ddNTPs than the identifying enzymes, most importantly providing a banding pattern in sequencing gels of more uniform intensity along their length. All these results make auto sequencing with enzymes easier and more productive in that long DNA sequences can be crystallized with high reliability.

본 발명은 달리 식별성을 갖는 DNA 폴리머라제가 대응하는 천연 발생 효소 보다 ddNTP를 보다 덜 식별하도록 변경시키는 방법을 제공한다. 이 방법은 폴리머라제를 유전적으로 변형시켜 중요한 위치에서 아미노산 잔기를 변경시켜 폴리머라제가 dNMP의 유사체를 혼입하는 능력을 증대시키는 것을 포함한다. 본 출원인은 DNA 폴리머라제의 특정 영역에서 변화된 아미노산은 디데옥시뉴클레오티드를 혼입시키는 이들 DNA 폴리머라제의 능력에 극적인 효과를 가지고 있으며; 삽입된 특정 아미노산 잔기는 폴리머라제가 ddNTP에 대하여 다소간 식별성을 갖는지를 결정하는 것으로 결론지었다. 본 출원인들은 DNA 폴리머라제들이 보다 효율적으로 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하도록 이들을 변형하는 것은 DNA 서열화에 있어서 이들의 이용성에 대해 대단한 효과를 갖는 것으로 결정하였다. 그러한 변형된 DNA 폴리머라제가 또한 DNA 증폭(예를 들면, 폴리머라제 사슬 반응), 시험관내 돌연변이 유발 및 DNA 단편의 말단에서의 채움(filling) 등의 기타의 공통의 분자 생물학적인 공정에 대해서도 유용한 것임을 입증하는 것이 가능하다. 이 기술과 DNA 폴리머라제(예를 들면, 상기한 테이버 및 리차드슨에 의해 기술된 바의 T7 DNA 폴리머라제)의 3'-5' 엑소뉴클레아제 활성의 변경을 위한 기존의 지식의 조합 및 서열화 반응에 있어서 망간과 피로포스파타아제의 사용은 현재까지 알려진 것에 대해 상당히 월등한 효소의 생산을 허용할 것이다. DNA 폴리머라제의 변형은 하나 이상의 아미노산의 치환에 의하는 것이 바람직하나 하나 이상의 아미노산의 삽입 또는 하나 이상의 아미노산의 결실에 의한 것도 바람직하다.The present invention provides a method for altering a DNA polymerase that is otherwise identifiable to identify less ddNTPs than the corresponding naturally occurring enzyme. This method involves genetically modifying the polymerase to alter amino acid residues at important positions to increase the ability of the polymerase to incorporate analogs of dNMP. Applicants have shown that amino acids changed in certain regions of DNA polymerase have a dramatic effect on the ability of these DNA polymerases to incorporate dideoxynucleotides; It was concluded that the specific amino acid residue inserted determines whether the polymerase has some discrimination with respect to ddNTP. Applicants have determined that modifying DNA polymerases to incorporate dideoxynucleotides more efficiently has a tremendous effect on their availability in DNA sequencing. Such modified DNA polymerases are also useful for other common molecular biological processes, such as DNA amplification (eg, polymerase chain reaction), in vitro mutagenesis, and filling at the ends of DNA fragments. It is possible to prove. Combination and sequencing of this technique with existing knowledge for altering the 3'-5 'exonuclease activity of DNA polymerase (e.g., T7 DNA polymerase as described by Taber and Richardson, above) The use of manganese and pyrophosphatase in the reaction will allow the production of enzymes significantly superior to what is known to date. Modification of DNA polymerase is preferably by substitution of one or more amino acids, but also by insertion of one or more amino acids or deletion of one or more amino acids.

한 특정한 일면에 있어서, 즉 DNA 서열화에 있어서, DNA 서열화에 사용되는 조건하에서 50 ℃ 이상, 및 특히 60 ℃, 70℃ 또는 심지어 80℃ 이상의 온도에서 뉴클레오티드의 중합을 촉매할 수 있는 능력을 지닌 호열성 효소는 당업계에 잘 알려져 있다. 그러한 효소들은 일반적으로 이들 온도에서 성장하는 생물체에 존재하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 출원인은 이들 효소 중 대다수가 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 제한된 능력을 포함한 한계로부터 고통을 겪고 있는 것으로 믿고 있다. 후술하는 방법들을 사용하여 이들 효소들을 변형시킴으로써 당업자는 임의의 목적하는 호열성 DNA 폴리머라제를 변형하여 디데옥시뉴클레오티드를 더욱 효율적으로 혼입할 수 있을 것이다. 그러한 효소는 자동화 기계 및 수동 서열화에 있어서 특히 사이클 서열화로 알려진 공정에 있어서 DNA 서열화에 대한 오늘날까지 존재하는 것들 보다 월등할 것이다. 사이클 서열화에 있어서, DNA 합성의 복수의 라운드가 동일한 주형으로부터 수행되고, 합성된 가닥은 각 사이클 후 열 변성에 의해 제거되는데; 이는 보다 적은 양의 DNA 주형이 DNA 서열화에 사용되는 것을 허용한다. In one particular aspect, ie, in DNA sequencing, thermophilicity having the ability to catalyze the polymerization of nucleotides at temperatures above 50 ° C. and in particular at temperatures above 60 ° C., 70 ° C. or even 80 ° C. under the conditions used for DNA sequencing. Enzymes are well known in the art. Such enzymes are generally known to be present in living organisms growing at these temperatures. However, Applicants believe that many of these enzymes suffer from limitations, including limited ability to incorporate dideoxynucleotides. By modifying these enzymes using the methods described below, one skilled in the art will be able to modify any desired thermophilic DNA polymerase to incorporate the dideoxynucleotide more efficiently. Such enzymes will be superior to those present to date for DNA sequencing in automated mechanical and manual sequencing, particularly in processes known as cycle sequencing. In cycle sequencing, multiple rounds of DNA synthesis are performed from the same template and the synthesized strands are removed by thermal denaturation after each cycle; This allows a smaller amount of DNA template to be used for DNA sequencing.

출원인은 상대적으로 비식별성인 효소 T7 DNA 폴리머라제에 있어서 아미노산 잔기 526이 이것에 이 특성을 제공하는 것으로 실험적으로 결정하였다. 출원인은 잔기 526의 변형에 의해 T7 DNA 폴리머라제가 식별하는 능력을 수 배로 증가시키는 것이 가능함을 결론지었다. T7 DNA 폴리머라제 및 기타의 DNA 폴리머라제 사이의 아미노산 상동성에 기초하여, 출원인은 기타 DNA 폴리머라제에서 상동성 부위에서의 잔기의 변형도 마찬가지로 디데옥시뉴클레오티드에 대하여 식별하는 그들의 능력에 영향을 미치는 것으로 결정하였다. 그러한 상동성 부위의 예로는 대장균 DNA 폴리머라제 I의 잔기 762 및 Taq DNA 폴리머라제의 잔기 667이다. 이 모든 3개의 보기에 있어서 출원인은 이 부위에서 잔기가 페닐알라닌(F)와 다르다, 즉 이는 T7 DNA 폴리머라제에서와 같이 티로신 (Y)일 수 있다는 것이 중요함을 밝혀 내었다. 놀랍게도 이 단일 아미노산 잔기의 변형은, 단일 히드록실기의 첨가에 의한 것이더라도, 식별 수준에 있어서 매우 큰 차이(250 - 8,000 배)를 제공한다. 당업자는 이 한 부위에 있어서 변화가 본 발명을 제한하지 않는 것이며, 폴리머라제의 식별하는 능력을 감소시키는 다른 부위에서의 변화가 이제는 일상의 실험에 의해 용이하게 발견될 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들면, 본 출원인은 13개의 다른 부위에서 T7 DNA 폴리머라제의 변형은 또한 ddNTP에 대하여 식별하는 효소의 능력을 증대시키는 결과를 초래하였으나, 이 부위에서의 변경의 효과는 약 5 - 20배가 적었음을 발견하였다. 유사한 방법을 사용함으로써, ddNTP에 대한 식별에 영향을 미치는 다른 부위가 다른 DNA 폴리머라제에서 용이하게 동정되어 이들을 DNA 서열화에 대해 더욱 유용하게 할 것이다. 그러한 다른 부위는 대장균 DNA 폴리머라제 I 및 T7 DNA 폴리머라제 사이의 고도로 상동성인 영역에서 아미노산 잔기를 포함하는 데, 이들 영역은 부분적으로 ddNTP에 대한 결합 도메인을 보충할 것으로 보이기 때문이며; 대장균 DNA 폴리머라제 I에서 이들 영역은 영역 665 - 681 및 754 - 783, 및 가능하게는 영역 709 - 734, 797 - 866 및 913 - 927에서 보존되거나 또는 비보존된 아미노산으로부터의 T7 DNA 폴리머라제의 것들에 유사한 영역의 아미노산을 포함한다. 목적하는 기능을 제공하기 위한 아미노산 변화는 T7 DNA 폴리머라제와 같은 비식별성 효소의 대응 아미노산 또는 통상의 실험에 의해 선택될 수 있는 기타 기능적으로 등가인 아미노산에 동일하게 선택될 수 있다. 비보존된 아미노산을 변화시킴으로써 더욱 심오한 식별 능력의 변경이 얻어진다. 비보존 아미노산들은 폴리머라제의 한 종으로부터 다른 것까지 다양한(즉, 폴리머라제의 50% 이하에서 발견되는) 것들이다. 용어 "상동성"은 그의 통상 인정되는 방식으로 사용되었다. 따라서, Pol I 폴리머라제의 유사체는 후술하는 브라이트와이트 등(Braitwaite and Ito)에 의해 기술된 바의 아미노산 서열을 갖는 것으로서, 이것은 여기에서 Spo2 DNA 폴리머라제로서 기재된 바와 같은 폴리머라제의 Pol I 집단의 다른 일원에 관계된 것이 바람직하다. 그러한 분석은 펠센스타인의(Felsenstein's) PHYLIP 프로그램을 사용하여 수행할 수 있다. 확인 바람.Applicants have experimentally determined that the amino acid residue 526 provides this property for the relatively non-identifying enzyme T7 DNA polymerase. Applicants concluded that modification of residue 526 is capable of increasing the ability of T7 DNA polymerase to identify many times. Based on amino acid homology between T7 DNA polymerase and other DNA polymerases, Applicants determined that modifications of residues at homologous sites in other DNA polymerases likewise affect their ability to identify for dideoxynucleotides. It was. Examples of such homology sites are residue 762 of E. coli DNA polymerase I and residue 667 of Taq DNA polymerase. In all three examples Applicants have found that the residue at this site differs from phenylalanine (F), ie it may be important that it can be tyrosine (Y) as in T7 DNA polymerase. Surprisingly, the modification of this single amino acid residue provides a very large difference (250-8,000 times) in the level of identification, even by the addition of a single hydroxyl group. Those skilled in the art will recognize that changes in this one site do not limit the present invention, and that changes in other sites that reduce the polymerase's ability to identify can now be readily found by routine experimentation. For example, Applicants have found that modification of T7 DNA polymerase at 13 different sites also resulted in an increased ability of the enzyme to identify ddNTPs, but the effect of alteration at these sites was about 5-20 times less. Was found. By using similar methods, other sites that affect the identification of ddNTPs will be readily identified in other DNA polymerases, making them more useful for DNA sequencing. Such other sites include amino acid residues in highly homologous regions between E. coli DNA polymerase I and T7 DNA polymerase, because these regions appear to partially complement the binding domain for ddNTPs; In E. coli DNA polymerase I these regions are those of T7 DNA polymerase from regions 665-681 and 754-783, and possibly from amino acids conserved or unconserved in regions 709-734, 797-866 and 913-927 To amino acids of similar regions. Amino acid changes to provide the desired function may be equally selected for the corresponding amino acid of a non-identifying enzyme such as T7 DNA polymerase or other functionally equivalent amino acids that may be selected by routine experimentation. By altering non-conserved amino acids, more profound alterations in the ability to identify are obtained. Non-conserved amino acids are those that vary from one species of polymerase to the other (ie, found in up to 50% of the polymerase). The term “homology” is used in its normally accepted manner. Thus, analogs of Pol I polymerase have an amino acid sequence as described by Brightwaite and Ito described below, which is different from the Pol I family of polymerases as described herein as Spo2 DNA polymerase. It is desirable to be involved in a member. Such analysis can be performed using Felsenstein's PHYLIP program. OK wind.

따라서, 첫번째 일면으로 본 발명은 변형된 DNA 폴리머라제를 암호화하는 변형된 유전자에 특징이 있다. 이 유전자는 변형되어, 대응하는 천연 발생 DNA 폴리머라제 또는 비변형된 DNA 폴리머라제에 비하여, 데옥시뉴클레오티드에 대해 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 능력이 증대된 변형된 DNA 폴리머라제가 생성된다. Thus, in a first aspect the invention is characterized by a modified gene encoding a modified DNA polymerase. This gene is modified to produce a modified DNA polymerase with increased ability to incorporate dideoxynucleotides relative to deoxynucleotides as compared to the corresponding naturally occurring DNA polymerase or unmodified DNA polymerase.

"증대된 능력"이란 용어는 DNA 폴리머라제가 디데옥시뉴클레오티드를 더 잘 혼입할 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 이는 데옥시뉴클레오티드에 비교하여 디데옥시뉴클레오티드에 대한 대응하는 천연 발생 DNA 폴리머라제 보다도 더 적은 정도로 식별한다. 그러한 식별을 측정하기 위한 특수한 방법은 후술한다. 용어 "증가된"은 그러한 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 능력에 있어서 측정가능한 차이를 제공하는 것을 의미한다. 바람직한 실시태양에 있어서, 이것은 디데옥시뉴클레오티드에 대한 식별의 수준이 적어도 바람직하게는 10 배 내지 100 배, 더욱 바람직하게는 100 - 500 배가 감소된 것이 좋지만, 천연 발생 효소에 비하여 적어도 10% 이상의 증가이다. 그러한 효소의 일례는 대장균 DNA 폴리머라제 I으로서(본 명세서에서 주목하는 바의) 이는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 디데옥시뉴클레오티드의 혼입에 비하여 대략 140 - 1,100 배로 식별한다. 본 발명의 방법에 의해, 실제로 dNTP에 비해 ddNTP를 선호하는 즉, 폴리머라제가 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 능력이 평균 1,000 배가 증대된 효소가 (단지 하나 또는 두개의 아미노산을 변경시킴으로써) 유도될 수 있다. The term "extended ability" means that DNA polymerase can better incorporate a dideoxynucleotide. That is, they are identified to a lesser extent than the corresponding naturally occurring DNA polymerase for dideoxynucleotides as compared to deoxynucleotides. Special methods for measuring such identification are described below. The term "increased" is meant to provide a measurable difference in the ability to incorporate such dideoxynucleotides. In a preferred embodiment, it is preferred that the level of identification for dideoxynucleotides is reduced by at least preferably 10 to 100 times, more preferably 100 to 500 times, but at least 10% or more increase compared to naturally occurring enzymes. . An example of such an enzyme is E. coli DNA polymerase I (as noted herein) which identifies approximately 140-1,100 times the incorporation of dideoxynucleotides relative to deoxynucleotides. By the method of the present invention, an enzyme can be induced (by changing only one or two amino acids) which in fact prefers ddNTP over dNTP, ie, the ability of the polymerase to incorporate dideoxynucleotides by an average 1,000-fold increase. .

구 "대응하는 천연 발생의 DNA 폴리머라제"는 당업계에 잘 알려진 것이고, 자연에서 발견되는 폴리머라제를 의미하며, 이는 바람직하게는 실험실에서 시험관 내 또는 생체내 조작의 어느 것에 의해 변경되지 않은 것이 바람직하다. 마찬가지로 대응하는 핵산은 자연계에서 발견되는 DNA 폴리머라제를 암호화하는 핵산을 의미한다. 이는 단순히 그러한 폴리머라제를 암호화하는 변형된 핵산에 비교하기 위한 기준선으로서 사용된다. 따라서, 테르무스 아쿠아티쿠스(Thermus aquaticus, 또한 "Taq"라고도 함)의 DNA 폴리머라제에 대한 기준선은 세균, 테르무스 아쿠아티쿠스에 존재하는 Taq DNA 폴리머라제를 천연적으로 암호화하는 핵산이다. 본 출원인은 그러한 폴리머라제에서 변화되어 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 폴리머라제의 능력을 변경할 수 있는 하나 이상의 부위를 제공한다. 이들 부위는 단순한 보기이며, DNA 폴리머라의 능력이 이 특성을 유용하게 변경될 수 있다는 지식을 갖춘 당업자들에게 이제 이들 특정 부위 또는 기타 등가의 부위 중 어느 하나에서 그러한 효소를 변경할 수 있는 방법론이 제공되었으므로 본 발명을 제한하는 것이 아니다.The phrase “corresponding naturally occurring DNA polymerase” is well known in the art and means a polymerase found in nature, which preferably is unaltered by either in vitro or in vivo manipulation in the laboratory. Do. Likewise a corresponding nucleic acid refers to a nucleic acid encoding a DNA polymerase found in nature. It is simply used as a baseline for comparison to modified nucleic acids encoding such polymerases. Thus, the baseline for the DNA polymerase of Thermus aquaticus (also referred to as "Taq") is a nucleic acid that naturally encodes Taq DNA polymerase present in bacteria, Termus aquaticus. Applicants provide one or more sites that can be altered in such polymerases to alter the polymerase's ability to incorporate dideoxynucleotides. These sites are simple examples, and those skilled in the art with the knowledge that the ability of DNA polymers may beneficially alter this property now provide a methodology for modifying such enzymes at either of these specific sites or other equivalent sites. It is not intended to limit the present invention.

본 명세서에 기술된 발명의 실시 태양에 있어서, DNA 폴리머라제의 변형은 하나 이상의 아미노산의 치환에 의한다. 그러나 변형은 하나 이상의 부가적인 아미노산의 삽입 또는 하나 이상의 아미노산의 결실의 형태를 취할 수도 있음도 발견될 수 있다. In an embodiment of the invention described herein, the modification of the DNA polymerase is by substitution of one or more amino acids. However, it may also be found that modifications may take the form of insertion of one or more additional amino acids or deletion of one or more amino acids.

본 발명의 DNA 폴리머라제는 또한 상기한 테이버 및 리차드슨에 의해 기술된 바의 3'-5' 엑소뉴클레아제 활성 또는 바니스(Barnes, WO 92/06188)에 의해 기술된 바의 Taq에서의 5'-3' 엑소뉴클레아제 활성 등의 엑소뉴클레아제 도메인을 제거하거나 변경하도록 변형될 수 있다. ddNTP에 대하여 식별하는 본 발명의 DNA 폴리머라제의 능력을 변경하는 돌연변이는 바람직하게는 실질적으로 엑소뉴클레아제 활성에 영향을 미치지 않는 것이 좋으며; 이는 돌연변이가 중합에 대한 활성 부위 근처의 효소의 폴리머라제 영역에 있고, 폴리머라제의 그의 엑소뉴클레아제 활성을 통한 혼입된 유사체를 제거하는 능력을 단순히 감소시킴으로써 식별을 감소시키지 않는 것을 의미한다. 본 발명의 특히 적합한 DNA 폴리머라제는 본 명세서에 참고로 인용한 브라이쓰와이트 등(Braithwaite and Ito, 21 Nuc. Acid. Res. 787, 1993)에 의해 기술되고 집단 A로 언급된 Pol I 타입 폴리머라제 및 브라이쓰와이트 등에 의해 기술되고 집단 B로 언급된 된 폴리머라제 알파 또는 폴리머라제 II 타입 - 타입 DNA 폴리머라제이다. 브라이쓰와이트에 의해 언급된 기타의 폴리머라제 집단도 역시 본 발명에 사용될 수 있다. 특히, 본 출원인은 dNTP 기질에 대한 결합 부위 근처의 위치에서 극성, 히드록실 함유 아미노산 잔기의 존재가 디데옥시뉴클레오티드를 효율적으로 혼입할 수 있는 폴리머라제에 대해 중요한 것임을 발견하였다. 어떠한 이론에도 구애됨이 없이, 출원인은 이 발견은 리보오스 부분(즉, ddNTP)의 3' 위치에서 히드록실기가 없는 뉴클레오티드에 대한 높은 식별은 이 중요한 부위에서 아미노산 잔기 상의 히드록실기의 동시적인 부재를 요한다는 예측된 결과에 반대되는 것으로 믿고 있다. 다시 말해서, 두 히드록실기의 부재에 의해 형성된 갭 또는 홀은 유사체에 대한 식별을 초래한다. 이 결과에 대한 지식은 멀리 관련된 DNA 폴리머라제에서 조차도 중요한 잔기를 발견하려는 접근 방법을 제공하며; dNTP가 결합되는 영역에서 비극성기에 대해 극성기를 갖는 잔기의 부가는 폴리머라제가 ddNTP에 대하여 식별하는 능력을 감소시키기 위한 가능한 아미노산 변화이다. 예를 들면, 집단 A 또는 B의 폴리머라제에 대해 상동성이 있다하더라도 거의 없는 DNA 폴리머라제인 쥐의 DNA 폴리머라제 b의 위치 272의 페닐알라닌은 X-레이 회절 연구에서 프라이머-주형과의 3차원 복합체에서 ddCTP 잔기의 3'위치에 접촉되어 있다. [참조: Pelletier et al., 264 Science 189, 1994]. 본 발명에 기술된 결과의 지식에 의해 이 잔기의 티로신으로의 변형은 디데옥시뉴클레오티드를 더욱 효율적으로 혼입시키는 쥐 DNA 폴리머라제의 돌연변이의 스크리닝에 있어서 논리적으로 선택된다. 따라서, 당업자는 본 명세서에 제공된 정보를 사용하여 임의의 DNA 폴리머라제의 식별성 표현형을 변경하는 것이 가능할 것으로 보인다.The DNA polymerase of the present invention is also referred to as 3'-5 'exonuclease activity as described by Taber and Richardson described above or 5 at Taq as described by Barnes (WO 92/06188). It can be modified to remove or alter exonuclease domains such as '-3' exonuclease activity. Mutations that alter the ability of the DNA polymerases of the invention to identify ddNTPs preferably do not substantially affect exonuclease activity; This means that the mutation is in the polymerase region of the enzyme near the active site for polymerization and does not reduce identification by simply reducing the ability of the polymerase to remove the incorporated analogs through its exonuclease activity. Particularly suitable DNA polymerases of the present invention are Pol I type polymerases described by Braithwaite and Ito, 21 Nuc. Acid. Res. 787, 1993 and referred to as Population A by the present disclosure. And polymerase alpha or polymerase II type-type DNA polymerases described by Brycew et al. And referred to as population B. Other populations of polymerases mentioned by Brycewight can also be used in the present invention. In particular, Applicants have found that the presence of polar, hydroxyl containing amino acid residues at positions near the binding site for dNTP substrates is important for polymerases that can efficiently incorporate dideoxynucleotides. Without wishing to be bound by any theory, Applicants note that this finding indicates that the high identification of nucleotides without hydroxyl groups at the 3 ′ position of the ribose moiety (ie ddNTP) indicates the simultaneous absence of hydroxyl groups on amino acid residues at this critical site. It is believed that it is opposed to the expected result. In other words, gaps or holes formed by the absence of two hydroxyl groups result in the identification of analogs. Knowledge of these results provides an approach to discover important residues even in far-relevant DNA polymerases; The addition of residues having polar groups to nonpolar groups in the region where dNTPs bind is a possible amino acid change to reduce the polymerase's ability to identify for ddNTPs. For example, phenylalanine at position 272 of mouse DNA polymerase b, which is a DNA polymerase with little homology to population A or B polymerase, is a three-dimensional complex with primer-template in X-ray diffraction studies. At the 3 'position of the ddCTP residue at. (Pelletier et al., 264 Science 189, 1994). With the knowledge of the results described herein, the modification of this residue to tyrosine is logically selected for the screening of mutations in murine DNA polymerase that incorporate dideoxynucleotides more efficiently. Thus, it will be apparent to one skilled in the art that the information provided herein can be used to alter the discriminative phenotype of any DNA polymerase.

본 발명의 일부 폴리머라제가 디데옥시뉴클레오티드를 더욱 효율적으로 혼입시키는 능력은 특이적일 수 있다(즉, 디데옥시뉴클레오티드 유사체에 대한 효과는 다른 유사체에 대한 것보다도 더 크다). 그러나, 폴리머라제 중 일부는 또한 기타 변형된 유사체(예, 전기영동 동안 밴드의 압축을 제거하기 위한 데옥시이노신 트리포스페이트(dITP), 및 2'-데옥시-7-데아자구아노신 5'-트리포스페이트(dc7GTP) 및 자동화 공정에 사용하기 위한 형광 표지된 데옥시뉴클레오티드 및 디데옥시뉴클레오티드)의 혼입에 있어서 보조하는데 유용할 수 있다. 또한, 그러한 폴리머라제는 리보뉴클레오티드를 더욱 효율적으로 혼입할 수 있기 때문에 프로모터에 대한 필요성이 없이 RNA의 합성을 허용한다. 구체적으로, T7 RNA 폴리머라제 등의 단일 소단위 DNA 의존성 RNA 폴리머라제 및 집단 A의 DNA 폴리머라제 (Pol I - 타입 DNA 폴리머라제)사이의 보존된 모티브(motif)들은 이 영역(대장균 DNA 폴리머라제 I의 잔기 758 내지 767)에서 돌연변이가 rNTP에 대한 특이성을 변경시킬 것을 암시한다. 이는 프라이머로부터 효율적으로 합성을 개시한 RNA 폴리머라제의 엔지니어링을 허용하며, 이는 RNA의 합성용 프로모터에 대한 요건이 배제된다. 유사하게, 본 명세서에 제공된 데이터는 T7 RNA 폴리머라제의 잔기 631 내지 640을 변형하는 것은 dNTP에 대한 그의 특이성을 변경할 것임을 제시한다. 이는 프로모터 서열로부터 DNA의 신생 합성을 개시하고 프라이머를 사용할 수 없는 새로운 DNA 폴리머라제의 엔지니어링을 허용한다.The ability of some polymerases of the invention to incorporate dideoxynucleotides more efficiently may be specific (ie, the effect on dideoxynucleotide analogs is greater than on other analogs). However, some of the polymerases also have other modified analogues (eg, deoxyinosine triphosphate (dITP) to decompress the band during electrophoresis, and 2′-deoxy-7-deazaguanosine 5′-). It may be useful to assist in the incorporation of triphosphate (dc 7 GTP) and fluorescently labeled deoxynucleotides and dideoxynucleotides for use in automated processes. In addition, such polymerases allow more efficient incorporation of ribonucleotides, thus allowing the synthesis of RNA without the need for a promoter. Specifically, the conserved motifs between a single subunit DNA dependent RNA polymerase such as T7 RNA polymerase and the DNA polymerase of population A (Pol I-type DNA polymerase) are defined in this region (E. coli DNA polymerase I). Mutations at residues 758 to 767) alter the specificity for rNTP. This allows the engineering of RNA polymerase to efficiently initiate synthesis from primers, which eliminates the requirement for promoters for the synthesis of RNA. Similarly, the data provided herein suggest that modifying residues 631-640 of T7 RNA polymerase will alter its specificity for dNTP. This initiates the neosynthesis of DNA from the promoter sequence and allows engineering of new DNA polymerases in which primers cannot be used.

바람직한 실시 태양에 있어서, 변형된 DNA 폴리머라제는 DNA 서열화(DNA 폴리머라제 활성에 대해 필요한 임의의 숙주 인자와 조합될 때)에 사용하기 위해 충분한 DNA 폴리머라제 활성(즉, 적어도 표준 서열화 반응에 사용되는 것 및 바람직하게는 당업계에 정의된 바의 적어도 100 단위/㎎; 및 바람직하게는 폴리머라제에서 돌연변이가 5 - 10배 이상으로 이전의 수준을 변경하지 않은 것)을 가지며; 충분히 낮은 엑소뉴클레아제 활성(즉, 500 단위/㎎ 미만, 상기 테이버 및 리차드슨의 문헌 참조)을 가져서 폴리머라제를 DNA 서열화에 사용하는 것이 가능하고; DNA 폴리머라제는 T7 DNA 폴리머라제의 디데옥시뉴클레오티드 결합 부위에서 하나 이상의 아미노산(즉, T7, T3, ØI, ØII, H, W31, gh-1, Y, A1122 및 SP6으로 이루어진 군 중에서 선택된 것)을 갖는다. 바람직하게는 변형된 DNA 폴리머라제는 테르무스 아쿠아티쿠스(Thermus aquaticus), 테르무스 써모필리스(Thermus thermophilis), 테르무스 플라부스(Thermus flavus), 바실러스 스테로써모필루스(Bacillus sterothermophilus) 및 벤트(Vent) 박테리아에 의해 암호화되는 DNA 폴리머라제 등의 열안정성 DNA 폴리머라제로부터 변형되고; 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 폴리머라제의 능력은 단지 하나의 아미노산의 변화에 의해 대응하는 천연 발생의 DNA 폴리머라제에 비하여 적어도, 10배, 50배, 또는 더욱 바람직하게는 적어도 100배 증가한다.In a preferred embodiment, the modified DNA polymerase is used with sufficient DNA polymerase activity (ie, at least for standard sequencing reactions) for use in DNA sequencing (in combination with any host factor required for DNA polymerase activity). And preferably at least 100 units / mg as defined in the art, and preferably the mutation in the polymerase does not alter the previous level by 5-10 fold or more); It is possible to use polymerase for DNA sequencing with sufficiently low exonuclease activity (ie less than 500 units / mg, see Taber and Richardson supra); DNA polymerase contains one or more amino acids (ie, selected from the group consisting of T7, T3, ØI, ØII, H, W31, gh-1, Y, A1122 and SP6) at the dideoxynucleotide binding site of the T7 DNA polymerase. Have Preferably, the modified DNA polymerase is thermus aquaticus, thermus thermophilis, thermus flavus, the Bacillus sterothermophilus and the vent. ) Modified from thermostable DNA polymerase such as DNA polymerase encoded by bacteria; The ability of the polymerase to incorporate dideoxynucleotides increases at least, 10 times, 50 times, or more preferably at least 100 times compared to the corresponding naturally occurring DNA polymerase by a change of only one amino acid.

두번째 일면으로, 본 발명은 대응하는 천연 발생 DNA 폴리머라제의 능력에 비하여 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 증가된 능력을 갖는 변형된 DNA 폴리머라제의 생산 방법에 특징이 있다. 이 방법은 DNA 폴리머라제를 암호화하는 핵산을 제공하는 단계, 핵산 분자의 뉴클레오티드 염기 서열을 돌연변이시키거나 또는 달리 변경시켜 하나 이상의 부위에서 염기 서열의 하나 이상의 염기 변화를 포함시켜 핵산에 의해 암호화된 폴리머라제의 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 능력을 유의성 있게 변경하는(즉, 적어도 10, 50배 또는 가장 바람직하게는 100 - 500배) 단계를 포함한다.In a second aspect, the invention features a method of producing a modified DNA polymerase that has an increased ability to incorporate dideoxynucleotides relative to the ability of a corresponding naturally occurring DNA polymerase. The method comprises providing a nucleic acid encoding a DNA polymerase, mutating or otherwise altering the nucleotide base sequence of the nucleic acid molecule to include one or more base changes in the base sequence at one or more sites to include the polymerase encoded by the nucleic acid. Significantly altering (ie, at least 10, 50, or most preferably 100-500-fold) the ability to incorporate a dideoxynucleotide of.

세번째 일면으로, 본 발명은 DNA 분자의 뉴클레오티드 염기 서열을 결정하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 DNA 분자에 혼성화될 수 있는 프라이머 분자로 어닐링된 DNA 분자를 제공하는 단계; 및 어닐링된 분자를 하나 이상의 디데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트, 천연 발생 DNA 폴리머라제로부터 변경되어 천연 발생 폴리머라제에 비하여 디데옥시뉴클레오티드를 혼입시키는 능력이 변경된 DNA 폴리머라제(이 폴리머라제는 DNA 서열화를 위해 사용되는 충분한 DNA 폴리머라제 활성을 가지며 충분히 낮은 엑소뉴클레아제 활성을 갖는다)를 함유하는 용기 중에서 인큐베이션시키는 단계로 이루어진다. 또한, 특정 뉴클레오티드 염기에서 DNA 합성을 종결시키는 하나 이상의 DNA 합성 종결제가 제공된다. 상기 방법은 추가로 크기에 따른 인큐베이션 반응의 DNA 생성물을 분리하는 단계를 포함함으로써, DNA 분자의 뉴클레오티드 염기 서열의 적어도 일부가 결정될 수 있다.In a third aspect, the present invention provides a method for determining the nucleotide base sequence of a DNA molecule. The method comprises providing a DNA molecule annealed with a primer molecule that can hybridize to the DNA molecule; And a DNA polymerase with altered ability to incorporate an annealed molecule from one or more dideoxynucleoside triphosphates, naturally occurring DNA polymerase to incorporate a dideoxynucleotide as compared to a naturally occurring polymerase (the polymerase is a DNA sequencing Incubating in a vessel containing sufficient DNA polymerase activity and sufficiently low exonuclease activity to be used. Also provided are one or more DNA synthesis terminators that terminate DNA synthesis at a particular nucleotide base. The method further includes separating the DNA product of the incubation reaction according to size, so that at least a portion of the nucleotide sequence of the DNA molecule can be determined.

바람직한 실시 태양에 있어서, DNA 폴리머라제는 열안정성 DNA 폴리머라제이며, 서열화는 50 ℃, 60 ℃, 또는 70℃ 이상의 온도에서 수행되며, DNA 폴리머라제는 테르무스 아쿠아티쿠스(Thermus aquaticus), 테르무스 써모필리스(Thermus thermophilis), 테르무스 플라부스(Thermus flavus), 바실러스 스테로써모필루스(Bacillus sterothermophilus), 써모코쿠스 리토랄리스(Thermococcus litoralis) [벤트(Vent)], 피로코쿠스 푸리오시스(Pyrococcus furiosis, Pfu) 또는 술포로부스 솔파타리쿠스 (Sulfolobus solfataricus)에 의해 암호화되는 것으로부터 유도된다(즉, 아미노산 잔기에 있어서 50% 이상 동일성을 갖는다). In a preferred embodiment, the DNA polymerase is a thermostable DNA polymerase, sequencing is performed at a temperature of at least 50, 60, or 70 ° C., and the DNA polymerase is Thermus aquaticus, Termus. Thermus thermophilis, Thermus flavus, Bacillus sterothermophilus, Thermococus litoralis [Vent], Pyrococcus furiosis furiosis, Pfu) or those encoded by Sulfobus solfataricus (ie have at least 50% identity to amino acid residues).

다른 바람직한 실시 태양에 있어서, DNA 폴리머라제는 폴리머라제의 ㎎ 당 1000, 250, 100, 50, 10 또는 심지어는 2 단위 미만의 엑소뉴클레아제 활성을 가지며, 또한 단지 4, 6 또는 10개의 염기를 갖는 프라이머를 이용하는 것이 가능하며; 인큐베이션 단계의 개시에 모든 4 개의 데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트의 농도는 시약, 예컨대 ddNTP에 의해 종결될 때까지 DNA 합성을 계속하기에 충분하다.In another preferred embodiment, the DNA polymerase has an exonuclease activity of less than 1000, 250, 100, 50, 10 or even 2 units per mg of polymerase, and also contains only 4, 6 or 10 bases. It is possible to use primers having; The concentration of all four deoxynucleoside triphosphates at the start of the incubation step is sufficient to continue DNA synthesis until terminated by reagents such as ddNTP.

사이클 서열화에 대하여, 본 발명의 폴리머라제들은 이제 기타 효소에 비하여 상당히 낮은 양의 디데옥시뉴클레오티드를 사용하는 것이 가능하다. 즉, 상기 방법은 사이클 서열화 반응에 있어서 모든 4 개의 디데옥시뉴클레오티드에 대한 과량의 디데옥시뉴클레오티드를 제공하는 단계, 및 사이클 서열화 반응을 수행하는 단계를 포함한다. 기타의 효소에 대하여, 이들 반응 용액에 하나 이상의 ddNTP의 과량을 첨가하는 것이 필요하였다. 예를 들면, 문헌[Sears et al., 13 BioTechniques 626, 1992]에는 벤트 폴리머라제를 사용하여 dNTP에 대해 ddNTP를 약 10배 과량을 사용한 것이 기술되어 있고, 문헌 [Carothers et al., 7 BioTechniques 494, 1989]에는 Taq 폴리머라제를 사용하여 dNTP에 대해 ddNTP를 약 2배 이상의 과량을 사용한 것이 기술되어 있다. 본 발명에 있어서, 그러한 과량은 필요하지 않다. 바람직하게는 dNTP의 2, 5 배 이상 또는 심지어는 10배의 과량이 대응 ddNTP에 제공된다. 구체적인 예에 있어서, 10 M 미만의 ddNTP가 본 발명의 변형된 Taq와 함께 사용된다.For cycle sequencing, it is now possible for the polymerases of the present invention to use significantly lower amounts of dideoxynucleotides as compared to other enzymes. That is, the method includes providing excess dideoxynucleotides for all four dideoxynucleotides in a cycle sequencing reaction, and performing a cycle sequencing reaction. For other enzymes, it was necessary to add an excess of one or more ddNTPs to these reaction solutions. For example, Sears et al., 13 BioTechniques 626, 1992 describe the use of an approximately 10-fold excess of ddNTP relative to dNTP using vent polymerase, see Carothers et al., 7 BioTechniques 494. , 1989 describes the use of an excess of about twice the amount of ddNTP relative to dNTP using Taq polymerase. In the present invention, such excess is not necessary. Preferably an excess of 2, 5 or more or even 10 times the dNTP is provided to the corresponding ddNTP. In a specific example, less than 10 M ddNTPs are used with the modified Taq of the present invention.

관련된 일면에 있어서, 본 발명은 상기한 바의 변형된 DNA 폴리머라제, dITP, 데아자-GTP, ddNTP 등의 사슬 종결제, 및 망간 함유 용액 또는 분말로 이루어진 군 중에서 선택된 서열화에 필요한 시약을 함유하는 DNA 서열화용 키트 또는 용액에 특징이 있다.In a related aspect, the present invention comprises a reagent for sequencing selected from the group consisting of a modified DNA polymerase as described above, dITP, deaza-GTP, ddNTP and the like, and a manganese containing solution or powder. Characterized in kits or solutions for DNA sequencing.

또다른 일면으로, 본 발명은 변형된 DNA 폴리머라제를 암호화하는 핵산 서열을 제공하는 단계, 숙주 세포 내에서 핵산을 발현시키는 단계 및 숙주 세포로부터 DNA 폴리머라제를 정제하는 단계에 의해 대응하는 천연 발생 DNA 폴리머라제에 비하여 증가된 디데옥시뉴클레오티드의 혼입 능력을 갖는 변형된 DNA 폴리머라제를 제공하는 방법에 특징이 있다.In another aspect, the invention provides a corresponding naturally occurring DNA by providing a nucleic acid sequence encoding a modified DNA polymerase, expressing the nucleic acid in a host cell and purifying the DNA polymerase from the host cell. It is characterized by a method of providing a modified DNA polymerase that has an increased ability of incorporating dideoxynucleotides as compared to a polymerase.

또다른 일면으로, 본 발명은 본질적으로 상기한 바와 같은 DNA의 가닥을 하나 이상(바람직하게는 2, 3 또는 4개)의 데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트, 상기한 바의 DNA 폴리머라제, 및 제1 사슬종결제를 사용하여 서열화하는 방법에 특징이 있다. 이 DNA 폴리머라제는 프라이머가 신장되는 것을 유발하여 각각의 제 1 DNA 생성물이 그의 신장된 단부에서 사슬 종결제를 갖고, 각각의 제 1 DNA 생성물의 분자수는 길이에서 단지 20 염기가 상이한 실질적으로 모든 DNA 생성물에 대해 대략 동일한, 신장된 프라이머의 길이가 상이한 제1 DNA의 첫번째 열을 형성하게 한다. 이 방법은 또한 DNA 폴리머라제가, 각각의 제2 DNA가 그의 신장된 단부에서 제2 사슬 종결제를 갖는, 신장된 프라이머의 길이에 있어서 상이한 제2 DNA 생성물의 두번째 계열의 생성을 유발하는 것인 제1 사슬 종결제와는 상이한 농도에서 혼성화 혼합물 중의 제2 사슬 종결제를 제공하는 데에 특징이 있다. 각각의 제2 DNA의 분자의 수는 길이에 있어서 1 내지 20개의 염기가 서로 상이한 실질적으로 모든 제 2 DNA 생성물에서와 대략 동일하며, 상기 제2 DNA 생성물의 것과 단지 20 개의 염기의 길이가 상이한 모든 제1 DNA의 분자수와는 명확히 상이하다. In another aspect, the invention essentially comprises one or more (preferably two, three or four) deoxynucleoside triphosphates, DNA polymerases as described above, and Characterized by methods of sequencing using single chain terminators. This DNA polymerase causes the primer to elongate so that each first DNA product has a chain terminator at its extended end, and the number of molecules of each first DNA product differs only 20 bases in length from substantially all of the DNA. The lengths of the stretched primers, which are approximately the same for the product, cause the first rows of different first DNA to form. The method also allows the DNA polymerase to cause the production of a second family of second DNA products that differ in length of the stretched primer, with each second DNA having a second chain terminator at its extended end. It is characterized by providing a second chain terminator in the hybridization mixture at a different concentration than the first chain terminator. The number of molecules of each second DNA is about the same as in substantially all second DNA products that differ in length from 1 to 20 bases, all of which differ in length from only 20 bases from that of the second DNA product. The number of molecules of the first DNA is clearly different.

바람직한 실시태양에 있어서, 3 또는 4개의 상기 사슬종결제가 상기 테이버 및 리차드슨 문헌에 기술된 바와 같이 상이한 생성물을 제조하는데 사용될 수 있고; 서열화 반응은 마그네슘 이온, 또는 심지어 망간 또는 철 이온(예컨대, 0.05 내지 100 mM, 바람직하게는 1 내지 10 mM의 농도로)이 제공되고; DNA 생성물은 겔의 4 개의 레인 미만에서 분자량에 따라 분리된다.In a preferred embodiment, three or four of these chain terminators can be used to prepare different products as described in the Taber and Richardson literature; The sequencing reaction is provided with magnesium ions, or even manganese or iron ions (eg, at a concentration of 0.05-100 mM, preferably 1-10 mM); DNA products are separated according to molecular weight in less than four lanes of the gel.

또다른 관계되는 일면에 있어서, 본 발명은 올리고뉴클레오티드 프라이머, 서열화되는 핵산, 1 내지 4 개의 데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트, 상기한 바의 폴리머라제 및 상이한 양의 적어도 2 개의 사슬 종결제를 올리고뉴클레오티드 프라이머의 신장을 유리하게 하는 조건하에서 조합시켜 서열화되는 핵산에 상보적인 핵산 단편을 형성함으로써 핵산을 서열화하는 방법에 특징이 있다. 이 방법은 추가로 크기에 의해 핵산 단편을 분리하고 핵산 서열을 결정하는 것을 포함한다. 시약은 프라이머 신장 생성물에서 표지의 강도에 의해 서로 구분된다.In another related aspect, the invention relates to oligonucleotide primers, nucleic acids to be sequenced, 1 to 4 deoxynucleoside triphosphates, polymerases as described above, and different amounts of at least two chain terminators. A feature is a method of sequencing nucleic acids by combining under conditions that favor extension of the primers to form nucleic acid fragments that are complementary to the nucleic acid to be sequenced. The method further includes separating nucleic acid fragments by size and determining nucleic acid sequences. The reagents are distinguished from each other by the strength of the label in the primer extension product.

겔 전기영동을 사용하여 DNA 서열화 반응의 DNA을 분리하는 것이 통상적인 것인 반면, 당업자는 기타의 방법들도 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 따라서, 경질량 분광기의 시간, 전자 현미경 및 단일 분자 탐지 방법 등의 방법을 사용하여 상이한 단편의 각각을 탐지하는 것이 가능하다.While it is common to separate DNA of DNA sequencing reactions using gel electrophoresis, one skilled in the art will recognize that other methods may be used. Thus, it is possible to detect each of the different fragments using methods such as time of light mass spectroscopy, electron microscopy and single molecule detection methods.

본 발명은 또한 단일 프라이머 및 DNA 가닥으로부터 형성된 적어도 2개의 열들의 DNA 생성물을 제공하는 시약을 포함하는 반응기를 갖는 자동화 DNA 서열화 장치에 특징이 있다. 일렬의 DNA 생성물 각각은 분자량이 다르고 한 말단에서 사슬 종결제를 갖는다. 시약은 상기한 바의 DNA 폴리머라제를 함유한다. 장치는 분리기의 한 축을 따라 DNA 생성물을 분리하여 일렬의 밴드를 형성하기 위한 분리 수단을 포함한다. 이는 또한 축을 따라 분리된 후, 각각의 밴드의 위치 및 강도를 결정하기 위한 밴드 해독 수단 및 분리 수단에 존재할 수도 있는 임의의 표지로부터 빛의 방출 파장으로부터가 아닌, 축을 따른 밴드의 위치 및 강도로부터 단독으로 DNA 가닥의 DNA 서열을 결정하는 컴퓨터화 수단을 포함한다.The invention also features an automated DNA sequencing device having a reactor comprising a reagent that provides a DNA product of at least two rows formed from a single primer and a DNA strand. Each row of DNA products has a different molecular weight and has a chain terminator at one end. The reagent contains the DNA polymerase as described above. The apparatus includes separation means for separating the DNA product along one axis of the separator to form a row of bands. It is also separated from the position and intensity of the band along the axis, not from the emission wavelength of the light from any label that may be present in the band decoding means and separation means for determining the position and intensity of each band. Computerized means for determining the DNA sequence of the DNA strand.

또다른 일면으로, 본 발명은 (a) 클로닝된 단편 및 상기한 DNA 폴리머라제를 제공하고, 클로닝된 단편을 단편으로부터 DNA 가닥을 합성하기 위한 조건하에서 폴리머라제와 접촉시킴으로써 클로닝된 DNA 단편의 시험관내 돌연변이 유발 방법(이 조건은 단편과 염기쌍을 이룰 수 있는 복수의 개별적인 인접 염기의 혼입 및 단편과 염기쌍을 이룰 수 없는 핵산 염기의 혼입에 의해 DNA 가닥의 형성을 유발한다.); (b) 프라이머가 주형과 염기쌍을 이룰 수 없는 적어도 하나의 염기를 제외하고는 주형의 인접 염기와 염기쌍을 이룰 수 있는 인접 염기를 갖는 프라이머 및 주형을 제공함으로써 주형 DNA 단편의 시험관내 돌연변이를 유발하는 방법(이 방법은 프라이머를 상기한 바의 DNA 폴리머라제로 신장시키는 것을 포함한다.); (c) 단일 가닥의 영역을 갖는 5' 말단을 갖는 선형 DNA 분자로부터 평활 말단의 이중 가닥 DNA 분자를 생성하는 방법(분자의 3' 말단은 이중 가닥이며, 3' 돌출 말단을 갖지 않는다. 이 방법은 DNA 분자을 단일 가닥의 영역 상에 작용하는 상기한 바와 같은 DNA 폴리머라제와 함께 인큐베이션시켜 평활 말단의 이중 가닥 DNA 분자를 형성시키는 단계를 포함한다.); (d) 상기한 바의 DNA 폴리머라제를 갖는 DNA 단편을, DNA 단편의 3' 말단이 폴리머라제에 의해 신장됨으로써 표지된 데옥시뉴클레오티드를 DNA 단편에 첨가함으로써 표지되는 조건하에서, 표지된 데옥시뉴클레오티드 종과 인큐베이션시킴으로써 DNA 단편의 3' 말단을 표지시키는 방법; 및 (e) 제1 및 제2 프라이머를 이중 가닥 DNA 서열의 반대편 가닥에 어닐링시키고, 어닐링된 혼합물을 상기한 바의 DNA 폴리머라제와 함께 인큐베이션시킴으로써 DNA 서열을 증폭시키는 방법에 특징이 있다. 제1 및 제2 프라이머는 DNA 서열의 반대편 가닥에 어닐링되고 이들의 3' 말단은 어닐링 후 서로에 대하여 향하여 있고, 증폭되는 DNA 서열은 두 어닐링된 프라이머 사이에 위치한다. In another aspect, the invention provides (a) in vitro of cloned DNA fragments by providing the cloned fragments and DNA polymerases described above and contacting the cloned fragments with polymerase under conditions for synthesizing DNA strands from the fragments. Mutagenesis methods (this condition results in the formation of DNA strands by incorporation of a plurality of individual contiguous bases that may be base paired with fragments and by incorporation of nucleic acid bases that are not base paired with fragments); (b) providing an in vitro mutation of the template DNA fragment by providing a primer and a template having adjacent bases capable of base pairing with adjacent bases of the template except at least one base that the primer cannot base pair with the template Method (this method comprises stretching the primer with a DNA polymerase as described above); (c) A method of producing a blunt-ended, double-stranded DNA molecule from a linear DNA molecule having a 5 'end with a single-stranded region (the 3' end of the molecule is double stranded and has no 3 'overhanging end.) Incubating the DNA molecule with a DNA polymerase as described above acting on a single stranded region to form blunt-ended double stranded DNA molecules.); (d) labeled deoxynucleotides under conditions where a DNA fragment having a DNA polymerase as described above is labeled by adding a labeled deoxynucleotide to the DNA fragment by extension of the 3 ′ end of the DNA fragment to the polymerase. Labeling the 3 'end of the DNA fragment by incubating with the species; And (e) annealing the first and second primers to opposite strands of the double stranded DNA sequence and incubating the annealed mixture with the DNA polymerase as described above. The first and second primers are annealed to opposite strands of the DNA sequence and their 3 'ends are facing each other after annealing, and the DNA sequence to be amplified is located between the two annealed primers.

또다른 일면으로, 본 발명은 잔기 667에서 티로신을 갖는 테르무스 아쿠아티쿠스(Thernus aquaticus) DNA 폴리머라제, 잔기 762에서 티로신을 갖는 대장균 DNA 폴리머라제 I, 및 대장균 DNA 폴리머라제 잔기 762에 유사한 위치, 예컨대 K N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 Y G(여기서, 각각의 N은 독립적으로 임의의 아미노산이다)의 N4 위치에서 티로신 잔기를 갖는 임의의 Pol I - 타입 DNA 폴리머라제 등의 특정 DNA 폴리머라제에 특징이 있다. 더욱이, 본 발명은 서열 K N1 N2 N3 N4 N5 N6 Y G/Q [여기서, 각각의 N은 독립적으로 임의의 아미노산이고, N1 내지 N7 중 임의의 하나는 돌연변이되어 ddNTP에 대하여 감소된(바람직하게는 비돌연변이된 서열에 비하여 20배 이상 감소된) 식별력을 갖는 폴리머라제를 생성한다]을 갖는 DNA 폴리머라제 알파 집단의 특정 폴리머라제에 특징이 있다. 본 발명은 또한 이들 DNA 폴리머라제 중 임의의 것을 암호화하는 핵산에 특징이 있다.In another aspect, the invention provides a position similar to the Termus aquaticus DNA polymerase with tyrosine at residue 667, E. coli DNA polymerase I with tyrosine at residue 762, and E. coli DNA polymerase residue 762, For example any Pol I-type DNA polymerase having a tyrosine residue at the N 4 position of KN 1 N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 N 7 YG (where each N is independently any amino acid); It is characterized by certain DNA polymerases. Moreover, the present invention relates to the sequence KN 1 N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 YG / Q wherein each N is independently any amino acid and any one of N 1 to N 7 is mutated to ddNTP. Characteristic of a specific polymerase of the DNA polymerase alpha population with a reduced (preferably a polymerase with a discernment that is reduced by at least 20 times compared to nonmutated sequences). The invention is also characterized by nucleic acids encoding any of these DNA polymerases.

관련된 일면으로, 본 발명은 유일하게 첨가된 2가 양이온으로서 마그네슘의 존재하에서 100 미만의 평균 처리도(processivity)를 갖고 dNMP에 비하여 ddNMP의 혼입을 100 배 미만으로 식별하거나 또는 유일하게 첨가된 2가 양이온으로서 마그네슘의 존재하에서 50 미만의 평균 처리도를 갖고 dNMP에 비하여 ddNMP의 혼입을 50 배 미만으로 식별하는 역전사 효소를 제외한 DNA 폴리머라제에 특징이 있다. 당업자는 처리도는 T7 DNA 폴리머라제의 평균 처리도가 500 이하이고, 클레나우 단편이 약 4 - 40 이고, 역전사 효소에 대해서는 이것이 약 150 - 100임을 나타내는 임의의 표준 방법에 의해 측정될 수 있음을 인식할 것이다. 그러한 측정들은 본 명세서에 참고로 인용한 테이버 [Tabor et al., J. Biol. Chem. 262:16212, 1987]에 의해 기술된 바와 같이 수행될 수 있다. 이들 조건 하에서 Taq DNA 폴리머라제의 평균 처리도는 100 미만인 것으로 예측된다.In a related aspect, the present invention identifies an incorporation of ddNMP as less than 100 times or uniquely added divalent compared to dNMP with an average processivity of less than 100 in the presence of magnesium as the only added divalent cation. It is characterized by DNA polymerases except reverse transcriptase which has an average degree of treatment of less than 50 in the presence of magnesium as a cation and identifies less than 50 times the incorporation of ddNMP as compared to dNMP. Those skilled in the art will appreciate that the throughput can be determined by any standard method indicating that the average throughput of T7 DNA polymerase is 500 or less, the Klenow fragment is about 4-40, and for reverse transcriptase this is about 150-100. Will recognize. Such measurements are described in Taber et al., J. Biol. Chem. 262: 16212, 1987). Under these conditions, the average degree of treatment of Taq DNA polymerase is expected to be less than 100.

특히 바람직한 일면에 있어서, 본 발명은, 예를 들면 마그네슘의 존재하에서, dNMP에 비하여 ddNMP를 100 미만의 비로 식별하고, 바람직하게는 100 미만의 평균 처리도 및 1 또는 심지어 10초 당 1회 이상의 한 프라이머-주형으로부터 다른 것으로의 사이클를 갖는 호열성 DNA 폴리머라제에 특징이 있다. 그러한 사이클은 표준 방법에 의해 측정될 수 있다.In a particularly preferred aspect, the present invention identifies ddNMP in a ratio of less than 100 compared to dNMP, for example in the presence of magnesium, preferably with an average degree of treatment of less than 100 and at least once per 1 or even 10 seconds. It is characterized by thermophilic DNA polymerase having a cycle from primer-template to another. Such cycles can be measured by standard methods.

본 발명은 또한 후술하는 바와 같이 DNA 폴리머라제를 사용하는 사이클 서열화의 방법에 특징이 있고, 또한 폴리머라제가 dNMP에 비하여 ddNMP를 50배 이상으로 식별하지 않는 것을 유발하는 위치에서 천연 발생 아미노산 대신에 티로신을 갖는 세포성 (바이러스 또는 미토콘드리아의 것에 반대되는 것으로서) DNA 폴리머라제에 특징이 있다.The present invention is also characterized by a method of cycle sequencing using DNA polymerase as described below, and also tyrosine instead of naturally occurring amino acids at positions that cause the polymerase not to identify ddNMP 50 times or more relative to dNMP. Cellular (as opposed to those of viruses or mitochondria) with DNA is characterized by DNA polymerase.

또다른 일면으로, 주목되는 부위에서 아미노산의 치환이 대응하는 천연 폴리머라제의 다른 특성을 변경시키는 것을 초래할 것이다. 또한, 본 발명의 폴리머라제는 본 명세서에 기술된 방법으로 다른 폴리머라제와 조합되어 혼합물 중의 각각의 폴리머라제의 뛰어난 특성을 이용할 수도 있다.In another aspect, substitution of amino acids at the sites of interest will result in altering other properties of the corresponding natural polymerase. The polymerases of the present invention may also be combined with other polymerases in the methods described herein to take advantage of the superior properties of each polymerase in the mixture.

본 발명의 기타의 특징은 그의 바람직한 실시 태양에 관한 다음의 기재 및 청구의 범위로부터 명백해 질 것이다.Other features of the present invention will become apparent from the following description and claims relating to its preferred embodiments.

먼저 도면을 간단히 설명한다.First, the drawings will be briefly described.

<도면><Drawing>

도 1은 박테리오파아지 T7의 유전자 5에 의해 암호화되는 DNA 폴리머라제의 아미노산의 모식도이며, 팜(palm) 및 핑거(finger) 도메인 및 다양한 디데옥시 내성(DR) 돌연변이의 위치, A-E로 표지된 영역의 위치 및 ddNTP 식별에 수반되는 한 부위의 위치를 나타낸다;1 is a schematic diagram of the amino acids of DNA polymerase encoded by gene 5 of bacteriophage T7, showing the location of palm and finger domains and the location of various dideoxy resistant (DR) mutations, the region labeled with AE. Location and location of one site involved in ddNTP identification;

도 2는 영역 A-E를 나타내는 DNA 폴리머라제 I의 구조를 3차원적으로 나타낸 도면이다;2 is a three-dimensional view of the structure of DNA polymerase I showing regions A-E;

도 3은 공통의 단일 문자 코드로 나타낸 아미노산을 갖는 Pol I - 타입 DNA 폴리머라제의 리보선택성 영역(riboselectivity region)의 모식도이다. 처음의 아미노산 수는 도면의 좌측에 나타냈고, 데옥시뉴클레오티드에 비교하여 디데옥시뉴클레오티드에 대한 식별량은 오른쪽에 나타냈다;FIG. 3 is a schematic diagram of riboselectivity regions of Pol I-type DNA polymerase having amino acids represented by a common single letter code. The initial amino acid number is shown on the left side of the figure, and the discernment amount for dideoxynucleotide compared to the deoxynucleotide is shown on the right side;

도 4, 5 및 6은 각각 대장균 DNA 폴리머라제 I, T7 DNA 폴리머라제 및 Taq DNA 폴리머라제의 리보선택성 영역의 변형을 나타내는 모식도이다.4, 5 and 6 are schematic diagrams showing modification of riboselective regions of E. coli DNA polymerase I, T7 DNA polymerase and Taq DNA polymerase, respectively.

디데옥시 내성 돌연변이체Dideoxy resistant mutants

이하, 일부 관련성이 있는 출판물에 관하여 간단히 설명한다. 이들은 어느 것도 선행 기술로서 인정하는 것은 아니며, 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공된다.Some relevant publications are briefly described below. They do not recognize anything as prior art, but are provided to aid the understanding of the present invention.

레하-크란쯔 등 (Reha-Krantz et al.,)은 1989년 9월 24-29에 노쓰 캐롤라이나의 뷰포트(Beaufort)에서 개최된 "The Fidelity of DNA Synthesis: Structural and Mechanistic Perspectives"라는 제하의 미팅에서 제시되었던 포스터 제시물의 초록으로부터의 박테리오파아지 T4 DNA 폴리머라제의 돌연변이 분석 (Mutational Analysis of Bacteriophage T4 DNA Polymerases)에서 ddNTP의 증가된 이용성을 갖는 C-말단 돌연변이체를 기술하고 있다. 그러나, 레하-크란쯔 등[Reha-Krantz et al., J. Virology 67, 60-66 (1993)]은 ddGTP에 대한 Ki는 야생형 T4 DNA 폴리머라제에 비하여 돌연변이 L412M에서 50 배가 낮은 반면, ddGTP의 혼입 효율에 있어서 돌연변이체와 야생형 T4 DNA 폴리머라제 사이에서 아무런 차이도 발견되지 않았음을 지적하고 있다. 63페이지에서, "ddGTP에 대한 L412M DNA 폴리머라제의 감수성에도 불구하고, 야생형 및 L412M DNA 폴리머라제에 의한 ddNTP의 혼입에 있어서 아무런 차이도 발견되지 않았다"라고 진술하고 있다. 이는 또한 "임의의 단일 영역이 PPi 돌연변이체 또는 뉴클레오티드 중 어느 하나에 대해 단독의 결합 부위인 것으로는 보이지 않는다"라고 진술하고 있다. 또한, 레하-크란쯔 등[Reha-Krantz and Nonay, J. Biol. Chem. 269, 5635-5643 (1994)]는 돌연변이체 L412M 및 기타 돌연변이체 T4 DNA 폴리머라제에 관한 연구를 제공하였다.Reha-Krantz et al., At a meeting under the title "The Fidelity of DNA Synthesis: Structural and Mechanistic Perspectives" held in Beaufort, North Carolina, September 24-29, 1989. C-terminal mutants with increased availability of ddNTPs are described in the Mutual Analysis of Bacteriophage T4 DNA Polymerases from the abstract of the presented poster presentation. However, Reha-Krantz et al., J. Virology 67, 60-66 (1993) found that Ki for ddGTP was 50-fold lower in mutant L412M compared to wild-type T4 DNA polymerase, whereas It was pointed out that no difference was found between mutant and wild type T4 DNA polymerase in incorporation efficiency. On page 63, it is stated that "despite the sensitivity of L412M DNA polymerase to ddGTP, no difference was found in the incorporation of ddNTP by wild type and L412M DNA polymerase." It also states that "any single region does not appear to be the binding site alone for either PPi mutant or nucleotide". See also Reha-Krantz and Nonay, J. Biol. Chem. 269, 5635-5643 (1994) provided a study on mutant L412M and other mutant T4 DNA polymerases.

깁스 등[Gibbs et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85, 6672-6676 (1988)] 및 라더[Larder et al., the EMBO Journal 6, 169-175 (1987)]은 다수의 뉴클레오티드 유사체: 피로포스페이트, 포스포노아세트산, 비다라빈, 간시클로비르 및 브로모비닐데옥시우리딘에 대한 내성을 선별할 때 헤르페스 DNA 폴리머라제에서 얻어진 돌연변이 스펙트럼을 기술하고 있다. 이는 한 약물에 대해 내성인 대다수의 돌연변이체들은 또한 이들이 기질의 상이한 영역에 대한 유사체이었을 때 조차도 다른 약물에 대해 내성이었다고 기술하고 있다.Gibbs et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85, 6672-6676 (1988)] and Larder et al., The EMBO Journal 6, 169-175 (1987)] describe a number of nucleotide analogues: pyrophosphate, phosphonoacetic acid, vidarabine, gancyclovir and The mutation spectra obtained from herpes DNA polymerases when screening for resistance to bromovinyldeoxyuridine are described. It states that the majority of mutants resistant to one drug were also resistant to the other drug even when they were analogs to different regions of the substrate.

더스 등[Derse et al., J. Biol. Chem. 257, 10251-10260 (1982)]은 포스포노포름산, 피로포스페이트 억제제의 존재하에서 성장에 대한 선별에 의해 단리된 헤르페스 심플렉스 DNA 폴리머라제에 있어서 5 종류의 돌연변이체를 기술하고 있다. 각 종류의 돌연변이체에 대해서, 이들은 ddGTP에 대한 내성을 비교하고 있다(제10256면, 표 III). 모두가 ddGTP에 대한 Ki가 20 내지 100배 증가하였다.Durse et al., Derse et al., J. Biol. Chem. 257, 10251-10260 (1982) describe five mutants for herpes simplex DNA polymerase isolated by selection for growth in the presence of phosphonoformic acid, pyrophosphate inhibitors. For each type of mutant, they compare resistance to ddGTP (Table 10256, Table III). All had a 20 to 100-fold increase in Ki for ddGTP.

프라사드 등[Prasad et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88, 11363-11367 (1991)]은 직접 스크리닝 방법을 사용하고 있고, HIV 역전사효소에 있어서 단일 돌연변이(Glu 89의 Glycine으로의 변화)는 ddGTP에 대해 더욱 내성인(동일한 정도의 억제를 얻는데 약 10배 이상의 ddGTP를 필요로 함) 폴리머라제를 제공하는 것을 나타내고 있다. 이 돌연변이는 포스포노포름산, 피로포스페이트 유사체를 포함한 다수의 유사체에 대한 광범위한 내성을 제공하고 있다. 돌연변이체는 ddTTP, ddCTP, ddGTP에 대하여 동일하게 내성인 반면, ddATP에 대해서는 덜 내성이었다.Prasad et al., Prasad et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88, 11363-11367 (1991), employs a direct screening method, and a single mutation (change of Glu 89 to Glycine) in HIV reverse transcriptase is more resistant to ddGTP (to obtain the same degree of inhibition). At least 10-fold ddGTP). This mutation provides a wide range of resistance to many analogs, including phosphono formic acid, pyrophosphate analogs. Mutants were equally resistant to ddTTP, ddCTP, ddGTP, while less resistant to ddATP.

송 등[Song et al., J. Virol. 66, 7568-7571 (1992)는 인간 면역 결핍 바이러스 타입 I 역전사효소의 Glu-89를 9개의 상이한 아미노산 잔기로 돌연변이시키고, 각 돌연변이 효소의 ddGTP 및 포스포노프름산, 피로포스페이트 유사체에 대한 내성을 측정하고 있다. 돌연변이는 두개의 부류에 속하였으며; Glu-89의 알라닌, 글리신, 발린 또는 트레오닌으로의 치환은 야생형 효소에 비하여 ddGTP 및 포스포노프름산 모두에 대해 고도로 내성인 효소를 초래한 반면, 세린, 글루타민, 아스파라긴, 아스파라긴산 및 리신으로의 돌연변이는 단지 적당하거나 또는 ddGTP에 대해 내성이 없는 효소를 초래하였다. 돌연변이체 중 어느 것도 야생형 효소보다 ddGTP에 대해 덜 내성인 효소가 되게 하지 못하였다(표 I, 7569페이지). 저자는 역전사효소의 89 및 90번째 잔기가 그들의 결과 및 역전사효소의 결정 구조에 기초하여 dNTP 결합 포켓의 부분을 형성하는 것으로 추측하고 있다.Song et al., J. Virol. 66, 7568-7571 (1992) mutated Glu-89 of human immunodeficiency virus type I reverse transcriptase to nine different amino acid residues and measured the resistance of each mutant to ddGTP and phosphonopractic, pyrophosphate analogs. Doing. Mutations belonged to two classes; Substitution of Glu-89 with alanine, glycine, valine or threonine resulted in an enzyme that is highly resistant to both ddGTP and phosphonopric acid compared to wild-type enzymes, whereas mutations to serine, glutamine, asparagine, asparagine and lysine This resulted in an enzyme that was only suitable or not resistant to ddGTP. None of the mutants resulted in enzymes that were less resistant to ddGTP than wild type enzymes (Table I, page 7569). The authors speculate that the 89th and 90th residues of the reverse transcriptase form part of the dNTP binding pocket based on their results and the crystal structure of the reverse transcriptase.

ddNTP 선택도를 초래한 돌연변이의 근처에서 돌연변이를 갖는 대장균 DNA 폴리머라제 I 돌연변이체 단백질의 특성에 관련된 잡지는 다음을 포함한다;Magazines relating to the properties of E. coli DNA polymerase I mutant proteins with mutations in the vicinity of the mutations that resulted in ddNTP selectivity include:

캐롤 등[Carroll et al., Biochemistry 30, 804-813 (1991)은 두 돌연변이체; 정상 데옥시뉴클레오티드의 오혼입(misincorporation)에 대한 Tyr766Ser 및 Tyr766Phe를 연구하고 있다. 폴레스키 등[Polesky et al., J. Biol. Chemistry, 265, 14579-14591 (1990)]은 두개의 상이한 특성을 갖는 돌연변이를 특성화하고 있다: (1) 티로신 766, 아르기닌 841 및 아스파라긴 845; 저자들은 이들 잔기가 유입되는 dNTP와 접촉됨을 제안하였다. (2) 글루탐산 849, 아르기닌 668, 및 아스파라긴산 882, 저자들은 촉매화에 수반되는 것을 제안한다. 폴레스키 등[Polesky et al., J. Biol. Chemistry, 267, 8417 (1992)]은 추가로 아르기닌 668, 글루타민 849, 및 아스파라긴산 882에서 돌연변이 및 아스파라긴산 705 및 글루탐산 710에서 돌연변이도 역시 특성화하고 있다. 이 연구에 있어서, 저자들은 알파-티오 치환된 dNTP, 즉 포스페이트 부분에서 유사체의 혼입을 관찰하였다. 판데이 등[Pandey et al., J. Biol. Chem. 269, 13259-13265 (1994)]은 리신 758을 알라닌 및 아르기닌으로 변화시키는 대장균 DNA 폴리머라제 I에서 2 개의 돌연변이를 관찰하였다. 저자들은 바수 등[Basu et al., Biochemistry, 26, 1704-1709 (1987)]이 dNTP 결합에서 동일한 리신 758을 함축하고 있음을 지적하고 있다. 이것은 화학적으로 밝혀졌으며; DNA 폴리머라제 I이 피리독살 5'-포스페이트, 뉴클레오티드 유사체를 사용하여 변형되었고, 리신 758은 변형된 잔기인 것으로 이야기 되었다.Carroll et al., Biochemistry 30, 804-813 (1991) describe two mutants; Tyr766Ser and Tyr766Phe are being studied for misincorporation of normal deoxynucleotides. Poleski et al., Polesky et al., J. Biol. Chemistry, 265, 14579-14591 (1990) characterize mutations with two different properties: (1) tyrosine 766, arginine 841 and asparagine 845; The authors suggested that these residues are in contact with the incoming dNTPs. (2) Glutamic Acid 849, Arginine 668, and Aspartic Acid 882, the authors suggest that it is involved in catalysis. Poleski et al., Polesky et al., J. Biol. Chemistry, 267, 8417 (1992) further characterizes mutations in arginine 668, glutamine 849, and aspartic acid 882 and mutations in aspartic acid 705 and glutamic acid 710 as well. In this study, the authors observed the incorporation of analogs in the alpha-thio substituted dNTP, ie phosphate moiety. Panday et al., J. Biol. Chem. 269, 13259-13265 (1994) observed two mutations in E. coli DNA polymerase I that transforms lysine 758 into alanine and arginine. The authors point out that Basu et al., Biochemistry, 26, 1704-1709 (1987) imply the same lysine 758 in dNTP binding. This has been found chemically; DNA polymerase I was modified using pyridoxal 5'-phosphate, nucleotide analogues and lysine 758 was said to be a modified residue.

비즈 등[Beese et al., Biochemistry, 321, 14095-14101 (1993)]은 dNTP 또는 피로포스페이트와 복합된 DNA 폴리머라제 I의 클레나우 단편의 공결정의 구조를 기술하고 있다. 저자들은 dNTP가 나선 O에 인접되게 결합됨을 진술하고 있다. 저자들은 다음과 같이 진술을 하고 있다: (a) "Mg-dCTP 착물에 있어서, 시토신은 His 881과 상호작용하는 한편, 당은 Phe 764[역자주, 762]와 상호작용한다(도 3 및 5)". (b) "그러나, 본인들은 둘의 착물에서 적어도 dNTP의 dNMP 부분의 위치는 프라이머-주형 DNA와의 촉매적으로 관련있는 착물에서와 같이 동일하지는 않을 것이라고 결론지었다". (c) "dNTP의 염기에 대한 전체 결합 부위는 주형 가닥 및 프라이머 가닥의 3' 염기상의 그의 집적(stacking)에 대한 그의 와트슨-크릭 수소 결합에 의해 형성되기 때문에, 둘의 착물에서 염기에 대한 결합 부위는 이것이 조건에 따라 몇 개의 위치에서 결합된다는 본인들의 관찰과 일치되게 완전히 우발적인 것은 아닌 것 같다". (d) "이 2원체의 착물의 결정에서 관찰된 dNTP에 대한 결합 부위는 용해 연구에서 관찰된 바와 같다. 그러나 2원체 착물로부터 프라이머 및 주형 DNA의 존재하에 dNTP와 착물을 형성하기 위한 모델의 추정은 사려깊은 주의를 요한다. 본인들은 dNTP의 당 및 염기 부분은 올바른 형상으로 결합하는데 프라이머-주형 DNA를 요하는 것으로 추측한다".Beads et al., Biochemistry, 321, 14095-14101 (1993) describe the structure of the cocrystal of the Klenau fragment of DNA polymerase I complexed with dNTP or pyrophosphate. The authors state that dNTPs bind adjacent to helix O. The authors make the following statement: (a) For the Mg-dCTP complex, cytosine interacts with His 881, while sugar interacts with Phe 764 (FIGS. 3 and 5). ) ". (b) "But I concluded that the location of at least the dNMP portion of dNTP in the two complexes would not be the same as in the catalytically relevant complex with the primer-template DNA". (c) "Because the entire binding site for the base of dNTP is formed by its Watson-Crick hydrogen bonding to its stacking on the 3 'base of the template strand and the primer strand, binding to the base in the two complexes The site does not seem to be entirely accidental, consistent with their observation that it is bound at several positions depending on the condition ". (d) "Binding sites for dNTPs observed in the determination of these binary complexes are as observed in the dissolution studies. However, estimation of the model for complexing dNTPs in the presence of primers and template DNA from the binary complexes. Requires careful attention. I speculate that the sugar and base portions of dNTPs require primer-template DNA to bind in the correct shape ”.

조이스 및 스타이쯔[Joyce and Steitz, 63 Ann. Rev. Bioc. 777, 1994, 본 발명에 대한 선행 문헌으로서 인정되지 않음]는 다양한 DNA 및 RNA 폴리머라제의 관계를 논의하고 있다. 이는 DNA 폴리머라제 I의 "palm"("finger"보다는) 서브도메인에 대한 3가지의 기능 - 즉, 촉매적 중심, 프라이머의 3' 말단에 대한 결합 부위 및 dNTP 결합 부위를 지적하고 있다. HIV-1 역전사 효소에 있어서, 이는 DNA 폴리머라제 억제제의 결합에 영향을 미치는 돌연변이가 잔기 67-70 주위에 있다고 나타내고 있다. 이는 또한 "비록 당의 뉴클레오티드 염기의 위치로부터 유용한 결론이 없었지만, 결정성 2원체 복합체가 클레나우 단편 및 dNTP 포스페이트기 사이의 접촉을 동정하는데 정보가 될 가능성이 있다"고 진술하고 있다. 그 앞의 문장에 있어서, 이는 "비록 폴리머라제-dNTP 2원체 복합체가 형성될 수 있다하더라도, 그러한 복합체는 촉매적으로 적격이 아니다"라고 진술하고 있다. 이는 또한 데이타는 "데옥시리보오스를 Phe 762에 근접하게 위치시키고", "모델-조립된 주형 가닥의 근처에서 핑거 도메인 내에 위치한 [클레나우 단편 나선 O에 있어서] Tyr 766의 돌연변이는 데옥시 및 디데옥시 뉴클레오티드 기질에 영향을 미칠 것이다"라고 나타내고 있다. 그러나, 이는 또한 "클레나우 단편에 있어서, 3차원 복합체에서(Km(dNTP)에 반영되는) dNTP의 결합에 영향을 미치는 것으로 밝혀진 돌연변이는 핑거 도메인 내의 또는 이것에 밀접한 폴리머라제 틈(cleft)의 한 측면에 위치한다. 이와 같이 동정된 위치는 나선 O의 N 말단(Arg 841 및 Asn 845), 나선 O의 노출면(Tyr 766, Phe 762 및 Arg 754) 및 촉매적 중심에 근접된 이웃의 잔기(Asp 705 및 Glu 710). . . 을 더 포함한다. 동력학적인 접근의 이점은 이것이 3차원 복합체를 입증하는데 있다; 그러나, 상기한 바와 같이, 다른 구조적 증거의 부재하에 주형 상호작용을 거쳐 매개된 것들로부터 직접적인 효과를 구분하는 것은 불가능하다. 더욱이, 상기 열거한 측쇄들은 dNTP 분자 보다 훨씬 더 큰 면적을 포괄하고 있고 따라서 모두는 그것과 직접적으로 접촉될 수 없다. 이들 연구에 의해 암시된 클레나우 단편의 영역은 주형 가닥과 광범위한 접촉을 하고 있는 것으로 여겨지기 때문에, 합리적인 해석은 상기한 잔기들의 서브세트가 dNTP와 직접 접촉되는 반면, 나머지는 주형 DNA와 결합한다는 것이다".Joyce and Steitz, 63 Ann. Rev. Bioc. 777, 1994, not recognized as prior art for the present invention, discusses the relationship between various DNA and RNA polymerases. It points out three functions for the "palm" (rather than "finger") subdomain of DNA polymerase I-the catalytic center, the binding site to the 3 'end of the primer and the dNTP binding site. For HIV-1 reverse transcriptase, this indicates that mutations affecting the binding of DNA polymerase inhibitors are around residues 67-70. It also states that "although there was no useful conclusion from the location of the nucleotide base of the sugar, the crystalline binary complex is likely to be information in identifying the contact between the Klenau fragment and the dNTP phosphate group." In the preceding sentence, it states that "even though a polymerase-dNTP binary complex may be formed, such a composite is not catalytically qualified." The data also indicate that “deoxyribose is located proximate to Phe 762” and “mutations of Tyr 766 [in the Klenau fragment helix O] located in the finger domain in the vicinity of the model-assembled template strand are deoxy and dide Will affect the oxy nucleotide substrate. " However, this also indicates that in the Klenow fragment, mutations that have been found to affect the binding of dNTPs in the three-dimensional complex (reflected in K m (dNTP)) are in the polymerase cleft in or close to the finger domain. The identified positions are located at the N-terminus of Helix O (Arg 841 and Asn 845), the exposed surface of Helix O (Tyr 766, Phe 762, and Arg 754) and the residues in the vicinity of the catalytic center. (Asp 705 and Glu 710) The advantage of the kinetic approach is that it demonstrates a three-dimensional complex; however, as described above, mediated via template interaction in the absence of other structural evidence. It is impossible to distinguish the direct effects from these, moreover, the side chains listed above cover a much larger area than dNTP molecules and therefore not all can be in direct contact with them. Since believed that a broad range of contact with the region of the implicit Klenow fragment template strand, a reasonable interpretation is that, while a subset of the residues are in direct contact with the dNTP, template DNA combined with the rest ".

반대로, 펠레티어 등[Pelletier et al., 264 Science 1891] 및 사와야 등[Sawaya et al., 264 Science 1930, 1994, 이들은 첨부된 청구의 범위에 대한 선행기술로서 인정되지 않음)]은 Polβ의 나선 M-N(클레나우의 Polβ의 나선 J-K에 유사함)에서 잔기 271-274는 "공통의 기능, 뉴클레오티드 식별을 수행한다"고 지적하고 있다.Conversely, Pelletier et al., 264 Science 1891 and Sawaya et al. (Sawaya et al., 264 Science 1930, 1994, which are not recognized as prior art to the appended claims) are described by Polβ. Residues 271-274 in helix MN (similar to helix JK of Polna's Polβ) point out that "perform a common function, nucleotide identification".

소사 등[Sausa et al., 364 Nature 593, 1993, 이들은 첨부된 청구의 범위에 대한 선행기술로서 인정되지 않음)]은 T7 DNA 폴리머라제의 3차원적인 구조 및 대장균 DNA 폴리머라제 I에 대한 그의 상동성을 기술하고 있다. 이들은 이들의 관찰이 "KF[클레나우 단편]의 C-말단 요소 (b-가닥 [잔기 916 내지 928] 및 C-말단)이 중합 동안 dNTP의 데옥시리보오스 부분과 접촉하여 rNTP 및 dNTP 기질을 식별함"을 제시하는 것으로 진술하고 있다.Sosa et al. (Sausa et al., 364 Nature 593, 1993, these are not recognized as prior art to the appended claims) describe the three-dimensional structure of T7 DNA polymerase and its image for E. coli DNA polymerase I. Describes same sex. These observations indicate that "the C-terminal elements of the KF [Klenau fragment] (b-strands [residues 916-928] and C-terminal) contact the deoxyribose portion of dNTP during polymerization to identify rNTP and dNTP substrates. Ham ".

디데옥시티미딘 등의 디데옥시뉴클레오시드는 T7 파아지 성장의 강력한 억제제이다. 실험에 의하면 DNA 합성의 억제는 디데옥시뉴클레오티드의 T7 DNA 내로의 혼입의 결과임을 나타낸다. 디데옥시뉴클레오티드는 비감염된 대장균에 대해 억제성을 갖지 않는다. 본인들은 대장균 DNA 합성의 결핍에 대한 이유를 알지 못하나, 이는 세포의 흡수, 대장균 DNA 폴리머라제 III에 의한 이들의 혼입에 대한 식별의 높은 수준 또는 효율적인 제거에 의해 설명될 수 있다. 임의의 경우에 본인들은 디데옥시뉴클레오티드를 함유하는 아가 플레이트 상에서 정상적인 플라그를 생성할 수 있는 T7 돌연변이 파아지가 대략 10-3의 빈도로 발생하는 것을 발견한다. 이들 돌연변이의 대다수의 위치는 도 1에 나타냈다. 이들은 유전자 5 단백질 내에 존재한다. 돌연변이 유전자 5 단백질들은 천연 유전자 5 단백질 보다 ddNTP에 대하여 더욱(몇 배의) 식별성을 갖는다. 일부의 이 부류의 돌연변이체들의 원들은 dNTP의 리보오스 부분의 인식에 중요한 폴리머라제의 영역을 묘사할 수 있다.Dideoxynucleosides, such as dideoxythymidine, are potent inhibitors of T7 phage growth. Experiments indicate that inhibition of DNA synthesis is the result of incorporation of dideoxynucleotides into T7 DNA. Dideoxynucleotides do not have inhibition against uninfected E. coli. I do not know the reason for the lack of E. coli DNA synthesis, but this can be explained by the high level or efficient elimination of the uptake of cells, their identification by E. coli DNA polymerase III. In any case, we find that T7 mutant phage occur at a frequency of approximately 10 −3 that can produce normal plaques on agar plates containing dideoxynucleotides. The location of the majority of these mutations is shown in FIG. 1. They are present in gene 5 protein. Mutant gene 5 proteins are more (multiple) identifiable for ddNTPs than native gene 5 proteins. The circles of some of this class of mutants can depict regions of the polymerase that are important for the recognition of the ribose portion of dNTP.

디데옥시뉴클레오티드를 사용하여 이 선별에 의해 얻어지는 돌연변이들은 리보오스 부분을 인식하는 유전자 5 단백질의 영역의 변경에 기초하는 것을 주목하는 것이 중요하다. 그러나 그러한 돌연변이는 또한 다른 뉴클레오티드 유사체에 극적인 효과를 미치는 것도 가능하다. 또한, 다른 유사체의 존재 하에서 파아지의 성장을 기초로 다른 뉴클레오티드 유사체에 대하여 강력히 식별하는 기타의 T7 돌연변이체를 선별하는데 동일한 방법을 사용하는 것도 가능하다.It is important to note that the mutations obtained by this selection using dideoxynucleotides are based on alteration of the region of gene 5 protein that recognizes the ribose moiety. However, such mutations can also have dramatic effects on other nucleotide analogues. It is also possible to use the same method to select other T7 mutants that strongly identify other nucleotide analogues based on phage growth in the presence of other analogues.

표 1에 관련하여, 표에 기록된 아미노산 치환을 갖는 다양한 DR 돌연변이체를 나타냈다. 이 아미노산 치환은 표의 오른손 측면 상에서 더 특성화된다. 이들 돌연변이의 위치는 T7 DNA 폴리머라제의 팜(palm) 및 핑거(finger) 영역에 걸쳐서 도 1에 나타냈다. 텀브(thumb) 영역은 생성물 이중 DNA의 마이너 그루브(groove)와 상호작용하는 신축성 영역이며; 팜 영역은 촉매적 중심, 프라이머의 3' 말단에 대한 결합 부위이고 dNTP 결합에 기여하고; 핑거 영역은 합성 부위에 근접된 ss 주형과 상호작용하며 dNTP 결합에 기여한다. 이들 돌연변이들은 폴리머라제에 걸쳐서 고도로 산재되어 있고 모두는 디데옥시뉴클레오티드를 혼입시키는 능력을 약 5 - 20배로 감소시키는, 디데옥시뉴클레오티드의 혼입에 비교적 적은 영향을 미친다. 또한, 이들 돌연변이 중 일부는 DNA 폴리머라제 I에 대해 비교적 비상동성인 영역에 위치한다. 따라서, 이들은 ddNTP 식별에 수반된 기타 Pol I 효소에서 부위의 위치의 표시를 제공하지 않는다.Regarding Table 1, various DR mutants with amino acid substitutions reported in the table are shown. This amino acid substitution is further characterized on the right hand side of the table. The locations of these mutations are shown in FIG. 1 across the palm and finger regions of T7 DNA polymerase. The tum region is an elastic region that interacts with the minor grooves of the product duplex DNA; The palm region is the catalytic center, the binding site to the 3 'end of the primer and contributes to dNTP binding; Finger regions interact with the ss template proximal to the synthesis site and contribute to dNTP binding. These mutations are highly scattered throughout the polymerase and all have a relatively small impact on incorporation of the dideoxynucleotides, which reduces the ability to incorporate the dideoxynucleotides by about 5-20 fold. In addition, some of these mutations are located in regions that are relatively heterologous to DNA polymerase I. Thus, they do not provide an indication of the location of the site in other Pol I enzymes involved in ddNTP identification.

돌연변이Mutation 단리물 번호Isolate number 변형            transform DR1DR1 1One Ala 425 Thr 소수성 극성Ala 425 Thr Hydrophobic Polarity DR2DR2 1One Phe 434 Ser 소수성 극성Phe 434 Ser Hydrophobic Polarity Gly 442 Ser 소수성 극성Gly 442 Ser Hydrophobic Polarity DR3DR3 1One Val 443 Ile 소수성 소수성 Val 443 Ile Hydrophobic Hydrophobic DR4DR4 22 Arg 444 His 강염성 약염기성Arg 444 His Strongly Inflammatory DR5DR5 1One Arg 444 Cys 강염기 중성, 극성Arg 444 Cys Strong Base Neutral, Polar DR6DR6 88 Ser 477 Phe 극성 소수성Ser 477 Phe polar hydrophobic DR7DR7 44 Asp 504 Asn 염기성 중성Asp 504 Asn Basic Neutral DR8DR8 22 Ala 513 Thr 소수성 극성Ala 513 Thr Hydrophobic Polarity DR9DR9 22 Thr 517 Ile 극성 소수성Thr 517 Ile polar hydrophobic DR10DR10 1One Ala 532 Ser 소수성 극성Ala 532 Ser Hydrophobic Polarity DR11DR11 1One Arg 566 Cys 강염기성 중성, 극성Arg 566 Cys Strong Base Neutral, Polar DR12DR12 1One Ala 619 Thr 소수성 극성Ala 619 Thr Hydrophobic Polarity DR13DR13 33 Ala 700 Thr 소수성 극성Ala 700 Thr Hydrophobic Polarity 요약7 소수성 극성3 강염기성 중성, 극성 또는 약 염기성2 극성 소수성1 소수성 소수성 Summary 7 Hydrophobic Polarity3 Strong Basic Neutral, Polar or Weak Basic2 Polarity Hydrophobic1 Hydrophobic Hydrophobicity

시험관내 돌연변이 유발Mutagenesis in vitro

T7의 클로닝된 유전자 5의 시험관내 돌연변이 유발을 사용하여 대장균 DNA 폴리머라제 I의 상이한 영역이 T7 유전자 5 단백질의 유사 또는 상동성 영역으로 치환된 유전자 5 단백질을 작제하였다. 논의한 바와 같이, 본인들은 뉴클레오티드 유사체를 혼입하는 이들 효소의 능력 및 이들이 이들 유사체를 식별하는 정도를 결정하는데에 특히 관심이 있었다. 도 2와 관련하여, T7 DNA 폴리머라제 및 대장균 DNA 폴리머라제 I 사이의 하이브리드가 만들어진 영역을 영역 A-E로 나타냈다. In vitro mutagenesis of cloned gene 5 of T7 was used to construct Gene 5 protein in which different regions of E. coli DNA polymerase I were replaced with similar or homologous regions of T7 gene 5 protein. As discussed, they were particularly interested in determining the ability of these enzymes to incorporate nucleotide analogs and the extent to which they identify these analogs. With reference to FIG. 2, the region where a hybrid between T7 DNA polymerase and E. coli DNA polymerase I was made is represented by regions A-E.

도 3과 관련하여, 본 출원인들은 영역 C가 폴리머라제에서 다른 영역 보다 상당히 큰 효과를 갖는 리보선택성 영역을 제공하는 것으로 결정하였다.In connection with FIG. 3, we have determined that region C provides a riboselective region with a significantly greater effect than other regions in the polymerase.

도 4-6( 및 표 2)에 관련하여, 이 영역에서 아미노산의 치환은 대장균 DNA Pol I 타입으로부터 T7 DNA 폴리머라제 타입까지 및 그 역의 폴리머라제의 리보선택성의 전환을 허용한 것으로 결정하였다. 따라서, Pol I - 타입 폴리머라제의 이 영역의 표적화된 돌연변이에 의해 폴리머라제의 리보선택성은 상당히 변경될 수 있다. 이 효과의 수준은 적어도 50 - 100 배이며 일반적으로 500 배 이상이다.4-6 (and Table 2), substitution of amino acids in this region was determined to allow for the conversion of riboselectivity of the polymerase from E. coli DNA Pol I type to T7 DNA polymerase type and vice versa. Thus, targeted mutations of this region of the Pol I-type polymerase can significantly alter the riboselectivity of the polymerase. The level of this effect is at least 50-100 times and usually 500 times.

DNA 폴리머라제DNA polymerase

본 발명에서 유용한 DNA 폴리머라제는 T7 타입 DNA 폴리머라제, 대장균 DNA 폴리머라제 I의 큰 단편 및 Taq 폴리머라제를 포함하는 "Pol I - 타입 DNA 폴리머라제"로 명명된 상동성 폴리머라제의 부류에 속하는 것들을 포함한다.DNA polymerases useful in the present invention include those belonging to the class of homologous polymerases designated "Pol I-type DNA polymerases" comprising T7 type DNA polymerases, large fragments of E. coli DNA polymerase I and Taq polymerases. Include.

본 발명에서 사용 가능한 DNA 폴리머라제는 T7 타입 DNA 폴리머라제(예컨대, T7, T3, ØI, ØII, H W31, gh-1, Y, A1122 또는 SP6)를 포함하는 상동성 폴리머라제의 부류에 속하는 것들을 포함한다. 상동성 폴리머라제라는 것은 DNA 폴리머라제의 Pol I 집단의 배열을 나타내는 문헌[Delarue., Protein Eingineering 3, 461-467 (1990)]에 기술된 바와 같은 효소를 의미한다. 이는 또한 표 2의 배열을 나타낸다. 표 2는 나선 O 내의 대장균 DNA 폴리머라제 I, T7 DNA 폴리머라제 및 Taq DNA 폴리머라제 사이의 도메인 교환의 ddNTP에 대한 식별에 미치는 효과를 나타낸다. 3 개의 폴리머라제의 서열이 상부에 나타나고, 첫번째 잔기의 번호를 나타냈다. 이들 3 개의 폴리머라제의 공통 서열 바로 아래에, T7 DNA 폴리머라제(T7), 대장균 DNA 폴리머라제 I(Pol I) 및 Taq DNA 폴리머라제(Taq)에서 특징적인 돌연변이를 나타냈고, 돌연변이된 잔기를 밑줄그었다. 각각의 돌연변이체는 실시예 2에 기술한 바의 SDS 활성 겔 분석에 의해 dNMP에 대한 ddNMP의 상대적인 혼입률에 대해 시험하고 오른쪽에 나타냈다. 돌연변이체 T7 C-T8, Pol I C-K6 및 Taq C-Q5는 야생형 단백질과 함께 정제하여 더 분석하였다.DNA polymerases usable in the present invention include those belonging to the class of homologous polymerases including T7 type DNA polymerases (eg, T7, T3, ØI, ØII, H W31, gh-1, Y, A1122 or SP6). Include. Homologous polymerase means an enzyme as described in Delarue., Protein Eingineering 3, 461-467 (1990), which shows the arrangement of Pol I populations of DNA polymerase. It also shows the arrangement of Table 2. Table 2 shows the effect on the identification of ddNTPs of domain exchanges between E. coli DNA polymerase I, T7 DNA polymerase and Taq DNA polymerase in Helix O. The sequence of three polymerases appears at the top and the number of the first residue is shown. Just below the consensus sequence of these three polymerases, a characteristic mutation was shown in T7 DNA polymerase (T7), E. coli DNA polymerase I (Pol I) and Taq DNA polymerase (Taq), underlining the mutated residues. I did. Each mutant was tested for relative incorporation of ddNMP to dNMP by SDS active gel analysis as described in Example 2 and shown on the right. Mutants T7 C-T8, Pol I C-K6 and Taq C-Q5 were further analyzed by purification with wild type protein.

ddNTPddNTP

효소 서열 식별Enzyme Sequence Identification

Pol I 754 R R S A K A I N F G L I Y G 높음Pol I 754 R R S A K A I N F G L I Y G High

Taq 658 R R A A K T I N F G V L Y G 높음Taq 658 R R A A K T I N F G V L Y G High

T7 517 R D N A K T F I Y G F L Y G 낮음T7 517 R D N A K T F I Y G F L Y G low

공통 R A K G Y GCommon R A K G Y G

T7 WT R D N A K T F I Y G F L Y G 낮음T7 WT R D N A K T F I Y G F L Y G Low

T7 C-T2 R R S A K A I N F G L I Y G 높음T7 C-T2 R RS AK AINF G LI YG High

T7 C-T3 R R S A K T F I Y G F L Y G 낮음T7 C-T3 R RS AKTFIYGFLYG Low

T7 C-T4 R D N A K A I N F G F L Y G 높음T7 C-T4 RDNAK AINF GFLYG High

T7 C-T5 R D N A K A I I Y G F L Y G 낮음T7 C-T5 RDNAK AI IYGFLYG Low

T7 C-T6 R D N A K T F N F G F L Y G 높음T7 C-T6 RDNAKTF NF GFLYG High

T7 C-T7 R D N A K T F N Y G F L Y G 낮음T7 C-T7 RDNAKTF N YGFLYG Low

T7 C-T8 R D N A K T F I F G F L Y G 높음T7 C-T8 RDNAKTFI F GFLYG High

Pol I WT R R S A K A I N F G L I Y G 높음Pol I WT R R S A K A I N F G L I Y G High

Pol I C-K1 R D N A K T F I Y G F L Y G 낮음Pol I C-K1 R DN AK TFIY G FL YG low

Pol I C-K2 R R S A K T F I Y G L I Y G 낮음Pol I C-K2 RRSAK TFIY GLIYG Low

Pol I C-K3 R R S A K T F N F G L I Y G 높음Pol I C-K3 RRSAK TF NFGLIYG High

Pol I C-K4 R R S A K A I I Y G L I Y G 낮음Pol I C-K4 RRSAKAI IY GLIYG Low

Pol I C-K5 R R S A K A I I F G L I Y G 높음Pol I C-K5 RRSAKAI I FGLIYG High

Pol I C-K6 R R S A K A I N Y G L I Y G 낮음Pol I C-K6 RRSAKAIN Y GLIYG Low

Taq WT R R A A K T I N F G V L Y G 높음Taq WT R R A A K T I N F G V L Y G High

Taq C-Q1 R D N A K T I N F G V L Y G 높음Taq C-Q1 R DN AKTINFGVLYG High

Taq C-Q2 R R A A K T F I Y G F L Y G 낮음Taq C-Q2 RRAAKT FIY G F LYG LOW

Taq C-Q3 R R A A K T I I Y G V L Y G 낮음Taq C-Q3 RRAAKTI IY GVLYG Low

Taq C-Q4 R R A A K T I I F G V L Y G 높음Taq C-Q4 RRAAKTI I FGVLYG High

Tqa C-Q5 R R A A K T I N Y G V L Y G 낮음Tqa C-Q5 RRAAKTIN Y GVLYG LOW

특이성 잔기Specific residues

폴리머라제의 6 개의 집단: DNA 폴리머라제 I, Pol 알파 및 Pol 베타 집단, DNA 의존성 RNA 폴리머라제, 역전사효소, RNA 의존성 RNA 폴리머라제로부터의 보존된 서열 모티브에 대한 시험 결과는 다수의 잔기가 모든 폴리머라제 사이에서 보존되어 있음을 제시한다. 이들의 배열(도 3, 463페이지)에 따르면, 여기에서 동정된 선택성 잔기(대장균 DNA 폴리머라제 I에서 페닐알라닌 762)는 "모티브 B"에 있다. DNA 폴리머라제 I의 Pol I 집단 이외에, 모티브 B는 DNA 폴리머라제의 Pol 알파 및 DNA-의존성 RNA 폴리머라제의 T7 집단에서 발견되므로; 이 배열은 잔기 하나가 T4 DNA 폴리머라제, 헤르페스 DNA 폴리머라제, Ø29 DNA 폴리머라제, 벤트 DNA 폴리머라제 및 Pfu DNA 폴리머라제를 포함하는 폴리머라제의 이들 기타 집단에서 돌연변이되어야 함을 제시한다. Six populations of polymerase: DNA polymerase I, Pol alpha and Pol beta populations, test results for conserved sequence motifs from DNA dependent RNA polymerase, reverse transcriptase, RNA dependent RNA polymerase showed that all residues It is conserved among polymerases. According to their arrangement (Fig. 3, page 463), the selective residues identified here (phenylalanine 762 in E. coli DNA polymerase I) are in "motif B". In addition to the Pol I population of DNA polymerase I, motif B is found in the Pol alpha of DNA polymerase and the T7 population of DNA-dependent RNA polymerase; This arrangement suggests that one residue must be mutated in these other populations of polymerases including T4 DNA polymerase, herpes DNA polymerase, Ø29 DNA polymerase, vent DNA polymerase and Pfu DNA polymerase.

또한, 문헌 [Joyce, Current Opinion in Structural Biology 1, 123-129 (1991)]에서는 다수의 폴리머라제로부터의 DNA 서열을 비교하고, 소수의 주요한 활성부위 잔기가 보존되었음을 제안하고 있다. 특히, Pol I 집단(T7, Pol I, Taq) 및 Pol 알파의 집단의 것(T4, Ø29, 헤르페스)의 폴리머라제 사이의 유사성에 관한 논의가 있다. 도 1(124페이지)에서 조이스는 5 개의 불변체 잔기의 부분이 이들 두 집단에서 발견되고; 이들은 리신 758, 티로신 766 및 글리신 767을 포함하며; 이들 모두는 여기에서 정의된 선택성 잔기, 페닐알라닌 762에 매우 밀접하게 있음을 지적하고 있다. In addition, Joyce, Current Opinion in Structural Biology 1, 123-129 (1991) compares DNA sequences from a number of polymerases and suggests that few major active site residues have been conserved. In particular, there is a discussion of the similarity between the polymerases of the Pol I population (T7, Pol I, Taq) and the Pol alpha population (T4, Ø29, herpes). In Figure 1 (page 124), Joyce finds that portions of five constant residues are found in these two populations; These include lysine 758, tyrosine 766 and glycine 767; All of these point to a very close relationship to the selective moiety, phenylalanine 762, defined herein.

이들 폴리머라제들은 서열화 반응의 DNA 생성물을 겔 상에서 이동시킬 때 이들이 바람직하게는 대략 균일한 강도(강도에 있어서 약 1.5 - 2.0배의 변이성을 가지고)의 인접 밴드를 생성하는 조건하에서 DNA 서열화 반응에 사용된다. 인접이란 용어는 6000 정도의 분자량 차이가 있는 DNA 생성물(즉, 20 염기)을 나타내는 밴드를 포함하는 것을 의미한다. 이 강도의 정확한 값은 상기한 테이버 및 리차드슨에서 기술한 바와 같이 겔의 길이에 따라 감소될 것이다. 밴드 강도는 특정 밴드 내의 DNA 생성물의 수를 반영한다. 형광체 또는 방사성 동위원소 등의 표지가 사용되어 그러한 DNA 생성물의 수를 반영하는 강도의 용이하게 탐지 가능한 밴드를 생성한다. 따라서, 본 발명에 있어서, 한 사슬 종결제와의 한 서열화 반응으로부터 유도된 인접 밴드는 대략 동일한 수의 DNA 생성물 및 이에 따른 균일한 밴드 강도를 갖는다. 서열화 조건은 망간 (II 및 III), 제1 및 제2 철이온 등의 특이적인 2가 또는 3가 양이온; 탐지 가능한 효과를 가지고 있지 않거나, 또는 DNA 합성에 해롭지 않으며, K, Na, Ba, Be, Ca, Cc, Cr, Co, Cu, Ni, Si 및 Zn을 포함하는 1가 양이온의 존재하에서 폴리머라제의 인큐베이션을 포함한다. 음이온은 중요하지 않으며, 예를 들면 염화물, 아세테이트 및 술페이트가 적합하다. 이러한 조건하에서 디데옥시뉴클레오티드 등의 사슬 종결제에 대한 요건은 본 발명의 효소에 대해서는 몇 배 완화되어도 좋다. 킬레이터가 또한 이용 가능한 2가 금속 이온의 농도를 조절하기 위해 이 용액에 제공될 수 있다. 예를 들면, 시트레이트 또는 이소시트레이트가 제공될 수 있다. 이들 킬레이트들은 예를 들면 유리 망간 이온의 농도를 넓은 범위의 망간 농도에 걸쳐서 10 내지 100 mM의 농도로 유지하는 것으로 생각된다. 즉, 킬레이터는 완충제로서 작용한다.These polymerases are used in DNA sequencing reactions under conditions in which when they move the DNA product of the sequencing reaction on a gel, they preferably generate contiguous bands of approximately uniform intensity (with variability of about 1.5-2.0 fold in strength). do. The term contiguous is meant to include bands representing DNA products (ie, 20 bases) with molecular weight differences as high as 6000. The exact value of this strength will decrease with the length of the gel as described in Taber and Richardson, above. Band intensities reflect the number of DNA products in a particular band. Labels such as phosphors or radioisotopes are used to create easily detectable bands of intensity that reflect the number of such DNA products. Thus, in the present invention, adjacent bands derived from one sequencing reaction with one chain terminator have approximately the same number of DNA products and thus uniform band intensities. Sequencing conditions include specific divalent or trivalent cations such as manganese (II and III), first and second iron ions; Polymerase in the presence of a monovalent cation that has no detectable effect or is not detrimental to DNA synthesis and comprises K, Na, Ba, Be, Ca, Cc, Cr, Co, Cu, Ni, Si and Zn. Incubation. Anions are not critical, for example chlorides, acetates and sulfates are suitable. Under these conditions, the requirements for chain terminators such as dideoxynucleotides may be relaxed several times for the enzymes of the invention. Chelaters may also be provided in this solution to control the concentration of available divalent metal ions. For example, citrate or isocitrate can be provided. These chelates are believed to maintain, for example, the concentration of free manganese ions at a concentration of 10 to 100 mM over a wide range of manganese concentrations. In other words, the chelator acts as a buffer.

본 발명의 DNA 폴리머라제는 DNA의 주형의 길이를 따라 디데옥시뉴클레오티드 유사체 및 데옥시뉴클레오티드 사이를 유의성 있게 식별하지 않는다. 즉, 이들 폴리머라제는 3' 히드록실기를 갖는 뉴클레오티드 대 가지고 있지 않는 것(즉, 리보오스의 3' 위치에서 두 수소를 갖는)을 유의성 있게 식별할 수 없다. 그러나, 이들 폴리머라제는 망간 또는 철의 존재하에서도 뉴클레오시드 상의 다른 위치에서 변형에 대해 식별할 수는 있다. 예를 들면, 폴리머라제는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 부착된 형광기를 갖는 일부의 디데옥시뉴클레오티드 유사체를 식별할 수 있다. 그러나, 폴리머라제는 디데옥시뉴클레오티드에 대한 변형의 존재 또는 부재의 토대에서인접하거나 또는 이웃하는 뉴클레오티드에서 상이한 정도를 식별하지 않는다. 따라서, 이들은 이들 유사체에 대하여 강력히 식별하고, 비변형된 디데옥시뉴클레오티드에 비하여 DNA 서열화 반응에 대한 더 높은 농도를 필요로 하는 반면, 인접 밴드의 강도는 여전히 균일하지 않을 것이다.The DNA polymerase of the present invention does not significantly distinguish between dideoxynucleotide analogues and deoxynucleotides along the length of the template of DNA. That is, these polymerases cannot significantly identify nucleotides with 3 'hydroxyl groups versus those without (ie, with two hydrogens at the 3' position of ribose). However, these polymerases can identify for modifications at other positions on the nucleoside, even in the presence of manganese or iron. For example, polymerases can identify some dideoxynucleotide analogues with attached fluorescent groups as compared to deoxynucleotides. However, polymerases do not identify different degrees in adjacent or neighboring nucleotides on the basis of the presence or absence of modifications to dideoxynucleotides. Thus, they strongly identify these analogs and require higher concentrations for DNA sequencing reactions as compared to unmodified dideoxynucleotides, while the intensity of adjacent bands will still be uneven.

따라서, 본 발명의 폴리머라제는 이들의 전체의 혼입을 식별한다 하더라도 사슬 종결제의 혼입의 균일한 효능을 제공한다. 또한, 본 발명의 기타의 폴리머라제는 비표지되거나 방사성 표지된 ddNTP 만큼 균일하지는 않더라도, 대응하는 천연 발생 효소 보다 형광 ddNTP를 갖는 보다 균일한 밴드를 생성할 것이다.Thus, the polymerases of the present invention provide a uniform efficacy of incorporation of chain terminators even if their incorporation in their entirety is identified. In addition, other polymerases of the invention will produce more uniform bands with fluorescent ddNTPs than the corresponding naturally occurring enzymes, although not as uniform as unlabeled or radiolabeled ddNTPs.

본 발명에 유용한 사슬 종결제는 2', 3' 디데옥시 구조를 갖는 디데옥시뉴클레오티드를 포함한다. 본 발명에 유용한 기타의 시약은 특정 염기에서 DNA 서열화 반응을 특별하게 종결시킬 수 있는 것들이며, 상기 조건 하에서 폴리머라제에 의해 식별되지 않는 것들이다.Chain terminators useful in the present invention include dideoxynucleotides having 2 ', 3' dideoxy structures. Other reagents useful in the present invention are those that can specifically terminate the DNA sequencing reaction at a particular base and are not identified by the polymerase under these conditions.

임의의 특정 DNA 폴리머라제가, 임의의 특정 사슬 종결제와 조합되어, 또는 서열화 반응 혼합물의 기타 성분이 본 발명에 사용되는지, 표준 서열화 반응이 상기한 테이버 및 리차드슨에 의한 바와 같이 수행되는지를 결정하기 위하여, 밴드 형성의 정도 및 서열화 겔에서 인접 밴드의 균일성을 검토하였다. 2 배 이하의 범위 이내의 인접 밴드 균일성이 본 발명에서 유용하며, 바람직하게는 균일화도는 1.0 - 1.5배 범위 이내이다. 마찬가지로, 본 발명에 사용 가능한 최적 양이온 또는 기타 가능성이 있는 양이온의 농도가 다양한 조건 하에서 이 서열화 반응의 사용에 의해 결정되었다. 예를 들면, 양이온은 0.005 - 100 mM의 범위에서 시험되었다. 그러한 실험의 한 예는 다음과 같다:Determining whether any particular DNA polymerase is combined with any particular chain terminator, or other components of the sequencing reaction mixture are used in the present invention, or whether standard sequencing reactions are performed as described by Taber and Richardson described above To do this, the degree of band formation and the uniformity of adjacent bands in the sequencing gel were examined. Adjacent band uniformity within the range of 2 times or less is useful in the present invention, and the degree of uniformity is preferably within the range of 1.0 to 1.5 times. Likewise, the concentration of optimal cations or other likely cations usable in the present invention was determined by the use of this sequencing reaction under various conditions. For example, cations were tested in the range of 0.005-100 mM. An example of such an experiment is as follows:

임의의 한 효소에 대하여 대응하는 dNMP에 비한 주어진 ddNMP를 혼입하는 능력은 고정된 분자량 보다 크지 않는 밴드를 생성함으로써 탐지되는 주어진 범위에서 종료되는 DNA 합성을 허용하는데 필요한 dNTP에 대한 ddNTP의 비율로서 측정된다. 즉, 밴드는 서열화 겔에서 특정 범위 이내의 반응 말기에서 생성되었다. 따라서, 한 효소가 다른 효소에 비하여 주어진 ddNTP에 대하여 1000 배 이상 식별할 경우, 1000배 높은 dNTP에 대한 ddNTP의 비율이 겔의 동일한 범위의 대응 부위에서 종결되는 밴드를 얻는데 필요하다.The ability to incorporate a given ddNMP relative to the corresponding dNMP for any one enzyme is measured as the ratio of ddNTP to dNTP necessary to allow DNA synthesis to terminate in a given range detected by generating a band no greater than a fixed molecular weight. . That is, a band was generated at the end of the reaction within a certain range in the sequencing gel. Thus, if one enzyme identifies more than 1000 times for a given ddNTP over another, a ratio of ddNTPs to 1000 times higher dNTPs is necessary to obtain a band ending at the same range of corresponding sites in the gel.

엑소뉴클레아제 활성Exonuclease activity

본 발명의 DNA 폴리머라제는 바람직하게는 50% 미만, 바람직하게는 1% 미만 및 가장 바람직하게는 0.1% 미만의 정상 또는 천연적으로 관련된 수준(폴리머라제 분자 당 활성의 양)의 엑소뉴클레아제 활성을 갖는다. 정상 또는 천연적으로 관련된 수준은 예컨대, 비변형된 T7 타입 폴리머라제의 엑소뉴클레아제 활성을 의미한다. 정상적으로 관련된 활성은 문헌 [Chase et al., 249 J. Biol. Chem. 4545, 1974]의 방법의 변형에 의해 후술하는 바와 같이 측정되는, 폴리머라제 ㎎ 당 약 5,000 단위의 엑소뉴클레아제 활성이다. 엑소뉴클레아제는 주형에 대해 올바르지 않게 염기쌍을 이룬 임의의 새로이 합성된 염기를 절제함으로써 DNA 합성의 충실도를 증가시킨다. 그러한 관련된 엑소뉴클레아제 활성은 DNA 서열화 반응의 질에 해로울 수 있다. 뉴클레오티드 농도가 떨어질 때, 폴리머라제 활성은 엑소뉴클레아제 활성과 비교할만한 느린 속도로 떨어져서 결과적인 DNA 합성이 일어나지 않거나 합성된 DNA의 분해까지도 초래하기 때문에, 이들은 반응에 첨가되어야 하는 뉴클레오티드 전구체의 최소의 필요 농도를 상승시킨다.DNA polymerases of the invention preferably have an exonuclease at normal or naturally related levels (amount of activity per polymerase molecule) of less than 50%, preferably less than 1% and most preferably less than 0.1% Have activity. Normal or naturally related levels refer to, for example, the exonuclease activity of the unmodified T7 type polymerase. Normally related activities are described by Chase et al., 249 J. Biol. Chem. 4545, 1974, which is about 5,000 units of exonuclease activity per mg of polymerase, measured as described below. Exonucleases increase the fidelity of DNA synthesis by excision of any newly synthesized base that is incorrectly paired to the template. Such related exonuclease activity can be detrimental to the quality of the DNA sequencing reaction. When the nucleotide concentrations drop, the polymerase activity drops at a slow rate comparable to the exonuclease activity, resulting in no resulting DNA synthesis or even degradation of the synthesized DNA, so that they have the least amount of nucleotide precursors that must be added to the reaction. Raise the required concentration.

보다 중요하게는, 관련된 엑소뉴클레아제 활성은 DNA 폴리머라제가 2차 구조 장애물을 갖는 주형의 영역에서 게으르게 하는 것을 유발한다. 폴리머라제가 그러한 구조에 근접하면, 이것이 통과하려고 시도함에 따라 그의 합성 속도가 감소된다. 관련된 엑소뉴클레아제는 폴리머라제가 지체될 때 새로이 합성된 DNA를 절단한다. 그 결과, 합성 및 절단의 수많은 사이클이 일어날 것이다. 이는 헤어핀을 지나서 궁극적으로 합성되는(서열화 반응의 질에 해롭지 않는) 폴리머라제를 초래하거나; 또는 폴리머라제가 합성되는 가닥으로부터 해리되거나(모든 4개의 서열화 반응에서 동일한 위치의 인위적인 밴드를 초래함); 또는 사슬 종결제가 고빈도로 혼입되어 서열화 겔에서 상이한 단편의 강도에 있어서 넓은 다양성을 발생시킬 수 있다. 이는 임의의 주어진 부위에서 사슬 종결제의 혼입 빈도가 기회의 수에 따라 증가하여 폴리머라제가 사슬 종결되는 뉴클레오티드를 혼입하기 때문에 일어난다.More importantly, the related exonuclease activity causes the DNA polymerase to lazy in the region of the template with secondary structural obstacles. If the polymerase is close to such a structure, its synthesis rate decreases as it attempts to pass. Related exonucleases cleave newly synthesized DNA when the polymerase is retarded. As a result, numerous cycles of synthesis and cleavage will occur. This results in polymerases which are ultimately synthesized beyond the hairpin (which is not detrimental to the quality of the sequencing reaction); Or dissociates from the strand from which the polymerase is synthesized (resulting in an artificial band of the same position in all four sequencing reactions); Or chain terminators can be incorporated at high frequencies to generate a wide variety in the strength of different fragments in the sequencing gel. This occurs because the frequency of incorporation of the chain terminator at any given site increases with the number of chances so that the polymerase incorporates the nucleotides that terminate the chain.

이상적인 서열화 반응은 겔에 걸쳐서 균일한 강도의 밴드를 나타내는 단편을 생성할 것이다. 이는 모든 방사성 단편에 대한 X-레이 필름의 최적 노출을 얻는데 필수적이다. 만일 방사성 단편의 다양한 강도가 존재할 경우, 보다 희미한 밴드는 탐지되지 않을 수도 있다. 모든 단편의 균일한 방사성 강도를 얻기 위해, DNA 폴리머라제는 임의의 주어진 부위에서 뉴클레오티드의 첨가 또는 제거에 대한 선호도를 나타내지 않고, DNA 상의 각 위치에서 동일한 시간의 간격을 보내야 한다. 이는 DNA 폴리머라제가 임의의 관련된 엑소뉴클레아제가 결핍될 경우에 일어나며, 따라서 이는 주형을 따른 각 위치에서 사슬 종결제를 혼입하는 단 한번의 기회를 갖게 될 것이다.An ideal sequencing reaction would produce fragments that exhibit bands of uniform intensity across the gel. This is essential to obtain optimal exposure of the X-ray film to all radioactive fragments. If there are various intensities of radioactive fragments, faint bands may not be detected. In order to obtain uniform radiological intensity of all fragments, DNA polymerases should exhibit the same time interval at each location on the DNA without showing preference for the addition or removal of nucleotides at any given site. This occurs when the DNA polymerase is deficient in any related exonuclease, so it will have only one chance to incorporate the chain terminator at each position along the template.

짧은 프라이머Short primer

본 발명의 DNA 폴리머라제는 10 염기 이하의 프라이머 뿐만 아니라 더 긴 것을 바람직하게 이용할 수 있고, 가장 바람직하게는 4 - 20 염기, 예컨대 6 염기(이는 3개의 군으로 사용되어 18-mer의 당량을 형성한다)를 이용할 수 있다. 짧은 프라이머를 이용할 수 있는 능력은 DNA 서열화에 다수의 이점을 제공한다. 짧은 프라이머는 값이 싸고 통상의 17-mer 프라이머 보다 합성하기가 용이하다. 이들은 또한 DNA 주형 상의 상보성 부위에 신속하게 어닐링되고, 따라서 서열화 반응을 더욱 신속하게 한다. 또한, DNA 합성에 작은(예, 6 또는 7 염기) 올리고뉴클레오티드 프라이머를 이용하는 능력은 긴 DNA 단편을 서열화하는데 달리 가능하지 않은 전략을 허용한다. 예를 들면, 이들 중 어느 것도 클로닝 벡터의 임의의 부위에 대해 상보성이 아닌, 80 - 4000 무작위 헥사머를 함유하는 킷이 발생될 수 있다. 방법론적으로, 80 헥사머 서열 중 하나는 서열화되는 DNA 단편을 따라 평균 매 50 염기 마다 발생할 것이다. 3000 염기의 서열의 결정은 단지 5회의 서열화 사이클을 요할 것이다. 먼저, "유니버설" 프라이머(예, New England Biolabs #1211, 서열 5'GTAAAACGAACGGCCAGT 3')가 삽입체의 한 단부에서 약 600 염기를 서열화하는데 사용될 것이다. 이 서열화 반응의 결과를 사용하여, 새로운 프라이머가 결정된 서열의 말단 근처의 영역에 상보적인 킷으로부터 선택될 것이다. 두번째 사이클에서, 다음 600 염기의 서열이 이 프라이머를 사용하여 결정될 것이다. 이 과정을 5회 반복하면 임의의 서브클로닝 및 임의의 신규 올리고뉴클레오티드 프라이머의 화학적 합성의 필요성이 없이 3000 염기의 완전한 서열이 결정화될 것이다. 그러한 짧은 프라이머의 사용은 서열화 반응에 T7의 유전자 2.5 및 유전자 4 단백질을 포함시킴으로써 증대될 수 있다.The DNA polymerases of the present invention can preferably use longer than 10 base primers as well as longer ones, most preferably 4-20 bases, such as 6 bases (which are used in three groups to form an equivalent of 18-mer). Can be used). The ability to use short primers offers a number of advantages to DNA sequencing. Short primers are cheaper and easier to synthesize than conventional 17-mer primers. They also anneal quickly to complementary sites on the DNA template, thus making the sequencing reaction more rapid. In addition, the ability to use small (eg, 6 or 7 base) oligonucleotide primers for DNA synthesis allows a strategy that is not otherwise possible for sequencing long DNA fragments. For example, a kit can be generated containing 80-4000 random hexamers, none of which are complementary to any site of the cloning vector. Methodologically, one of the 80 hexamer sequences will occur on average every 50 bases along the DNA fragment being sequenced. Determination of the sequence of 3000 bases would require only five sequencing cycles. First, a "universal" primer (eg New England Biolabs # 1211, SEQ ID NO: 5'GTAAAACGAACGGCCAGT 3 ') will be used to sequence about 600 bases at one end of the insert. Using the results of this sequencing reaction, new primers will be selected from the kit complementary to the region near the end of the determined sequence. In the second cycle, the next 600 base sequences will be determined using this primer. Repeating this process five times will crystallize the complete sequence of 3000 bases without the need for any subcloning and chemical synthesis of any new oligonucleotide primers. The use of such short primers can be enhanced by including the gene 2.5 and gene 4 protein of T7 in the sequencing reaction.

시험관내 돌연변이 유발Mutagenesis in vitro

폴리머라제의 돌연변이 유발은 표준 PCR 기술을 사용하여 수행하였다(아래 참조).Mutagenesis of the polymerase was performed using standard PCR techniques (see below).

ddNTP에 대한 식별Identification to ddNTP

유일한 2가 양이온으로서 마그네슘의 존재하에서, T7 DNA 폴리머라제는 임의의 기타 공지된 폴리머라제 보다 적은, ddNTP에 대하여 약 3 - 4배를 식별한다. 다음의 가장 밀접한 것은 역전사 효소이며, 이는 ddNTP에 대해 약 10 - 50배(T7 DNA 폴리머라제에 비하여 3 - 10배 이상) 식별한다. 이들 둘 다음에, 문헌에서 특성화된 임의의 기타 공지의 DNA 폴리머라제는 ddNTP에 대하여 100배 이상 및 간혹 10,000배로 식별한다. In the presence of magnesium as the only divalent cation, T7 DNA polymerase identifies about 3-4 fold for ddNTP, less than any other known polymerase. The next closest is reverse transcriptase, which identifies about 10-50 fold (more than 3-10 fold over T7 DNA polymerase) for ddNTP. Following these two, any other known DNA polymerase characterized in the literature is identified at least 100 times and sometimes 10,000 times relative to ddNTP.

망간의 존재 하에서 T7 DNA 폴리머라제 및 대장균 DNA 폴리머라제 I에 의한 식별은 감소되고; T7 DNA 폴리머라제를 사용할 경우 이는 3.7에서 1로 감소하고, 대장균 DNA 폴리머라제 I을 사용할 경우 550에서 3.9(ddATP에 대해)로 감소된다. 본 출원인은 유일한 2가 양이온으로서 마그네슘 이온의 존재하에서 100 미만의 처리도(processivity)(프라이머-주형으로부터 해리되기 전에 주어진 프라이머로부터의 평균 신장 길이로서 정의되고; 역전사 효소는 이 정의에 의해 약 150 - 200의 처리도를 갖고, T7 DNA 폴리머라제는 이것보다 더 큰 처리도를 갖는다)를 갖고, ddNMP의 혼입에 대하여 100 배 미만으로 식별하는 DNA 폴리머라제를 처음으로 제공한다. 반대로, 100 미만의 처리도를 갖는 Taq 등의 대부분의 공지의 DNA 폴리머라제는 ddNMP의 혼입에 대하여 100 배 이상 식별한다.Identification by T7 DNA polymerase and E. coli DNA polymerase I in the presence of manganese is reduced; This decreases from 3.7 to 1 when using T7 DNA polymerase and from 550 to 3.9 (for ddATP) when using E. coli DNA polymerase I. Applicant is defined as a process length of less than 100 in the presence of magnesium ions as the only divalent cation (average elongation length from a given primer before dissociating from the primer-template; Having a treatment degree of 200, T7 DNA polymerase has a treatment degree greater than this), and for the first time provide a DNA polymerase that identifies less than 100 times the incorporation of ddNMP. In contrast, most known DNA polymerases, such as Taq and others, having a treatment degree of less than 100, identify at least 100 times the incorporation of ddNMP.

이전에는 T7 DNA 폴리머라제 등의 높은 처리도를 갖는 폴리머라제들은 수 분 이하 동안 프라이머-주형에 결합되어 잔류하는 반면, 대장균 DNA 폴리머라제 I 등의 낮은 처리도를 갖는 폴리머라제들은 한 프라이머 주형에서 다른 것으로 매 수초 동안(또는 백배 이상의 빈도로) 순환하는 것으로 믿어졌다. 참조 [Tabor et al., J. Biol. Chem. 262, 16212-16223 (1987)]. 처리도는 디데옥시 혼입으로부터가 아닌 종결에 기인한 배경을 감소시킴에 있어서와 같이 DNA 서열화에 유리한 반면, 느린 사이클링 시간은 불리하다. 예를 들면, 폴리머라제가 특정 서열에서 해리된다면, 과량의 폴리머라제가 존재하지 않는다면 서열화 겔 상에 강한 인위적인 밴드가 초래될 것이다. 반대로, 신속하게 순환되는 폴리머라제에서는, 단일 효소 분자가 서열화 반응의 경로 동안 다수의 상이한 프라이머를 신장시킬 것이고, 임의의 주어진 프라이머 말단은 다수의 상이한 폴리머라제 분자에 의해 신장될 기회를 가져서 강한 특이적 정지의 기회를 감소시킬 것이기 때문에, 훨씬 더 적은 폴리머라제를 사용할 수 있다.Previously, high-throughput polymerases, such as T7 DNA polymerase, remained bound to the primer-template for up to several minutes, while low-through polymerases, such as E. coli DNA polymerase I, were used in one primer template. It was believed to circulate every few seconds (or more than a hundred times the frequency). See Tabor et al., J. Biol. Chem. 262, 16212-16223 (1987). The throughput is advantageous for DNA sequencing, such as in reducing background due to termination but not from dideoxy incorporation, while slow cycling time is disadvantageous. For example, if the polymerase dissociates at a particular sequence, a strong artificial band will result on the sequencing gel if no excess polymerase is present. Conversely, in rapidly circulating polymerases, a single enzyme molecule will elongate a number of different primers during the course of the sequencing reaction, and any given primer end will have the opportunity to elongate by a number of different polymerase molecules, resulting in strong specificity. Much less polymerase can be used because it will reduce the chance of stopping.

그러나, 신속하게 순환되는 폴리머라제는, 균일한 강도의 밴드를 제공하고 ddNMP를 덜 사용하도록 하기 위해서, ddNMP를 효율적으로 혼입하는 것이 더 좋다. 또한 그러한 폴리머라제가 낮은 엑소뉴클레아제 활성을 갖거나 없고, 피로포스포로라이시스에 의한 밴드의 분해를 방지하게 위해 피로포스파타제를 첨가하는 것이 더욱 바람직하다.However, it is better to incorporate ddNMP efficiently, in order to provide a cyclical strength band and to make less use of ddNMP. It is also more desirable to add pyrophosphatase to such polymerases with or without low exonuclease activity and to prevent degradation of the band by pyrophosphorosis.

유일한 2가의 양이온으로서 마그네슘을 사용한(즉, 망간의 부재하에) 서열화 반응을 수행하는 것도 또한 바람직하다. 첫번째, 폴리머라제는 마그네슘에 비하여 망간에 덜 활성적인 경향이 있다[예를 들면, Tabor and Richardson. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86, 4076-4080 (1989) 참조]. 두번째, 폴리머라제는 마그네슘 농도의 넓은 범위에 걸쳐서 활성인 경향이 있기 때문에, 대부분의 경우 최적 활성에 대한 매우 예리한, 낮은 최적 망간 농도가 있다(확인이 요망됨). 또 최적 망간 농도에서 폴리머라제가 덜 활성인 더욱 높은 농도에서와 같이 ddNTP에 대한 식별의 감소에 대한 훨씬 적은 효과가 있다. 세번째, 망간은 킷트내에 갖기에 편리한 금속 이온이 아니며, 이는 특히 높은 pH에서 쉽게 침전물을 형성한다. 네번째, 망간은 임의의 호열성 폴리머라제(즉, 높은 온도에서)를 사용하여 ddNTP에 대한 식별을 감소시키기 위한 금속 이온으로서 효과적일 것이다. It is also preferred to carry out the sequencing reaction using magnesium as the only divalent cation (ie in the absence of manganese). First, polymerases tend to be less active in manganese than magnesium [eg, Tabor and Richardson. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86, 4076-4080 (1989). Second, because polymerases tend to be active over a wide range of magnesium concentrations, in most cases there is a very sharp, low optimal manganese concentration for optimal activity (need to be identified). There is also much less effect on the reduction in the identification of ddNTPs, as at higher concentrations where the polymerase is less active at the optimal manganese concentration. Third, manganese is not a convenient metal ion to have in the kit, which easily forms precipitates, especially at high pH. Fourth, manganese will be effective as a metal ion to reduce the identification for ddNTP using any thermophilic polymerase (ie, at high temperatures).

본 발명에 앞서서, 본인들은 식별 및 처리도 사이에 상관관계가 있다고 진술하였다[참조: Tabor and Richardson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86, 4076-4080 (1989)]:Prior to the present invention, I have stated that there is a correlation between identification and throughput. Tabor and Richardson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86, 4076-4080 (1989)]:

"DNA 폴리머라제 I은 낮은 처리도를 가지며, 10 개 미만의 뉴클레오티드의 혼입후 해리된다. 효소가 ddNTP의 부재하에서 DNA 합성 동안 한 부위에서 해리되는 빈도 및 그 부위에서 ddNMP의 혼입에 해한 식별의 정도에는 강한 상관관계가 있다(미발표 결과). 이는 DNA 폴리머라제 I이 연속적인 합성 동안 dNMP 및 ddNMP를 유사한 속도로 혼입하나; 합성이 불연속적일 때, dNMP는 ddNMP에 비해 선별적으로 혼입됨을 제안한다. 이 모델은 T7 DNA 폴리머라제에 비하여 DNA 폴리머라제 I에 의한 ddNMP 혼입에 있어서 더 큰 가변성을 설명할 수 있는데, 후자는 전자 보다 두 단계가 더 큰 처리도를 갖기 때문이다"(인용 생략)."DNA polymerase I has low throughput and dissociates after incorporation of less than 10 nucleotides. The frequency of enzyme dissociation at one site during DNA synthesis in the absence of ddNTP and the identification of the detrimental to the incorporation of ddNMP at that site. There is a strong correlation to the extent (unpublished results), which suggests that DNA polymerase I incorporates dNMP and ddNMP at similar rates during continuous synthesis; when synthesis is discontinuous, dNMP is selectively incorporated compared to ddNMP. This model can account for greater variability in ddNMP incorporation by DNA polymerase I compared to T7 DNA polymerase, since the latter has greater throughput than the former two ”(quotation omitted).

따라서, 대장균 DNA 폴리머라제 I 및 Taq 폴리머라제를 사용한 본 발명의 결과는 놀라운 것이며, 이는 본 명세서에 기재된 돌연변이체가 돌연변이체 효소의 처리도를 증가시킨다는 증거를 찾지 못하였기 때문이다.Thus, the results of the present invention using E. coli DNA polymerase I and Taq polymerase are surprising because no evidence was found that the mutants described herein increase the throughput of mutant enzymes.

호열성 폴리머라제Thermophilic polymerase

100미만의 비로 ddNTP에 대하여 식별하는 호열성 폴리머라제가 본 발명에 특히 유용하다. 또한, 유일한 2가의 양이온으로서 마그네슘의 존재 하에서 100 미만의 비로 ddNTP에 대하여 식별하고, 바람직하게는 초 당 1회 이상 한 프라이머-주형에서 다른 것으로 순환하는 것들이 유용하다. 호열성 폴리머라제는 15 분 반응으로 약 60 ℃ 이상의 온도에서 최적 DNA 폴리머라제 활성을 갖는 폴리머라제로서 정의된다.Thermophilic polymerases that identify ddNTPs at a ratio of less than 100 are particularly useful in the present invention. Also useful are those which identify for ddNTPs in a ratio of less than 100 in the presence of magnesium as the only divalent cation, preferably circulating from one primer-template to another at least once per second. Thermophilic polymerase is defined as a polymerase having optimal DNA polymerase activity at a temperature of about 60 ° C. or more in a 15 minute reaction.

균일한 밴드 강도Uniform band strength

망간은 ddATP에 대하여 클레나우 단편의 식별을 550에서 3.9로 감소시킨다 하더라도, 테이버 및 리차드슨[Tabor and Richardson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86, 4076-4080 (1989)]은 개별 밴드의 강도에 있어서 여전히 넓은 가변성이 있음을 나타낸다(상기 도 2 참조). 따라서, T7 DNA 폴리머라제와는 별개로, 클레나우 단편과 같이 신속하게 순환하고 호열성 생물체로부터 유도되어, 대부분의 폴리머라제의 활성에 대해 바람직한 조건인, 유일한 2가 양이온으로서 마그네슘의 존재하에서도 조차 균일한 밴드 강도를 갖는 밴드를 생성하는 폴리머라제를 처음으로 제공한다(상기 참조). 신속하게 순환하는 효소는 후술하는 바와 같이 당 업계에 공지된 방법에 의해 결정될 수 있다.Although manganese reduces the identification of the Klenow fragments for ddATP from 550 to 3.9, Taber and Richardson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86, 4076-4080 (1989) shows that there is still a wide variation in the intensity of the individual bands (see FIG. 2 above). Thus, apart from the T7 DNA polymerase, even in the presence of magnesium as the only divalent cation, which is rapidly circulating and derived from thermophilic organisms such as the Klenow fragment, which is a desirable condition for the activity of most polymerases. A polymerase is provided for the first time which produces a band with uniform band strength (see above). Rapidly circulating enzymes can be determined by methods known in the art, as described below.

특이적 폴리머라제Specific polymerase

상기한 바의 정보로부터 앞서 논의한 바람직한 특성을 갖는 다음의 폴리머라제를 신속히 작제하는 것이 가능하다. 이들 폴리머라제 각각은 엑소뉴클레아제의 농도가 충분히 낮고 폴리머라제의 활성이 충분하다면(이들 모두는 당업계에 잘 알려짐) 서열화 공정에 사용될 수 있다. 각 아미노산에 대한 참고용으로서 상기 브라이트와이트 및 이토(Braitwaite and Ito) 등의 문헌을 참조 바람.From the information above it is possible to quickly construct the following polymerases with the desirable properties discussed above. Each of these polymerases can be used in the sequencing process if the concentration of exonuclease is low enough and the activity of the polymerase is sufficient (all of which are well known in the art). See Brightwaite and Ito et al., Supra, as references for each amino acid.

1. Pol I 집단 Pol I group

변형된 Phe 762를 갖는 대장균 DNA 폴리머라제 I ("변형된"은 예를 들면 Tyr, 또는 비식별의 특성을 초래하는 상응하는 아미노산으로 대체되는 것을 의미한다).E. coli DNA polymerase I with a modified Phe 762 ("modified" means replaced by a corresponding amino acid resulting in, for example, Tyr, or non-identifying properties).

변형된 Phe711을 갖는 스트렙토코쿠스 뉴모니애 (Streptococcus pneumoniae) DNA 폴리머라제 I.Streptococcus pneumoniae DNA Polymerase with Modified Phe711 I.

변형된 Phe667을 갖는 테르무스 아쿠아티스 DNA 폴리머라제 I. Termus Aquatis DNA Polymerase with Modified Phe667 I.

변형된 Phe666을 갖는 테르무스 플라부스 (Thermus flavus) DNA 폴리머라제 I.Thermus flavus DNA polymerase with modified Phe666 I.

변형된 Phe570을 갖는 박테리오파아지 T5 DNA 폴리머라제.Bacteriophage T5 DNA Polymerase with Modified Phe570.

변형된 Leu526을 갖는 박테리오파아지 Spo 1 DNA 폴리머라제.Bacteriophage Spo 1 DNA polymerase with modified Leu526.

변형된 Phe690을 갖는 박테리오파아지 Spo 2 DNA 폴리머라제.Bacteriophage Spo 2 DNA polymerase with modified Phe690.

천연 Tyr753 또는 비식별성 활성의 감소없이 이 부위에서 변형된 미토콘드리아 DNA 폴리머라제. 이러한 폴리머라제는 이전에는 DNA 서열화에 사용되지 않았다. 출원인은 그의 ddNTP 식별의 예측된 낮은 수준으로 인해 이것이 그러한 공정에 유용하게 될 것을 믿는다. 필요하다면, 이는 폴리머라제 활성에 관련된 엑소뉴클레아제 활성을 감소시키도록 변형될 수 있다.Mitochondrial DNA polymerase modified at this site without a decrease in native Tyr753 or non-identifying activity. Such polymerases have not previously been used for DNA sequencing. Applicants believe that due to the predicted low level of their ddNTP identification this will be useful for such a process. If desired, it can be modified to reduce exonuclease activity related to polymerase activity.

2. 폴리머라제 알파 집단(또한 폴리머라제 II 집단이라고도 함)2. Polymerase Alpha Population (also known as Polymerase II Population)

문헌 [Delarue et al., Protein Engineering 3, 461-467 (1990)]은 두 집단의 폴리머라제(폴리머라제 I 집단 및 폴리머라제 알파 집단)이 3 개의 공통 모티브를 공유하는 것으로 나타낸다. 이들이 일컫는 "모티브 B"의 영역은 본인들이 디데옥시리보오스 부분의 특이성에 관여하는 것으로서 확인한 잔기들을 포함한다. 이 영역은 폴리머라제 I 집단에서 서열 K N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 Y G(여기서, 각각의 N은 특이성 잔기이고: N4가 페닐알라닌일 경우 높은 식별성이 있고, N4가 티로신일 경우 낮은 식별성이 있다)에 의해 특징화된다. 폴리머라제 알파 집단에서 서열은 K N1 N2 N3 N4 N5 N6 Y G(보존된 잔기 사이에 한 아미노산이 적게 존재함)이다. 따라서 본인들은 바로 폴리머라제 I 타입 효소에서와 같이 이 모티브에서 잔기(들)에 대한 변화[리신 (K) 및 티로신(Y) 사이의]가 ddNTP에 대한 이들 폴리머라제의 식별을 감소시킬 것이라고 예측한다. 이들 잔기는 다음과 같다:Delarue et al., Protein Engineering 3, 461-467 (1990) show that two groups of polymerases (polymerase I group and polymerase alpha group) share three common motifs. The region of "motif B" which they refer to includes residues which they have identified as involved in the specificity of the dideoxyribose moiety. This region is highly distinctive when the sequence KN 1 N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 N 7 YG in the polymerase I population, where each N is a specific residue: N 4 is phenylalanine, and N 4 is tyrosine In which case it is low discrimination). In the polymerase alpha population, the sequence is KN 1 N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 YG (there is one less amino acid between conserved residues). Therefore, we predict that changes to residue (s) in this motif (between lysine (K) and tyrosine (Y)), as in polymerase type I enzymes, will reduce the identification of these polymerases for ddNTP. . These residues are as follows:

대장균 DNA 폴리머라제 II Ile494-Phe499Escherichia Coli DNA Polymerase II Ile494-Phe499

PRD1 DNA 폴리머라제 Leu341-Ser346PRD1 DNA polymerase Leu341-Ser346

Ø 29 DNA 폴리머라제 Leu384-Leu389Ø 29 DNA polymerase Leu384-Leu389

M2 DNA 폴리머라제 Leu381-Leu386M2 DNA polymerase Leu381-Leu386

T4 DNA 폴리머라제 Ile558-Leu563T4 DNA Polymerase Ile558-Leu563

테르무코쿠스 리토랄리스(Thermuococcus litoralis) Thermuococcus litoralis

DNA 폴리머라제 (Vent) Leu492-Tyr497DNA polymerase (Vent) Leu492-Tyr497

피로코쿠스 푸리오수스(Pyrococcus furiosus) Pyrococcus furiosus

DNA 폴리머라제 Lue489-Phe494DNA polymerase Lue489-Phe494

술포로부스 솔파타리쿠스 (Sulfolobus solfataricus) Sulphobus solfataricus

DNA 폴리머라제 Val604-Thr609DNA polymerase Val604-Thr609

인간 DNA 폴리머라제 알파 Leu951-His956Human DNA Polymerase Alpha Leu951-His956

에스. 세레비시애 DNA 폴리머라제 I(알파) Leu945-His950s. Cerebisia DNA polymerase I (alpha) Leu945-His950

에스. 폼베(S. pombe) DNA 폴리머라제(알파) Leu931-His936s. S. pombe DNA polymerase (alpha) Leu931-His936

초파리(Drosophila melanogaster) DNA 폴리머라제(알파) Leu960-His965Drosophila melanogaster DNA polymerase (alpha) Leu960-His965

트리파노소마 브루세이(Trypanosoma brucei) DNA 폴리머라제Trypanosoma brucei DNA polymerase

알파 Leu845-His850Alpha Leu845-His850

인간 DNA 폴리머라제 델타 Val695-Val700Human DNA Polymerase Delta Val695-Val700

소 DNA 폴리머라제 델타 Val694-Val699Bovine DNA polymerase delta Val694-Val699

에스. 세레비시애 DNA 폴리머라제 III(델타) Ile702-Val707s. Cerevisiae DNA Polymerase III (Delta) Ile702-Val707

에스. 폼베(S. pombe) DNA 폴리머라제 III(델타) Val681-Val686s. S. pombe DNA polymerase III (delta) Val681-Val686

플라스모디움 팔시패럼(Plasmodium falciparum) DNA Plasmodium falciparum DNA

폴리머라제 델타 Ile692-Val697Polymerase Delta Ile692-Val697

에스. 세레비시애 DNA 폴리머라제 II(입실론) Val825-Phe830s. Cerebisia DNA polymerase II (epsilon) Val825-Phe830

에스. 세레비시애 DNA 폴리머라제 Rev3 Leu1087-Thr1092s. Cerevisiae DNA Polymerase Rev3 Leu1087-Thr1092

헤르페스 심플렉스 바이러스 타입 1 DNA 폴리머라제 Val812-Val817Herpes Simplex Virus Type 1 DNA Polymerase Val812-Val817

말 헤르페스 바이러스 타입 1 DNA 폴리머라제 Val813-Val818Equine Herpes Virus Type 1 DNA Polymerase Val813-Val818

바리셀라-조스터(Varicella-Zoster) 바이러스 DNA 폴리머라제 Varicella-Zoster virus DNA polymerase

Val776-Val781Val776-Val781

엡스타인-바아 바이러스 DNA 폴리머라제 Cys682-Val687Epstein-Barr Virus DNA Polymerase Cys682-Val687

헤르페스바이러스 사이미리(Herpesvirus saimiri) DNA Herpesvirus saimiri DNA

폴리머라제 Val671-Val676Polymerase Val671-Val676

인간 사이토메갈로바이러스 DNA 폴리머라제 Val811-Phe816Human cytomegalovirus DNA polymerase Val811-Phe816

쥐 사이토메갈로바이러스 DNA 폴리머라제 Val717-Phe722Rat Cytomegalovirus DNA Polymerase Val717-Phe722

인간 헤르페스 바이러스 타입 6 DNA 폴리머라제 Ile667-Val672Human Herpes Virus Type 6 DNA Polymerase Ile667-Val672

강메기 바이러스 DNA 폴리머라제 Ile750-His755River Catfish Virus DNA Polymerase Ile750-His755

클로렐라(Chlorella) 바이러스 DNA 폴리머라제 Ile586-Val591Chlorella virus DNA polymerase Ile586-Val591

계두(Fowlpox) 바이러스 DNA 폴리머라제 Ile648-Val653Fowlpox Virus DNA Polymerase Ile648-Val653

바시니아 바이러스 DNA 폴리머라제 Ile637-Leu642Basinia Virus DNA Polymerase Ile637-Leu642

코리스토뉴라 비엔니스(Choristoneura biennis) DNA Choristoneura biennis DNA

폴리머라제 Ile669-Leu674Polymerase Ile669-Leu674

오토그라파 캘리포니카(Autographa californica) 핵 폴리헤드로시스 Autographa californica nuclear polyhedrosis

바이러스 (AcMNPV) DNA 폴리머라제 Arg606-Ile611Virus (AcMNPV) DNA Polymerase Arg606-Ile611

리만트리아 디스파르(Lymantria dispar) 핵 폴리헤드로시스 Lymanthria dispar nuclear polyhedrosis

바이러스 DNA 폴리머라제 Arg624-Ile629Viral DNA Polymerase Arg624-Ile629

아데노바이러스-2 DNA 폴리머라제 Leu696-Leu701Adenovirus-2 DNA Polymerase Leu696-Leu701

아데노바이러스-7 DNA 폴리머라제 Leu762-Leu767Adenovirus-7 DNA Polymerase Leu762-Leu767

아데노바이러스-12 DNA 폴리머라제 Leu694-Leu699Adenovirus-12 DNA Polymerase Leu694-Leu699

S-1 옥수수 DNA 폴리머라제 Leu618-Leu623S-1 Corn DNA Polymerase Leu618-Leu623

칼리로 뉴로스포라(kalilo neurospora) 인터미디어 DNA Kalilo neurospora intermedia DNA

폴리머라제 Leu776-Leu777Polymerase Leu776-Leu777

pA12 아스코볼루스 이메르수스(Ascobolus immersus)pA12 Ascobolus immersus

DNA 폴리머라제 Leu951-Leu956DNA polymerase Leu951-Leu956

pCLK1 클라비세프 푸르푸레아(Claviceps purpurea) DNA pCLK1 Claviceps purpurea DNA

폴리머라제 Leu831-Leu836Polymerase Leu831-Leu836

마란하르 뉴로스포라 크라싸(Maranhar neurospora crassa)Maranhar neurospora crassa

DNA 폴리머라제 Leu752-Leu757DNA polymerase Leu752-Leu757

pEM 아카리쿠스 비토르퀴스(Agaricus bitorquis) DNA pEM Agaricus bitorquis DNA

폴리머라제 Leu573-Leu578Polymerase Leu573-Leu578

pGKL1 클루이베로마이세스 락티스(Kluyveromyces lactis) DNA pGKL1 Kluyveromyces lactis DNA

폴리머라제 Ile785-Leu790Polymerase Ile785-Leu790

pGKL2 클루이베로마이세스 락티스 DNA 폴리머라제 Ile770-Gly776pGKL2 Kluyveromyces lactis DNA polymerase Ile770-Gly776

pSKL 사카로마이세스 클루이베리(Saccaromyces kluyveri) DNA pSKL Saccaromyces kluyveri DNA

폴리머라제 Ile775-Gly781Polymerase Ile775-Gly781

다음은 다양한 폴리머라제에 대한 처리도 및 순환 시간을 결정하기 위한 방법의 실시예이다. 또한 폴리머라제에 의한 식별의 수준을 결정하기 위한 실시예 및 본 발명에 유용한 기타의 방법도 제공되었다.The following is an example of a method for determining the degree of treatment and cycle time for various polymerases. Also provided are examples for determining the level of identification by polymerases and other methods useful in the present invention.

실시예 1. DNA 폴리머라제 유전자의 돌연변이유발 및 돌연변이 DNA 폴리머라제의 과생산Example 1. Mutagenesis of DNA Polymerase Gene and Overproduction of Mutant DNA Polymerase

표준 기술을 사용하여 클로닝시키고 돌연변이 DNA 폴리머라제 유전자의 발현을 행하였다. 대장균 DNA 폴리머라제 I의 큰 단편(클레나우 단편)에 대한 유전자 및 Taq DNA 폴리머라제 [KlenTaq 또는 Taq DNA 폴리머라제, Barnes 112 Gene 29, 1992 참조 또는 Stoffel 단편, Lawyer et al., 2 PCR Methods Appl 275, 1993) 참조], 대장균 DNA 폴리머라제 I 및 Taq DNA 폴리머라제에서 돌연변이의 발생을 위한 출발 물질을 T7 DNA 폴리머라제 프로모터의 조절하에서 발현시켰다. T7 DNA 폴리머라제의 28 아미노산 결실에 대한 유전자(참조: Tabor and Richardson, 264, J. Biol. Chem. 6447, 1989), T7 DNA 폴리머라제에서 돌연변이체의 발생을 위한 출발 물질은 T7 DNA 폴리머라제에 의한 진행성 DNA 합성에 대한 필요한 인자인, 대장균 티오레독신을 생성하는 균주에서 lac 프로모터의 조절하에 발현된다(상기의 테이버 및 리차드슨 문헌 참조). Taq DNA 폴리머라제 돌연변이체 F667Y에 대한 유전자는 Taq DNA 폴리머라제를 생성하는 유전자로부터 PCR을 사용하는 표준 기술 및 제한 효소 분해 및 후속 라이게이션에 의해 전체 길이 Taq DNA 폴리머라제를 생산하는 유전자로 전이되었다.Cloning was performed using standard techniques and expression of mutant DNA polymerase genes was performed. Gene and Taq DNA polymerase for large fragments of E. coli DNA polymerase I (KlenTaq or Taq DNA polymerase, see Barnes 112 Gene 29, 1992 or Stoffel fragment, Lawyer et al., 2 PCR Methods Appl 275) , 1993)], starting materials for the generation of mutations in E. coli DNA polymerase I and Taq DNA polymerase were expressed under the control of the T7 DNA polymerase promoter. Gene for the 28 amino acid deletion of T7 DNA polymerase (Tabor and Richardson, 264, J. Biol. Chem. 6447, 1989), the starting material for the development of mutants in T7 DNA polymerase is to T7 DNA polymerase. Is expressed under the control of the lac promoter in strains producing Escherichia coli thioredoxin, a necessary factor for advanced DNA synthesis (see Taber and Richardson supra). The gene for Taq DNA polymerase mutant F667Y was transferred from the gene producing Taq DNA polymerase to a gene producing full length Taq DNA polymerase by standard techniques using PCR and restriction enzyme digestion and subsequent ligation.

돌연변이체 DNA 폴리머라제를 작제하기 위한 돌연변이유발은 문헌[Sarkar and Sommer, 8 BioTechniques 404, 1990]에 기술된 방법에 유사한 PCR에 의한 표준 돌연변이유발 기술을 사용하여 수행한다. 4개 이상의 아미노산 잔기가 교환된 하이브리드를 제조하기 위하여, PCR을 먼저 공여 DNA 상에서 수행하고 이어서 이 생성물을 수용체 DNA 상의 PCR에 사용하고, 하이브리드 분자를 발생시킴으로써 두 하이브리드를 제작하였다. 도메인의 교환이 4개 이하의 아미노산 잔기인 하이브리드를 작제하기 위하여, 전사될 전체 영역 뿐만 아니라 수용체의 플랭킹 서열을 함유하는 단일 PCR 프라이머를 합성하여, 그 프라이머를 직접적으로 하이브리드 분자를 작제하는데 사용하였다.Mutagenesis for constructing mutant DNA polymerases is performed using standard mutagenesis techniques by PCR similar to the methods described in Sarkar and Sommer, 8 BioTechniques 404, 1990. To prepare hybrids in which four or more amino acid residues were exchanged, two hybrids were constructed by first performing PCR on donor DNA and then using this product for PCR on receptor DNA and generating hybrid molecules. In order to construct hybrids in which the exchange of domains is 4 amino acid residues or less, a single PCR primer containing the flanking sequence of the receptor as well as the entire region to be transcribed was synthesized and the primers used directly to construct the hybrid molecule. .

돌연변이 DNA의 과생산은 표준 기술을 사용하여 수행하였다(예를 들면, Current Protocols in Molecular Biology, Ausubel et al., eds., Chapter 16, 1994 참조). 돌연변이 단백질은 이온 교환 크로마토그래피를 포함한 절차에 의해 정제하였다. 대장균 DNA 폴리머라제 I 돌연변이체를 정제하기 위하여, 예를 들면 문헌[Joyce and Grindley 80 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1830, 1983]을 참조하기 바란다. Taq DNA 폴리머라제 돌연변이체를 정제하기 위하여, 예를 들면 문헌[Engelke et al., 191 Analytical Biochemistry 396, 1990]을 참조하기 바란다. T7 DNA 폴리머라제 돌연변이체를 정제하기 위하여, 예를 들면 문헌[Tabor and Richardson 264, J. Biol. Chem. 6447, 1989]를 참조하기 바란다. 정제된 돌연변이 단백질의 각각의 폴리머라제 특이 활성을 이들 참고 문헌에 기술된 표준 절차에 의해 결정하였다.Overproduction of mutant DNA was performed using standard techniques (see, for example, Current Protocols in Molecular Biology, Ausubel et al., Eds., Chapter 16, 1994). Mutant proteins were purified by procedures including ion exchange chromatography. To purify E. coli DNA polymerase I mutants, see, for example, Joyce and Grindley 80 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1830, 1983. For purification of Taq DNA polymerase mutants, see, eg, Engelke et al., 191 Analytical Biochemistry 396, 1990. To purify T7 DNA polymerase mutants, see, eg, Tabor and Richardson 264, J. Biol. Chem. 6447, 1989. Each polymerase specific activity of the purified mutant proteins was determined by standard procedures described in these references.

실시예 2. 데옥시뉴클레오티드에 비해 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 그들의 효율이 개선된 돌연변이체에 대한 DNA 폴리머라제의 신속한 스크리닝Example 2 Rapid Screening of DNA Polymerases for Mutants with Improved Efficiency of Incorporating Dideoxynucleotides Compared to Deoxynucleotides

돌연변이체 DNA 폴리머라제는 SDS 활성 겔 분석에 의해 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 그들의 능력에 대해 스크리닝되었다. 이 공정은 문헌[Spanos and Hㆌbscher 91 Methods in Enzymology 263, 1983 and Karawya et al., 135 Analytical Biochemistry 318, 1983]에 기술된 것을 변형시킨 것이다. 간단히 설명하자면, 세포 10 ㎖을 4 내지 6 시간 동안 유발시키고 이어서 펠릿화하였다. 세포 펠릿을 0.3 ㎖ 25mM Tris-HCl, pH 7.0, 5mM EDTA 중에 현탁시켰다. 현탁된 세포 20 ℓ를 1% SDS(소듐 도데실 술페이트), 2% 머캅토에탄올, 30% 글리세롤, 0.04% 브로모페놀 블루 및 100 mM Tris-HCl, pH 6.8의 용액 40 ℓ와 혼합시켰다. 이 혼합물을 37℃에서 5 분 동안 인큐베이션시키고, 이어서 20 ℓ의 정제수를 이중으로 두 SDS 폴리아크릴아미드 겔 상에 부하시켰다. 이 SDS 폴리아크릴아미드 겔은 8% 폴리아크릴아미드, 0.27% 비스아크릴아미드, 190 mM Tris-HCl, pH 8.8, 0.05% SDS, 및 25 g/㎖ 변성 연어 정자 DNA을 포함하는 분해 겔 및 5% 폴리아크릴아미드, 0.17% 비스아크릴아미드, 150 mM Tris-HCl, pH 6.8 및 1% SDS을 포함하는 스택킹(stacking) 겔로 이루어진다. 두 겔을 190 mM Tris-HCl, pH 8.8 및 0.05% SDS로 이루어진 전기영동 완충제 중에서 13℃의 일정 온도에서 100V에서 13 시간 동안 전기영동시켰다. Mutant DNA polymerases were screened for their ability to incorporate dideoxynucleotides by SDS active gel analysis. This process is a modification of that described in Spanos and Hbsbs91 91 Methods in Enzymology 263, 1983 and Karawya et al., 135 Analytical Biochemistry 318, 1983. Briefly, 10 ml of cells were induced for 4-6 hours and then pelleted. Cell pellets were suspended in 0.3 ml 25 mM Tris-HCl, pH 7.0, 5 mM EDTA. 20 L of suspended cells were mixed with 40 L of a solution of 1% SDS (sodium dodecyl sulfate), 2% mercaptoethanol, 30% glycerol, 0.04% bromophenol blue and 100 mM Tris-HCl, pH 6.8. This mixture was incubated at 37 ° C. for 5 minutes, and then 20 L of purified water was loaded in duplicate onto two SDS polyacrylamide gels. This SDS polyacrylamide gel is a 5% poly and degradation gel comprising 8% polyacrylamide, 0.27% bisacrylamide, 190 mM Tris-HCl, pH 8.8, 0.05% SDS, and 25 g / ml modified salmon sperm DNA. It consists of a stacking gel comprising acrylamide, 0.17% bisacrylamide, 150 mM Tris-HCl, pH 6.8 and 1% SDS. Both gels were electrophoresed for 13 hours at 100 V at a constant temperature of 13 ° C. in an electrophoretic buffer consisting of 190 mM Tris-HCl, pH 8.8 and 0.05% SDS.

전기영동후, 겔을 각각의 재생 완충액(50 mM Tris-HCl, pH 7.5, 5 mM 마그네슘 아세테이트, 1 mM 디티오트레이톨, 40 mM KCl, 400 g/㎖ 소 혈청 알부민, 16% 글리세롤 및 0.95 mM EDTA) 500 ㎖로 4회 교환하여 4℃에서 8 시간 동안 세척하였다.After electrophoresis, the gels were subjected to respective regeneration buffers (50 mM Tris-HCl, pH 7.5, 5 mM magnesium acetate, 1 mM dithiothreitol, 40 mM KCl, 400 g / ml bovine serum albumin, 16% glycerol and 0.95 mM). EDTA) was exchanged four times with 500 ml and washed for 8 hours at 4 ° C.

재생된 단백질은 재생 완충액 6㎖, 1.5 M 4dNTP, [a-32P]dATP (80 Ci/m㏖, 10 mCi/㎖} 4ℓ 및 정제된 티오레독신 80 g 중의 각각의 두 겔을 인큐베이션시킴으로써 DNA 폴리머라제 활성에 대해 분석하였다. 혼합물 중 하나는 또한 30 M ddTTP(dTTP에 대해 20몰 과량)을 포함한다. 이 혼합물을 37℃에서 4 시간(호열성 DNA 폴리머라제에 대해서는 70℃에서 2 시간) 동안 인큐베이션시켰다.The regenerated protein was incubated by incubating each of two gels in 6 ml of regeneration buffer, 1.5 M 4dNTP, [a- 32 P] dATP (80 Ci / mmol, 10 mCi / ml) and 80 g of purified thioredoxin. The polymerase activity was analyzed One of the mixtures also included 30 M ddTTP (20 molar excess for dTTP) This mixture was 4 hours at 37 ° C. (2 hours at 70 ° C. for thermophilic DNA polymerase). During incubation.

인큐베이션 후에 겔을 5% 트리클로로아세트산 및 1% 소듐 피로포스페이트를 4회 교환하여 8 시간 동안 세척하였다. 이어서 겔을 건조시키고 자동방사선사진을 찍었다.After incubation the gel was washed for 8 hours with four exchanges of 5% trichloroacetic acid and 1% sodium pyrophosphate. The gel was then dried and autoradiographed.

돌연변이 DNA 폴리머라제가 ddTTP에 대하여 다소간 식별하는지를 결정하기 위해, 방사성 밴드의 강도를 ddTTP의 존재 및 부재하에 인큐베이션된 두 겔 상에서 비교하고 비변형된 DNA 폴리머라제에 대한 두 밴드에서 신호비를 각각의 돌연변이체에 대한 두 밴드에서의 신호의 비와 비교하였다. 돌연변이가 ddTTP에 대해 덜 식별성인 DNA 폴리머라제를 초래할 경우라면, ddTTP가 비변형된 DNA 폴리머라제와 비교하여 돌연변이 DNA 폴리머라제에 대해 존재하는 밴드에서 방사성의 감소 백분율이 더 클 것이다. 예를 들면, 이들 조건하에서 유발된 대장균 DNA 폴리머라제 I 또는 T7 DNA 폴리머라제 돌연변이체 Y526F를 함유하는 세포에 대해 관찰된 방사성 밴드는 ddTTP의 존재 대 부재 중에서 수행된 반응에서 대략 동일한 강도(두 요소 내에서)를 가질 것이다. 반대로, 유발된 대장균 DNA 폴리머라제 I 돌연변이체 F762Y 또는 T7 DNA 폴리머라제를 함유하는 세포에 대해서, 반응이 ddTTP의 존재 중에서 수행된 겔 상의 밴드는 ddTTP의 부재 중에서 수행된 반응에 상응하는 밴드의 강도의 5% 미만이다.To determine if the mutant DNA polymerase is somewhat different for ddTTP, the intensity of the radioactive bands was compared on two incubated gels with and without ddTTP and the signal ratio in each of the two bands for unmodified DNA polymerase was mutated. The ratio of the signals in the two bands to the sieve was compared. If the mutation results in a less identifiable DNA polymerase for ddTTP, the percentage reduction in radioactivity will be greater in the bands present for the mutant DNA polymerase compared to the unmodified DNA polymerase. For example, the observed radio bands for cells containing E. coli DNA polymerase I or T7 DNA polymerase mutant Y526F induced under these conditions have approximately the same intensity (in both elements) in the response performed in the presence versus absence of ddTTP. Will have). Conversely, for cells containing E. coli DNA polymerase I mutant F762Y or T7 DNA polymerase induced, the band on the gel in which the reaction was performed in the presence of ddTTP is equivalent to the intensity of the band corresponding to the reaction performed in the absence of ddTTP. Less than 5%.

이 분석은 디데옥시뉴클레오티드에 대해 식별하는 그들의 능력에 대해 많은 수의 DNA 폴리머라제 돌연변이의 스크리닝을 위한 신속한 방법을 대표한다. 식별율의 상대비에서 적어도 5 배의 변화가 탐지될 수 있다. 그러나, 이 분석은 잠재적으로 관심의 대상이 되는 돌연변이체 DNA 폴리머라제의 정제를 수반하며, 디데옥시뉴클레오티드에 대한 식별에 대한 각 돌연변이의 효과를 정확하게 결정하기 위하여는 후술하는 바와 유사한 정제된 단백질의 더욱 엄밀한 분석이 수행되어야 한다.This assay represents a rapid method for screening large numbers of DNA polymerase mutations for their ability to identify for dideoxynucleotides. At least five times a change in the relative ratio of the identification rate can be detected. However, this assay involves the purification of potentially mutant DNA polymerases of interest, and in order to accurately determine the effect of each mutation on the identification for dideoxynucleotides, further analysis of purified proteins similar to those described below Rigorous analysis should be performed.

다음의 실시예는 다양한 폴리머라제에 대한 처리도 및 순환 시간을 결정하고, 폴리머라제에 의한 ddNTP에 대한 식별의 수준을 결정하고, DNA 서열화 겔 상의 디데옥시 말단화 단편에 의해 발생된 밴드의 균일성을 결정하고 DNA 서열 분석을 위한 본 발명의 DNA 폴리머라제를 사용하는 방법들이다.The following examples determine the degree of treatment and cycle time for various polymerases, determine the level of identification for ddNTPs by polymerases, and the uniformity of bands generated by dideoxy terminated fragments on DNA sequencing gels. And methods of using the DNA polymerase of the present invention for DNA sequencing.

실시예 3. 단일 가닥 M13 DNA- 5' Example 3. Single Strand M13 DNA-5 ′ 3232 P-표지된 40-mer 프라이머 복합체의 제조 및 정제Preparation and Purification of P-labeled 40-mer Primer Complex

주형은 미국 특허 제 4,795,699(도 9)에 기술된 바의 길이가 9950 뉴클레오티드인 M13-mGP1-2 단일 가닥 DNA이다. 파아지 M13-mGP1-2는 ATCC에 40303호로 기탁되어 있다. M13-mGP1-2 단일 가닥 DNA는 문헌[Tabor et al., J. Biol. Chem. 16212, 1987]에 기술된 바와 같이 정제하였다. 간단히 설명하자면, 파아지를 두 CsCl 구배 원심분리를 통해 정제하고, CsCl을 투석에 의해 제거하고, DNA를 0.1% 소듐 도데실 술페이트의 존재하에서 페놀 및 클로로포름으로 추출함으로써 파아지로부터 추출하고, 추출된 DNA를 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 2mM EDTA에 대하여 광범위하게 투석시켜 4℃에 저장하였다. M13-mGP1-2 단일 가닥 DNA의 농도는 8.1 A260 단위=1 ㎎/㎖의 소멸 계수 또는 마이크로타이터 당 M13-mGP1-2 주형 분자의 0.3 p㏖을 사용하여 분광기 상에서 측정하였다.The template is M13-mGP1-2 single stranded DNA having a length of 9950 nucleotides as described in US Pat. No. 4,795,699 (FIG. 9). Phage M13-mGP1-2 has been deposited with ATCC as 40303. M13-mGP1-2 single stranded DNA is described by Tabor et al., J. Biol. Chem. 16212, 1987]. Briefly, phage is purified through two CsCl gradient centrifugation, CsCl is removed by dialysis, DNA is extracted from phage by extraction with phenol and chloroform in the presence of 0.1% sodium dodecyl sulfate, and extracted DNA Was dialyzed extensively against 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 2 mM EDTA and stored at 4 ° C. The concentration of M13-mGP1-2 single stranded DNA was measured on the spectrometer using an extinction coefficient of 8.1 A 260 units = 1 mg / ml or 0.3 mmol of M13-mGP1-2 template molecule per microtiter.

프라이머는 표준 절차에 의해 합성된 서열 5'd(TTTTCCCAGTCACGACG TTGTAAAACGACGGCCAGTGCCA)3'을 갖는 합성 40-mer이었다. 이것은 뉴클레오티드 9031 내지 8992(서열에 대해서는 상기 '699 특허 참조)에서 M13-mGP1-2에 대해서 상보적이다. 이 프라이머는 이온교환 크로마토그래피 또는 말단 표지 전에 폴리아크릴아미드 겔 전기영동을 변성시킴으로써 정제하였다.The primer was synthetic 40-mer with sequence 5'd (TTTTCCCAGTCACGACG TTGTAAAACGACGGCCAGTGCCA) 3 'synthesized by standard procedures. This is complementary to M13-mGP1-2 at nucleotides 9031 to 8992 (see sequence '699 patent for sequence). This primer was purified by denaturing polyacrylamide gel electrophoresis before ion exchange chromatography or end labeling.

프라이머를 표지시키고 상기의 테이버 등에 의해 본질적으로 기술된 주형에 어닐링시켰다. 이 프라이머를 40 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM MgCl2, 5 mM 디티오트레이톨, 100 mM NaCl, 50 mM g/㎖ BSA, 50 Ci [g-32P]dATP, 6000 Ci/m㏖, 프라이머 5 p㏖ 및 포스파타아제 활성이 결핍된 PseT1 돌연변이체로부터 제조된 T4 폴리뉴클레오티드 키나아제 10 단위를 포함하는 반응 혼합물 (15 ℓ) 중에서 5' 말단 표지시켰다. 이 혼합물을 37℃에서 15분에 이어 70℃에서 15분 동안 인큐베이션시켜 키나아제를 불활성화시켰다. 단일 가닥 M13-mGP1-2 DNA (0.25 ㎎/㎖) 60ℓ, 1M NaCl 6ℓ 및 0.2 M MgCl2,을 첨가하고, 이 혼합물을 70℃에서 실온(약 20 - 25℃)으로 20분의 기간에 걸쳐서 서서히 냉각시켰다. 이어서 혼합물을 페놀 및 클로로포름의 1:1 혼합물로 1회 추출하고, 소형 원심분리기 중에서 30초 동안 원심분리한 후, 수층(70ℓ)을 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 2mM EDTA 및 100 mM NaCl로 평형시킨 세파로스 CL-6B의 컬럼 1 ㎖ 중에 위치시켰다. 표지된 프라이머-주형 복합체를 평형에 사용된 동일한 완충액을 사용하여 용출시키고; 표지된 혼합물은 빈 부피로 용출한다. 용출후, 복합체는 200,00 cpm/ℓ의 특이 활성을 갖는 대략 50 g/㎖(리터 당 분자의 0.015 pmol임)의 농도이다.Primers were labeled and annealed to the template described essentially by Taber et al., Supra. This primer was prepared using 40 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM MgCl 2 , 5 mM dithiothreitol, 100 mM NaCl, 50 mM g / ml BSA, 50 Ci [g- 32 P] dATP, 6000 Ci / mmol , 5 'end labeling in a reaction mixture (15 L) comprising 10 mmoles of T4 polynucleotide kinase prepared from PseTl mutant lacking 5 mmol of primer and phosphatase activity. The mixture was incubated at 37 ° C. for 15 minutes and then at 70 ° C. for 15 minutes to inactivate the kinase. 60 L of single stranded M13-mGP1-2 DNA (0.25 mg / mL), 6 L of 1M NaCl and 0.2 M MgCl 2 , were added and the mixture was heated at 70 ° C. to room temperature (about 20-25 ° C.) over a period of 20 minutes. Cool slowly. The mixture was then extracted once with a 1: 1 mixture of phenol and chloroform, centrifuged for 30 seconds in a small centrifuge, and then the aqueous layer (70 L) was washed with 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 2 mM EDTA and 100 mM NaCl. Place in equilibrated 1 ml column of Sepharose CL-6B. The labeled primer-template complex is eluted using the same buffer used for equilibration; The labeled mixture elutes to empty volume. After elution, the complex is at a concentration of approximately 50 g / ml (0.015 pmol of molecule per liter) with a specific activity of 200,00 cpm / l.

실시예 4. 희석 시험에 의한 DNA 폴리머라제의 처리도의 결정Example 4 Determination of Treatment Degree of DNA Polymerase by Dilution Test

처리도는 테이버 등의 상기 문헌 및 문헌[Tabor and Richardson. 84 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 4767 (1987) 참조]에 기술된 바와 같이, 본질적으로 효소 희석에 의해 결정된다. 이 반응은, ddNTP를 생략하고 폴리머라제 농도를 반응의 일부에서 폴리머라제 분자에 대해 프라이머-주형 분자의 과량을 갖기 위해 감소시키는 것을 제외하고는, DNA 서열화에 사용된 신장/종결 반응에서와 동일한 조건하에서 수행되었다. 프라이머-주형은 실시예 3에서 기술한 바와 같은 단일가닥 M13 DNA 분자에 연결된 단일 5' 말단 표지된 프라이머로 구성된다.The degree of treatment is described in Taber et al., Supra and in Tabor and Richardson. 84 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 4767 (1987), which is essentially determined by enzymatic dilution. This reaction is the same conditions as in the stretch / termination reaction used for DNA sequencing, except that ddNTP was omitted and the polymerase concentration was reduced to have an excess of primer-template molecule relative to the polymerase molecule in part of the reaction. Was performed under. The primer-template consists of a single 5 'terminal labeled primer linked to a single stranded M13 DNA molecule as described in Example 3.

신장 반응 혼합물은 실질적으로 상기한 테이버 등의 문헌에 기술된 바와 같이 제조된다. 각각의 반응 혼합물(18ℓ)은 실시예 3에서 기술된 바와 같은 어닐링된 32P-표지된 프라이머-M13 DNA(∼0.015 p㏖, ∼200,000 cpm), 40 mM Tris-HCl, pH 8.0, 5 mM MgCl2, 5 mM 디티오트레이톨 및 300 M 4dNTP를 포함한다. 혼합물을 37℃에서 1 분(호열성 DNA 폴리머라제에 대해서는 70 ℃) 동안 인큐베이션시켰다. 반응은 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM 2-머캅토에탄올 및 0.05% 소혈청 알부민 중에 희석된, 분석되는 DNA 폴리머라제의 2 ℓ 정제수를 첨가함으로써 개시하였다. 반응 혼합물을 37℃에서 (호열성 DNA 폴리머라제에 대해서는 70 ℃) 30초 또는 3분 동안 더 인큐베이션시켰다. 지정된 시간에, 8 ℓ 정제수를 제거하고 변성 폴리아크릴아미드 겔 전기영동을 위한 90% 포름아미드 8ℓ, 20 mM EDTA, 0.05% 브로모페놀 블루우 또는 알칼리성 아가로스 겔 전기영동을 위한 100 mM EDTA, 2% 소듐 도데실 술페이트 2ℓ 중 어느 하나에 첨가하였다.The elongation reaction mixture is prepared substantially as described in Taber et al., Supra. Each reaction mixture (18 L) was annealed 32 P-labeled primer-M13 DNA (˜0.015 mmol, ˜200,000 cpm), 40 mM Tris-HCl, pH 8.0, 5 mM MgCl as described in Example 3. 2 , 5 mM dithiothreitol and 300 M 4dNTP. The mixture was incubated at 37 ° C. for 1 minute (70 ° C. for thermophilic DNA polymerase). The reaction was initiated by adding 2 L purified water of the DNA polymerase to be analyzed diluted in 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM 2-mercaptoethanol and 0.05% bovine serum albumin. The reaction mixture was further incubated at 37 ° C. (70 ° C. for thermophilic DNA polymerase) for 30 seconds or 3 minutes. At the indicated time, 8 l purified water was removed and 90% formamide for modified polyacrylamide gel electrophoresis 8 l, 20 mM EDTA, 0.05% bromophenol blue or 100 mM EDTA for alkaline agarose gel electrophoresis, 2 To either 2 liters of% sodium dodecyl sulfate.

시료들을 변성 폴리아크릴아미드 겔 전기영동 또는 알칼리성 아가로스 겔 전기영동 주 어느 하나에 의해 분석하였다. 변성 폴리아크릴아미드 겔 전기영동은 500 뉴클레오티드 미만의 평균 처리도를 갖는 폴리머라제를 분석하는데 가장 적합한 반면, 알칼리성 아가로스 겔 전기영동은 500 뉴클레오티드 이상의 평균 처리도를 갖는 DNA 폴리머라제의 처리도의 보다 민감한 측정을 제공한다; 그러나 어느 한 방법이 임의의 DNA 폴리머라제의 평균 처리도를 결정하는데 성공적으로 사용될 수 있다.Samples were analyzed by either modified polyacrylamide gel electrophoresis or alkaline agarose gel electrophoresis strains. Denatured polyacrylamide gel electrophoresis is best suited for analyzing polymerases having an average throughput of less than 500 nucleotides, while alkaline agarose gel electrophoresis is more sensitive to the throughput of DNA polymerases having an average throughput of at least 500 nucleotides. Provide measurement; However, either method can be used successfully to determine the average throughput of any DNA polymerase.

변성 폴리아크릴아미드 겔 전기영동에 의한 처리도를 측정하기 위하여, 포름아미드 중의 정제수를 각 시료 6ℓ를 100 mM 트리스-보레이트, pH 8.3, 1mM EDTA 중의 8% 폴리아크릴아미드, 0.4% N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, 7M 우레아로 이루어진 겔 상에 부하하기 바로 직전에 90℃에서 2 분 동안 가열하였다. 전기영동은 2000 볼트에서 90분 동안(브로모페놀 블루우가 겔의 바닥에 도달하기 바로 전까지) 수행하였다. 적합한 5' 32P-말단 표지된 분자량 마커들을 또한 길이가 100 내지 500 뉴클레오티드인 분회 크기의 결정을 허용하는 겔 상에 부하시켰다. 그러한 적합한 마커의 한 예로는 알칼린 포스파타아제로 데포스포릴화시키고 이어서 [32g-P]ATP 및 T4 폴리뉴클레오티드 키나아제를 사용하고 표준 방법[Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, N.Y. pp. 6.20-6.21 and Ausubel et al., 1989, Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Associate and Wiley Interscience, N.Y.]에 의해 32P-말단 표지된 T7 HpaI 단편이다. 전기영동후, 겔을 진공하에서 건조시키고, 자동방사선사진을 찍었다. 자동방사선 사진 처리후, 방사성 처리된 사진의 분포를 포스포이미저 분석(Phosphorimager, Molecular Dynamics사 제품)에 의해 결정하였다.To determine the degree of treatment by modified polyacrylamide gel electrophoresis, purified water in formamide was added to 6 liters of each sample in 100 mM tris-borate, pH 8.3, 8% polyacrylamide in 1 mM EDTA, 0.4% N, N'- Heated at 90 ° C. for 2 minutes immediately before loading onto a gel of methylenebisacrylamide, 7M urea. Electrophoresis was performed at 2000 volts for 90 minutes (just before the bromophenol blue cow reached the bottom of the gel). Suitable 5 ′ 32 P-terminal labeled molecular weight markers were also loaded onto a gel allowing determination of fraction size of 100 to 500 nucleotides in length. One example of such a suitable marker is dephosphorylation with alkaline phosphatase followed by [ 32 gP] ATP and T4 polynucleotide kinases and standard methods [Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor]. Laboratory, NY pp. 6.20-6.21 and Ausubel et al., 1989 , a terminal 32 P- labeled T7 HpaI fragments by Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Associate and Wiley Interscience, NY]. After electrophoresis, the gel was dried under vacuum and autoradiography was taken. After autoradiography, the distribution of radioactive photographs was determined by phospho-imager analysis (Phosphorimager, manufactured by Molecular Dynamics).

생성물을 (1) Villani et al., 256 J. Biol. Chem. 8202, 1981, (2) Sabatino et al., 27 Biochemistry 2998, 1988 및 (3) 상기 Sambrook et al.에 의해 기술된 바와 같이 알칼리성 아가로스 겔 전기영동에 의해 분석하였다. 아가로스 겔을 제조하기 위해, 2 mM EDTA, pH 8.0 중의 1.5% 아카로스 용액 250㎖을 마이크로파 오븐 중에서 가열하여 아가로스를 용해시키고 이어서 60℃까지 냉각시켰다. 1N NaOH 8.75㎖(최종 농도 35 mM NaOH)를 첨가하고, 겔을 아가로스 겔 전기영동 몰드에 부었다. 겔을 사용하기 2 시간 전까지 응고되게 방치시켰다. 전기영동 완충액은 35 mM NaOH 및 2 mM EDTA이었다. 시료를 상기 정제수(20 mM EDTA, 0.4% 소듐 도데실 술페이트 중의) 10 ℓ를 취하여 1N NaOH 1ℓ를 첨가함으로써 변성시키고 60℃에서 10 분 동안 가열함으로써 제조하였다. 75% 글리세롤, 0.2% 브로모크레졸 그린 7 ℓ를 각 시료에 첨가하고 이어서 시료들을 알칼리성 아가로스 겔 상에 부하하였다. 전기영동은 4℃에서 15 시간 동안(브로모크레졸 그린이 약 14 ㎝를 이동할 때까지) 150 mA의 일정 전류에서 수행하였다. 전기영동 챔버는 2㎝의 높이를 갖는 26㎝(길이) x 20 ㎝(너비)의 치수를 가졌다. 전기영동후, 겔을 10% 트리클로로아세트산 중에 2 시간 동안 침지시키고, 진공하에서 건조시키고 자동방사선 사진처리하였다. 자동방사선 사진 처리후, 방사성 처리된 사진의 분포를 포스포이미저 분석(Phosphorimager, Molecular Dynamics사 제품)에 의해 결정하였다.The product was prepared from (1) Villani et al., 256 J. Biol. Chem. 8202, 1981, (2) Sabatino et al., 27 Biochemistry 2998, 1988 and (3) by alkaline agarose gel electrophoresis as described by Sambrook et al., Supra. To prepare an agarose gel, 250 ml of a 1.5% akaros solution in 2 mM EDTA, pH 8.0 was heated in a microwave oven to dissolve the agarose and then cooled to 60 ° C. 8.75 mL 1 N NaOH (final concentration 35 mM NaOH) was added and the gel was poured into an agarose gel electrophoresis mold. The gel was left to coagulate 2 hours before use. Electrophoretic buffers were 35 mM NaOH and 2 mM EDTA. Samples were prepared by taking 10 L of the purified water (in 20 mM EDTA, 0.4% sodium dodecyl sulfate), modifying by adding 1 L of 1N NaOH and heating at 60 ° C. for 10 minutes. 7 L of 75% glycerol, 0.2% bromocresol green was added to each sample and the samples were then loaded onto an alkaline agarose gel. Electrophoresis was performed at 4 ° C. for 15 hours (until Bromocresol green moved about 14 cm) at a constant current of 150 mA. The electrophoretic chamber had dimensions of 26 cm (length) x 20 cm (width) with a height of 2 cm. After electrophoresis, the gel was immersed in 10% trichloroacetic acid for 2 hours, dried under vacuum and autoradiated. After autoradiography, the distribution of radioactive photographs was determined by phospho-imager analysis (Phosphorimager, manufactured by Molecular Dynamics).

주어진 DNA 폴리머라제의 처리도를 결정하기 위하여, 반응 혼합물 중의 폴리머라제의 농도를 프라이머의 분획만(즉, 25%)이 신장되고 대다수(즉 75%)가 길이가 40 뉴클레오티드로 변화되지 않고 남아있을 때까지 약 2배 증가에 의해 희석시켰다. 이들 조건하에서, DNA 폴리머라제 농도의 2배 증가 또는 감소는 신장된 프라이머의 분획에 있어서 각각 약 2배 증가 또는 감소를 초래해야 한다. 신장된 표지된 단편의 평균 길이는 자동 방사선 사진의 육안 관찰 또는 포스포이미저를 사용한 정량 중 하나에 의해 결정하였다. 예를 들면 이 시험에 사용하기 의해, 그의 처리도 인자 티오레독신(예, SEQUENASE(등록상표) 버젼 2.0, United States Biochemical Corporation)과 복합체를 이룬 엑소뉴클레아제-결핍 T7 DNA 폴리머라제는 500 뉴클레오티드 이상의 평균 처리도를 갖는 반면, 대장균 DNA 폴리머라제 I의 클레나우 단편은 50 뉴클레오티드 미만의 평균 처리도를 갖는다.To determine the degree of treatment of a given DNA polymerase, the concentration of polymerase in the reaction mixture may be increased by only a fraction of the primer (ie 25%) and the majority (ie 75%) remaining unchanged to 40 nucleotides in length. Diluted by about 2-fold increase until Under these conditions, a two-fold increase or decrease in DNA polymerase concentration should result in about a two-fold increase or decrease in the fraction of elongated primers, respectively. The average length of elongated labeled fragments was determined by either visual observation of automated radiographs or quantification using a phosphoimizer. For example, an exonuclease-deficient T7 DNA polymerase complexed with its treatment factor thioredoxin (e.g., SEQUENASE® Version 2.0, United States Biochemical Corporation), for use in this test, is 500 nucleotides. The Klenow fragment of E. coli DNA polymerase I has an average throughput of less than 50 nucleotides, while having an average throughput of above.

실시예 5. DNA 폴리머라제의 순환 속도의 결정Example 5 Determination of Circulation Rate of DNA Polymerase

순환 속도는 본질적으로 상기한 테이버 등의 문헌에 기술된 바와 같이 결정된다. 이 반응은, ddNTP를 폴리머라제 농도를 폴리머라제 분자에 대해 프라이머-주형 분자의 과량을 갖기 위해 감소시키는 것을 제외하고는, DNA 서열화에 사용된 신장/종결 반응에서와 동일한 조건하에서 수행되었다. 프라이머-주형은 실시예 3에서 기술한 바와 같은 단일가닥 M13 DNA 분자에 연결된 단일 5'[32P] 말단 표지된 프라이머로 구성된다.The circulation rate is essentially determined as described in Taber et al., Supra. This reaction was carried out under the same conditions as in the stretch / termination reaction used for DNA sequencing, except that ddNTP was reduced in order to reduce the polymerase concentration to have an excess of primer-template molecule relative to the polymerase molecule. The primer-template consists of a single 5 '[ 32 P] terminal labeled primer linked to a single stranded M13 DNA molecule as described in Example 3.

먼저 시험은 예를 들면 대장균 DNA 폴리머라제 I의 큰 단편(클레나우 단편)을 사용하여 폴리머라제 분자에 대한 프라이머-주형 분자의 관능적인 비율을 결정하기 위해 수행하였다. 희석 실험은 실시예 4에 기술한 바와 같이 수행하여 10초에 표지된 프라이머-주형의 20%를 신장시키는데 필요한 폴리머라제 분자의 농도를 결정하였다. 폴리머라제 대 프라이머-주형의 비는 1:% 미만 또는 이것에 동등한 것으로 정의되고, 후술하는 바와 같이 폴리머라제의 최대 순환률을 결정하는데 사용되었다.First tests were performed to determine the organoleptic ratio of primer-template molecules to polymerase molecules using, for example, large fragments of E. coli DNA polymerase I (Klenow fragments). Dilution experiments were performed as described in Example 4 to determine the concentration of polymerase molecules required to stretch 20% of the labeled primer-template at 10 seconds. The ratio of polymerase to primer-template was defined as less than 1:% or equivalent and was used to determine the maximum circulation rate of the polymerase as described below.

신장 반응은 상기 문단에 기술된 바와 같이 1:5 미만 또는 이에 동등한 폴리머라제 대 프라이머-주형의 비를 사용하여 실시예 4에 기술한 바와 같이 수행하였다. 반응은 시험되는 폴리머라제에 대해 최적의 조건(즉, 완충액, pH, 염, 온도) 하에서 수행하였다. 정제수를 10초, 20초, 40 초 및 80초에 제거하고 반응을 종료한 후 생성물을 실시예 4에 기술한 바와 같이 분석하였다. 대장균 DNA 폴리머라제 I의 큰 단편과 같이 낮은 처리도(100 뉴클레오티드 미만)를 갖는 DNA 폴리머라제에 대해, 시료들을 변성 폴리아크릴아미드 겔 전기영동에 의해 바람직하게 분석하였다. T7 DNA 폴리머라제와 같이 높은 처리도(100 뉴클레오티드 이상)를 갖는 DNA 폴리머라제에 대해, 시료들을 알칼리성 아가로스 겔 전기영동에 의해 바람직하게 분석하였다. 전기영동후, 겔들을 진공 하에서 건조시키고 자동방사선사진법 또는 포스포이미저 중 하나에 의해 분석하였다.Elongation reactions were performed as described in Example 4 using a ratio of polymerase to primer-template less than 1: 5 or equivalent as described in the paragraph above. The reaction was performed under optimal conditions (ie buffer, pH, salt, temperature) for the polymerase tested. Purified water was removed at 10 seconds, 20 seconds, 40 seconds and 80 seconds and the reaction was terminated before the product was analyzed as described in Example 4. For DNA polymerases with low throughput (less than 100 nucleotides), such as large fragments of E. coli DNA polymerase I, samples were preferably analyzed by denaturing polyacrylamide gel electrophoresis. For DNA polymerases with a high degree of treatment (more than 100 nucleotides), such as T7 DNA polymerase, samples were preferably analyzed by alkaline agarose gel electrophoresis. After electrophoresis, the gels were dried in vacuo and analyzed by either autoradiography or phosphoimizer.

반응을 T7 DNA 폴리머라제와 같이 매우 느리게 순환하는 폴리머라제로 수행하였을 때, 10초 및 80초 사이에 신장되지 않은 프라이머의 수에 있어서 유의성 있는 감소가 없었다(즉, 2 미만의 계수). 따라서, 신장되지 않은 표지된 프라이머의 수는 10초 및 80초 사이의 시점에서 2 배 이상 감소하지 않는다면, DNA 폴리머라제는 70초 당 1회 보다 더 느리게 순환한다. 신속하게 순환하는 폴리머라제에 대해, 신장되지 않은 프라이머의 수는 10초 및 80초 사이의 시점에서 상당한 분획(즉, 2 배 이상) 감소될 것이다. 이들 폴리머라제에 대한 순환률을 결정하기 위해서는 다음의 수학식이 사용된다:When the reaction was performed with a very slow circulating polymerase, such as T7 DNA polymerase, there was no significant decrease in the number of primers not elongated between 10 and 80 seconds (ie, a coefficient less than 2). Thus, the number of unextended labeled primers circulates slower than once per 70 seconds unless the number of times between 10 and 80 seconds decreases by more than two times. For rapidly circulating polymerases, the number of unextended primers will be reduced by a significant fraction (ie, two or more times) at time points between 10 and 80 seconds. To determine the circulation rate for these polymerases the following equation is used:

R=N1 x L(t2) / {L(t1) x (t2-t1)}R = N 1 x L (t 2 ) / {L (t 1 ) x (t 2 -t 1 )}

위 식에서, R은 초 당 순환에 있어서 최소 순환 속도이고, N1은 기능성 DNA 폴리머라제 분자에 대한 프라이머-주형 분자의 비이다(N1은 상기 예에서는 5이다.Where R is the minimum circulation rate in circulation per second and N 1 is the ratio of the primer-template molecule to the functional DNA polymerase molecule (N 1 is 5 in the example above).

L(t1)은 뉴클레오티드에서 조사되는 DNA 폴리머라제의 최대 처리도이다. 이것은 실시예 3에서 기술한 바와 같이 DNA 폴리머라제를 제한하는 조건하(단지 20%의 프라이머가 10초 시점에서 신장되는 경우)에서 표지된 프라이머로부터 신장된 뉴클레오티드의 최대수로서 정의된다.L (t 1 ) is the maximum degree of treatment of DNA polymerase irradiated at nucleotides. This is defined as the maximum number of nucleotides stretched from the labeled primers under conditions limiting DNA polymerase as described in Example 3 (only when 20% of the primers are stretched at the 10 second time point).

L(t2)는 본 실시예에서는 80초인, 시간 t2에서 표지된 프라이머의 신장의 최대수(뉴클레오티드로서)이다.L (t 2 ) is the maximum number (as nucleotides) of elongation of the labeled primer at time t 2 , which in this example is 80 seconds.

t1은 정제수가 취해지는 가장 짧은 시간이거나 또는 본 실시예에서는 10초이다.t 1 is the shortest time for which purified water is taken, or 10 seconds in this embodiment.

t2는 정제수를 제거하기 전에 선행되도록 하는 가장 긴 반응 시간이거나 본 실시예에서는 80초이다.t 2 is the longest reaction time that precedes the removal of purified water or in this example is 80 seconds.

이 시험을 대장균 DNA 폴리머라제 I의 큰 단편에 대해 수행하였을 때, 초 당 0.2 이상의 값이 얻어진다.When this test is performed on a large fragment of E. coli DNA polymerase I, a value of at least 0.2 per second is obtained.

실시예 6 및 7은 단일 가닥 M13 DNA 주형에 어닐링된 5' 32P-표지된 40-mer 프라이머를 사용한 미지의 DNA 폴리머라제에 대한 디데옥시뉴클레오티드의 혼입의 효율을 측정하기 위한 시험 및 겔 전기영동에 기초한 분석을 제공한다. 실시예 6은 디데옥시뉴클레오티드를 효율적으로 혼입하는 최상의 DNA 폴리머라제(즉, 야생형 T7 DNA 폴리머라제 및 Taq DNA 폴리머라제 F667Y)인 반면, 실시예 7은 디데옥시뉴클레오티드의 혼입에 대하여 강하게 식별하는 최상의 DNA 폴리머라제(즉, T7 DNA 폴리머라제 Y526F 및 야생형 Taq DNA 폴리머라제)이다.Examples 6 and 7 are tests and gel electrophoresis to determine the efficiency of incorporation of dideoxynucleotides into an unknown DNA polymerase using a 5 ′ 32 P-labeled 40-mer primer annealed to a single stranded M13 DNA template. Provide an analysis based on Example 6 is the best DNA polymerase that efficiently incorporates dideoxynucleotides (ie, wild type T7 DNA polymerase and Taq DNA polymerase F667Y), while Example 7 is the best DNA that strongly identifies for incorporation of dideoxynucleotides. Polymerases (ie, T7 DNA polymerase Y526F and wild type Taq DNA polymerase).

실시예 6. ddNTP에 대한 dNTP의 1:1 비를 사용한 데옥시뉴클레오티드에 대한 디데옥시뉴클레오티드의 혼입률의 겔 전기영동에 기초한 결정Example 6. Determination based on gel electrophoresis of incorporation rate of dideoxynucleotide to deoxynucleotide using a 1: 1 ratio of dNTP to ddNTP

이 시험의 주된 응용은 T7 DNA 폴리머라제, 대장균 DNA 폴리머라제 I 돌연변이체 F762Y 또는 Taq DNA 폴리머라제 돌연변이체 F667Y 등의 디데옥시뉴클레오티드를 효율적으로 혼입하는 DNA 폴리머라제에 대하여 ddNTP에 대한 dNTP의 절대 혼입비를 결정하는 것이다. 이는 또한 임의의 DNA 폴리머라제의 ddNTP에 대해 식별의 수준을 나타낸다; 그러나, T7 DNA 폴리머라제 Y526F, 대장균 DNA 폴리머라제 I 및 야생형 Taq DNA 폴리머라제 등의 ddNTP에 대해 강하게 식별하는 DNA 폴리머라제에 대하여는, dNTP에 대한 ddNTP의 높은 비율이 그들의 식별 수준을 정확히 결정하는데 필요하며, 이는 실시예 7에 상세하기 기술한다. The main application of this test is the absolute incorporation ratio of dNTPs to ddNTPs for DNA polymerases that efficiently incorporate dideoxynucleotides such as T7 DNA polymerase, E. coli DNA polymerase I mutant F762Y or Taq DNA polymerase mutant F667Y. To determine. It also indicates the level of identification for ddNTPs of any DNA polymerase; However, for DNA polymerases that strongly identify ddNTPs, such as T7 DNA polymerase Y526F, E. coli DNA polymerase I, and wild-type Taq DNA polymerase, a high ratio of ddNTPs to dNTPs is needed to accurately determine their level of identification. This is described in detail in Example 7.

DNA 합성 반응은 실시예 3에서 기술된 바와 같이 제조된 32P-말단 표지된 40-mer M13 mGP1-2 DNA 주형 상에서 수행하였다. 완충액, pH, 염 및 반응 온도에 관해 시험된 DNA 폴리머라제에 대해 최적인 반응 조건을 사용했다. DNA 폴리머라제의 농도는 대부분의 프라이머가 10분 반응으로 신장되고 디데옥시뉴클레오티드의 혼입에 의해 종결되게 함으로써 선택하였다. 반응 혼합물은 100 M 4dNTP 및 4종의 ddNTP의 각각 100 M을 함유한다.DNA synthesis reactions were performed on a 32 P-terminal labeled 40-mer M13 mGP1-2 DNA template prepared as described in Example 3. Optimal reaction conditions were used for the DNA polymerase tested for buffer, pH, salt and reaction temperature. The concentration of DNA polymerase was chosen by allowing most primers to elongate in a 10 minute reaction and terminate by incorporation of dideoxynucleotides. The reaction mixture contains 100 M each of 100 M 4dNTP and four ddNTPs.

본인들은 이 시험을 사용하여 4종의 ddNMP의 각각을 혼입하는 6개의 DNA 폴리머라제의 능력을 비교하였다. 시험된 DNA 폴리머라제는 (1) 엑소뉴클레아제 도메인에서 28아미노산 결실부를 갖고 티오레독신과 일 대 일로 혼합체를 이룬 T7 DNA 폴리머라제(Tabor and Richardson 264 J. Biol. Chem. 6447, 1989)(이하, "T7 DNA 폴리머라제"라고 언급한다), (2) 통상 클레나우 단편이라고 하는 대장균 DNA 폴리머라제 I의 큰 단편(이하, "대장균 DNA 폴리머라제 I"라고 한다), (3) 테르무스 아쿠아티쿠스로부터의 비변형된 DNA 폴리머라제(이하, "Taq DNA 폴리머라제"라고 한다), (4) 526 잔기의 티로신이 페닐알라닌으로 변화된 상기한 바의 T7 DNA 폴리머라제(이하, "T7 DNA 폴리머라제 Y526F"라 한다), (5) 762 잔기에서 페닐알라닌이 티로신으로 변화된 상기한 바의 대장균 DNA 폴리머라제 I(이하, "대장균 DNA 폴리머라제 I F762Y"라고 한다) 및 (6) 667 잔기에서의 페닐알라닌이 티로신으로 변화된 상기한 바의 Taq DNA 폴리머라제(이하, "Taq DNA 폴리머라제 F667Y"라고 한다)이었다.We used this test to compare the ability of six DNA polymerases to incorporate each of the four ddNMPs. The DNA polymerase tested (1) T7 DNA polymerase (Tabor and Richardson 264 J. Biol. Chem. 6447, 1989), one-to-one mixed with thioredoxin with 28 amino acid deletions in the exonuclease domain ( Hereinafter, referred to as "T7 DNA polymerase"), (2) a large fragment of E. coli DNA polymerase I, commonly referred to as Klenow fragment (hereinafter referred to as "E. coli DNA polymerase I"), (3) Termus Aqua Unmodified DNA polymerase from thycus (hereinafter referred to as "Taq DNA polymerase"), (4) T7 DNA polymerase as described above, wherein 526 residues of tyrosine are changed to phenylalanine (hereinafter "T7 DNA polymerase" Y526F "), (5) E. coli DNA polymerase I (hereinafter referred to as" E. coli DNA polymerase I F762Y "), wherein phenylalanine is changed to tyrosine at 762 residues, and (6) phenylalanine at residue 667. Taq D as described above changed to tyrosine It was NA polymerase (henceforth "Taq DNA polymerase F667Y").

상기 나타낸 각각의 DNA 폴리머라제에 대해 비교되는 dNTP에 비하여 4종의 ddNTP 각각의 상대 사용비를 측정하기 위해, 반응 혼합물(8ℓ)은 실시예 3에서 기술된 바와 같은 어닐링된 32P-표지된 프라이머-M13 DNA(∼0.015 p㏖, ∼200,000 cpm), 40 mM Tris-HCl, pH 8.0, 5 mM MgCl2, 5 mM 디티오트레이톨, 50 mM NaCl, 100 M 4dNTP 및 100 M ddCTP를 포함하였다. 반응 혼합물은 또한 10 ng의 효모 무기 피로포스파타아제를 함유시켜 달리 DNA 폴리머라제에 의한 명벽한 식별을 달리 증대시킬 수 있는 피로포스포라이시스를 억제시켰다[참조: Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. 반응은 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10mM 메캅토에탄올 및 0.05% 소혈청 알부민 중에 희석된 각 DNA 폴리머라제 2ℓ를 대략 0.025 단위/ℓ의 농도로 첨가함으로써 개시하였다. 각 DNA 폴리머라제의 농도는 15 분의 반응에서 ddNTP의 부재하에서 500 뉴클레오티드 이상의 표지된 대부분의 프라이머를 신장시키기에 충분하였다. 반응 혼합물을 15 분 동안 37℃에서(T7 DNA 폴리머라제, T7 DNA 폴리머라제 Y526F, 대장균 DNA 폴리머라제 I, 및 대장균 DNA 폴리머라제 I F762Y) 또는 70 ℃(Taq DNA 폴리머라제 및 Taq DNA 폴리머라제 F667Y) 중 하나의 온도에서 인큐베이션시켰다. 반응은 90% 포름아미드 8ℓ, 20 mM EDTA, 0.05% 브로모페놀 블루우 10 ℓ를 첨가하여 종결시켰다. 각 시료 6ℓ를 100 mM 트리스-보레이트, pH 8.3, 1mM EDTA 중의 8% 폴리아크릴아미드, 0.4% N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, 7M 우레아로 이루어진 겔 상에 부하하기 바로 직전에 90℃에서 2 분 동안 가열하였다. 전기영동은 2000 볼트에서 90분 동안(브로모페놀 블루우가 겔의 바닥에 도달하기 바로 전까지) 수행하였다. 전기영동후, 겔을 진공하에서 건조시키고, 자동방사선사진을 찍었다. 자동방사선 사진 처리후, 방사성 처리된 사진의 분포를 포스포이미저 분석(Phosphorimager, Molecular Dynamics사 제품)에 의해 결정하였다. 별법으로, 디데옥시 종결된 밴드의 상대 강도는 SciScan 5000 화상 밀도계(Unite States Biochemical Corp) 등의 장치를 사용하여 자동방사선 사진을 주사함으로써 결정될 수 있다.To determine the relative usage of each of the four ddNTPs relative to the dNTPs compared for each of the DNA polymerases shown above, the reaction mixture (8 L) was annealed 32 P-labeled primers as described in Example 3. -M13 DNA (˜0.015 mmol, ˜200,000 cpm), 40 mM Tris-HCl, pH 8.0, 5 mM MgCl 2 , 5 mM dithiothreitol, 50 mM NaCl, 100 M 4dNTP and 100 M ddCTP. The reaction mixture also contained 10 ng of yeast inorganic pyrophosphatase, which inhibited pyrophosphoresis, which could otherwise increase clear identification by DNA polymerases. Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. The reaction was initiated by adding 2 liters of each DNA polymerase diluted in 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM mecaptoethanol and 0.05% bovine serum albumin at a concentration of approximately 0.025 units / liter. The concentration of each DNA polymerase was sufficient to elongate most of the labeled primers at least 500 nucleotides in the absence of ddNTP in 15 minutes of reaction. The reaction mixture was 15 minutes at 37 ° C. (T7 DNA polymerase, T7 DNA polymerase Y526F, E. coli DNA polymerase I, and E. coli DNA polymerase I F762Y) or 70 ° C. (Taq DNA polymerase and Taq DNA polymerase F667Y). Incubate at one of the temperatures. The reaction was terminated by addition of 8 L of 90% formamide, 20 mM EDTA, and 10 L of 0.05% bromophenol blue. 6 L of each sample was added at 90 ° C. immediately before loading onto a gel of 100 mM tris-borate, pH 8.3, 8% polyacrylamide, 0.4% N, N'-methylenebisacrylamide, 7M urea in 1 mM EDTA. Heated for minutes. Electrophoresis was performed at 2000 volts for 90 minutes (just before the bromophenol blue cow reached the bottom of the gel). After electrophoresis, the gel was dried under vacuum and autoradiography was taken. After autoradiography, the distribution of radioactive photographs was determined by phospho-imager analysis (Phosphorimager, manufactured by Molecular Dynamics). Alternatively, the relative intensity of the dideoxy terminated band can be determined by scanning autoradiography using a device such as a SciScan 5000 Image Density Meter (Unite States Biochemical Corp).

4개의 반응 세트(각각은 dNTP와 동몰의 농도로 단일 ddNTP를 함유함)를 상기한 바의 6개의 DNA 폴리머라제 각각으로 수행하였을 때, 3 개의 DNA 폴리머라제와의 반응(T7 DNA 폴리머라제 Y526F, 대장균 DNA 폴리머라제 I 및 Taq DNA 폴리머라제)은 겔의 상부에 이동하는 신장된 프라이머들의 방사성의 대부분(>50%)을 초래하였으며, 이는 길이로 300 염기 이상의 단편에 해당한다. 단편 크기를 증가시킴으로서 신호의 예측된 지수적 감소에 기초하면, 이는 모든 4종의 ddNTP에 대하여 100 배 이상의 이들 3 개의 DNA 폴리머라제에 의한 식별에 해당한다. 이들 3 개의 DNA 폴리머라제에 의한 ddNTP에 대한 식별은 다음의 실시예 7에서의 시험을 사용하여 얻는다.When four reaction sets (each containing a single ddNTP in equimolar concentrations with dNTPs) were performed with each of the six DNA polymerases described above, reaction with three DNA polymerases (T7 DNA polymerase Y526F, Escherichia coli DNA polymerase I and Taq DNA polymerase) resulted in the majority of the radioactivity (> 50%) of elongated primers moving on top of the gel, corresponding to fragments of at least 300 bases in length. Based on the predicted exponential decrease in signal by increasing the fragment size, this corresponds to identification by these three DNA polymerases at least 100-fold for all four ddNTPs. Identification of ddNTPs by these three DNA polymerases is obtained using the test in Example 7 below.

기타 3개의 DNA 폴리머라제(T7 DNA 폴리머라제, 대장균 DNA 폴리머라제 I F762Y 및 Taq DNA 폴리머라제 F667Y)에 대하여 자동방사선사진은 모든 반응물에서 일렬의 디데옥시-종결된 단편을 나타냈다. 일반적으로 표지된 합성 단편의 평균 길이는 Taq DNA 폴리머라제 F667Y에서 가장 낮았고, 약 6개의 방사성 표지된 디데옥시 종결된 단편은 필름을 몇일 동안 노출시키더라도 단지 가시적이었다. 대장균 DNA 폴리머라제 I F762Y의 표지된 단편의 평균 길이는 Taq DNA 폴리머라제 F667Y보다 약간 더 긴 반면, 평균 길이는 T7 DNA 폴리머라제 보다 약간 더 길었다. 단편들은 T7 DNA 폴리머라제라제 보다 대장균 DNA 폴리머라제 I F762Y 및 Taq DNA 폴리머라제 F667Y에 의해 합성되었을 때 강도에 있어서 더욱 균일하였다.For three other DNA polymerases (T7 DNA polymerase, E. coli DNA polymerase I F762Y and Taq DNA polymerase F667Y), autoradiography showed a row of dideoxy-terminated fragments in all reactants. In general, the average length of the labeled synthetic fragments was the lowest in Taq DNA polymerase F667Y, and about 6 radiolabeled dideoxy terminated fragments were only visible after exposure of the film for several days. The average length of the labeled fragments of E. coli DNA polymerase I F762Y was slightly longer than Taq DNA polymerase F667Y, while the average length was slightly longer than T7 DNA polymerase. The fragments were more uniform in strength when synthesized by E. coli DNA polymerase I F762Y and Taq DNA polymerase F667Y than T7 DNA polymerase.

단편 중의 방사성의 분포는 포스포이미저 분석(Phosphorimager, Molecular Dynamics사 제품)에 의해 정량화하였다. 각 레인 중의 표지된 프라이머의 전체량은 DNA 폴리머라제가 존재하지 않는 3 개의 대조 반응물을 이동시킴으로써 결정하고, 신장되지 않은 프라이머의 위치에서 겔 상의 대응하는 방사성 밴드 각각에 있어서 방사능을 결정하였다. 방사능 표지된 프라이머의 일부 제조물에 대해, 특정 비율(<10%)이 사용된 DNA 폴리머라제의 농도에 상관없이 DNA 폴리머라제의 어느 것에 의해서도 신장되지 않았으며; 이 배경 수준은 ddNTP를 함유하는 일렬의 4개의 반응물에 대한 신장되지 않은 프라이머의 위치에 잔류하는 방사능의 백분율을 측정하고 이전에 결정된 계수의 전체수로부터 이들 4 개의 값의 평균을 제함으로써 결정된다. 이 값은 DNA 폴리머라제에 의해 신장될 수 있는 프라이머의 계수의 전체수로서 정의된다.The radioactive distribution in the fragments was quantified by phospho imager analysis (Phosphorimager, manufactured by Molecular Dynamics). The total amount of labeled primers in each lane was determined by moving three control reactions free of DNA polymerase and the radioactivity in each of the corresponding radio bands on the gel at the location of the unstretched primers. For some preparations of radiolabeled primers, a certain proportion (<10%) was not stretched by any of the DNA polymerases regardless of the concentration of DNA polymerase used; This background level is determined by measuring the percentage of radioactivity remaining in the position of the unextended primer for the four reactants in a row containing ddNTP and subtracting these four values from the total number of previously determined coefficients. This value is defined as the total number of coefficients of the primer that can be stretched by the DNA polymerase.

처음의 3개의 디데옥시 종결된 단편에서 계수의 전체수(즉, 방사능)는 4종의 ddNTP 반응물 각각에 대한 T7 DNA 폴리머라제, 대장균 DNA 폴리머라제 I F762Y 및 Taq DNA 폴리머라제 F667Y에 대해 결정되었다. 이 값은 DNA 폴리머라제에 의해 신장될 수 있는 프라이머의 계수의 전체수에 대한 처음 3 개의 디데옥시 종결된 단편의 계수의 백분률로서 다음의 표에 제시하였다.The total number of counts (ie radioactivity) in the first three dideoxy terminated fragments was determined for T7 DNA polymerase, E. coli DNA polymerase I F762Y and Taq DNA polymerase F667Y for each of the four ddNTP reactants. This value is presented in the following table as a percentage of the count of the first three dideoxy terminated fragments relative to the total number of counts of primers that can be stretched by DNA polymerase.

폴리머라제      Polymerase 반응물Reactant ddGTPddGTP ddATPddATP ddTTPddTTP ddCTPddCTP T7 DNA 폴리머라제T7 DNA Polymerase 67% 67% 66%66% 76%76% 61%61% 대장균 DNA 폴리머라제 I F762YEscherichia coli DNA polymerase I F762Y 95%95% 92%92% 96%96% 92%92% Taq DNA 폴리머라제 F667YTaq DNA Polymerase F667Y 97%97% 95%95% 95%95% 99%99%

각 DNA 폴리머라제의 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 능력을 추가로 시험하기 위해, 중요 신호를 갖는 각 단편에서 계수의 수를 각 반응에 대해 결정하고, 데이터를 매킨토시 프로그램인 Kaleidograph 버젼 3.0(Synergy Software)를 사용하여 단편 수에 대한 함수로서 플로팅하였다. 결과의 플롯은 이 함수에 대한 Kaleidograph 라이브러리 루틴(library routine)을 사용하여 지수 붕괴 곡선에 적용시켰다. 붕괴 곡선은 다음의 수학식에 의해 주어진다:To further test the ability of incorporating the dideoxynucleotides of each DNA polymerase, the number of coefficients in each fragment with important signals was determined for each reaction, and the data was converted to Kaleidograph version 3.0 (Synergy Software), a Macintosh program. Plotted as a function of the number of fragments. Plots of results were applied to exponential decay curves using the Kaleidograph library routine for this function. The decay curve is given by the following equation:

Y = e M*X Y = e M * X

(식 중:(In the meal:

Y는 1- (신장될 수 있는 프라이머의 전체수에 대한 단편 1 내지 X에서 표지된 프라이머의 단편)이고,Y is 1- (fragment of primers labeled in fragments 1 to X relative to the total number of primers that can be extended),

X는 단편수(처음의 디데옥시 종결된 단편은 1)이며, X is the number of fragments (the first dideoxy terminated fragment is 1),

M은 Kaleidograph 라이브러리 루틴에 의한 데이터에 대해 계산된 지수 붕괴 곡선이다.M is the exponential decay curve calculated on the data by the Kaleidograph library routine.

다음의 표에서, 다음의 데이터는 T7 DNA 폴리머라제, 대장균 DNA 폴리머라제 I F762Y 및 Taq DNA 폴리머라제 F667Y를 사용하여 4 개의 ddNTP 반응의 각각에 대하여 제공되었다.In the following table, the following data were provided for each of the four ddNTP reactions using T7 DNA polymerase, E. coli DNA polymerase I F762Y and Taq DNA polymerase F667Y.

N, 각 지수 곡선에 맞게 사용된 단편의 수.N, number of fragments used to fit each exponential curve.

M, 상기한 바와 같은 계산된 지수 붕괴 곡선.M, calculated exponential decay curve as above.

D, 두 뉴클레오티드가 동일한 농도로 존재할 때 비교되는 ddNTP의 사용에 대한 특정 dNTP의 사용비로서 주어진 식별 인자. D는 M의 계산된 값을 사용하여 상기 방정식으로부터 계산하여 X가 1일 때 Y를 결정하고, D를 결정하고, Y/(1-Y)로서 ddNTP에 대한 dNTP의 선호의 비율을 결정한다.D, an identification factor given as the ratio of use of a particular dNTP to the use of ddNTP compared when two nucleotides are present at the same concentration. D is calculated from the above equation using the calculated value of M to determine Y when X is 1, determine D, and determine the ratio of dNTP's preference to ddNTP as Y / (1-Y).

R2, Kaleidograph 라이브러리 루틴에 의해 계산된 데이터에 대한 상관지수. 이는 밴드 강도에 있어서 변이성, 또는 DNA 폴리머라제의 특정 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 능력에 있어서 특이적인 변이성의 척도이다.R 2 , the correlation coefficient for the data calculated by the Kaleidograph library routines. This is a measure of variability in band intensity, or specific variability in the ability to incorporate specific dideoxynucleotides of DNA polymerase.

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폴리머라제 ddNTP N M D R2 Polymerase ddNTP N M D R 2

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T7 DNA ddGTP 8 -0.375 2.2 0.813T7 DNA ddGTP 8 -0.375 2.2 0.813

폴리머라제Polymerase

ddATP 6 -0.356 2.3 0.996ddATP 6 -0.356 2.3 0.996

ddTTP 5 -0.450 1.8 0.997ddTTP 5 -0.450 1.8 0.997

ddCTP 8 -0.317 2.7 0.889ddCTP 8 -0.317 2.7 0.889

ddGTP 5 -1.03 0.56 0.999ddGTP 5 -1.03 0.56 0.999

대장균 DNA Escherichia coli DNA

폴리머라제 I F762YPolymerase I F762Y

ddATP 5 -0.860 0.72 0.998ddATP 5 -0.860 0.72 0.998

ddTTP 5 -1.06 0.54 1.000ddTTP 5 -1.06 0.54 1.000

ddCTP 6 -0.842 0.75 1.000ddCTP 6 -0.842 0.75 1.000

ddGTP 5 -1.18 0.45 0.995ddGTP 5 -1.18 0.45 0.995

Taq DNATaq DNA

폴리머라제 F667YPolymerase F667Y

ddATP 6 -0.997 0.59 0.997ddATP 6 -0.997 0.59 0.997

ddTTP 6 -1.01 0.56 0.996ddTTP 6 -1.01 0.56 0.996

ddCTP 4 -1.44 0.32 0.996ddCTP 4 -1.44 0.32 0.996

평균:Average:

T7 DNA 4 ddNTP 2.3 .924T7 DNA 4 ddNTP 2.3 .924

폴리머라제Polymerase

대장균 DAN 4 ddNTP 0.64 .999E. coli DAN 4 ddNTP 0.64 .999

폴리머라제 I F762YPolymerase I F762Y

Taq DNA 4 ddNTP 0.48 .996Taq DNA 4 ddNTP 0.48 .996

폴리머라제 F667YPolymerase F667Y

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요약하자면, T7 DNA 폴리머라제는 ddNTP에 대하여 평균 2.3배 식별하는 반면, 대장균 DNA 폴리머라제 I F762Y 및 Taq DNA 폴리머라제 F667Y는 실제로 각각 평균 1.6배(1/0.64) 및 2.1배(1/0.48)로 dNTP에 비해 ddNTP를 선호한다. R2의 비교는 인접하는 단편의 강도가 T7 DNA 폴리머라제보다 대장균 DNA 폴리머라제 I F762Y 및 Taq DNA 폴리머라제 F667Y에서 더욱 균일함을 나타냈다. 균일성을 더욱 정확하게 측증하기 위해, 더욱 많은 수의 단편이 각각의 반응의 ddNTP의 농도를 감소시키고(예컨대 5배), 각 위치에서 강도의 붕괴를 줄임으로써 분석에 포함될 수 있다(실시예 13 참조).In summary, T7 DNA polymerase identifies 2.3 times on average for ddNTP, whereas E. coli DNA polymerase I F762Y and Taq DNA polymerase F667Y actually average 1.6 times (1 / 0.64) and 2.1 times (1 / 0.48), respectively. ddNTP is preferred over dNTP. Comparison of R 2 showed that the strength of adjacent fragments was more uniform in E. coli DNA polymerase I F762Y and Taq DNA polymerase F667Y than in T7 DNA polymerase. To more accurately measure uniformity, a larger number of fragments can be included in the analysis by reducing the concentration of ddNTP of each reaction (eg 5 times) and reducing the collapse of intensity at each location (see Example 13). ).

신규 DNA 폴리머라제에 의한 ddNTP에 대한 식별량을 결정하기 위하여, 상기한 바의 것과 유사한 반응을 수행하고, 동일한 반응은 T7 DNA 폴리머라제(SEQUENASE(등록상표) 버젼 2.0, United States Biochemical Corporation)를 사용하여 동일한 겔 상에서 분석되는 모든 반응물과 나란히 수행한다. T7 DNA 폴리머라제에서 얻어진 것들에 비하여 신규 DNA 폴리머라제에서 얻어진 디데옥시 종결된 밴드의 분포의 초기 비교는 신규 DNA 폴리머라제가 T7 DNA 폴리머라제 보다 ddNTP에 대하여 다소간 식별하였음을 나타냈다. 예를 들면, 대장균 DNA 폴리머라제 I F762Y를 사용한 그러한 육안 검사는 4 ddNTP의 각각을 사용한 반응에 대해 대장균 DNA 폴리머라제 I F762Y를 사용한 반응에서 겔 상에서 가시적인 단편의 수는 T7 DNA 폴리머라제를 사용한 것 보다 더 적음(또 평균 크기에서 더 작다)을 명확히 나타낸다. 이어서 지수 붕괴 인자 (M), dNTP에 대해 상대적인 dNTP의 평균 상대적 이용율 (D) 및 상기한 바의 신규 DNA 폴리머라제에 대한 강도(R2)의 변이성을 계산하기 위하여, 더욱 정량적인 분석을 상기한 바의 것에 유사하게 수행할 수 있다.To determine the amount of identification for ddNTP by the novel DNA polymerase, a reaction similar to that described above was carried out, and the same reaction was performed using T7 DNA polymerase (SEQUENASE® Version 2.0, United States Biochemical Corporation). Side by side with all reactants analyzed on the same gel. An initial comparison of the distribution of dideoxy terminated bands obtained in novel DNA polymerases compared to those obtained in T7 DNA polymerases indicated that the new DNA polymerases were somewhat more identifiable for ddNTPs than T7 DNA polymerases. For example, such a visual inspection using E. coli DNA polymerase I F762Y shows that the number of visible fragments on the gel in the reaction using E. coli DNA polymerase I F762Y for the reaction with each of 4 ddNTPs was T7 DNA polymerase. Clearly (less in average size). Then, to calculate the variability of the exponential decay factor (M), the average relative utilization of dNTP relative to dNTP (D) and the intensity (R 2 ) for the novel DNA polymerase as described above, a more quantitative analysis was described above. Similar to that of the bar.

이 시험에서 일어날 수 있는 한 문제는 DNA 폴리머라제가 Taq DNA 폴리머라제와 관련된 5'-3' 엑소뉴클레아제 활성 및 대장균 DNA 폴리머라제 I 및 천연 T7 DNA 폴리머라제(상기 실험에서 사용된 28 T7 DNA 폴리머라제 결실 돌연변이체가 아님)에 관련된 3'-5' 엑소뉴클레아제 활성 등의 관련된 엑소뉴클레아제 활성을 가질 때이다. 5'-3' 엑소뉴클레아제 활성은 이것이 프라이머의 5' 말단 상에서 표지를 제거하여, 탐지되는 방사성 신호를 감소시킬 수 있기 때문에 해롭다. 이 문제는 특히 반응 혼합물 중의 DNA 폴리머라제의 양을 감소시킴으로써 회피할 수 있다. 상기한 예에 있어서 Taq DNA 폴리머라제의 0.025 단위는 궁극적으로 모든 프라이머들이 5'-3' 엑소뉴클레아제 활성에 기인한 방사성의 인식되는 손실이 없이, 디데옥시뉴클레오티드의 혼입에 의해 종결될 때까지 신장된 반면, Taq DNA 폴리머라제 활성의 40 배 또는 반응 당 1 단위의 증가는 프라이머의 5' 말단으로부터 궁극적으로 모든 32P의 손실을 초래하였다. 5'-3' 엑소뉴클레아제 활성을 갖는 DNA 폴리머라제에 대한 식별의 정도를 측정하기 위한 별도의 접근 방법은 실시예 8 - 10에 기술된 것들과 같은 상이한 분석을 사용하는 것이다.One problem that may arise in this test is that the DNA polymerase has 5'-3 'exonuclease activity associated with Taq DNA polymerase and E. coli DNA polymerase I and native T7 DNA polymerase (28 T7 DNA used in the above experiments). And related exonuclease activity, such as 3'-5 'exonuclease activity related to the polymerase deletion mutant). 5'-3 'exonuclease activity is detrimental because it can remove the label on the 5' end of the primer, reducing the radioactive signal detected. This problem can be avoided in particular by reducing the amount of DNA polymerase in the reaction mixture. In the above example, 0.025 units of Taq DNA polymerase ultimately until all primers are terminated by incorporation of dideoxynucleotides, without the perceived loss of radioactivity due to 5'-3 'exonuclease activity. While elongated, a 40-fold increase in Taq DNA polymerase activity or 1 unit per reaction resulted in the loss of ultimately all 32 P from the 5 'end of the primer. An alternative approach to measuring the degree of identification for DNA polymerases with 5'-3 'exonuclease activity is to use different assays such as those described in Examples 8-10.

3'-5' 엑소뉴클레아제 활성은 DNA 폴리머라를 이것이 실제로 행하는 것보다 ddNTP에 대하여 더욱 식별하는 것으로 보이게 함으로써 상기한 분석을 복잡하게 할 수 있다[예를 들면, Tabor and Richardson. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86, 4076 (1987) 참조]. 이는 일단 디데옥시뉴클레오티드가 혼입되면, 엑소뉴클레아제 활성은 디데옥시뉴클레오티드를 선택적으로 제거하여 DNA 합성이 계속되어 단편의 길이에 있어서 증가를 초래할 수 있기 때문이다. 바람직하게는 상기한 시험에서 분석되는 효소는 3'-5' 엑소뉴클레아제 활성이 결핍된 것으로서; 예로서는 변형된 T7 DNA 폴리머라제(SEQUENASE(등록상표), United States Biochemical Corporation), Taq DNA 폴리머라제, 엑소뉴클레아제-결핍 벤트(Thermococcus litoralis) DNA 폴리머라제(New England Bolabs 카탈로그 번호 257호), 엑소뉴클레아제-결핍 디프 벤트(Deep Vent)(Pyrococcus GB-1) DNA 폴리머라제 (New England Bolabs 카탈로그 번호 259호), 엑소뉴클레아제-결핍 Pfu(Pyrococcus furiosus) DNA 폴리머라제(Stratagene 카탈로그 번호 600163) 및 엑소뉴클레아제-결핍 클레나우 단편(대장균 DNA 폴리머라제 I, United States Biochemical Corporation, 카탈로그 번호 70057)이 있다. 일부 경우에, 대장균 DNA 폴리머라제 I(클레나우 단편)을 사용한 경우와 같이 3'-5' 엑소뉴클레아제 활성은 약하며 이 분석을 별로 방해하지 않는다(예를 들면, Tabor and Richardson. 264 J. Biol. Chem. 6447, 1988 참조). 시험되는 신규 DNA 폴리머라제가 ddNTP에 대한 분별을 정확하게 측정하는 것을 방해하는 3'-5' 엑소뉴클레아제 활성을 갖는가를 결정하기 위한 한 방법은 상기한 실험을 수행하여, 60분까지의 상이한 시점에서 정제수를 제거하는 것이다. 디에옥시 종결된 단편의 크기 분포가 시간에 따라 증가할 경우, 그러한 3'-5' 엑소뉴클레아제 활성은 분석을 방해하는 반면, 단편의 분포가 시간에 걸쳐 일정하면 그러한 활성은 충분한 효과를 갖는 것이 아닐 것이다. 평균 단편 길이가 시간에 따라 증가한다면, 더 짧은 인큐베이션 시간을 사용해야 하고(하거나) DNA 폴리머라제의 농도를 분획 크기가 시간에 따라 일정하게 남아 있는 있는 범위로 감소시켜야 한다.3'-5 'exonuclease activity can complicate the above assay by making the DNA polymer appear to be more discriminating against ddNTP than it actually does [eg, Tabor and Richardson. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86, 4076 (1987). This is because once the dideoxynucleotides have been incorporated, the exonuclease activity can selectively remove the dideoxynucleotides and continue DNA synthesis resulting in an increase in the length of the fragment. Preferably the enzyme analyzed in the above test is deficient in 3′-5 ′ exonuclease activity; Examples include modified T7 DNA polymerase (SEQUENASE®, United States Biochemical Corporation), Taq DNA polymerase, exonuclease-deficient vent (Thermococcus litoralis) DNA polymerase (New England Bolabs Catalog No. 257), exo Nuclease-Deficient Deep Vent (Pyrococcus GB-1) DNA Polymerase (New England Bolabs Catalog No. 259), Exonuclease-Deficient Pfu (Pyrococcus furiosus) DNA Polymerase (Stratagene Catalog No. 600163) And exonuclease-deficient Klenow fragments (E. coli DNA polymerase I, United States Biochemical Corporation, Cat. No. 70057). In some cases, 3'-5 'exonuclease activity is weak and does not interfere much with this assay, such as with E. coli DNA polymerase I (Klenau fragment) (eg, Tabor and Richardson. 264 J. Biol. Chem. 6447, 1988). One method for determining whether the novel DNA polymerase tested has 3'-5 'exonuclease activity that prevents accurate measurement of fractionation for ddNTPs was performed by performing the experiments described above, at different time points up to 60 minutes. To remove the purified water. If the size distribution of the dieoxy terminated fragments increases with time, such 3'-5 'exonuclease activity interferes with the assay, whereas if the distribution of the fragments is constant over time, such activity has a sufficient effect. Would not be. If the average fragment length increases over time, shorter incubation times should be used and / or the concentration of DNA polymerase should be reduced to a range where fraction size remains constant over time.

피로포스포라이시스 또는 폴리머라제 반응의 역전은 3'-5' 엑소뉴클레아제 활성으로서 유사한 효과를 가져서, DNA 폴리머라제가 사슬 종결 디데옥시뉴클레오티드를 제거하도록 하며 또한 단편의 길이를 증가시킬 수 있다(참조: Tabor and Richardson. 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990). 이 활성은 DNA 합성 동안 축적되고 피로포스포로라이시스에 대한 필요한 기질인 피로포스페이트를 제거하기 위해 반응 혼합물 중에 피로포스파타아제를 포함시킴으로써 용이하게 회피할 수 있다.Reversal of pyrophosphoresis or polymerase reactions has a similar effect as 3'-5 'exonuclease activity, allowing DNA polymerase to remove chain terminating dideoxynucleotides and also increase the length of the fragment ( See Tabor and Richardson. 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990). This activity can be easily avoided by including pyrophosphatase in the reaction mixture to remove pyrophosphate, which accumulates during DNA synthesis and is a necessary substrate for pyrophosphorosis.

실시예 7. ddNTP에 대한 dNTP의 비를 변화시킴으로써 데옥시뉴클레오티드에 비한 디데옥시뉴클레오티드의 혼입 속도의 겔 전기영동에 기초한 측정Example 7. Measurement based on gel electrophoresis of incorporation rate of dideoxynucleotide relative to deoxynucleotide by changing the ratio of dNTP to ddNTP

본 실시예는 실시예 6에 기술된 것과 유사하다. 이것은 디데옥시뉴클레오티드의 혼입에 대하여 강력히 식별하는 DNA 폴리머라제(예, T7 DNA 폴리머라제 Y526F, 대장균 DNA 폴리머라제 I 및 Taq DNA 폴리머라제)에 대한 바람직한 시험인 반면, 이는 또한 ddNTP를 효율적으로 혼입하는 DNA 폴리머라제(예, T7 DNA 폴리머라제, 대장균 DNA 폴리머라제 I 돌연변이체 F762Y 및 Taq DNA 폴리머라제 돌연변이체 F667Y)에도 마찬가지로 잘 작용한다. 이 시험에 있어서, dNTP에 대한 ddNTP의 비율은 두 상이한 DNA 폴리머라제 제조물에서 변화시키고, 반응물의 기타 모든 다른 관점을 동일하게 유지시켜, 디데옥시 종결된 방사성 표지된 단편들의 배치를 비교하여 시험되는 두 DNA 폴리머라제에 필요한 비율을 결정하여 비교용의 평균 길이의 단편을 얻는다.This embodiment is similar to that described in Example 6. This is a preferred test for DNA polymerase (eg, T7 DNA polymerase Y526F, E. coli DNA polymerase I and Taq DNA polymerase) that strongly identifies the incorporation of dideoxynucleotides, while it is also a DNA that efficiently incorporates ddNTPs. It works equally well for polymerases (eg T7 DNA polymerase, E. coli DNA polymerase I mutant F762Y and Taq DNA polymerase mutant F667Y). In this test, the ratio of ddNTP to dNTP was varied in the two different DNA polymerase preparations and the two were tested by comparing batches of dideoxy terminated radiolabeled fragments, keeping all other aspects of the reactant the same. The ratio required for DNA polymerase is determined to obtain fragments of average length for comparison.

일렬의 단편의 평균 길이는 두 방식 중 하나에 의해 결정된다. 먼저, ddNMP를 효율적으로 혼입하는 DNA 폴리머라제에 대해 가장 효과적인 것으로서, 자동방사선 사진을 검사하고, 한 DNA 폴리머라제를 사용하여 2 배 증가되게 변화된 ddNTP:dNTP 비를 포함하는 일렬의 반응물에 대한 주어진 노출시 가시적인 큰 단편의 위치를 결정하고, 이것을 두번째 DNA 폴리머라제를 사용하여 유사한 열들에 비교하고, 두 DNA 폴리머라제에 대해 비교되는 크기의 단편을 발생시키는 데 필요한 비율을 결정한다. 가시적 방사성 밴드의 외관을 표시하는 위치는 보통 상대적으로 예리하며, 육안에 의해 용이하게 관찰된다. 그러나, 또한 겔의 상부에서 출발하여 겔을 하강하는, 단위 면적 당 방사성의 특정 역치가 일어나는 각 레인 중의 위치를 찾아 내는 포스포이미저를 사용하여 그러한 위치를 보다 정확하게 결정하는 것이 가능하다.The average length of a line of fragments is determined in one of two ways. First, the most effective for DNA polymerase incorporating ddNMP as effective, scanning autoradiography, and given exposure to a series of reactants containing a ddNTP: dNTP ratio that has been changed to be doubled using one DNA polymerase. Determine the location of large fragments that are visually visible, compare them to similar rows using a second DNA polymerase, and determine the ratio needed to generate fragments of comparable size for the two DNA polymerases. Positions that indicate the appearance of visible radioactive bands are usually relatively sharp and are easily observed by the naked eye. However, it is also possible to more accurately determine such a location using a phosphoimator to find the location in each lane where a specific threshold of radioactivity per unit area, starting at the top of the gel and descending the gel, occurs.

일부 DNA 폴리머라제는 디데옥시뉴클레오티드의 혼입에 대하여 매우 강하게 식별을 하고, 이 경우 반응물에 충분한 ddNTP를 첨가하여 변성 폴리아크릴아미드 겔 상의 가장 큰 디데옥시 종결된 단편의 위치를 명확하게 탐지하는 것은 어렵다. 그러한 DNA 폴리머라제에 대하여, 알칼리성 아가로스 겔 전기영동을 사용하여 상이한 계열에서 디데옥시 종결된 단편들의 길이를 비교할 수 있다. 변성 폴리아크릴아미드 겔을 사용할 경우 비교되는 평균 길이의 디데옥시 종결된 단편을 발생시키는데 두 DNA 폴리머라제에 대해 필요한 ddNTP:dNTP의 비를 결정하는 별도의 방법은 하나 또는 수 개의 밴드에 촛점을 두고 있고 시험되는 두 DNA 폴리머라제에 대해 포스포이미저에 의해 분석되는 바와 같이 이들 단편에 있어서 방사성의 특정 수준을 얻는데 필요한 dNTP에 대한 ddNTP의 비율을 결정하는 것이다.Some DNA polymerases are very strongly identified for incorporation of dideoxynucleotides, in which case it is difficult to add sufficient ddNTP to the reaction to clearly detect the location of the largest dideoxy terminated fragment on the modified polyacrylamide gel. For such DNA polymerases, alkaline agarose gel electrophoresis can be used to compare the length of dideoxy terminated fragments in different families. A separate method of determining the ratio of ddNTP: dNTPs required for two DNA polymerases to generate average length of dideoxy terminated fragments when using modified polyacrylamide gels is focused on one or several bands. To determine the ratio of ddNTP to dNTP required to obtain a specific level of radioactivity for these fragments, as analyzed by a phosphoimator for the two DNA polymerases tested.

이들 시험은 실시예 6에 기술된 6개의 DNA 폴리머라제를 사용하여 수행하였다. 반응 조건은 dNTP 및 ddNTP의 농도를 제외하고는 실시예 6에 기술된 바와 동일하였다. 모든 반응물은 10 M 4dNTP를 함유하였다. 4종의 ddNTP 농도의 각각은 다음과 같은 6개의 DNA 폴리머라제에 대한 다음의 범위로 2배 증가시킴으로써 변화시켰다: T7 DNA 폴리머라제, 대장균 DNA 폴리머라제 I F762Y 및 Taq DNA 폴리머라제 F667Y, 0.02M 내지 1M 및 T7 DNA 폴리머라제 Y526F, 대장균 DNA 폴리머라제 I, 및 Taq DNA 폴리머라제, 100 내지 200M. 반응을 수행하고 시료들은 실시예 6에 기술된 바와 같이 변성 폴리아크릴아미드 겔 전기영동에 의해 분석하였다. 겔을 건조시키고, 자동방사선사진 및 포스포이미저 분석을 실시예 6에 기술된 바와 같이 수행하였다. 다음의 표에 이 실험으로부터의 결과를 요약하였다; T7 DNA 폴리머라제, 대장균 DNA 폴리머라제 I F762Y 및 Taq DNA 폴리머라제 F667Y에 대해 나타낸 값은 ddNTP에 대한 dNTP의 1:1 비를 사용하여 얻은 디데옥시 종결화된 단편의 강도에서 지수적 붕괴의 비의 통계적 분석에 의해 실시예 6에서 얻은 절대비이다. T7 DNA 폴리머라제 Y526F, 대장균 DNA 폴리머라제 I, 및 Taq DNA 폴리머라제에 대해 얻은 값은 각각 T7 DNA 폴리머라제, 대장균 DNA 폴리머라제 I F762Y 및 Taq DNA 폴리머라제 F667Y을 사용하여 발생된 계열에 대한 비교용의 평균 길이의 일렬의 디데옥시 종결된 단편을 발생시키는데 필요한 dNTP에 대한 ddNTP의 비율을 결정함으로써; 즉, 각 쌍의 야생형 및 돌연변이 DNA 폴리머라제에 대해 디데옥시 종결된 단편의 비교용 분포를 나타내는 ddNTP:dNTP의 비를 측정함으로써 얻었다.These tests were performed using the six DNA polymerases described in Example 6. Reaction conditions were the same as described in Example 6 except for the concentrations of dNTP and ddNTP. All reactions contained 10 M 4dNTP. Each of the four ddNTP concentrations was varied by doubling to the following ranges for the following six DNA polymerases: T7 DNA polymerase, E. coli DNA polymerase I F762Y and Taq DNA polymerase F667Y, 0.02M to 1M and T7 DNA polymerase Y526F, E. coli DNA polymerase I, and Taq DNA polymerase, 100-200M. The reaction was carried out and samples were analyzed by modified polyacrylamide gel electrophoresis as described in Example 6. The gel was dried and autoradiography and phosphoimizer analysis was performed as described in Example 6. The following table summarizes the results from this experiment; The values shown for T7 DNA polymerase, E. coli DNA polymerase I F762Y, and Taq DNA polymerase F667Y are obtained by comparing the ratio of exponential decay in the strength of dideoxy terminated fragments obtained using a 1: 1 ratio of dNTP to ddNTP. Absolute ratio obtained in Example 6 by statistical analysis. The values obtained for T7 DNA polymerase Y526F, E. coli DNA polymerase I, and Taq DNA polymerase were compared for the series generated using T7 DNA polymerase, E. coli DNA polymerase I F762Y and Taq DNA polymerase F667Y, respectively. By determining the ratio of ddNTP to dNTP required to generate a row of dideoxy terminated fragments of average length of; That is, it was obtained by measuring the ratio of ddNTP: dNTP which represents a comparative distribution of dideoxy terminated fragments for each pair of wild type and mutant DNA polymerases.

비교적 비식별성의 효소(즉, 중요한 위치에서 티로신을 함유하는 것)와의 디데옥시 종결된 단편의 비교할만한 분포을 얻는데 사용된 ddNTP:dNTP로 나눈 강하게 식별하는 효소(즉, 중요한 위치에서 페닐알라닌을 함유하는 것)와의 반응에 사용된 ddNTP:dNTP의 비는 이들의 비교할만한 dNTP에 대한 ddNTP의 사용에 있어서 두 DNA 폴리머라제 사이의 효율에 있어서 차이에 대응하는 인자가 얻어진다.Strongly identifying enzymes divided by ddNTP: dNTP used to obtain comparable distributions of dideoxy terminated fragments with relatively non-identifying enzymes (ie, containing tyrosine at critical positions) (ie, containing phenylalanine at significant positions) The ratio of ddNTP: dNTP used in the reaction with) yields a factor corresponding to the difference in efficiency between the two DNA polymerases in their use of ddNTP to their comparable dNTPs.

이 인자를 실시예 6의 T7 DNA 폴리머라제, 대장균 DNA 폴리머라제 I F762Y 및 Taq DNA 폴리머라제 F667Y에 대해 얻은 절대비로 곱하여 각각 T7 DNA 폴리머라제 Y526F, 대장균 DNA 폴리머라제 I, 및 Taq DNA 폴리머라제에 대해 아래에 나타낸 값을 얻었다.This factor was multiplied by the absolute ratio obtained for the T7 DNA polymerase, E. coli DNA polymerase I F762Y and Taq DNA polymerase F667Y of Example 6, respectively, for the T7 DNA polymerase Y526F, E. coli DNA polymerase I, and Taq DNA polymerase, respectively. The values shown below were obtained.

폴리머라제 혼입율 비Polymerase Content Ratio

dG/ddG dA/ddA dT/ddT dC/ddCdG / ddG dA / ddA dT / ddT dC / ddC

T7 DNAT7 DNA

폴리머라제 3.2 3.3 2.8 3.7Polymerase 3.2 3.3 2.8 3.7

T7 DNAT7 DNA

폴리머라제 Y526F 6,400 7,300 8,400 11,000Polymerase Y526F 6,400 7,300 8,400 11,000

대장균 DNAEscherichia coli DNA

폴리머라제 I 140 720 1,100 250Polymerase I 140 720 1,100 250

대장균 DNAEscherichia coli DNA

폴리머라제 IPolymerase I

F762Y 0.56 0.72 0.54 0.75F762Y 0.56 0.72 0.54 0.75

Taq DNATaq DNA

폴리머라제 1,400 4,700 4,500 2,600Polymerase 1,400 4,700 4,500 2,600

Taq DNATaq DNA

폴리머라제 F667Y 0.45 0.59 0.56 0.32Polymerase F667Y 0.45 0.59 0.56 0.32

아래의 표는 dNTP에 비하여 ddNTP를 사용했을 때 T7 DNA 폴리머라제, 대장균 DNA 폴리머라제 I, 및 Taq DNA 폴리머라제의 중요한 선택성 잔기에서 페닐알라닌 대신에 티로신을 사용한 효과를 요약한 것이다.The table below summarizes the effect of using tyrosine instead of phenylalanine on the important select moieties of T7 DNA polymerase, E. coli DNA polymerase I, and Taq DNA polymerase when using ddNTP over dNTP.

잔기    Residue 평균비    Average ratio dN/ddN에서 증대increase in dN / ddN ddNTP의 사용Use of ddNTP T7 DNA 폴리머라제T7 DNA Polymerase 티로신(WT)Tyrosine (WT) 3.0 3.0 3,000 X 3,000 X 페닐알라닌Phenylalanine 8,000 8,000 대장균 DNA 폴리머라제 IE. coli DNA polymerase I 페닐알라닌(WT)Phenylalanine (WT) 600 600 티로신Tyrosine 0.6 0.6 1000 X 1000 X Taq DNA 폴리머라제Taq DNA Polymerase 페닐알라닌(WT)Phenylalanine (WT) 3,000 3,000 티로신Tyrosine 0.5 0.5 6,000 X 6,000 X

이 시험을 신규 DNA 폴리머라제의 식별의 정도를 결정하는데 사용하기 위해, 반응은 처음에는 넓은 범위의 dNTP에 대한 ddNTP의 비를 사용하여 상기한 바와 같이 수행하고, 표준의 것(즉, T7 DNA 폴리머라제)에 대한 변성 폴리아크릴아미드 겔 상의 디데옥시 종결된 단편의 분포를 비교하였다. DNA 단편의 비교용 평균 길이를 갖는 레인을 매칭시키고, 신규 DNA 폴리머라제의 ddNTP:dNTP의 비를 T7 DNA 폴리머라제를 사용한 비로 나누어, T7 DNA 폴리머라제에 대한 신규 DNA 폴리머라제에 의한 ddNTP에 대한 식별 수준을 얻었다. To use this test to determine the degree of identification of new DNA polymerase, the reaction was initially performed as described above using a ratio of ddNTP to a wide range of dNTPs, and was standard (ie, T7 DNA polymer). The distribution of dideoxy terminated fragments on the modified polyacrylamide gel for Laze) was compared. Identification of ddNTP by new DNA polymerase to T7 DNA polymerase by matching lanes with comparative average lengths of DNA fragments and dividing the ratio of ddNTP: dNTP of new DNA polymerase by the ratio using T7 DNA polymerase. Got level.

이 시험을 사용하여 DNA 폴리머라제의 변형이 ddNTP에 대하여 그의 식별하는(즉, 디데옥시뉴클레오티드를 더욱 효율적으로 혼입하는) 능력을 감소시키는지를 결정하기 위해, 동일한 수의 변형 및 비변형 DNA 폴리머라제의 단위를 상기한 바와 같이 dNTP에 대한 ddNTP의 변화하는 비를 포함하는 일렬의 반응에 사용하였다. 디데옥시 종결화된 단편의 평균 길이를 두 효소에 대해 dNTP에 대한 ddNTP의 동일한 비율에서 비교하였다. 변형이 디데옥시뉴클레오티드를 더욱 효율적으로 혼입하는 DNA 폴리머라제를 초래했을 경우, 디데옥시 종결된 단편의 평균 길이는 dNTP에 대한 ddNTP의 동일 빙율에 있어서 비변형된 DNA 폴리머라제를 사용한 것에 비하여 변형된 DNA 폴리머라제를 사용한 반응에서 더 짧은 반면, 평균 길이는 변형이 ddNTP에 대해 더욱 식별성인 DNA 폴리머라제를 초래하였을 경우 변형된 DNA 폴리머라제를 사용한 반응에서 더 길어질 것이다.This test can be used to determine if modification of DNA polymerase reduces its ability to identify (ie, more efficiently incorporate dideoxynucleotides) with respect to ddNTP. Units were used for a series of reactions including varying ratios of ddNTP to dNTP as described above. The average length of dideoxy terminated fragments was compared at the same ratio of ddNTP to dNTP for both enzymes. If the modification resulted in a DNA polymerase that incorporates the dideoxynucleotide more efficiently, the average length of the dideoxy terminated fragment was modified DNA compared to the use of an unmodified DNA polymerase at the same freezing rate of ddNTP relative to dNTP. While shorter in reactions with polymerases, the average length will be longer in reactions with modified DNA polymerases if the modification resulted in a more distinct DNA polymerase for ddNTPs.

이 시험은 DNA 폴리머라제의 변형이 ddNTP의 유사체, 예를 들면 형광 테일의 ddNTP에 대해 그의 식별하는 능력에서의 감소를 초래하는지를 결정하는데 사용될 수 있다. 이것은 시험되는 유사체의 농도를 알지 못할지라도 가능하다. 이것에 대한 일례로서, 본인들은 Applied Biosystems에 의해 제작된 4개의 다이데옥시 터미네이터(DyeDeoxy Terminator, 부분 번호 401150) 각각을 사용하여 Taq DNA 폴리머라제 및 Taq DNA 폴리머라제 F667Y를 비교하였다. 이들 다이데옥시 터미네이터들은 4 개의 ddNTP의 각각에 대하여 공유 결합된 상이한 형광 부분을 갖는다(더욱 상세한 것은 실시예 12 참조 바람). 다이데옥시 터미네이터 각각에 대하여 다이데옥시 터미네이터에 대한 dNTP의 비율은 2 배의 간격으로 16,000 배 범위로 변화시켰고, 디데옥시 종결된 단편의 패턴은 자동방사선사진 상에서 비교하여 두 효소 각각에 대해 디데옥시 종결된 단편의 동일한 평균 길이를 얻는데 필요한 비를 결정하였다. 다음의 표에 이들 결과를 요약하였다. 각각 터미네이터에 대해, 컬럼 표지된 "비"는 Taq DNA 폴리머라제 대 Taq DNA 폴리머라제 F667Y에 대한 동일한 평균 길이의 단편을 얻는데 필요한 dNTP에 대한 ddNTP의 비를 나타낸다. 정상의 ddNTP를 사용할 경우, Taq DNA 폴리머라제 F667Y는 비변형된 Taq DNA 폴리머라제 보다 400 이상의 비로 더욱 효율적으로 형광 ddNTP 유도체를 혼입한다.This test can be used to determine if the modification of DNA polymerase results in a decrease in its ability to identify analogs of ddNTP, eg, ddNTP of fluorescent tails. This is possible even if the concentration of the analog being tested is unknown. As an example of this, we compared Taq DNA polymerase and Taq DNA polymerase F667Y using each of four diedeoxy terminators (Part No. 401150) manufactured by Applied Biosystems. These dideoxy terminators have different fluorescent moieties covalently bound to each of the four ddNTPs (see Example 12 for more details). The ratio of dNTP to dideoxy terminator for each dideoxy terminator varied from 16,000 times in the range of 2 times, and the pattern of dideoxy terminated fragments was compared on autoradiography to didideoxy for each of the two enzymes The ratio required to obtain the same average length of the terminated fragments was determined. The results are summarized in the following table. For each terminator, the column labeled "ratio" represents the ratio of ddNTP to dNTP necessary to obtain fragments of the same average length for Taq DNA polymerase to Taq DNA polymerase F667Y. When using normal ddNTPs, Taq DNA polymerase F667Y incorporates fluorescent ddNTP derivatives more efficiently at a ratio of 400 or more than unmodified Taq DNA polymerase.

다이데옥시 터미네이터 비Dideoxy Terminator B

G 터미네이터 >400G terminator> 400

A 터미네이터 >2,000A terminator> 2,000

T 터미네이터 >2,000T terminator> 2,000

C 터미네이터 >2,000C terminator> 2,000

이미 논의한 바와 같이, 이 시험의 사용시 일어날 수 있는 한 문제는 DNA 폴리머라제가 관련된 엑소뉴클레아제 활성을 가질 때이다. 5'-3' 및 3'-5' 엑소뉴클레아제 활성이 유발되는 문제 및 존재할 경우 이들의 효과를 최소화시키는 방법은 실시예 6에서 논의하였다. 폴리머라제의 변형이 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 능력을 감소시키는지를 결정하기 위해 시험할 때, 이 효과를 가질 수 있는 한 종류의 돌연변이는 정상적으로 매우 활성인 3'-5' 엑소뉴클레아제 활성을 불활성화시키는 것이다(예를 들면, Tabor and Richardson 84, Proc. Natl. Acad. 4767, 1987 참조). 이 부류의 돌연변이체는 이 특허에서 청구되지 않았다. 디데옥시뉴클레오티드를 혼입시키는 DNA 폴리머라제의 능력에 있어서 명백한 증가를 초래하는 변형된 DNA 폴리머라제를 갖고, 이것이 폴리머라제 도메인 또는 엑소뉴클레아제 도메인에 있는지를 결정하기를 원한다면, 효소의 변형 및 비변형 형태에 대한 엑소뉴클레아제 분석을 수행할 필요가 있다; 주로 효소의 엑소뉴클레아제 활성에 영향을 미치는 돌연변이는 폴리머라제 활성에 대해서보다 효소의 엑소뉴클레아제 활성에 큰 영향을 미칠 것이다. 바람직하게는 32P-ddAMP를 갖는 그의 3' 말단에 표지된 DNA 기질 상의 엑소뉴클레아제 활성을 측정할 것이다(실시예 21 참조). 실시예 6에서와 같이, DNA 폴리머라제에 의해 ddNTP에 대한 명백한 식별을 증가시키는 것을 방지하기 위해 이들 반응에서 피로포스포로라이시스를 억제하는 것이 중요하다. 이것은 반응물에 피로포스파타아제를 포함시킴으로써 용이하게 성취된다.As already discussed, one problem that may arise when using this test is when the DNA polymerase has associated exonuclease activity. Problems in which 5'-3 'and 3'-5' exonuclease activity are induced and methods of minimizing their effects when present are discussed in Example 6. When tested to determine if modification of the polymerase reduces the ability to incorporate dideoxynucleotides, one type of mutation that may have this effect normally inactivates the highly active 3'-5 'exonuclease activity. (See, eg, Tabor and Richardson 84, Proc. Natl. Acad. 4767, 1987). Mutants of this class are not claimed in this patent. If you have a modified DNA polymerase that results in a clear increase in the ability of the DNA polymerase to incorporate dideoxynucleotides, and you want to determine if it is in the polymerase domain or the exonuclease domain, then the modified and unmodified enzyme There is a need to perform exonuclease analysis for the form; Mutations that primarily affect the exonuclease activity of the enzyme will have a greater impact on the exonuclease activity of the enzyme than to the polymerase activity. Preferably, the exonuclease activity on the DNA substrate labeled at its 3 'end with 32 P-ddAMP will be measured (see Example 21). As in Example 6, it is important to inhibit pyrophosphorosis in these reactions to prevent increasing the apparent identification of ddNTPs by DNA polymerase. This is readily accomplished by including pyrophosphatase in the reaction.

실시예 8. 단일 가닥 M13 DNA-비표지된 40-mer 프라이머 복합체 상의 DNA 합성의 억제에 의한 디데옥시뉴클레오티드의 혼입의 효율의 결정Example 8. Determination of the efficiency of incorporation of dideoxynucleotides by inhibition of DNA synthesis on single stranded M13 DNA-labeled 40-mer primer complex

본 실시예에서 ddNTP에 대한 DNA 폴리머라제의 감수성을 표준 DNA 합성 반응을 억제하는 다양한 농도의 ddNTP의 능력을 측정함으로써 결정하였다. DNA 합성 분석은 문헌[Tabor and Richardson J. Biol. Chem. 6447, 1989]에 기술된 것을 변형시킨 것이다. 40-mer 프라이머 및 M13 mGP1-2 주형은 실시예 3에 기술한 바와 같다. 프라이머를 M13 mGP1-2 DNA 2g, 프라이머 6 p㏖(주형에 대한 10배 과량), 40 mM Tris-HCl, pH 6.0, 10 mM MgCl2, 및 100 mM NaCl을 함유하는 반응 혼합물(1X = 25 ℓ) 중에서 M13 mGP1-2 단일 가닥 DNA 주형에 어닐링시켰다. 이 혼합물을 65℃에서 2 분 동안 인큐베이션시키고 이어서 30분에 걸쳐서 실온까지 냉각시켰다. 표준 반응 혼합물(45ℓ)은 22 mM Tris-HCl, pH 8.0, 5.5 mM MgCl2, 55 mM NaCl, 300 M dGTP, dATP, dCTP 및 [3H]TTP (30 cpm/pmol)을 함유하였고 4종 중 하나 또는 모든 4 개의 ddNTP의 농도를 변화시켰다. 반응 혼합물은 또한 10 ng의 효모 무기 피로포스파타아제를 함유시켜 달리 DNA 폴리머라제에 의한 명벽한 식별을 달리 증대시킬 수 있는 피로포스포라이시스를 억제시켰다[참조: Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. 혼합물은 37℃에서 1분 동안(호열성 DNA 폴리머라제에 대해서는 70℃) 인큐베이션시키고, 반응은 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10mM 2-메캅토에탄올 및 0.05% 소혈청 알부민 중에 희석된, 분석하고자 하는 각 DNA 폴리머라제의 희석물(0.01 내지 1 단위)의 정제수 5ℓ를 첨가함으로써 개시하였다. 반응은 100 mM EDTA 5ℓ를 첨가하여 종결시키고, 45ℓ 와트만(Whatman)DE81 필터 디스크 상에 스폿팅시켰다. 디스크들을 0.3M 암모늄 포르메이트 150 ㎖, pH 8.0 4회 교환에 이어, 90% 에탄올 150 ㎖ 2회 교환시켜 세척하고 각각은 5 - 10분 동안 수행하였다. 이어서 디스크들을 가열 램프 하에서 건조시키고, 플루오르(Opti-Fluor O, Packard) 5 ㎖ 존재 하에서 섬광 계수기 중에서 계수하였다. 각 디스크 상의 방사능의 양으로부터, 전체 DNA 합성량을 계산하였다.The susceptibility of DNA polymerase to ddNTP in this example was determined by measuring the ability of ddNTP at various concentrations to inhibit standard DNA synthesis reactions. DNA synthesis assays are described in Tabor and Richardson J. Biol. Chem. 6447, 1989]. 40-mer primer and M13 mGP1-2 template were as described in Example 3. Primer was a reaction mixture containing 2 g of M13 mGP1-2 DNA, 6 pmol primer (10-fold excess to template), 40 mM Tris-HCl, pH 6.0, 10 mM MgCl 2 , and 100 mM NaCl (1 × = 25 L) Annealed to M13 mGP1-2 single stranded DNA template. The mixture was incubated at 65 ° C. for 2 minutes and then cooled to room temperature over 30 minutes. Standard reaction mixture (45 L) contained 22 mM Tris-HCl, pH 8.0, 5.5 mM MgCl 2 , 55 mM NaCl, 300 M dGTP, dATP, dCTP and [ 3 H] TTP (30 cpm / pmol) The concentration of one or all four ddNTPs was varied. The reaction mixture also contained 10 ng of yeast inorganic pyrophosphatase, which inhibited pyrophosphoresis, which could otherwise increase clear identification by DNA polymerases. Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. The mixture was incubated at 37 ° C. for 1 minute (70 ° C. for thermophilic DNA polymerase) and the reaction diluted in 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM 2-mecaptoethanol and 0.05% bovine serum albumin. It was initiated by adding 5 liters of purified water of each dilution (0.01 to 1 unit) of each DNA polymerase to be made. The reaction was terminated by addition of 5 L of 100 mM EDTA and spotted on a 45 L Whatman DE81 filter disc. The disks were washed with 150 ml of 0.3 M ammonium formate, pH 8.0 four exchanges followed by 150 ml of 90% ethanol twice exchange and each was run for 5-10 minutes. The disks were then dried under a heat lamp and counted in a scintillation counter in the presence of 5 ml of fluorine (Opti-Fluor O, Packard). From the amount of radioactivity on each disk, the total amount of DNA synthesis was calculated.

시험되는 특정 DNA 폴리머라제는 상기 제시한 것들과 다른 최적 완충액, pH, 염 및 반응 조건을 가질 수 있다. 각각의 DNA 폴리머라제는 그 효소에 대해 최적의 특이적인 폴리머라제를 초래하는 조건하에서 시험되어야 한다.The particular DNA polymerase tested may have optimal buffers, pH, salts and reaction conditions that differ from those set forth above. Each DNA polymerase should be tested under conditions that result in an optimal specific polymerase for that enzyme.

주어진 DNA 폴리머라제의 변형이 디데옥시뉴클레오티드에 대해 식별하는 그의 능력에 있어서 감소를 초래하는지를 결정하기 위하여, 먼저 일련의 반응을 ddNTP의 부재하에서 DNA 폴리머라제의 농도를 변화시켜 수행하여 활성이 효소의 변형 및 비변형 형태 모두에 대한 효소 농도에서 대략 선형으로 변화하는 범위를 결정하였다. 효소의 두 형태에 대해 이 선형 범위에 존재하는 효소 농도를 선택하였다; 즉, 주형의 약 30%가 10분 반응 내에 복제되는 효소 농도가 그러한 선형 범위 내에 있을 것 같다. In order to determine if a modification of a given DNA polymerase results in a decrease in its ability to discriminate against dideoxynucleotides, a series of reactions are first performed by varying the concentration of DNA polymerase in the absence of ddNTP to modify the enzyme. And ranges that varied approximately linearly in enzyme concentration for both and unmodified forms. For both forms of enzymes, enzyme concentrations present in this linear range were selected; That is, enzyme concentrations where about 30% of the template replicates in a 10 minute reaction are likely to fall within such a linear range.

일단 적합한 효소 농도가 선택되면, 일련의 반응은, DNA 합성을 50% 억제하는데 필요한 농도를 결정하기 위해, 혼합물 중의 한 ddNTP 또는 바람직하게는 모든 4종의 ddNTP 중 어느 것의 양을 변화시켜 수행한다. 예를 들면, 상기한 조건 (300 M 4dNTP) 하에서, 4 ddNTP의 혼합물의 다음의 농도가 다음의 6 개의 DNA 폴리머라제에 대한 DNA 합성을 50% 억제하는데 필요하다.Once a suitable enzyme concentration is selected, a series of reactions are performed by varying the amount of one ddNTP or preferably all four ddNTPs in the mixture to determine the concentration required to inhibit 50% DNA synthesis. For example, under the conditions described above (300 M 4dNTP), the next concentration of a mixture of 4 ddNTPs is needed to inhibit DNA synthesis 50% for the next 6 DNA polymerases.

폴리머라제      Polymerase 50%억제를 위한 [4ddNTP] [4ddNTP] for 50% Inhibition T7 DNA 폴리머라제 T7 DNA Polymerase 0.1 μM  0.1 μM T7 DNA 폴리머라제 Y526F T7 DNA Polymerase Y526F 300 μM  300 μM 대장균 DNA 폴리머라제 I E. coli DNA polymerase I 20 μM  20 μM 대장균 DNA 폴리머라제 I F762Y Escherichia coli DNA polymerase I F762Y 0.04 μM  0.04 μM Taq DNA 폴리머라제 Taq DNA Polymerase 150 μM  150 μM Taq DNA 폴리머라제 F667Y Taq DNA Polymerase F667Y 0.4 μM  0.4 μM

이 시험은 신규 DNA 폴리머라제 중의 변형이 ddNTP에 대한 그의 식별 능력을 감소시키는지를 결정하는데 사용될 수 있으며; 이 돌연변이가 이 효과를 갖는 다면, 4 ddNTP의 더 높은 농도가 상기한 분석에서 DNA 합성의 50%를 억제하는데 필요할 것이다.This test can be used to determine if modifications in novel DNA polymerases reduce their ability to identify ddNTPs; If this mutation had this effect, higher concentrations of 4 ddNTPs would be needed to inhibit 50% of DNA synthesis in the assay described above.

실시예 9. [a-Example 9. [a- 3232 P]dAMP의 합성 프라이머-주형 복합체 내로의 혼입의 측정에 의한 디데옥시뉴클레오티드의 혼입의 효율의 측정Measurement of the efficiency of incorporation of dideoxynucleotides by measurement of incorporation of P] dAMP into the synthetic primer-template complex

이 실시예에서 dNTP 및 ddNTP 사이의 경쟁을 합성 프라이머-주형에서 단일 부위에 사용하기 위해 분석하였다. 이 분석은 이것이 단일 부위에 대한 두 기질의 사용을 제한하며 식별에 있어서 서열 특이성 변이성의 문제를 피한다는 점에 있어서 다른 것과는 상이하다.In this example the competition between dNTP and ddNTP was analyzed for use at a single site in the synthetic primer-template. This analysis differs from others in that it limits the use of two substrates for a single site and avoids the problem of sequence specificity variability in identification.

이 비교적 단순한 분석은 ddNTP에 대해 식별하는 그들의 능력에 대한 DNA 폴리머라제의 일차적인 스크리닝에 적합한 반면, 실시예 6-8에 제시된 분석의 배제에 대해 사용되지 않아야 하는데 간혹 ddNTP에 대한 식별이 인접 서열에 의해 강하게 영향을 받기 때문이며, 이는 DNA 서열 분석에 대한 중요한 문제이다[Tabor and Richardson, 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990].While this relatively simple assay is suitable for the primary screening of DNA polymerases for their ability to identify ddNTPs, it should not be used for the exclusion of the assays presented in Examples 6-8, in which the identification for ddNTPs sometimes occurs in adjacent sequences. It is strongly influenced by, which is an important issue for DNA sequencing [Tabor and Richardson, 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990].

다음에 나타낸 두 프라이머-주형이 본 실시예에서 사용되었다. 처음의 것은 dATP 대 ddATP 사이의 식별을 결정하기 위해 사용된 반면, 두번째의 것은 dCTP 대 ddCTP, dTTP 대 ddTTP 및 dGTP 대 ddGTP 사이를 식별하는 것을 결정하기 위해 사용되었다.The two primer-templates shown below were used in this example. The first was used to determine the distinction between dATP to ddATP, while the second was used to determine the distinction between dCTP to ddCTP, dTTP to ddTTP and dGTP to ddGTP.

프라이머-주형 A:Primer-Template A:

5' GGCGACGTTGTAAAACGACGGCCAGTGCCA 3'5 'GGCGACGTTGTAAAACGACGGCCAGTGCCA 3'

3' GCTGCAACATTTTGCTGCCGGTCACGGTTCCCC 5'3 'GCTGCAACATTTTGCTGCCGGTCACGGTTCCCC 5'

프라이머-주형 BPrimer-Template B

5' GGCGACGTTGTAAAACGACGGCCAGTGCCA 3'5 'GGCGACGTTGTAAAACGACGGCCAGTGCCA 3'

3' GCTGCAACATTTTGCTGCCGGTCACGGTCAGTTTT 5'3 'GCTGCAACATTTTGCTGCCGGTCACGGTCAGTTTT 5'

각각의 반응 혼합물은 각 프라이머 및 주형을 25 pmol을 함유한다. 프라이머 및 주형을 함께 혼합하고 40 mM Tris-HCl, pH 8.0, 10 mM MgCl2, 및 100 mM NaCl을 함유하는 반응 혼합물 중에 어닐링시켰다. 이 혼합물을 65℃에서 2 분 동안 인큐베이션시키고 이어서 30분에 걸쳐서 실온까지 냉각시켰다. 반응을 위한 표준 반응 혼합물(45ℓ)은 22 mM Tris-HCl, pH 8.0, 5.5 mM MgCl2, 55 mM NaCl, 프라이머-주형 A 복합체 25pmol, 5 M [a-32P]dGTP (4000 cpm/pmol)을 함유하였고 dATP 및 ddATP의 농도를 변화시켰다. 반응 혼합물은 또한 10 ng의 효모 무기 피로포스파타아제를 함유시켜 달리 DNA 폴리머라제에 의한 명백한 식별을 달리 증대시킬 수 있는 피로포스포라이시스를 억제시켰다[참조: Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. 혼합물은 37℃에서 1분 동안(호열성 DNA 폴리머라제에 대해서는 70℃) 인큐베이션시키고, 반응은 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10mM 2-메캅토에탄올 및 0.05% 소혈청 알부민 중에 희석된, 분석하고자 하는 각 DNA 폴리머라제의 희석물(0.01 내지 1 단위)의 정제수 5ℓ를 첨가함으로써 개시하였다. 반응은 100 mM EDTA 5ℓ를 첨가하여 종결시키고, 45ℓ을 와트만(Whatman) DE81 필터 디스크 상에 스폿팅시켰다. 디스크들을 0.3M 암모늄 포르메이트 150 ㎖, pH 8.0를 사용한 4회 교환에 이어, 90% 에탄올 150 ㎖을 사용한 2회 교환시켜 세척하고 각각은 5 - 10분 동안 수행하였다. 이어서 디스크들을 가열 램프 하에서 건조시키고, 플루오르(Opti-Fluor O, Packard) 5 ㎖ 존재 하에서 섬광 계수기 중에서 계수하였다. 각 디스크 상의 방사능의 양으로부터, 혼입되는 [32P]dGTP의 양을 결정하였다. 일단 단일 dAMP 잔기가 혼입되어 dGMP 잔기의 혼입에 대한 블록을 제거한다고 가정을 하면, 4 개의 [32P]dGMP가 각 프라이머가 혼입될 것이고, 따라서 혼입되는 dAMP의 수는 혼입되는 dGMP의 수의 1/4이다.Each reaction mixture contains 25 pmol of each primer and template. Primers and templates were mixed together and annealed in a reaction mixture containing 40 mM Tris-HCl, pH 8.0, 10 mM MgCl 2 , and 100 mM NaCl. The mixture was incubated at 65 ° C. for 2 minutes and then cooled to room temperature over 30 minutes. Standard reaction mixture (45 L) for the reaction was 22 mM Tris-HCl, pH 8.0, 5.5 mM MgCl 2 , 55 mM NaCl, Primer-Template A Complex 25 pmol, 5 M [a- 32 P] dGTP (4000 cpm / pmol) And the concentrations of dATP and ddATP were varied. The reaction mixture also contained 10 ng of yeast inorganic pyrophosphatase, which inhibited pyrophosphoresis, which could otherwise increase the apparent identification by DNA polymerase. Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. The mixture was incubated at 37 ° C. for 1 minute (70 ° C. for thermophilic DNA polymerase) and the reaction diluted in 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM 2-mecaptoethanol and 0.05% bovine serum albumin. It was initiated by adding 5 liters of purified water of each dilution (0.01 to 1 unit) of each DNA polymerase to be made. The reaction was terminated by addition of 5 L of 100 mM EDTA and 45 L spotted on Whatman DE81 filter discs. The disks were washed by four exchanges with 150 mL of 0.3 M ammonium formate, pH 8.0 followed by two exchanges with 150 mL of 90% ethanol and each for 5-10 minutes. The disks were then dried under a heat lamp and counted in a scintillation counter in the presence of 5 ml of fluorine (Opti-Fluor O, Packard). From the amount of radioactivity on each disk, the amount of [ 32 P] dGTP incorporated was determined. Assuming that a single dAMP residue is incorporated to remove the block for incorporation of the dGMP residue, four [ 32 P] dGMP will incorporate each primer, so the number of dAMPs incorporated is 1 of the number of dGMPs incorporated. / 4.

모든 반응들은 분석되는 DNA 폴리머라제의 일정량을 사용하였다; DNA 폴리머라제의 양은 10 M dATP의 존재 및 ddATP의 부재하에서 10분의 반응에서 주형의 단일 가닥 영역의 전체 dCMP 잔기의 50%를 복제하는데 충분해야 한다. 시험되는 특정 DNA 폴리머라제는 상기 제시한 것들과 다른 최적 완충액, pH, 염 및 반응 조건을 가질 수 있다. 각각의 DNA 폴리머라제는 그 효소에 대해 최적의 특이적인 폴리머라제를 초래하는 조건하에서 시험되어야 한다. dATP 또는 ddATP 중 어느 것도 존재하지 않는 대조 반응들도 또한 수행되어야 하고; 이는 각 시료로부터 제해야하는 배경 DNA 합성으로 정의된다. 일반적으로 ddATP가 존재할 때 얻어지는 DNA 합성의 10% 미만이다.All reactions used a certain amount of DNA polymerase to be analyzed; The amount of DNA polymerase should be sufficient to replicate 50% of the total dCMP residues of the single stranded region of the template in the presence of 10 M dATP and in the absence of ddATP for 10 minutes. The particular DNA polymerase tested may have optimal buffers, pH, salts and reaction conditions that differ from those set forth above. Each DNA polymerase should be tested under conditions that result in an optimal specific polymerase for that enzyme. Control reactions in which neither dATP nor ddATP are present should also be performed; This is defined as the background DNA synthesis that should be subtracted from each sample. Generally less than 10% of the DNA synthesis obtained when ddATP is present.

이어서, 10 M dATP 및 다양한 농도의 ddATP를 사용하여 반응을 수행하여, DNA 합성을 50% 억제하는데 필요한 ddATP의 양을 결정하였다. 다음의 표에 10 M dATP의 존재하에서 DNA 합성을 50% 억제하는데 필요한 ddATP의 농도의 예를 나타냈다.The reaction was then performed with 10 M dATP and various concentrations of ddATP to determine the amount of ddATP needed to inhibit 50% DNA synthesis. The following table shows an example of the concentration of ddATP required to inhibit 50% DNA synthesis in the presence of 10 M dATP.

폴리머라제      Polymerase 50%억제를 위한 [ddATP] [DdATP] for 50% Inhibition T7 DNA 폴리머라제 T7 DNA Polymerase 30 μM  30 μM T7 DNA 폴리머라제 Y526F T7 DNA Polymerase Y526F >500 μM  > 500 μM 대장균 DNA 폴리머라제 I E. coli DNA polymerase I >500 μM  > 500 μM 대장균 DNA 폴리머라제 I F762Y Escherichia coli DNA polymerase I F762Y 6 μM  6 μM Taq DNA 폴리머라제 Taq DNA Polymerase >500 μM  > 500 μM Taq DNA 폴리머라제 F667Y Taq DNA Polymerase F667Y 5 μM  5 μM

ddGTP, ddTTP 또는 ddCTP에 대한 식별을 측정하는 유사한 시험을 수행하기 위해, 반응을 프라이머-주형 B를 프라이머-주형 A 대신에 사용하고, 10 M dGTP, dTTP 및 dCTP 및 5 M [a-32P]dATP (4,000 cpm/pmol) 및 다양한 농도의 ddGTP, ddGTP 또는 ddCTP 중 하나를 사용한 것을 제외하고는 상기한 바와 동일하게 수행하였다.To perform a similar test to determine the identification for ddGTP, ddTTP or ddCTP, the reaction was used with primer-template B instead of primer-template A, 10 M dGTP, dTTP and dCTP and 5 M [a- 32 P] The same procedure was performed as above except that dATP (4,000 cpm / pmol) and one of various concentrations of ddGTP, ddGTP or ddCTP were used.

다른 실시예와 마찬가지로, 3'-5' 엑소뉴클레아제 활성을 갖는 DNA 폴리머라제는 이 분석을 방해할 수 있으며, 이는 유사체의 혼입 농도에서 식별에 기인한 것보다 ddNTP에 대해 더욱 식별하게 한다. 또한, 엑소뉴클레아제 활성을 높은 수준으로 갖는 효소들은 반응 혼합물(특히, 이들 반응에서 존재하는 dNTP의 상대적으로 낮은 농도를 갖는) 중에서 dNTP를 모두 소모시켜 순수한 DNA 합성(예, 천연 T7 DNA 폴리머라제, 예를 들면, Tabor and Richardson. 264 J. Biol. Chem. 6447, 1989 참조)이 일어나지 않는 것을 초래할 수 있다. 이들 경우에, DNA 폴리머라제의 농도 및 반응의 인큐베이션 시간을 조정하여 ddNTP의 부재하에서 DNA 합성의 최적 농도를 얻는다.As with other examples, DNA polymerases with 3'-5 'exonuclease activity may interfere with this assay, which allows for more identification for ddNTPs than due to identification at the incorporation concentrations of analogs. In addition, enzymes with high levels of exonuclease activity consume all of the dNTP in the reaction mixture (especially with relatively low concentrations of dNTP present in these reactions), resulting in pure DNA synthesis (eg, native T7 DNA polymerase). , See, eg, Tabor and Richardson. 264 J. Biol. Chem. 6447, 1989). In these cases, the concentration of DNA polymerase and the incubation time of the reaction are adjusted to obtain the optimal concentration of DNA synthesis in the absence of ddNTP.

실시예 10. [a-Example 10. [a- 3232 P]ddNMP의 합성 프라이머-주형 복합체 내로의 혼입 효율의 측정Measurement of incorporation efficiency of P] ddNMP into synthetic primer-template complex

이 실시예에서 dNMP 및 ddNMP 사이의 경쟁을 합성 프라이머-주형의 단일 부위에서 혼입에 대해 분석하였다. 이 분석은 표지가 [a-32P]ddATP이고, 따라서 ddATP의 혼입을 측정한다는 점에서 실시예 9와는 상이하다. 이 분석은 ddNTP가, 프라이머의 3' 말단내로 혼입되거나 또는 단순히 DNA 폴리머라제에 결합함으로써 실제로 프라이머 내로 혼입되지 않고 추가의 DNA 합성을 방해하는, 사슬 종결제로서 작용하여 DNA 폴리머라제를 억제하는지를 시험하는데도 또한 사용될 수 있다.In this example the competition between dNMP and ddNMP was analyzed for incorporation at a single site of the synthetic primer-template. This analysis differs from Example 9 in that the label is [a- 32 P] ddATP and therefore measures the incorporation of ddATP. This assay also tests whether ddNTPs inhibit DNA polymerase by acting as a chain terminator that is incorporated into the 3 'end of the primer or simply binds to the DNA polymerase and does not actually incorporate into the primer and interfere with further DNA synthesis. It can also be used.

다음의 예에서 ddAMP의 혼입을 [a-32P]ddATP 및 프라이머-주형 A (실시예 9)를 사용하여 측정하였다.In the following example the incorporation of ddAMP was measured using [a- 32 P] ddATP and primer-template A (Example 9).

프라이머-주형 A:Primer-Template A:

5' GGCGACGTTGTAAAACGACGGCCAGTGCCA 3'5 'GGCGACGTTGTAAAACGACGGCCAGTGCCA 3'

3' GCTGCAACATTTTGCTGCCGGTCACGGTTCCCC 5'3 'GCTGCAACATTTTGCTGCCGGTCACGGTTCCCC 5'

[a-32P]ddGMP, [a-32P]ddCMP 및 [a-32P]ddTMP의 혼입은 적절한 주형(예컨대, 실시예 9에서의 프라이머-주형 B) 상에서 마찬가지로 시험될 수 있다.The incorporation of [a- 32 P] ddGMP, [a- 32 P] ddCMP and [a- 32 P] ddTMP can be tested similarly on appropriate templates (eg, primer-template B in Example 9).

각각의 반응 혼합물은 각 프라이머 및 주형(프라이머-주형 A, 상기 참조)을 25 pmol을 함유한다. 프라이머 및 주형을 함께 혼합하고 40 mM Tris-HCl, pH 8.0, 10 mM MgCl2, 및 100 mM NaCl을 함유하는 반응 혼합물(1X= 10ℓ) 중에 어닐링시켰다. 이 혼합물을 65℃에서 2 분 동안 인큐베이션시키고 이어서 30분에 걸쳐서 실온까지 냉각시켰다. 반응을 위한 표준 반응 혼합물(45ℓ)은 22 mM Tris-HCl, pH 8.0, 5.5 mM MgCl2, 55 mM NaCl, 프라이머-주형 A 복합체 25pmol, 찬 ddATP로 4,000 cpm/pmol의 효소 활성으로 희석시킨 2.5M [a-32P]ddATP (Amersham PB10235, >5000 Ci/mmol)을 함유하였고, dATP의 농도를 변화시켰다. 반응 혼합물은 또한 10 ng의 효모 무기 피로포스파타아제를 함유시켜 달리 DNA 폴리머라제에 의한 명벽한 식별을 달리 증대시킬 수 있는 피로포스포라이시스를 억제시켰다[참조: Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. 혼합물은 37℃에서 1분 동안(호열성 DNA 폴리머라제에 대해서는 70℃) 인큐베이션시키고, 반응은 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10mM 2-메캅토에탄올 및 0.05% 소혈청 알부민 중에 희석된, 분석하고자 하는 각 DNA 폴리머라제의 희석물(0.01 내지 1 단위)의 정제수 5ℓ를 첨가함으로써 개시하였다. 혼합물을 37℃에서 10분 동안(호열성 DNA 폴리머라제에 대해서는 70℃) 추가로 인큐베이션시켰다. 반응은 100 mM EDTA 5ℓ를 첨가하여 종결시키고, 45ℓ을 와트만(Whatman) DE81 필터 디스크 상에 스폿팅시켰다. 디스크들을 0.3M 암모늄 포르메이트 150 ㎖, pH 8.0를 사용한 4회 교환에 이어, 90% 에탄올 150 ㎖을 사용한 2회 교환시켜 세척하고 각각은 5 - 10분 동안 수행하였다. 이어서 디스크들을 가열 램프 하에서 건조시키고, 플루오르(Opti-Fluor O, Packard) 5 ㎖ 존재 하에서 섬광 계수기 중에서 계수하였다. 각 디스크 상의 방사능의 양으로부터, 혼입되는 [32P]ddAMP의 양을 결정하였다.Each reaction mixture contains 25 pmol of each primer and template (primer-template A, see above). Primers and templates were mixed together and annealed in a reaction mixture (1 × = 10 L) containing 40 mM Tris-HCl, pH 8.0, 10 mM MgCl 2 , and 100 mM NaCl. The mixture was incubated at 65 ° C. for 2 minutes and then cooled to room temperature over 30 minutes. The standard reaction mixture for reaction (45 L) was 2.5M diluted with enzymatic activity of 4,000 cpm / pmol with 22 mM Tris-HCl, pH 8.0, 5.5 mM MgCl 2 , 55 mM NaCl, 25 pmol primer-template A complex, cold ddATP [a- 32 P] ddATP (Amersham PB10235,> 5000 Ci / mmol) was contained and the concentration of dATP was varied. The reaction mixture also contained 10 ng of yeast inorganic pyrophosphatase, which inhibited pyrophosphoresis, which could otherwise increase clear identification by DNA polymerases. Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. The mixture was incubated at 37 ° C. for 1 minute (70 ° C. for thermophilic DNA polymerase) and the reaction diluted in 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM 2-mecaptoethanol and 0.05% bovine serum albumin. It was initiated by adding 5 liters of purified water of each dilution (0.01 to 1 unit) of each DNA polymerase to be made. The mixture was further incubated at 37 ° C. for 10 minutes (70 ° C. for thermophilic DNA polymerase). The reaction was terminated by addition of 5 L of 100 mM EDTA and 45 L spotted on Whatman DE81 filter discs. The disks were washed by four exchanges with 150 mL of 0.3 M ammonium formate, pH 8.0 followed by two exchanges with 150 mL of 90% ethanol and each for 5-10 minutes. The disks were then dried under a heat lamp and counted in a scintillation counter in the presence of 5 ml of fluorine (Opti-Fluor O, Packard). From the amount of radioactivity on each disk, the amount of [ 32 P] ddAMP incorporated was determined.

모든 반응들은 분석되는 DNA 폴리머라제의 일정량을 사용하였다; DNA 폴리머라제의 양은 dATP의 부재하에서 10분의 반응에서 프라이머-주형 A 내로의 혼입의 가장 높은 수준을 나타내는 농도이어야 한다. 시험되는 특정 DNA 폴리머라제는 상기 제시한 것들과 다른 최적 완충액, pH, 염 및 반응 조건을 가질 수 있다. 각각의 DNA 폴리머라제는 그 효소에 대해 최적의 특이적인 폴리머라제를 초래하는 조건하에서 시험되어야 한다. All reactions used a certain amount of DNA polymerase to be analyzed; The amount of DNA polymerase should be at a concentration that represents the highest level of incorporation into primer-template A in a 10 minute reaction in the absence of dATP. The particular DNA polymerase tested may have optimal buffers, pH, salts and reaction conditions that differ from those set forth above. Each DNA polymerase should be tested under conditions that result in an optimal specific polymerase for that enzyme.

이 분석을 ddNTP에 대한 식별의 수준을 결정하는데 사용하기 위해, 2.5M dATP([32P]ddATP에 대한 등몰 농도)의 존재 또는 부재하의 일정량의 DNA 폴리머라제 및 [32P]ddATP로 수행하고, dATP의 존재가 [32P]ddATP의 혼입에 미치는 효과를 결정하였다. DNA 폴리머라제가 ddAMP 및 dAMP의 혼입 사이를 식별하지 않고, 이것이 3'-5' 엑소뉴클레아제 활성을 갖지 않는 다면, dATP의 첨가는 [32P]ddATP의 혼입을 50% 억제할 것이다.For use in determining the level of the identification of the analysis to the ddNTP, and carried out with dATP in the presence or absence 2.5M under constant amount of the DNA polymerase and [32 P] ddATP of the ([32 P] equimolar concentration for ddATP), The effect of the presence of dATP on the incorporation of [ 32 P] ddATP was determined. If the DNA polymerase does not discriminate between the incorporation of ddAMP and dAMP, and it does not have 3'-5 'exonuclease activity, the addition of dATP will inhibit 50% incorporation of [ 32 P] ddATP.

이 시험은 Taq DNA 폴리머라제 F667Y 등의 ddNMP를 효율적으로 혼입시키는 DNA 폴리머라제에 대해 최선이다. ddNMP를 강하게 혼입시키는 DNA 폴리머라제에 대하여, 상기의 분석이 바람직하며, 여기서 표지는 ddNTP와 경쟁하여 사용되는 것 이외의 dNTP 중에 있으며, 이는 그 경우에 더욱 높은 농도의 ddNTP가 사용될 수 있다. 그러나, ddNMP를 강하게 식별하는 DNA 폴리머라제를 가지고, 주어진 돌연변이가 식별의 수준을 감소시키는 지를 시험하는데 관심이 있다면, 이 분석은 dATP의 부재 중에서 이 기질 상의 비변형된 DNA 폴리머라제를 분석(DNA 폴리머라제 농도의 함수로서 [32P]ddAMP의 혼입을 측정)함으로써 사용하여, 돌연변이 효소의 것에 대한 혼입비를 비교할 수 있다. 돌연변이가 ddAMP에 대한 혼입을 감소시킬 경우, 돌연변이 효소는 [32P]ddAMP의 혼입에 대한 더 높은 특이 활성을 가져야 한다.This test is the best for DNA polymerase that efficiently incorporates ddNMP, such as Taq DNA polymerase F667Y. For DNA polymerases that strongly incorporate ddNMP, the above analysis is preferred, wherein the label is in dNTP other than that used in competition with ddNTP, in which case higher concentrations of ddNTP can be used. However, if you have a DNA polymerase that strongly identifies ddNMP and are interested in testing whether a given mutation reduces the level of identification, this assay analyzes the unmodified DNA polymerase on this substrate in the absence of dATP (DNA polymer). By measuring the incorporation of [ 32 P] ddAMP as a function of lase concentration), the incorporation ratio for that of the mutant enzyme can be compared. If the mutation reduces the incorporation for ddAMP, the mutant enzyme should have higher specific activity for incorporation of [ 32 P] ddAMP.

다른 실시예와 마찬가지로, 3'-5' 엑소뉴클레아제 활성을 갖는 DNA 폴리머라제는 이 분석을 방해할 수 있으며, 이는 유사체의 혼입 농도에서 식별에 기인한 것보다 ddNTP에 대해 더욱 식별하게 한다. 또한, 실시예 9에서와 같이, 엑소뉴클레아제 활성을 높은 수준으로 갖는 효소들은 dNTP를 모두 소모시켜 순수한 [32P]ddAMP의 혼입이 일어나지 않는 것을 초래할 수 있다. 이들 경우에, DNA 폴리머라제의 농도 및 반응의 인큐베이션 시간을 조정하여 시험되는 DNA 폴리머라제에 의한 [32P]ddAMP의 혼입의 최적 수준을 얻는다.As with other examples, DNA polymerases with 3'-5 'exonuclease activity may interfere with this assay, which allows for more identification for ddNTPs than due to identification at the incorporation concentrations of analogs. In addition, as in Example 9, enzymes with high levels of exonuclease activity can consume all of dNTP resulting in no incorporation of pure [ 32 P] ddAMP. In these cases, the concentration of DNA polymerase and the incubation time of the reaction are adjusted to obtain the optimal level of incorporation of [ 32 P] ddAMP by the DNA polymerase tested.

상기한 방법 모두는 방사능에 기초하여 신장된 프라이머의 길이나 또는 프라이머 상의 DNA 합성량 중 하나를 탐지한다. DNA 폴리머라제에 의한 디데옥시뉴클레오티드의 혼입 효율은 또한 비방사능을 사용하여 측정될 수 있다. 이하에 제시한 두 실시예는 Applied Biosystems 모델 373A DNA 서열화 시스템 상에 탐지되는 형광 프라이머 또는 형광 다이데옥시 터미네이터를 사용한 것이다.All of the above methods detect either the length of elongated primer or the amount of DNA synthesis on the primer based on radioactivity. The incorporation efficiency of dideoxynucleotides by DNA polymerase can also be measured using nonradioactivity. The two examples presented below use fluorescent primers or fluorescent dideoxy terminators detected on an Applied Biosystems Model 373A DNA sequencing system.

실시예 11. 단일 가닥에 어닐링된 형광 프라이머 및 겔 전기영동을 사용한 디데옥시뉴클레오티드의 혼입 효율의 결정Example 11. Determination of the incorporation efficiency of dideoxynucleotides using fluorescent primers annealed to single strands and gel electrophoresis

본 실시예에서는 형광 표지된 프라이머를 단일 가닥 DNA에 연결시키고, DNA 합성 반응을 ddNTP에 대한 dNTP의 다양한 비를 사용하여 수행하였다. 시료들을 Applied Biosystems 모델 373A DNA 서열화 시스템 상에 부하하고, 각 형광 단편의 길이를 겔 전기영동 동안 직접 형광 탐지범에 의해 결정하였다. 반응은 문헌 [Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8332, 1990]에 기술된 바와 같이 수행하였다. 사용된 형광 프라이머는 "Fam" 프라이머(Applied Biosystems사 제품)이었다. 사용된 DNA는 실시예 3에 기술된 바의 단일 가닥 M13 mGP1-2 DNA이다. 프라이머를 M13 mGP1-2 DNA 2g, 프라이머 5ng, 40 mM Tris-HCl, pH 8.0, 10 mM MgCl2, 및 100 mM NaCl을 함유하는 반응 혼합물(1X = 10 ℓ) 중에서 M13 mGP1-2 단일 가닥 DNA 주형에 어닐링시켰다. 이 혼합물을 65℃에서 2 분 동안 인큐베이션시키고 이어서 30분에 걸쳐서 실온까지 냉각시켰다. 표준 반응 혼합물(45ℓ)은 22 mM Tris-HCl, pH 8.0, 5.5 mM MgCl2, 55 mM NaCl를 함유하였고 4종 중 하나 또는 모든 4 개의 ddNTP의 농도를 변화시켰다. 반응 혼합물은 또한 10 ng의 효모 무기 피로포스파타아제를 함유시켜 달리 DNA 폴리머라제에 의한 명벽한 식별을 달리 증대시킬 수 있는 피로포스포라이시스를 억제시켰다[참조: Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. 혼합물은 37℃에서 1분 동안(호열성 DNA 폴리머라제에 대해서는 70℃) 인큐베이션시키고, 반응은 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10mM 2-메캅토에탄올 및 0.05% 소혈청 알부민 중에 희석된, 분석하고자 하는 각 DNA 폴리머라제의 희석물(0.01 내지 1 단위)의 정제수 2ℓ를 첨가함으로써 개시하였다. 반응 혼합물을 37℃에서 10분 동안(호열성 DNA 폴리머라제에 대해서는 70℃) 추가로 인큐베이션시켰다. 반응은 20 mM EDTA 8ℓ, 1M 포타슘 아세테이트, pH 5.0 및 에탄올 60 ℓ를 첨가하여 종결시켰다. 원심분리 후, DNA를 80% 포름아미드 중에 현탁시키고, 10 mM Tris-HCl, pH 8.0, 1mM EDTA 6ℓ 중에 현탁시키고, 제조원의 절차에 따라 Applied Biosystems 모델 373A DNA 서열화 시스템 상의 폴리아크릴아미드 겔 상에 부하하기 바로 직전에 80℃에서 2 분 동안 가열하였다.In this example, fluorescently labeled primers were linked to single stranded DNA and DNA synthesis reactions were performed using various ratios of dNTP to ddNTP. Samples were loaded on an Applied Biosystems Model 373A DNA sequencing system and the length of each fluorescent fragment was determined by direct fluorescence detector during gel electrophoresis. The reaction is described in Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8332, 1990]. The fluorescent primer used was a "Fam" primer (Applied Biosystems). The DNA used is single stranded M13 mGP1-2 DNA as described in Example 3. The primers were M13 mGP1-2 single stranded DNA template in a reaction mixture (1 × = 10 L) containing 2 g of M13 mGP1-2 DNA, 5 ng of primer, 40 mM Tris-HCl, pH 8.0, 10 mM MgCl 2 , and 100 mM NaCl. Annealed. The mixture was incubated at 65 ° C. for 2 minutes and then cooled to room temperature over 30 minutes. The standard reaction mixture (45 L) contained 22 mM Tris-HCl, pH 8.0, 5.5 mM MgCl 2 , 55 mM NaCl and varied the concentration of one or all four ddNTPs. The reaction mixture also contained 10 ng of yeast inorganic pyrophosphatase, which inhibited pyrophosphoresis, which could otherwise increase clear identification by DNA polymerases. Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. The mixture was incubated at 37 ° C. for 1 minute (70 ° C. for thermophilic DNA polymerase) and the reaction diluted in 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM 2-mecaptoethanol and 0.05% bovine serum albumin. It was initiated by adding 2 liters of purified water of each dilution (0.01 to 1 unit) of each DNA polymerase to be made. The reaction mixture was further incubated at 37 ° C. for 10 minutes (70 ° C. for thermophilic DNA polymerase). The reaction was terminated by addition of 8 L 20 mM EDTA, 1 M potassium acetate, pH 5.0 and 60 L ethanol. After centrifugation, the DNA is suspended in 80% formamide, suspended in 6 l of 10 mM Tris-HCl, pH 8.0, 1 mM EDTA, and loaded onto a polyacrylamide gel on an Applied Biosystems Model 373A DNA sequencing system according to the manufacturer's procedures. Heated at 80 ° C. for 2 minutes immediately before the following.

시험되는 특정 DNA 폴리머라제는 상기 제시한 것들과 다른 최적 완충액, pH, 염 및 반응 조건을 가질 수 있다. 각각의 DNA 폴리머라제는 그 효소에 대해 최적의 특이적인 폴리머라제를 초래하는 조건하에서 시험되어야 한다. DNA 폴리머라제의 농도는 대부분의 프라이머를 적어도 수백 뉴클레오티드로 신장시키거나 또는 10분 반응으로 디데옥시뉴클레오티드가 혼입될 때까지 충분해야 한다.The particular DNA polymerase tested may have optimal buffers, pH, salts and reaction conditions that differ from those set forth above. Each DNA polymerase should be tested under conditions that result in an optimal specific polymerase for that enzyme. The concentration of DNA polymerase should be sufficient until most primers are stretched to at least several hundred nucleotides or incorporating dideoxynucleotides in a 10 minute reaction.

ddNTP에 대한 dNTP의 비를 조정하여 대략 300 염기에 대한 최적 피크 강도를 얻는다. 예를 들면, Taq DNA 폴리머라제에 대하여 대략 10 M 4 dNTP 및 200-600 M ddNTP가 최적인 반면, Taq DNA 폴리머라제 F667Y에 대하여 대략 300 M 4 dNTP 및 0.5 - 5 M ddNTP가 최적이다.Adjust the ratio of dNTP to ddNTP to obtain an optimal peak intensity for approximately 300 bases. For example, approximately 10 M 4 dNTP and 200-600 M ddNTP are optimal for Taq DNA polymerase, while approximately 300 M 4 dNTP and 0.5-5 M ddNTP are optimal for Taq DNA polymerase F667Y.

주어진 DNA 폴리머라제의 변형이 디데옥시뉴클레오티드에 대해 식별하는 그의 능력에 있어서 감소를 초래하는지를 결정하기 위하여, 반응을 변형 및 비변형 형태 모두에 대해 ddNTP에 대한 dNTP의 농도를 변화시켜 수행해야 하고, 상이한 길이의 디데옥시 말단화 단편의 강도를 비교하여 DNA 폴리머라제의 변형이 비변형된 효소 보다 더욱 효율적으로 ddNTP를 사용하는지를 결정한다. To determine whether a modification of a given DNA polymerase results in a decrease in its ability to identify for dideoxynucleotides, the reaction must be performed by varying the concentration of dNTP to ddNTP for both modified and unmodified forms, and The intensity of the dideoxy terminated fragments of length is compared to determine if modification of DNA polymerase uses ddNTP more efficiently than unmodified enzyme.

실시예 12. 겔 전기영동에 의한 형광 디데옥시뉴클레오티드의 혼입 효율의 결정Example 12 Determination of the Incorporation Efficiency of Fluorescent Dideoxynucleotides by Gel Electrophoresis

본 실시예에서는 비형광 프라이머를 단일 가닥 DNA에 연결시키고, DNA 합성 반응을 단일 형광 표지된 ddNTP에 대한 dNTP의 다양한 비를 사용하여 수행하였다. 시료들을 Applied Biosystems 모델 373A DNA 서열화 시스템 상에 부하하고, 각 형광 단편의 길이를 겔 전기영동 동안 직접 형광 탐지법에 의해 결정하였다. 본 실시예에서 사용된 프라이머는 실시예 3에서 기술된 40-mer이고, 주형은 실시예 3에 기술된 바의 단일 가닥 M13 mGP1-2 DNA이다. 프라이머를 M13 mGP1-2 DNA 2g, 프라이머 6 pmol(주형에 대해 10배 과량), 40 mM Tris-HCl, pH 8.0, 10 mM MgCl2, 및 100 mM NaCl을 함유하는 반응 혼합물(1X = 10 ℓ) 중에서 M13 mGP1-2 단일 가닥 DNA 주형에 어닐링시켰다. 이 혼합물을 65℃에서 2 분 동안 인큐베이션시키고 이어서 30분에 걸쳐서 실온까지 냉각시켰다. 표준 반응 혼합물(18ℓ)은 22 mM Tris-HCl, pH 8.0, 5.5 mM MgCl2, 55 mM NaCl를 함유하였고, 4dNTP + 4 개의 형광 표지된 ddNTP 하나의 농도를 변화시켰다.In this example, non-fluorescent primers were linked to single stranded DNA and DNA synthesis reactions were performed using various ratios of dNTPs to single fluorescently labeled ddNTPs. Samples were loaded on an Applied Biosystems Model 373A DNA sequencing system and the length of each fluorescent fragment was determined by direct fluorescence detection during gel electrophoresis. The primer used in this example is 40-mer as described in Example 3, and the template is single stranded M13 mGP1-2 DNA as described in Example 3. Primer was a reaction mixture containing 2 g of M13 mGP1-2 DNA, 6 pmol of primer (10-fold excess to template), 40 mM Tris-HCl, pH 8.0, 10 mM MgCl 2 , and 100 mM NaCl (1 × = 10 L) Annealed to M13 mGP1-2 single stranded DNA template. The mixture was incubated at 65 ° C. for 2 minutes and then cooled to room temperature over 30 minutes. The standard reaction mixture (18 L) contained 22 mM Tris-HCl, pH 8.0, 5.5 mM MgCl 2 , 55 mM NaCl, changing the concentration of 4dNTP + 4 fluorescently labeled ddNTPs.

4 개의 형광 표지된 ddNTP은 Applied Biosystems (Taq 다이데옥시 터미네이터 사이클 서열화 킷, 부분 번호 401150)로 부터 구입하였고, G, A, T 또는 C "다이데옥시 터미네이터"로서 언급된다(Taq 다이데옥시 터미네이터 사이클 서열화 킷, 부분 번호 901497, Rev. E). 반응 혼합물은 또한 10 ng의 효모 무기 피로포스파타아제를 함유시켜 달리 DNA 폴리머라제에 의한 명벽한 식별을 달리 증대시킬 수 있는 피로포스포라이시스를 억제시켰다[참조: Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. 혼합물은 37℃에서 1분 동안(호열성 DNA 폴리머라제에 대해서는 70℃) 인큐베이션시키고, 반응은 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10mM 2-메캅토에탄올 및 0.05% 소혈청 알부민 중에 희석된, 분석하고자 하는 각 DNA 폴리머라제의 희석물(0.01 내지 1 단위)의 정제수 2ℓ를 첨가함으로써 개시하였다. 반응 혼합물을 37℃에서 10분 동안(호열성 DNA 폴리머라제에 대해서는 70℃) 추가로 인큐베이션시켰다. 반응은 20 mM EDTA 8ℓ, 1M 포타슘 아세테이트, pH 5.0 및 에탄올 60 ℓ를 첨가하여 종결시켰다. 원심분리 후, DNA를 80% 포름아미드, 10 mM Tris-HCl, pH 8.0, 1mM EDTA 6ℓ 중에 현탁시키고, 제조원의 절차에 따라 Applied Biosystems 모델 373A DNA 서열화 시스템 상의 폴리아크릴아미드 겔 상에 부하하기 바로 직전에 80℃에서 2 분 동안 가열하였다. Four fluorescently labeled ddNTPs were purchased from Applied Biosystems (Taq Dideoxy Terminator Cycle Sequencing Kit, Part No. 401150) and are referred to as G, A, T or C "dideoxy Terminators" (Taq Dideoxy Terminator Cycle sequencing kit, part number 901497, Rev. E). The reaction mixture also contained 10 ng of yeast inorganic pyrophosphatase, which inhibited pyrophosphoresis, which could otherwise increase clear identification by DNA polymerases. Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. The mixture was incubated at 37 ° C. for 1 minute (70 ° C. for thermophilic DNA polymerase) and the reaction diluted in 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM 2-mecaptoethanol and 0.05% bovine serum albumin. It was initiated by adding 2 liters of purified water of each dilution (0.01 to 1 unit) of each DNA polymerase to be made. The reaction mixture was further incubated at 37 ° C. for 10 minutes (70 ° C. for thermophilic DNA polymerase). The reaction was terminated by addition of 8 L 20 mM EDTA, 1 M potassium acetate, pH 5.0 and 60 L ethanol. After centrifugation, the DNA was suspended in 6 L of 80% formamide, 10 mM Tris-HCl, pH 8.0, 1 mM EDTA, and immediately prior to loading on the polyacrylamide gel on the Applied Biosystems Model 373A DNA sequencing system according to the manufacturer's procedure. Heated at 80 ° C. for 2 min.

시험되는 특정 DNA 폴리머라제는 상기 제시한 것들과 다른 최적 완충액, pH, 염 및 반응 조건을 가질 수 있다. 각각의 DNA 폴리머라제는 그 효소에 대해 최적의 특이적인 폴리머라제를 초래하는 조건하에서 시험되어야 한다. DNA 폴리머라제의 농도는 대부분의 프라이머를 적어도 수백 뉴클레오티드로 신장시키거나 또는 10분 반응으로 디데옥시뉴클레오티드가 혼입될 때까지 충분해야 한다. Taq DNA 폴리머라제 등과 같은 5'-3' 엑소뉴클레아제 활성을 갖는 DNA 폴리머라제에 대하여, DNA 폴리머라제 농도는 단편의 5' 말단의 중요 비율을 분해하는 이 활성을 피하도록 충분히 낮게 유지되어야 한다.The particular DNA polymerase tested may have optimal buffers, pH, salts and reaction conditions that differ from those set forth above. Each DNA polymerase should be tested under conditions that result in an optimal specific polymerase for that enzyme. The concentration of DNA polymerase should be sufficient until most primers are stretched to at least several hundred nucleotides or incorporating dideoxynucleotides in a 10 minute reaction. For DNA polymerases with 5'-3 'exonuclease activity such as Taq DNA polymerase and the like, the DNA polymerase concentration should be kept low enough to avoid this activity which degrades the critical proportion of the 5' end of the fragment. .

DNA 폴리머라제가 형광 ddNTP에 대하여 강하게 또는 약하게 식별하는 지를 결정하기 위하여, 반응을 20M 4dNTP 및 Applied Biosystems (부분 번호 401150)에 의해 제공된 각 다이데옥시 터미네이터 0.01 ℓ를 사용하여 수행하였다. Taq DNA 폴리머라제를 이들 조건하에서 사용할 경우, 대부분의 형광은 겔의 선두 전면에서 미혼입된 염료-ddNTP에 존재하게나 또는 길이가 수백 염기 이상인 단편에 존재하였다. 대조적으로, Taq DNA 폴리머라제 돌연변이체 F667Y를 사용했을 경우, 이들 조건하에서 대부분의 형광은 길이가 수백 염기 미만인 단편에 존재하였고, 전체 형광의 상당히 낮은 비율이 겔의 선두 전면에서 미혼입된 염료-ddNTP에 존재하였다.To determine if the DNA polymerase strongly or weakly identifies for fluorescence ddNTP, the reaction was performed using 20 M 4dNTP and 0.01 L of each dideoxy terminator provided by Applied Biosystems (part number 401150). When Taq DNA polymerase was used under these conditions, most of the fluorescence was present in the unincorporated dye-ddNTP on the front of the gel or in fragments of several hundred bases or more in length. In contrast, when using Taq DNA polymerase mutant F667Y, most of the fluorescence was present in fragments of several hundred bases in length under these conditions, with a significantly lower percentage of total fluorescence unincorporated dye-ddNTP at the front of the gel. Existed at

주어진 DNA 폴리머라제의 변형이 디데옥시뉴클레오티드에 대해 식별하는 그의 능력에 있어서 감소를 초래하는지를 결정하기 위하여, 반응을 비변형 및 변형 DNA 폴리머라제 모두에 대해 다이데옥시 터미네이터에 대한 dNTP의 농도를 변화시켜 수행하고, 결과의 형광 단편의 평균 길이를 비교하여 변형된 DNA 폴리머라제가 비변형된 효소보다 다이데옥시 터미네이터를 더욱 효율적으로 사용하는지를 결정하였다.To determine whether a modification of a given DNA polymerase results in a decrease in its ability to identify for dideoxynucleotides, the reaction can be varied by varying the concentration of dNTPs for the dideoxy terminator for both unmodified and modified DNA polymerases. The average lengths of the resulting fluorescent fragments were compared to determine if the modified DNA polymerase uses the dideoxy terminator more efficiently than the unmodified enzyme.

다음은 상이한 DNA 폴리머라제에 의해 합성된 디데옥시 종결화 단편으로부터 생성된 밴드 강도의 균일성을 측정하기 위한 시험을 제공한다.The following provides a test to determine the uniformity of band intensities generated from dideoxy terminated fragments synthesized by different DNA polymerases.

실시예 13. M13 DNA 5' Example 13. M13 DNA 5 ' 3232 P] 표지된 40-mer프라이머 및 겔 전기영동을 사용한 디데옥시뉴클레오티드의 혼입의 균일성의 측정P] Measurement of uniformity of incorporation of dideoxynucleotides using labeled 40-mer primers and gel electrophoresis

본 실시예에서는 디데옥시뉴클레오티드 혼입의 균일화를 단일 가닥 M13 DNA 주형 상에 신장된 5' 32P] 표지된 40-mer 프라이머 상에서 측정하였다. 3 가지의 활성이 디데옥시 종결화된 단편의 밴드 강도에 있어서 변이성을 유발할 수 있다. 하나는 일부 서열에서 선별적일 수 있는 엑소뉴클레아제 활성으로; 이는 활성을 화학적 또는 유전적 수단 중 어느 하나에 의해 선택적으로 제거함으로써 피할 수 있다 [예를 들면, Tabor and Richardson, 264, J. Biol. Chem. 6447, 1989 참조].In this embodiment, a single uniform dideoxy nucleotide incorporation was measured on a strand of 5 '32 P] labeled 40-mer M13 primer extension on a template DNA. Three activities can cause variability in band strength of dideoxy terminated fragments. One with exonuclease activity, which may be selective in some sequence; This can be avoided by selectively removing the activity by either chemical or genetic means [see, eg, Tabor and Richardson, 264, J. Biol. Chem. 6447, 1989].

두번째는 피로포스포로라이시스로서; 이는 DNA 합성 동안에 축적되는 피로포스페이트를 분해하고, 피로포스포로라이시스에 대한 필요한 기질을 반응 혼합물에 포함시킴으로써 용이하게 피할 수 있다. 세번째는 디데옥시뉴클레오티드의 혼입에 있어서 서열 특이성 변이성이다. 밴드 강도에 있어서 변이성은 DNA 합성 분석에 해로우며, 측정되는 DNA 서열의 정확도를 감소시킨다. 이 시험은 디데옥시뉴클레오티드를 더욱 효율적으로 혼입하는 돌연변이체 DNA 폴리머라제를 포함하는 상이한 DNA 폴리머라제에 의해 합성되는 단편에 있어서 밴드 강도에 있어서 변이성의 정도를 비교하기 위해 설계하였다.The second is pyrophosphorolysis; This can be easily avoided by degrading pyrophosphate that accumulates during DNA synthesis and including the necessary substrates for pyrophosphorosis in the reaction mixture. Third is sequence specificity variation in incorporation of dideoxynucleotides. Variability in band intensity is detrimental to DNA synthesis analysis and reduces the accuracy of the DNA sequence measured. This test was designed to compare the degree of variability in band intensities for fragments synthesized by different DNA polymerases, including mutant DNA polymerases that incorporate more efficiently dideoxynucleotides.

본 실시예에서 사용된 프라이머, 주형 및 반응 조건은 실시예 6 및 7에 기술된 것과 동일하다. 주형은 실시예 3에 기술된 바의 단일 가닥 M13 mGP1-2 DNA이고, 프라이머도 역시 실시예 3에 기술된 40-mer이다. 반응 조건은 완충액, pH, 염 및 반응 온도에 관련하여 시험되는 DNA 폴리머라제에 대해 최적인 것을 사용하였다. 마그네슘이 반응 혼합물 중에 존재하는 유일한 금속 이온인 것이 바람직하다(즉, 반응은 망간 이온을 첨가하지 않고 수행된다). DNA 폴리머라제의 농도는 대부분의 프라이머가 10분 반응으로 신장되고 디데옥시뉴클레오티드의 혼입에 의해 종결되도록 선택한다. ddNTP에 대한 dNTP의 비를 시험되는 특정 DNA 폴리머라제에 대해 조정하여 평균 단편 길이가 대략 100-300 뉴클레오티드가 되게 한다. ddCTP는 이 디데옥시뉴클레오티드로 종결화된 단편들이 강도에 있어서 가장 강한 변이성을 갖는 경향이 있기 때문에 균일성의 시험에 사용되는 바람직한 ddNTP이다[예를 들면, Tabor and Richardson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 4076, 1989 참조]. 겔 전기영동, 자동방사선사진 및 겔의 주사 또는 포스포이미저 분석 중 어느 하나에 의한 밴드 강도의 분석을 실시예 6에 기술된 바와 같이 수행하였다. 전기영동은 길이가 대략 55 뉴클레오티드인 단편들이 겔의 바닥에 도달할 때(염료 브로모 페놀 블루우가 겔의 바닥에서 벗어나고, 염료 크실렌 시아놀이 겔의 바닥으로부터 대략 8 ㎝에 존재할 때)까지 수행한다.The primers, templates and reaction conditions used in this example are the same as described in Examples 6 and 7. The template is a single stranded M13 mGP1-2 DNA as described in Example 3 and the primer is also a 40-mer as described in Example 3. Reaction conditions were used that were optimal for the DNA polymerase tested in relation to buffer, pH, salt and reaction temperature. It is preferred that magnesium is the only metal ion present in the reaction mixture (ie the reaction is carried out without addition of manganese ions). The concentration of DNA polymerase is chosen such that most primers are elongated in a 10 minute reaction and terminated by incorporation of dideoxynucleotides. The ratio of dNTPs to ddNTPs is adjusted for the particular DNA polymerase tested to give an average fragment length of approximately 100-300 nucleotides. ddCTP is the preferred ddNTP used for testing of uniformity because fragments terminated with these dideoxynucleotides tend to have the strongest variability in strength [eg, Tabor and Richardson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 4076, 1989]. Analysis of band intensities by either gel electrophoresis, autoradiography and gel injection or phosphoimator analysis was performed as described in Example 6. Electrophoresis is performed until fragments of approximately 55 nucleotides in length reach the bottom of the gel (dye bromo phenol blue cow is off the bottom of the gel and dye xylene cyanool is approximately 8 cm from the bottom of the gel).

주어진 일렬의 ddNMP 종결된 단편, 예컨대 일렬의 ddCMP 종결화된 단편에 대하여, 겔의 바닥으로부터 처음 20개의 단편의 강도를 바람직하게는 포스포이미저 분석에 의해 결정한다. 별법으로는 자동방사선사진을 화상 밀도계에 의해 주사시켜 처음 20개의 단편의 상대 강도를 결정한다. 이어서 이들 강도들을 이들의 변이성을 측정하기 위해 실시예 6에 기술된 바와 같이 통계학적으로 분석한다. 예를 들면, 그 값은 매킨토시 프로그램인 Kaleidograph 버젼 3.0 (Synergy Software)를 사용하여 플로팅될 수 있다. 결과의 플롯은 이 함수에 대한 Kaleidograph 라이브러리 루틴(library routine)을 사용하여 지수 붕괴 곡선에 맞춘다. R2, 데이터에 대한 상관지수는 Kaleidograph 라이브러리 루틴에 의해 계산된다. 이는 밴드 강도에 있어서 변이성의 척도이다. 신규 DNA 폴리머라제를 사용하여 R2에 대해 얻은 값은 공지의 DNA 폴리머라제, 예를 들면, 마그네슘 또는 망간의 존재 중에서 28 T7 DNA 폴리머라제(SEQUENASE 버젼 2.0, United States Biochemical Corporation), 대장균 DNA 폴리머라제 I(클레나우 단편 또는 돌연변이 F762Y를 갖는 클레나우 단편) 또는 Taq DNA 폴리머라제(야생형 또는 돌연변이체 F667Y)를 사용하여 얻어진 것들에 비교한다 [참조: Tabor and Richardson, 265, J. Biol. Chem. 8332, 1990]. 이들 공지의 DNA 폴리머라제에 대하여 얻어진 R2 값은 그의 균일성에 대한 신규 DNA 폴리머라제를 비교하는 표준으로써 사용한다.For a given row of ddNMP terminated fragments, such as a row of ddCMP terminated fragments, the strength of the first 20 fragments from the bottom of the gel is preferably determined by phosphoimizer analysis. Alternatively, autoradiography is scanned with an image density meter to determine the relative intensity of the first 20 fragments. These intensities are then statistically analyzed as described in Example 6 to determine their variability. For example, the value can be plotted using the Macintosh program Kaleidograph version 3.0 (Synergy Software). The plot of the result fits the exponential decay curve using the Kaleidograph library routine for this function. R 2 , the correlation index for the data is calculated by the Kaleidograph library routines. This is a measure of variability in band intensity. The values obtained for R 2 using the novel DNA polymerase are determined by 28 T7 DNA polymerase (SEQUENASE version 2.0, United States Biochemical Corporation), E. coli DNA polymerase in the presence of known DNA polymerases, eg magnesium or manganese. Compare to I (Klenau fragment or Klenau fragment with mutant F762Y) or Taq DNA polymerase (wild type or mutant F667Y). Tabor and Richardson, 265, J. Biol. Chem. 8332, 1990]. The R 2 values obtained for these known DNA polymerases are used as a standard to compare new DNA polymerases to their uniformity.

실시예 14. 단일 가닥 M13 DNA DNA-비표지된 프라이머 복합체 및 겔 전기영동을 사용한 [a-Example 14. Single stranded M13 DNA DNA-labeled primer complex and gel electrophoresis [a- 3232 P]ddNMP의 혼입의 균일성의 측정Measurement of uniformity of incorporation of P] ddNMP

본 실시예에서는 디데옥시뉴클레오티드 혼입의 균일화를 단일 가닥 M13 DNA 주형 상에 신장된 비표지된 프라이머를 사용하여 측정하고, [a-32P]ddNTP의 존재 중에서 DNA 합성을 수행하였다. 실시예 13에 기술된 시험이 디데옥시뉴클레오티드 종결된 단편의 균일성을 측정함에 있어서 이 것에 비해 바람직한데, 이것은 ddNTP의 고농도의 사용에 더욱 적합한 것으로서, 대장균 DNA 폴리머라제 I, Taq DNA 폴리머라제 및 T7 DNA 폴리머라제 Y526F 등의 ddNTP에 대하여 강하게 식별하는 효소에 있어서 사용하는데 필요한 것들이기 때문이다. 본 실시예에서 시험은 T7 DNA 폴리머라제, 대장균 DNA 폴리머라제 I F762Y 및 Taq DNA 폴리머라제 F667Y 등의 디데옥시뉴클레오티드를 효율적으로 혼입하는 효소에 사용하기에 가장 적합하다.In this example, homogenization of dideoxynucleotide incorporation was measured using unlabeled primers stretched on a single stranded M13 DNA template and DNA synthesis was performed in the presence of [a- 32 P] ddNTPs. The test described in Example 13 is preferred over this in determining the uniformity of dideoxynucleotide terminated fragments, which is more suitable for the use of high concentrations of ddNTP, E. coli DNA polymerase I, Taq DNA polymerase and T7. This is because they are necessary for use in enzymes that strongly identify ddNTP such as DNA polymerase Y526F. The test in this Example is most suitable for use with enzymes that efficiently incorporate dideoxynucleotides such as T7 DNA polymerase, E. coli DNA polymerase I F762Y and Taq DNA polymerase F667Y.

본 실시예에서 사용된 프라이머, 주형 및 일반적은 반응 조건은 다음을 제외하고는 실시예 8에 기술된 것과 유사하다. 주형은 실시예 3에 기술된 바의 단일 가닥 M13 mGP1-2 DNA이고, 프라이머도 역시 실시예 3에 기술된 40-mer이다. 반응 조건은 완충액, pH, 염 및 반응 온도에 관련하여 시험되는 DNA 폴리머라제에 대해 최적인 것을 사용하였다. 마그네슘이 반응 혼합물 중에 존재하는 유일한 금속 이온인 것이 바람직하다(즉, 반응은 망간 이온을 첨가하지 않고 수행된다). 반응은 50M dGTP, dCTP 및 dTTP 및 변화하는 농도의 dATP 및 [a-32P]ddATP로 수행하였다. dATP 및 [a-32P]ddATP의 농도는 길이가 대략 100 뉴클레오티드인 단편에 있어서 방사능의 양을 최소화하도록 선택된다. 겔 전기영동 및 방사성 단편의 분석에 관현 다른 모든 면은 실시예 13에 기술한 바와 같다.The primers, templates and general reaction conditions used in this example are similar to those described in Example 8 except for the following. The template is a single stranded M13 mGP1-2 DNA as described in Example 3 and the primer is also a 40-mer as described in Example 3. Reaction conditions were used that were optimal for the DNA polymerase tested in relation to buffer, pH, salt and reaction temperature. It is preferred that magnesium is the only metal ion present in the reaction mixture (ie the reaction is carried out without addition of manganese ions). The reaction was performed with 50M dGTP, dCTP and dTTP and varying concentrations of dATP and [a- 32 P] ddATP. The concentrations of dATP and [a- 32 P] ddATP are chosen to minimize the amount of radioactivity for fragments of approximately 100 nucleotides in length. All other aspects of gel electrophoresis and analysis of radioactive fragments are as described in Example 13.

실시예 15. 단일 가닥 M13 DNA DNA-형광 표지된 프라이머 복합체 및 겔 전기영동을 사용한 디데옥시뉴클레오티드의 혼입의 균일성의 측정Example 15 Determination of Uniformity of Incorporation of Dideoxynucleotides Using Single Strand M13 DNA DNA-Fluorescent Labeled Primer Complex and Gel Electrophoresis

본 실시예에서는, 반응을 실시예 11에 기술된 바와 같이 수행하였다. 주형은 실시예 3에 기술된 바의 단일 가닥 M13 mGP1-2 DNA이고, 프라이머도 역시 실시예 3에 기술된 40-mer이다. 반응 조건은 완충액, pH, 염 및 반응 온도에 관련하여 시험되는 DNA 폴리머라제에 대해 최적인 것을 사용하였다. 마그네슘이 반응 혼합물 중에 존재하는 유일한 금속 이온인 것이 바람직하다(즉, 반응은 망간 이온을 첨가하지 않고 수행된다). DNA 폴리머라제의 농도는 대부분의 프라이머가 10분 반응으로 신장되고 디데옥시뉴클레오티드의 혼입에 의해 종결되도록 선택한다. ddNTP에 대한 dNTP의 비를 시험되는 특정 DNA 폴리머라제에 대해 조정하여 평균 단편 길이가 대략 100-200 뉴클레오티드가 되게 한다. ddCTP는 이 디데옥시뉴클레오티드로 종결화된 단편들이 강도에 있어서 가장 강한 변이성을 갖는 경향이 있기 때문에 균일성의 시험에 사용되는 바람직한 ddNTP이다[예를 들면, Tabor and Richardson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 4076, 1989 참조]. 프라이머(대략 200 뉴클레오티드)로부터 처음의 50 디데옥시 종결된 단편까지의 강도를 측정하고, 이들을 실시예 13에 기술된 바와 같이 통계학적으로 분석하였다. 상관 지수 R2를 시험되는 DNA 폴리머라제에 대하여 결정하여, 실시예 13에 기술된 바의 공지의 DNA 폴리머라제로 얻은 것에 비교한다. 별법으로, 처음 50 밴드의 높이를 측정하고, 인접 밴드의 높이의 비를 계산하여 변이성의 척도로서 사용하며; 시험되는 DNA 폴리머라제로 수행한 반응으로부터 얻은 이들 비의 최대 및 평균을 실시예 13에 기술된 바와 같은 공지의 DNA 폴리머라제를 사용하여 수행한 반응에서 얻은 값들과 비교한다.In this example, the reaction was carried out as described in Example 11. The template is a single stranded M13 mGP1-2 DNA as described in Example 3 and the primer is also a 40-mer as described in Example 3. Reaction conditions were used that were optimal for the DNA polymerase tested in relation to buffer, pH, salt and reaction temperature. It is preferred that magnesium is the only metal ion present in the reaction mixture (ie the reaction is carried out without addition of manganese ions). The concentration of DNA polymerase is chosen such that most primers are elongated in a 10 minute reaction and terminated by incorporation of dideoxynucleotides. The ratio of dNTPs to ddNTPs is adjusted for the particular DNA polymerase being tested so that the average fragment length is approximately 100-200 nucleotides. ddCTP is the preferred ddNTP used for testing of uniformity because fragments terminated with these dideoxynucleotides tend to have the strongest variability in strength [eg, Tabor and Richardson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 4076, 1989]. Intensities from primers (approximately 200 nucleotides) to the first 50 dideoxy terminated fragments were measured and these were analyzed statistically as described in Example 13. The correlation index R 2 is determined for the DNA polymerase tested and compared to that obtained with the known DNA polymerase as described in Example 13. Alternatively, the height of the first 50 bands is measured and the ratio of the heights of adjacent bands is calculated and used as a measure of variability; The maximum and average of these ratios obtained from the reactions performed with the DNA polymerase tested are compared with the values obtained from the reactions performed using known DNA polymerases as described in Example 13.

실시예 16. 겔 전기영동에 의한 형광 디데옥시뉴클레오티드의 혼입의 균일화의 결정Example 16 Determination of Uniformization of Incorporation of Fluorescent Dideoxynucleotides by Gel Electrophoresis

본 실시예에서는 반응을 실시예 12에 기술한 바와 같이 수행하였다. 특정 DNA 폴리머라제에 대한 다이데옥시 터미네이터의 혼입의 균일성을 결정하기 위하여, dNTP 및 특정 다이데옥시 터미네이터의 농도를 선택하여 길이가 평균 100-200 뉴클레오티드인 형광 표지된 단편을 얻었다. 형광의 강도는 프라이머로부터의 10 내지 40 개의 단편에 대해 결정하였다 (형광에 의해 표지된 프라이머 근처의 처음의 10 개의 단편은 무시함). 단편들는 실시예 13에 기술된 바와 같이 통계학적으로 분석하였으며, 평균 변이도는 지수 붕괴 곡선에 맞춘 데이터에 대한 상관 지수인 R2에 의해 정의된다. R2에 대해 얻은 값을 실시예 13에 기술한 바의 공지의 DNA 폴리머라제를 사용하여 얻은 것들에 비교하였다. DNA 폴리머라제 중의 특정 돌연변이가 DNA 폴리머라제가 변이성을 덜 갖는 밴드를 생성하는 것을 초래하는지를 결정하기 위하여, 돌연변이 DNA 폴리머라제에 대해 얻은 R2값을 비변형된 DNA 폴리머라제에 대해 얻은 것과 비교한다.In this example, the reaction was carried out as described in Example 12. To determine the uniformity of incorporation of the dideoxy terminator for the particular DNA polymerase, the concentrations of dNTP and the particular dideoxy terminator were chosen to obtain fluorescently labeled fragments with an average of 100-200 nucleotides in length. The intensity of fluorescence was determined for 10 to 40 fragments from primers (ignoring the first 10 fragments near the primers labeled by fluorescence). The fragments were analyzed statistically as described in Example 13, and the mean variability is defined by R 2 , the correlation index for the data fitted to the exponential decay curve. The values obtained for R 2 were compared to those obtained using known DNA polymerases as described in Example 13. To determine if a particular mutation in the DNA polymerase results in the DNA polymerase producing a band with less variability, the R 2 values obtained for the mutant DNA polymerase are compared to those obtained for the unmodified DNA polymerase.

실시예 17. 효율적으로 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 DNA 폴리머라제를 사용한 DNA 서열 분석Example 17 DNA Sequence Analysis Using DNA Polymerase Efficiently Incorporating Dideoxynucleotides

본 발명의 DNA 폴리머라제를 사용한 DNA 서열 분석은 전기영동에 의해 분리하기에 적합한 평균 길이의 디데옥시 종결화 단편을 얻도록 조정된 ddNTP에 대한 dNTP의 비를 조정하여 표준 방법을 사용하여 수행하였다. 대장균 DNA 폴리머라제 I의 큰 단편 ("클레나우 단편 F862Y)에 대하여, 반응들을 본질적으로 변형된 T7 DNA 폴리머라제를 사용하여 문헌 [참조: Tabor and Richardson, 미국 특허 제4, 795,699호 및 Tabor and Richardson, 84, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 4647, 1987 및 SEQUANSE 매뉴얼, "Step-By-Step Protocols for DNA Sequencing With SEQUANSE" 3rd Edition, United States Biochemical Corporation]에 기술된 바와 같이 수행하였다. 클레나우 단편 F762Y는 변형된 T7 DNA 폴리머라제 보다 디데옥시뉴클레오티드를 대략 5배 정도 더 효율적으로 혼입하기 때문에, 신장-종결 혼합물 중의 ddNTP의 농도는 변형된 T7 DNA 폴리머라제에 대해 권유되는 표준 반응에 비하여 5 배의 인자를 감해줘야 한다(상기, SEQUANSE 매뉴얼 참조).DNA sequencing using the DNA polymerases of the present invention was performed using standard methods by adjusting the ratio of dNTPs to ddNTPs adjusted to obtain average length of dideoxy terminated fragments suitable for separation by electrophoresis. For large fragments of Escherichia coli DNA polymerase I (“Clenau fragment F862Y), reactions were carried out using essentially modified T7 DNA polymerases, see Tabor and Richardson, US Pat. No. 4,795,699 and Tabor and Richardson. , 84, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 4647, 1987 and SEQUANSE Manual, "Step-By-Step Protocols for DNA Sequencing With SEQUANSE" 3rd Edition, United States Biochemical Corporation. Because fragment F762Y incorporates about 5 times more efficiently than dideoxynucleotide than modified T7 DNA polymerase, the concentration of ddNTP in the kidney-termination mixture is 5 times compared to the standard response recommended for modified T7 DNA polymerase. You should subtract the factor of (see above, see SEQUANSE manual).

Taq DNA 폴리머라제 F667Y 등의 열안정성 DNA 폴리머라제를 사용한 DNA 서열 분석은 다음을 변형시킨 것을 제외하고는 문헌[Innis et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 9436, 1988]에 기술된 바와 같다. 인니스 등은 1:6 dGTP:ddGTP, 1:32 dATP:ddATP, 1:48 dTTP:ddTTP 및 1:16 dCTP:ddCTP의 dNTP/ddNTP의 비율을 권유하는 반면, 이들 비율은 야생형 Taq DNA 폴리머라제와 비교하여 Taq DNA 폴리머라제 F667Y에 의한 4 ddNTP의 3,000 - 8,000 배 더 효율적인 사용을 고려하여 조정해야만 한다. 따라서 Taq DNA 폴리머라제 F667Y과의 신장-종결화 반응은 100M 4dNTP 및 4종의 ddNTP 각각의 0.1-5M을 포함해야 하며; 각 ddNTP의 정확한 양은 DNA 서열의 최적 결정을 위한 목적하는 평균 단편 크기에 기초하여 조정해야 한다. DNA 서열화 반응 및 변성 겔 전기영동에 관한 다른 모든 관점은 상기 인니스 등에 의해 기술된 바와 같다.DNA sequencing using thermostable DNA polymerases, such as Taq DNA polymerase F667Y, is described in Innis et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 9436, 1988]. Innis et al. Recommend a ratio of dNTP / ddNTP of 1: 6 dGTP: ddGTP, 1:32 dATP: ddATP, 1:48 dTTP: ddTTP, and 1:16 dCTP: ddCTP, while these ratios represent wild type Taq DNA polymerase. Must be adjusted to account for 3,000-8,000 times more efficient use of 4 ddNTPs by Taq DNA polymerase F667Y as compared to. Thus, the extension-termination reaction with Taq DNA polymerase F667Y should include 0.1-5M of each of 100M 4dNTP and 4 ddNTPs; The exact amount of each ddNTP should be adjusted based on the desired average fragment size for optimal determination of the DNA sequence. All other aspects regarding DNA sequencing reactions and denaturation gel electrophoresis are as described by Innis et al., Supra.

실시예 18. 효율적으로 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 열안정성 DNA 폴리머라제를 사용한 DNA 서열 분석Example 18 DNA Sequence Analysis Using Thermostable DNA Polymerase Efficiently Incorporating Dideoxynucleotides

Taq DNA 폴리머라제 F667Y 등의 열안정성 DNA 폴리머라제를 사용한 사이클 DNA 서열화는 다음의 것을 제외하고는 문헌[Carothers et al., 7 BioTechniques 494, 1980]에 기술된 바와 같이 수행하였다: (1) 4개의 데옥시/디데옥시 NTP 혼합물을 모두 4 개의 dNTP 250 M 및 ddGTP, ddATP, ddTTP 및 ddCTP 중 어느 하나를 0.1-10M 함유하며, 각 ddNTP의 정확한 양은 DNA 서열의 최적 결정을 위한 평균 단편 크기에 기초하여 경험적으로 조정하였다. (2) Taq DNA 폴리머라제 대신에 Taq DNA 폴리머라제 F667Y를 사용하고, 상기 캐로터스 등에 의해 권유된 DNA 폴리머라제의 단위와 동일 수를 사용하였다. (3) 반응 혼합물은 10 ng의 효모 무기 피로포스파타아제를 함유시켜 달리 특정 DNA 서열에서 DNA 폴리머라제에 의한 명벽한 식별을 달리 증대시켜, 밴드 강도의 균일성을 감소시킬 수 있는 피로포스포라이시스를 억제시켰다[참조: Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. 바람직하게는 이 피로포스파타아제는 호열성 생물체, 예를 들면 테르무스 써모필루스(Thermus thermophilus, Hohne et al., 47 Biomed. Biochem. Acta. 941, 1988]로부터 정제된다.Cyclic DNA sequencing with thermostable DNA polymerases such as Taq DNA polymerase F667Y was performed as described in Carers et al., 7 BioTechniques 494, 1980, except: (1) four The deoxy / dideoxy NTP mixture contains all four dNTP 250 M and any one of ddGTP, ddATP, ddTTP and ddCTP 0.1-10 M, the exact amount of each ddNTP based on the average fragment size for optimal determination of DNA sequence Empirically adjusted. (2) Instead of Taq DNA polymerase, Taq DNA polymerase F667Y was used, and the same number as the units of DNA polymerase recommended by Carrotus et al. Were used. (3) The reaction mixture contains 10 ng of yeast inorganic pyrophosphatase, which may otherwise increase the apparent distinction by DNA polymerase in a particular DNA sequence, thereby reducing the uniformity of band intensities. (Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. Preferably, this pyrophosphatase is purified from thermophilic organisms, such as Thermus thermophilus, Hohne et al., 47 Biomed. Biochem. Acta. 941, 1988.

실시예 19. 변형된 Taq DNA 폴리머라제 및 형광 프라이머를 사용하는 자동화 사이클 DNA 서열화Example 19. Automated Cycle DNA Sequencing Using Modified Taq DNA Polymerase and Fluorescent Primers

Taq DNA 폴리머라제 F667Y 등의 열안정성 DNA 폴리머라제를 사용한 사이클 DNA 서열화 및 어플라이드 바이오시스템즈 다이(Dye) 프라이머는 어플라이드 바이오시스템즈 매뉴얼(부분 번호 901482, Rev. B)를 변형시켰다. 공정은 다음의 변형을 제외하고는 상기 매뉴얼에 기술된 바와 같다: (1) dNTP/ddNTP 혼합물은 Taq DNA 폴리머라제에 비하여 Taq DNA 폴리머라제 F667Y에 의한 ddNTP의 더욱 효율적인 사용를 고려하여 변형되어야 한다. 어플라이드 바이오시스템즈 매뉴얼에 열거된 것 대신에 사용되어야 하는 신규 혼합물은 다음과 같다:Cyclic DNA sequencing and Applied Biosystems Dye primers using thermostable DNA polymerases such as Taq DNA polymerase F667Y modified the Applied Biosystems Manual (part no. 901482, Rev. B). The process is as described in the manual except for the following modifications: (1) The dNTP / ddNTP mixture should be modified to allow for more efficient use of ddNTP by Taq DNA polymerase F667Y as compared to Taq DNA polymerase. New mixtures that should be used instead of those listed in the Applied Biosystems Manual include:

dG/ddG 혼합 = 100 M c7dGTP, dATP, dTTP 및 dCTP, 및 0.05M ddGTPdG / ddG mixing = 100 Mc 7 dGTP, dATP, dTTP and dCTP, and 0.05M ddGTP

dA/ddT 혼합 = 100 M c7dGTP, dATP, dTTP 및 dCTP, 및 0.3M ddATPdA / ddT mixing = 100 Mc 7 dGTP, dATP, dTTP and dCTP, and 0.3M ddATP

dG/ddG 혼합 = 100 M c7dGTP, dATP, dTTP 및 dCTP, 및 0.25M ddTTPdG / ddG mixing = 100 Mc 7 dGTP, dATP, dTTP and dCTP, and 0.25M ddTTP

dG/ddG 혼합 = 100 M c7dGTP, dATP, dTTP 및 dCTP, 및 0.15M ddCTPdG / ddG mixing = 100 Mc 7 dGTP, dATP, dTTP and dCTP, and 0.15M ddCTP

ddNTP에 대한 농도는 적용하기에 따라서 특정 크기 범위의 단편에 있어서 형광의 강도를 최적화시키도록 변형되어야 한다. 예를 들면 ddNTP의 농도의 증가는 더 짧은 길이의 단편의 형광을 증가시킬 것이다. (2) Taq DNA 폴리머라제 대신에 Taq DNA 폴리머라제 F667Y를 사용하였다. 동일한 수의 효소 단위를 표준 DNA 폴리머라제 분석 조건에서 사용했을 때 모두의 경우에 사용하였다. 별법으로, DNA 폴리머라제의 동일한 수를 사용할 수 있다. (3) 반응 혼합물은 10 ng의 효모 무기 피로포스파타아제를 함유시켜 특정 DNA 서열에서 DNA 폴리머라제에 의한 명벽한 식별을 달리 증대시켜, 밴드 강도의 균일성을 감소시킬 수 있는 피로포스포라이시스를 억제시켰다[참조: Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. 바람직하게는 이 피로포스파타아제는 호열성 생물체, 예를 들면 테르무스 써모필루스(Thermus thermophilus, Hohne et al., 47 Biomed. Biochem. Acta. 941, 1988]로부터 정제된다. 이 공정에 관한 다른 모든 일면은 상기 어플라이드 바이오시스템즈 매뉴얼에 기술된 바와 같다.The concentration for ddNTP should be modified to optimize the intensity of the fluorescence in the particular size range of fragments as applied. For example, increasing the concentration of ddNTP will increase the fluorescence of shorter fragments. (2) Taq DNA polymerase F667Y was used instead of Taq DNA polymerase. The same number of enzyme units were used in all cases when used under standard DNA polymerase assay conditions. Alternatively, the same number of DNA polymerases can be used. (3) The reaction mixture contains 10 ng of yeast inorganic pyrophosphatase, which increases the apparent distinction by DNA polymerase in a particular DNA sequence, thereby reducing the fatigue uniformity of the band intensity. Inhibited. Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. Preferably, the pyrophosphatase is purified from thermophilic organisms, such as Thermus thermophilus, Hohne et al., 47 Biomed. Biochem. Acta. 941, 1988. Other Processes All aspects are as described in the Applied Biosystems Manual above.

실시예 20. 변형된 Taq DNA 폴리머라제 및 형광 다이 터미네이터를 사용하는 자동화 사이클 DNA 서열화Example 20. Automated Cycle DNA Sequencing Using Modified Taq DNA Polymerase and Fluorescent Die Terminator

Taq DNA 폴리머라제 F667Y 등의 열안정성 DNA 폴리머라제를 사용한 사이클 DNA 서열화 및 어플라이드 바이오시스템즈 다이 프라이머는 어플라이드 바이오시스템즈 매뉴얼(부분 번호 901482, Rev. B)를 변형시켰다. 공정은 다음의 변형을 제외하고는 상기 매뉴얼에 기술된 바와 같다: (1) 매뉴얼은 각 서열화 반응(20ℓ)에서 희석되지 않은 4 다이데옥시 터미네이터의 각각의 1ℓ의 사용을 요한다. 본 실시예에서 상기 터미네이터는 이들이 Taq DNA 폴리머라제 보다 Taq DNA 폴리머라제 F667Y에 수백 배 이상으로 효율적으로 혼입되기 때문에 서열화 반응에 첨가하기에 앞서 희석되어야 한다. 다음의 희석액 각각의 1ℓ를 비희석 터미네이터 용액 1ℓ 대신에 각 서열화 반응에 첨가한다:Cyclic DNA sequencing and Applied Biosystems Di Primer using a thermostable DNA polymerase such as Taq DNA Polymerase F667Y modified the Applied Biosystems Manual (Part No. 901482, Rev. B). The process is as described in the manual above except for the following modifications: (1) The manual requires the use of 1 l of each of the 4 dideoxy terminators not diluted in each sequencing reaction (20 l). In this example, the terminators should be diluted prior to addition to the sequencing reaction because they are incorporated several hundred times more efficiently in Taq DNA polymerase F667Y than Taq DNA polymerase. 1 L of each of the following dilutions is added to each sequencing reaction instead of 1 L of the undiluted terminator solution:

다이데옥시 G 터미네이터, H2O 중의 1 내지 500Dideoxy G Terminator, 1 to 500 in H 2 O

다이데옥시 A 터미네이터, H2O 중의 1 내지 1,500Dideoxy A terminator, 1 to 1,500 in H 2 O

다이데옥시 T 터미네이터, H2O 중의 1 내지 1,500Dideoxy T terminator, 1 to 1,500 in H 2 O

다이데옥시 C 터미네이터, H2O 중의 1 내지 1,000Dideoxy C Terminator, 1 to 1,000 in H 2 O

이들 희석은 단지 근사치이며; 각 다이데옥시 터미네이터의 정확한 희석은 프라이머로부터 결정되는 DNA 서열의 염기의 수에 따라 경험적으로 결정되어야 한다. (2) Taq DNA 폴리머라제 대신에 Taq DNA 폴리머라제 F667Y를 사용하였다. 동일한 수의 효소 단위를 표준 DNA 폴리머라제 분석 조건에서 사용했을 때 모두의 경우에 사용하였다. 별법으로, DNA 폴리머라제의 동일한 수를 사용할 수 있다. (3) 반응 혼합물은 10 ng의 효모 무기 피로포스파타아제를 함유시켜 특정 DNA 서열에서 DNA 폴리머라제에 의한 명벽한 식별을 달리 증대시켜, 밴드 강도의 균일성을 감소시킬 수 있는 피로포스포라이시스를 억제시켰다[참조: Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. 바람직하게는 이 피로포스파타아제는 호열성 생물체, 예를 들면 테르무스 써모필루스(Thermus thermophilus, Hohne et al., 47 Biomed. Biochem. Acta. 941, 1988]로부터 정제된다. These dilutions are only approximate; The exact dilution of each dideoxy terminator should be determined empirically depending on the number of bases in the DNA sequence determined from the primers. (2) Taq DNA polymerase F667Y was used instead of Taq DNA polymerase. The same number of enzyme units were used in all cases when used under standard DNA polymerase assay conditions. Alternatively, the same number of DNA polymerases can be used. (3) The reaction mixture contains 10 ng of yeast inorganic pyrophosphatase, which increases the apparent distinction by DNA polymerase in a particular DNA sequence, thereby reducing the fatigue uniformity of the band intensity. Inhibited. Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. Preferably, this pyrophosphatase is purified from thermophilic organisms, such as Thermus thermophilus, Hohne et al., 47 Biomed. Biochem. Acta. 941, 1988.

이 공정은 상기한 공정 보다 500 배 미만의 다이데옥시 터미네이터를 사용하기 때문에, 반응이 완결된 후에 미혼입 다이데옥시 터미네이터의 문제가 훨씬 적다. 따라서, 어플라이드 바이오시스템즈 매뉴얼(상기함)에서 권유되는 바와 같이 시료를 스핀 컬럼 상에 통과시킴으로써 미혼입 다이데옥시 터미네이터를 제거할 필요가 없다. 더욱이, 시료는 에탄올로 침전시키고, 탈이온 포름아미드 5 ℓ 및 50 mM EDTA, pH 8.0, 1ℓ 중에 용해시키고, 90℃에서 2분 동안 가열하고, 373A 사용자 매뉴얼의 지시에 따라 어플라이드 바이오시스템즈 373A DNA 서열화 시스템에 부하시킬 수 있다. (Taq DNA 폴리머라제 F667Y 등의) 다이데옥시 터미네이터를 효율적으로 혼입하는 DNA 폴리머라제를 사용할 경우, 에탄올 침전에 의한 DNA 서열화 반응의 농도가 필요하지 않는 것이 가능하며; 바람직하게는 고 농도의 프라이머 및 dNTP(아래 참조)을 사용하여 수행되는 DNA 사이클 서열화 공정은 탈이온 동일한 용적의 포름아미드의 첨가에 의해 종결되고, 90℃에서 2분 동안 가열하고, 곧바로 어플라이드 바이오시스템즈 373A DNA 시퀀싱 시스템에 부하시킬 수 있다. 이로써 DNA 서열화 식별에 대한 연구원의 시료의 제조 시간을 절약할 수 있다. Since this process uses less than 500 times the dideoxy terminator than the above process, the problem of unincorporated dideoxy terminator is much less after the reaction is completed. Thus, there is no need to remove the unincorporated dideoxy terminator by passing the sample on a spin column as recommended in the Applied Biosystems Manual (supra). Furthermore, samples were precipitated with ethanol, dissolved in 5 L deionized formamide and 50 mM EDTA, pH 8.0, 1 L, heated at 90 ° C. for 2 minutes, and followed by the instructions of the Applied Biosystems 373A DNA sequence according to the instructions in the 373A User's Manual. You can load the system. When using a DNA polymerase that efficiently incorporates a dideoxy terminator (such as Taq DNA polymerase F667Y), it is possible that a concentration of DNA sequencing reaction by ethanol precipitation is not required; The DNA cycle sequencing process, preferably performed using high concentrations of primers and dNTPs (see below), is terminated by the addition of deionization equal volume of formamide, heated at 90 ° C. for 2 minutes, and immediately followed by Applied Biosystems The 373A DNA sequencing system can be loaded. This saves the preparation time of the researchers' samples for DNA sequencing identification.

상기한 공정은 당초에 비교적 낮은 dNTP의 농도를 사용한다(7.5M dATP, dTTP 및 dCTP 및 37.5 M dITP). dNTP의 농도는 dNTP가 사용됨에 따라 사이클 DNA 서열화 반응 동안 감소한다. 이 dNTP의 농도(7.5M 미만)은 대부분의 DNA 효소에 대한 최대 DNA 폴리머라제 활성에 대해 최적인 것 보다 적다. 이 낮은 농도는 사용된 DNA 폴리머라제가 ddNTP에 대하여 강하게 식별하여, dNTP에 대한 ddNTP의 높은 비율을 요하기 때문에 상기한 프로토컬이 필요하다. 다이데옥시 터미네이터에 대하여 덜 식별하는 본 발명의 DNA 폴리머라제의 사용은 이제 dNTP의 더 높은 농도의 사용을 허용한다. 예를 들면, 상기한 프로토컬에서, 10 배 더 높은 농도의 dNTP 및 다이데옥시 터미네이터가 사용될 수 있다: 예컨대 75M dATP, dTTP 및 dCTP, 375 M dITP 및 4종의 다이데옥시 터미네이터의 각각의 다음의 희석: 다이데옥시 G 터미네이터, H2O 중의 1 내지 50; 다이데옥시 A 터미네이터, H2O 중의 1 내지 150; 다이데옥시 T 터미네이터, H2O 중의 1 내지 100; 다이데옥시 C 터미네이터, H2O 중의 1 내지 100. 따라서, 본 실시예에서 다이데옥시 터미네이터 농도는 상기한 프로토컬에서 보다 여전히 적어도 50배가 더 낮다.The process initially uses relatively low concentrations of dNTP (7.5M dATP, dTTP and dCTP and 37.5 M dITP). The concentration of dNTPs decreases during cycle DNA sequencing reactions as dNTPs are used. The concentration of this dNTP (less than 7.5M) is less than optimal for maximum DNA polymerase activity for most DNA enzymes. This low concentration is necessary because the DNA polymerase used strongly identifies ddNTP, requiring a high ratio of ddNTP to dNTP. The use of the DNA polymerase of the invention, which is less discriminating against dideoxy terminator, now allows the use of higher concentrations of dNTP. For example, in the above-described protocol, 10 times higher concentrations of dNTP and dideoxy terminators can be used: for example following each of 75M dATP, dTTP and dCTP, 375 M dITP and four dideoxy terminators. Dilution of: dideoxy G terminator, 1-50 in H 2 O; Dideoxy A terminator, 1 to 150 in H 2 O; Dideoxy T terminator, 1 to 100 in H 2 O; 1-100 in didideoxy C terminator, H 2 O. Thus, the diedeoxy terminator concentration in this example is still at least 50 times lower than in the above described protocol.

실시예 21. [Example 21. 3232 P]ddAMP 종결된 DNA 기질을 사용한 엑소뉴클레아제 활성Exonuclease activity using P] ddAMP terminated DNA substrate

3' [32P]ddAMP 종결된 DNA 기질은 이중 가닥 소 흉선 DNA, 40 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM MgCl2, 5 mM 디티오트레이톨, 50 mM NaCl, 50 g/㎖ BSA, 10 단위 Hind III를 포함하는 반응 혼합물 (50ℓ) 중에서 천연 소 흉선 DNA를 Hind III로 분해함으로써 제조하였다. 37℃에서 60분 동안 인큐베이션시킨 후, [a-32P]ddATP(Amersham PB10235, >5000 Ci/mmol) 및 5 단위의 SEQUENASE 버젼 2.0, United States Biochemical Corporation, 카달로그 번호 70775)를 첨가하고, 혼합물을 20℃에서 15분 동안 인큐베이션시켰다. 반응 혼합물을 동일합 부피의 페놀:클로로포름:이소아밀 알코올(24:24:1)로 1회 추출하고, 반응 혼합물을 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 100 mM NaCl 중의 세파덱스 G100 (Pharmacia)의 컬럼 1 ㎖ 상에서 분획화시켰다. 빈 용적으로 용출하는 3' 32P-표지된 DNA는 전체 DNA의 대략 500 cpm/ng의 특이 활성을 갖는다.3 '[ 32 P] ddAMP terminated DNA substrate was double stranded bovine thymus DNA, 40 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM MgCl 2 , 5 mM dithiothreitol, 50 mM NaCl, 50 g / ml BSA, 10 Natural bovine thymic DNA was prepared by digesting with Hind III in a reaction mixture (50 L) containing unit Hind III. After incubation at 37 ° C. for 60 minutes, [a- 32 P] ddATP (Amersham PB10235,> 5000 Ci / mmol) and 5 units of SEQUENASE Version 2.0, United States Biochemical Corporation, Catalog No. 70775) were added and the mixture was added. Incubate at 20 ° C. for 15 minutes. The reaction mixture was extracted once with an equal volume of phenol: chloroform: isoamyl alcohol (24: 24: 1) and the reaction mixture was extracted with Sephadex G100 (Pharmacia) in 20 mM Tris-HCl, pH 7.5, 100 mM NaCl. Fractionation on 1 ml column. 3 '32 P- labeled DNA eluting with a blank volume has an approximate specific activity of 500 cpm / ng of total DNA.

엑소뉴클레아제 활성에 대한 반응 혼합물 (90ℓ)은 40 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM MgCl2, 10 mM 디티오트레이톨, 50 mM KCl, 1 nmol 3' 32P-표지된 DNA를 함유한다. 반응 혼합물은 또한 10 ng의 효모 무기 피로포스파타아제를 함유시켜 달리 DNA 폴리머라제에 의한 명벽한 식별을 달리 증대시킬 수 있는 피로포스포라이시스를 억제시켰다[참조: Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. 이 반응 혼합물을 20℃에서 1분 동안 예비인큐베이션시키고, 이어서 적절한 효소 희석물 10ℓ를 첨가하였다. 37℃에서 지정된 시간 동안 인큐베이션시킨 후, 반응을 30ℓ의 소 혈청 알부민(㎎/㎖) 및 30ℓ의 트리클로로아세트산(100% w/v)을 첨가함으로써 정지시켰다. 침전된 DNA를 0℃에서 15분 동안 인큐베이션시키고, 이어서 12,000g에서 30분 동안 원심분리에 의해 펠릿화시켰다. 산-용해성 방사는을 상등액 100 ℓ 중에서 측정하였다. 3' [32P]ddAMP-DNA 엑소뉴클레아제 활성의 한 단위는 15분에 [32P]ddAMP의 1 pmol의 산 용해성을 촉매한다.Response to the exonuclease activity mixture (90ℓ) is containing 40 mM Tris-HCl, pH 7.5 , 10 mM MgCl 2, 10 mM dithiothreitol, 50 mM KCl, 1 nmol 3 '32 P- labeled DNA do. The reaction mixture also contained 10 ng of yeast inorganic pyrophosphatase, which inhibited pyrophosphoresis, which could otherwise increase clear identification by DNA polymerases. Tabor and Richardson 265 J. Biol. Chem. 8322, 1990]. The reaction mixture was preincubated at 20 ° C. for 1 minute, then 10 L of the appropriate enzyme dilution was added. After incubation at 37 ° C. for the indicated time, the reaction was stopped by adding 30 L bovine serum albumin (mg / mL) and 30 L trichloroacetic acid (100% w / v). Precipitated DNA was incubated at 0 ° C. for 15 minutes and then pelleted by centrifugation at 12,000 g for 30 minutes. Acid-soluble spinning was measured in 100 l of supernatant. One unit of 3 '[ 32 P] ddAMP-DNA exonuclease activity catalyzes 1 pmol of acid solubility of [ 32 P] ddAMP at 15 minutes.

기타의 실시 태양은 첨부된 청구의 범위 내에 있다.Other embodiments are within the scope of the appended claims.

서열 목록Sequence list

(1) 일반 정보:(1) General Information:

(i) 출원인:      (i) Applicant:

(A) 명칭: 프레지던트 앤드 펠로우즈 오브 하버드 칼리지(A) Name: President & Fellows of Harvard College

(B) 가: 17 퀸시 스트리트        (B) Street: 17 Quincy Street

(C) 도시: 캠브리지       (C) City: Cambridge

(D) 주: 매사추세츠       (D) Note: Massachusetts

(E) 국가: 미국(E) Country: United States

(F) 우편 번호 (ZIP): 02138       (F) ZIP Code (ZIP): 02138

(ii) 통신 정보:    (ii) Communications Information:

(A) 수취인: 리차드 제이. 와버그(A) Recipient: Richard J. Warburg

라이언 & 라이언Ryan & Ryan

(B) 가: 웨스트 5th 스트리트 633       (B) Street: West 5th Street 633

(C) 도시: 로스 앤젤레스, CA 90071       (C) City: Los Angeles, CA 90071

(D) 국가: 미국       (D) Country: United States

(E) 우편 번호 (ZIP): 90071  (E) ZIP code (ZIP): 90071

(A) 전화 번호: (213) 955-0440        (A) Phone number: (213) 955-0440

(B) 텔레팩스: (213) 489-1600       (B) Telefax: (213) 489-1600

(C) 텔렉스 번호: 67-3510 (C) Telex number: 67-3510

(iii) 서열의 개수: 24     (iii) number of sequences: 24

(iv) 발명의 명칭: 변형된 뉴클레오티드 결합 부위를 갖는 DNA 서열화용 DNA 폴리머라제     (iv) Name of the Invention: DNA polymerase for DNA sequencing with modified nucleotide binding sites

(v) 컴퓨터 판독 형태:     (v) computer readable form:

(A) 미디엄 타입: 3.5" 디스켓, 1.44 MB 저장(A) Medium type: 3.5 "diskette, 1.44 MB storage

(B) 컴퓨터: IBM PS/2 Model 50Z 또는 55SX(B) Computer: IBM PS / 2 Model 50Z or 55SX

(C) 운영 체계: IBM P.C. DOS(버젼 3.30)(C) Operating System: IBM P.C. DOS (version 3.30)

(D) 소프트웨어: 워드퍼펙(버젼 5.0)(D) Software: WordPerfect (Version 5.0)

(vi) 현재 출원 데이타:     (vi) Current application data:

(A) 출원 번호: 추후 부여(A) Application number: further grant

(B) 출원일: (B) filing date:

(vii) 선 출원 데이타:     (vii) Preliminary application data:

후술하는 출원을 포함한 전체 선 출원: 2건2 full-line applications, including the applications listed below

(A) 출원 번호: 08/324,437(A) Application number: 08 / 324,437

(B) 출원일: 1994. 10. 17(B) Application date: October 17, 1994

(A) 출원 번호: 추후 부여(A) Application number: further grant

(B) 출원일: 1994. 11. 10(B) Application date: November 10, 1994

(2) 서열 1에 대한 정보:(2) Information about SEQ ID NO: 1

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 1      (ii) SEQ ID NO: 1

Arg Arg Ser Ala Lys Ala Ile Asn Phe Gly Leu Ile Tyr GlyArg Arg Ser Ala Lys Ala Ile Asn Phe Gly Leu Ile Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 2에 대한 정보:(2) Information about SEQ ID NO:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 2      (ii) SEQ ID NO: SEQ ID NO: 2

Arg Arg Ala Ala Lys Thr Ile Asn Phe Gly Val Leu Tyr GlyArg Arg Ala Ala Lys Thr Ile Asn Phe Gly Val Leu Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 3에 대한 정보:(2) information about SEQ ID NO:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 3      (ii) sequence description: SEQ ID NO: 3

Arg Asp Asn Ala Lys Thr Phe Ile Thr Gly Phe Leu Tyr GlyArg Asp Asn Ala Lys Thr Phe Ile Thr Gly Phe Leu Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 4에 대한 정보:(2) information about SEQ ID NO:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 4      (ii) SEQ ID NO: 4

Arg Asp Asn Ala Lys Thr Phe Ile Tyr Gly Phe Leu Tyr GlyArg Asp Asn Ala Lys Thr Phe Ile Tyr Gly Phe Leu Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 5에 대한 정보:(2) information about SEQ ID NO:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 5      (ii) sequence description: SEQ ID NO: 5

Arg Arg Ser Ala Lys Ala Ile Asn Phe Gly Leu Ile Tyr GlyArg Arg Ser Ala Lys Ala Ile Asn Phe Gly Leu Ile Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 6에 대한 정보:(2) Information about SEQ ID NO:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 6      (ii) SEQ ID NO: 6

Arg Arg Ser Ala Lys Thr Phe Ile Tyr Gly Phe Leu Tyr GlyArg Arg Ser Ala Lys Thr Phe Ile Tyr Gly Phe Leu Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 7에 대한 정보:(2) information for SEQ ID NO: 7

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 7      (ii) SEQ ID NO: 7

Arg Asp Asn Ala Lys Ala Ile Asn Phe Gly Phe Leu Tyr GlyArg Asp Asn Ala Lys Ala Ile Asn Phe Gly Phe Leu Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 8에 대한 정보:(2) information for SEQ ID NO: 8:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 8      (ii) SEQ ID NO: 8

Arg Asp Asn Ala Lys Ala Ile Ile Tyr Gly Phe Leu Tyr GlyArg Asp Asn Ala Lys Ala Ile Ile Tyr Gly Phe Leu Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 9에 대한 정보:(2) information for SEQ ID NO: 9:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 9      (ii) SEQ ID NO: 9

Arg Asp Asn Ala Lys Thr Phe Asn Phe Gly Phe Leu Tyr GlyArg Asp Asn Ala Lys Thr Phe Asn Phe Gly Phe Leu Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 10에 대한 정보:(2) Information about SEQ ID NO: 10:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 10      (ii) SEQ ID NO: 10

Arg Asp Asn Ala Lys Thr Phe Asn Tyr Gly Phe Leu Tyr GlyArg Asp Asn Ala Lys Thr Phe Asn Tyr Gly Phe Leu Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 11에 대한 정보:(2) information about SEQ ID NO:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 11      (ii) SEQ ID NO: 11

Arg Asp Asn Ala Lys Thr Phe Ile Phe Gly Phe Leu Tyr GlyArg Asp Asn Ala Lys Thr Phe Ile Phe Gly Phe Leu Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 12에 대한 정보:(2) information for SEQ ID NO: 12:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 12      (ii) sequence description: SEQ ID NO: 12

Arg Arg Ser Ala Lys Ala Ile Asn Phe Gly Leu Ile Tyr GlyArg Arg Ser Ala Lys Ala Ile Asn Phe Gly Leu Ile Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 13에 대한 정보:(2) information about SEQ ID NO:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 13      (ii) SEQ ID NO: 13

Arg Asp Asn Ala Lys Thr Phe Ile Tyr Gly Phe Leu Tyr GlyArg Asp Asn Ala Lys Thr Phe Ile Tyr Gly Phe Leu Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 14에 대한 정보:(2) information about SEQ ID NO: 14:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 14      (ii) sequence description: SEQ ID NO: 14

Arg Arg Ser Ala Lys Thr Phe Ile Tyr Gly Leu Ile Tyr GlyArg Arg Ser Ala Lys Thr Phe Ile Tyr Gly Leu Ile Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 15에 대한 정보:(2) Information about SEQ ID NO: 15:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 15      (ii) SEQ ID NO: 15

Arg Arg Ser Ala Lys Thr Phe Asn Phe Gly Leu Ile Tyr GlyArg Arg Ser Ala Lys Thr Phe Asn Phe Gly Leu Ile Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 16에 대한 정보:(2) information for SEQ ID NO: 16:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 16      (ii) SEQ ID NO: 16

Arg Arg Ser Ala Lys Ala Ile Ile Tyr Gly Leu Ile Tyr GlyArg Arg Ser Ala Lys Ala Ile Ile Tyr Gly Leu Ile Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 17에 대한 정보:(2) information for SEQ ID NO: 17:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 17      (ii) sequence description: SEQ ID NO: 17

Arg Arg Ser Ala Lys Ala Ile Ile Phe Gly Leu Ile Tyr GlyArg Arg Ser Ala Lys Ala Ile Ile Phe Gly Leu Ile Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 18에 대한 정보:(2) information for SEQ ID NO: 18:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 18      (ii) sequence description: SEQ ID NO: 18

Arg Arg Ser Ala Lys Ala Ile Asn Tyr Gly Leu Ile Tyr GlyArg Arg Ser Ala Lys Ala Ile Asn Tyr Gly Leu Ile Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 19에 대한 정보:(2) information for SEQ ID NO: 19:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 19      (ii) SEQ ID NO: 19

Arg Arg Ala Ala Lys Thr Ile Asn Phe Gly Val Leu Tyr GlyArg Arg Ala Ala Lys Thr Ile Asn Phe Gly Val Leu Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 20에 대한 정보:(2) information about SEQ ID NO: 20:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 20      (ii) sequence description: SEQ ID NO: 20

Arg Asp Asn Ala Lys Thr Ile Asn Phe Gly Val Leu Tyr GlyArg Asp Asn Ala Lys Thr Ile Asn Phe Gly Val Leu Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 21에 대한 정보:(2) information about SEQ ID NO: 21:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 21      (ii) SEQ ID NO: 21

Arg Arg Ala Ala Lys Thr Phe Ile Tyr Gly Phe Leu Tyr GlyArg Arg Ala Ala Lys Thr Phe Ile Tyr Gly Phe Leu Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 22에 대한 정보:(2) information for SEQ ID NO: 22:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 22      (ii) sequence description: SEQ ID NO: 22

Arg Arg Ala Ala Lys Thr Ile Ile Tyr Gly Val Leu Tyr GlyArg Arg Ala Ala Lys Thr Ile Ile Tyr Gly Val Leu Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 23에 대한 정보:(2) information for SEQ ID NO: 23:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 23      (ii) sequence description: SEQ ID NO: 23

Arg Arg Ala Ala Lys Thr Ile Ile Phe Gly Val Leu Tyr GlyArg Arg Ala Ala Lys Thr Ile Ile Phe Gly Val Leu Tyr Gly

5 10                  5 10

(2) 서열 24에 대한 정보:(2) information for SEQ ID NO: 24:

(i) 서열 특성:     (i) sequence properties:

(A) 길이: 14 (A) Length: 14

(B) 타입: 아미노산(B) type: amino acid

(C) 나선구조: 단일(C) Helix structure: single

(D) 토폴로지: 선형(D) topology: linear

(ii) 서열 설명: 서열 24      (ii) sequence description: SEQ ID NO: 24

Arg Arg Ala Ala Lys Thr Ile Asn Tyr Gly Val Leu Tyr GlyArg Arg Ala Ala Lys Thr Ile Asn Tyr Gly Val Leu Tyr Gly

5 10                  5 10

<관련 출원 현황><Related Application Status>

본 출원은 1994년 10월 17일자로 출원된 "변형된 뉴클레오티드 결합 부위를 갖는 DNA 서열화용 DNA 폴리머라제"라는 명칭의 테이버 및 리차드슨(Tabor and Richardson)의 일부 계속 출원이며, 그의 전부(도면을 포함함)를 본 명세서에서 참고로 인용한다.This application is part of the ongoing application of Tabor and Richardson, entitled “DNA Polymerase for DNA Sequencing with Modified Nucleotide Binding Sites,” filed Oct. 17, 1994, the entirety of which is shown in FIG. Inc.) is incorporated herein by reference.

Claims (116)

대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 DNA 폴리머라제의 능력이 대응하는 천연 발생의 비변형 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 20 배 이상 증가되도록, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 암호화하도록 변형된 Pol I 타입 DNA 폴리머라제를 암호화하는 변형된 유전자.T7 DNA polymerase residues within the dNMP binding site such that the ability of DNA polymerase to incorporate dideoxynucleotide relative to the corresponding deoxynucleotide is increased by more than 20 times compared to the ability of the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. A modified gene encoding a Pol I type DNA polymerase modified to encode a tyrosine residue at an amino acid position corresponding to 526 or an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762. 제1항에 있어서, 상기 변형된 DNA 폴리머라제가 상기 DNA 폴리머라제 활성에 필요한 요소와 조합되었을 때 DNA 서열화에 사용하기에 충분한 DNA 폴리머라제 활성을 갖는 것인 변형된 유전자.The modified gene of claim 1, wherein said modified DNA polymerase has sufficient DNA polymerase activity for use in DNA sequencing when combined with elements necessary for said DNA polymerase activity. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변형된 DNA 폴리머라제가 폴리머라제 mg 당 500단위 미만의 엑소뉴클레아제 활성을 갖는 것인 변형된 유전자.The modified gene of claim 1 or 2, wherein the modified DNA polymerase has less than 500 units of exonuclease activity per mg of polymerase. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폴리머라제가 T7, T3, ØI, ØII, H, W31, gh-1, Y, A1122 및 SP6으로 이루어진 군 중에서 선택된 T7 타입 DNA 폴리머라제인 것인 변형된 유전자.The modified polymerase of claim 1 or 2, wherein said polymerase is a T7 type DNA polymerase selected from the group consisting of T7, T3, ØI, ØII, H, W31, gh-1, Y, A1122 and SP6. gene. 제1항 또는 제2항의 변형된 유전자에 의해 암호화되는 변형된 DNA 폴리머라제.A modified DNA polymerase encoded by the modified gene of claim 1. 제5항에 있어서, 상기 폴리머라제가 영역 666-682, 710-755, 755-784, 798-867 및 914-928에서 대장균의 DNA 폴리머라제 I에 대응하는 것에서 선택된 영역의 아미노산 부위에서 변형된 Pol I 타입 폴리머라제인 변형된 DNA 폴리머라제.6. The Pol of claim 5 wherein said polymerase is modified at an amino acid site of a region selected from that corresponding to DNA polymerase I of E. coli in regions 666-682, 710-755, 755-784, 798-867 and 914-928 Modified DNA polymerase, which is type I polymerase. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변형된 DNA 폴리머라제가 열안정성 효소인 변형된 유전자.The modified gene of claim 1 or 2, wherein the modified DNA polymerase is a thermostable enzyme. 제7항에 있어서, 상기 열안정성 효소가 테르무스 아쿠아티쿠스(Thermus aquaticus), 테르무스 써모필리스(Thermus thermophilis), 테르무스 플라부스(Thermus flavus) 및 바실러스 스테로써모필루스(Bacillus sterothermophilus)에 의해 암호화되는 DNA 폴리머라제로 이루어진 군 중에서 선택되는 것인 변형된 유전자. 8. The thermostable enzyme of claim 7, wherein the thermostable enzyme is activated by Termus aquaticus, Thermus thermophilis, Thermus flavus, and Bacillus sterothermophilus. The modified gene selected from the group consisting of DNA polymerase to be encoded. 제1항 또는 제2항에 있어서, 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 상기 폴리머라제의 상기 능력이, 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제에 비교하여 25배 이상 증가된 것인 변형된 유전자.       3. The method of claim 1, wherein the ability of the polymerase to incorporate dideoxynucleotides relative to the corresponding deoxynucleotides is increased by at least 25 times compared to the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. Modified genes. 제9항에 있어서, 상기 능력이 50배 이상 증가된 것인 변형된 유전자.10. The modified gene of claim 9, wherein said ability has been increased by at least 50 fold. 제9항에 있어서, 상기 능력이 100배 이상 증가된 것인 변형된 유전자.10. The modified gene of claim 9, wherein said capacity is increased by at least 100 fold. 제9항에 있어서, 상기 능력이 500배 이상 증가된 것인 변형된 유전자.10. The modified gene of claim 9, wherein said ability has been increased by at least 500 fold. DNA 폴리머라제를 암호화하는 핵산 분자를 제공하는 단계, 상기 핵산 분자를 dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 암호화하도록 dNMP 결합부위를 암호화하는 영역의 뉴클레오티드 염기서열에 하나 이상의 염기변화를 도입하여 돌연변이시켜서 상기 핵산에 의해 암호화된 상기 폴리머라제의 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 능력을 20 배 이상 변경시키는 단계를 포함하는, 대응하는 천연 발생 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 디데옥시뉴클레오티드의 혼입 능력이 증가된 변형된 Pol I 타입 DNA 폴리머라제의 생산 방법.Providing a nucleic acid molecule encoding a DNA polymerase, wherein said nucleic acid molecule is at the amino acid position corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 in the dNMP binding site or at the amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762 Introducing at least one base change into the nucleotide sequence of the region encoding the dNMP binding site to encode a mutant to alter the ability to incorporate the dideoxynucleotide of the polymerase encoded by the nucleic acid by at least 20-fold. A method of producing a modified Pol I type DNA polymerase, wherein the ability to incorporate dideoxynucleotides is increased compared to the corresponding deoxynucleotides as compared to that of a corresponding naturally occurring DNA polymerase. 하나 이상의 데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트, 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제로부터 dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖도록 변형되어 천연 발생 비변형 폴리머라제에 비교하여 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 능력이 20배 이상 증가된 Pol I 타입 DNA 폴리머라제(상기 폴리머라제는 DNA 서열화에 유용한 충분한 DNA 폴리머라제 활성 및 DNA 폴리머라제 mg 당 1000 단위 미만의 엑소뉴클레아제 활성을 갖는다) 및 특정 뉴클레오티드 염기에서 DNA 합성을 종결시키는 하나 이상의 DNA 합성 종결제를 함유하는 용기 중에서 DNA 분자에 혼성화될 수 있는 프라이머 분자로 어닐링된 DNA 분자를 인큐베이션시키는 단계; 및 인큐베이션 반응의 DNA 생성물을 크기에 따라 분리함으로써 상기 DNA 분자의 뉴클레오티드 염기 서열의 적어도 일부가 결정될 수 있는 단계를 포함하는, DNA 분자의 뉴클레오티드 염기 서열을 결정하는 방법.At least one deoxynucleoside triphosphate, an amino acid position corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 in the dNMP binding site from a naturally-occurring unmodified DNA polymerase or an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762 Pol I type DNA polymerase modified to have tyrosine residues and at least 20 times more capable of incorporating dideoxynucleotides as compared to the corresponding deoxynucleotides as compared to naturally occurring unmodified polymerases. Hybridized to DNA molecules in a vessel containing sufficient DNA polymerase activity and less than 1000 units of exonuclease activity per mg of DNA polymerase) and one or more DNA synthesis terminators that terminate DNA synthesis at a particular nucleotide base. Incubating the annealed DNA molecule with a primer molecule Comprising Orientation; And wherein at least a portion of the nucleotide base sequence of the DNA molecule can be determined by separating the DNA product of the incubation reaction according to size. 제 14항에 있어서, 상기 DNA 폴리머라제가 열안정성 DNA 폴리머라제이고, 상기 서열화가 50℃ 이상의 온도에서 수행되는 것인 방법.The method of claim 14, wherein said DNA polymerase is a thermostable DNA polymerase and said sequencing is performed at a temperature of at least 50 ° C. 16. 제 15항에 있어서, 상기 DNA 폴리머라제가 열안정성 DNA 폴리머라제이고, 상기 서열화가 60℃ 이상의 온도에서 수행되는 것인 방법.The method of claim 15, wherein said DNA polymerase is a thermostable DNA polymerase and said sequencing is performed at a temperature of 60 ° C. or higher. 제 16항에 있어서, 상기 열안정성 효소가 테르무스 아쿠아티쿠스(Thermus aquaticus), 테르무스 써모필리스(Thermus thermophilis), 테르무스 플라부스(Thermus flavus) 및 바실러스 스테로써모필루스(Bacillus sterothermophilus)에 의해 암호화되는 DNA 폴리머라제로 이루어진 군 중에서 선택되는 것인 방법.17. The method of claim 16, wherein the thermostable enzyme is activated by Termus aquaticus, Thermus thermophilis, Thermus flavus, and Bacillus sterothermophilus. The DNA polymerase to be encoded. 제14항 내지 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 DNA 폴리머라제가 100 미만의 비로 데옥시뉴클레오티드와 디데옥시뉴클레오티드를 식별하는 것인 방법.The method of claim 14, wherein the DNA polymerase identifies deoxynucleotides and dideoxynucleotides at a ratio of less than 100. 18. 제14항 내지 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 DNA 폴리머라제가 50 미만의 비로 데옥시뉴클레오티드와 디데옥시뉴클레오티드를 식별하는 것인 방법.The method of claim 14, wherein the DNA polymerase identifies deoxynucleotides and dideoxynucleotides in a ratio of less than 50. 17. 제14항 내지 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 DNA 폴리머라제가 폴리머라제 ㎎ 당 500 단위 미만의 엑소뉴클레아제 활성을 갖는 것인 방법.18. The method of any one of claims 14-17, wherein the DNA polymerase has less than 500 units of exonuclease activity per mg of polymerase. 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 DNA 폴리머라제의 능력이 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 20 배 이상 증가되도록, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 함유하도록 변형된 것인 변형된 Pol I 타입 DNA 폴리머라제; 및 dITP, 사슬 종결제, 데아자-GTP 및 망간 함유 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된 서열화에 필요한 시약을 포함하는 DNA 서열화용 키트.T7 DNA polymerase residues 526 in the dNMP binding site such that the ability of the DNA polymerase to incorporate a dideoxynucleotide relative to the corresponding deoxynucleotide increases more than 20 times compared to the ability of the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. A modified Pol I type DNA polymerase modified to contain a tyrosine residue at an amino acid position corresponding to or an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762; And a reagent necessary for sequencing selected from the group consisting of dITP, chain terminator, deaza-GTP, and manganese-containing compound. DNA 가닥에 혼성화될 수 있는 프라이머와 혼성화된 DNA 가닥을 제공하여 혼성화된 혼합물을 얻는 단계, 상기 혼성화된 혼합물을 하나 이상의 데옥시리보뉴클레오시드 트리포스페이트, 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 DNA 폴리머라제의 능력이 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 20 배 이상 증가되도록, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖도록 변형된 것인 변형된 Pol I 타입 DNA 폴리머라제, 및 제1 사슬종결제를 인큐베이션시키는 단계(여기서, 상기 DNA 폴리머라제는 프라이머가 신장되는 것을 유발하여 신장된 프라이머의 길이가 상이한 제1열의 제1 DNA 생성물을 형성하게 하고, 상기 제1 DNA 생성물 각각은 그의 신장된 단부에서 사슬 종결제를 갖고, 상기 제1 DNA 생성물 각각의 분자수는 길이에서 단지 20 염기 이하가 상이하여 실질적으로 모든 DNA 생성물에 대해 대략 동일하다) 및 제1 사슬 종결제와는 상이한 농도에서 상기 혼성화된 혼합물 중의 제2 사슬 종결제를 제공하는 단계(여기서, 상기 DNA 폴리머라제는 신장된 프라이머의 길이가 상이한 제2열의 제2 DNA 생성물의 생성을 유발하고, 각각의 상기 제2 DNA 생성물은 그의 신장된 프라이머의 단부에서 제2 사슬 종결제를 갖고, 각각의 상기 제2 DNA 생성물의 분자수는 길이에서 1 내지 20개의 염기가 서로 상이하여 실질적으로 모든 제2 DNA 생성물에 대해 대략 동일하며, 상기 제2 DNA 생성물의 것과 단지 20 염기 이하가 상이한 길이를 갖는 모든 상기 제1 DNA 생성물의 분자수와는 명확히 상이하다)를 포함하는 DNA 가닥의 서열화 방법.Providing a hybridized DNA strand with a primer capable of hybridizing to a DNA strand to obtain a hybridized mixture, wherein the hybridized mixture comprises one or more deoxyribonucleoside triphosphates, corresponding to dedeoxynucleotides. Amino acid position or E. coli DNA polymer corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 in the dNMP binding site such that the ability of the incorporating DNA polymerase to increase 20 times more than the ability of the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. Incubating the modified Pol I type DNA polymerase, and the first chain terminator, wherein the DNA polymerase is modified to have a tyrosine residue at the amino acid position corresponding to the lase residue 762, wherein the DNA polymerase causes the primer to elongate. To form a first DNA product of a first row of different lengths of the extended primer. In general, each of the first DNA products has a chain terminator at its extended end, and the number of molecules of each of the first DNA products differs by only 20 bases or less in length and is substantially the same for substantially all DNA products. ) And providing a second chain terminator in the hybridized mixture at a concentration different from the first chain terminator, wherein the DNA polymerase produces a second row of second DNA products of differing lengths of elongated primers. Wherein each said second DNA product has a second chain terminator at the end of its elongated primer, and the number of molecules of each said second DNA product is substantially different from each other by 1 to 20 bases in length Approximately the same for all second DNA products, molecules of all of said first DNA products having lengths that differ from those of said second DNA product only 20 bases or less Sequencing method of DNA strands containing different from it is clearly different). 올리고뉴클레오티드 프라이머, 서열화되는 핵산 서열, 1 내지 4 개의 데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트, 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 DNA 폴리머라제의 능력이 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 20배 이상 증가되도록, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖도록 변형된 것인 변형된 Pol I 타입 DNA 폴리머라제, 및 상이한 양의 2 개 이상의 사슬 종결제를 상기 올리고뉴클레오티드 프라이머가 서열화되는 핵산에 상보적인 핵산 단편을 형성하는데 유리한 신장(extension) 조건하에서 조합시키는 단계; 핵산 단편을 크기에 따라 분리하는 단계; 및 시약이 프라이머 신장 생성물에서 표지의 강도에 의해 서로 구별되는 핵산 서열을 결정하는 단계를 포함하는 핵산의 서열화 방법.Oligonucleotide primers, sequenced nucleic acid sequences, 1 to 4 deoxynucleoside triphosphates, and the ability of DNA polymerase to incorporate dideoxynucleotides relative to corresponding deoxynucleotides have been shown to affect the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerases. A modification that has been modified to have a tyrosine residue at an amino acid position corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 or an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762 within the dNMP binding site to increase at least 20-fold relative to capacity. Combining a Pol I type DNA polymerase, and a different amount of two or more chain terminators under extension conditions advantageous to form nucleic acid fragments complementary to the nucleic acid to which said oligonucleotide primers are sequenced; Separating nucleic acid fragments according to size; And the reagents determining the nucleic acid sequences that are distinguished from each other by the strength of the label in the primer extension product. 단일 프라이머 및 DNA 가닥으로부터 형성된 적어도 2열의 DNA 생성물을 제공하는 시약을 포함하는 반응기(여기서, 상기 시약은 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 DNA 폴리머라제의 능력이 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 20배 이상 증가되도록, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖도록 변형된 것인 변형된 Pol I 타입 DNA 폴리머라제를 함유하고, 상기 열들의 상기 DNA 생성물 각각은 분자량이 다르고 한 말단에 사슬 종결제를 갖는다), 분리기의 한 축을 따라 상기 DNA 생성물을 분리하여 일 열의 밴드를 형성하기 위한 분리 수단(여기서, 일 열에서 실질적으로 모든 인접 밴드의 강도는 대략 동일하고, 임의의 일 열에서 실질적으로 모든 인접 밴드의 강도는 다른 열들의 것들과 상이하다), 상기 축을 따른 분리 후, 각각의 상기 밴드의 위치 및 강도를 결정하기 위한 밴드 해독 수단 및 분리 수단에 존재할 수도 있는 임의의 표지로부터 빛의 방출 파장으로부터가 아닌, 상기 축을 따른 상기 밴드의 위치 및 강도로부터 단독으로 상기 DNA 가닥의 DNA 서열을 결정하는 계산 수단을 포함하는 자동 DNA 서열화 장치.A reactor comprising a reagent that provides at least two rows of DNA products formed from a single primer and a DNA strand, wherein the reagent has a corresponding naturally occurring ratio corresponding to the ability of the DNA polymerase to incorporate dideoxynucleotides relative to the corresponding deoxynucleotides. To have a tyrosine residue at the amino acid position corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 or the amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762 within the dNMP binding site so that it is increased 20 times compared to the ability of the modified DNA polymerase. Containing the modified Pol I type DNA polymerase, each of said DNA products of said rows having a different molecular weight and having a chain terminator at one end), separating said DNA product along one axis of the separator Separating means for forming a band, wherein substantially all phosphorus in one row The intensity of the bands is approximately the same, and in any one row substantially all of the adjacent bands are different from those in the other columns), and after separation along the axis, band decoding to determine the location and intensity of each of the bands Automatic DNA sequencing device comprising means for determining the DNA sequence of the DNA strand alone from the position and intensity of the band along the axis, but not from the emission wavelength of light from any label that may be present in the means and separation means. . 클로닝된 단편 및 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 DNA 폴리머라제의 능력이 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 20배 이상 증가되도록, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖도록 변형된 것인 변형된 Pol I 타입 DNA 폴리머라제를 제공하는 단계 및 상기 클로닝된 단편을 상기 단편으로부터 DNA 가닥을 합성하기 위한 조건하에서 상기 폴리머라제와 접촉시키는 단계(상기 조건은 상기 단편과 염기쌍을 이룰 수 있는 복수의 개별적인 인접 염기의 혼입 및 상기 단편과 염기쌍을 이룰 수 없는 뉴클레오티드 염기의 혼입에 의해 상기 DNA 가닥의 형성을 유발함)를 포함하는, 클로닝된 DNA 단편의 시험관내 돌연변이 유발 방법.T7 DNA within the dNMP binding site such that the ability of the DNA polymerase to incorporate dideoxynucleotides relative to the cloned fragment and the corresponding deoxynucleotide is increased more than 20-fold compared to the ability of the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. Providing a modified Pol I type DNA polymerase that is modified to have a tyrosine residue at an amino acid position corresponding to polymerase residue 526 or an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762 and the cloned fragment Contacting the polymerase under conditions for synthesizing DNA strands from the fragment, wherein the conditions include incorporation of a plurality of individual contiguous bases that can base pair with the fragment and incorporation of nucleotide bases that cannot base pair with the fragment. To cause the formation of the DNA strands), Method in vitro mutagenesis of a DNA fragment roning. 프라이머가 주형과 염기쌍을 이룰 수 없는 적어도 한 염기를 제외하고는 주형의 인접 염기와 염기쌍을 이룰 수 있는 인접 염기를 갖는 프라이머 및 주형을 제공하는 단계; 및 상기 프라이머를 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 DNA 폴리머라제의 능력이 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 20배 이상 증가되도록, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖도록 변형된 것인 변형된 Pol I 타입 DNA 폴리머라제로 신장시키는 단계를 포함하는 주형 DNA 단편의 시험관내 돌연변이 유발 방법.Providing a primer and a template having adjacent bases capable of base pairing with adjacent bases of the template except for at least one base where the primers cannot base pair with the template; And T7 DNA in the dNMP binding site such that the ability of the DNA polymerase to incorporate the dideoxynucleotide relative to the corresponding deoxynucleotide is increased by at least 20-fold compared to the ability of the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. Template DNA fragment comprising stretching with a modified Pol I type DNA polymerase that is modified to have a tyrosine residue at an amino acid position corresponding to polymerase residue 526 or an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762 In vitro mutagenesis. DNA 분자를, 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 DNA 폴리머라제의 능력이 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 20배 이상 증가되도록 dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖도록 변형시킨 Pol I 타입 DNA 폴리머라제와 함께 인큐베이션시키는 단계를 포함하며, 이때 상기 폴리머라제는 평활 말단 이중 가닥 DNA 분자를 생성하기 위하여 선형 DNA 분자의 5' 말단의 단일가닥 영역에 작용하는 것인, 단일 가닥의 영역을 포함하는 5' 말단을 갖는 선형 DNA 분자로부터 3' 말단이 이중 가닥이고, 3' 돌출 말단을 갖지 않는 평활 말단의 이중 가닥 DNA 를 생성하는 방법.T7 DNA polymers within dNMP binding sites such that the ability of DNA polymerase to incorporate a DNA molecule to a dideoxynucleotide relative to the corresponding deoxynucleotide increases more than 20 times compared to the ability of the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. Incubating with a Pol I type DNA polymerase modified to have a tyrosine residue at an amino acid position corresponding to lase residue 526 or an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762, wherein the polymerase is smoothed. The 3 'end is double stranded from a linear DNA molecule having a 5' end comprising a single stranded region, which acts on a single stranded region of the 5 'end of the linear DNA molecule to produce a terminal double stranded DNA molecule, A method of producing blunt-ended, double stranded DNA having no 3 'overhanging ends. 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 DNA 폴리머라제의 능력이 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 20배 이상 증가되도록, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖도록 변형된 것인 변형된 Pol I 타입 DNA 폴리머라제와 DNA 단편을, 상기 DNA 단편의 3' 말단이 상기 폴리머라제에 의해 신장됨으로써 표지된 데옥시뉴클레오티드가 상기 DNA 단편에 첨가되어 표지되는 조건하에서, 표지된 데옥시뉴클레오티드 종과 인큐베이션시키는 단계를 포함하는 DNA 단편의 3' 말단을 표지시키는 방법.T7 DNA polymerase residues 526 in the dNMP binding site such that the ability of DNA polymerase to incorporate a dideoxynucleotide relative to the corresponding deoxynucleotide is increased at least 20-fold compared to the ability of the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. A modified Pol I type DNA polymerase and a DNA fragment modified to have a tyrosine residue at an amino acid position corresponding to or an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762, wherein the 3 'end of the DNA fragment is A method of labeling the 3 'end of a DNA fragment, the method comprising incubating with a labeled deoxynucleotide species under conditions such that a labeled deoxynucleotide is added to the DNA fragment and labeled by stretching with a polymerase. 제1 및 제2 프라이머를 이중 가닥 DNA 서열의 반대편 가닥에 어닐링시켜 어닐링된 혼합물을 생성하고, 상기 어닐링된 혼합물을 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 DNA 폴리머라제의 능력이 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 20배 이상 증가되도록 dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖도록 변형된 Pol I 타입 DNA 폴리머라제와 함께 인큐베이션시키는 단계를 포함하고, 상기 제1 및 제2 프라이머는 상기 DNA 서열의 반대편 가닥에 어닐링되고 이들의 3' 말단들은 어닐링 후 서로에 대하여 향하고, 증폭되는 DNA 서열은 두 어닐링된 프라이머 사이에 위치하는 것인 DNA 서열을 증폭시키는 방법.Annealing the first and second primers to opposite strands of the double stranded DNA sequence yields an annealed mixture, and the ability of the DNA polymerase to incorporate the annealed mixture to the dideoxynucleotide relative to the corresponding deoxynucleotide corresponds to Tyrosine residues at amino acid positions corresponding to T7 DNA polymerase residues 526 in the dNMP binding site or amino acid positions corresponding to E. coli DNA polymerase residues 762 such that there is a 20-fold increase over the ability of naturally occurring unmodified DNA polymerases. Incubating with a Pol I type DNA polymerase modified to have wherein the first and second primers are annealed to opposite strands of the DNA sequence and their 3 ′ ends are directed against each other after annealing and amplified The DNA sequence being positioned between the two annealed primers Method of width. 잔기 667에서 티로신을 갖는 테르무스 아쿠아티쿠스(Thermus aquaticus) DNA 폴리머라제. Thermus aquaticus DNA polymerase with tyrosine at residue 667. 잔기 762에서 티로신을 갖는 대장균 DNA 폴리머라제 I.E. coli DNA polymerase with tyrosine at residue 762 I. dNMP 결합부위 내에 있는 대장균 DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에서 티로신 잔기를 갖으며, T7 타입 DNA 폴리머라제 또는 미토콘드리아 DNA 폴리머라제는 아닌, 정제된 Pol I 타입 DNA 폴리머라제.A purified Pol I type DNA polymerase having a tyrosine residue at an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762 within a dNMP binding site and not a T7 type DNA polymerase or a mitochondrial DNA polymerase. 제 32항에 있어서, dNMP 결합 부위가 아미노산 서열 K N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 Y G/Q(여기서, 각각의 N은 독립적으로 임의의 아미노산이며, K는 대장균 DNA 폴리머라제 I 의 아미노산 잔기 758에 대응되고, 상기 N4위치는 티로신임)를 포함하는 Pol I 타입 DNA 폴리머라제.The method of claim 32, wherein the dNMP binding site is the amino acid sequence KN 1 N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 N 7 YG / Q, wherein each N is independently any amino acid and K is E. coli DNA polymerase I Corresponding to amino acid residue 758 of wherein the N 4 position is tyrosine). dNMP 결합 부위 내에 서열 K N1 N2 N3 N4 N5 N6 Y G (여기서, 각각의 N은 독립적으로 임의의 아미노산이고, 하나의 상기 N은 dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 I 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에서 티로신 잔기를 갖도록 돌연변이되어 대응되는 dNMP 혼입 보다 ddNMP 혼입에 대하여 50배 이하로 식별하는 폴리머라제를 제공한다)을 포함하는 변형된 알파 타입 DNA 폴리머라제.the sequence KN 1 N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 YG in the dNMP binding site, wherein each N is independently any amino acid, and one such N corresponds to the T7 DNA polymerase residue 526 within the dNMP binding site A mutant having a tyrosine residue at an amino acid position or an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase I residue 762 to provide a polymerase that identifies 50 times or less for ddNMP incorporation than the corresponding dNMP incorporation). Alpha type DNA polymerase. 제 30항 내지 34항 중 어느 한 항의 DNA 폴리머라제를 암호화하는 재조합 핵산.35. A recombinant nucleic acid encoding the DNA polymerase of any one of claims 30-34. 첨가된 유일한 2가 양이온으로서 마그네슘의 존재하에서 100 미만의 평균 처리도(processivity)를 갖고, 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 ddNMP의 혼입에 대하여 100 배 미만으로 식별하고, 폴리머라제가 역전사 효소가 아닌 재조합 DNA 폴리머라제로서, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 함유하는 재조합 DNA 폴리머라제.The only divalent cation added has an average processivity of less than 100 in the presence of magnesium and is identified as less than 100 times for the incorporation of ddNMP relative to the corresponding deoxynucleotide, and the polymerase is not a reverse transcriptase recombination. A DNA polymerase comprising a recombinant DNA polymerase containing a tyrosine residue at an amino acid position corresponding to a T7 DNA polymerase residue 526 in a dNMP binding site or an amino acid position corresponding to an E. coli DNA polymerase residue 762. 유일한 2가 양이온으로서 마그네슘의 존재하에서 50 미만의 평균 처리도를 갖고 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 ddNMP의 혼입에 대하여 50 배 미만으로 식별하는 재조합 DNA 폴리머라제로서, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 함유하는 재조합 DNA 폴리머라제.A recombinant DNA polymerase that has an average degree of treatment of less than 50 in the presence of magnesium as the only divalent cation and identifies less than 50 times the incorporation of ddNMP relative to the corresponding deoxynucleotide, the T7 DNA polymerase in the dNMP binding site A recombinant DNA polymerase containing a tyrosine residue at an amino acid position corresponding to residue 526 or an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762. 유일한 2가 양이온으로서 마그네슘의 존재하에서 50 미만의 평균 처리도를 갖고, 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 ddNMP의 혼입에 대하여 5 배 미만으로 식별하는 재조합 DNA 폴리머라제로서, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 함유하는 재조합 DNA 폴리머라제.T7 DNA polymer in the dNMP binding site, as a recombinant DNA polymerase having an average degree of treatment of less than 50 in the presence of magnesium as the only divalent cation and less than five times the incorporation of ddNMP relative to the corresponding deoxynucleotide. A recombinant DNA polymerase containing a tyrosine residue at an amino acid position corresponding to lase residue 526 or an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762. 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 ddNMP를 100 미만의 비율로 식별하는 재조합 호열성 DNA 폴리머라제로서, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 함유하는 재조합 호열성 DNA 폴리머라제.A recombinant thermophilic DNA polymerase that identifies less than 100 ddNMPs relative to the corresponding deoxynucleotide, the amino acid position corresponding to the T7 DNA polymerase residue 526 or the E. coli DNA polymerase residue 762 within the dNMP binding site. A recombinant thermophilic DNA polymerase containing a tyrosine residue at the corresponding amino acid position. 유일한 2가 양이온으로서 마그네슘의 존재하에서 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 ddNMP를 100 미만의 비율로 식별하는 재조합 호열성 DNA 폴리머라제로서, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 함유하는 재조합 호열성 DNA 폴리머라제.A recombinant thermophilic DNA polymerase that identifies ddNMP in a proportion of less than 100 relative to the corresponding deoxynucleotide in the presence of magnesium as the only divalent cation, the amino acid position corresponding to the T7 DNA polymerase residue 526 within the dNMP binding site or A recombinant thermophilic DNA polymerase containing a tyrosine residue at an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762. 제 40항에 있어서, 상기 DNA 폴리머라제가 100 미만의 평균 처리도를 갖는 DNA 폴리머라제.41. The DNA polymerase of claim 40, wherein said DNA polymerase has an average degree of treatment of less than 100. 제 41항에 있어서, 상기 폴리머라제가 5초 당 1회를 넘는, 한 프라이머-주형으로부터 다른 것으로의 사이클을 갖는 DNA 폴리머라제.42. The DNA polymerase of claim 41, wherein said polymerase has a cycle from one primer-template to more than once every 5 seconds. 제 36항 내지 42항 중 어느 한 항의 폴리머라제를 암호화하는 재조합 핵산.43. A recombinant nucleic acid encoding the polymerase of any one of claims 36-42. 제 30항 내지 34항 및 36항 내지 42항 중 어느 한 항의 DNA 폴리머라제와 서열을 결정하고자 하는 DNA 분자, 프라이머, dNTPs 및 적어도 하나의 사슬 종결제를 혼합하여 혼합물을 만들고, 프라이머의 신장과 프라이머와 DNA 분자의 변성이 교대로 일어나도록 상기 혼합물의 온도를 사이클링하는 것을 포함하는 사이클 서열화 방법.The DNA polymerase of any one of claims 30 to 34 and 36 to 42 and a DNA molecule, primer, dNTPs and at least one chain terminator to determine the sequence are mixed to form a mixture, extension of the primer and primer And cycling the temperature of the mixture such that denaturation of the DNA molecules occurs alternately. 폴리머라제가 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 ddNMP에 대해 50배를 넘어 식별하지 않도록, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에서 천연 발생 아미노산 대신에 티로신을 갖는 정제된 세포성 DNA 폴리머라제.Amino acid position corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 or E. coli DNA polymerase residue 762 within the dNMP binding site so that the polymerase does not identify more than 50-fold for ddNMP relative to the corresponding deoxynucleotide Purified cellular DNA polymerase having tyrosine in place of naturally occurring amino acids. 제34항에 있어서, 대응하는 천연 발생 비변형 폴리머라제 보다 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 ddNMP를 더욱 효율적으로 혼입하는 DNA 폴리머라제 알파. 35. The DNA polymerase alpha of claim 34, which incorporates ddNMP more efficiently than the corresponding deoxynucleotide than the corresponding naturally occurring unmodified polymerase. 사이클 서열화 반응에 있어서 4종의 ddNTP의 각각 보다 과량 또는 동량의 모든 4종의 dNTP를 제공하고, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖으며 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 ddNMP의 혼입에 대하여 50배 이하로 식별하는 DNA 폴리머라제를 사용하여 사이클 서열화 반응을 수행하는 단계를 포함하는 사이클 서열화 방법.E. coli DNA polymerase residue 762 or amino acid position corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 in the dNMP binding site that provides all four dNTPs in excess or equivalent to each of the four ddNTPs in the cycle sequencing reaction Performing a cycle sequencing reaction using a DNA polymerase having a tyrosine residue at an amino acid position corresponding to and identifying 50 times or less for incorporation of ddNMP relative to the corresponding deoxynucleotide. 사이클 서열화 반응에 있어서 대응하는 데옥시뉴클레오티드 보다 10배 미만의 양의 모든 4종의 형광 표지된 디데옥시뉴클레오티드를 제공하고, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖으며 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 ddNMP의 혼입에 대하여 50배 이하로 식별하는 DNA 폴리머라제를 사용하여 사이클 서열화 반응을 수행하는 단계를 포함하는 사이클 서열화 방법.E. Amino acid position corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 in the dNMP binding site which provides all four fluorescently labeled dideoxynucleotides in an amount of less than 10 times the corresponding deoxynucleotide in the cycle sequencing reaction. performing a cycle sequencing reaction using a DNA polymerase having a tyrosine residue at the amino acid position corresponding to coli DNA polymerase residue 762 and identifying no more than 50 times the incorporation of ddNMP relative to the corresponding deoxynucleotide. Cycle sequencing method. 변형된 유전자가, 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비한 디데옥시뉴클레오티드를 혼입 능력이 증가되도록, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 암호화하도록 변형된 것인, 변형된 Pol II 타입 DNA 폴리머라제를 암호화하는 변형된 유전자.The modified gene corresponds to the T7 DNA polymerase residue 526 in the dNMP binding site such that the ability to incorporate dideoxynucleotides relative to the corresponding deoxynucleotides is increased compared to the ability of the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. A modified gene encoding a modified Pol II type DNA polymerase, which is modified to encode a tyrosine residue at an amino acid position or an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762. dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖음으로써, 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비한 디데옥시뉴클레오티드 혼입 능력이 증가된 정제된 Pol II 타입 DNA 폴리머라제. By having a tyrosine residue at the amino acid position corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 or the amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762 within the dNMP binding site, the ability of the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase is compared. Purified Pol II type DNA polymerase with increased dideoxynucleotide incorporation capacity relative to the corresponding deoxynucleotide. 제3항에 있어서, 상기 폴리머라제가 T7, T3, ØI, ØII, H, W31, gh-1, Y, A1122 및 SP6으로 이루어진 군 중에서 선택된 T7 타입 DNA 폴리머라제인 것인 변형된 유전자.The modified gene of claim 3, wherein the polymerase is a T7 type DNA polymerase selected from the group consisting of T7, T3, ØI, ØII, H, W31, gh-1, Y, A1122 and SP6. 제3항에 있어서, 상기 변형된 DNA 폴리머라제가 열안정성 효소인 변형된 유전자.The modified gene of claim 3, wherein the modified DNA polymerase is a thermostable enzyme. 제3항에 있어서, 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 상기 폴리머라제의 상기 능력이, 대응하는 천연 발생 DNA 폴리머라제에 비교하여 25배 이상 증가된 것인 변형된 유전자.4. The modified gene of claim 3, wherein said polymerase's ability to incorporate dideoxynucleotides relative to the corresponding deoxynucleotides is increased at least 25-fold compared to the corresponding naturally occurring DNA polymerase. 제3항의 변형된 유전자에 의해 암호화되는 변형된 DNA 폴리머라제.Modified DNA polymerase encoded by the modified gene of claim 3. 제19항에 있어서, 상기 DNA 폴리머라제가 폴리머라제 ㎎ 당 1000 단위 미만의 엑소뉴클레아제 활성을 갖는 것인 방법.The method of claim 19, wherein said DNA polymerase has less than 1000 units of exonuclease activity per mg of polymerase. 서열 K N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 Y G/Q (여기서, 각각의 N1 - N3 N5 - N7은 독립적으로 임의의 아미노산이며, N4는 dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치의 티로신임)을 갖는 데옥시뉴클레오티드 결합부위를 갖는 정제된 열안정성 DNA 폴리머라제.The sequence KN 1 N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 N 7 YG / Q, wherein each of N 1 -N 3 and N 5 -N 7 are independently any amino acid and N 4 is the tyrosine at the amino acid position corresponding to the T7 DNA polymerase residue 526 or at the amino acid position corresponding to the E. coli DNA polymerase residue 762 within the dNMP binding site). Purified thermostable DNA polymerase having a deoxynucleotide binding site. 제56항에 있어서, 상기 DNA 폴리머라제가 천연 발생 DNA 폴리머라제가 아닌 것인 정제된 열안정성 DNA 폴리머라제. The purified thermostable DNA polymerase of claim 56, wherein the DNA polymerase is not a naturally occurring DNA polymerase. 제57항에 있어서, 상기 열안정성 DNA 폴리머라제가 테르무스 써모필리스(Thermus thermophilis), 테르무스 플라부스(Thermus flavus) 및 바실러스 스테로써모필루스(Bacillus sterothermophilus)로부터의 DNA 폴리머라제로 이루어진 군 중에서 선택되는 DNA 폴리머라제로부터 변형된 것인 정제된 열안정성 DNA 폴리머라제. 58. The method of claim 57, wherein said thermostable DNA polymerase is selected from the group consisting of DNA polymerases from Thermus thermophilis, Thermus flavus, and Bacillus sterothermophilus. Purified thermostable DNA polymerase modified from the DNA polymerase. 제57항에 있어서, 상기 폴리머라제가 테르무스 아쿠아티쿠스(Thermus aquaticus) DNA 폴리머라제로부터 대응하는 천연 발생 비변형 폴리머라제의 잔기 667번에 대응하는 아미노산 위치에 티로신을 갖도록 변형된 것인 정제된 열안정성 DNA 폴리머라제. 58. The tablet of claim 57, wherein the polymerase is modified to have tyrosine at the amino acid position corresponding to residue 667 of the corresponding naturally occurring unmodified polymerase from Thermus aquaticus DNA polymerase. Thermostable DNA polymerase. 제57항에 있어서, 상기 폴리머라제가 유일한 2가 양이온으로서 마그네슘의 존재하에서 50 미만의 평균 처리도를 갖고 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비한 ddNMP의 혼입에 대하여 50 배 미만으로 식별하는 것인 정제된 열안정성 DNA 폴리머라제. 58. The purified row of claim 57, wherein said polymerase has an average degree of treatment of less than 50 in the presence of magnesium as the only divalent cation and identifies less than 50 times the incorporation of ddNMP relative to the corresponding deoxynucleotide. Stability DNA Polymerase. 제57항에 있어서, 상기 폴리머라제가 100 미만의 평균 처리도를 갖는 것인 정제된 열안정성 DNA 폴리머라제. 58. The purified thermostable DNA polymerase of claim 57, wherein said polymerase has an average degree of treatment of less than 100. 제57항에 있어서, 상기 폴리머라제가 5초 당 1회를 넘는, 한 프라이머-주형으로부터 다른 것으로의 사이클을 갖는 정제된 열안정성 DNA 폴리머라제. 58. The purified thermostable DNA polymerase of claim 57, wherein said polymerase has a cycle from one primer-template to more than once every 5 seconds. 제57항에 있어서, 상기 폴리머라제가 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제와 연관된 엑소뉴클레아제 활성을 제거하거나 50% 까지 감소시키도록 변형된 것인 정제된 열안정성 DNA 폴리머라제. 58. The purified thermostable DNA polymerase of claim 57, wherein said polymerase is modified to remove or reduce by 50% exonuclease activity associated with a corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. 제59항에 있어서, 상기 폴리머라제가 5'-3' 엑소뉴클레아제 활성을 제거하거나 또는 감소시키도록 더 변형된 것인 정제된 열안정성 DNA 폴리머라제. 60. The purified thermostable DNA polymerase of claim 59, wherein said polymerase is further modified to remove or reduce 5'-3 'exonuclease activity. 제57항에 따른 DNA 폴리머라제를 코딩하는 정제된 핵산.58. A purified nucleic acid encoding a DNA polymerase according to claim 57. 제59항에 따른 DNA 폴리머라제를 코딩하는 정제된 핵산.60. A purified nucleic acid encoding a DNA polymerase according to claim 59. 제57항에 따른 DNA 폴리머라제 및 dITP, 사슬 종결제 및 데아자-GTP 로 이루어진 군 중에서 선택된 시약을 포함하는 DNA 서열화용 키트.58. A DNA sequencing kit comprising a DNA polymerase according to claim 57 and a reagent selected from the group consisting of dITP, chain terminator and deaza-GTP. 제59항에 따른 DNA 폴리머라제 및 dITP, 사슬 종결제 및 데아자-GTP 로 이루어진 군 중에서 선택된 시약을 포함하는 DNA 서열화용 키트.60. A DNA sequencing kit comprising a DNA polymerase according to claim 59 and a reagent selected from the group consisting of dITP, chain terminator and deaza-GTP. 제57항에 따른 DNA 폴리머라제 및 피로포스파타제를 포함하는 DNA 서열화용 키트. 58. A kit for DNA sequencing comprising a DNA polymerase and a pyrophosphatase according to claim 57. 제59항에 따른 DNA 폴리머라제 및 피로포스파타제를 포함하는 DNA 서열화용 키트. A DNA sequencing kit comprising a DNA polymerase and a pyrophosphatase according to claim 59. 제57항에 따른 DNA 폴리머라제 및 피로포스파타제를 포함하는 용액. 58. A solution comprising the DNA polymerase and pyrophosphatase according to claim 57. 제59항에 따른 DNA 폴리머라제 및 피로포스파타제를 포함하는 용액. 60. A solution comprising the DNA polymerase and pyrophosphatase according to claim 59. dNMP 결합부위에 서열 K N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 Y G/Q (여기서, 각각의 N은 독립적으로 임의의 아미노산임)을 포함하는 열안정성 DNA 폴리머라제를 암호화하는 핵산 분자를 제공하고, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 N4 위치에 티로신 잔기를 암호화하도록 하기 위하여 뉴클레오티드 염기 서열에 하나 이상의 염기변화를 도입하도록 상기 핵산 분자를 돌연변이 시키는 단계를 포함하는 변형된 DNA 폴리머라제 생산 방법.a nucleic acid molecule encoding a thermostable DNA polymerase comprising a sequence KN 1 N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 N 7 YG / Q (where each N is independently any amino acid) at the dNMP binding site; Wherein said nucleic acid is introduced to introduce one or more base changes into the nucleotide sequence to encode a tyrosine residue at the N 4 position corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 or E. coli DNA polymerase residue 762 within the dNMP binding site. A method of producing a modified DNA polymerase comprising mutating a molecule. dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로산 잔기를 갖음으로써, 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 DNA 폴리머라제의 능력이 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 20배 이상 증가된 정제된 Pol I 타입 DNA 폴리머라제.By having a tyroic acid residue at the amino acid position corresponding to the T7 DNA polymerase residue 526 or the amino acid position corresponding to the E. coli DNA polymerase residue 762 in the dNMP binding site, the dideoxynucleotide is incorporated as compared to the corresponding deoxynucleotide. Purified Pol I type DNA polymerase, wherein the ability of the DNA polymerase to be increased 20 times or more compared to that of the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. 제74항에 있어서, DNA 폴리머라제가 Pol I 타입 DNA 폴리머라제이며, dNMP 결합부위가 아미노산 잔기 서열 K N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 Y G/Q (여기서, 각각의 N은 독립적으로 임의의 아미노산이고 N4는 티로신 임)을 포함하는 것인 정제된 Pol I 타입 DNA 폴리머라제.75. The method of claim 74, wherein the DNA polymerase is a Pol I type DNA polymerase and the dNMP binding site is the amino acid residue sequence KN 1 N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 N 7 YG / Q, wherein each N is independent Optionally amino acid and N 4 is tyrosine). 제74항에 있어서, DNA 폴리머라제가 잔기 762에 티로산 잔기를 갖는 E. coli DNA 폴리머라제 I 또는 E. coli DNA 폴리머라제 I의 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신을 갖는 Pol I 타입 DNA 폴리머라제인 정제된 Pol I 타입 DNA 폴리머라제.75. The Pol I type DNA polymer of claim 74, wherein the DNA polymerase has a tyrosine at an amino acid position corresponding to residue 762 of E. coli DNA polymerase I or a residue 762 of E. coli DNA polymerase I. Lazein purified Pol I type DNA polymerase. 제74항에 있어서, 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제에 비교하여, 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 능력이 20배 이상 증가된 정제된 Pol I 타입 DNA 폴리머라제.75. The purified Pol I type DNA polymerase according to claim 74, having an at least 20-fold increase in the ability to incorporate dideoxynucleotide relative to the corresponding deoxynucleotide as compared to the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. 제74항에 있어서, 상기 폴리머라제가 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제와 연관된 엑소뉴클레아제 활성을 제거하거나 감소시키도록 변형된 것인 정제된 Pol I 타입 DNA 폴리머라제. 75. The purified Pol I type DNA polymerase of claim 74, wherein said polymerase is modified to remove or reduce exonuclease activity associated with a corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. 제74항에 따른 DNA 폴리머라제를 암호화하는 정제된 핵산.75. A purified nucleic acid encoding a DNA polymerase according to claim 74. dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 암호화하게 하기 위하여 뉴클레오티드 염기 서열에 하나 이상의 염기변화를 도입하도록 DNA 폴리머라제를 암호화하는 핵산 분자를 변형시키는 단계를 포함하는, 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제에 비교하여 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비한 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 능력이 증가된 변형된 DNA 폴리머라제 생산 방법.DNA to introduce one or more base changes in the nucleotide sequence to cause the tyrosine residue to be encoded at the amino acid position corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 or the amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762 within the dNMP binding site. Modified DNA polymerase production with increased ability to incorporate dideoxynucleotides relative to corresponding deoxynucleotides as compared to corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerases, comprising modifying nucleic acid molecules encoding polymerases. Way. 첨가된 유일한 2가 양이온인 마그네슘의 존재하에 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 ddNMP의 혼입에 대하여 100배 미만으로 식별하고, 역전사효소 (reverse transcriptase) 또는 T7 타입 DNA 폴리머라제는 아니며, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로산 잔기를 갖으며, DNA 서열화에 사용하기에 충분한 DNA 폴리머라제 활성이 있고, DNA 폴리머라제 mg 당 1000 단위 미만의 엑소뉴클레아제 활성을 갖는 DNA 폴리머라제와 하나 이상의 데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트 및 인큐베이션 반응에서 특정 뉴클레오티드 염기에서 DNA 합성을 종결시키는 하나 이상의 DNA 합성 종결제를 함유하는 용기 중에서, DNA 분자에 혼성화될 수 있는 프라이머 분자로 어닐링된 DNA 분자를 인큐베이션시키는 단계; 및 인큐베이션 반응의 DNA 생성물을 크기에 따라 분리함으로써 상기 DNA 분자의 뉴클레오티드 염기 서열의 적어도 일부가 결정될 수 있는 단계를 포함하는, DNA 분자의 뉴클레오티드염기서열을 결정하는 방법.Less than 100-fold identification of incorporation of ddNMP relative to the corresponding deoxynucleotide in the presence of magnesium, the only divalent cation added, is not reverse transcriptase or T7 type DNA polymerase and is present in the dNMP binding site. Having a tyroic acid residue at an amino acid position corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 or an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762, having sufficient DNA polymerase activity for use in DNA sequencing, a DNA polymerase in a container containing a DNA polymerase having less than 1000 units of exonuclease activity per mg and at least one deoxynucleoside triphosphate and at least one DNA synthesis terminator that terminates DNA synthesis at a particular nucleotide base in an incubation reaction Annealed with a primer molecule that can hybridize to a DNA molecule Incubating the DNA molecule; And at least a portion of the nucleotide nucleotide sequence of the DNA molecule can be determined by separating the DNA product of the incubation reaction according to size. DNA 가닥에 혼성화될 수 있는 프라이머와 혼성화된 DNA 가닥을 제공하여 혼성화된 혼합물을 얻는 단계; 상기 혼성화된 혼합물을 하나 이상의 데옥시리보뉴클레오시드 트리포스페이트와, 첨가된 유일한 2가 양이온인 마그네슘의 존재하에 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비하여 ddNMP의 혼입에 대하여 100배 미만으로 식별하고 역전사효소 (reverse transcriptase) 또는 T7 타입 DNA 폴리머라제는 아니며 dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖는 DNA 폴리머라제, 및 제1 사슬종결제를 인큐베이션시키는 단계(여기서, 상기 DNA 폴리머라제는 프라이머가 신장되는 것을 유발하여 신장된 프라이머의 길이가 상이한 제1열의 제1 DNA 생성물을 형성하게 하고, 상기 제1 DNA 생성물 각각은 그의 신장된 단부에서 사슬 종결제를 갖고, 상기 제1 DNA 생성물 각각의 분자수는 길이에서 단지 20 염기 이하가 상이하여 실질적으로 모든 DNA 생성물에 대해 대략 동일하다); 및 제1 사슬 종결제와는 상이한 농도에서 상기 혼성화된 혼합물 중의 제2 사슬 종결제를 제공하는 단계(여기서, 상기 DNA 폴리머라제는 신장된 프라이머의 길이가 상이한 제2열의 제2 DNA 생성물의 생성을 유발하고, 각각의 상기 제2 DNA 생성물은 그의 신장된 프라이머의 단부에서 제2 사슬 종결제를 갖고, 각각의 상기 제2 DNA 생성물의 분자수는 길이에서 1 내지 20개의 염기가 서로 상이하여 실질적으로 모든 제2 DNA 생성물에 대해 대략 동일하며, 상기 제2 DNA 생성물의 것과 단지 20 염기 이하가 상이한 길이를 갖는 모든 상기 제1 DNA 생성물의 분자수와는 명확히 상이하다)를 포함하는 DNA 가닥의 서열화 방법.Providing a hybridized DNA strand with a primer capable of hybridizing to the DNA strand to obtain a hybridized mixture; The hybridized mixture is identified at less than 100-fold for incorporation of ddNMP relative to the corresponding deoxynucleotide in the presence of one or more deoxyribonucleoside triphosphates and magnesium, the only divalent cation added, and reverse transcriptase. transcriptase) or DNA polymerase having a tyrosine residue at the amino acid position corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 or at the amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762 within the dNMP binding site and not a T7 type DNA polymerase, and Incubating the first chain terminator, wherein the DNA polymerase causes the primer to elongate to form a first DNA product of a first row of differing lengths of the elongated primer, each of the first DNA products being Having a chain terminator at its extended end, each of said first DNA products Atoms is substantially equal to the substantially all DNA product was only 20 bases in length or less different); And providing a second chain terminator in the hybridized mixture at a concentration different from the first chain terminator, wherein the DNA polymerase is capable of producing a second row of second DNA product of differing lengths of the elongated primer. Each second DNA product has a second chain terminator at the end of its elongated primer, and the number of molecules of each said second DNA product differs from each other by 1 to 20 bases in length substantially all Approximately identical to the second DNA product, distinctly different from the number of molecules of all the first DNA products having a length that differs only by 20 bases from that of the second DNA product). 올리고뉴클레오티드 프라이머, 서열화되는 핵산 서열, 1 내지 4 개의 데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트 및 첨가된 유일한 2가 양이온인 마그네슘의 존재하에 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비한 ddNMP의 혼입에 대하여 100배 미만으로 식별하고 역전사효소 (reverse transcriptase) 또는 T7 타입 DNA 폴리머라제는 아니며 dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖는 DNA 폴리머라제를 조합시키는 단계를 포함하는 핵산의 서열화 방법.Identify less than 100-fold for incorporation of ddNMP relative to the corresponding deoxynucleotide in the presence of oligonucleotide primers, sequencing nucleic acid sequences, 1-4 deoxynucleoside triphosphates and magnesium, the only divalent cation added; DNA having a tyrosine residue at the amino acid position corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 or at the amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762 and not a reverse transcriptase or T7 type DNA polymerase A method of sequencing a nucleic acid comprising combining a polymerase. 하나 이상의 데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트, E. coli DNA 폴리머라제 I 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖으며 DNA 서열화에 유용한 충분한 DNA 폴리머라제 활성 및 1000 단위 미만의 낮은 엑소뉴클레아제 활성을 갖는 DNA 폴리머라제, 및 인큐베이션 반응 중 특정 뉴클레오티드 염기에서 DNA 합성을 종결시키는 하나 이상의 DNA 합성 종결제를 함유하는 용기 중에서, DNA 분자에 혼성화될 수 있는 프라이머 분자로 어닐링된 DNA 분자를 인큐베이션시키는 단계; 및 인큐베이션 반응의 DNA 생성물을 크기에 따라 분리함으로써 상기 DNA 분자의 뉴클레오티드 염기 서열의 적어도 일부가 결정될 수 있는 단계를 포함하는, 상기 DNA 폴리머라제는 T7 타입 DNA 폴리머라제가 아닌 것인 DNA 분자의 뉴클레오티드 염기 서열을 결정하는 방법.One or more deoxynucleoside triphosphates, sufficient DNA polymerase activity and low exonuclease activity of less than 1000 units, having tyrosine residues at amino acid positions corresponding to E. coli DNA polymerase I residue 762 and useful for DNA sequencing Incubating the annealed DNA molecule with a primer molecule capable of hybridizing to the DNA molecule, in a container containing a DNA polymerase having a protein and one or more DNA synthesis terminators that terminate DNA synthesis at a particular nucleotide base during the incubation reaction; And wherein at least a portion of the nucleotide base sequence of the DNA molecule can be determined by separating the DNA product of the incubation reaction according to size, wherein the DNA polymerase is not a T7 type DNA polymerase. How to determine the sequence. E. coli DNA 폴리머라제 I 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖으며 DNA 서열화 반응에 유용한 충분한 DNA 폴리머라제 활성 및 DNA 폴리머라제 mg 당 1000 단위 미만의 낮은 엑소뉴클레아제 활성을 갖는 DNA 폴리머라제; 및 dITP, 사슬 종결제 및 데아자-GTP 로 이루어진 군 중에서 선택된 서열화에 필요한 시약을 포함하는, 상기 DNA 폴리머라제는 T7 타입 DNA 폴리머라제는 아닌 것인 DNA 서열화용 키트.DNA polymer having a tyrosine residue at the amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase I residue 762 and having sufficient DNA polymerase activity useful for DNA sequencing reactions and low exonuclease activity of less than 1000 units per mg of DNA polymerase. Laze; And a reagent necessary for sequencing selected from the group consisting of dITP, chain terminator and deaza-GTP, wherein the DNA polymerase is not a T7 type DNA polymerase. 피로포스파타제; 및 첨가된 유일한 2가 양이온인 마그네슘의 존재하에 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비한 ddNMP의 혼입에 대하여 100배 미만으로 식별하고 역전사효소 (reverse transcriptase) 또는 T7 타입 DNA 폴리머라제는 아니며 dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖는 DNA 폴리머라제를 포함하는 DNA 서열화용 키트.Pyrophosphatase; And less than 100-fold identification of incorporation of ddNMP relative to the corresponding deoxynucleotide in the presence of magnesium, the only divalent cation added, and not in reverse transcriptase or T7 type DNA polymerase, but in the TN in the dNMP binding site. A kit for DNA sequencing comprising a DNA polymerase having a tyrosine residue at an amino acid position corresponding to a DNA polymerase residue 526 or an amino acid position corresponding to an E. coli DNA polymerase residue 762. E. coli DNA 폴리머라제 I 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖는 DNA 폴리머라제 및 피로포스파타제를 포함하는, 상기 DNA 폴리머라제는 T7 타입 DNA 폴리머라제가 아닌 DNA 서열화용 키트.A DNA sequencing kit comprising DNA polymerase and pyrophosphatase having a tyrosine residue at an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase I residue 762, wherein the DNA polymerase is not T7 type DNA polymerase. 제87항에 있어서, 상기 DNA 폴리머라제가 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제와 연관된 엑소뉴클레아제 활성을 제거하거나 감소시키도록 변형된 것인 DNA 서열화용 키트. 88. The kit of claim 87, wherein said DNA polymerase is modified to remove or reduce exonuclease activity associated with a corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. 제87항에 있어서, 상기 피로포스파타제가 열안정성인 것인 DNA 서열화용 키트.88. The DNA sequencing kit of claim 87, wherein said pyrophosphatase is thermostable. 제85항 내지 제89항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 DNA 폴리머라제가 Pol I 타입 DNA 폴리머라제인 것인 DNA 서열화용 키트. 90. The kit of claim 85, wherein said DNA polymerase is a Pol I type DNA polymerase. 제85항 내지 제89항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 DNA 폴리머라제가 Pol II 타입 DNA 폴리머라제인 것인 DNA 서열화용 키트. 90. The kit of claim 85, wherein said DNA polymerase is a Pol II type DNA polymerase. 제84항에 있어서, 상기 DNA 폴리머라제가 Pol II 타입 DNA 폴리머라제인 것인 DNA 분자의 뉴클레오티드 염기 서열을 결정하는 방법.85. The method of claim 84, wherein said DNA polymerase is a Pol II type DNA polymerase. 제49항에 있어서, 상기 변형된 DNA 폴리머라제가 상기 DNA 폴리머라제 활성에 필요한 요소와 조합되었을 때 DNA 서열화에 사용하기에 충분한 DNA 폴리머라제 활성을 갖는 것인 변형된 유전자.The modified gene of claim 49, wherein said modified DNA polymerase has sufficient DNA polymerase activity for use in DNA sequencing when combined with elements necessary for said DNA polymerase activity. 제49항에 있어서, 상기 변형된 DNA 폴리머라제가 폴리머라제 mg 당 500 단위 미만의 엑소뉴클레아제 활성을 갖는 것인 변형된 유전자.The modified gene of claim 49, wherein the modified DNA polymerase has less than 500 units of exonuclease activity per mg of polymerase. 제49항, 제93항 및 제94항 중 어느 한 항의 변형된 유전자에 의하여 암호화되는 변형된 DNA 폴리머라제. 95. A modified DNA polymerase encoded by the modified gene of any one of claims 49, 93 and 94. 제49항에 있어서, 상기 변형된 DNA 폴리머라제가 열안정성 효소인 것인 변형된 유전자.The modified gene of claim 49, wherein the modified DNA polymerase is a thermostable enzyme. 제96항에 있어서, 상기 열안정성 효소가 써모코쿠스 리토랄리스 (Thermococcus litoralis) 및 피로코쿠스 푸리오시스 (Pyrococcus furiosis)에 의해 암호화되는 DNA 폴리머라제로 이루어진 군 중에서 선택되는 변형된 유전자.97. The modified gene of claim 96, wherein said thermostable enzyme is selected from the group consisting of DNA polymerase encoded by Thermococcus litoralis and Pyrococcus furiosis. DNA 폴리머라제를 코딩하는 핵산분자를 제공하는 단계; 상기 핵산에 의해 코딩되는 상기 폴리머라제의 디데옥시뉴클레오티드 혼입능력을 증가시키도록 dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 암호화하게 하기 위하여 dNMP 결합부위를 암호화하는 영역의 뉴클레오티드 염기 서열에 하나 이상의 염기 변화를 도입하도록 핵산 분자를 돌연변이시키는 단계를 포함하는, 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제에 비교하여 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비한 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 능력이 증가된 변형된 Pol II 타입 DNA 폴리머라제 생산 방법.Providing a nucleic acid molecule encoding a DNA polymerase; At an amino acid position corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 or an E. coli DNA polymerase residue 762 within the dNMP binding site to increase the dideoxynucleotide incorporation capacity of the polymerase encoded by the nucleic acid. Correspondingly compared to the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase, comprising mutating the nucleic acid molecule to introduce one or more base changes in the nucleotide base sequence of the region encoding the dNMP binding site to allow for tyrosine residues to be encoded. A method of producing a modified Pol II type DNA polymerase with increased ability to incorporate dideoxynucleotides relative to deoxynucleotides. 하나 이상의 데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트, 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제에 비교하여 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비한 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 능력이 증가되도록 dNMP 결합 부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 I 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖도록 변형되었으며 DNA 서열화에 유용한 충분한 DNA 폴리머라제 활성 및 DNA 폴리머라제 mg 당 1000 단위 미만의 낮은 엑소뉴클레아제 활성을 갖는 Pol II 타입 DNA 폴리머라제, 및 인큐베이션 반응 중 특정 뉴클레오티드 염기에서 DNA 합성을 종결시키는 하나 이상의 DNA 합성 종결제를 함유하는 용기 중에서, DNA 분자에 혼성화될 수 있는 프라이머 분자로 어닐링된 DNA 분자를 인큐베이션시키는 단계; 및 인큐베이션 반응의 DNA 생성물을 크기에 따라 분리함으로써 상기 DNA 분자의 뉴클레오티드 염기 서열의 적어도 일부가 결정될 수 있는 단계를 포함하는 DNA 분자의 뉴클레오티드 염기 서열을 결정하는 방법.T7 DNA polymerase residues 526 within the dNMP binding site to increase the ability to incorporate one or more deoxynucleoside triphosphates, dideoxynucleotides relative to the corresponding deoxynucleotides as compared to the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. Sufficient DNA polymerase activity and low exonuclease per mg DNA polymerase, modified to have a tyrosine residue at the amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase I residue 762 and useful for DNA sequencing. DNA molecule annealed with a primer molecule capable of hybridizing to the DNA molecule, in a container containing a Pol II type DNA polymerase with active activity and at least one DNA synthesis terminator that terminates DNA synthesis at a specific nucleotide base during the incubation reaction. Incubating the solution; And at least a portion of the nucleotide base sequence of the DNA molecule can be determined by isolating the DNA product of the incubation reaction according to size. 제 99항에 있어서, 상기 DNA 폴리머라제가 열안정성 DNA 폴리머라제이고, 상기 서열화가 50℃ 이상의 온도에서 수행되는 것인 방법.107. The method of claim 99, wherein said DNA polymerase is a thermostable DNA polymerase and said sequencing is performed at a temperature of at least 50 ° C. 제 100항에 있어서, 상기 DNA 폴리머라제가 열안정성 DNA 폴리머라제이고, 상기 서열화가 60℃ 이상의 온도에서 수행되는 것인 방법.101. The method of claim 100, wherein said DNA polymerase is a thermostable DNA polymerase and said sequencing is performed at a temperature of at least 60 ° C. 제101항에 있어서, 상기 열안정성 효소가 써모코쿠스 리토랄리스 (Thermococcus litoralis) 및 피로코쿠스 푸리오시스 (Pyrococcus furiosis)에 의해 암호화되는 DNA 폴리머라제로 이루어진 군 중에서 선택되는 방법.102. The method of claim 101, wherein said thermostable enzyme is selected from the group consisting of DNA polymerases encoded by Thermococcus litoralis and Pyrococcus furiosis. 제99항에 있어서, 상기 DNA 폴리머라제가 100 미만의 비로 데옥시뉴클레오티드와 디데옥시뉴클레오티드를 식별하는 것인 방법.107. The method of claim 99, wherein said DNA polymerase identifies deoxynucleotides and dideoxynucleotides in a ratio of less than 100. 제99항에 있어서, 상기 DNA 폴리머라제가 50 미만의 비로 데옥시뉴클레오티드와 디데옥시뉴클레오티드를 식별하는 것인 방법.105. The method of claim 99, wherein said DNA polymerase identifies deoxynucleotides and dideoxynucleotides in a ratio of less than 50. 제99항에 있어서, 상기 DNA 폴리머라제가 폴리머라제 ㎎ 당 500 단위 미만의 엑소뉴클레아제 활성을 갖는 것인 방법.105. The method of claim 99, wherein said DNA polymerase has less than 500 units of exonuclease activity per mg of polymerase. 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제에 비교하여 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비한 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 능력을 증가시키기 위하여 dNMP 결합 부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 I 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 함유하도록 변형된 Pol II 타입 DNA 폴리머라제; 및 dITP, 사슬 종결제, 데아자-GTP 및 망간 함유 화합물로 이루어진 군 중에서 선택된 서열화에 필요한 시약을 포함하는 DNA 서열화용 키트.Amino acid position or E. coli corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 within the dNMP binding site to increase the ability to incorporate dideoxynucleotides relative to the corresponding deoxynucleotides as compared to the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. Pol II type DNA polymerase modified to contain a tyrosine residue at the amino acid position corresponding to DNA polymerase I residue 762; And a reagent necessary for sequencing selected from the group consisting of dITP, chain terminator, deaza-GTP, and manganese-containing compound. DNA 가닥에 혼성화될 수 있는 프라이머와 혼성화된 DNA 가닥을 제공하여 혼성화된 혼합물을 얻는 단계, 상기 혼성화된 혼합물을 하나 이상의 데옥시리보뉴클레오시드 트리포스페이트와, 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제에 비교하여 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비한 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 능력을 증가시키기 위하여 dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖도록 변형시킨 변형된 Pol II 타입 DNA 폴리머라제, 및 제1 사슬종결제를 인큐베이션시키는 단계(여기서, 상기 DNA 폴리머라제는 프라이머가 신장되는 것을 유발하여 신장된 프라이머의 길이가 상이한 제1열의 제1 DNA 생성물을 형성하게 하고, 상기 제1 DNA 생성물 각각은 그의 신장된 단부에서 사슬 종결제를 갖고, 상기 제1 DNA 생성물 각각의 분자수는 길이에서 단지 20 염기 이하가 상이하여 실질적으로 모든 DNA 생성물에 대해 대략 동일하다) 및 제1 사슬 종결제와는 상이한 농도에서 상기 혼성화된 혼합물 중의 제2 사슬 종결제를 제공하는 단계(여기서, 상기 DNA 폴리머라제는 신장된 프라이머의 길이가 상이한 제2열의 제2 DNA 생성물의 생성을 유발하고, 각각의 상기 제2 DNA 생성물은 그의 신장된 프라이머의 단부에서 제2 사슬 종결제를 갖고, 각각의 상기 제2 DNA 생성물의 분자수는 길이에서 1 내지 20개의 염기가 서로 상이하여 실질적으로 모든 제2 DNA 생성물에 대해 대략 동일하며, 상기 제2 DNA 생성물의 것과 단지 20 염기 이하가 상이한 길이를 갖는 모든 상기 제1 DNA 생성물의 분자수와는 명확히 상이하다)를 포함하는 DNA 가닥의 서열화 방법.Providing a hybridized DNA strand with a primer capable of hybridizing to a DNA strand to obtain a hybridized mixture, wherein the hybridized mixture is added to at least one deoxyribonucleoside triphosphate and a corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. Amino acid position corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 or E. coli DNA polymerase residue 762 in the dNMP binding site to increase the ability to incorporate a dideoxynucleotide relative to the corresponding deoxynucleotide in comparison. Incubating the modified Pol II type DNA polymerase modified to have an tyrosine residue, and the first chain terminator, wherein the DNA polymerase causes the primer to elongate so that the first stretched primer has a different length Form a first DNA product in a row, wherein said first DNA generation Each has a chain terminator at its extended end, and the number of molecules of each of the first DNA products differs by only 20 bases or less in length and is substantially the same for all DNA products) and the first chain terminator Providing a second chain terminator in said hybridized mixture at different concentrations, wherein said DNA polymerase causes the production of a second row of second DNA products of differing lengths of elongated primers, each of said second The DNA product has a second chain terminator at the end of its elongated primer, and the number of molecules of each said second DNA product is approximately the same for all second DNA products, with 1 to 20 bases different in length from each other. And clearly different from the number of molecules of all the first DNA products having a length different from that of the second DNA product only 20 bases or less). Sequencing method of DNA strands. 올리고뉴클레오티드 프라이머, 서열화되는 핵산 서열, 1 내지 4 개의 데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트 및 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제에 비교하여 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비한 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 능력을 증가시키기 위하여 dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖도록 변형시킨 Pol II 타입 DNA 및 상이한 양의 둘 이상의 사슬 종결제를, 상기 올리고뉴클레오티드 프라이머가 서열화하려는 핵산에 상보적인 핵산 단편을 형성하는데 유리한 신장 조건에서 조합시키는 단계; 핵산 단편을 크기에 따라 분리하는 단계; 및 시약이 프라이머 신장 생성물에서 표지의 강도에 의해 서로 구별되는 핵산 서열을 결정하는 단계를 포함하는 핵산의 서열화 방법.To increase the ability to incorporate dideoxynucleotides relative to the corresponding deoxynucleotides as compared to oligonucleotide primers, sequenced nucleic acid sequences, 1 to 4 deoxynucleoside triphosphates and corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerases. Pol II type DNA and a different amount of two or more chain species modified to have a tyrosine residue at the amino acid position corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 or the amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762 within the dNMP binding site. Combining payment in an extension condition favorable for forming said nucleic acid fragment complementary to the nucleic acid to which said oligonucleotide primer is to be sequenced; Separating nucleic acid fragments according to size; And the reagents determining the nucleic acid sequences that are distinguished from each other by the strength of the label in the primer extension product. 클로닝된 단편 및 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비한 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 DNA 폴리머라제의 능력이 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 증가되도록, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖도록 변형된 것인 변형된 Pol II 타입 DNA 폴리머라제를 제공하는 단계 및 상기 클로닝된 단편을 상기 단편으로부터 DNA 가닥을 합성하기 위한 조건하에서 상기 폴리머라제와 접촉시키는 단계(상기 조건은 상기 단편과 염기쌍을 이룰 수 있는 복수의 개별적인 인접 염기의 혼입 및 상기 단편과 염기쌍을 이룰 수 없는 뉴클레오티드 염기의 혼입에 의해 상기 DNA 가닥의 형성을 유발함)를 포함하는, 클로닝된 DNA 단편의 시험관내 돌연변이 유발 방법.T7 DNA polymerase residues within dNMP binding sites such that the ability of the DNA polymerase to incorporate the dideoxynucleotide relative to the cloned fragment and the corresponding deoxynucleotide is increased compared to the ability of the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. Providing a modified Pol II type DNA polymerase that is modified to have a tyrosine residue at an amino acid position corresponding to 526 or an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762 and the cloned fragment from the fragment Contacting with the polymerase under conditions for synthesizing a DNA strand (the condition is achieved by incorporation of a plurality of individual contiguous bases that can base pair with the fragment and by incorporation of nucleotide bases that cannot base pair with the fragment Cloned DNA, causing the formation of DNA strands) In vitro mutagenesis of fragments. 프라이머가 주형과 염기쌍을 이룰 수 없는 적어도 한 염기를 제외하고는 주형의 인접 염기와 염기쌍을 이룰 수 있는 인접 염기를 갖는 프라이머 및 주형을 제공하는 단계; 및 상기 프라이머를 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비한 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 DNA 폴리머라제의 능력이 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 증가되도록, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖도록 변형된 것인 변형된 Pol II 타입 DNA 폴리머라제로 신장시키는 단계를 포함하는 주형 DNA 단편의 시험관내 돌연변이 유발 방법.Providing a primer and a template having adjacent bases capable of base pairing with adjacent bases of the template except for at least one base where the primers cannot base pair with the template; And a T7 DNA polymerase residue in the dNMP binding site such that the ability of the DNA polymerase to incorporate the dideoxynucleotide relative to the corresponding deoxynucleotide is increased compared to the ability of the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. In vitro stretching of a template DNA fragment comprising stretching with a modified Pol II type DNA polymerase that is modified to have a tyrosine residue at an amino acid position corresponding to 526 or an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762 Mutagenesis method. DNA 분자를, 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비한 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 DNA 폴리머라제의 능력이 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 증가되도록 dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖도록 변형시킨 Pol II 타입 DNA 폴리머라제와 함께 인큐베이션시키는 단계를 포함하며, 이때 상기 폴리머라제는 평활 말단 이중 가닥 DNA 분자를 생성하기 위하여 선형 DNA 분자의 5' 말단의 단일가닥 영역에 작용하는 것인, 단일 가닥의 영역을 포함하는 5' 말단을 갖는 선형 DNA 분자로부터 3' 말단이 이중 가닥이고, 3' 돌출 말단을 갖지 않는 평활 말단의 이중 가닥 DNA 분자를 생성하는 방법.T7 DNA polymerase residues 526 in the dNMP binding site such that the ability of the DNA polymerase to incorporate the DNA molecule to the dideoxynucleotide relative to the corresponding deoxynucleotide is increased compared to the ability of the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. Incubating with a Pol II type DNA polymerase modified to have a tyrosine residue at an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762 or wherein the polymerase is a blunt-ended double strand. The 3 'end is double stranded and 3' overhangs from a linear DNA molecule having a 5 'end comprising a single stranded region, which acts on the single stranded region of the 5' end of the linear DNA molecule to produce a DNA molecule. A method of producing blunt-ended, double-stranded DNA molecules having no ends. 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비한 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 DNA 폴리머라제의 능력이 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 증가되도록, dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖도록 변형된 것인 변형된 Pol II 타입 DNA 폴리머라제와 DNA 단편을, 상기 DNA 단편의 3' 말단이 상기 폴리머라제에 의해 신장됨으로써 표지된 데옥시뉴클레오티드가 상기 DNA 단편에 첨가되어 표지되는 조건하에서, 표지된 데옥시뉴클레오티드 종과 인큐베이션시키는 단계를 포함하는 DNA 단편의 3' 말단을 표지시키는 방법.Corresponding to the T7 DNA polymerase residue 526 in the dNMP binding site such that the ability of the DNA polymerase to incorporate a dideoxynucleotide relative to the corresponding deoxynucleotide is increased compared to the ability of the corresponding naturally occurring unmodified DNA polymerase. A modified Pol II type DNA polymerase and a DNA fragment modified to have a tyrosine residue at an amino acid position or an amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762, wherein the 3 'end of the DNA fragment is And incubating with the labeled deoxynucleotide species under conditions such that a labeled deoxynucleotide is added to the DNA fragment and labeled by elongation. 제1 및 제2 프라이머를 이중 가닥 DNA 서열의 반대편 가닥에 어닐링시켜 어닐링된 혼합물을 생성하고, 상기 어닐링된 혼합물을 대응하는 데옥시뉴클레오티드에 비한 디데옥시뉴클레오티드를 혼입하는 DNA 폴리머라제의 능력이 대응하는 천연 발생 비변형 DNA 폴리머라제의 능력에 비교하여 증가되도록 dNMP 결합부위 내에 있는 T7 DNA 폴리머라제 잔기 526에 대응하는 아미노산 위치 또는 E. coli DNA 폴리머라제 잔기 762에 대응하는 아미노산 위치에 티로신 잔기를 갖도록 변형된 Pol II 타입 DNA 폴리머라제와 함께 인큐베이션시키는 단계를 포함하고, 상기 제1 및 제2 프라이머는 상기 DNA 서열의 반대편 가닥에 어닐링되고 이들의 3' 말단들은 어닐링 후 서로에 대하여 향하고, 증폭되는 DNA 서열은 두 어닐링된 프라이머 사이에 위치하는 것인 DNA 서열을 증폭시키는 방법.The ability of the DNA polymerase to anneal the first and second primers to opposite strands of the double stranded DNA sequence yields an annealed mixture, and to incorporate the dedeoxynucleotides relative to the corresponding deoxynucleotides. Modified to have a tyrosine residue at the amino acid position corresponding to T7 DNA polymerase residue 526 or the amino acid position corresponding to E. coli DNA polymerase residue 762 within the dNMP binding site to increase compared to the capacity of naturally occurring unmodified DNA polymerase. Incubating with the Pol II type DNA polymerase, wherein the first and second primers are annealed to opposite strands of the DNA sequence and their 3 'ends are directed against each other after annealing and are amplified. Amplifies the DNA sequence located between the two annealed primers Law. 제50항에 있어서, DNA 폴리머라제가 Pol II 타입 DNA 폴리머라제이며, 데옥시뉴클레오티드 결합부위가 아미노산 서열 K N1 N2 N3 N4 N5 N6 Y G (여기서, 각각의 N은 독립적으로 임의의 아미노산이고 N4는 티로신 임)을 포함하는 것인 정제된 Pol II 타입 DNA 폴리머라제.51. The method of claim 50, wherein the DNA polymerase is a Pol II type DNA polymerase and the deoxynucleotide binding site is the amino acid sequence KN 1 N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 YG, wherein each N is independently any Amino acid and N 4 is tyrosine). 제114항에 있어서, DNA 폴리머라제가 열안정성 DNA 폴리머라제인 정제된 Pol II 타입 DNA 폴리머라제.119. The purified Pol II type DNA polymerase of claim 114, wherein the DNA polymerase is a thermostable DNA polymerase. 제50항에 따른 DNA 폴리머라제를 암호화하는 정제된 핵산.51. A purified nucleic acid encoding a DNA polymerase according to claim 50.
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