KR20050003502A - Process for improving efficiency of DNA amplification reaction - Google Patents

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KR20050003502A
KR20050003502A KR1020030042391A KR20030042391A KR20050003502A KR 20050003502 A KR20050003502 A KR 20050003502A KR 1020030042391 A KR1020030042391 A KR 1020030042391A KR 20030042391 A KR20030042391 A KR 20030042391A KR 20050003502 A KR20050003502 A KR 20050003502A
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하마노요코
야마모토사토시
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Abstract

PURPOSE: A process for improving efficiency of DNA amplification reaction is provided, thereby simplifying a procedure for deciding optimal temperature(annealing) condition and improving hybridization specificity of oligonucleotides to DNA. CONSTITUTION: The process for improving efficiency of a DNA amplification reaction comprises using a primer in which a compound is added into the 5'-terminal of the primer, wherein the compound is selected from LC-Red 705, amino group, phosphate group, biotin, DIG, DNP, TAMRA, Texas-Red, ROX, XRITC, rhodamine, LC-Red 640, mercapto group, psoralen, cholesterol, FITC, 6-FAM, TET, cy3, cy5, BODIPY 564/570, BODIPY 500/510, BODIPY 530/550, BODIPY 581/591 and oligonucleotides having a combined G and C content of at least 25% and having at least four bases.

Description

DNA 증폭반응의 효율을 개선하는 방법{Process for improving efficiency of DNA amplification reaction}Process for improving efficiency of DNA amplification reaction

본 발명은 DNA 증폭반응의 효율을 개선하는 방법, 및 DNA 샘플에 대한 올리고뉴클레오티드의 혼성화 특이성(hybridization specificity)을 개선하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for improving the efficiency of a DNA amplification reaction, and to a method for improving the hybridization specificity of oligonucleotides for a DNA sample.

DNA증폭은 유전자의 검출시 극히 중요하고, DNA증폭분야에서 PCR 방법은 DNA내 뉴틀레오티드 서열의 표적부위를 대량 증폭할 수 있게 하며, 생명과학기술에서 뿐만 아니라 다양한 기타 분야에서도 사용되는 방법이다.DNA amplification is extremely important in the detection of genes, and PCR methods in the field of DNA amplification enable large-scale amplification of target sites of nucleotide sequences in DNA, and are used in a variety of other fields as well as in life science technology.

그러나, 특이한 검출 프라이머를 설계한다면, 그 프라이머는 표적 서열에 특이적인 염기 위치를 포함하여야 한다.However, if specific detection primers are designed, they should contain base positions specific for the target sequence.

불행하게도, 이러한 유형의 위치를 포함하는 서열은 프라이머로서 종종 부적합하다. 바꾸어 말하면, 예컨대 AT함량이 극히 높은 경우나 전방 및 역방 녹는점(melting temperature, Tm)이 맞지 않는 경우, 증폭효율은 떨어져서 그 서열을 프라이머로서 사용할 수 없게 된다. 이러한 문제는 극소량의 DNA를 검출할 필요가 있는 경우에 상당한 할 단점이 된다.Unfortunately, sequences comprising this type of position are often unsuitable as primers. In other words, for example, when the AT content is extremely high or when the front and reverse melting temperatures (Tm) do not match, the amplification efficiency is lowered and the sequence cannot be used as a primer. This problem is a significant disadvantage when it is necessary to detect very small amounts of DNA.

더욱이 PCR방법에 있어서, 증폭효율을 개선하기 위해서 증폭의 최적온도 조건을 결정하여야 한다. 그러나, 최적온도조건을 결정하는 것은 복잡한 일련의 예비시험을 필요로 한다.Moreover, in the PCR method, the optimum temperature condition for amplification must be determined in order to improve the amplification efficiency. However, determining the optimal temperature conditions requires a complex series of preliminary tests.

따라서, 본 발명은 최적온도 조건을 결정하기 위한 조작을 단순화하고 DNA 증폭반응의 효율을 개선하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for simplifying the operation for determining the optimum temperature condition and improving the efficiency of the DNA amplification reaction.

또한, 본 발명은 DNA에 대한 올리고뉴클레오티드의 혼성화 특이성을 개선하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a method for improving the hybridization specificity of oligonucleotides to DNA.

도1은 60℃, 0초의 어닐링 조건에서 PCR 사이클수와 형광광도(fluorescence intensity)간의 관계를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the relationship between the number of PCR cycles and fluorescence intensity under annealing conditions at 60 ° C. for 0 seconds.

도2는 60℃, 5초의 어닐링 조건에서 PCR 사이클수와 형광광도간의 관계를 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing the relationship between the number of PCR cycles and the fluorescence intensity at annealing conditions of 60 ° C. for 5 seconds.

도3은 60℃, 10초의 어닐링 조건에서 PCR 사이클수와 형광광도간의 관계를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the relationship between the number of PCR cycles and the fluorescence intensity at annealing conditions of 60 ° C. for 10 seconds.

도4는 64℃, 5초의 어닐링 조건에서 PCR 사이클수와 형광광도간의 관계를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the relationship between the number of PCR cycles and the fluorescence intensity at annealing conditions of 64 ° C. and 5 seconds.

본 발명의 발명자들은 매우 놀라운 사실을 발견했다. 즉, 인공적인 비특이적 서열이 유추 프라이머(degenerate primer)의 5'말단에 부가될 경우 PCR 증폭효율이증가하고, 5'말단에 부가된 그 서열이 제거되면 PCR 증폭효율이 감소한다.The inventors of the present invention have found very surprising facts. That is, when the artificial nonspecific sequence is added to the 5 'end of the degenerate primer, the PCR amplification efficiency increases, and when the sequence added to the 5' end is removed, the PCR amplification efficiency decreases.

결국, 본 발명자들은 더욱 연구를 거듭하여 인공적인 비특이적 서열을 부가하는 것 뿐만 아니라 LC-Red 705와 같은 화합물을 5'말단에 접합(conjugating)시키는 것에 의해서도 PCR 증폭효율을 개선할 수 있어서 DNA 증폭반응의 효율을 개선하게 됨을 우연히 발견하고 이에 따라 본 발명을 완성하게 되었다. 어닐링(annealing)을 위한 상기 최적온도 범위는 넓어질 수 있는데, 이는 어닐링 조건을 조사하기 위한 예비시험이 단순화되어 전체 공정이 상당히 단순화될 수 있다는 것을 의미한다.As a result, the present inventors have conducted further studies to improve PCR amplification efficiency by not only adding artificial non-specific sequences but also conjugating a compound such as LC-Red 705 to the 5 'end, thereby amplifying the DNA amplification reaction. It was found by chance to improve the efficiency of the present invention was completed accordingly. The optimum temperature range for annealing can be widened, which means that the preliminary tests for investigating the annealing conditions can be simplified and the overall process can be significantly simplified.

다시 말해, 본 발명의 첫번째 측면은 DNA 증폭반응의 효율을 개선하는 방법을 제공하는데, 여기서 프라이머는 LC-Red 705, 아미노기, 인산기, 바이오틴, DIG, DNP, TAMRA, Texas-Red, ROX, XRITC, 로다민, LC-Red 640, 머캅토기, 프소랄렌, 콜레스테롤, FITC, 6-FAM, TET, cy3, cy5, BODIPY 564/570, BODIPY 500/510, BODIPY 530/550, BODIPY 581/591(이하 "특정화된 화합물 군"으로 칭함) 및 GC함량이 적어도 25%이고 적어도 네 염기(이하 "특정화된 염기"로 칭함)를 갖춘 올리고뉴클레오티드로 구성되는 군으로부터 선택된 화합물이 5'말단에 부가된 것을 프라이머로 사용한다.In other words, the first aspect of the present invention provides a method for improving the efficiency of the DNA amplification reaction, wherein the primer is LC-Red 705, amino group, phosphate group, biotin, DIG, DNP, TAMRA, Texas-Red, ROX, XRITC, Rhodamine, LC-Red 640, mercapto group, psoralen, cholesterol, FITC, 6-FAM, TET, cy3, cy5, BODIPY 564/570, BODIPY 500/510, BODIPY 530/550, BODIPY 581/591 (" A compound selected from the group consisting of oligonucleotides having a GC content of at least 25% and having at least four bases (hereinafter referred to as "specificated bases") as primers. use.

본 발명의 두번째 측면은 DNA 샘플에 대한 올리고뉴클레오티드의 혼성화 특이성을 개선하는 방법을 제공하는데, 상기 특정화된 화합물군으로부터 선택된 화합물이 5'말단에 부가된 올리고뉴클레오티드가 DNA와의 혼성화를 위하여 사용된다.A second aspect of the present invention provides a method for improving the hybridization specificity of oligonucleotides for a DNA sample, wherein oligonucleotides added at the 5 ′ end of a compound selected from the specified group of compounds are used for hybridization with DNA.

본 발명의 첫번째 및 두번째 측면에 있어서, DNA증폭시 전형적으로 사용되는프라이머나 올리고뉴클레오티드에 해당되는 것이라면, 특정화된 화합물군에서 선택된 화합물 및 특정화된 염기가 접합되거나 부가되는 프라이머, 또는 올리고뉴클레오티드에 대해 특별한 제한은 없다.In the first and second aspects of the present invention, if it corresponds to a primer or oligonucleotide that is typically used in DNA amplification, it is specific to primers or oligonucleotides to which a compound selected from a group of specified compounds and a specified base are conjugated or added. There is no limit.

더욱이, 본 발명은 DNA증폭효율을 개선할 수 있도록 하는 것이기 때문에, 통상 DNA증폭에 이용할 수 없는 일부 프라이머도 또한 이용할 수 있다.Furthermore, since the present invention is intended to improve the DNA amplification efficiency, some primers which are not normally available for DNA amplification can also be used.

본 발명의 첫번째 및 두번째 측면에 있어서, 특정화된 화합물 군의 화합물은 DNA증폭으로 증폭될 표적서열에 대해 비특이적이다. DIG은 디곡시제닌 (digoxigenin)의 약자이고, DNP는 디니트로페닐의 약자이고, TAMRA는 카르복시테트라메틸로다민을 말하며, Texas-Red는 1H,5H,11H,15H-잔테노[2,3,4-ij:5,6,7-i'j']디퀴놀리진-18-이움, 9-[2(또는 4)-[[[6-(2,5-디옥소-1-피롤리디닐)옥시]-6-옥소헥실]아미노]술포페닐]-4(또는 2)술포닐]-2,3,6,7,12,13,16,17-옥타히드로-, 분자 내염(inner salt)이고, ROX는 로다민X 의 약자이고, XRITC는 로다민X이소티오시아네이트를 말하며, FITC는 플루오레신 이소티오시아네이트의 약자이고, 6-FAM은 6-카르복시플루오레신을 말하고, TET는 테트라클로로플루오레신의 약자이고, BODIPY 564/570은 4,4-디플루오로-5-스티릴-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-프로피온산, 숙신이미딜 에스테르이고, BODIPY 530/550은 4,4-디플루오로-5,7-디페닐-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-프로피온산, 숙신이미딜 에스테르이고, BODIPY 581/591는 4,4-디플루오로-5-(4-페닐-1,3-부타디에닐)-4-보라-3a,4a-디아자-s-인다센-3-프로피온산, 숙신이미딜 에스테르이다.In the first and second aspects of the invention, the compounds of the specified group of compounds are nonspecific for the target sequence to be amplified by DNA amplification. DIG stands for digoxigenin, DNP stands for dinitrophenyl, TAMRA stands for carboxytetramethylhodamine, Texas-Red stands for 1H, 5H, 11H, 15H-xanteno [2,3, 4-ij: 5,6,7-i'j '] diquinolizine-18-ium, 9- [2 (or 4)-[[[6- (2,5-dioxo-1-pyrrolidinyl ) Oxy] -6-oxohexyl] amino] sulfophenyl] -4 (or 2) sulfonyl] -2,3,6,7,12,13,16,17-octahydro-, inner salt , ROX stands for Rhodamine X, XRITC stands for Rhodamine X isothiocyanate, FITC stands for fluorescein isothiocyanate, 6-FAM stands for 6-carboxyfluorescein, TET Abbreviation for tetrachlorofluorescein, BODIPY 564/570 is 4,4-difluoro-5-styryl-4-bora-3a, 4a-diaza-s-indacene-3-propionic acid, succinimidyl ester BODIPY 530/550 is 4,4-difluoro-5,7-diphenyl-4-bora-3a, 4a-diaza-s-indacene-3-propionic acid, succinimidyl ester, BOD IPY 581/591 is 4,4-difluoro-5- (4-phenyl-1,3-butadienyl) -4-bora-3a, 4a-diaza-s-indacene-3-propionic acid, succinate Imidyl ester.

본 발명의 첫번째 측면에 따르면, 특정화된 염기는 혼성화될 뉴클레오티드서열에 특이적이거나 비특이적일 수 있다. 여기서 "특이적"이라 함은 프라이머에 대한 부가 서열(addendum sequence)이 프라이머가 혼성화되는 지역에 인접하지 않은 템플레이트 지역에 상보적(comlementary)인 경우뿐 아니라, 프라이머에 대한 부가 서열이 프라이머가 혼성화되는 지역에 인접하는 템플레이트 지역(특히 프라이머의 5'지역에 대응하는 템플레이트의 3'지역)에 상보적인 경우도 포함한다. 후자의 경우는 프라이머의 Tm값을 조정하기 위하여 종래기술에서 사용되지만, 본 발명에서는 증폭효율을 개선하기 위하여 사용된다.According to the first aspect of the invention, the specified base may be specific or nonspecific to the nucleotide sequence to be hybridized. Here, "specific" means that the additional sequence for the primer hybridizes as well as the addition sequence for the primer is complementary to the template region that is not adjacent to the region where the primer hybridizes. This includes complementary to template areas adjacent to the area (particularly the 3 'area of the template corresponding to the 5' area of the primer). The latter case is used in the prior art to adjust the Tm value of the primer, but in the present invention is used to improve the amplification efficiency.

비특이적이라 함은 프라이머와 템플레이트 간에 관계가 없는 경우, 즉 부가 서열이 이중 스트랜드(double strand)가 GC 및 AT 염기쌍으로 인접하여 형성되지 않는 뉴클레오티드 서열을 갖는 경우를 포함한다. 이와 같이 비특이적인 경우에도, 본 발명에서는 프라이머의 최고의 어닐링 온도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 첫번째 측면에 있어서, 특정화된 염기는 혼성화될 뉴클레오티드 서열(템플레이트 DNA)에 특이적이거나 비특이적일 수 있다. 그러나, 증폭효율을 증가시키기 위하여 특정화된 서열이 바람직하게는 비특이적이다.Nonspecific includes when there is no relationship between the primer and the template, ie, when the additional sequence has a nucleotide sequence in which a double strand is not formed adjacent to the GC and AT base pairs. Even in this non-specific case, the present invention can increase the highest annealing temperature of the primer. Thus, in the first aspect of the invention, the specified base may be specific or nonspecific to the nucleotide sequence to be hybridized (template DNA). However, in order to increase the amplification efficiency, the specified sequence is preferably nonspecific.

본 발명의 첫번째 측면에 있어서, 특정화된 염기 및 특정화된 화합물 군에서 선택된 화합물 하나나 둘 이상이 사용될 수 있다.In a first aspect of the invention, one or more compounds selected from the group of specified bases and specified compounds can be used.

본 발명의 두번째 측면에 있어서, 특정화된 화합물 군에서 선택된 화합물 하나나 둘 이상이 사용될 수 있다.In a second aspect of the invention, one or more compounds selected from the group of specified compounds can be used.

본 발명의 첫번째 및 두번째 측면에 있어서, 올리고뉴클레오티드나 프라이머 및 특정화된 화합물 군에서 선택된 화합물은 링커를 통해 접합될 수도 있다. 적절한 링커의 예는 2 내지 16 개의 탄소원자로 된 탄화수소기를 포함한다.In the first and second aspects of the invention, compounds selected from the group of oligonucleotides or primers and specified compounds may be conjugated via a linker. Examples of suitable linkers include hydrocarbon groups of 2 to 16 carbon atoms.

본 발명의 첫번째 측면에 있어서, 프라이머의 5'말단에 부가되는 올리고뉴클레오티드(부가 서열)는 바람직하게는 높은 GC함량을 갖는다. 구체적으로, 올리고뉴클레오티드는 적어도 50%의 GC함량을 가져야 하며, 적어도 네 염기의 부가 서열이 또한 바람직하다. DNA 증폭반응의 효율은 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상과 같이 GC함량이 증가함에 따라 개선되는데, 100%가 훨씬 더 바람직하다. 부가 서열의 길이와, 부가 서열과 증폭될 서열 또는 프라이머 등 간의 비상보성에 기초하여 당업자라면 누구나 GC함량을 결정할 수 있다. 부가 서열이 너무 길어지면, DNA증폭 반응의 효율은 저하하고, 40염기 이하의 부가 서열이 전형적으로 바람직하다. 더욱이, 프라이머 이합체(dimer)의 형성을 방지하기 위해, G나 C의 양은 바람직하게는 적어도 50%를 차지하고, A나 T의 양은 바람직하게는 적어도 50%를 차지한다.In the first aspect of the invention, the oligonucleotide (additional sequence) added to the 5 'end of the primer preferably has a high GC content. Specifically, the oligonucleotides should have a GC content of at least 50%, with addition sequences of at least four bases also being preferred. The efficiency of the DNA amplification reaction is improved as the GC content increases, such as 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or more. Is even more preferred. Anyone skilled in the art can determine the GC content based on the length of the additional sequence and the non-complementary between the additional sequence and the sequence or primer to be amplified. If the additional sequence is too long, the efficiency of the DNA amplification reaction decreases, and an additional sequence of 40 bases or less is typically preferred. Moreover, in order to prevent the formation of primer dimers, the amount of G or C is preferably at least 50% and the amount of A or T is preferably at least 50%.

바람직한 뉴클레오티드 서열의 구체적인 예를 후술한다. 더욱이, 9 염기 이상의 서열은 하기 2 내지 8 개의 뉴클레오티드 서열의 적절한 조합에 의해 만들 수 있다. 하기 서열에서, S는 C나 G를 나타내고, W는 A나 T를 나타낸다. G나 C의 양은 바람직하게는 적어도 50%를 차지하고, A나 T의 양은 바람직하게는 적어도 50%를 차지한다.Specific examples of preferred nucleotide sequences are described below. Moreover, sequences of 9 bases or more can be made by appropriate combination of the following 2 to 8 nucleotide sequences. In the following sequences, S represents C or G, and W represents A or T. The amount of G or C preferably accounts for at least 50% and the amount of A or T preferably accounts for at least 50%.

SS, SW, WS, SSS, SSW, SWS, WSS, SSSS, SSSW, SSWS, SWSS, WSSS, SSSSS, SSSSW, SSSWS, SSWSS, SWSSS, WSSSS, SSSSSS, SSSSSW, SSSSWS, SSSWSS, SSWSSS, SWSSSS, WSSSSS, SSSSSSS, SSSSSSW, SSSSSWS, SSSSWSS, SSSWSSS, SSWSSSS,SWSSSSS, WSSSSSS, SSSSSSSS, SSSSSSSW, SSSSSSWS, SSSSSWSS, SSSSWSSS, SSSWSSSS, SSWSSSSS, SWSSSSSS, WSSSSSSS, SSSSSSWW, SSSSSWSW, SSSSWSSW, SSSWSSSW, SSWSSSSW, SWSSSSSW, WSSSSSSW, SSSSSWWS, SSSSWSWS, SSSWSSWS, SSWSSSWS, SWSSSSWS, WSSSSSWS, SSSSWWSS, SSSWSWSS, SSWSSWSS, SWSSSWSS, WSSSWSS, SSSWWSSS, SSWSWSSS, SWSSWSSS, WSSSWSSS, SSWWSSSS, SWSWSSSS, WSSWSSSS, SWWSSSSS, WSWSSSSS, WWSSSSSSSS, SW, WS, SSS, SSW, SWS, WSS, SSSS, SSSW, SSWS, SWSS, WSSS, SSSSS, SSSSW, SSSWS, SSWSS, SWSSS, WSSSS, SSSSSS, SSSSSW, SSSSWS, SSSWSS, SSWSSS, SWSSSS, WSSSSS, SSSSSSS, SSSSSSW, SSSSSWS, SSSSWSS, SSSWSSS, SSWSSSS, SWSSSSS, WSSSSSS, SSSSSSSS, SSSSSSSW, SSSSSSWS, SSSSSWSS, SSSSWSSS, SSSWSSSS, SSWSSSSS, SWSSSSSS, WSSSSSSS, SSSSSS, SWSS, SWSS, SSSS SSSSWSWS, SSSWSSWS, SSWSSSWS, SWSSSSWS, WSSSSSWS, SSSSWWSS, SSSWSWSS, SSWSSWSS, SWSSSWSS, WSSSWSS, SSSWWSSS, SSWSWSSS, SWSSWSSS, WSSSWSSS, SSWWSSSS, SWSWSSSS, WSSWSSSS, SWWSSSSS, WSWSSS

더욱이, 올리고뉴클레오티드의 구체예는 AGTC, AAGT, GGAC나 GGGC의 반복 단위로부터 형성되는 20염기까지의 것을 포함한다.Moreover, embodiments of oligonucleotides include up to 20 bases formed from repeat units of AGTC, AAGT, GGAC or GGGC.

더욱이, 부가서열은 이차구조를 형성하여 증폭반응을 방해하지 않는 뉴클레오티드 서열을 갖는것이 바람직하다. 구체적으로, 부가서열이 3'말단 서열에 대해 낮은 염기쌍 형성율을 보이는 것이 바람직하며, 염기쌍을 형성하지 않는 것이 더욱 바람직하다. 바람직한 최소한의 조건은 연속적인 염기쌍의 형성이 없는 것이다. 또한, 부가 서열을 갖는 프라이머가 낮은 염기쌍 형성을 나타내는 것이 바람직하며, 염기쌍 형성을 나타내지 않는 것이 보다 더 바람직하다.Furthermore, it is preferable that the additional sequence has a nucleotide sequence which forms a secondary structure and does not interfere with the amplification reaction. Specifically, it is preferable that the additional sequence shows a low base pair formation rate with respect to the 3 'terminal sequence, and it is more preferable not to form a base pair. Preferred minimal conditions are the absence of continuous base pair formation. It is also preferred that primers with additional sequences exhibit low base pair formation, even more preferably no base pair formation.

본 발명의 첫번째 측면에 있어서, 상기 특정화된 화합물 군에서 선택된 화합물이나 특정화된 염기가 표준 방법에 따라 프라이머의 5'말단에 접합되거나 부가될 수 있다. 특정화된 화합물 군에서 선택된 화합물이나 특정화된 염기 중 상이한 것 2 개 이상을 접합하거나 부가하기 위하여, 택일적으로 먼저 화합물을 접합시키고 특정화된 염기를 포함하는 올리고뉴클레오티드를 이어서 합성하거나, 먼저 특정화된 염기를 포함하는 올리고뉴클레오티드를 합성하고 이어서 화합물을 접합시킬 수있다. 특정화된 화합물 군에서 선택된 화합물이나 부가된 특정화된 염기 중 2 개 이상을 갖는 프라이머의 예는 GGGC의 이중 반복 서열이 부가된 FITC이다.In a first aspect of the invention, a compound selected from the group of specified compounds or a specified base can be conjugated or added to the 5 'end of the primer according to standard methods. In order to conjugate or add two or more of the compounds selected from the group of specified compounds or specified bases, alternatively first conjugate the compounds and then synthesize oligonucleotides comprising the specified bases, or first specify the specified bases. Oligonucleotides can be synthesized and subsequently conjugated to compounds. An example of a primer having two or more of a compound selected from the group of specified compounds or an additional specified base is FITC to which a double repeat sequence of GGGC is added.

본 발명의 두번째 측면에서, 상기 특정화된 화합물 군에서 선택된 화합물은 표준방법에 따라 올리고뉴클레오티드의 5'말단에 접합될 수 있다. 특정화된 화합물 군에서 선택된 화합물이나 특정화된 염기 중 상이한 것 2 개 이상을 접합시키기 위하여, 택일적으로 먼저 화합물을 접합시키고 특정화된 염기를 포함하는 올리고뉴클레오티드를 이어서 합성하거나, 먼저 특정화된 염기를 포함하는 올리고뉴클레오티드를 합성하고 이어서 화합물을 접합시킬 수 있다.In a second aspect of the invention, a compound selected from the group of specified compounds can be conjugated to the 5 'end of the oligonucleotide according to standard methods. In order to conjugate two or more of the compounds selected from the group of specified compounds or specified bases, alternatively first conjugate the compound and subsequently synthesize oligonucleotides comprising the specified bases, or first comprise the specified bases. Oligonucleotides can be synthesized followed by conjugation of the compounds.

본 발명의 첫번째 측면에 있어서, 특정화된 화합물 군에서 선택된 화합물을 프라이머에 접합시키거나 특정화된 염기를 프라이머에 부가함으로써, 증폭된 생성물에 대한 프라이머의 어닐링 속도 및 어닐링 안정성을 개선시킬 수 있는데, 이는 프라이머가 보통의 PCR에 이상적으로 적합하다는 것을 의미한다. 특정화된 염기가 템플레이트 DNA에 비상보적인 경우에도 어닐링 속도 및 어닐링 안정성이 개선되는 것을 볼 수 있다(표2의 결과 참조).In a first aspect of the invention, by conjugating a compound selected from a group of specified compounds to a primer or adding a specified base to the primer, the annealing rate and annealing stability of the primer for the amplified product can be improved, which is the primer Means that it is ideally suited for normal PCR. It can be seen that the annealing rate and annealing stability are improved even when the specified bases are not complementary to the template DNA (see results in Table 2).

또한, 본 발명은 비대칭 PCR(asymmetric PCR)에도 또한 이상적으로 적용될 수 있다. 비대칭 PCR은 표적 DNA 단편을 직접 서열분석(sequencing)할 필요가 있는 경우와 같이 단일(single) 스트랜드 DNA를 급속히 증폭할 때 사용하는 방법이다. 바꾸어 말하자면, 보통의 PCR에서는 사용하는 프라이머 쌍의 농도가 같지만, 비대칭 PCR에서는 프라이머 중 하나의 농도가 다른 프라이머의 농도에 비해 수배 또는 수십배 높다. 그렇게 함으로써, 보다 낮은 농도의 프라이머는 먼저 소비되고 나머지 PCR은 남아있는 보다 높은 농도의 프라이머만으로 진행하여 보다 높은 농도의 프라이머에 상응하는 DNA 스트랜드의 양이 많아지게 된다. 더욱이, 비대칭 PCR의 특정한 한 유형인 열 비대칭 PCR(thermal asymmetric PCR)에서는 Tm에서 적어도 10℃의 차이를 나타내는 프라이머 쌍이 사용되어, 보다 낮은 Tm값의 프라이머가 어닐링되는 조건 하에서 첫번째 PCR이 수행되고, 보다 높은 Tm값의 프라이머만이 어닐링되는 조건 하에서 후속의 PCR이 수행된다.In addition, the present invention is also ideally applied to asymmetric PCR. Asymmetric PCR is a method used to rapidly amplify single stranded DNA, such as when it is necessary to directly sequence a target DNA fragment. In other words, the concentration of primer pairs used in normal PCR is the same, but in asymmetric PCR, the concentration of one of the primers is several times or tens of times higher than that of the other primers. By doing so, the lower concentration of the primer is consumed first and the remaining PCR proceeds with only the higher concentration of the remaining primers, resulting in a higher amount of DNA strand corresponding to the higher concentration of the primer. Moreover, a specific type of asymmetric PCR, thermal asymmetric PCR, uses a pair of primers that show a difference of at least 10 ° C. in Tm, so that the first PCR is performed under conditions where primers of lower Tm values are annealed, and Subsequent PCR is performed under conditions in which only high Tm primers are annealed.

그러나, 비대칭 PCR은 후술하는 유형의 문제들이 있다. 즉, 템플레이트 DNA 및 프라이머의 농도가 최적화되지 않으면, 단일 스트랜드의 증폭이 낮다(Production of Single Stranded DNA by Asymmetric PCR, PCR Protocols, A guide to Methods and Applications, Academic Press, Inc. 1990). 그러나, 그러한 최적화에는 복잡한 예비 시험이 필요하다.However, asymmetric PCR has the following types of problems. That is, if the concentration of template DNA and primers is not optimized, the amplification of single strands is low (Production of Single Stranded DNA by Asymmetric PCR, PCR Protocols, A guide to Methods and Applications, Academic Press, Inc. 1990). However, such optimization requires complex preliminary testing.

또한, 열 비대칭 PCR에서는, 어닐링 온도가 적어도 10℃의 큰 차이를 갖는 한 조의 특이적 프라이머가 준비되어야 하는데 이는 반드시 간단한 작업은 아니다.In addition, in thermal asymmetric PCR, a set of specific primers having a large difference in annealing temperature of at least 10 ° C. must be prepared, which is not necessarily a simple task.

단일 스트랜드 DNA를 급속히 증폭하는 또다른 방법은 프라이머 쌍내에서 증폭능의 차이를 이용하는 것이다. 예를 들면, DNA와 RNA의 혼성 프라이머를 이용할 수 있다. RNA 프라이머는 DNA 프라이머보다 신장반응(extention reaction)에 기여도가 적으므로, PCR을 이러한 유형의 혼성 프라이머로 수행한다면 순수한 DNA쪽의 증폭이 더 커져 단일 스트랜드 DNA를 산출한다.Another method of rapidly amplifying single stranded DNA is to exploit the difference in amplification capacity within primer pairs. For example, hybrid primers of DNA and RNA can be used. RNA primers contribute less to extension reactions than DNA primers, so PCR amplification with this type of hybrid primer results in greater amplification toward pure DNA resulting in single stranded DNA.

그러나, 이 방법은 RNA쪽의 낮은 증폭능 때문에 단일 스트랜드 DNA를 유발하는 것이고 원하는 DNA의 증폭능을 개선한 것에 기인하는 것이 아니다.However, this method results in single stranded DNA due to the low amplification capacity on the RNA side and is not due to improved amplification capacity of the desired DNA.

반면에, 본 발명의 첫번째 측면에 있어서, 프라이머 쌍의 하나에만 특정화된 화합물 군에서 선택된 화합물을 접합시키거나 특정화된 염기를 부가함으로써, 두 프라이머 간에 증폭효율에서 큰 차이가 생길 수 있고, 이는 템플레이트 DNA 및 프라이머 농도를 최적화하는 복잡한 조작이 필요하지 않다는 것을 의미한다. 결국, 본 발명의 첫번째 측면을 비대칭 PCR에 적용함으로써, 단일 스트랜드 DNA에 대한 증폭효율이 크게 개선될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 첫번째 측면은 프라이머에 대한 최적 온도 범위도 넓힐 수 있게 하여, 열 비대칭 PCR에도 본 발명이 적용될 수 있도록 한다.On the other hand, in the first aspect of the present invention, by conjugating a compound selected from a group of compounds specified to only one of the primer pairs or adding a specified base, a large difference in amplification efficiency can be generated between the two primers, which means that the template DNA And complex manipulations to optimize primer concentrations. As a result, by applying the first aspect of the present invention to asymmetric PCR, the amplification efficiency for single stranded DNA can be greatly improved. Moreover, the first aspect of the present invention allows the optimum temperature range for primers to be broadened, allowing the present invention to be applied to thermal asymmetric PCR.

종래에는, 비대칭 PCR은 프라이머 중 하나의 신장을 억제함으로써, 즉 효과적으로 전체적인 PCR 효율을 효과적으로 낮춤으로써 수행되었다. 반면에, 본 발명의 첫번째 측면은 프라이머 중 하나의 증폭효율을 개선함으로써 비대칭 PCR을 수행할 수 있도록 한다. 바꾸어 말하면, 종래의 PCR에 비해, 본 발명을 이용하는 비대칭 PCR은 증폭효율의 감소를 격지 않는다. 따라서, 병원균과 같이 극미량의 DNA가 급속하고도 쉽게 검출되고 그 형을 확정할 필요가 있는 경우와 같이, 높은 수준의 증폭효율을 유지하면서 단일 스트랜드 DNA를 생산할 필요가 있는 경우에 본 발명의 첫번째 측면은 특히 효과적이다.Conventionally, asymmetric PCR has been performed by inhibiting elongation of one of the primers, ie effectively lowering overall PCR efficiency. On the other hand, the first aspect of the present invention allows to perform asymmetric PCR by improving the amplification efficiency of one of the primers. In other words, compared with the conventional PCR, the asymmetric PCR using the present invention does not suffer a decrease in amplification efficiency. Therefore, the first aspect of the present invention is required when a single strand of DNA needs to be produced while maintaining a high level of amplification efficiency, such as when a trace amount of DNA is rapidly and easily detected and its type needs to be determined, such as a pathogen. Is particularly effective.

또한, 본 발명은 유추 PCR (deganerate PCR)에도 이상적으로 적용할 수 있다. 유추 PCR에서는, 수백 내지 수천의 상이한 프라이머 혼합물이 사용되는데, 이는 혼합물 내에서 각 서열에 대해 최적 어닐링 온도가 상이하리라는 것을 의미한다. 결과적으로, 증폭온도의 설정이 비교적 어렵다. 그러나, 이러한 유형의 문제는본 발명을 이용하여 해결할 수 있다. 더욱이, 어닐링 온도를 상대적으로 고온으로 설정할 수 있으므로, 비특이적 증폭을 억제할 수 있고, 보다 효과적인 증폭을 가능하게 한다.In addition, the present invention can also be ideally applied to analogy PCR (deganerate PCR). In analogy PCR, hundreds to thousands of different primer mixtures are used, meaning that the optimum annealing temperature will be different for each sequence in the mixture. As a result, the setting of the amplification temperature is relatively difficult. However, this type of problem can be solved using the present invention. Moreover, since the annealing temperature can be set at a relatively high temperature, nonspecific amplification can be suppressed and more effective amplification can be made.

본 발명의 첫번째 측면의 특정화된 화합물 군에서 선택된 화합물이 접합된 프라이머를 프라이머로서 또한 사용할 수 있다.Primers conjugated with compounds selected from the group of specified compounds of the first aspect of the invention may also be used as primers.

본 발명의 두번째 측면에서, 상기 특정화된 화합물 군에서 선택된 화합물이 5'말단에 접합된 올리고뉴클레오티드를 사용함으로써, DNA에 대한 올리고뉴클레오티드의 혼성화 특이성을 개선할 수 있다. 바꾸어 말하면, 특정화된 화합물이 접합되지 않은 올리고뉴클레오티드에 비하여, 특정화된 화합물이 접합된 올리고뉴클레오티드는 DNA에 대한 혼성화 속도, 및 혼성화 안정성 모두가 개선시킨다.In a second aspect of the invention, by using oligonucleotides conjugated at the 5 ′ end of a compound selected from the group of specified compounds, the hybridization specificity of oligonucleotides to DNA can be improved. In other words, compared to oligonucleotides to which the specified compounds are not conjugated, oligonucleotides to which the specified compounds are conjugated improve both hybridization rate, and hybridization stability to DNA.

실시예Example

일련의 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다.The present invention is explained in more detail based on a series of examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

실시예1Example 1

(증폭을 위한 상한 어닐링 온도의 비교)(Comparison of Upper Annealing Temperatures for Amplification)

5'말단에 특정화된 화합물 군에서 선택된 화합물이 접합된, 용혈성 비브리오균(Vibrio parahaemolyticus) 검출용 프라이머를 이용하고, 그레디언트 블럭 모듈(Gradient Block Module)이 부가된 PCR Express 기구(Hybaid Co.,Ltd)를 이용하여, 하기 조건에서 PCR을 수행함으로써 증폭의 상한 어닐링 온도를 측정하였다.PCR Express instrument (Hybaid Co., Ltd) using a gradient block module added using a primer for detecting hemolytic Vibrio parahaemolyticus, to which a compound selected from the compound group specified at the 5 'end is conjugated. Using the above, the upper annealing temperature of the amplification was measured by performing PCR under the following conditions.

용혈성 비브리오균 검출용 프라이머는 서열 번호1로 나타낸 뉴클레오티드 서열을 전방 프라이머로 사용하고 서열 번호2로 나타낸 뉴클레오티드 서열을 역방 프라이머로 사용하였다.The hemolytic Vibriovirus detection primers used the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 as the forward primer and the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 as the reverse primer.

서열 번호1: aagaagacct agaagatgatSEQ ID NO: 1: aagaagacct agaagatgat

서열 번호2: gttaccagta atagggcaSEQ ID NO: 2 gttaccagta atagggca

표1에서 나타낸 특정화된 화합물 군의 각 화합물을 전방 프라이머 및 역방 프라이머의 5'말단에 접합시켰다. 별개의 제조예에서 용혈성 비브리오균의 한 유형의 균주(IFO12711T)에서 추출한 염색체 DNA를 템플레이트로 사용하고, rpoD 유전자 증폭 만능 프라이머 (universal primer) (일본 특허출원공개, 평8-256798: 서열 번호 3 및 4)를 이용하여 PCR을 행하여 증폭 생성물을 제조했다. 이어서, 템플레이트로서 상기 증폭 생성물을 이용하고 특정화된 화합물 군 유래의 화합물이 첨가된 상기 프라이머를 이용하여 복수의 상이한 어닐링 온도조건하에서 PCR 시험을 행하였다.Each compound of the specified group of compounds shown in Table 1 was conjugated to the 5 'end of the forward and reverse primers. In a separate preparation, chromosomal DNA extracted from one type of strain of hemolytic Vibrio strain (IFO12711T) was used as a template, and rpoD gene amplification universal primer (Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 8-256798: SEQ ID NO: 3 and PCR was performed using 4) to prepare amplified products. The PCR test was then performed under a plurality of different annealing temperature conditions using the amplification product as a template and the primer to which the compound from the specified compound group was added.

서열 번호 3: yatgmgngar atgggnacngtSEQ ID NO: 3: yatgmgngar atgggnacngt

(y는 염기 T나 U, 또는 C를 나타내고; m은 A나 C를 나타내고; n은 A, C, G, 또는 T 또는 U를 나타낸다)(y represents base T or U, or C; m represents A or C; n represents A, C, G, or T or U)

서열 번호 4: ngcytcnaccatytcyttyttSEQ ID NO 4: ngcytcnaccatytcyttytt

PCR 조건은 다음과 같다. (1) Taq 폴리머라제(AmpliTaq Gold, Applied Biosystems Co., Ltd.)의 활성화: 95℃에서 10분. (2) 이중나선분리 (denaturation): 94℃에서 1분. (3) 어닐링: 55.1℃, 55.5℃, 56.3℃, 57.7℃, 59.4℃, 61.4℃, 63.3℃, 65.3℃, 67.6℃, 69.0℃, 69.7℃ 및 70.2℃에서 30초.(4) 신장 반응: 72℃에서 1분. 상기 단계 (2) 내지 (4)는 40사이클을 반복하였다. (5) 신장 반응: 72℃에서 10분. (6) 냉각: 4℃로 냉각.PCR conditions are as follows. (1) activation of Taq polymerase (AmpliTaq Gold, Applied Biosystems Co., Ltd.): 10 min at 95 ° C. (2) Double helix separation (denaturation): 1 minute at 94 ℃. (3) Annealing: 30 seconds at 55.1 ° C, 55.5 ° C, 56.3 ° C, 57.7 ° C, 59.4 ° C, 61.4 ° C, 63.3 ° C, 65.3 ° C, 67.6 ° C, 69.0 ° C, 69.7 ° C and 70.2 ° C. 1 min at 72 ° C. Steps (2) to (4) were repeated 40 cycles. (5) Extension reaction: 10 minutes at 72 degreeC. (6) Cooling: Cool to 4 ° C.

이어서, 그렇게 얻어진 증폭단편을 아가로스겔 전기영동으로 분석하고, 상한 어닐링 온도를 결정했다. 특정화된 화합물 유래 화합물이 접합되지 않은 프라이머를 대조군(control)으로 사용했다. 상한 어닐링 온도에 대한 결과, 및 대조군 값에 상대적인 상한 어닐링 온도의 온도 증가가 표1에 나와 있다.Then, the amplified fragment thus obtained was analyzed by agarose gel electrophoresis, and the upper limit annealing temperature was determined. Primers to which the compound derived from the specified compound were not conjugated were used as a control. The results for the upper annealing temperature and the temperature increase of the upper annealing temperature relative to the control value are shown in Table 1.

접합된 화합물Conjugated compound 링커Linker 효과effect 상한 어닐링 온도Upper limit annealing temperature 온도 증가(대조군 프라이머와 비교)Temperature increase (compared to control primer) BODIPY564/570BODIPY564 / 570 AA(최대)AA (max) 63.3℃63.3 ℃ 5.6℃5.6 ℃ LC-Red705LC-Red705 없음none AA 63.3℃63.3 ℃ 5.6℃5.6 ℃ 아미노기C3Amino group C3 C3C3 AA 61.4℃61.4 ℃ 3.7℃3.7 ℃ 인산기Phosphate 없음none AA 61.4℃61.4 ℃ 3.7℃3.7 ℃ 바이오틴Biotin C10C10 AA 61.4℃61.4 ℃ 3.7℃3.7 ℃ DIGDIG C6C6 AA 61.4℃61.4 ℃ 3.7℃3.7 ℃ DNPDNP C14C14 AA 61.4℃61.4 ℃ 3.7℃3.7 ℃ TAMRATAMRA C6C6 AA 61.4℃61.4 ℃ 3.7℃3.7 ℃ Texas-RedTexas-red C6C6 AA 61.4℃61.4 ℃ 3.7℃3.7 ℃ ROXROX C6C6 AA 61.4℃61.4 ℃ 3.7℃3.7 ℃ XRITC(로다민600)XRITC (Rhodamine 600) C6C6 AA 61.4℃61.4 ℃ 3.7℃3.7 ℃ 로다민Rhodamine C6C6 AA 61.4℃61.4 ℃ 3.7℃3.7 ℃ LC-Red640LC-Red640 C6C6 AA 61.4℃61.4 ℃ 3.7℃3.7 ℃ BODIPY500/510BODIPY500 / 510 AA 61.4℃61.4 ℃ 3.7℃3.7 ℃ BODIPY530/550BODIPY530 / 550 AA 61.4℃61.4 ℃ 3.7℃3.7 ℃ BODIPY581/591BODIPY581 / 591 AA 61.4℃61.4 ℃ 3.7℃3.7 ℃ 아미노기C6Amino group C6 C6C6 BB 59.4℃59.4 ℃ 1.7℃1.7 ℃ SH(타이올)SH (towel) 없음none BB 59.4℃59.4 ℃ 1.7℃1.7 ℃ 프소랄렌C2Psoralen C2 C2C2 BB 59.4℃59.4 ℃ 1.7℃1.7 ℃ 프소랄렌C6Psoralen C6 C6C6 BB 59.4℃59.4 ℃ 1.7℃1.7 ℃ 콜레스테롤cholesterol BB 59.4℃59.4 ℃ 1.7℃1.7 ℃ FITCFITC C6C6 BB 59.4℃59.4 ℃ 1.7℃1.7 ℃ 6-FAM6-FAM C6C6 BB 59.4℃59.4 ℃ 1.7℃1.7 ℃ TETTET C6C6 BB 59.4℃59.4 ℃ 1.7℃1.7 ℃ cy3cy3 C3C3 BB 59.4℃59.4 ℃ 1.7℃1.7 ℃ cy5cy5 C3C3 BB 59.4℃59.4 ℃ 1.7℃1.7 ℃ 라벨 없음(대조군)No label (control) -- 57.7℃57.7 ℃ --

AA: 매우 우수함AA: very good

A: 우수함A: Excellent

B: 좋음B: good

특정화된 화합물 군 유래의 화합물이 부가된 프라이머는 상한 어닐링 온도가 증가한 것을 보여주고, 증폭효율이 개선되도록 하였다.Primers to which the compounds derived from the specified compound group were added showed that the upper annealing temperature was increased and the amplification efficiency was improved.

실시예2Example 2

(증폭을 위한 상한 어닐링 온도의 비교)(Comparison of Upper Annealing Temperatures for Amplification)

서열 번호3으로 나타낸 뉴클레오티드 서열을 전방 프라이머로 사용하고 서열 번호4로 나타낸 뉴클레오티드 서열을 역방 프라이머로 사용하였다. 표2에 나타낸 뉴클레오티드 서열을 반복단위로서 가진 4-머 내지 20-머를 상기 각 프라이머의 5'말단에 부가하고, 그레디언트 블럭 모듈(Gradient Block Module)이 부가된 PCR Express 기구(Hybaid Co., Ltd)를 이용하고 용혈성 비브리오균의 한 유형의 균주(IFO12711T)에서 추출한 염색체 DNA를 템플레이트로 이용하여 어닐링 시간 1분으로 실시예1과 같은 조건하에서 PCR을 행함으로써 증폭을 위한 상한 어닐링 온도를 측정하였다. 부가된 올리고뉴클레오티드가 없는 프라이머를 대조군으로 사용하였다. 또한, GC함량이 0%인 반복 단위 AAAT 의 4-머 내지 20-머를 포함하는 프라이머를 비교의 목적으로 사용하였다. 상한 어닐링 온도에 대한 결과, 및 대조군 값에 대한 상한 어닐링 온도의 온도 증가(괄호안)가 표2에 나와 있다.The nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3 was used as the forward primer and the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 4 was used as the reverse primer. PCR Express apparatus (Hybaid Co., Ltd.) to which 4-mers to 20-mers having the nucleotide sequence shown in Table 2 as repeating units were added to the 5 'end of each primer and a gradient block module was added. Using the chromosomal DNA extracted from one type of strain of hemolytic Vibrio (IFO12711T) as a template and subjected to PCR under the same conditions as in Example 1 with annealing time of 1 minute to determine the upper annealing temperature for amplification. Primers without added oligonucleotides were used as controls. In addition, primers containing 4-mers to 20-mers of the repeating unit AAAT having a GC content of 0% were used for comparison purposes. The results for the upper annealing temperature and the temperature increase (in parentheses) of the upper annealing temperature for the control values are shown in Table 2.

반복서열Repeat sequence AGTCAGTC AAGTAAGT GGACGGAC GGGCGGGC AAATAAAT 없음none x1(4-머)x1 (4-mer) 63.3(+1.9)63.3 (+1.9) 63.3(+1.9)63.3 (+1.9) 65.3(+3.9)65.3 (+3.9) 67.6(+6.2)67.6 (+6.2) 61.4(±0)61.4 (± 0) x2(8-머)x2 (8-mer) 63.3(+1.9)63.3 (+1.9) 63.3(+1.9)63.3 (+1.9) 65.3(+3.9)65.3 (+3.9) 69(+7.6)69 (+7.6) 59.4(-2.0)59.4 (-2.0) x3(12-머)x3 (12-mer) 65.3(+3.9)65.3 (+3.9) 63.3(+1.9)63.3 (+1.9) 67.6(+6.2)67.6 (+6.2) 63.3(+1.9)63.3 (+1.9) 59.4(-2.0)59.4 (-2.0) x4(16-머)x4 (16-mer) 63.3(+1.9)63.3 (+1.9) 63.3(+1.9)63.3 (+1.9) 63.3(+1.9)63.3 (+1.9) N.A.N.A. 57.7(-3.7)57.7 (-3.7) x5(20-머)x5 (20-mer) 65.3(+3.9)65.3 (+3.9) 63.3(+1.9)63.3 (+1.9) 57.7(-3.7)57.7 (-3.7) N.A.N.A. 57.7(-3.7)57.7 (-3.7) GC%GC% 50%50% 25%25% 75%75% 100%100% 0%0% 61.461.4

N.A. 증폭되지 않음(Not Amplified)N.A. Not Amplified

적어도 25%의 GC함량 및 적어도 4 염기를 갖는 부가 올리고뉴클레오티드를 포함하는 프라이머는 증폭 효율이 개선된 것을 보여주었고, 이 효과는 높은 GC함량을 갖는 부가 올리고뉴클레오티드를 포함하는 프라이머의 경우 특히 현저하였다.Primers comprising additional oligonucleotides having at least 25% GC content and at least 4 bases showed improved amplification efficiency, and this effect was particularly pronounced for primers containing additional oligonucleotides having high GC content.

실시예3Example 3

(5'말단에 특정화된 염기가 부가되거나 특정화된 화합물 군에서 선택된 화합물을 포함하는 프라이머에 있어서의 증폭효율의 조사)(Investigation of Amplification Efficiency in Primer Containing Compound Selected from Specified Compound Group Added or Specified Base at 5 'End)

서열 번호1로 나타낸 뉴클레오티드 서열을 전방 프라이머로 사용하고 서열 번호2로 나타낸 뉴클레오티드 서열을 역방 프라이머로 사용하였다. 반복 단위로 GGAC를 갖는 12-머, cy3, cy5, 바이오틴, 또는 반복 단위로 AAGT를 갖는 12-머를 전방 프라이머 및 역방 프라이머의 5'말단에 부가(접합)하고, 라이트 사이클러 시스템(Light Cycler System, Roche Diagnostics Co.,Ltd.)을 이용하고, 용혈성 비브리오균의 한 유형의 균주(IFO12711T)에서 추출한 염색체 DNA를 템플레이트로 이용하여 하기 조건 하에서 실시간 PCR을 수행함으로써 증폭반응의 카이네틱스를 분석하였다.The nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 was used as the forward primer and the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 was used as the reverse primer. 12-mer, G3, cy3, cy5, biotin, or 12-mer with AAGT in the repeat unit is added (conjugated) to the 5 'end of the forward and reverse primers and the Light Cycler System, Roche Diagnostics Co., Ltd.) and chromosomal DNA extracted from one type of hemolytic Vibrio strain (IFO12711T) as a template to perform real-time PCR under the following conditions to analyze the kinetics of the amplification reaction It was.

PCR 조건은 다음과 같았다. (1) 이중나선분리(denaturation): 95℃에서 1.5분. (2) 이중나선분리(denaturation): 95℃에서 0분. (3) 어닐링: 60℃에서 0, 5,또는 10초, 또는 64℃에서 5초. (4) 신장 반응: 72℃에서 15초.PCR conditions were as follows. (1) Double helix separation (denaturation): 1.5 minutes at 95 ℃. (2) Double helix separation (denaturation): 0 minutes at 95 ℃. (3) Annealing: 0, 5, or 10 seconds at 60 ° C, or 5 seconds at 64 ° C. (4) Elongation reaction: 15 seconds at 72 ° C.

상기 단계 (2) 내지 (4)를 40 사이클 반복하였다.Steps (2) to (4) were repeated 40 cycles.

각 사이클 후 얻어진 증폭 단편에 대해 형광 강도를 측정했다. 특정화된 염기 유래의 부가 화합물이 없는 프라이머를 대조군으로 사용하였다. 상기 결과를 도1 내지 도4에 나타내었다. 이 형광강도는 프라이머에 접합된 특정화된 화합물 군의 화합물에서 유래한 것이 아니라 이중 스트랜드에 끼어들어간(intercalated) 사이버 그린(cyber green)에서 유래한 것이며, 증폭된 DNA의 축적량을 나타낸다.The fluorescence intensity was measured for the amplified fragments obtained after each cycle. Primers without additional compounds from the specified bases were used as controls. The results are shown in FIGS. 1 to 4. This fluorescence intensity is not derived from compounds of the specified group of compounds conjugated to primers but from intercalated cyber greens and represents the amount of DNA amplified.

도1은 60℃, 0초의 어닐링 조건에서 PCR 사이클수와 형광강도간의 관계를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the relationship between the number of PCR cycles and the fluorescence intensity under annealing conditions at 60 ° C. for 0 seconds.

도2는 60℃, 5초의 어닐링 조건에서 PCR 사이클수와 형광강도간의 관계를 나타내는 그래프이다.Fig. 2 is a graph showing the relationship between the number of PCR cycles and the fluorescence intensity under annealing conditions at 60 ° C. for 5 seconds.

도3은 60℃, 10초의 어닐링 조건에서 PCR 사이클수와 형광강도간의 관계를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the relationship between the number of PCR cycles and the fluorescence intensity under annealing conditions at 60 ° C. for 10 seconds.

도4는 64℃, 5초의 어닐링 조건에서 PCR 사이클수와 형광강도간의 관계를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the relationship between the number of PCR cycles and the fluorescence intensity under annealing conditions of 64 ° C. and 5 seconds.

모든 증폭 조건에서, 특정화된 화합물 군에서 선택된 화합물이 부가되거나 특정화된 염기를 갖는 프라이머(변형된 프라이머)는 특정화된 화합물 군에서 선택된 화합물이 부가되지 않거나 특정화된 염기를 갖지않는 프라이머(변형되지 않은 프라이머)보다 증폭반응에서 조속한 상승을 나타낸다. 바꾸어 말하면, 변형된 프라이머가 사용될 경우, 일정한 형광광도를 나타내기 위하여 필요한 사이클 수가 짧아진다 (도2 및 도3 참조).Under all amplification conditions, primers (modified primers) with added or specified bases selected from the group of specified compounds are primers (unmodified primers) without addition of the selected compounds from the specified compound group or without specified bases. It shows a faster rise in amplification reaction than). In other words, when a modified primer is used, the number of cycles required to exhibit a constant fluorescence is shortened (see Figs. 2 and 3).

동일한 어닐링 온도에 대하여 어닐링 시간이 짧아진다면(10초(도3) 내지 5초(도2)에서 0초(도1)까지), 변형되지 않은 프라이머의 증폭이 개시되는 사이클은 상당히 지연된다(바꾸어 말하면, 증폭이 약화된다). 예를 들어, 10을 초과하는 형광강도를 달성하기 위하여, 10초의 어닐링 시간의 경우 14사이클이 필요한 반면(도3), 5초의 어닐링 시간의 경우 20사이클이 필요하고(도2), 0초의 어닐링 시간의 경우 40사이클이 지나도 형광강도는 10을 넘지 않는다. 이와 대조적으로, 변형된 프라이머의 경우에, 어닐링 시간의 단축에서 기인한 증폭 개시 사이클의 지연은 변형되지 않은 프라이머에서 보이는 경우보다 상당히 적다. 바꾸어 말하면, 검출계에서 사용될 경우, 변형된 프라이머는 감도의 증가를 제공한다. 이러한 변형 효과는 0초의 어닐링 온도의 경우에 특히 현저하고, 여러가지 변형 프라이머 중에서도 반복단위로 GCAC를 갖는 12-머가 부가된 프라이머에 대해 그 효과가 특히 높다.If the annealing time is shortened for the same annealing temperature (from 10 seconds (FIG. 3) to 5 seconds (FIG. 2) to 0 seconds (FIG. 1)), the cycle in which amplification of the unmodified primers is started is significantly delayed (in turn) In other words, amplification is attenuated). For example, to achieve fluorescence intensity above 10, 14 cycles are required for annealing time of 10 seconds (FIG. 3), while 20 cycles are needed for annealing time of 5 seconds (FIG. 2) and annealing 0 seconds. In the case of time, even after 40 cycles, the fluorescence intensity does not exceed 10. In contrast, in the case of modified primers, the delay of the amplification initiation cycle due to the shortening of the annealing time is significantly less than that seen with unmodified primers. In other words, when used in a detection system, modified primers provide an increase in sensitivity. This modification effect is particularly pronounced in the case of annealing temperature of 0 seconds, and among the various modification primers, the effect is particularly high for primers to which 12-mers having GCAC are added as repeat units.

변형된 프라이머를 사용할 경우, 변형되지 않은 프라이머를 사용하면 증폭이 발생하지 않는 어닐링 온도 및 어닐링 시간을 사용해도 실질적인 증폭 수준을 달성할 수 있다(도4 참조). 이러한 효과는 반복단위로 GGAC를 갖는 12-머가 부가된 프라이머에 대해서도 특히 현저하다.When using modified primers, using unmodified primers can achieve substantial levels of amplification even with annealing temperatures and annealing times where no amplification occurs (see FIG. 4). This effect is especially pronounced for primers added with 12-mers having GGAC in repeat units.

40 사이클 후 증폭 산물의 최종량은 변형되지 않은 프라이머의 경우보다 변형된 프라이머의 경우가 현저히 높다(도1 내지 도4 참조). 통상적인 PCR에 있어서, 증폭반응은 보통 40사이클을 초과하는 정도까지는 수행하지 않으므로, 변형 프라이머는 실질적인 사이클 범위 내에서 확실한 이점을 제공한다.The final amount of amplification product after 40 cycles is significantly higher for modified primers than for unmodified primers (see Figures 1-4). In conventional PCR, amplification reactions are usually not performed to more than 40 cycles, so modified primers provide a clear advantage within a substantial cycle range.

상기 결과는 증가된 온도 및 단축된 어닐링 시간 양자의 조건 하에서 변형에 의한 효과를 나타내고, 이러한 효과는 프라이머와 템플레이트 DNA간 혼성화의 열적 안정성의 개선, 즉 결합 강도의 증가 때문이라고 생각된다.The results show the effect of the modification under conditions of both increased temperature and shortened annealing time, which is believed to be due to the improvement of the thermal stability of the hybridization between the primer and the template DNA, ie the increase in the bond strength.

본 발명의 첫번째 측면에 의하면, 어닐링 조건 등을 조사하기 위한 예비시험은 상당히 단순화될 수 있고, PCR 증폭 효율이 개선될 수 있다. 이러한 효과는 PCR이 비대칭 PCR이거나 유추 PCR인 경우에 특히 현저하다.According to the first aspect of the present invention, the preliminary test for examining the annealing conditions and the like can be considerably simplified, and the PCR amplification efficiency can be improved. This effect is particularly pronounced when the PCR is asymmetric PCR or analogy PCR.

또한, 본 발명의 두번째 측면에 의하면, DNA 샘플에 대한 올리고뉴클레오티드의 혼성화 특이성이 개선될 수 있다.In addition, according to the second aspect of the present invention, the hybridization specificity of oligonucleotides for DNA samples can be improved.

Claims (5)

LC-Red 705, 아미노기, 인산기, 바이오틴, DIG, DNP, TAMRA, Texas-Red, ROX, XRITC, 로다민, LC-Red 640, 머캅토기, 프소랄렌, 콜레스테롤, FITC, 6-FAM, TET, cy3, cy5, BODIPY 564/570, BODIPY 500/510, BODIPY 530/550, BODIPY 581/591 및, 조합된 G 및 C 함량이 적어도 25% 이고 적어도 네 염기를 갖춘 올리고뉴클레오티드로 구성되는 군으로부터 선택된 화합물이 5'말단에 부가된 프라이머를 프라이머로 사용하는 DNA 증폭반응의 효율 개선방법.LC-Red 705, amino group, phosphate group, biotin, DIG, DNP, TAMRA, Texas-Red, ROX, XRITC, rhodamine, LC-Red 640, mercapto group, psoralen, cholesterol, FITC, 6-FAM, TET, cy3 , cy5, BODIPY 564/570, BODIPY 500/510, BODIPY 530/550, BODIPY 581/591 and compounds selected from the group consisting of oligonucleotides having at least 25% combined G and C content and having at least four bases. Method for improving the efficiency of DNA amplification reaction using a primer added to the 5 'end as a primer. 제 1 항에 있어서, 조합된 G 및 C 함량이 적어도 25% 이고 적어도 네 염기를 갖춘 상기 올리고뉴클레오티드가 적어도 50%의 조합된 G 및 C 함량을 가지고, 40 염기 이하를 포함하며, G와 C 중 보다 많은 수로 존재하는 염기의 양이 상기 조합된 G 및 C 함량의 적어도 50%를 차지하며, A와 T 중 보다 많은 수로 존재하는 염기의 양이 조합된 A 및 T 함량의 적어도 50%를 차지하는 것을 특징으로 하는 DNA 증폭반응의 효율 개선방법.The oligonucleotide of claim 1, wherein said oligonucleotide having a combined G and C content of at least 25% and having at least four bases has a combined G and C content of at least 50% and comprises 40 bases or less, wherein The amount of base present in a higher number accounts for at least 50% of the combined G and C content, and the amount of base present in a higher number of A and T comprises at least 50% of the combined A and T content. Characterized in that the efficiency improvement of the DNA amplification reaction. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, PCR 증폭의 효율을 개선하는 방법인 것을 특징으로 하는 DNA 증폭반응의 효율 개선방법.The method for improving the efficiency of a DNA amplification reaction according to claim 1 or 2, which is a method for improving the efficiency of PCR amplification. 제 3 항에 있어서, 상기 PCR이 비대칭 PCR 및 유추 PCR 중 하나인 것을 특징으로 하는 DNA 증폭반응의 효율 개선방법.4. The method of claim 3, wherein said PCR is one of asymmetric PCR and analogy PCR. LC-Red 705, 아미노기, 인산기, 바이오틴, DIG, DNP, TAMRA, Texas-Red, ROX, XRITC, 로다민, LC-Red 640, 머캅토기, 프소랄렌, 콜레스테롤, FITC, 6-FAM, TET, cy3, cy5, BODIPY 564/570, BODIPY 500/510, BODIPY 530/550 및 BODIPY 581/591로 구성되는 군으로부터 선택된 화합물이 5'말단에 부가된 올리고뉴클레오티드가 DNA에 혼성화를 위해 사용되는, 상기 DNA에 대한 올리고뉴클레오티드의 혼성화 특이성 개선 방법.LC-Red 705, amino group, phosphate group, biotin, DIG, DNP, TAMRA, Texas-Red, ROX, XRITC, rhodamine, LC-Red 640, mercapto group, psoralen, cholesterol, FITC, 6-FAM, TET, cy3 to the DNA, wherein an oligonucleotide having a compound selected from the group consisting of cy5, BODIPY 564/570, BODIPY 500/510, BODIPY 530/550 and BODIPY 581/591 added at the 5 ′ end is used for hybridization to DNA. Method for improving the hybridization specificity of oligonucleotides for.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101396340B1 (en) * 2008-05-01 2014-05-19 삼성전자주식회사 Digital photographing apparatus, method for controlling the same, and recording medium storing program to implement the method

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