RU2322508C1 - Method for analysis of unknown sequence of single-stranded nucleic acids - Google Patents

Method for analysis of unknown sequence of single-stranded nucleic acids Download PDF

Info

Publication number
RU2322508C1
RU2322508C1 RU2006133665/13A RU2006133665A RU2322508C1 RU 2322508 C1 RU2322508 C1 RU 2322508C1 RU 2006133665/13 A RU2006133665/13 A RU 2006133665/13A RU 2006133665 A RU2006133665 A RU 2006133665A RU 2322508 C1 RU2322508 C1 RU 2322508C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ligation
nucleic acid
stranded
oligonucleotide
sequence
Prior art date
Application number
RU2006133665/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Петрович Лактионов (RU)
Павел Петрович Лактионов
Вера Сергеевна Мальшакова (RU)
Вера Сергеевна Мальшакова
Евгений Сергеевич Морозкин (RU)
Евгений Сергеевич Морозкин
Дмитрий Владимирович Пышный (RU)
Дмитрий Владимирович Пышный
Валентин Викторович Власов (RU)
Валентин Викторович Власов
Original Assignee
Павел Петрович Лактионов
Валентин Викторович Власов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Павел Петрович Лактионов, Валентин Викторович Власов filed Critical Павел Петрович Лактионов
Priority to RU2006133665/13A priority Critical patent/RU2322508C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2322508C1 publication Critical patent/RU2322508C1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: molecular biology, biochemistry.
SUBSTANCE: method for analysis of sequence of single-stranded nucleic acid is analyzed by sequenation of products of its amplification. For amplification of nucleic acid primers showing specificity to double-stranded adaptors is used, and method involves preliminary the ligation reaction of these adaptors with analyzed nucleic acid. The ligation reaction is carried out in the concentration of analyzed nucleic acid 0.3-3.0 pg/mcl. Use of the invention allows analyzing unknown sequences of single-stranded nucleic acid in their low concentration. Invention can be used for analysis of nucleic acid.
EFFECT: improved method of analysis.
2 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области молекулярной биологии, а именно к разработке способа анализа неизвестных последовательностей одноцепочечных нуклеиновых кислот.The invention relates to the field of molecular biology, namely to the development of a method for the analysis of unknown sequences of single-stranded nucleic acids.

Разработка способа анализа неизвестных последовательностей нуклеиновых кислот (НК) с низкой концентрацией в образце является актуальной задачей в молекулярной биологии, поскольку такой способ необходим для клонирования коротких фрагментов НК, малых интерферирующих РНК и микроРНК.The development of a method for the analysis of unknown nucleic acid (NK) sequences with a low concentration in a sample is an urgent task in molecular biology, since such a method is necessary for cloning short NK fragments, small interfering RNAs and miRNAs.

Известен способ анализа неизвестных последовательностей одноцепочечных нуклеиновых кислот путем лигирования адаптеров - олигонуклеотидов с известной первичной последовательностью с использованием фермента Т4 РНК-лигазы [Tessier DC, Brousseau R, Vernet Т., Anal Biochem., 1986, v.158, p.171-178], который применяется для лигирования одноцепочечных субстратов.A known method of analysis of unknown sequences of single-stranded nucleic acids by ligation of adapters - oligonucleotides with a known primary sequence using the T4 enzyme RNA ligase [Tessier DC, Brousseau R, T. Vernet, Anal Biochem., 1986, v.158, p.171-178 ], which is used for ligation of single-stranded substrates.

Недостатками известного способа являются его ограниченные функциональные возможности, поскольку его реализация возможна при условии, что в составе исследуемой нуклеиновой кислоты с неизвестной последовательностью должен отсутствовать 5′-концевой фосфат, а также в образце должна присутствовать НК в высокой концентрации от 20 до 60 пг/мкл. При более низкой концентрации исследуемой НК выход продукта лигирования существенно уменьшается.The disadvantages of this method are its limited functionality, since its implementation is possible provided that the studied nucleic acid with an unknown sequence must not contain 5'-terminal phosphate, and the sample must also contain NK in a high concentration of 20 to 60 pg / μl . At a lower concentration of the investigated NC, the yield of the ligation product is significantly reduced.

Известен способ анализа одноцепочечных коротких РНК с неизвестной последовательностью, основанный на полиаденировании РНК с использованием поли-(А) РНК полимеразы, с последующим синтезом цепи кДНК при помощи поли-(Т) праймера. Далее к полученной цепи кДНК с 3′-конца достраивают поли-(G) последовательность с использованием специфической дезоксинуклеотидил-трансферазы, а затем осуществляют амплификацию фрагментов НК с участием поли-(Т) и поли-(С) праймеров, с последующим клонированием и секвенированием [Wang JF, Zhou H, Chen YQ, Nucleic Acids Res., 2004, v.32, p.1688-1695].A known method for the analysis of single-stranded short RNA with an unknown sequence, based on the polyadenization of RNA using poly- (A) RNA polymerase, followed by synthesis of the cDNA chain using a poly- (T) primer. Next, the poly (G) sequence is added to the obtained cDNA chain from the 3′-end using a specific deoxynucleotidyl transferase, and then NK fragments are amplified with the participation of poly (T) and poly (C) primers, followed by cloning and sequencing [Wang JF, Zhou H, Chen YQ, Nucleic Acids Res., 2004, v. 32, p. 1688-1695].

Недостатками известного способа являются:The disadvantages of this method are:

- исследуемый образец должен содержать анализируемую последовательность нуклеиновой кислоты в высокой концентрации;- the test sample must contain the analyzed nucleic acid sequence in high concentration;

- дополнительные ферментативные реакции понижают выход продукта;- additional enzymatic reactions reduce the yield of the product;

- поли-(А) РНК полимераза и специфическая дезоксинуклеотидил-трансфераза являются редкими и дорогими ферментами, что приводит к удорожанию способа.- poly (A) RNA polymerase and specific deoxynucleotidyl transferase are rare and expensive enzymes, which leads to a rise in the cost of the method.

Лигазная реакция, осуществляемая ферментами Т4 ДНК-лигазой или Т4 РНК-лигазой, лежит в основе стандартного подхода, используемого для анализа последовательностей НК, заключающегося в присоединение к 3′- и 5′-концам исследуемой нуклеиновой кислоты адаптеров - олигонуклеотидов с известной первичной последовательностью. Однако в случае низких концентраций неизвестной последовательности НК использование этих ферментов не позволяет лигировать неизвестную последовательность исследуемой НК с адаптерами - олигонуклеотидами с известной первичной последовательностью.The ligase reaction carried out by T4 enzymes with DNA ligase or T4 RNA ligase is the basis of the standard approach used for the analysis of NK sequences, which consists of adapting oligonucleotides with the known primary sequence to the 3 ′ and 5 ′ ends of the studied nucleic acid. However, in the case of low concentrations of the unknown NK sequence, the use of these enzymes does not allow ligation of the unknown sequence of the studied NK with adapters - oligonucleotides with a known primary sequence.

Наиболее ближайшим к заявленному способу - прототипом является способ анализа неизвестных последовательностей фрагментов одноцепочечных нуклеиновых кислот [Edwards JB, Delort J, Mallet J Nucleic Acids Res., 1991, v.19, p.5227-5232], включающий:The closest to the claimed method, the prototype is a method for analyzing unknown sequences of fragments of single-stranded nucleic acids [Edwards JB, Delort J, Mallet J Nucleic Acids Res., 1991, v.19, p.5227-5232], including:

- синтез кДНК с матрицы РНК (100-10 нг) с использованием праймера к известной последовательности 3'-области матрицы РНК при помощи ревертазы [Rhyner ТА, Biguet NF, Berrard S, Borbely AA, Mallet J., J. Neurosci Res., 1986, v.16, p.167-181];- cDNA synthesis from an RNA matrix (100-10 ng) using a primer to a known sequence of the 3'-region of an RNA matrix using a revertase [Rhyner TA, Biguet NF, Berrard S, Borbely AA, Mallet J., J. Neurosci Res., 1986, v.16, p. 167-181];

- синтез адаптера, фосфорилированного по 5′-концу и по 3′-концу, несущего дидезоксинуклеотид с использованием терминальной трансферазы с последующим выделением модифицированного адаптера из реакционной смеси;- synthesis of an adapter phosphorylated at the 5′-end and 3′-end bearing a dideoxynucleotide using terminal transferase, followed by isolation of the modified adapter from the reaction mixture;

- лигирование фосфорилированного адаптера к синтезированной кДНК в буфере, содержащем 50 мМ трис- HCl буфер (рН=8,0), 10 мМ MgCl2, 10 мкг/мл BSA, 25% полиэтиленгликоля и 20 мкМ АТР, с добавлением 1/10 части от полученной кДНК и 0,5 мкл фосфорилированного адаптера с концентрацией 5 нг/мкл, с последующим добавлением 10 Unit T4 РНК-лигазы и инкубированием реакционной смеси в течение 24-48 часов при 22°С.- ligation of the phosphorylated adapter to the synthesized cDNA in a buffer containing 50 mM Tris-HCl buffer (pH = 8.0), 10 mM MgCl 2 , 10 μg / ml BSA, 25% polyethylene glycol and 20 μM ATP, with the addition of 1/10 part from the obtained cDNA and 0.5 μl of a phosphorylated adapter with a concentration of 5 ng / μl, followed by the addition of 10 Unit T4 RNA ligase and incubation of the reaction mixture for 24-48 hours at 22 ° C.

Продукт лигирования, состоящий из исследуемой НК и адаптеров, амплифицируют методом ПЦР с использованием праймеров, комплементарных адаптерам, с последующим клонированном и секвенированием последовательностей исследуемых НК.The ligation product, consisting of the studied NK and adapters, amplified by PCR using primers complementary to the adapters, followed by cloned and sequenced sequences of the studied NK.

Недостатками данного способа являются необходимость использования высоких концентраций исследуемой нуклеиновой кислоты, использование редких реагентов и дорогих ферментов, таких как дидезоксинуклеотидтрифостфат и терминальная трансфераза, большая длительность стадии лигирования и ограниченность способа для получения копии кДНК только к протяженным молекулам РНК с известной первичной последовательностью.The disadvantages of this method are the need to use high concentrations of the studied nucleic acid, the use of rare reagents and expensive enzymes, such as dideoxynucleotide triphosphate and terminal transferase, the long duration of the ligation stage and the limited method for obtaining a copy of cDNA only for extended RNA molecules with a known primary sequence.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности лигирования нуклеиновых кислот и их компонентов различного размера в условиях с низкой концентрацией НК в растворе и удешевление способа.An object of the invention is to increase the efficiency of ligation of nucleic acids and their components of various sizes in conditions with a low concentration of NK in solution and the cheaper method.

Поставленная техническая задача достигается предлагаемым способом, заключающимся в следующих последовательных стадиях:The technical task is achieved by the proposed method, which consists in the following successive stages:

1) фосфорилирование 5′-конца неизвестной последовательности исследуемой НК при помощи Т4-полинуклеотидкиназы, с последующим выделением фосфорилированной НК из полиакриламидного или агарозного геля.1) phosphorylation of the 5′-end of the unknown sequence of the investigated NK using T4-polynucleotide kinase, followed by isolation of phosphorylated NK from polyacrylamide or agarose gel.

2) лигирование 3′-конца исследуемой НК с 5′-концевым фосфатом короткого олигонуклеотида (3′-концевой адаптер), входящего в состав дуплекса. В составе дуплекса короткий олигонуклеотид комплементарен 5′-концевой области длинного, а свободная (3′-концевая) часть длинного олигонуклеотида представляет собой рандомизованную последовательность из 4-6 оснований. Последовательность короткого и комплементарного ему фрагмента длинного олигонуклеотида содержит сайты узнавания для эндонуклеаз рестрикции, а 3′-концы обоих олигонуклеотидов блокированы защитными группами.2) ligation of the 3′-end of the studied NK with the 5′-terminal phosphate of a short oligonucleotide (3′-terminal adapter), which is part of the duplex. In the duplex, the short oligonucleotide is complementary to the 5′-terminal region of the long, and the free (3′-terminal) part of the long oligonucleotide is a randomized sequence of 4-6 bases. The sequence of a short and complementary fragment of a long oligonucleotide contains recognition sites for restriction endonucleases, and the 3 ′ ends of both oligonucleotides are blocked by protective groups.

Для лигирования используют неизвестную последовательность исследуемой НК в концентрации 0,3-3 пг/мкл и дуплекс олигонуклеотидов в концентрации 10-50 пг/мкл в буфере для Т4 ДНК-лигазы, далее добавляют 20 Units T4 ДНК-лигазы. Реакционную смесь объемом 20 мкл инкубируют в течение 8-10 часов при 11-13°С, эффективность реакции лигирования составляет 90%.An unknown sequence of the studied NK at a concentration of 0.3-3 pg / μl and duplex oligonucleotides at a concentration of 10-50 pg / μl in T4 DNA ligase buffer are used for ligation, then 20 Units T4 DNA ligases are added. The reaction mixture with a volume of 20 μl is incubated for 8-10 hours at 11-13 ° C, the efficiency of the ligation reaction is 90%.

3) Лигирование 5′-конца исследуемой НК, содержащей с 3′-конца адаптер с коротким олигонуклеотидом (5′-концевого адаптера), входящим в состав дуплекса. В составе дуплекса короткий олигонуклеотид комплементарен 3′-концевой области длинного, а свободная (5′-концевая) часть длинного олигонуклеотида представляет собой рандомизованную последовательность из 4-6 оснований. Последовательность короткого и комплементарного ему фрагмента длинного олигонуклеотида содержат сайты узнавания для эндонуклеаз рестрикции, а 3′-конец длинного олигонуклеотида блокирован защитной группой.3) Ligation of the 5′-end of the investigated NK containing from the 3′-end of the adapter with a short oligonucleotide (5′-end adapter), which is part of the duplex. In the duplex, the short oligonucleotide is complementary to the 3′-terminal region of the long, and the free (5′-terminal) part of the long oligonucleotide is a randomized sequence of 4-6 bases. The sequence of a short and complementary fragment of a long oligonucleotide contains recognition sites for restriction endonucleases, and the 3 ′ end of the long oligonucleotide is blocked by a protective group.

Для лигирования адаптера к 5′-концу исследуемой НК, содержащей с 3′-конца адаптер, используют реакционную смесь, аналогичную используемой на 2 стадии способа и добавляют дуплекс олигонуклеотидов в концентрации 10-50 пг/мкл, затем добавляют 18 Units T4 ДНК-лигазы. Реакционную смесь инкубируют в течение 10-14 часов при 11-13°С, эффективность реакции лигирования составляет 80%.To ligate the adapter to the 5′-end of the studied NK containing the adapter from the 3′-end, use a reaction mixture similar to that used in stage 2 of the method and add duplex oligonucleotides at a concentration of 10-50 pg / μl, then add 18 Units T4 DNA ligases . The reaction mixture is incubated for 10-14 hours at 11-13 ° C, the efficiency of the ligation reaction is 80%.

4) Выделение продукта лигирования, состоящего из исследуемой нуклеиновой кислоты, фланкированной адаптерами на 5′- и 3′-концах.4) Isolation of a ligation product consisting of a test nucleic acid flanked by adapters at the 5′- and 3′-ends.

5) Амплификация исследуемой неизвестной последовательности нуклеиновой кислоты, фланкированной адаптерами по 5′- и 3′-концам при помощи полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием специфических праймеров, комплементарных 5′- и 3′-концевым адаптерам.5) Amplification of the unknown unknown nucleic acid sequence flanked by adapters at the 5′- and 3′-ends using polymerase chain reaction (PCR) using specific primers complementary to the 5′- and 3′-terminal adapters.

В случае анализа неизвестных последовательностей одноцепочечных РНК стадию фосфорилирования 5′-конца неизвестной последовательности исследуемой РНК при помощи Т4-полинуклеотидкиназы не осуществляют, но дополнительно проводят синтез кДНК с матрицы РНК с использованием праймера, комплементарного к 3′-концевому адаптеру при помощи ревертазы.In the case of analysis of unknown single-stranded RNA sequences, the 5′-end of the unknown sequence of the studied RNA is phosphorylated using T4 polynucleotide kinase, but cDNA synthesis is additionally performed from the RNA matrix using a primer complementary to the 3′-terminal adapter using revertase.

Способ позволяет нарабатывать при помощи ПЦР, клонировать и секвенировать неизвестные последовательности одноцепочечных нуклеиновых кислот в низкой концентрации, составляющей 0,3-3 пг/мкл. Эффективность лигирования на двух стадиях составляет 90% и 80%, что обеспечивает получение исследуемых нуклеиновых кислот, фланкированных адаптерами с эффективностью 60-70%. Полученный продукт лигирования, состоящий из неизвестной последовательности нуклеиновой кислоты, фланкированной адаптерами на 5′- и 3′-концах, может быть амплифицирован методом ПЦР для последующего исследования.The method allows to generate using PCR, clone and sequence unknown sequences of single-stranded nucleic acids in a low concentration of 0.3-3 pg / μl. The ligation efficiency at two stages is 90% and 80%, which ensures the production of the studied nucleic acids flanked by adapters with an efficiency of 60-70%. The resulting ligation product, consisting of an unknown nucleic acid sequence flanked by adapters at the 5′- and 3′-ends, can be amplified by PCR for subsequent study.

Определяющими отличительными признаками предлагаемого способа, по сравнению с прототипом, являются:The defining hallmarks of the proposed method, compared with the prototype, are:

1. Перед стадией лигирования ДНК (или их компоненты) фосфорилируют по 5′-концу при помощи Т4-полинуклеотидкиназы, что позволяет лигировать адаптеры по 5′-концу исследуемой ДНК.1. Before the ligation step, the DNA (or its components) is phosphorylated at the 5′-end using T4 polynucleotide kinase, which allows the adapters to be ligated at the 5′-end of the studied DNA.

2. Для лигирования одноцепочечных НК используют двуцепочечные взаимнокомплементарные олигонуклеотиды, содержащие сайты узнавания для эндонуклеаз рестрикции, в которых один олигонуклеотид длиннее другого на фрагмент из 4-6 нуклеотидов с 5′- или 3′-конца, причем этот фрагмент представляет собой рандомизованную последовательность оснований. В условиях реакции происходит взаимодействие концевого участка исследуемой нуклеиновой кислоты с комплементарной ему последовательностью, присутствующей в составе рандомизованной последовательности длинного олигонуклеотида, и сближение концов нуклеиновых кислот, необходимое для эффективного лигирования.2. For ligation of single-stranded NK, double-stranded, mutually complementary oligonucleotides are used that contain recognition sites for restriction endonucleases, in which one oligonucleotide is longer than the other by a fragment of 4-6 nucleotides from the 5'- or 3'-end, and this fragment is a randomized sequence of bases. Under the reaction conditions, the end portion of the studied nucleic acid interacts with its complementary sequence, which is present in the randomized sequence of the long oligonucleotide, and the nucleic acid ends converge, which is necessary for efficient ligation.

3. Для лигирования одноцепочечных НК с неизвестной последовательностью используют Т4 ДНК-лигазу, что позволяет увеличить эффективность лигирования по сравнению с использованием Т4 РНК-лигазы, а также удешевить способ.3. For ligation of single-stranded NK with an unknown sequence, T4 DNA ligase is used, which allows to increase the ligation efficiency compared to using T4 RNA ligase, as well as reduce the cost of the method.

4. В качестве адаптеров для лигирования используют дуплексы олигонуклеотидов с одноцепочечным рандомизованным фрагментом на 3′- и 5′-концах олигонуклеотидов. Олигонуклеотиды с одноцепочечным рандомизованным фрагментом и фосфорилированный короткий олигонуклеотид модифицированы по 3′-концу диэтиленгликолем, аминоспейсером или другой защитной группой. Введение защитных групп по 3′- концам олигонуклеотидов, входящих в дуплексы, позволяет увеличить эффективность лигирования.4. As adapters for ligation, duplexes of oligonucleotides with a single-stranded randomized fragment at the 3 ′ and 5 ′ ends of the oligonucleotides are used. Single-stranded randomized fragment oligonucleotides and a phosphorylated short oligonucleotide are 3 ′ terminated with diethylene glycol, amino spacer or other protective group. The introduction of protective groups at the 3'-ends of the oligonucleotides included in duplexes allows to increase the efficiency of ligation.

5. Экспериментально подобранный оптимальный режим лигирования, а именно: лигирование проводят при концентрации исследуемой НК, равной 0,3-3 пг/мкл, в присутствии 18-20 Units T4 ДНК-лигазы при 11-13°С в течение 8-14 часов, что позволяет эффективно лигировать НК с неизвестной последовательностью в образце с низкой концентрацией.5. Experimentally selected optimal ligation regimen, namely: ligation is carried out at a concentration of the investigated NK equal to 0.3-3 pg / μl, in the presence of 18-20 Units T4 DNA ligases at 11-13 ° C for 8-14 hours , which allows efficient ligation of NKs with an unknown sequence in a sample with a low concentration.

Для исключения стадии выделения продукта лигирования из реакционной смеси могут быть использованы дуплексы, в которых олигонуклеотид с рандомизованным фрагментом короче 15 нуклеотидов, а прочность дуплекса обеспечивается тандемным олигонуклеотидом, который комплементарен адаптеру.To exclude the stage of isolation of the ligation product from the reaction mixture, duplexes can be used in which an oligonucleotide with a randomized fragment is shorter than 15 nucleotides, and the durability of the duplex is provided by a tandem oligonucleotide that is complementary to the adapter.

Увеличение эффективности лигазной реакции позволяет анализировать неизвестную последовательность нуклеиновых кислот, концентрация которых составляет 0,3-3 пг/мкл.Increasing the efficiency of the ligase reaction allows you to analyze an unknown sequence of nucleic acids, the concentration of which is 0.3-3 pg / μl.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения способа.The invention is illustrated by the following examples of specific performance of the method.

Пример 1.Example 1

Анализ неизвестной последовательности дезоксирибоолигонуклеотида.Analysis of the unknown sequence of deoxyribo-oligonucleotide.

Лигирование по 3′-концу исследуемого дезоксирибоолигонуклеотида Х с фосфолирированным по 5′-концу коротким олигонуклеотидом 1 из состава дуплекса, состоящего из взаимокомплементарных олигонуклеотидов 1 и 2:Ligation at the 3′-end of the studied deoxyribo-oligonucleotide X with the 5′-end phosphorylated short oligonucleotide 1 from the duplex consisting of mutually complementary oligonucleotides 1 and 2:

К олигонуклеотиду Х в концентрации 0,5 пг/мкл в трис-EDTA буфере (рН=7,5) добавляли дуплекс, состоящий из олигонуклеотидов 1 и 2 в концентрации 30 пг/мкл в трис-EDTA буфере (рН=7,5), затем добавляли буфер для лигирования (40 мМ трис-HCl (рН=7,8), 10 мМ MgCl2, 10 мМ дитиотреит, 5 мМ АТР) и 18 Units T4 ДНК-лигазы, объем реакционной смеси составлял 20 мкл. Инкубировали смесь в течение 10 часов при 11°С, затем продукт реакции был использован для лигирования по 5′-концу исследуемого олигонуклеотида Х с фланкирующим адаптером по 3′-концу.To oligonucleotide X at a concentration of 0.5 pg / μl in Tris-EDTA buffer (pH = 7.5) was added a duplex consisting of oligonucleotides 1 and 2 at a concentration of 30 pg / μl in Tris-EDTA buffer (pH = 7.5) then ligation buffer (40 mM Tris-HCl (pH = 7.8), 10 mM MgCl 2 , 10 mM dithiothreit, 5 mM ATP) and 18 Units T4 DNA ligases were added, the volume of the reaction mixture was 20 μl. The mixture was incubated for 10 hours at 11 ° C, then the reaction product was used for ligation at the 5′-end of the test oligonucleotide X with a flanking adapter at the 3′-end.

Лигирование фосфорилированного по 5′-концу исследуемого олигонуклеотида Х с фланкирующим адаптером по 3′-концу коротким олигонуклеотидом 3 из состава дуплекса, состоящего из взаимокомплементарных олигонуклеотидов 3 и 4:Ligation of the oligonucleotide X phosphorylated at the 5′-end of the test oligonucleotide X with the flanking adapter at the 3′-end of the short oligonucleotide 3 of the duplex consisting of mutually complementary oligonucleotides 3 and 4:

К олигонуклеотиду Х с фланкирующим адаптером по 3′-концу в концентрации 0,5 пг/мкл в трис-EDTA буфере (рН=7,5) добавляли дуплекс из олигонуклеотидов 3 и 4 в концентрации 40 пг/мкл в трис-EDTA буфере (рН=7,5), затем добавляли буфер для лигирования (40 мМ трис-HCl (рН=7,8), 10 мМ MgCl2, 10 мМ дитиотреит, 5 мМ АТР) и 20 Units T4 ДНК-лигазы, объем реакционной смеси составлял 25 мкл. Инкубировали смесь в течение 14 часов при 11°С, затем продукт лигирования был выделен электроэлюцией из полиакриламидного геля.To oligonucleotide X with a flanking adapter at the 3′-end at a concentration of 0.5 pg / μl in Tris-EDTA buffer (pH = 7.5), duplex of oligonucleotides 3 and 4 at a concentration of 40 pg / μl in Tris-EDTA buffer was added ( pH = 7.5), then ligation buffer (40 mM Tris-HCl (pH = 7.8), 10 mM MgCl 2 , 10 mM dithiothreit, 5 mM ATP) and 20 Units T4 DNA ligases, volume of the reaction mixture were added was 25 μl. The mixture was incubated for 14 hours at 11 ° C, then the ligation product was isolated by electroelution from a polyacrylamide gel.

Продукт лигирования наработатывали при помощи ПЦР со специфическими праймерами 1 и 2, затем определяли первичную последовательность олигонуклеотида Х при помощи секвенирования.The ligation product was obtained by PCR with specific primers 1 and 2, then the primary sequence of oligonucleotide X was determined by sequencing.

Последовательности олигонуклеотидов, использованных в примере 1 приведены в таблице 1:The sequence of oligonucleotides used in example 1 are shown in table 1:

обозначениеdesignation последовательностьsequence олигонуклеотид Хoligonucleotide X 5′pATTCGATCGGTATACCC3′5′pATTCGATCGGTATACCC3 ′ олигонуклеотид 1oligonucleotide 1 5′pACGTAGTAGTGGGAAGAAGGATCCAGGdeg3′5′pACGTAGTAGTGGGAAGAAGGATCCAGGdeg3 ′ олигонуклеотид 2oligonucleotide 2 5′CCTGGATCCTTCTTCCCACTACTACGTNNNNNdeg3′5′CCTGGATCCTTCTTCCCACTACTACGTNNNNNdeg3 ′ олигонуклеотид 3oligonucleotide 3 5′TTCGAATTCTACCTCGCGCGATCTAC3′5′TTCGAATTCTACCTCGCGCGATCTAC3 ′ олигонуклеотид 4oligonucleotide 4 5′NNNNNGTAGATCGCGCGAGGTAGAATTCGAAdeg3′5′NNNNNGTAGATCGCGCGAGGTAGAATTCGAAdeg3 ′ праймер 1primer 1 5′CCTGGATCCTTCTTCCCACTA3′5′CCTGGATCCTTCTTCCCACTA3 ′ праймер 2primer 2 5′TTCGAATTCTACCTCGCGCG3′5′TTCGAATTCTACCTCGCGCG3 ′ deg - диэтиленгликоль, в качестве защитной группы.deg - diethylene glycol as a protective group.

Данный пример иллюстрирует, что разработанный способ может быть использован для анализа фрагмента одноцепочечной нуклеиновой кислоты с неизвестной последовательностью.This example illustrates that the developed method can be used to analyze a fragment of a single-stranded nucleic acid with an unknown sequence.

Пример 2.Example 2

Анализ неизвестной последовательности одноцепочечной РНК.Analysis of the unknown sequence of single-stranded RNA.

Для лигирования адаптера к 3′-концу исследуемой РНК использовали РНК в концентрации 3 пг/мкл и дуплекс взаимокомплементарных олигонуклеотидов 1 и 2, как в примере 1, в концентрации 50 пг/мкл в 15 мкл буфера для T4 ДНК-лигазы, добавили 18 Units T4 ДНК-лигазы. После инкубации реакционной смеси в течение 8 часов при 13°С продукт лигирования выделяли и использовали в качестве матрицы для синтеза кДНК с использованием ревертазы по протоколу, описанному в [Chandler DP, Wagnon CA, Bolton H Jr., Appl Environ Microbiol; 1998, v.64, p.669-677.]. Затем к 3′-концу синтезированной кДНК лигировали адаптер, из состава дуплексов взаимокомплементарных олигонуклеотидов, 5′pGTAGATCGCGCGAGGTAGAATTCGAAdeg3′ и 5′TTCGAATTCTACCTCGCGCGATCTACNNNNNdeg3′. При помощи амплификации фрагмента, содержащего исследуемую НК, нарабатывали достаточное количество образца НК с ипользованием праймеров, комплементарных адаптерам. Фрагмент НК встраивали в плазмиду pBluescript II, с последующим секвенированием полученных клонов известным способом [Wang JF, Zhou H, Chen YQ, Luo QJ, Qu LH, Nucleic Acids Res., 2004, v.32, p.1688-1695].For ligation of the adapter to the 3′-end of the test RNA, RNA was used at a concentration of 3 pg / μl and duplex mutually complementary oligonucleotides 1 and 2, as in Example 1, at a concentration of 50 pg / μl in 15 μl of T4 DNA ligase buffer, 18 Units were added T4 DNA ligase. After incubating the reaction mixture for 8 hours at 13 ° C, the ligation product was isolated and used as a template for cDNA synthesis using revertase according to the protocol described in [Chandler DP, Wagnon CA, Bolton H Jr., Appl Environ Microbiol; 1998, v.64, p.669-677.]. Then, an adapter was ligated to the 3 ′ end of the synthesized cDNA, consisting of duplexes of mutually complementary oligonucleotides, 5′pGTAGATCGCGCGAGGTAGAATTCGAAdeg3 ′ and 5′TTCGAATTCTACCTCGCGCGATCTACNNNNNdeg3 ′. Using the amplification of the fragment containing the studied NK, a sufficient amount of the NK sample was obtained using primers complementary to the adapters. A NK fragment was inserted into the pBluescript II plasmid, followed by sequencing of the obtained clones in a known manner [Wang JF, Zhou H, Chen YQ, Luo QJ, Qu LH, Nucleic Acids Res., 2004, v. 32, p. 1688-1695].

Пример 3.Example 3

Анализ неизвестной последовательности одноцепочечной ДНК.Analysis of an unknown single stranded DNA sequence.

Лигирование адаптеров к концам одноцепочечной ДНК проводили в условиях аналогично примеру 1, за исключением того, что брали ДНК (300 нуклеотидов) в концентрации 1,5 пг/мкл и использовали дуплексы в концентрации 50 пг/мкл, состоящие из трех олигонуклеотидов: адаптера и олигонуклеотида с рандомизованным фрагментом и тандемного олигонуклеотида, который обеспечивает прочность дуплекса. При использование такой структуры дуплекса продукт лигирования не нужно выделять из реакционной смеси. Данный продукт затем наработатывали при помощи ПНР со специфическими праймерами 1 и 2, затем определяли первичную последовательность одноцепочечной ДНК при помощи секвенирования.Ligation of the adapters to the ends of single-stranded DNA was carried out under conditions analogous to example 1, except that DNA (300 nucleotides) was taken at a concentration of 1.5 pg / μl and duplexes were used at a concentration of 50 pg / μl, consisting of three oligonucleotides: an adapter and an oligonucleotide with a randomized fragment and a tandem oligonucleotide that provides durability of the duplex. When using such a duplex structure, the ligation product does not need to be isolated from the reaction mixture. This product was then produced using NDP with specific primers 1 and 2, then the primary sequence of single-stranded DNA was determined by sequencing.

Последовательности олигонуклеотидов, использованных в примере 3, приведены в таблице 2:The sequence of oligonucleotides used in example 3 are shown in table 2:

обозначениеdesignation последовательностьsequence 3′-концевой адаптер3′-end adapter 5′pACGTAGTAGTGGGAAGAAGGATCCAGam3′5′pACGTAGTAGTGGGAAGAAGGATCCAGam3 ′ олигонуклеотид с рандомизованным фрагментомrandomized fragment oligonucleotide 5′CTACTACGTNNNNNam3′5′CTACTACGTNNNNNam3 ′ тандемный олигонуклеотидtandem oligonucleotide 5′атСТТСТТСССАат3′5′atSTTSTSTSSSaat3 ′ 5′-концевой адаптер5′-end adapter 5′TTCGAATTCTACCTCGCGCGATCTAC3′5′TTCGAATTCTACCTCGCGCGATCTAC3 ′ олигонуклеотид с рандомизованным фрагментомrandomized fragment oligonucleotide 5′NNNNNGTAGATCGCGam3′5′NNNNNGTAGATCGCGam3 ′ тандемный олигонуклеотидtandem oligonucleotide 5′amCGAGGTAGAATTCGAAam3′5′amCGAGGTAGAATTCGAAam3 ′ праймер 1primer 1 5′CCTGGATCCTTCTTCCCACTA3′5′CCTGGATCCTTCTTCCCACTA3 ′ праймер 2primer 2 5′TTCGAATTCTACCTCGCGCG3′5′TTCGAATTCTACCTCGCGCG3 ′ am - диаминогептан, в качестве защитной группы.am is diaminoheptane as a protecting group.

Использование предлагаемого способа позволит, по сравнению с прототипом:Using the proposed method will allow, in comparison with the prototype:

- повысить эффективность лигазной реакции в образцах, содержащих нуклеиновую кислоту в концентрации 0,3-3 пг/мкл;- increase the efficiency of the ligase reaction in samples containing nucleic acid at a concentration of 0.3-3 pg / μl;

- расширить область применения Т4 ДНК-лигазы при лигировании одноцепочечных нуклеиновых кислот;- expand the scope of T4 DNA ligase for ligation of single-stranded nucleic acids;

- лигировать адапторные олигонуклеотиды к НК различного размера;- ligate adapter oligonucleotides to NK of various sizes;

- удешевить способ анализа одноцепочечных НК.- reduce the cost of the method of analysis of single-stranded NK.

Claims (1)

Способ анализа первичной структуры одноцепочечных нуклеиновых кислот с неизвестными нуклеотидными последовательностями, включающий лигирование исследуемой одноцепочечной нуклеиновой кислоты с адаптерами, амплификацию продукта лигирования при помощи полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием праймеров, комплементарных указанным адаптерам, и секвенирование ампликона, отличающийся тем, что в качестве адаптеров используют двухцепочечный олигонуклеотид с одноцепочечным рандомизированным выступом из 4-6 нуклеотидов на 3′-конце, в котором обе цепи на 3′-конце содержат защитную группу, (адаптер 1) и двухцепочечный олигонуклеотид с одноцепочечным рандомизированным выступом из 4-6 нуклеотидов на 5′-конце, в котором цепь с рандомизированным 5′-концом на 3′-конце содержит защитную группу, (адаптер 2), перед лигированием 5′-конец короткой цепи адаптера 1 и 5′-конец исследуемой нуклеиновой кислоты фосфорилируют при помощи Т4-полинуклеотидкиназы, реакцию лигирования проводят при концентрации анализируемой нуклеиновой кислоты, равной 0,3-3,0 пг/ мкл в присутствии 18-20 Units T4 ДНК-лигазы при 11-13°С в течение 8-14 ч.A method for analyzing the primary structure of single-stranded nucleic acids with unknown nucleotide sequences, including ligation of the studied single-stranded nucleic acid with adapters, amplification of the ligation product using a polymerase chain reaction (PCR) using primers complementary to these adapters, and amplicon sequencing, characterized in that adapters use a double-stranded oligonucleotide with a single-stranded randomized protrusion of 4-6 nucleotides at the 3'-end e, in which both chains at the 3′-end contain a protective group, (adapter 1) and a double-stranded oligonucleotide with a single-chain randomized protrusion of 4-6 nucleotides at the 5′-end, in which the chain with a randomized 5′-end at 3′- the end contains a protective group, (adapter 2), before ligation, the 5′-end of the adapter 1 short chain and the 5′-end of the studied nucleic acid are phosphorylated with T4 polynucleotide kinase, the ligation reaction is carried out at a concentration of the analyzed nucleic acid equal to 0.3-3 , 0 pg / μl in the presence of 18-20 Units T4 DNA ligases at 11-13 ° C for 8-14 hours
RU2006133665/13A 2006-09-20 2006-09-20 Method for analysis of unknown sequence of single-stranded nucleic acids RU2322508C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006133665/13A RU2322508C1 (en) 2006-09-20 2006-09-20 Method for analysis of unknown sequence of single-stranded nucleic acids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006133665/13A RU2322508C1 (en) 2006-09-20 2006-09-20 Method for analysis of unknown sequence of single-stranded nucleic acids

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2322508C1 true RU2322508C1 (en) 2008-04-20

Family

ID=39454053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006133665/13A RU2322508C1 (en) 2006-09-20 2006-09-20 Method for analysis of unknown sequence of single-stranded nucleic acids

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2322508C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Nucleic Acids Res. 1991 October 11; 19(19): 5227-8211; 5232. Nucleic Acids Res. 2004; V.32: 1688-1695. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105121655B (en) Novel ligase activity
EP2464755B1 (en) Methods and kits for 3'-end-tagging of rna
CN105705515B (en) Transposase aptamers for DNA manipulation
US20200080140A1 (en) Vesicular adaptor and uses thereof in nucleic acid library construction and sequencing
US6849404B2 (en) Polymerase chain reaction of DNA of which base sequence is completely unidentified
US10017761B2 (en) Methods for preparing cDNA from low quantities of cells
US10501780B2 (en) Compositions for in situ nucleic acid analysis
EP2794926B1 (en) Methods of constructing small rna libraries and their use for expression profiling of target rnas
CN111849965B (en) Polynucleotide adapter design for reduced bias
KR102119431B1 (en) 5' protection dependent amplification
WO2012003374A2 (en) Targeted sequencing library preparation by genomic dna circularization
AU2016102398A4 (en) Method for enriching target nucleic acid sequence from nucleic acid sample
US20130143219A1 (en) Methods and compositions for high yield, specific amplification
JPWO2004040019A1 (en) Nucleic acid amplification method
WO2016135300A1 (en) Efficiency improving methods for gene library generation
JPS63500006A (en) Nucleic acid base sequencing method using exonuclease inhibition
Shirokikh et al. Chemical and enzymatic probing of spatial structure of the omega leader of tobacco mosaic virus RNA
JP2022515085A (en) Single-stranded DNA synthesis method
RU2322508C1 (en) Method for analysis of unknown sequence of single-stranded nucleic acids
US20230235372A1 (en) Ab-initio, template-independent synthesis of nucleic acids using thermostable enzymes
JP2022519684A (en) Methods and Products for Making Functionalized Single-stranded oligonucleotides
US11414686B2 (en) Stoichiometric nucleic acid purification using randomer capture probe libraries
WO2018073323A1 (en) Method for complete, uniform and specific amplification of ultra-low amounts of input dna
CN110546275A (en) Method and kit for removing unwanted nucleic acids
RU2809771C2 (en) Compositions and methods of improving library enrichment

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140921