RU2340670C1 - Arthrobacter luteus B BACTERIA STRAIN-PRODUCER OF SITE-SPECIFIC Alu BI ENDONUCLEASE - Google Patents
Arthrobacter luteus B BACTERIA STRAIN-PRODUCER OF SITE-SPECIFIC Alu BI ENDONUCLEASE Download PDFInfo
- Publication number
- RU2340670C1 RU2340670C1 RU2007115944/13A RU2007115944A RU2340670C1 RU 2340670 C1 RU2340670 C1 RU 2340670C1 RU 2007115944/13 A RU2007115944/13 A RU 2007115944/13A RU 2007115944 A RU2007115944 A RU 2007115944A RU 2340670 C1 RU2340670 C1 RU 2340670C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alu
- alui
- methylated
- dna
- duplex
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биотехнологии и касается получения нового штамма, используемого для выделения новой эндонуклеазы рестрикции, узнающей последовательность нуклеотидов на двуцепочечной ДНК и расщепляющей ее с образованием тупых концов:The invention relates to biotechnology and relates to the production of a new strain used to isolate a new restriction endonuclease that recognizes the nucleotide sequence of double-stranded DNA and cleaves it with the formation of blunt ends:
5'-AG↓CT-3'5'-AG ↓ CT-3 '
3'-TC↑GA-5'.3'-TC ↑ GA-5 '.
Стрелками указаны позиции расщепления ДНК.Arrows indicate the positions of DNA cleavage.
Эндонуклеаза, обладающая данной специфичностью, может быть использована для сайт-специфического гидролиза ДНК, содержащей С5-метилцитозиновые основания, а также при совместном использовании с рестриктазой AluI для работ по выявлению и расщеплению метилированных участков ДНК, как прокариотических, так и эукариотических организмов, а также фагов и вирусов.An endonuclease with this specificity can be used for site-specific hydrolysis of DNA containing C5-methylcytosine bases, as well as when used with the AluI restrictase enzyme to identify and cleave methylated DNA regions of both prokaryotic and eukaryotic organisms, as well as phages and viruses.
Эндонуклеазы рестрикции (рестриктазы, ЭР) являются сайт-специфическими ДНК-эндонуклеазами бактерий и, как правило, входят в состав так называемых систем рестрикции-модификации (РМ систем). В настоящее время описано более 250 различных сайтов узнавания ЭР второго типа и более 2000 различных изотиизомеров рестриктаз, т.е. аналогов ранее обнаруженных ферментов. Хотя изошизомеры имеют одинаковый сайт узнавания с исходным прототипом, они могут отличаться от последнего местом расщепления ДНК или по способности гидролизовать узнаваемую последовательность при наличии в ней метилированных оснований. Использование изошизомеров, отличающихся по способности гидролизовать метилированную ДНК, нашло широкое применение при изучении статуса метилирования природных ДНК [1-4]. Однако известно всего несколько примеров таких пар изошизомеров, например EcoRII - MvaI [5, 6], или HpaII-MspI [7], используемых в практике исследований.Restriction endonucleases (restrictase, ER) are site-specific bacterial DNA endonucleases and, as a rule, are part of the so-called restriction-modification systems (PM systems). Currently, more than 250 different recognition sites for ER of the second type and more than 2000 different isothiisomers of restrictase enzymes, i.e. analogues of previously detected enzymes. Although the isoshizomers have the same recognition site with the original prototype, they may differ from the last in the place of DNA cleavage or in the ability to hydrolyze a recognizable sequence in the presence of methylated bases. The use of isoshizomers, differing in their ability to hydrolyze methylated DNA, has been widely used in studying the methylation status of natural DNA [1-4]. However, only a few examples are known of such pairs of isoschisomers, for example, EcoRII – MvaI [5, 6], or HpaII-MspI [7] used in research practice.
Наиболее близким к заявляемому штамму - прототипом, является штамм Arthrobacter luteus, продуцирующий рестриктазу AluI, которая узнает последовательность нуклеотидов 5'-AGCT-3' и расщепляет ее перед цитозином с образованием тупых концов [8].The closest to the claimed strain, the prototype, is the Arthrobacter luteus strain producing the AluI restrictase, which recognizes the 5'-AGCT-3 'nucleotide sequence and cleaves it before cytosine to form blunt ends [8].
Недостатком известного штамма является то, что продуцируемая им сайт-специфическая эндонуклеаза не расщепляет узнаваемую последовательность, если она содержит хотя бы один N4-метилцитозин или 5-метилцитозин [9].A disadvantage of the known strain is that the site-specific endonuclease produced by it does not cleave a recognizable sequence if it contains at least one N4-methylcytosine or 5-methylcytosine [9].
Технической задачей изобретения является получение бактериального штамма, продуцирующего сайт-специфическую эндонуклеазу, которая узнает и расщепляет обе цепи нуклеотидной последовательности ДНК 5'-AGCT-3', как без метилированных оснований, так и в случае, если в сайте узнавания метилирован один или два цитозина в положении С5 или одно основание в положении N4.An object of the invention is to obtain a bacterial strain producing a site-specific endonuclease that recognizes and cleaves both chains of the 5'-AGCT-3 'DNA nucleotide sequence, both without methylated bases, and if one or two cytosines are methylated at the recognition site in position C5 or one base in position N4.
Поставленная техническая задача достигается получением штамма Arthrobacter luteus В-продуцента эндонуклеазы рестрикции Alu BI.The technical task is achieved by obtaining a strain of Arthrobacter luteus B-producer of restriction endonuclease Alu BI.
Предлагаемый штамм выделен из природного материала (почвы) в результате целенаправленного систематического поиска.The proposed strain is isolated from natural material (soil) as a result of a targeted systematic search.
Полученный штамм Arthrobacter luteus В депонирован в Коллекции культур микроорганизмов НПО "СибЭнзим" под регистрационным номером 7М23, а продуцируемая им сайт-специфическая эндонуклеаза названа Alu BI.The resulting strain of Arthrobacter luteus B was deposited in the SibEnzyme microorganism culture collection under registration number 7M23, and the site-specific endonuclease produced by it was named Alu BI.
Штамм Arthrobacter luteus В характеризуется следующими признаками:The strain Arthrobacter luteus B is characterized by the following features:
Культурально-морфологические признаки. На среде Лурия-Бертрани (LB) образует белые, гладкие, блестящие, непрозрачные, выпуклые, круглые колонии 4 мм в диаметре. Клетки палочковидные, размером 1х(3-5) мкм, одиночные, в парах или в коротких цепочках. Образуют эллиптические центрально-расположенные споры, не раздувающие спорангий.Cultural and morphological characters. On the medium, Luria-Bertrani (LB) forms white, smooth, shiny, opaque, convex,
Физиолого-биохимические признаки. Грамположительные. Не способны к анаэробному росту, каталазоположительные, оксидазоотрицательные. Растут при температуре 10-40°С.Таксономическая принадлежность данного штамма определена на основе анализа морфологических и биохимических свойств [10].Physiological and biochemical characteristics. Gram-positive. Not capable of anaerobic growth, catalase-positive, oxidase-negative. They grow at a temperature of 10-40 ° C. The taxonomic affiliation of this strain is determined on the basis of the analysis of morphological and biochemical properties [10].
На основании анализа морфологических и биохимических свойств штамм идентифицирован как вид бактерии Arthrobacter luteus В, а продуцируемая им эндонуклеазу рестрикции названа Alu BI согласно общепринятой номенклатуре [11].Based on the analysis of morphological and biochemical properties, the strain was identified as a species of the bacterium Arthrobacter luteus B, and the restriction endonuclease produced by it was named Alu BI according to the generally accepted nomenclature [11].
Рестриктаза Alu BI является изошизомером рестриктазы AluI, то есть имеет ту же позицию гидролиза в сайте узнавания, что и AluI. Оба этих фермента не расщепляют узнаваемую последовательность, если она содержит N6-метиладенин [12].The restriction enzyme Alu BI is an isoschisomer of the restriction enzyme AluI, that is, it has the same hydrolysis position in the recognition site as AluI. Both of these enzymes do not cleave a recognizable sequence if it contains N6-methyladenine [12].
Основным отличием эндонуклеазы, продуцируемой заявляемым штаммом, от известной рестриктазы является то, что Alu BI в отличие от AluI способна эффективно расщеплять двуцепочечную ДНК в случае, когда в сайте узнавания метилирован один или два цитозина в положении С5 или один цитозин в положении N4.The main difference between the endonuclease produced by the claimed strain and the known restriction enzyme is that Alu BI, unlike AluI, is able to efficiently cleave double-stranded DNA when one or two cytosines at position C5 or one cytosine at position N4 is methylated at the recognition site.
Хранение штамма осуществляют в лиофильно высушенном состоянии или в растворе 30% глицерина при температуре -20°С.The strain is stored in a lyophilically dried state or in a solution of 30% glycerol at a temperature of -20 ° C.
Полученная сайт-специфическая эндонуклеаза Alu BI характеризуется следующими свойствами:The resulting site-specific endonuclease Alu BI is characterized by the following properties:
1. Узнает и расщепляет последовательность нуклеотидов 5'-AGCT-3'.1. Recognizes and cleaves the nucleotide sequence of 5'-AGCT-3 '.
2. Расщепляет связи между гуаниновым (G) и следующим за ним цитозиновым основанием в обеих цепях узнаваемой последовательности.2. Cleaves the bonds between guanine (G) and the cytosine base following it in both chains of a recognizable sequence.
3. Не расщепляет узнаваемую последовательность, содержащую одно или два N6-метилцитозиновых основания, независимо от того, присутствуют в этой последовательности другие метилированные основания или нет.3. Does not cleave a recognizable sequence containing one or two N6-methylcytosine bases, regardless of whether other methylated bases are present in this sequence or not.
4. Не расщепляет узнаваемую последовательность, содержащую два N4-метилцитозиновые основания.4. Does not cleave a recognizable sequence containing two N4-methylcytosine bases.
5. Расщепляет вышеприведенную последовательность, содержащую одно N4-метилированное основание и (или) одно или два С5-метилированное основание.5. Cleaves the above sequence containing one N4-methylated base and / or one or two C5-methylated base.
6. Проявляет активность в широком температурном диапазоне 20-50°С.6. It is active in a wide temperature range of 20-50 ° C.
7. Оптимальное значение рН для действия фермента 7,5-8,5.7. The optimal pH for the action of the enzyme is 7.5-8.5.
8. Для проявления активности Alu BI требуются ионы Mg2+оптимальная концентрация - 10 мМ.8. For the manifestation of Alu BI activity, Mg 2+ ions are required, the optimal concentration is 10 mM.
Определяющим отличием предлагаемого штамма от штамма Arthrobacter luteus - продуцента ЭР AluI является то, что предлагаемый штамм продуцирует сайт-специфическую эндонуклеазу Alu BI, которая узнает и расщепляет обе цепи нуклеотидной последовательности ДНК 5'-AGCT-3', содержащей одно или два С3-метилцитозиновых оснований, тогда как AluI не способен гидролизовать метилированные таким образом сайты. Alu BI способен в отличие от AluI, гидролизовать последовательность ДНК 5'-AGCT-3' в случае, если в данной двуцепочечной последовательности метилирован один цитозин в положении N4.The defining difference between the proposed strain and the Arthrobacter luteus strain - producer of AluI ER is that the proposed strain produces a site-specific endonuclease Alu BI, which recognizes and cleaves both chains of the nucleotide sequence of 5'-AGCT-3 'DNA containing one or two C3-methylcytosine bases, whereas AluI is not able to hydrolyze the methylated sites in this way. Alu BI, unlike AluI, is able to hydrolyze the 5'-AGCT-3 'DNA sequence if one cytosine at position N4 is methylated in this double-stranded sequence.
Поскольку предлагаемый штамм получен впервые и для выделения сайт-специфической эндонуклеазы, узнающей и расщепляющей вышеназванную последовательность нуклеотидов в указанной позиции никогда не использовался, можно сделать вывод о соответствии предлагаемого штамма критериям изобретения «новизна» и «изобретательский уровень».Since the proposed strain was obtained for the first time and was never used to isolate the site-specific endonuclease that recognizes and cleaves the above nucleotide sequence, we can conclude that the proposed strain meets the criteria of the invention of “novelty” and “inventive step”.
Изобретение иллюстрируется примерами конкретного выполнения.The invention is illustrated by examples of specific performance.
Пример 1.Example 1
Выращивание штамма и выделение фермента.Growing a strain and isolating an enzyme.
Для получения биомассы клетки штамма-продуцента переносят на агаризованную среду ЛБ в чашку Петри и инкубируют 3 дня при 22°С. Свежевыращенные колонии переносят стерильной бактериологической петлей в колбы, содержащие 300 мл жидкой питательной среды ЛБ и культивируют на качалках при 30°С при перемешивании - 150 об/мин в течение двух суток до достижения стационарной фазы роста. Клетки осаждают центрифугированием при 5000 об/мин при 4°С. Выход биомассы составляет 5 г/л среды.To obtain biomass, cells of the producer strain are transferred onto agarized LB medium in a Petri dish and incubated for 3 days at 22 ° C. Freshly grown colonies are transferred with a sterile bacteriological loop to flasks containing 300 ml of liquid LB nutrient medium and cultivated on shakers at 30 ° C with stirring at 150 rpm for two days until the stationary growth phase is reached. Cells are pelleted by centrifugation at 5000 rpm at 4 ° C. The biomass yield is 5 g / l of medium.
Выделение фермента проводили при 4°С путем колоночной хроматографии.The enzyme was isolated at 4 ° C by column chromatography.
37 г замороженной биомассы суспендировали в 100 мл буфера А (10 мМ Трис-HCl, рН 7,5, 0,1 мМ ЭДТА, 7 мМ β-меркаптоэтанол), содержащего 0,05 М NaCl, 0,3 мг/мл лизоцим, 0,1 мМ фенилметилсульфонилфторид (PSMF), и инкубировали в течение 1 ч при постоянном перемешивании. Далее клетки разрушали ультразвуком и центрифугировали в течение 30 мин при 15000 об/мин.37 g of frozen biomass was suspended in 100 ml of buffer A (10 mm Tris-HCl, pH 7.5, 0.1 mm EDTA, 7 mm β-mercaptoethanol) containing 0.05 M NaCl, 0.3 mg / ml lysozyme, 0.1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride (PSMF), and incubated for 1 h with constant stirring. Then the cells were destroyed by ultrasound and centrifuged for 30 min at 15,000 rpm.
Супернатант пропускали через колонку с фосфоцеллюлозой Р-11 ("Whatman", Англия) объемом 45 мл, предварительно уравновешенную буфером А, содержащим 0,05 М NaCl, затем линейным градиентом NaCl (0,05 М - 0,6 М) в буфере А объемом 500 мл, собирая фракции по 10 мл. Фракции, содержащие эндонуклеазу, объединяли, диализовали против 20 объемов буфера А и наносили на колонку с 7 мл гепарин-сефарозы ("Bio-Rad", США). Элюцию проводили линейным градиентом NaCl (0,05 М - 0,5 М) в буфере А объемом 120 мл, собирая фракции по 3 мл. Активные фракции объединяли и наносили на колонку с гидроксилапатитом объемом 4 мл, предварительно промытую уравновешивающим буфером (0,01 М K2HPO4, рН 7,2, 7 мМ β-меркаптоэтанол). Колонку промывали 10 мл уравновешивающего буфера и проводили элюцию линейным градиентом, собирая фракции объемом по 2 мл. Активные фракции объединяли и диализовали против 20 объемов концентрирующего буфера (50% глицерин, 10 мМ Трис-HCl, рН 7,55, 0,1 мМ ЭДТА, 7 мМ β-меркаптоэтанол, 0,05 М NaCl). Препарат хранили при -20°С.The supernatant was passed through a P-11 phosphocellulose column (Whatman, England) with a volume of 45 ml, previously equilibrated with buffer A containing 0.05 M NaCl, then a linear gradient of NaCl (0.05 M - 0.6 M) in buffer A 500 ml in volume, collecting 10 ml fractions. Fractions containing endonuclease were pooled, dialyzed against 20 volumes of buffer A, and loaded onto a column of 7 ml heparin-sepharose (Bio-Rad, USA). Elution was performed using a linear NaCl gradient (0.05 M - 0.5 M) in buffer A with a volume of 120 ml, collecting 3 ml fractions. The active fractions were combined and applied onto a 4 ml hydroxylapatite column, previously washed with equilibration buffer (0.01 M K 2 HPO 4 , pH 7.2, 7 mM β-mercaptoethanol). The column was washed with 10 ml of equilibration buffer and eluted by a linear gradient, collecting fractions of 2 ml each. Active fractions were combined and dialyzed against 20 volumes of concentration buffer (50% glycerol, 10 mM Tris-HCl, pH 7.55, 0.1 mM EDTA, 7 mM β-mercaptoethanol, 0.05 M NaCl). The drug was stored at -20 ° C.
Выход фермента составляет 800 ед.акт.фермента с 1 г биомассы с удерльной активностью 5000 ед/мл.The yield of the enzyme is 800 units of active enzyme with 1 g of biomass with specific activity of 5000 units / ml.
Пример 2.Example 2
Определение специфичности эндонуклеазы рестрикции AluI.Determination of the specificity of AluI restriction endonuclease.
Специфичность фермента определяют по картинам специфического расщепления различных ДНК (фиг.1).The specificity of the enzyme is determined by the patterns of specific cleavage of various DNA (figure 1).
В качестве субстратов для выявления специфичности расщепления используют ДНК фагов λ и Т7. После инкубации в оптимальных условиях (37°С, SE-буфер «Y» - 33 мМ Трис-ацетат, рН 7,9, 10 мМ MgCl2, 66 мМ калия ацетат, 1 мМ DTT) в течение 60 мин при концентрации плазмидной ДНК 0,02 мг/мл продукты реакции разделяют путем электрофореза в 1% агарозном геле.As substrates for revealing the specificity of cleavage, the phage λ and T7 DNA are used. After incubation under optimal conditions (37 ° C, SE-buffer "Y" - 33 mm Tris acetate, pH 7.9, 10 mm MgCl 2 , 66 mm potassium acetate, 1 mm DTT) for 60 min at a concentration of plasmid DNA 0.02 mg / ml, reaction products are separated by electrophoresis on a 1% agarose gel.
На фиг.1 представлена электрофореграмма продуктов расщепления ДНК фагов λ и Т7эндонуклеазами рестрикции AluI и Alu BI.Figure 1 presents the electrophoregram of the DNA cleavage products of phages λ and T7 restriction endonucleases AluI and Alu BI.
Описание дорожек на электрофореграмме, изображенной на фиг.1:Description of the tracks on the electrophoregram depicted in figure 1:
1 - ДНК фага λ;1 - DNA of phage λ;
2 - ДНК фага λ, обработанная ЭР AluI;2 - phage λ DNA treated with AluI ER;
3 - ДНК фага λ, обработанная ЭР Alu BI;3 - phage λ DNA treated with Alu BI ER;
4 - ДНК фага Т7;4 - DNA of phage T7;
5 - ДНК фага Т7, обработанная ЭР AluI;5 - phage T7 DNA treated with AluI ER;
6 - ДНК фага Т7, обработанная ЭР Alu BI;6 - phage T7 DNA treated with Alu BI ER;
7 - маркер молекулярного веса ДНК 1 kb (производство НПО СибЭнзим).7 - 1 kb DNA molecular weight marker (produced by NPO SibEnzyme).
Из фиг.1 видно, что при обработке ДНК фагов λ и Т7 эндонуклеазами рестрикции AluI и Alu BI в результате гидролиза ДНК образуются фрагменты одинаковой длины. Эти результаты говорят о том, что ЭР AluI и Alu BI узнают и расщепляют одни и те же последовательности на ДНК.From figure 1 it is seen that when the DNA processing of phages λ and T7 by restriction endonucleases AluI and Alu BI as a result of DNA hydrolysis fragments of the same length are formed. These results suggest that AluI and Alu BI ERs recognize and cleave the same sequences on DNA.
Пример 3.Example 3
Определение позиций расщепления ДНК сайт-специфической эндонуклеазой Alu BI.Determination of DNA cleavage sites by site-specific endonuclease Alu BI.
Определение позиций расщепления ДНК сайт-специфической эндонуклеазой Alu BI осуществляли путем сравнения длин фрагментов, образуемых при расщеплении меченых γ[32P олигонуклеотидных дуплексов Alu1*/ Alu2 и Alu2*/ Alu1, имеющих последовательность узнавания AluI эндонуклеазами AluI и Alu BI (подробное описание структуры олигонуклеотидных дуплексов и процедуры внесения метки в олигонуклеотиды приведены в примере 4). В качестве маркера длин фрагментов использовали продукты частичного расщепления этих же дуплексов экзонуклеазой ExoIII. Результаты расщепления данных олигонуклеотидных дуплексов приведены на фиг.2.Determining positions DNA cleavage by site-specific endonuclease Alu BI was performed by comparing the lengths of the fragments formed by cleavage of labeled γ [32 P oligonucleotide duplexes Alu1 * / Alu2 and Alu2 * / Alu1, having a recognition sequence AluI endonucleases AluI and Alu BI (texte oligonucleotide structure duplexes and procedures for labeling oligonucleotides are shown in example 4). As a marker of fragment lengths, products of partial cleavage of the same duplexes with exonuclease ExoIII were used. The cleavage results of these oligonucleotide duplexes are shown in figure 2.
Описание дорожек на электрофореграмме, изображенной на фиг.2:Description of the tracks on the electrophoregram depicted in figure 2:
1 - дуплекс Alu1*/Alu2;1 - duplex Alu1 * / Alu2;
2 - дуплекс Alu1*/Alu2, расщепленный экзонуклеазой ExoIII из E.coli;2 - duplex Alu1 * / Alu2 cleaved by exonuclease ExoIII from E. coli;
3 - дуплекс Alu1*/Alu2, расщепленный AluI;3 - duplex Alu1 * / Alu2, split AluI;
4 - дуплекс Alu1*/Alu2, расщепленный Alu BI;4 - duplex Alu1 * / Alu2, split Alu BI;
5 - дуплекс Alu1*/Alu2, расщепленный экзонуклеазой III из E.coli;5 - duplex Alu1 * / Alu2 cleaved by exonuclease III from E. coli;
6 - дуплекс Alu2*/Alu1;6 - duplex Alu2 * / Alu1;
7 - дуплекс Alu2*/Alu1, расщепленный экзонуклеазой III из E.coli;7 - duplex Alu2 * / Alu1 cleaved by exonuclease III from E. coli;
8 - дуплекс Alu2*/Alu1, расщепленный AluI;8 - duplex Alu2 * / Alu1, split AluI;
9 - дуплекс Alu2*/Alu1, расщепленный Alu BI;9 - duplex Alu2 * / Alu1, split Alu BI;
10 - дуплекс Alu2*/Alu1, расщепленный экзонуклеазой ExoIII из E.coli.10 - duplex Alu2 * / Alu1, cleaved by exonuclease ExoIII from E. coli.
Как видно из фиг.2 длины фрагментов, образованных при гидролизе олигонуклеотидных дуплексов Alu1*/Alu2 и Alu2*/Alu1 одинаковы. Таким образом, эндонуклеаза рестрикции Alu BI расщепляет сайт узнавания в той же позиции, что и AluI, то есть после гуанина.As can be seen from figure 2, the lengths of the fragments formed during the hydrolysis of oligonucleotide duplexes Alu1 * / Alu2 and Alu2 * / Alu1 are the same. Thus, the restriction endonuclease Alu BI cleaves the recognition site in the same position as AluI, that is, after guanine.
Пример 4.Example 4
Сравнение чувствительности к метилированию ЭР AluI и Alu BI.Comparison of AluI and Alu BI ER methylation sensitivity.
Способность расщеплять метилированные сайты узнавания ЭР AluI и Alu BI изучали на синтетических олигонулеотидных дуплексах, содержащих метилированные основания в сайте узнавания 5'-AGCT-3'.The ability to cleave methylated ER recognition sites AluI and Alu BI was studied on synthetic oligonulotide duplexes containing methylated bases at the 5'-AGCT-3 'recognition site.
Для экспериментов брали эндонуклеазы рестрикции AluI (концентация 3000 ед./мкл), AluB I (концентация 3000 ед./мкл), Т4 полинуклеотидкиназу и буферные растворы производства НПО "Сибэнзим" (Россия). Олигодезоксирибонуклеотиды следующего состава, служившие субстратом для эндонуклеаз Alu I и AluB I, были синтезорованы в НПО "Сибэнзим" (Россия):For experiments, restriction endonucleases AluI (concentration of 3000 units / μl), AluB I (concentration of 3000 units / μl), T4 polynucleotide kinase and buffer solutions manufactured by Sibenzyme (Russia) were taken. The oligodeoxyribonucleotides of the following composition, which served as a substrate for the endonucleases Alu I and AluB I, were synthesized in the Sibenzim NGO (Russia):
Alu1: 5'-GGT ATA GGA TGA AGCT TTC GCG GGT ТАА GG-3'Alu1: 5'-GGT ATA GGA TGA AGCT TTC GCG GGT TAA GG-3 '
Alu2: 5'-СС ТТА АСС CGC GAA AGCT ТСА ТСС ТАТ ТСС-3'Alu2: 5'-SS TTA ACC CGC GAA AGCT TCA TCC TAT TSS-3 '
Alu3: 5'-GGT ATA GGA TGA (M6A)GCT TTC GCG GGT ТАА GG-3'Alu3: 5'-GGT ATA GGA TGA (M6A) GCT TTC GCG GGT TAA GG-3 '
Alu4: 5'-СС ТТА АСС CGC GAA (M6A)GCT ТСА ТСС TAT ТСС-3'Alu4: 5'-SS TTA ACC CGC GAA (M6A) GCT TCA TCC TAT TCC-3 '
Alu5: 5'-GGT ATA GGA TGA AG(M5C)T TTC GCG GGT ТАА GG-3'Alu5: 5'-GGT ATA GGA TGA AG (M5C) T TTC GCG GGT TAA GG-3 '
Alu6: 5'-СС ТТА АСС CGC GAA AG(M5C)T ТСА ТСС TAT ТСС-3'Alu6: 5'-SS TTA ACC CGC GAA AG (M5C) T TCA TCC TAT TCC-3 '
Alu7: 5'-GGT ATA GGA TGA AG(M4C)T TTC GCG GGT ТАА GG-3'Alu7: 5'-GGT ATA GGA TGA AG (M4C) T TTC GCG GGT TAA GG-3 '
Alu8: 5'-СС ТТА АСС CGC GAA AG(M4C)T ТСА ТСС ТАТ ТСС-3'Alu8: 5'-SS TTA ACC CGC GAA AG (M4C) T TCA TCC TAT TSS-3 '
Олигонуклеотиды с четным номером комплементарны олигонуклеотидам с нечетным номером. Все олигонуклеотидные дуплексы имеют одинаковую первичную структуру и отличаются друг от друга наличием или отсутствием метилированного основания в последовательности AGCT (сайт AGCT, узнаваемый AluI и Alu BI, подчеркнут).Oligonucleotides with an even number are complementary to oligonucleotides with an odd number. All oligonucleotide duplexes have the same primary structure and are distinguished from each other by the presence or absence of a methylated base in the AGCT sequence (the AGCT site recognized by AluI and Alu BI is underlined).
Приготовление субстрата для эндонуклеаз AluI и Alu BI.Preparation of substrate for AluI and Alu BI endonucleases.
Одну из цепей олигонуклеотидного дуплекса модифицировали по 5'-концу с помощью Т4-полинуклеотидкиназы и γ-[32Р]АТР. После очистки олигонуклеотида от побочных продуктов реакции к нему добавляли комплементарный немеченый олигонуклеотид и пробирку прогревали 2 минуты при 65°C с последующим охлаждением до комнатной температуры на рабочем столе.One of the oligonucleotide duplex chains was modified at the 5'-end using T4 polynucleotide kinase and γ- [ 32 P] ATP. After the oligonucleotide was purified from reaction by-products, a complementary unlabeled oligonucleotide was added to it and the tube was heated for 2 minutes at 65 ° C, followed by cooling to room temperature on a worktable.
Гидролиз олигонуклеотидных дуплексов эндонуклеазами Alu I и AluB I. Реакцию гидролиза проводили добавлением 1 мкл препарата фермента AluI ил Alu BI, содержащего 3 единицы активности, в 20 мкл реакционной смеси, содержащей SE-буфер «Y» (33 mM Трис ацетат рН 7.9 (при температуре 25°С), 10 mM Mg(СН3СОО)2, 66 mM KCH3СОО, 1 mM DTT) и олигонуклеотидный дуплекс в концентрации 66,7 нМ при температура 37°С в течение 50 мин.Hydrolysis of oligonucleotide duplexes by Alu I and AluB I. temperature 25 ° С), 10 mM Mg (СН 3 СОО) 2 , 66 mM KCH 3 СОО, 1 mM DTT) and oligonucleotide duplex at a concentration of 66.7 nM at 37 ° С for 50 min.
Результаты расщепления метилированных и неметилированных синтетических олигонуклеотидных дуплексов приведены на фиг.3-6.The results of the cleavage of methylated and unmethylated synthetic oligonucleotide duplexes are shown in Fig.3-6.
На фиг.3 приведена электрофореграмма продуктов расщепления рестриктазами AluI и Alu BI олигонуклеотидных дуплексов, содержащих сайт узнавания этих ферментов без метилированных оснований или одно метилированное основание (полуметилированный сайт). Как видно из фиг.3, AluI и Alu BI эффективно расщепляют олигонуклеотидный дуплекс, содержащий неметилированный сайт узнавания (дорожки 2, 3). Однако оба фермента не эффективно способны расщеплять ДНК, если в сайте узнавания хотя бы на одной цепи метилирован аденозин (дорожки 4, 5). Если в сайте узнавания, метилирована только одна цепь ДНК в положении С5 или N4, то Alu BI расщепляет неметилированную цепь (дорожки 7, 9), тогда как AluI не расщепляет (дорожки 6, 8).Figure 3 shows the electrophoregram of the AluI and Alu BI restriction enzyme cleavage products of oligonucleotide duplexes containing the recognition site of these enzymes without methylated bases or one methylated base (semi-methylated site). As can be seen from figure 3, AluI and Alu BI effectively cleave oligonucleotide duplex containing unmethylated recognition site (
Описание дорожек на электрофореграмме, изображенной на фиг.3:Description of the tracks on the electrophoregram depicted in figure 3:
1 - дуплекс Alu1*/Alu2;1 - duplex Alu1 * / Alu2;
2 - дуплекс Alu1*/Alu2, расщепленный AluI;2 - duplex Alu1 * / Alu2, split AluI;
3 - дуплекс Alu1*/Alu2, расщепленный Alu BI;3 - duplex Alu1 * / Alu2, split Alu BI;
4 - дуплекс Alu1*/Alu4, обработанный AluI;4 - duplex Alu1 * / Alu4 treated with AluI;
5 - дуплекс Alu1*/Alu4, обработанный Alu BI;5 - duplex Alu1 * / Alu4 processed by Alu BI;
6 - дуплекс Alu1*/Alu6, обработанный AluI;.6 - duplex Alu1 * / Alu6 processed by AluI ;.
7 - дуплекс Alu1*/Alu6, расщепленный Alu BI;7 - duplex Alu1 * / Alu6, split Alu BI;
8 - дуплекс Alu1*/Alu8, обработанный AluI;8 - duplex Alu1 * / Alu8 processed by AluI;
9 - дуплекс Alu1*/Alu8, расщепленный Alu BI.9 - duplex Alu1 * / Alu8, split Alu BI.
На фиг.4 и 5 приведены электрофореграммы продуктов расщепления ферментами AluI и Alu BI олигонуклеотидных дуплексов, содержащих сайт узнавания этих ферментов с одним или двумя метиилированными основаниями. Как видно из фиг.4, Alu BI расщепляет метилированную цепь в сайте узнавания, если в узнаваемую последовательность входят одно (дорожка 3) или два (дорожка 5) С5-метилцитозиновых оснований; при этом AluI данные метилированные цепи ДНК гидролизовать не может (дорожки 2, 4). Таким образом, Alu BI в отличие от AluI гидролизует обе цепи ДНК в сайте узнавания при наличии в нем одного или двух С5-метилцитозиновых оснований. Однако С5-метилированная цепь не гидролизуется AluI и Alu BI, если вторая цепь ДНК содержит N6-метилированное основание (дорожки 6,7). Alu BI в отличие от AluI гидролизует С5-метилированную цепь при наличии N4-метилированного основания на противоположной цепи (дорожки 8, 9).Figures 4 and 5 show electrophoregrams of the AluI and Alu BI enzyme cleavage products of oligonucleotide duplexes containing a recognition site for these enzymes with one or two methylated bases. As can be seen from FIG. 4, Alu BI cleaves the methylated chain at the recognition site if one (lane 3) or two (lane 5) C5-methylcytosine bases is included in the recognition sequence; however, AluI cannot hydrolyze these methylated DNA chains (
Описание дорожек на электрофореграмме, изображенной на фиг.4:Description of the tracks on the electrophoregram depicted in figure 4:
1 - дуплекс Alu5*/Alu2;1 - duplex Alu5 * / Alu2;
2 - дуплекс Alu5*/Alu2, обработанный AluI;2 - duplex Alu5 * / Alu2 treated with AluI;
3 - дуплекс Alu5*/Alu2, расщепленный Alu BI;3 - duplex Alu5 * / Alu2, split Alu BI;
4 - дуплекс Alu5*/Аlu6, обработанный AluI;4 - duplex Alu5 * / Alu6 treated with AluI;
5 - дуплекс Alu5*/Аlu6, расщепленный AluI;5 - duplex Alu5 * / Alu6, split AluI;
6 - дуплекс Alu5*/Alu4 обработанный Alu BI;6 - duplex Alu5 * / Alu4 processed by Alu BI;
7 - дуплекс Alu5*/Alu4, обработанный AluI;7 - duplex Alu5 * / Alu4 treated with AluI;
8 - дуплекс Alu5*/Alu8, обработанный AluI;8 - duplex Alu5 * / Alu8 processed by AluI;
9 - дуплекс Alu5*/Alu8, расщепленный Alu BI.9 - duplex Alu5 * / Alu8, split Alu BI.
Как видно из фиг.5, Alu BI гидролизует N4-метилированную цепь, если комплементарная цепь не содержит метилированных оснований в узнаваемой последовательности (дорожка 3), тогда как AluI не способен гидролизовать данную цепь (дорожка 2). Однако как AluI, так и Alu BI не гидролизуют сайт узнавания, если он содержит два N4-метилированных основания (дорожки 4, 5). Таким образом, Alu BI в отличие от AluI способен гидролизовать обе цепи ДНК, если в узнаваемую последовательность входит одно N4-метилированное основание. N4-метилированная цепь может гидролизоваться также, если комплементарная цепь узнаваемой последовательности также содержит одно метилированное основание -5m-цитозин (дорожка 7), тогда как AluI не способен гидролизовать данную цепь (дорожка 6). Таким образом, при наличии в сайте узнавания двух метилированных оснований - на одной цепи С5-метилированного основания, а на другой - N4-метилированного основания Alu BI гидролизует обе цепи ДНК, тогда как AluI не гидролизует ни одну из цепей. Цепь ДНК, содержащая в узнаваемой последовательности одно метилированное основание - N4-метилцитозин, не гидролизуется как Alu BI, так и AluI, если в комплементарной цепи в узнаваемой последовательности содержится 6m-аденин (дорожки 8, 9).As can be seen from figure 5, Alu BI hydrolyzes the N4-methylated chain if the complementary chain does not contain methylated bases in a recognizable sequence (lane 3), while AluI is not able to hydrolyze this chain (lane 2). However, both AluI and Alu BI do not hydrolyze the recognition site if it contains two N4-methylated bases (
Описание дорожек на электрофореграмме, изображенной на фиг.5:Description of the tracks on the electrophoregram depicted in figure 5:
1 - дуплекс Alu7*/Alu2;1 - duplex Alu7 * / Alu2;
2 - дуплекс Alu7*/Alu2, обработанный AluI;2 - duplex Alu7 * / Alu2 processed by AluI;
3 - дуплекс Alu7*/Alu2, расщепленный Alu BI;3 - duplex Alu7 * / Alu2, split Alu BI;
4 - дуплекс Alu7*/Alu8, обработанный AluI;4 - duplex Alu7 * / Alu8 processed by AluI;
5 - дуплекс Alu7*/Alu8, обработанный Alu BI;5 - duplex Alu7 * / Alu8 processed by Alu BI;
6 - дуплекс Alu7*/Alu6, обработанный AluI;6 - duplex Alu7 * / Alu6 processed by AluI;
7 - дуплекс Alu7*/Alu6, расщепленный Alu BI;7 - duplex Alu7 * / Alu6, split Alu BI;
8 - дуплекс Alu7*/Alu4, обработанный AluI;8 - duplex Alu7 * / Alu4 processed by AluI;
9 - дуплекс Alu7*/Alu4, обработанный Alu BI.9 - duplex Alu7 * / Alu4 processed by Alu BI.
Пример 5.Example 5
Использование ЭР Alu BI для определения статуса метилирования бактериальных хромосомных ДНК и для избирательного гидролиза С5-метилированных ДНК.Use of Alu BI ER to determine the methylation status of bacterial chromosomal DNAs and for the selective hydrolysis of C5-methylated DNA.
Благодаря различной чувствительности к метилированию цитозина как в положении С5, так и в положении N4, Alu BI вместе с AluI может быть использован для определения наличия или отсутствия С5 и N4-метилированных основания в последовательности 5'-AGCT-3' как в бактериальных, так и эукариотических вирусных и геномных ДНК.Due to the different sensitivity to cytosine methylation in both C5 and N4 positions, Alu BI together with AluI can be used to determine the presence or absence of C5 and N4-methylated bases in the 5'-AGCT-3 'sequence in both bacterial and and eukaryotic viral and genomic DNA.
На фиг.6 изображена электрофореграмма хромосомной ДНК Arthrobacter luteus - продуцента ЭР AluI, обработанной рестриктазами AluI и Alu BI.Figure 6 shows the electrophoregram of the chromosomal DNA of Arthrobacter luteus, a producer of AluI ER, treated with restriction enzymes AluI and Alu BI.
Известно, что хромосомная ДНК штамма Arthrobacter luteus - продуцента AluI содержит 5-метилцитозин в сайте 5'-AGCT-3' [13]. В соответствии с описанными выше свойствами ферментов Alul и Alu BI, хромосомная ДНК Arthrobacter luteus - продуцента AluI - не гидролизуется рестрктазой AluI, но эффективно расщепляется рестриктазой Alu BI.The chromosomal DNA of the Arthrobacter luteus producer AluI strain is known to contain 5-methylcytosine at the 5'-AGCT-3 'site [13]. In accordance with the properties of the enzymes Alul and Alu BI described above, the chromosomal DNA of Arthrobacter luteus, the producer of AluI, is not hydrolyzed by AluI restrictase but is efficiently cleaved by Alu BI restrictase.
Описание дорожек на электрофореграмме, изображенной на фиг.6:Description of the tracks on the electrophoregram depicted in Fig.6:
1 - хромосомная ДНК Arthrobacter luteus - продуцента AluI;1 - chromosomal DNA of Arthrobacter luteus - producer AluI;
2 - хромосомная ДНК Arthrobacter luteus - продуцента AluI, обработанная рестриктазой AluI;2 - chromosomal DNA of Arthrobacter luteus - AluI producer, treated with AluI restrictase;
3 - хромосомная ДНК Arthrobacter luteus - продуцента AluI, обработанная рестриктазой Alu BI;3 - chromosomal DNA of Arthrobacter luteus - producer of AluI, treated with restriction enzyme Alu BI;
4 - маркер молекулярного веса ДНК 1 kb (производство НПО СибЭнзим).4 - 1 kb DNA molecular weight marker (produced by NPO SibEnzyme).
Таким образом, получен новый штамм, продуцирующий эндонуклеазу рестрикции Alu BI, способную эффективно расщеплять двуцепочечную ДНК в случае, когда в сайте узнавания метилирован один или два цитозина в положении С5 или один цитозин в положении N4.Thus, a new strain was obtained that produces the Alu BI restriction endonuclease, which is capable of efficiently cleaving double-stranded DNA when one or two cytosines at position C5 or one cytosine at position N4 is methylated at the recognition site.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007115944/13A RU2340670C1 (en) | 2007-04-26 | 2007-04-26 | Arthrobacter luteus B BACTERIA STRAIN-PRODUCER OF SITE-SPECIFIC Alu BI ENDONUCLEASE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007115944/13A RU2340670C1 (en) | 2007-04-26 | 2007-04-26 | Arthrobacter luteus B BACTERIA STRAIN-PRODUCER OF SITE-SPECIFIC Alu BI ENDONUCLEASE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2340670C1 true RU2340670C1 (en) | 2008-12-10 |
Family
ID=40194324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007115944/13A RU2340670C1 (en) | 2007-04-26 | 2007-04-26 | Arthrobacter luteus B BACTERIA STRAIN-PRODUCER OF SITE-SPECIFIC Alu BI ENDONUCLEASE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2340670C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110387362A (en) * | 2019-08-20 | 2019-10-29 | 福建晨欣科生物科技有限公司 | A kind of high temperature resistant restriction enzyme in the recognizable cutting site AGCT |
CN110438103A (en) * | 2019-08-20 | 2019-11-12 | 福建晨欣科生物科技有限公司 | A kind of new and effective room temperature II type restriction enzyme |
CN110438212A (en) * | 2019-08-20 | 2019-11-12 | 福建晨欣科生物科技有限公司 | Digestion PCR kit and method for the enrichment detection of specific gene segment |
CN110452894A (en) * | 2019-08-20 | 2019-11-15 | 福建晨欣科生物科技有限公司 | Target high temperature resistant II type restriction enzyme and its application in the site AGCT |
-
2007
- 2007-04-26 RU RU2007115944/13A patent/RU2340670C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ROBERTS R.J. et al. A specific endonuclease from Haemofilus haemolyticus. J Mol Biol. 1976 May 5; 103(l):199-208. BUTKUS V et al. Interaction of Alu I, Cfr6I and Pvu II restriction- modification enzymes with substrates containing either N4- methylcitosine or 5- methylcitosine. Biochim Biophys Acta. 1987 Aug 25; 909(3): 201-7. * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110387362A (en) * | 2019-08-20 | 2019-10-29 | 福建晨欣科生物科技有限公司 | A kind of high temperature resistant restriction enzyme in the recognizable cutting site AGCT |
CN110438103A (en) * | 2019-08-20 | 2019-11-12 | 福建晨欣科生物科技有限公司 | A kind of new and effective room temperature II type restriction enzyme |
CN110438212A (en) * | 2019-08-20 | 2019-11-12 | 福建晨欣科生物科技有限公司 | Digestion PCR kit and method for the enrichment detection of specific gene segment |
CN110452894A (en) * | 2019-08-20 | 2019-11-15 | 福建晨欣科生物科技有限公司 | Target high temperature resistant II type restriction enzyme and its application in the site AGCT |
CN110452894B (en) * | 2019-08-20 | 2022-08-12 | 黄种山 | High-temperature-resistant II-type restriction enzyme targeting AGCT (accelerated glycation-associated computed tomography) site and application thereof |
CN110387362B (en) * | 2019-08-20 | 2022-08-12 | 黄种山 | High-temperature-resistant restriction endonuclease capable of recognizing and cutting AGCT (accelerated glucose detection computed tomography) site |
CN110438103B (en) * | 2019-08-20 | 2022-08-12 | 黄种山 | Novel efficient normal-temperature II-type restriction endonuclease |
CN110438212B (en) * | 2019-08-20 | 2022-08-16 | 黄种山 | Enzyme digestion PCR kit and method for enrichment detection of specific gene fragment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102213886B1 (en) | Method for using heat-resistant mismatch endonuclease | |
EA006066B1 (en) | Nucleic acid amplification methods | |
Evtushenko et al. | Nocardiopsis tropica sp. nov., Nocardiopsis trehalosi sp. nov., nom. rev. and Nocardiopsis dassonvillei subsp. albirubida subsp. nov., comb. nov. | |
RU2340670C1 (en) | Arthrobacter luteus B BACTERIA STRAIN-PRODUCER OF SITE-SPECIFIC Alu BI ENDONUCLEASE | |
RU2475534C1 (en) | BACTERIA STRAIN Planomicrobium koreense 78K-PRODUCENT OF SITE-SPECIFIC ENDONUCLEASE PkrI | |
US5354669A (en) | Type II restriction endonuclease SexAI | |
RU2475533C1 (en) | BACTERIA STRAIN Microbacterium testaceum 17B-PRODUCENT OF SITE-SPECIFIC ENDONUCLEASE MteI | |
RU2270859C1 (en) | STRAIN OF BACTERIUM BACILLUS SUBTILIS AS PRODUCER OF RESTRICTION ENDONUCLEASE Bisi | |
RU2377294C1 (en) | STRAIN OF BACTERIUM Paracoccus carotinifaciens 3K - PRODUCER OF SITE-SPECIFIC ENDONUCLEASE PcsI | |
US5179016A (en) | Restriction enzyme sse 8387i | |
JPS594115B2 (en) | New nucleolytic enzyme and its production method | |
RU2593723C1 (en) | STRAIN OF BACTERIA Plantibacter flavus 3Kz - PRODUCER OF METHYL-DEPENDENT SITE-SPECIFIC ENDONUCLEASE PfsI | |
US5183747A (en) | Type ii restriction endonuclease ssp4800i | |
RU2287012C1 (en) | STRAIN OF BACTERIUM Glacial ice bacterium I AS PRODUCER OF RESTRICTION ENDONUCLEASE Gla I | |
JP3017019B2 (en) | New restriction enzyme | |
RU2614262C1 (en) | STRAIN OF BACTERIA MICROCOCCUS LUTEUS 805 - PRODUCER OF SITE-SPECIFIC METHYL-DEPENDEDN ENDONUCLEASE MluVI | |
RU2322494C1 (en) | MICROORGANISM STRAIN BACILLUS SIMPLEX AS PRODUCER OF SITE-SPECIFIC ENDONUCLEASE BlsI | |
RU2322492C1 (en) | Glacial ice bacterium microorganism strain as producer of site-specific endonuclease glu i | |
JPH04228069A (en) | Class ii restriction enzyme, method of its preparation and method for recoginition and cleavage of complementary two chain dna sequence | |
RU2399663C1 (en) | Arthrobacter oxydans BACTERIA STRAIN - AoxI SITE-SPECIFIC ENDONUCLEASE PRODUCER | |
RU2394099C1 (en) | STRAIN OF BACTERIA Kocuria rasea-PRODUCER OF SITE-SPECIFIC ENDONUCLEASES KroI | |
US5496717A (en) | Restriction endonuclease | |
DK157562B (en) | PROCEDURE FOR PREPARING AT LEAST TWO DEOXYRIBONUCLEASES | |
US4724209A (en) | Process for producing restriction enzyme | |
JP3092817B2 (en) | Method for producing restriction enzyme |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170427 |