WO2014103980A1 - Dna中のヒドロキシメチル化シトシンの検出方法及び検出用試薬キット - Google Patents

Dna中のヒドロキシメチル化シトシンの検出方法及び検出用試薬キット Download PDF

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WO2014103980A1
WO2014103980A1 PCT/JP2013/084413 JP2013084413W WO2014103980A1 WO 2014103980 A1 WO2014103980 A1 WO 2014103980A1 JP 2013084413 W JP2013084413 W JP 2013084413W WO 2014103980 A1 WO2014103980 A1 WO 2014103980A1
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dna
present
stranded dna
polyvalent metal
hmc
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PCT/JP2013/084413
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French (fr)
Inventor
幸信 林田
山本 直之
Original Assignee
和光純薬工業株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/6858Allele-specific amplification

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting hydroxymethylated cytosine in DNA and a detection reagent kit.
  • Cytosine one of the bases that make up DNA that carries the genetic information of living organisms, is methylated by DNA methyltransferase (DMNT), and is a typical gene expression control mechanism of epigenetics, by methylation of the promoter region. Gene expression is suppressed.
  • DMNT DNA methyltransferase
  • mC methylated cytosine
  • TET Ten-even tranlocation
  • hmC hydroxymethylated cytosine
  • Non-Patent Document 1 As a method for detecting mC in DNA, there is a bisulfite method (Patent Document 1), but this method cannot distinguish between mC and hmC.
  • Examples of hmC detection methods that can distinguish between the two include an enzyme treatment method (Non-Patent Document 1), an immunoprecipitation method (Non-Patent Document 2), and an oxidation method (Non-Patent Document 3 and Patent Document 2).
  • the enzyme treatment method uses T4-BGT, an enzyme that specifically transfers glucose from UDP Glucose to 5-hmC in 5-hmC residues, and glucosylates the DNA to be detected to recognize the sequence CCGG.
  • genomic DNA is fragmented by ultrasonication or restriction enzyme treatment, immunoprecipitation reaction is performed using an anti-hmC antibody, and the sequence of the DNA fragment to which the anti-hmC antibody is bound is analyzed by a microarray method. This is a method for detecting the presence or absence of hmC in DNA to be detected.
  • the synthesized single-stranded DNA is oxidized by simultaneously contacting sodium tungstate and hydrogen peroxide, and then the sequence of the DNA is analyzed using a sequencer.
  • hmC is changed to a thymine derivative. Therefore, when DNA sequence analysis is performed using the single-stranded DNA after the oxidation reaction as a template, adenine is introduced on the complementary strand side where hmC was present before the oxidation reaction.
  • Patent Document 1 WO2013 / 089063 A1
  • Patent Document 2 WO2012 / 141324 A1
  • Non-Patent Document 1 Nature 466, 1129-1133 (2010)
  • Non-Patent Document 2 Nature Biotechno. 29, 68-72 (2011)
  • Non-Patent Document 3 Chem. com. 47. 11231-11233 (2011)
  • the above-described conventional methods for detecting hmC in DNA have the following problems, and the present invention has an object to provide a method and a detection kit for detecting hmC in DNA that solve these problems. . That is, in the enzyme treatment method, (i) since the restriction enzyme MspI is used, it is necessary to set optimum conditions for the enzyme, and complicated operations are required. (Ii) The restriction enzyme MspI is a CCGG sequence in DNA. However, the appearance frequency of this recognition sequence in the DNA to be detected is low, and the presence or absence of hmC cannot be detected with DNA having no recognition sequence. (Iii) The DNA is not sufficiently cleaved by an enzyme. There are problems such as low reproducibility.
  • the immunoprecipitation method is a method for detecting hmC by distinguishing it from mC using an anti-hmC antibody.
  • the specificity of the antibody to hmC is low, there is a problem that it cannot be accurately distinguished.
  • the conversion rate from hmC to thymine derivative is as low as about 60-80%, so detection of hmC is not accurate.
  • a polyvalent metal oxide or a polyvalent metal acid salt (hereinafter sometimes abbreviated as “polyvalent metal oxides according to the present invention”), a persulfuric acid, a percarboxylic acid and a salt thereof.
  • peroxides By contacting an oxide (hereinafter, these may be abbreviated as “peroxides according to the present invention”) and carrying out an oxidation reaction, only hmC can be changed to an oxide that does not undergo a DNA amplification reaction, In other words, it was found that cytosine and mC subjected to the oxidation reaction proceeded with the amplification reaction, and that the hmC oxide subjected to the oxidation reaction did not proceed with the amplification reaction, thereby completing the present invention.
  • the configuration of the present invention includes the following configuration.
  • “1. Method for detecting hydroxymethylated cytosine in DNA comprising the following steps (1) to (4): (1): To single-stranded DNA, (i) a polyvalent metal oxide or polyvalent metal acid salt of a metal atom selected from Group 6, Group 8, Group 9 and Group 10 of the periodic table and (ii) Contacting with a peroxide selected from sulfuric acid, percarboxylic acid and salts thereof; (2): a process of amplifying a specific region of the single-stranded DNA subjected to the treatment of (1), (3): a step of detecting the presence or absence of the target amplification product obtained in (2), (4): A step of determining the presence or absence of hydroxymethylated cytosine in a specific region of DNA based on the result of (3).
  • “2. A reagent kit for detecting hydroxymethylated cytosine in DNA comprising a reagent containing the polyvalent oxide according to the present invention and a reagent containing the
  • hmC in DNA can be detected easily and accurately. That is, it does not have the above-mentioned problems in the conventional enzyme treatment method, immunoprecipitation method, and oxidation method, does not require a DNA sequence, and can easily detect hmC in DNA.
  • Example 1-2 it is the figure which carried out the agarose gel electrophoresis of the product obtained by attaching
  • polyvalent metal oxides according to the present invention (A) shows the results when sodium tungstate is used, and (B) shows the results when potassium tungstate is used.
  • Lane 1 is a marker
  • lanes 2, 5, 8, and 11 are cytosine-containing DNA
  • lanes 3, 6, 9, and 12 are mC-containing DNAs
  • lanes 4, 7, 10, and 13 are hmC-containing DNAs
  • the results are shown respectively.
  • Lanes 2 to 4 have 15 cycles of PCR
  • Lanes 5 to 7 have 20 cycles of PCR
  • Lanes 8 to 10 have 30 cycles of PCR
  • Lanes 11 to 13 have 35 cycles of PCR. It is a thing.
  • Example 3-4 the product obtained by subjecting various DNAs to PCR was subjected to agarose gel electrophoresis.
  • polyvalent metal oxides according to the present invention shows the results when tungstic acid is used, and (B) shows the results when sodium molybdate is used.
  • Lane 1 was a marker
  • Lane 2 to Lane 4 were subjected to 15 cycles of PCR
  • Lane 5 to Lane 7 were subjected to 20 cycles of PCR.
  • Lanes 2 and 5 show the results when using DNA containing cytosine, lanes 3 and 6 using DNA containing mC, and lanes 4 and 7 using DNA containing hmC, respectively.
  • the metal valence has an absolute value of usually 2 or more, preferably 2 to 8, more preferably 6.
  • metal atoms include molybdenum (II), molybdenum (III), molybdenum (IV), molybdenum (V), molybdenum (VI), molybdenum (-II), molybdenum, tungsten (VI) tungsten (V), and the like.
  • rhodium (VI), rhodium (V Rhodium such as rhodium (IV), rhodium (III), rhodium (II), iridium (VI), iridium (V), iridium (IV), iridium (III), iridium (II), iridium (-III), etc.
  • palladium (VI), palladium (IV), palladium (II), etc. platinum (VI), platinum (V), platinum (IV), platinum (III), platinum (II), platinum (-II) ), Platinum such as nickel (II) and nickel (III), cobalt such as cobalt (II) and cobalt (III), chromium (VI), chromium (V), chromium (IV), chromium (III) Chromium (II), chromium (-II), etc., and molybdenum (II), molybdenum (III), molybdenum (IV), molybdenum Molybdenum such as den (V), molybdenum (VI), molybdenum (-II), tungsten (VI) tungsten (V), tungsten (IV), tungsten (III), tungsten (II), tungsten (-II), etc. Tungsten is preferred, molybdenum (VI) and tungsten
  • Examples of the polyvalent metal oxide according to the present invention include chromium oxide (II) (CrO), chromium oxide (III) (Cr 2 O 3 ), chromium oxide (IV), (CrO 2 ), and chromium oxide.
  • VI (CrO 3 ), molybdenum oxide (IV) (MoO 2 ), molybdenum oxide (VI) (MoO 3 ), tungsten oxide (III) (W 2 O 3 ), tungsten oxide (IV) (WO 2 ), Tungsten oxide (VI) (WO 3 ), ruthenium oxide (IV) (RuO 2 ), ruthenium oxide (VIII) (RuO 4 ), osmium oxide (IV) (OsO 2 ), osmium oxide (VIII) (OsO 4 ), rhodium oxide (III) (Rh 2 O 3 ), rhodium oxide (IV) (RhO 2), iridium oxide (III) (Ir 2 O 3 ), oxide Illizi Beam (IV) (IrO 2), palladium oxide (II) (PdO), nickel oxide (II), nickel oxide (III), cobalt oxide (II), cobalt oxide (III) and platinum oxide (II) (PtO 2)
  • the polyvalent metal acid salt according to the present invention means, for example, a salt of a polyvalent metal acid and an alkali metal or alkaline earth metal.
  • the polyvalent metal acid include tungstic acid (H 2 WO 4 ) and molybdic acid (H 2 MoO 4 ), and tungstic acid (H 2 WO 4 ) is preferable.
  • the alkali metal include lithium, sodium, potassium, and rubidium
  • examples of the alkaline earth metal include calcium, strontium, barium, and radium.
  • Examples of the salt with an alkali metal include sodium tungstate (Na 2 WO 4 ), potassium tungstate (K 2 WO 4 ), sodium molybdate (Na 2 MoO 4 ), and the like, and sodium tungstate (Na 2 WO 4 ), potassium tungstate (K 2 WO 4 ) and the like are preferable.
  • the salt of the alkaline earth metals such as calcium tungstate (CaWO 4), magnesium tungstate (MgWO 4), strontium tungstate (SrWO 4), barium tungstate (BaWO 4), calcium molybdate (CaMoO 4 ), Magnesium molybdate (MgMoO 4 ), strontium molybdate (SrMoO 4 ), and the like.
  • Preferred examples of the polyvalent metal oxides according to the present invention include sodium tungstate (Na 2 WO 4 ), potassium tungstate (K 2 WO 4 ), and sodium molybdate (Na 2 MoO) among the specific examples described above. 4 ) and tungstic acid (H 2 WO 4 ), and the like, and sodium tungstate (Na 2 WO 4 ), potassium tungstate (K 2 WO 4 ), and tungstic acid (H 2 WO 4 ) are more preferable.
  • the peroxide according to the present invention is selected from persulfuric acid, percarboxylic acid, and salts thereof.
  • the percarboxylic acid is an organic compound having a carboxy group, and is a peracid in which the hydroxy group (—OH) of the carboxy group is replaced by a hydroperoxy group (—OOH).
  • —OH hydroxy group
  • —OOH hydroperoxy group
  • benzoyl peroxide peracetic acid Etc.
  • the salt of persulfuric acid and the salt of percarboxylic acid include salts with alkali metals. Specifically, sodium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate, potassium persulfate, Examples include sodium acetate and potassium peracetate.
  • preferred are sodium hydrogen persulfate and potassium hydrogen persulfate.
  • DNA according to the present invention the DNA capable of detecting the presence or absence of hmC may be either chemically synthesized or extracted from DNA in vivo.
  • DNA extracted in vivo include DNA extracted by a method known per se such as the alkaline SDS method described in Lab Manual Genetic Engineering (Maruzen), Genetic Engineering Handbook (Yodosha), and the like. .
  • DNA extracted from cells, microorganisms, viruses, etc. using a commercially available genomic DNA extraction kit can also be used as DNA extracted from living organisms.
  • the number of base pairs of the DNA according to the present invention is usually 60 to 500, preferably 60 to 300, and the number of nucleotides of the single-stranded DNA according to the present invention is usually 60 to 500, preferably 60 to 300. .
  • the present invention is a method for detecting hmC in DNA, which comprises the following steps (1) to (4).
  • DNA oxidation step [step (1)] In the DNA oxidation step [step (1)], the single-stranded DNA is contacted with the polyvalent metal oxide according to the present invention and the peroxide according to the present invention to oxidize hmC in the single-stranded DNA. (Processing).
  • the DNA oxidation step according to the present invention is not limited as long as the polyvalent metal oxides according to the present invention and the peroxide according to the present invention can be finally brought into contact with the single-stranded DNA to cause an oxidation reaction.
  • the method of (I) and the method of (II) are mentioned, the method of (I) is preferable.
  • the use concentration of the polyvalent metal oxides according to the present invention is usually a lower limit of 100 mM or more, preferably 200 mM or more, and an upper limit of 3000 mM or less as the final concentration in the reaction solution when contacting with single-stranded DNA. Preferably, it is 2000 mM or less.
  • the concentration of the peroxide according to the present invention is usually 10 mM or more, preferably 50 mM or more, and the upper limit is 300 mM or less, preferably as the final concentration in the reaction solution when contacting the single-stranded DNA. 200 mM or less.
  • the amount of single-stranded DNA in the reaction solution when the single-stranded DNA according to the present invention is brought into contact with the polyvalent metal oxides according to the present invention and / or the peroxide according to the present invention is as follows.
  • the lower limit is 50 ng or more, preferably 60 ng or more
  • the upper limit is 200 ng or less, preferably 190 ng or less.
  • the lower limit is usually 15 ° C or higher, preferably 20 ° C or higher, and the upper limit is usually 90 ° C or lower, preferably 45 ° C or lower.
  • the incubation may be performed for 5 minutes to 480 minutes, preferably 10 minutes to 60 minutes.
  • the polyvalent metal oxides according to the present invention may be used by appropriately mixing two or more kinds.
  • the lower limit is usually 30 ° C. or higher, preferably 50 ° C. or higher
  • the upper limit is usually 100 ° C. or lower, preferably 90 ° C. or lower.
  • the incubation is preferably performed at 70 ° C. or lower, usually 30 minutes to 480 minutes, preferably 120 minutes to 300 minutes.
  • the lower limit is usually 30 ° C. or higher, preferably 50 ° C. or higher, Is usually 100 ° C. or lower, preferably 90 ° C. or lower, most preferably 70 ° C. or lower, and usually 30 minutes to 480 minutes, preferably 120 minutes to 300 minutes.
  • the peroxide according to the present invention and the polyvalent metal oxides according to the present invention may be used by appropriately mixing two or more kinds.
  • a single-stranded DNA obtained by performing a single-stranded treatment known per se may be used.
  • the DNA single-strand treatment may be any method usually used in this field, and examples thereof include heat treatment, alkali treatment, and treatment with a chaotropic agent such as urea.
  • DNA solution The lower limit of the solution (hereinafter referred to as “DNA solution”) is usually 85 ° C. or higher, preferably 90 ° C. or higher, and the upper limit is usually 100 ° C. or lower, preferably 95 ° C. or lower, usually 30 seconds to 30 minutes, preferably Is done by incubating for 1-5 minutes.
  • the DNA solution may contain the polyvalent metal oxide according to the present invention or the peroxide according to the present invention.
  • the alkali treatment is performed, for example, by adding an alkali or an aqueous solution thereof to the DNA solution to make the DNA solution alkaline with a pH of usually 10 to 14, preferably 12 to 14.
  • alkali used for such purposes include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, alkaline earth metal hydroxides such as barium hydroxide, magnesium hydroxide and calcium hydroxide, and sodium carbonate.
  • alkali metal carbonates such as alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide are preferable, and among these, sodium hydroxide is particularly preferable.
  • the alkali treatment is usually 0.1 to 1 ⁇ L, preferably 0 to 0.5 to 3 M aqueous alkali solution for 1 ⁇ L of DNA solution containing 1 ng to 300 ng, preferably 50 ng to 200 ng of DNA. .1 to 0.5 ⁇ L is added, and the reaction is usually performed for 5 to 60 minutes, preferably 5 to 30 minutes, usually 25 to 70 ° C., preferably 30 to 50 ° C.
  • the single-stranded treatment is preferable because the alkali treatment is less likely to cause the single-stranded DNA to return to double-stranded when moving to the next step.
  • alkali treatment is preferable because alkali treatment is less damaged than genomic DNA compared to heat treatment.
  • the treatment with the chaotropic agent such as urea may be performed according to a method known per se.
  • the single stranded treatment according to the present invention may be performed simultaneously with the DNA oxidation step. That is, the single-stranded DNA may be subjected to the single-stranded treatment simultaneously with the step of bringing the single-stranded DNA into contact with the polyvalent metal oxide according to the present invention. The single-strand treatment may be performed simultaneously with the step of bringing the single-stranded DNA into contact with the oxide.
  • the case (A) will be described in detail below.
  • the above (A) is divided into the following cases (I) -A and (II) -A, which may be performed as follows.
  • (I) -A When a single-stranded DNA is brought into contact with the peroxide according to the present invention after contacting the polyvalent metal oxide according to the present invention, for example, in a solution containing 50 ng to 200 ng of the above single-stranded DNA, An aqueous solution containing the polyvalent metal oxides according to the present invention is added and mixed so that the final concentration after mixing is 100 mM to 3000 mM, preferably 200 mM to 2000 mM, and the lower limit is usually 15 ° C.
  • the upper limit is usually 60 ° C. or lower, preferably 45 ° C. or lower, and incubation is usually performed for 5 minutes to 480 minutes, preferably 10 minutes to 60 minutes (referred to as Solution 1). Thereafter, an aqueous solution containing the peroxide according to the present invention is added to solution 1 and mixed so that the final concentration after mixing is 10 mM to 300 mM, preferably 50 mM to 200 mM, and usually 30 ° C. to 100 ° C., preferably Is usually incubated at 50 to 70 ° C. for 30 to 480 minutes, preferably 120 to 300 minutes. It should be noted that the total amount of the above reaction is usually 50 ⁇ L to 100 ⁇ L.
  • the single-stranded DNA is simultaneously contacted with the polyvalent metal oxides according to the present invention and the peroxide according to the present invention, for example, after mixing in a solution containing 50 ng to 200 ng of the above single-stranded DNA
  • the final concentration of the polyvalent metal oxides according to the present invention is 100 mM to 3000 mM, preferably 200 mM to 2000 mM
  • the final concentration of the peroxide according to the present invention after mixing is 10 mM to 300 mM, preferably Is mixed with an aqueous solution containing the polyvalent metal oxide according to the present invention and an aqueous solution containing the peroxide according to the present invention so that the lower limit is usually 30 ° C.
  • Incubation is performed at 30 ° C. or higher and at an upper limit of usually 90 ° C. or lower, preferably 70 ° C. or lower for 30 minutes to 480 minutes, preferably 120 minutes to 300 minutes. It should be noted that the total amount of the above reaction is usually 50 ⁇ L to 100 ⁇ L.
  • (B) will be described in detail below.
  • the above (B) is divided into the following (I) -B1, (I) -B2, (II) -B1, (II) -B2, and may be performed as follows.
  • (I) -B1 and (II) -B1 are cases where single strand formation is performed by alkali treatment
  • (I) -B2 and (II) -B2 are single strand formation by heat treatment. In this case, these treatments are carried out in accordance with a DNA single-strand treatment method known per se.
  • the pH of the solution containing DNA is 10 to 14, preferably 12 to 14, by adding 20 mol to 200 mol, preferably 50 mol to 100 mol of an alkaline solution to the solution containing 50 ng to 200 ng of the DNA consisting of two or more strands.
  • (I) -B2 When a DNA comprising two or more strands is heat-treated, and then the single-stranded DNA is brought into contact with the polyvalent metal oxide according to the present invention and the peroxide according to the present invention, for example, 2 A solution containing 50 ng to 200 ng of the above-mentioned DNA consisting of a strand of more than this strand is usually 85 ° C. or higher, preferably 90 ° C. or higher, and the upper limit is usually 100 ° C. or lower, preferably 95 ° C. or lower, usually 30 seconds to 30 minutes.
  • the DNA is subjected to single strand treatment by heat treatment for 1 to 5 minutes (referred to as (I) -B2 solution 1).
  • the “(I) -B2 solution 1” was used and the “(I) -B2 solution was prepared according to the method described in (I) -A”.
  • the single-stranded DNA in “1” is first contacted with the polyvalent metal oxide according to the present invention and then with the peroxide according to the present invention.
  • Incubation is preferably performed for 5 to 30 minutes, usually at 25 to 70 ° C., preferably 30 to 50 ° C., and single-stranded treatment is performed by alkaline treatment of DNA (referred to as (II) -B1 solution 1). Then, instead of the “solution containing 50 ng to 200 ng of single-stranded DNA”, the “(II) -B1 solution 1” was used and the “(II) -B1 solution” was prepared according to the method described in (II) -A. The single-stranded DNA in “1” is simultaneously contacted with the polyvalent metal oxide according to the present invention and the peroxide according to the present invention.
  • (II) -B2 When heat-treating DNA consisting of two or more strands and then simultaneously contacting the polyvalent metal oxide according to the present invention and the peroxide according to the present invention, for example, two or more strands
  • a solution containing 50 ng to 200 ng of the DNA is usually 85 ° C. or higher, preferably 90 ° C. or higher, and the upper limit is usually 100 ° C. or lower, preferably 95 ° C. or lower, usually 30 seconds to 30 minutes, preferably 1 to
  • the DNA is subjected to a single strand treatment by heat treatment for 5 minutes (referred to as (II) -B2 solution 1).
  • the “(II) -B2 solution 1” was used, and the “(II) -B2 solution was prepared according to the method described in (II) -A.
  • the single-stranded DNA in “1” is simultaneously contacted with the polyvalent metal oxide according to the present invention and the peroxide according to the present invention.
  • the case (C) will be described in detail below.
  • the above (C) is divided into the following (I) -C1, (I) -C2, (II) -C2, and (II) -C2, and may be performed as follows.
  • (I) -C1 and (II) -C1 are cases where single strand formation is performed by alkali treatment
  • (I) -C2 and (II) -C2 are single strand formation by heat treatment. In this case, these treatments are carried out in accordance with a DNA single-strand treatment method known per se.
  • the final concentration of the polyvalent metal oxide according to the present invention after mixing is 100 mM to 3000 mM, preferably 200 mM to 2000 mM.
  • An aqueous solution containing such polyvalent metal oxides is added and mixed, and an alkaline solution is added thereto in an amount of 20 mol to 200 mol, preferably 50 mol to 100 mol, whereby the pH of the solution containing DNA is 10 to 14, preferably 12 to 14.
  • the lower limit is usually 15 ° C. or higher, preferably 30 ° C. or higher
  • the upper limit is usually 60 ° C. or lower, preferably 45 ° C. or lower, usually from 5 minutes to Incubation is performed for 480 minutes, preferably 10 to 60 minutes (referred to as (I) -C1 solution 1).
  • the DNA is brought into contact with the polyvalent metal oxide according to the present invention and then brought into contact with the peroxide according to the present invention.
  • the final concentration of the polyvalent metal oxides according to the present invention after mixing in a solution containing 50 ng to 200 ng of the above DNA consisting of strands of more than this strand is 100 mM to 3000 mM, preferably 200 mM to 2000 mM.
  • An aqueous solution containing polyvalent metal oxides is added and mixed, and usually 85 ° C. or higher, preferably 90 ° C. or higher, and the upper limit is usually 100 ° C.
  • the DNA is subjected to a single strand treatment by heat treatment for 1 to 5 minutes (referred to as (I) -C2 solution 1).
  • the obtained “(I) -C2 solution 1” has a lower limit of usually 15 ° C. or higher, preferably 30 ° C. or higher, and an upper limit of usually 60 ° C. or lower, preferably 45 ° C. or lower, usually 5 minutes.
  • Incubation is performed for ⁇ 480 minutes, preferably 10 minutes to 60 minutes (referred to as (I) -C2 solution 2).
  • the mixed polyvalent metal oxides according to the present invention have a final concentration of 100 mM to 3000 mM, preferably 200 mM to 2000 mM.
  • the aqueous solution containing the polyvalent metal oxide according to the present invention and the aqueous solution containing the peroxide according to the present invention are added and mixed so that the final concentration of the oxide is 10 mM to 200 mM, preferably 50 mM to 150 mM.
  • the pH of the solution containing DNA is adjusted to 10 to 14, preferably 12 to 14, by adding 20 mol to 200 mol, preferably 50 mol to 100 mol of an alkaline solution.
  • the lower limit of the “(II) -C1 solution 1” is usually 30 ° C. or higher, preferably 50 ° C. or higher, and the upper limit is usually 100 ° C. or lower, preferably 90 ° C. or lower, most preferably 70 ° C. or lower.
  • Incubation is performed for 30 minutes to 480 minutes, preferably 120 minutes to 300 minutes, and the single-stranded DNA in “(II) -C1 solution 1” is added to the polyvalent metal oxides and the present invention. Contact with such peroxide.
  • the aqueous solution containing the polyvalent metal oxide according to the present invention and the aqueous solution containing the peroxide according to the present invention are added and mixed so that the concentration is preferably 50 mM to 150 mM, and usually 85 ° C. or higher, preferably 90 ° C.
  • the upper limit is usually 100 ° C. or lower, preferably 95 ° C. or lower, and the DNA is subjected to single-strand treatment by heat treatment for 30 seconds to 30 minutes, preferably 1 to 5 minutes (( II)-C2 solution 1). Thereafter, the lower limit of “(II) -C2 solution 1” is usually 30 ° C. or higher, preferably 50 ° C. or higher, and the upper limit is usually 100 ° C.
  • the present inventors perform an oxidation reaction of DNA extracted from the living body according to the method described in the above-mentioned known oxidation methods (Non-patent Document 3 and Patent Document 2).
  • the decomposition reaction of the DNA occurred, and the target hmC could not be detected. That is, DNA extracted from the living body, in other words, unmodified DNA cannot be used in the above-mentioned known oxidation method, and LNA (Locked Nucleic Acid) modification or BNA (BNA) having a nuclease-resistant cross-linked structure in the molecule. It is necessary to use a base that has been modified with (Bridged Nucleic Acid).
  • the hmC is not decomposed even if it is subjected to an oxidation reaction of naturally-derived DNA. It was found that detection was possible (see Example 5 described later). Moreover, it is thought that hmC will become a thymine derivative if the above-mentioned well-known oxidation method is used (nonpatent literature 3, patent literature 2). On the other hand, using the method of the present invention, it was estimated that hmC became a cytosine derivative upon oxidation.
  • the restriction enzyme is used using EcoRV.
  • the restriction enzyme EcoRV recognition sequence was cleaved by the restriction enzyme EcoRV.
  • hmC becomes a cytosine derivative by oxidation.
  • the hmC oxidation mechanism by the method of the present invention is the same as the hmC oxidation reaction mechanism by the above-mentioned known oxidation method. Suggests different.
  • the DNA oxidation step [Step (1)] is carried out using single-stranded DNA, that is, the polyvalent metal oxides according to the present invention and the peroxide according to the present invention. It is characterized by contacting with single-stranded DNA.
  • single-stranded DNA or double-stranded DNA may be used.
  • the DNA (single-stranded DNA or double-stranded DNA) obtained in the DNA oxidation step is purified by a purification method usually used in this field. Also good.
  • a purification method is not particularly limited as long as it can purify DNA, and examples thereof include an alcohol precipitation method and a column purification method.
  • the reaction solution obtained by the DNA oxidation process according to the present invention is added with 300 ⁇ L of 2M to 6M guanidinium hydrochloride-containing 1 mM to 100 mM Tris-HCl buffer (pH 5.5 to 7.5, preferably pH 6 to 7).
  • 1 mM to 50 mM Tris-HCl (pH 8 to 9.5, preferably pH 8.5 to 9) 20 ⁇ L to 100 ⁇ L, preferably 25 ⁇ L to 50 ⁇ L is filled in EconoSpin, then 10000 ⁇ g for 30 seconds to 5 minutes, preferably Is centrifuged for 1 to 3 minutes, and the flow-through solution is collected to obtain purified DNA.
  • the following may be performed. That is, usually 40 to 110 ⁇ L of alcohol and 30 to 100 ⁇ L of buffer solution are added to 10 ⁇ L of the reaction solution obtained by the DNA oxidation step according to the present invention, followed by centrifugation. After centrifugation, the supernatant is removed and washed with alcohol to obtain purified DNA.
  • 0.1 to 1 ⁇ L of a coprecipitation agent or glycogen may be added to 10 ⁇ L of the solution containing the DNA.
  • the alcohol include ethanol, isopropanol, butanol and the like, and isopropanol is particularly preferable.
  • the buffer solution examples include Good buffer solution such as MES and HEPES, phosphate buffer solution, Tris buffer solution, glycine buffer solution, borate buffer solution, sodium bicarbonate buffer solution, etc. Among them, MES, HEPES and the like are mentioned. Good buffer solution, Tris buffer solution and the like are preferable, and Tris buffer solution is particularly preferable.
  • the pH of these buffers is usually 7 to 8, preferably 7 to 7.5, and the buffer concentration in the buffer is usually 0.1 to 5 mol / L, preferably 0.1 to 2 mol. The range is / L.
  • the centrifugation is not particularly limited as long as it is usually performed in this field, but is usually performed at 10,000 to 22,000 g for 10 to 30 minutes.
  • the DNA amplification step is a step of subjecting the DNA obtained in the DNA oxidation step according to the present invention, and if necessary, the DNA obtained in the DNA purification step to amplification treatment.
  • the “specific region of single-stranded DNA” according to the present invention is a detection target region for determining the presence or absence of hmC in the determination step according to the present invention, and is a single strand that has been subjected to the DNA oxidation step according to the present invention. It may be either the full length or part of the strand DNA.
  • the full-length of the single-stranded DNA is the detection target region
  • the “specific region of the single-stranded DNA” is a part of the single-stranded DNA subjected to the DNA oxidation step according to the present invention, a part of the single-stranded DNA becomes the detection target region.
  • the DNA subjected to the amplification treatment is a specific region of single-stranded DNA, but when a single-stranded DNA and a complementary strand of the single-stranded DNA exist.
  • the “corresponding region of the complementary strand” may be subjected to a DNA amplification step (amplification treatment).
  • the “corresponding region of the complementary strand” is a region that complementarily binds to the “specific region of the single-stranded DNA” (a sequence complementary to the sequence of the “specific region of the single-stranded DNA”), It may be either the full length or a part of the complementary strand of the single-stranded DNA.
  • the “complementary strand of single-stranded DNA” has a region that complementarily binds to “specific region of single-stranded DNA” (a sequence complementary to the sequence of “specific region of single-stranded DNA”). It is a strand and usually has a sequence complementary to the sequence of single-stranded DNA.
  • the detection target region for determining the presence or absence of hmC in the determination step according to the present invention is When the “specific region of the single-stranded DNA” and the “specific region of the single-stranded DNA” and the “corresponding region of the complementary strand” are subjected to an amplification process, the presence or absence of hmC in the determination step according to the present invention
  • the detection target regions for determining the above are not only the “specific region of the single-stranded DNA” but also two regions of this and the “corresponding region of the complementary strand”.
  • any method known per se that can amplify DNA may be used, and examples thereof include amplification reaction methods using DNA polymerase such as polymerase chain reaction (PCR), LAMP, and isothermal gene amplification reaction. Amplification using these known methods may be performed according to a method known per se.
  • PCR polymerase chain reaction
  • LAMP LAMP
  • isothermal gene amplification reaction Amplification using these known methods may be performed according to a method known per se.
  • an adapter sequence may be provided at the 5 ′ and / or 3 ′ end of the “specific region of single-stranded DNA”, or / and the 5 ′ or / and 3 ′ end of the corresponding region of the complementary strand.
  • An adapter sequence (described later) may be added.
  • amplification is performed using an adapter, it may be performed according to the method disclosed in, for example, WO2009 / 044782.
  • Examples of a method for performing amplification using PCR include the following methods.
  • a 3 ′ adapter (described later) is added to the 5 ′ end side of the “specific region of single-stranded DNA”, and a sequence complementary to the 3 ′ adapter is contained in all or part of the sequence.
  • Reverse primer containing a sequence complementary to the base sequence on the 5 ′ end side of “corresponding region of complementary strand” (described later).
  • a 3 ′ adapter (described later) is added to the 5 ′ end side of the “corresponding region of the complementary strand”, and a reverse containing a sequence complementary to the 3 ′ adapter in all or part of the sequence
  • Method 4 Forward primer (described later) containing a sequence complementary to the base sequence on the 5 ′ end side of the “specific region of single-stranded DNA” and the complementary strand generated when one cycle of PCR is performed A method of performing PCR using a reverse primer (described later) containing a sequence complementary to the base sequence on the 5 ′ end side of the “corresponding region of the complementary strand”.
  • a 3 ′ adapter (described later) is added to the 5 ′ end side of the “specific region of single-stranded DNA”, and a 5 ′ adapter (described later) is added to the 3 ′ end side, respectively, so that all or part of the sequence is added.
  • Method-6 A 5 ′ adapter (described later) is added to the 3 ′ end of the “specific region of single-stranded DNA” of the single-stranded DNA, and “single-stranded DNA is identified in all or part of the sequence”. PCR using Forward primer (described later) containing a sequence complementary to the 5 ′ terminal side of the “region” and 5 ′ primer (described later) containing a 5 ′ adapter sequence in all or part of the sequence How to do.
  • Method-7 A method of performing PCR using Forward Primer (described later) containing a sequence complementary to the base sequence on the 5 ′ end side of “specific region of single-stranded DNA”.
  • the PCR method is a method known per se, for example, Nucleic Acids Research, 1991, Vol. 19, 3749, BioTechniques, 1994, Vol. 16, 1134-1137 may be performed. Specific description will be given below.
  • Forward primer (to be described later) and Reverse primer (to be described later) are usually 0.1 to 0.5 pmol, preferably 0.2 to 0.5 ng, respectively, in 100 pg to 50 ng of DNA subjected to the DNA oxidation step, and if necessary, the DNA purification step.
  • DNA polymerase usually 0.1 to 5 Units, preferably 0.5 to 2.5 Units
  • 4 kinds of mixed deoxyribonucleotide triphosphates (described later) usually 50 to 500 ⁇ mol, preferably 100 to 300 ⁇ mol is added, and in a total volume of 10 ⁇ L to 100 ⁇ L including 1 ⁇ L to 10 ⁇ L of a buffer solution such as Tricine buffer, Tris-HCl buffer, Universal buffer, etc., for example, 90 ° C. to 98 ° C., 10 seconds to 5 minutes After heating, “at 90 ° C to 98 ° C 0 to 1 minute, 45 to 65 ° C. for 10 to 1 minute, 68 to 72 ° C. for 10 to 2 minutes ”, 15 cycles to 40 cycles, 68 to 72 to 30 ° C. for 30 seconds to PCR may be performed for 5 minutes.
  • a buffer solution such as Tricine buffer, Tris-HCl buffer, Universal buffer, etc.
  • the Forward primer, Reverse primer, and 5 'primer in the PCR will be described below. These primers may be appropriately prepared and used according to a method known per se.
  • the forward primer contains a sequence complementary to the base sequence on the 5 ′ end side of the “specific region of single-stranded DNA”, or a 3 ′ adapter at the 5 ′ end of the “specific region of single-stranded DNA”.
  • the addition method (the above methods 2, 3-1, 5), it has a sequence complementary to the 3 ′ adapter, and the number of nucleotides is usually 15 to 35, preferably 18 to 30, more preferably. Is 20-28.
  • Reverse primer is a method of adding a 3 ′ adapter to the 5 ′ end of the “corresponding region of the complementary strand” or the one containing a sequence complementary to the base sequence on the 5 ′ end side of the “corresponding region of the complementary strand”.
  • it contains a sequence complementary to the 3 ′ adapter, and the number of nucleotides is usually 15 to 35, preferably 18 to 30, more preferably 20 to 28. is there.
  • the 5 'primer contains the 5' adapter sequence in all or part of the sequence, and the number of nucleotides is usually 15 to 35, preferably 18 to 30, and more preferably 20 to 28.
  • the forward primer, reverse primer, and 5 ′ primer include a primer and a DNA sequence to which the primer binds that hmC is not included, and a primer similar to a primer used in normal PCR. It is desirable that the sequence satisfies that it does not form a dimer and that the primer does not bind to anything other than the complementary sequence described above.
  • the primer sequence is a sequence on the 5 ′ side and / or 3 ′ side of a specific region of single-stranded DNA or / and a corresponding region of a complementary strand.
  • the number of nucleotides is usually 12 to 30, preferably 15 to 25, more preferably 18 to 22.
  • the 5 ′ adapter will be described below.
  • the 5 ′ adapter is treated so that the 3′-hydroxy group does not react with the phosphate group, and the sequence may be any DNA as long as the sequence is a known DNA. Those consisting of sequences not present in the DNA according to the invention are preferred.
  • the number of nucleotides is usually 12 to 30, preferably 15 to 25, more preferably 18 to 22.
  • the treatment for preventing the hydroxyl group on the 3 ′ side from reacting with the phosphate group may be any method commonly used in this field.
  • dehydroxylation at the 3 ′ end and hydroxyl group at the 3 ′ end examples of the treatment include binding of biotin and the like. Among them, dehydroxylation at the 3 ′ end is preferable. Since the hydroxyl group at the 3 'end is dissolved in an aqueous solution during extraction with a phenol / chloroform / isoamyl alcohol mixed solution as a purification method, it can be easily extracted.
  • the target DNA As a method for adding a 3 ′ adapter to the 5 ′ end of “specific region of single-stranded DNA” and / or “corresponding region of complementary strand”, the target DNA ( The 3 ′ adapter according to the present invention may be added to the 5 ′ end of “specific region of single-stranded DNA” and / or “corresponding region of complementary strand”), and may be performed using a commercially available kit or the like.
  • the “specific region of single-stranded DNA” or / and the “corresponding region of complementary strand” according to the present invention usually has a 3 ′ adapter 10 -100 pmol, preferably 10-50 pmol, single-stranded DNA ligase 1-50 units, preferably 5-15 units, HEPES, Tris-HCl buffer, MOPS, etc.
  • the reaction is carried out at 60 ° C. for 30 to 90 minutes, preferably 30 to 60 minutes.
  • a “specific region of single-stranded DNA” and / or “corresponding region of complementary strand” to which 3 ′ adapter addition has been added can be obtained.
  • a coenzyme such as ATP (adenosine triphosphate), a reducing agent such as DTT (dithiothreitol), a reagent such as magnesium chloride, BSA, manganese chloride, etc., which are usually used for such ligation, are used.
  • a coenzyme such as ATP (adenosine triphosphate)
  • a reducing agent such as DTT (dithiothreitol)
  • a reagent such as magnesium chloride, BSA, manganese chloride, etc.
  • the DNA purification step is performed before that. It is preferable to treat so that it does not react with the hydroxy group on the 3 ′ end side of the “specific region of DNA” and / or “corresponding region of the complementary strand”.
  • the treatment may be carried out in accordance with a method usually carried out in this field, and examples thereof include removal of a residue by purification, dephosphorylation treatment with a dephosphorylating enzyme, and the like.
  • a filter or column such as a silica gel membrane usually used in this field To remove the residue.
  • the “specific region of the single-stranded DNA” or / and the “corresponding region of the complementary strand” according to the present invention is 100 bases or less, it is difficult to remove the residue using the filter or column. This is done by dephosphorylating the group.
  • the dephosphorylating enzyme used herein include the same dephosphorylating enzymes used in the dephosphorylating treatment performed before step 1 in the description of step 1 above. The method is the same.
  • a 3 ′ adapter to the 5 ′ end of “specific region of single-stranded DNA” or / and “corresponding region of complementary strand”. May be carried out according to a method known per se according to the enzyme used, for example, usually by heat treatment at 90 to 100 ° C., preferably 90 to 95 ° C., usually 5 to 15 minutes, preferably 5 to 10 minutes. That's fine.
  • a 3 ′ adapter was added by a purification method usually used in this field, such as extraction with a mixed solution of phenol / chloroform / isoamyl alcohol, alcohol precipitation, column purification, filter filtration, etc. It is preferable to purify the “specific region of the single-stranded DNA” or / and the “corresponding region of the complementary strand”.
  • the 3 ′ adapter is treated so that the 5′-hydroxy group does not react with the phosphate group, and the sequence may be any DNA as long as the sequence is a known DNA. Those consisting of a sequence not present in the “specific region of single-stranded DNA” or / and the “corresponding region of complementary strand” according to the present invention are preferred.
  • the number of nucleotides is usually 12 to 30, preferably 15 to 25, more preferably 18 to 22.
  • the specific addition method may be the same as the addition method of the 5 'adapter.
  • the adapter sequence is a sequence added to the 5 'end or / and 3' end of the specific region of single-stranded DNA or / and the corresponding region of the complementary strand.
  • the number of nucleotides is usually 12 to 30, preferably 15 to 25, more preferably 18 to 22.
  • the target amplification product (described later) includes an amplification product obtained by amplifying the adapter sequence in addition to a specific region of single-stranded DNA or / and a corresponding region of a complementary strand.
  • the DNA polymerase in the PCR may be any DNA polymerase that is usually used in this field, and examples thereof include Taq DNA Polymerase such as Gene Taq (manufactured by Nippon Gene Co., Ltd.), KOD DNA Polymerase, and the like.
  • the dNTPs is not particularly limited as long as it is a mixture of four types of deoxyribonucleotide triphosphates (dATP, dCTP, dGTP, dTTP) usually used in this field.
  • dATP deoxyribonucleotide triphosphates
  • the target amplification product is obtained by the DNA amplification step according to the present invention.
  • the target amplification product includes (i) one containing the full length of the specific region of single-stranded DNA, (ii) one containing the full length of the corresponding region of the complementary strand (iii) containing the full length of the specific region of the single-stranded DNA (Iv) or those containing an adapter sequence in addition thereto (hereinafter referred to as (i) to (iv) are collectively referred to as “amplification for the purpose of the present invention”). May be abbreviated as "thing").
  • the detection target region for determining the presence or absence of hmC in the determination step according to the present invention differs depending on the target amplification product. That is, in the case of (i) or (ii) above, the detection target region is a specific region of single-stranded DNA, and in the case of (iii), the specific region of single-stranded DNA and the corresponding region of its complementary strand There are two areas.
  • the type of amplification product [(i) above Amplification product of (iii)], the type of DNA in the DNA amplification step (two specific regions of the single-stranded DNA or the corresponding region of the specific region and the complementary strand), and the type of DNA in the DNA oxidation step (complementary)
  • the presence or absence of a chain may be appropriately selected and determined.
  • a primer complementary to the 3 ′ or / and 5 ′ terminal base sequence of “specific region of single-stranded DNA” and / or “corresponding region of complementary strand” is used as a primer.
  • the primer sequence since the primer sequence is a part of the specific region or the corresponding region, it is included in the target amplification product and the detection target region.
  • an adapter sequence is added to the 3 ′ or / and 5 ′ end of “specific region of single-stranded DNA” or / and “corresponding region of complementary strand”, the adapter sequence is not included in the target amplification product.
  • FIG. 2 shows the relationship between the target amplification product according to the present invention, a specific region of single-stranded DNA, a corresponding region of a complementary strand, a detection target region, a primer sequence, and an adapter sequence.
  • the DNA amplification step may be performed as follows, for example.
  • the DNA amplification step [step (1)] if necessary, the DNA obtained by the DNA purification step (single-stranded DNA or its complementary strand) is subjected to PCR, and amplification of the object according to the present invention Things are obtained. That is, the forward primer and reverse primer are usually 0.1 to 0.5 pmol, preferably 0.2 to 0.3 pmol, and the DNA polymerase is usually used for 100 pg to 50 ng of the DNA subjected to the DNA oxidation step, and if necessary, the DNA purification step.
  • 0.1 to 5 Units, preferably 0.5 to 2.5 Units, and 4 kinds of mixed deoxyribonucleotide triphosphates (dNTPs) (described later) are usually added in an amount of 50 to 500 ⁇ mol, preferably 100 to 300 ⁇ mol, and tricine is added.
  • a buffer solution such as a buffer solution, Tris-HCl buffer solution, Universal buffer, etc., for example, after heating at 90 ° C. to 98 ° C. for 10 seconds to 5 minutes, “90 ° C. to 98 ° C.
  • the DNA oxidation step [step (1)] is carried out by performing PCR at 68 ° C. to 72 ° C. for 10 seconds to 2 minutes ”and performing 15 cycles to 40 cycles at 68 ° C. to 72 ° C. for 30 seconds to 5 minutes.
  • the target amplification product according to the present invention is obtained.
  • the amplification product detection step is a step of detecting the presence or absence of the target amplification product according to the present invention obtained in the DNA amplification step according to the present invention.
  • the target amplification product according to the present invention is as described above. That is, the target amplification product according to the present invention includes (i) the entire length of the specific region of the single-stranded DNA obtained by the DNA amplification step, and (ii) the entire length of the corresponding region of the complementary strand. (Iii) one containing the full length of a specific region of single-stranded DNA and one containing the full length of the corresponding region of its complementary strand, (iv) or further containing an adapter sequence.
  • amplification products other than those described above for example, amplification products that contain only a part of the primer dimer, the specific region or the corresponding region sequence when PCR is used as the amplification treatment (not including the full length of the specific region or the corresponding region) (Amplified product) is excluded from the target amplified product according to the present invention.
  • a method for detecting the presence or absence of the target amplification product a method for detecting the presence or absence of the amplification product usually used in this field, for example, electrophoresis or chromatography, particularly preferably agarose gel electrophoresis Law.
  • agarose gel electrophoresis method the method disclosed in the section “Preparation and electromigration of agarose gel” described in “Basics of Bio-Experiment Illustrated ii Gene Analysis, 2006, pp. 54-58” Etc. That is, 0.6% to 2.0% agarose gel was set in an electrophoresis tank filled with 0.5 ⁇ TBE or 1 ⁇ TAE buffer and amplified in step (3). A solution containing 5 volumes of DNA and a loading buffer are mixed, and a voltage of 100 V is applied when 0.5 ⁇ TBE buffer is used and 50 V is applied when 1 ⁇ TAE buffer is used. Electrophoresis is performed until about 3 flows.
  • the gel is stained with a staining solution usually used in this field, such as Gel Red, and then the presence or absence of the target amplification product is detected by ultraviolet irradiation. That is, it is determined whether the target amplification product is based on the mobility after electrophoresis. Specifically, for example, since molecular weight and mobility of nucleic acid are generally inversely proportional, electrophoresis is performed using a molecular weight marker as a measure of mobility, and the mobility estimated from the molecular weight of the target amplification product is obtained. First, it is determined whether the band obtained by electrophoresis is the target amplification product.
  • a staining solution usually used in this field such as Gel Red
  • the determination step [step (4)] is based on the result of the presence or absence of the target amplification product detected in the amplification product detection step according to the present invention (the specific region of the single-stranded DNA or the single-stranded DNA of the single-stranded DNA). This is a step of determining the presence or absence of hmC in the specific region and the corresponding region of its complementary strand).
  • the target amplification product according to the present invention [ (I) including the entire length of the specific region of single-stranded DNA, (ii) including the entire length of the corresponding region of the complementary strand, (iii) including the entire length of the specific region of the single-stranded DNA, and its complementary strand
  • the target amplification product according to the present invention is not detected in the amplification product detection step because the amplification reaction of (one containing the full length of the corresponding region, (iv), or one containing the adapter sequence in addition thereto) does not proceed.
  • the DNA polymerase cannot recognize the oxide of hmC in the DNA (specific region of single-stranded DNA or / and the corresponding region of the complementary strand) subjected to the amplification process in the DNA amplification step, and the extension reaction Is thought to be due to stopping at the position of the hmC oxide.
  • the amplification reaction of the amplified product proceeds, and the target amplified product according to the present invention is detected in the amplified product detection step.
  • the detection target region (a specific region of single-stranded DNA or a specific region of single-stranded DNA and a corresponding region of its complementary strand) Is determined not to contain hmC.
  • a detection target region (a specific region of single-stranded DNA or a specific region of single-stranded DNA and a corresponding region of its complementary strand) It is determined that hmC is contained therein.
  • the reagent kit of the present invention is used for carrying out the method for detecting hmC in DNA according to the present invention as described above.
  • a reagent kit for detecting hmC in DNA according to the present invention examples include (i) a reagent containing a polyvalent metal oxide according to the present invention and (ii) a reagent containing a peroxide according to the present invention. Preferred embodiments and specific examples of these constituent elements are as described above.
  • reagents other than those described above can be added to form the kit of the present invention. That is, such reagents may include, but are not limited to, for example, the following a) to d).
  • a) a column for nucleic acid purification for example, EcoSpin (manufactured by Gene Design)
  • Buffer used in the DNA purification step for example, chelating agent-containing Tris-HCl buffer
  • PCR reagents eg, one or more primers, one or more adapters
  • Reagent for electrophoresis for example, agarose gel, loading buffer, Gel Red, ethidium bromide staining reagent
  • the kit may contain instructions for carrying out the method for detecting hmC in DNA according to the present invention as described above.
  • the “instructions” refers to instruction manuals, package inserts, pamphlets (leaflets), etc. of the kit in which the features, principles, operation procedures, etc. in the method of the present invention are substantially described by sentences or diagrams. means.
  • the reagent contained in the reagent kit of the present invention is diluted by being mixed with a DNA solution, an alkaline solution or the like at the time of use, but the effective concentration at the time of use is the concentration of the polyvalent metal oxides according to the present invention described above and the above.
  • the concentration of the peroxide according to the present invention may be in the range.
  • PCR was carried out for 25 cycles with "20 seconds at ° C” as one cycle and then at 72 ° C for 1 minute.
  • A Lambda DNA (manufactured by Nippon Gene Co., Ltd.) 1ng-containing aqueous solution 34.5 ⁇ L
  • B 10 ⁇ Universal Buffer (manufactured by Nippon Gene Co., Ltd.) 5 ⁇ L
  • C 10 mM dATP (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 1 ⁇ L
  • D 10 mM dGTP (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 1 ⁇ L
  • E 10 mM dTTP (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 1 ⁇ L
  • F 5 ⁇ M Forward primer (manufactured by Sigma Aldrich Japan LLC) (SEQ ID NO: 2) 3 ⁇ L of solution (G) 5 ⁇ M Reverse primer (manufactured by Sigma Aldrich Japan LLC)
  • the “566 bp amplified product” was cut out from the gel, and the “566 bp amplified product” was extracted from the gel using QIAquick Gel Extraction Kit (QIAGEN). Further, for three types of “566 bp amplified products”, the absorbance of the extract was measured with a spectrophotometer, and each extract was distilled water so that it became a 26 ⁇ L diluted solution containing 100 ng “566 bp amplified product”. The reaction solution 1 was obtained by diluting with Otsuka Pharmaceutical Co., Ltd. Note that SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3 are DNAs having the following sequences. SEQ ID NO: 1: 566 bp region Genbank Accession No.
  • reaction solution 2 obtained in (1), 20 ⁇ L of 2M sodium tungstate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) aqueous solution 20 ⁇ L (Example 1) or 2M potassium tungstate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) aqueous solution 20 ⁇ L (Example 2) was added and mixed (total amount 50 ⁇ L), and incubated at 30 ° C. for 10 minutes. The resulting solution was designated as reaction solution 3.
  • the mixture was mixed, filled in EconoSpin (manufactured by Gene Design Co., Ltd.), and centrifuged at 10,000 ⁇ g for 1 minute to remove the flow-through solution.
  • EconoSpin manufactured by Gene Design Co., Ltd.
  • the band of the target amplification product (177 bp) was not detected by electrophoresis. That is, when hmC is not contained in DNA, polymerase recognizes cytosine or mC and PCR proceeds, whereas when DNA contains hmC, polymerase cannot recognize hmC and PCR proceeds. It is thought not to. Therefore, if the target amplification product (177 bp) is present, hmC is not contained in the DNA to be detected, and if the target amplification product (177 bp) is not present, DNA is present in the detection target DNA. It can be determined that hmC is included. That is, it was found that the presence or absence of hmC in a specific region of DNA and its complementary strand can be accurately detected by using the method of the present invention. The results are shown in Table 9 below together with other examples and comparative examples.
  • Example 4 when tungstic acid or sodium molybdate is used as the polyvalent metal oxide, sodium tungstate is used (Example 1) and potassium tungstate is used ( As in Example 2), when hmC was not contained in the DNA, amplification by PCR proceeded, and the band of the target amplification product (177 bp) was confirmed by electrophoresis. Further, when hmC was contained in the DNA, amplification by PCR did not proceed, and it was not confirmed by electrophoresis as a band of the target amplification product (177 bp).
  • hmC hmC in genomic DNA It was investigated whether the presence or absence of hmC in naturally-occurring genomic DNA could be detected by the method of the present invention. That is, the epidermal growth factor receptor, Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) (2011, Journal of Biological Chemistry Vol. 286, 2485-24693), which is thought to be rich in hydroxymethylated cytosine in brain neurons. The presence or absence of hmC was examined using the intron region (SEQ ID NO: 7) between exon 1 and exon 2 as “a specific region of single-stranded DNA”.
  • EGFR Epidermal Growth Factor Receptor
  • single-stranded DNA in DNA derived from IMR-32 (RIKEN Cell Bank) which is a human neuroblastoma is used.
  • the method of the present invention was carried out in the same manner as in Example 1 except that 100 ng of the specific region and its complementary strand was used and PCR was carried out under the following conditions with 40 cycles of PCR.
  • HEK293 (JCRB Cell Bank) -derived DNA which is a human kidney cell
  • HepG2 (JCRB Cell Bank) -derived DNA which is a human hepatoma cell
  • Example 6 Detection of hmC in DNA by Single-Strand Treatment by Heat Treatment of DNA and Simultaneous Oxidation
  • 1 Single- stranded Double- Stranded DNA 2 ml of reaction solution 1 obtained in Experimental Example 1 was added to 2 ⁇ M 20 ⁇ L of an aqueous solution of sodium tungstate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 50 ⁇ L of 300 mM oxone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and mixed. Next, the mixture was incubated at 90 ° C. for 3 minutes, and the 566 bp amplified product obtained in Experimental Example 1 was converted to a single strand to give reaction solution 1.
  • reaction solution 1 obtained in (1) above was incubated at 60 ° C. for 4 hours, and the resulting solution was used as reaction solution 2. From the column purification of DNA to the determination of the presence or absence of hmC, the reaction solution 2 obtained in (2) above was used instead of the reaction solution 4, and the same as (4) to (7) in Example 1 was performed. The experiment was conducted.
  • Example 1 in which single-stranded DNA is contacted with sodium tungstate and then oxidized by contacting with oxone, in the case of DNA that does not contain hmC, amplification by PCR proceeds and the target is obtained by electrophoresis. A band of amplified product (177 bp) was confirmed. On the other hand, in the case of DNA containing hmC, amplification by PCR did not proceed, and the band of the target amplification product (177 bp) was not detected by electrophoresis.
  • potassium permanganate is “a polyvalent metal oxide of a metal selected from Group 7 metals in the periodic table” (hereinafter sometimes abbreviated as “a polyvalent metal oxide of a Group 7 metal”). It is.
  • DNA oxidation steps 1-1 and 1-2 were performed under the conditions described below. That is, instead of 20 ⁇ L of 2M sodium tungstate, 20 ⁇ L of 1M or 100 mM sodium perchlorate is used,
  • the temperature conditions for the DNA oxidation steps 1-1 and 1-2 are as follows: (B) Experiments were conducted assuming that DNA oxidation step 1-1 was performed at 30 ° C. and DNA oxidation step 1-2 was performed at 60 ° C., or (b) DNA oxidation step 1-1 and DNA oxidation step 1-2 were performed on ice. It was. Differences from the experimental conditions of Example 1 are shown in Table 2 below together with the experimental conditions of Comparative Example 1.
  • the sodium perchlorate is “an oxide of a group 17 element in the periodic table (hereinafter sometimes abbreviated as“ an oxide of an element of a 17 group ”)”.
  • Comparative Example 3-a DNA oxidation steps 1-1 and 1 -2 on ice
  • Comparative Example 3-b DNA oxidation steps 1-1 and 1 -2 on ice
  • HmC was detected in the same manner as in Example 1 except that DNA oxidation steps 1-1 and 1-2 were performed under the conditions described below. That is, instead of 20 ⁇ L of 2M sodium tungstate, 20 ⁇ L of 2M 4-methylmorpholine N-oxide (Comparative Example 4), 20 ⁇ L of 2M 2-iodobenzenesulfonic acid (Comparative Example 5), 20 ⁇ L of 2M sodium orthovanadate (Comparative Example 6) ) An experiment was conducted using 20 ⁇ L of 2M copper chloride (Comparative Example 7). Differences from the conditions of Example 1 are shown in Table 3 below together with the experimental conditions of Comparative Example 3.
  • Example 8 Examination with hydrogen peroxide hmC was detected by the same method as in Example 1 except that DNA oxidation steps 1-1 and 1-2 were performed under the conditions described below. It was. That is, 30% hydrogen peroxide is used so that the final volume concentration of the reaction solution containing single-stranded DNA instead of oxone is 1% or 0.1%, and DNA oxidation steps 1-1 and 1- 2 temperature conditions, Experiments were conducted assuming that (b) DNA oxidation step 1-1 was performed at 30 ° C. and 1-2 at 50 ° C., or (b) DNA oxidation steps 1-1 and 1-2 were performed on ice. The points different from the experimental conditions of Example 1 are shown in Table 4 below.
  • amplification by PCR did not proceed regardless of the presence or absence of hmC in the DNA, and it was not confirmed by electrophoresis as a band of the target amplification product (177 bp). That is, when the single-stranded DNA is contacted with only oxone without performing the step of contacting the single-stranded DNA with the polyvalent metal oxide according to the present invention, it is considered that the single-stranded DNA is decomposed. As described above, it is necessary to contact the single-stranded DNA with the polyvalent metal oxides according to the present invention before or when the single-stranded DNA is brought into contact with the peroxide according to the present invention. understood.
  • Example 12 Examination using hydrogen peroxide instead of oxone in Example 6 hmC was detected by the same method as in Example 6 except that the DNA oxidation step was performed under the conditions described below. It was. That is, in the DNA oxidation step, instead of 50 ⁇ L of 300 mM oxone, 30% hydrogen peroxide is used in an amount such that the final volume concentration in the reaction solution is 5%, 1%, or 0.1%.
  • A Single-stranded DNA is contacted with polyvalent metal oxides and hydrogen peroxide at 60 ° C. for 4 hours, or
  • hmC in DNA can be detected easily and accurately.

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Abstract

 本発明は、DNA中のヒドロキシメチル化シトシンを検出する方法及び検出キットの提供を課題とする。 本発明は、「(1)1本鎖DNAに、(i)周期表の6族、8族、9族及び10族から選ばれる金属原子の、多価金属酸化物又は多価金属酸塩並びに(ii)過硫酸、過カルボン酸又はこれらの塩から選ばれる過酸化物を接触させる工程、(2)(1)の処理を行った1本鎖DNAの特定領域を増幅処理する工程、(3)(2)で得られた目的の増幅物の有無を検出する工程、(4)(3)の結果に基づいて、DNAの特定領域中のヒドロキシメチル化シトシンの有無を判断する工程を含むことを特徴とするDNA中の、ヒドロキシメチル化シトシンの検出法」、「上記多価金属酸化物又は多価金属酸塩を含む試薬及び上記過酸化物を含む試薬を含んでなる、DNA中のヒドロキシメチル化シトシンの検出用試薬キット」に関する。

Description

DNA中のヒドロキシメチル化シトシンの検出方法及び検出用試薬キット
 本発明は、DNA中のヒドロキシメチル化シトシンを検出する方法及び検出用試薬キットに関する。
 生物の遺伝情報を担うDNAを構成する塩基の一つであるシトシンは、DNAメチルトランスフェラーゼ(DMNT)によりメチル化され、エピジェネティクスの代表的な遺伝子発現制御機構である、プロモーター領域のメチル化により遺伝子発現が抑制される。他方、メチル化シトシン(以下、「mC」と略記する場合がある)はTen-eleven translocation(TET)ファミリーなどのヒドロキシラーゼによりヒドロキシ化されてヒドロキシメチル化シトシン(以下、「hmC」と略記する場合がある)となり、遺伝子発現を促進すると考えられており、DNA中におけるシトシン、mC及びhmCを区別することは、遺伝情報の発現状況を調べる手がかりになると考えられている。
 一方、DNA中のmCの検出法としては、バイサルファイト法(特許文献1)があるが、この方法ではmCとhmCの区別をすることはできない。また、両者を区別できるhmCの検出法としては、酵素処理法(非特許文献1)、免疫沈降法(非特許文献2)、酸化法(非特許文献3、特許文献2)等がある。
 酵素処理法は、5-hmC残基中の5-hmCへUDP Glucoseからグルコースを特異的に転移する酵素であるT4-BGTを用いて、検出対象のDNAをグルコシル化し、配列CCGGを認識する制限酵素MspIを用いて、該DNAの制限酵素処理を行い、該DNAをPCRによる増幅処理することで、得られた増幅産物の有無から、検出対象のDNA中のhmCの有無を検出する方法である。
 免疫沈降法は、genomic DNAを超音波破砕又は制限酵素処理によって断片化し、抗hmC抗体を用いて免疫沈降反応を行い、抗hmC抗体が結合したDNA断片の配列をマイクロアレイ法によりシークエンス解析することにより、検出対象のDNA中のhmCの有無を検出する方法である。
 酸化法は、合成した1本鎖DNAをタングステン酸ナトリウム及び過酸化水素に同時に接触させて酸化し、その後シークエンサーを用いてDNAの配列解析を行うというものである。上記の酸化反応により、シトシン4位のアミノ基の加水分解反応が起こることで、hmCはチミン誘導体へと変化する。よって、酸化反応後の1本鎖DNAを鋳型としてDNAシークエンス解析を行うと、酸化反応前にhmCがあった場所の相補鎖側にはアデニンが導入される。一方、シトシン及びmCではこの様な酸化反応が進まない為、酸化反応後であってもシトシン及びmC、並びに酸化反応を行っていないhmCの相補鎖側にはグアニンが導入される。即ち、このような酸化反応を行って、酸化反応前後のDNAシークエンス解析の結果を比較することで、DNA中のhmCの有無を検出し、且つその場所を特定することができるのである。
特許文献1:WO2013/089063 A1
特許文献2:WO2012/141324 A1
非特許文献1:Nature 466, 1129-1133(2010)
非特許文献2:Nature Biotecnolo. 29, 68-72 (2011)
非特許文献3:Chem.comm.47. 11231-11233(2011)
 DNA中のhmCを検出するための上述の従来法には、後述するような問題点があり、本発明はこれらを解決した、DNA中のhmCを検出する方法及び検出キットの提供を課題とする。
 即ち、酵素処理法には、(i)制限酵素MspIを用いるため、酵素の至適条件を設定する必要があり、煩雑な操作を必要とする、(ii)制限酵素MspIはDNA中のCCGG配列を認識するが、検出対象となるDNAにおけるこの認識配列の出現頻度が少なく、また、認識配列を持たないDNAではhmCの有無を検出できない、(iii)酵素によるDNAの切断が不十分な場合があり、再現性が低い、等の問題がある。
 また、免疫沈降法は、抗hmC抗体を用いてhmCをmCと区別して検出する方法であるが、当該抗体のhmCへの特異性が低い為、精度よく区別できない等の問題がある。
 酸化法には、(i)1塩基のみhmCが存在する50bases程度の1本鎖合成DNAにおいて、hmCからチミン誘導体への変換率が60-80%程度と低い為、hmCの検出が正確ではない、(ii)DNAシークエンスを行う際、目的の配列をクローニングする必要がある為、煩雑な操作を伴う等の問題がある。
 本発明者らは、上記従来法が有する問題を解決するために、鋭意研究を行った結果、1本鎖DNAを周期表の6族、8族、9族及び10族から選ばれる金属の、多価金属酸化物又は多価金属酸塩(以下、これらを「本発明に係る多価金属酸化物類」と略記する場合がある)並びに過硫酸、過カルボン酸及びこれらの塩から選ばれる過酸化物(以下、これらを「本発明に係る過酸化物」と略記する場合がある)に接触させ酸化反応を行うことで、hmCのみをDNA増幅反応が進まない酸化物に変化させ得ること、言い換えれば、当該酸化反応に付されたシトシン及びmCは増幅反応が進行し、当該酸化反応に付されたhmCの酸化物は増幅反応が進行しないことを見出し、本発明を完成するに至った。
 即ち、本発明の構成は以下の構成よりなる。
「1.以下の(1)~(4)の工程を含むことを特徴とする、DNA中のヒドロキシメチル化シトシンの検出方法:
(1):1本鎖DNAに、(i)周期表の6族、8族、9族及び10族から選ばれる金属原子の、多価金属酸化物又は多価金属酸塩並びに(ii)過硫酸、過カルボン酸及びこれらの塩から選ばれる過酸化物を接触させる工程、
(2):(1)の処理を行った1本鎖DNAの特定領域を増幅処理する工程、
(3):(2)で得られた目的の増幅物の有無を検出する工程、
(4):(3)の結果に基づいて、DNAの特定領域中のヒドロキシメチル化シトシンの有無を判断する工程。」
「2.本発明に係る多価酸化物類を含む試薬及び本発明に係る過酸化物を含む試薬を含んでなる、DNA中のヒドロキシメチル化シトシンの検出用試薬キット。」
 本発明の方法によれば、簡便に且つ精度よくDNA中のhmCを検出することができる。即ち、従来法である酵素処理法、免疫沈降法、酸化法における上述した如き問題点を有さず、DNAシークエンスを必要とせず、簡便にDNA中のhmCを検出することができる。
本発明に係るDNA酸化工程の分類を示す図である。 本発明に係る目的の増幅物、1本鎖DNAの特定領域、相補鎖の対応領域、検出対象領域、プライマー配列及びアダプター配列の関係を示す図である。 実施例1-2において、各種DNAをPCRに付して得た産物をアガロースゲル電気泳動した図である。本発明に係る多価金属酸化物類として(A)はタングステン酸ナトリウム、(B)はタングステン酸カリウムを用いた際の結果をそれぞれ示す。 レーン1はマーカー、レーン2、5、8、11はシトシンを含むDNA、レーン3、6、9、12はmCを含むDNA、レーン4、7、10、13はhmCを含むDNAを用いた場合の結果をそれぞれ示す。尚、レーン2~レーン4はPCRを15サイクル、レーン5~レーン7はPCRを20サイクル、レーン8~レーン10はPCRを30サイクル、レーン11~レーン13はPCRを35サイクル行った産物を泳動したものである。 実施例3-4において、各種DNAをPCRに付して得た産物をアガロースゲル電気泳動した図である。本発明に係る多価金属酸化物類として(A)はタングステン酸、(B)はモリブデン酸ナトリウムを用いた際の結果をそれぞれ示す。 レーン1はマーカー、レーン2~レーン4はPCRを15サイクル、レーン5~レーン7はPCRを20サイクル行った産物を泳動した。 レーン2、5、はシトシンを含むDNA、レーン3、6はmCを含むDNA、レーン4、7はhmCを含むDNAを用いた場合の結果をそれぞれ示す。
1.本発明に係る多価金属酸化物類
 本発明に係る多価金属酸化物類における、金属の価数は絶対値が通常2以上、好ましくは2~8、より好ましくは6である。
 このような金属原子としては、モリブデン(II)、モリブデン(III)、モリブデン(IV)、モリブデン(V)、モリブデン(VI)、モリブデン(-II)等のモリブデン、タングステン(VI)タングステン(V)、タングステン(IV)、タングステン(III)、タングステン(II)、タングステン(-II)等のタングステン、ルテニウム(VIII)、ルテニウム(VII)、ルテニウム(VI)、ルテニウム(IV)、ルテニウム(III)、ルテニウム(II)、ルテニウム(-II)等のルテニウム、オスミウム(VIII)、オスミウム(VII)、オスミウム(VI)、オスミウム(V)、オスミウム(IV)、オスミウム(III)、オスミウム(II)等のオスミウム、ロジウム(VI)、ロジウム(V)、ロジウム(IV)、ロジウム(III)、ロジウム(II)等のロジウム、イリジウム(VI)、イリジウム(V)、イリジウム(IV)、イリジウム(III)、イリジウム(II)、イリジウム(-III)等のイリジウム、パラジウム(VI)、パラジウム(IV)、パラジウム(II)等のパラジウム、白金(VI)、白金(V)、白金(IV)、白金(III)、白金(II)、白金(-II)等の白金、ニッケル(II)、ニッケル(III)等のニッケル、コバルト(II)及びコバルト(III)等のコバルト、クロム(VI)、クロム(V)、クロム(IV)、クロム(III)、クロム(II)、クロム(-II)等のクロム等が挙げられ、モリブデン(II)、モリブデン(III)、モリブデン(IV)、モリブデン(V)、モリブデン(VI)、モリブデン(-II)等のモリブデン、タングステン(VI)タングステン(V)、タングステン(IV)、タングステン(III)、タングステン(II)、タングステン(-II)等のタングステンが好ましく、モリブデン(VI)及びタングステン(VI)がより好ましく、タングステン(VI)が特に好ましい。
 また、本発明に係る多価金属酸化物としては、例えば、酸化クロム(II)(CrO)、酸化クロム(III)(Cr)、酸化クロム(IV)、(CrO)、酸化クロム(VI)(CrO)、酸化モリブデン(IV)(MoO)、酸化モリブデン(VI)(MoO)、酸化タングステン(III)(W)、酸化タングステン(IV)(WO)、酸化タングステン(VI)(WO)、酸化ルテニウム(IV)(RuO)、酸化ルテニウム(VIII)(RuO)、酸化オスミウム(IV)(OsO)、酸化オスミウム(VIII)(OsO)、酸化ロジウム(III)(Rh)、酸化ロジウム(IV)(RhO)、酸化イリジウム(III)(Ir)、酸化イリジウム(IV)(IrO)、酸化パラジウム(II)(PdO)、酸化ニッケル(II)、酸化ニッケル(III)、酸化コバルト(II)、酸化コバルト(III)及び酸化白金(II)(PtO)、タングステン酸(HWO)等が挙げられる。
 本発明に係る多価金属酸塩とは、例えば多価金属酸とアルカリ金属又はアルカリ土類金属との塩を意味する。該多価金属酸としては、例えば、タングステン酸(HWO)、モリブデン酸(HMoO)等が挙げられ、タングステン酸(HWO)が好ましい。該アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム等が挙げられ、該アルカリ土類金属としては、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム等が挙げられる。
 アルカリ金属との塩としては、例えば、タングステン酸ナトリウム(NaWO)、タングステン酸カリウム(KWO)、モリブデン酸ナトリウム(NaMoO)等が挙げられ、タングステン酸ナトリウム(NaWO)、タングステン酸カリウム(KWO)等が好ましい。
 アルカリ土類金属との塩としては、例えば、タングステン酸カルシウム(CaWO)、タングステン酸マグネシウム(MgWO)、タングステン酸ストロンチウム(SrWO)、タングステン酸バリウム(BaWO)、モリブデン酸カルシウム(CaMoO)、モリブデン酸マグネシウム(MgMoO)、モリブデン酸ストロンチウム(SrMoO)等が挙げられる。
 本発明に係る多価金属酸化物類の好ましい例としては、上述の具体例の中でも、タングステン酸ナトリウム(NaWO)、タングステン酸カリウム(KWO)、モリブデン酸ナトリウム(NaMoO)及びタングステン酸(HWO)等が挙げられ、タングステン酸ナトリウム(NaWO)、タングステン酸カリウム(KWO)及びタングステン酸(HWO)がより好ましい。
2.本発明に係る過酸化物
 本発明に係る過酸化物は、過硫酸、過カルボン酸及びこれらの塩から選ばれるものである。
 上記過カルボン酸とは、カルボキシ基を有する有機化合物であって、カルボキシ基のヒドロキシ基(-OH)が、ヒドロペルオキシ基(-OOH)に置き換わった過酸であり、例えば過酸化ベンゾイル、過酢酸などが挙げられる。
 上記過硫酸の塩及び上記過カルボン酸の塩としては、例えば、アルカリ金属との塩が挙げられ、具体的には、過硫酸水素ナトリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸水素カリウム、過硫酸カリウム、過酢酸ナトリウム、過酢酸カリウムなどが挙げられる。
 本発明に係る過酸化物のうち、好ましいものとしては、過硫酸水素ナトリウム、過硫酸水素カリウムなどが挙げられる。
3.本発明に係るDNA
 本発明においてhmCの有無を検出し得るDNAとしては、化学合成によるものでも、生体内にあるDNAを抽出したものでもよい。生体内にあるDNAを抽出したものとしては、例えばラボマニュアル遺伝子工学(丸善)、遺伝子工学ハンドブック(羊土社)等に記載のアルカリSDS法等の自体公知の方法により抽出したDNA等が挙げられる。また、市販のゲノムDNAの抽出キットを用いて、細胞、微生物、ウイルス等から抽出したDNAも、生体内にあるDNAを抽出したものとして用いることができる。
 本発明に係るDNAの塩基対数としては、通常60~500、好ましくは60~300であり、本発明に係る1本鎖DNAのヌクレオチド数としては、通常60~500、好ましくは60~300である。
4.本発明の方法
 本発明は、DNA中のhmCを検出する方法であり、以下の工程(1)~(4)を含むことを特徴とする。
(1):1本鎖DNAを、本発明に係る多価金属酸化物類並びに本発明に係る過酸化物に接触させる工程(DNA酸化工程)、
(2):(1)の処理を行った1本鎖DNAの特定領域を増幅処理する工程(DNA増幅工程)、
(3):(2)で得られた目的の増幅物の有無を検出する工程(増幅物検出工程)、
(4):(3)の結果に基づいて、DNAの特定領域中のhmCの有無を判断する工程(判断工程)。
(1)DNA酸化工程〔工程(1)〕
 DNA酸化工程〔工程(1)〕は、1本鎖DNAを本発明に係る多価金属酸化物類と本発明に係る過酸化物に接触させて、1本鎖DNA中のhmCを酸化する工程(処理)である。
 本発明に係るDNA酸化工程は、最終的に、本発明に係る多価金属酸化物類及び本発明に係る過酸化物を1本鎖DNAと接触させて酸化反応させることができればよく、例えば下記(I)の方法及び(II)の方法が挙げられるが、(I)の方法が好ましい。
 (I):1本鎖DNAを、本発明に係る多価金属酸化物類に接触させた後、さらに本発明に係る過酸化物に接触させる方法。
 (II):1本鎖DNAを、本発明に係る多価金属酸化物類と本発明に係る過酸化物と同時に接触させる方法。
 本発明に係る多価金属酸化物類の使用濃度は、1本鎖DNAに接触させる際の反応溶液中の終濃度として、通常、下限が100mM以上、好ましくは200mM以上であり、上限が3000mM以下、好ましくは2000mM以下である。
 本発明に係る過酸化物の使用濃度は、1本鎖DNAに接触させる際の反応溶液中の終濃度として、通常、下限が10mM以上、好ましくは50mM以上であり、上限が300mM以下、好ましくは200mM以下である。
 本発明に係る1本鎖DNAを本発明に係る多価金属酸化物類又は/及び本発明に係る過酸化物に接触させる際の反応溶液中の1本鎖DNA量としては、反応溶液100μL中において、通常、下限が50ng以上、好ましくは60ng以上、上限が200ng以下、好ましくは190ng以下である。
 1本鎖DNAと本発明に係る多価金属酸化物類を接触させるには、例えば下限が通常15℃以上、好ましくは20℃以上であって、上限が通常90℃以下、好ましくは45℃以下で、通常5分~480分、好ましくは10分~60分インキュベートを行えばよい。尚、上記本発明に係る多価金属酸化物類は2種以上を適宜混合して使用してもよい。
 1本鎖DNAと本発明に係る過酸化物を接触させる際には、例えば下限が通常30℃以上、好ましくは50℃以上であって、上限が通常100℃以下、好ましくは90℃以下、最も好ましくは70℃以下で、通常30分~480分、好ましくは120分~300分インキュベートを行えばよい。尚、上記本発明に係る過酸化物は2種以上を適宜混合して使用してもよい。
 1本鎖DNAを、本発明に係る多価金属酸化物類と同時に本発明に係る過酸化物に接触させる際には、例えば下限が通常30℃以上、好ましくは50℃以上であって、上限が通常100℃以下、好ましくは90℃以下、最も好ましくは70℃以下で、通常30分~480分、好ましくは120分~300分インキュベートを行えばよい。尚、上記本発明に係る過酸化物及び上記本発明に係る多価金属酸化物類は2種以上を適宜混合して使用してもよい。
 本発明に係るDNAが、2本鎖以上の鎖からなる場合には、自体公知の1本鎖化処理を行って得られる1本鎖DNAを用いればよい。
 該DNAの1本鎖化処理としては、通常この分野で用いられる方法であればいずれでもよく、例えば、熱処理、アルカリ処理、及びウレア等のカオトロピック薬剤による処理等が挙げられる。
 上記のうち、熱処理は、水、MES、HEPES等のグッド緩衝液、リン酸緩衝液、トリス緩衝液、グリシン緩衝液、ホウ酸緩衝液、炭酸水素ナトリウム緩衝液等の溶媒にDNAを溶解させた溶液(以下、「DNA溶液」とする)を下限が通常85℃以上、好ましくは90℃以上であって、上限が通常100℃以下、好ましくは95℃以下で、通常30秒~30分、好ましくは1~5分間インキュベートを行うことによりなされる。尚、該DNA溶液には、本発明に係る多価金属酸化物類又は本発明に係る過酸化物が含まれていても良い。
 上記アルカリ処理は、例えばアルカリ又はその水溶液を、DNA溶液に添加し、該DNA溶液を通常pH10~14、好ましくは12~14のアルカリ性にすることによりなされる。この様な目的で用いられるアルカリとしては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属の炭酸塩、アンモニア、アミン類が挙げられるが、中でも水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物が好ましく、これらの中でも水酸化ナトリウムが特に好ましい。該アルカリ処理は、より具体的には、通常1ng~300ng、好ましくは50ng~200ngのDNAを含むDNA溶液1μLに対して0.5~3Mのアルカリ水溶液を通常0.1~1μL、好ましくは0.1~0.5μL添加し、通常5~60分間、好ましくは5~30分間、通常25~70℃、好ましくは30~50℃で反応させることによりなされる。
 1本鎖化処理においては、上記処理のうち、アルカリ処理が、次工程へ移行する際に一本鎖DNAが二本鎖に戻る可能性が低く好ましい。また、天然由来のゲノムDNAを用いる場合には、アルカリ処理は熱処理に比べ、ゲノムDNAに対する損傷が少ないことからもアルカリ処理の方が好ましい。
 上記ウレア等のカオトロピック薬剤による処理としては、自体公知の方法に従って行えばよい。
 本発明に係る1本鎖化処理は、上記DNA酸化工程と同時に行ってもよい。即ち、1本鎖DNAを本発明に係る多価金属酸化物類に接触させる工程と同時に1本鎖化処理を行ってもよく、本発明に係る多価金属酸化物類と本発明に係る過酸化物に1本鎖DNAを接触させる工程と同時に1本鎖化処理を行ってもよい。
 本発明に係るDNA酸化工程の具体的な方法を、以下の3つの場合に分類して説明する。
 (A)1本鎖DNAを本発明に係る多価金属酸化物類と本発明に係る過酸化物に接触させる場合(当該1本鎖DNAの相補鎖が存在しない場合)
 (B)2本鎖以上の鎖からなるDNAを1本鎖化処理した後、当該1本鎖DNAを本発明に係る多価金属酸化物類と本発明に係る過酸化物に接触させる場合(当該1本鎖DNAの相補鎖が存在する場合)
 (C)2本鎖以上の鎖からなるDNAの1本鎖化処理と同時に、本発明に係る多価金属酸化物類と本発明に係る過酸化物に接触させる場合(当該1本鎖DNAの相補鎖が存在する場合)
 尚、以上の(A)~(C)の各場合の概略を図1にまとめた。
 上記(A)の場合を以下に詳細に説明する。図1に示すように、上記(A)は、以下の(I)-A、(II)-Aの場合に分けられ、これらはそれぞれ以下のように行えばよい。
(I)-A 1本鎖DNAを、本発明に係る多価金属酸化物類に接触後、本発明に係る過酸化物に接触させる場合
 例えば、上記1本鎖DNA50ng~200ngを含む溶液に、本発明に係る多価金属酸化物類を含む水溶液を、混合後の終濃度が100mM~3000mM、好ましくは200mM~2000mMとなるように加えて混合し、下限が通常15℃以上、好ましくは20℃以上であって、上限が通常60℃以下、好ましくは45℃以下で、通常5分~480分、好ましくは10分~60分インキュベートを行う(溶液1とする)。
 その後、溶液1に、本発明に係る過酸化物を含む水溶液を、混合後の終濃度が10mM~300mM、好ましくは50mM~200mMとなるように加えて混合し、通常30℃~100℃、好ましくは50℃~70℃で通常30分~480分、好ましくは120分~300分インキュベートを行う。
 尚、以上の反応全体の液量は通常50μL~100μLとなるように行う。
(II)-A 1本鎖DNAを、本発明に係る多価金属酸化物類及び本発明に係る過酸化物に同時に接触させる場合
 例えば、上記1本鎖DNA50ng~200ngを含む溶液に、混合後の本発明に係る多価金属酸化物類の終濃度が100mM~3000mM、好ましくは200mM~2000mMとなるように、また、混合後の本発明に係る過酸化物の終濃度が10mM~300mM、好ましくは50mM~200mMとなるように、本発明に係る多価金属酸化物類を含む水溶液と本発明に係る過酸化物を含む水溶液とを加えて混合し、下限が通常30℃以上、好ましくは50℃以上であって、上限が通常90℃以下、好ましくは70℃以下で、30分~480分、好ましくは120分~300分インキュベートを行う。
 尚、以上の反応全体の液量は通常50μL~100μLとなるように行う。
 上記(B)の場合を以下に詳細に説明する。上記(B)は、以下の(I)-B1、(I)-B2、(II)-B1、(II)-B2のように分けられ、それぞれ以下のように行えばよい。
 尚、(I)-B1及び(II)-B1は一本鎖化をアルカリ処理により行っている場合であり、また、(I)-B2及び(II)-B2は一本鎖化を熱処理により行っている場合であるが、これらの処理は自体公知のDNA1本鎖化処理方法に準じて行っている。
(I)-B1 2本鎖以上の鎖からなるDNAをアルカリ処理した後、当該1本鎖DNAを本発明に係る多価金属酸化物類と本発明に係る過酸化物に接触させる場合
 例えば、2本鎖以上の鎖からなる上記DNA50ng~200ngを含む溶液に、アルカリ溶液を20mol~200mol、好ましくは50mol~100mol加えることでDNAを含む溶液のpHを10~14、好ましくは12~14として通常5~60分間、好ましくは5~30分間、通常25~70℃、好ましくは30~50℃でインキュベートをおこない、DNAのアルカリ処理による1本鎖化処理を行う((I)-B1溶液1とする)。
 その後、上記「1本鎖DNA50ng~200ngを含む溶液」の代わりに、上記「(I)-B1溶液1」を用いて、(I)-Aに記載の方法に従い、「(I)-B1溶液1」中の1本鎖DNAをまず本発明に係る多価金属酸化物類、次いで本発明に係る過酸化物に接触させる。
(I)-B2 2本鎖以上の鎖からなるDNAを熱処理した後、当該1本鎖DNAを本発明に係る多価金属酸化物類と本発明に係る過酸化物に接触させる場合
 例えば、2本鎖以上の鎖からなる上記DNA50ng~200ngを含む溶液を、通常85℃以上、好ましくは90℃以上であって、上限が通常100℃以下、好ましくは95℃以下で、通常30秒~30分、好ましくは1~5分間、DNAの熱処理による1本鎖化処理を行う((I)-B2溶液1とする)。
 その後、上記「1本鎖DNA50ng~200ngを含む溶液」の代わりに、上記「(I)-B2溶液1」を用いて、(I)-Aに記載の方法に従い、「(I)-B2溶液1」中の1本鎖DNAをまず本発明に係る多価金属酸化物類、次いで本発明に係る過酸化物に接触させる。
(II)-B1 2本鎖以上の鎖からなるDNAをアルカリ処理した後、本発明に係る多価金属酸化物類及び本発明に係る過酸化物に同時に接触させる場合
 例えば、2本鎖以上の鎖からなる上記DNA50ng~200ngを含む溶液に、アルカリ溶液を20mol~200mol、好ましくは50mol~100mol加えることでDNAを含む溶液のpHを10~14、好ましくは12~14として通常5~60分間、好ましくは5~30分間、通常25~70℃、好ましくは30~50℃でインキュベートをおこない、DNAのアルカリ処理による1本鎖化処理を行う((II)-B1溶液1とする)。
 その後、上記「1本鎖DNA50ng~200ngを含む溶液」の代わりに、上記「(II)-B1溶液1」を用いて、(II)-Aに記載の方法に従い、「(II)-B1溶液1」中の1本鎖DNAを本発明に係る多価金属酸化物類及び本発明に係る過酸化物に同時に接触させる。
(II)-B2 2本鎖以上の鎖からなるDNAを熱処理した後、本発明に係る多価金属酸化物類及び本発明に係る過酸化物に同時に接触させる場合
 例えば、2本鎖以上の鎖からなる上記DNA50ng~200ngを含む溶液を、通常85℃以上、好ましくは90℃以上であって、上限が通常100℃以下、好ましくは95℃以下で、通常30秒~30分、好ましくは1~5分間、DNAの熱処理による1本鎖化処理を行う((II)-B2溶液1とする)。
 その後、上記「1本鎖DNA50ng~200ngを含む溶液」の代わりに、上記「(II)-B2溶液1」を用いて、(II)-Aに記載の方法に従い、「(II)-B2溶液1」中の1本鎖DNAを本発明に係る多価金属酸化物類および本発明に係る過酸化物に同時に接触させる。
  上記(C)の場合を以下に詳細に説明する。上記(C)は、以下の(I)-C1、(I)-C2、(II)-C2、(II)-C2のように分けられ、それぞれ以下のように行えばよい。
 尚、(I)-C1及び(II)-C1は一本鎖化をアルカリ処理により行っている場合であり、また、(I)-C2及び(II)-C2は一本鎖化を熱処理により行っている場合であるが、これらの処理は自体公知のDNA1本鎖化処理方法に準じて行っている。
(I)-C1 2本鎖以上の鎖からなるDNAのアルカリ処理と同時に、DNAを本発明に係る多価金属酸化物類に接触させ、その後本発明に係る過酸化物に接触させる場合
 例えば、2本鎖以上の鎖からなる上記DNA50ng~200ngを含む溶液に、混合後の本発明に係る多価金属酸化物類の終濃度が100mM~3000mM、好ましくは200mM~2000mMとなるように本発明に係る多価金属酸化物類を含む水溶液を加えて混合し、これにアルカリ溶液を20mol~200mol、好ましくは50mol~100mol、加えることでDNAを含む溶液のpHを10~14、好ましくは12~14とし、下限が通常15℃以上、好ましくは30℃以上であって、上限が通常60℃以下、好ましくは45℃以下で、通常5分~480分、好ましくは10分~60分インキュベートを行う((I)-C1溶液1とする)。
 その後、上記溶液1の代わりに、上記「(I)-C1溶液1」を用いて、(I)-Aに記載の方法に従い、「(I)-C1溶液1」中の1本鎖DNAを本発明に係る過酸化物に接触させる。
(I)-C2 2本鎖以上の鎖からなるDNAの熱処理と同時に、DNAを本発明に係る多価金属酸化物類に接触させ、その後本発明に係る過酸化物に接触させる場合
 例えば、2本鎖以上の鎖からなる上記DNA50ng~200ngを含む溶液に、混合後の本発明に係る多価金属酸化物類の終濃度が100mM~3000mM、好ましくは200mM~2000mMとなるように本発明に係る多価金属酸化物類を含む水溶液を加えて混合し、通常85℃以上、好ましくは90℃以上であって、上限が通常100℃以下、好ましくは95℃以下で、通常30秒~30分、好ましくは1~5分間、DNAの熱処理による1本鎖化処理を行う((I)-C2溶液1とする)。
 次に、得られた上記「(I)-C2溶液1」を下限が通常15℃以上、好ましくは30℃以上であって、上限が通常60℃以下、好ましくは45℃以下で、通常5分~480分、好ましくは10分~60分インキュベートを行う((I)-C2溶液2とする)。
 その後、上記溶液1の代わりに、上記「(I)-C2溶液2」を用いて、(I)-Aに記載の方法に従い、「(I)-C2溶液2」中の1本鎖DNAを本発明に係る過酸化物に接触させる。
(II)-C1 2本鎖以上の鎖からなるDNAを本発明に係る多価金属酸化物類及び本発明に係る過酸化物の存在下でアルカリ処理を行う場合
 例えば、2本鎖以上の鎖からなる上記DNA50ng~200ngを含む溶液に、混合後の本発明に係る多価金属酸化物類の終濃度が100mM~3000mM、好ましくは200mM~2000mMとなるように、混合後の本発明に係る過酸化物の終濃度が10mM~200mM、好ましくは50mM~150mMとなるように、本発明に係る多価金属酸化物類を含む水溶液と本発明に係る過酸化物を含む水溶液とを加えて混合し、アルカリ溶液を20mol~200mol、好ましくは50mol~100mol加えることでDNAを含む溶液のpHを10~14、好ましくは12~14とする((II)-C1溶液1とする)。
 次いで、上記「(II)-C1溶液1」を下限が通常30℃以上、好ましくは50℃以上であって、上限が通常100℃以下、好ましくは90℃以下、最も好ましくは70℃以下で、30分~480分、好ましくは120分~300分インキュベートをおこない、「(II)-C1溶液1」中の1本鎖化されたDNAを本発明に係る多価金属酸化物類及び本発明に係る過酸化物に接触させる。
(II)-C2 2本鎖以上の鎖からなるDNAを多価金属酸化物類及び過酸化物の存在下で熱処理を行う場合
 例えば、2本鎖以上の鎖からなる上記DNA50ng~200ngを含む溶液に、混合後の本発明に係る多価金属酸化物類の終濃度が100mM~3000mM、好ましくは200mM~2000mMとなるように、混合後の本発明に係る過酸化物の終濃度が10mM~200mM、好ましくは50mM~150mMとなるように、本発明に係る多価金属酸化物類を含む水溶液及び本発明に係る過酸化物を含む水溶液を加えて混合し、通常85℃以上、好ましくは90℃以上であって、上限が通常100℃以下、好ましくは95℃以下で、通常30秒~30分、好ましくは1~5分間、DNAの熱処理による1本鎖化処理を行う((II)-C2溶液1とする)。
 その後、上記「(II)-C2溶液1」を下限が通常30℃以上、好ましくは50℃以上であって、上限が通常100℃以下、好ましくは90℃以下、最も好ましくは70℃以下で、30分~480分、好ましくは120分~300分インキュベートをおこない、「(II)-C2溶液1」中の1本鎖化されたDNAを本発明に係る多価金属酸化物類及び本発明に係る過酸化物に接触させる。
 上記(A)~(C)の具体例のうち、(B)及び(C)の方法が好ましく、(B)の方法が特に好ましい。
 尚、本発明者らは、上述の公知の酸化法(非特許文献3、特許文献2)に記載された方法に従って生体内から抽出したDNAの酸化反応を行っている。しかし、当該方法では、当該DNAの分解反応が起こってしまい、目的のhmCの検出を行うことはできなかった。即ち、生体内から抽出したDNA、言い換えれば未修飾のDNAは上述の公知の酸化法に用いる事ができず、ヌクレアーゼ耐性を有する架橋構造を分子内に有するLNA(Locked Nucleic Acid)修飾やBNA(Bridged Nucleic Acid)修飾等を施した塩基を用いる必要がある。
 他方、本発明に係る多価金属酸化物類及び本発明に係る過酸化物を用いた上記酸化処理によれば、天然由来のDNAを酸化反応に付しても分解されることなく、hmCの検出を行えることが判った(後述の実施例5参照)。
 また、上述の公知の酸化法を用いると、hmCはチミン誘導体になると考えられている(非特許文献3、特許文献2)。他方、本発明の方法を用いると、hmCは酸化によりシトシン誘導体になると推定された。
 即ち、制限酵素EcoRVの認識配列(認識配列を構成する核酸の一つに、シトシン又はシトシン誘導体を持つ)を含むDNAに対し本発明に係るDNA酸化工程を行った後、EcoRVを用いて制限酵素処理を行うと、制限酵素EcoRVの認識配列は制限酵素EcoRVにより切断された。このことは、本発明の方法を用いると、hmCは酸化によりシトシン誘導体となること、言い換えれば、本発明の方法によるhmCの酸化機構は、上述の公知の酸化法によるhmCの酸化反応機構とは異なることを示唆している。
 尚、本発明の方法では、DNA酸化工程〔工程(1)〕を、1本鎖DNAを用いて行うこと、即ち、本発明に係る多価金属酸化物類及び本発明に係る過酸化物を1本鎖DNAと接触させることを特徴とする。一方、DNA酸化工程〔工程(1)〕以後の工程においては、1本鎖DNAを用いても2本鎖DNAを用いてもよい。
(2)DNA精製工程
 本発明に係るDNA酸化工程の後、通常この分野で用いられている精製方法によりDNA酸化工程で得られたDNA(1本鎖DNA又は2本鎖DNA)を精製してもよい。このような精製方法としては、DNAを精製し得るものであれば特に限定されないが、例えばアルコール沈殿法、カラム精製法が挙げられる。
 より具体的には、カラム精製法を行う場合、例えば以下のように行えばよい。即ち、本発明に係るDNA酸化工程により得られた反応液に、2M~6Mのグアニジウム塩酸塩含有1mM~100mMTris-HCl緩衝液(pH5.5~7.5、好ましくはpH6~7)を300μL~500μL加えて混合し、EconoSpin((株)ジーンデザイン製)に充填後、10000×gで30秒~5分間、好ましくは1~3分間遠心分離し、フロースルー液を除去する。その後、5mM~50mMのTris-HCl含有80%エタノール(和光純薬工業(株)製)水溶液(pH6~8、好ましくはpH7~7.5)400μL~750μLをEconoSpinに充填後、10000×gで30秒~5分間、好ましくは1~3分間、遠心分離し、フロースルー液を除去する。その後、1mM~50mMの Tris-HCl(pH8~9.5、好ましくはpH8.5~9) 20μL~100μL、好ましくは25μL~50μLをEconoSpinに充填後、10000×gで30秒~5分間、好ましくは1~3分間、遠心分離し、フロースルー液を回収することにより、精製されたDNAが得られる。
 また、アルコール沈殿法により精製を行うには、例えば以下のように行えばよい。即ち、本発明に係るDNA酸化工程により得られた反応液10μLに対して、通常アルコール40~110μL、緩衝液30~100μLを添加し、遠心分離を行う。遠心分離後、上清を除去しアルコールで洗浄することにより、精製されたDNAが得られる。上記アルコール及び緩衝液添加の際、分離後の上清の除去を容易にするために、上記DNAを含む溶液10μLに対して0.1~1μLの共沈剤やグリコーゲンを添加してもよい。上記アルコールとしては、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等が挙げられるが、イソプロパノールが特に好ましい。上記緩衝液としては、例えばMES、HEPES等のグッド緩衝液、リン酸緩衝液、トリス緩衝液、グリシン緩衝液、ホウ酸緩衝液、炭酸水素ナトリウム緩衝液等が挙げられ、中でも、MES、HEPES等のグッド緩衝液、トリス緩衝液等が好ましく、トリス緩衝液が特に好ましい。これら緩衝液のpHは、通常7~8、好ましくは7~7.5であり、緩衝液中の緩衝剤濃度としては、通常0.1~5 mol/L、好ましくは0.1~2 mol/Lの範囲である。上記遠心分離は、通常この分野でなされる態様であれば特に限定されないが、通常10,000~22,000gで10~30分間なされる。
(3)DNA増幅工程〔工程(2)〕
 DNA増幅工程は、本発明に係るDNA酸化工程で得られたDNA、要すれば更にDNA精製工程で得られたDNAを増幅処理に付す工程である。
 本発明に係る「1本鎖DNAの特定領域」は、本発明に係る判断工程においてhmCの有無を判断するための検出対象領域であり、本発明に係るDNA酸化工程の処理を行った1本鎖DNAの全長又は一部の何れであってもよい。
 言い換えれば、「一本鎖DNAの特定領域」が、本発明に係るDNA酸化工程を行った1本鎖DNAの全長である場合は、当該1本鎖DNAの全長が検出対象領域であり、「一本鎖DNAの特定領域」が、本発明に係るDNA酸化工程を行った1本鎖DNAの一部である場合は、当該1本鎖DNAの一部が検出対象領域となる。
 また、本発明に係るDNA酸化工程において、増幅処理に付されるDNAは、1本鎖DNAの特定領域であるが、1本鎖DNAと当該1本鎖DNAの相補鎖が存在する場合には、当該1本鎖DNAの特定領域だけでなく、当該「相補鎖の対応領域」をDNA増幅工程(増幅処理)に付してもよい。
 ここで、「相補鎖の対応領域」とは、「1本鎖DNAの特定領域」に相補的に結合する領域(「1本鎖DNAの特定領域」の配列に相補的な配列)であり、当該1本鎖DNAの相補鎖の全長または一部の何れであってもよい。
 また、「1本鎖DNAの相補鎖」とは、「1本鎖DNAの特定領域」に相補的に結合する領域(「1本鎖DNAの特定領域」の配列に相補的な配列)を有する鎖であり、通常は1本鎖DNAの配列に相補的な配列を有するものである。
 上記したように、本発明に係るDNA増幅工程において、当該「1本鎖DNAの特定領域」を増幅処理に付す場合、本発明に係る判断工程においてhmCの有無を判断するための検出対象領域は、当該「1本鎖DNAの特定領域」であり、当該「1本鎖DNAの特定領域」および当該「相補鎖の対応領域」を増幅処理に付す場合、本発明に係る判断工程においてhmCの有無を判断するための検出対象領域は、当該「1本鎖DNAの特定領域」だけでなく、これと当該「相補鎖の対応領域」の2つの領域である。
 増幅処理としては、DNAを増幅し得る自体公知の方法であれば良く、例えばポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)、LAMP法、等温遺伝子増幅反応法等のDNAポリメラーゼによる増幅反応方法が挙げられる。これら公知の方法を用いた増幅処理は、自体公知の方法に準じて行えば足りる。
 上記の方法のうち、PCRを用いる場合には、「1本鎖DNAの特定領域」の5’末端側の塩基配列に相補的な配列、3’末端側の塩基配列に相補的な配列、「相補鎖の対応領域」の5’末端側の塩基配列に相補的な配列、又は/及び「相補鎖の対応領域」の3’末端側の塩基配列に相補的な配列をプライマー配列(後述)としてしてもよく、また、「1本鎖DNAの特定領域」の5’又は/及び3’末端にアダプター配列を、又は/及び「相補鎖の対応領域」の5’又は/及び3’末端にアダプター配列(後述)を付加してもよい。尚、アダプターを用いて増幅を行う場合には、例えばWO2009/044782号公報に開示された方法に準じて行えばよい。
 PCRを用いて、増幅処理を行う方法としては、例えば以下のような方法が挙げられる。
 (方法-1)「1本鎖DNAの特定領域」の5’末端側の塩基配列に相補的な配列を含有するForward primer(後述)及び「相補鎖の対応領域」の5’末端側の塩基配列に相補的な配列を含有するReverse primer(後述)を用いてPCRを行う方法。
 (方法-2)「1本鎖DNAの特定領域」及び「相補鎖の対応領域」の5’末端側に3’アダプター(後述)、「1本鎖DNAの特定領域」及び「相補鎖の対応領域」の3’末端側に5’アダプター(後述)をそれぞれ付加し、配列の全部又は一部に、3’アダプターに相補的な配列を含有するForward primer(後述)及び配列の全部又は一部に、3’アダプターに相補的な配列を含有するRiverse primer(後述)を用いてPCRを行う方法。
 (方法-3-1)「1本鎖DNAの特定領域」の5’末端側に3’アダプター(後述)を付加し、配列の全部又は一部に、3’アダプターに相補的な配列を含有するForward primer(後述)、「相補鎖の対応領域」の5’末端側の塩基配列に相補的な配列を含有するReverse primer(後述)を用いてPCRを行う方法。
 (方法-3-2)「相補鎖の対応領域」の5’末端側に3’アダプター(後述)を付加し、配列の全部又は一部に、3’アダプターに相補的な配列を含有するReverse primer(後述)、「1本鎖DNAの特定領域」の5’末端側の塩基配列に相補的な配列を含有するForward primer(後述)を用いてPCRを行う方法。
 (方法-4)「1本鎖DNAの特定領域」の5’末端側の塩基配列に相補的な配列を含有するForward primer(後述)及びPCRを1サイクル行った際に生成された相補鎖における「相補鎖の対応領域」の5’末端側の塩基配列に相補的な配列を含有するReverse primer(後述)を用いてPCRを行う方法。
 (方法-5)「1本鎖DNAの特定領域」の5’末端側に3’アダプター(後述)、3’末端側に5’アダプター(後述)をそれぞれ付加し、配列の全部又は一部に、3’アダプターに相補的な配列を含有するForward primer(後述)及び配列の全部又は一部に5’アダプターの配列を含有する5’ primer(後述)を用いてPCRを行う方法。
 (方法-6)1本鎖DNAの「1本鎖DNAの特定領域」の3’末端端に5’アダプター(後述)を付加し、配列の全部又は一部に、「1本鎖DNAの特定領域」の5’末端側の塩基配列に相補的な配列を含有するForward primer(後述)及び配列の全部又は一部に5’アダプターの配列を含有する5’ primer(後述)を用いてPCRを行う方法。
 (方法-7)「1本鎖DNAの特定領域」の5’末端側の塩基配列に相補的な配列を含有するForward Primer(後述)を用いてPCRを行う方法。
 PCR法は、自体公知の方法、例えばNucleic Acids Research,1991,Vol.19,3749、BioTechniques, 1994, Vol.16, 1134-1137に記載の方法に準じて行った場合を行えばよい。
 以下に、具体的に記載する。
 即ち、DNA酸化工程、要すればDNA精製工程を行ったDNA100pg~50ngに、Forward primer(後述する)及びReverse primer(後述する)をそれぞれ通常0.1~0.5pmol、好ましくは0.2~0.3pmol、DNAポリメラーゼ(後述する)を通常0.1~5 Units、好ましくは0.5~2.5Units、並びに4種類の混合デオキシリボヌクレオチド三リン酸(dNTPs)(後述する)を通常50~500μmol、好ましくは、100~300μmol添加し、トリシン緩衝液、トリス塩酸緩衝液、Universal buffer等の緩衝液1μL~10μLを含む全量10μL~100μL中で、例えば90℃~98℃で10秒~5分加熱後、「90℃~98℃で10秒~1分、45℃~65℃で10秒~1分、68℃~72℃で10秒~2分」を1サイクルとして15サイクル~40サイクル行い、68℃~72℃で30秒~5分、PCRを行えばよい。
 上記PCRにおけるForward primer、Reverse primer、及び5’ primerについて、以下に述べる。これらのプライマーは、自体公知の方法に準じて適宜調製して用いればよい。
 Forward primerは、「1本鎖DNAの特定領域」の5’末端側の塩基配列に相補的な配列を含有するもの、又は「1本鎖DNAの特定領域」の5’末端に3’アダプターを付加する方法の場合(上記方法2、3-1、5)においては、3’アダプターに相補的な配列を有するものであり、そのヌクレオチド数は通常15~35、好ましくは18~30、より好ましくは20~28である。
 Reverse primerは、「相補鎖の対応領域」の5’末端側の塩基配列に相補的な配列を含有するもの、又は「相補鎖の対応領域」の5’末端に3’アダプターを付加する方法の場合(上記方法2、3-2)においては、3’アダプターに相補的な配列を含有するものであり、そのヌクレオチド数は通常15~35、好ましくは18~30、より好ましくは20~28である。
 5’ primerは、配列の全部又は一部に5’アダプターの配列を含有するものであり、そのヌクレオチド数は通常15~35、好ましくは18~30、より好ましくは20~28である。
 上記Forward primer、Reverse primer、及び5’ primer(以下、プライマーと略記する)としては、プライマー及びプライマーが結合するDNA配列中にhmCが含まれないこと、通常のPCRに用いられるプライマーと同様、プライマーダイマーを形成しないこと、プライマーが上記の相補的な配列以外と結合しないこと、を満たす配列であることが望ましい。
 上記プライマー配列とは、1本鎖DNAの特定領域又は/及び相補鎖の対応領域の5’側又は/及び3’側の配列である。そのヌクレオチド数は、通常12~30、好ましくは15~25、より好ましくは18~22である。
 上記5’アダプターについて、以下に述べる。
上記5’アダプターは、3’側のヒドロキシ基がリン酸基と反応しないように処理されており、その配列が既知のDNAであればその配列はどのようなものであってもよいが、本発明に係るDNA中に存在しない配列からなるものが好ましい。そのヌクレオチド数は、通常12~30、好ましくは15~25、より好ましくは18~22である。
 上記3’側のヒドロキシ基がリン酸基と反応しないような処理としては、通常この分野で行われている方法であればよく、例えば3’末端の脱ヒドロキシル化、3’末端のヒドロキシ基にビオチン等を結合させる処理等が挙げられるが、中でも3’末端の脱ヒドロキシル化が好ましい。3’末端を脱ヒドロキシル化したものは、精製方法としてフェノール/クロロホルム/イソアミルアルコール混合溶液による抽出時に水溶液中に溶解するため、容易に抽出することが可能となる。
 「1本鎖DNAの特定領域」又は/及び「相補鎖の対応領域」の5’末端に3’アダプターを付加する方法としては、通常この分野で用いられている自体公知の方法により対象DNA(「1本鎖DNAの特定領域」又は/及び「相補鎖の対応領域」)の5’末端に本発明に係る3’アダプターを付加すればよく、市販のキット等を用いて行うこともできるが、例えばNucleic Acids Research, 1988, Vol. 16, No. 5 1999-2014、Nucleic Acids Research, 1988, Vol. 16, No. 1 265-277に記載の方法に準じて行えばよく、具体的には、本発明に係る「1本鎖DNAの特定領域」又は/及び「相補鎖の対応領域」に、3’アダプター通常10~100pmol、好ましくは10~50pmolと、一本鎖DNAリガーゼ1~50units、好ましくは5~15units、HEPES、トリス塩酸緩衝液、MOPS等の緩衝液中で、通常50~70℃、好ましくは50~60℃で30~90分間、好ましくは30~60分間反応させることによりなされる。これにより、3’アダプター付加が付加された「1本鎖DNAの特定領域」又は/及び「相補鎖の対応領域」を得ることができる。該反応に於いて、通常このようなライゲーション時に用いられている、ATP(アデノシン三リン酸)等の補酵素、DTT(ジチオスレイトール)等還元剤、塩化マグネシウム、BSA、塩化マンガン等の試薬を添加してもよく、これら試薬の濃度及び使用量は通常この分野で用いられている範囲から適宜選択される。
 本発明に係る「1本鎖DNAの特定領域」又は/及び「相補鎖の対応領域」に3’アダプターを付加する方法においては、その前に、上記DNAの精製工程を行い、「1本鎖DNAの特定領域」又は/及び「相補鎖の対応領域」の3’末端側のヒドロキシ基と反応しないように処理しておくのが好ましい。
 その処理としては、通常この分野で行われている方法に準じて行えばよく、例えば精製による残存物の除去、脱リン酸化酵素による脱リン酸化処理等が挙げられる。具体的には、本発明に係る「1本鎖DNAの特定領域」又は/及び「相補鎖の対応領域」が100塩基以上であれば、通常この分野で用いられるシリカゲルメンブレン等のフィルターやカラム等を用いて上記残存物を除去する。また、市販の精製キットを用いて残存物を除去してもよい。本発明に係る「1本鎖DNAの特定領域」又は/及び「相補鎖の対応領域」が100塩基以下の場合には、上記フィルターやカラムによる残存物の除去は難しいため、残存物のリン酸基を脱リン酸化処理することによりなされる。ここで用いられる脱リン酸化酵素としては、上記工程1の説明における、工程1の前になされる脱リン酸化処理で用いられる脱リン酸化酵素と同じものが挙げられ、好ましいもの、失活・除去方法等も同じである。
 「1本鎖DNAの特定領域」又は/及び「相補鎖の対応領域」の5’末端に3’アダプターを付加した後、添加した一本鎖DNAリガーゼ等を失活させるのが好ましく、その方法は用いられる酵素に応じた自体公知の方法に準じて行えばよいが、例えば通常90~100℃、好ましくは90~95℃で通常5~15分間、好ましくは5~10分間の熱処理により行われればよい。また、酵素失活後、通常この分野で用いられている精製方法、例えばフェノール/クロロホルム/イソアミルアルコール混合溶液による抽出、アルコール沈殿、カラム精製、フィルターろ過等の方法により、3’アダプターが付加された「1本鎖DNAの特定領域」又は/及び「相補鎖の対応領域」を精製するのが好ましい。
 尚、3’アダプターは、5’側のヒドロキシ基がリン酸基と反応しないように処理されており、その配列が既知のDNAであればその配列はどのようなものであってもよいが、本発明に係る「1本鎖DNAの特定領域」又は/及び「相補鎖の対応領域」中に存在しない配列からなるものが好ましい。そのヌクレオチド数は、通常12~30、好ましくは15~25、より好ましくは18~22であり、具体的な付加方法は上記5’アダプターの付加方法に従えばよい。
 上記アダプター配列とは、1本鎖DNAの特定領域又は/及び相補鎖の対応領域の5’末端又は/及び3’末端に付加される配列である。
 そのヌクレオチド数は、通常12~30、好ましくは15~25、より好ましくは18~22である。
 尚、目的の増幅物(後述)には、1本鎖DNAの特定領域又は/及び相補鎖の対応領域に加え、上記アダプター配列が増幅処理された増幅物も含まれる。
 上記PCRにおけるDNAポリメラーゼとしては、通常この分野で用いられるDNAポリメラーゼであれば何れでもよく、例えばGene Taq((株)ニッポンジーン製)等のTaq DNA Polymerase、KOD DNA Polymerase等が挙げられる。
 上記dNTPsは、通常この分野で用いられる4種類のデオキシリボヌクレオチド三リン酸(dATP、dCTP、dGTP、dTTP)の混合物であれば特に限定はされない。
 本発明に係るDNA増幅工程により、目的の増幅物が得られる。
 目的の増幅物としては、(i)1本鎖DNAの特定領域の全長を含むもの、(ii)相補鎖の対応領域の全長を含むもの(iii)1本鎖DNAの特定領域の全長を含むもの及びその相補鎖の対応領域の全長を含むもの、(iv)又はこれらに更にアダプター配列を含むものが挙げられる(以下(i)~(iv)をまとめて、「本発明に係る目的の増幅物」と略記する場合がある)。
 従って、目的の増幅物によって本発明に係る判断工程においてhmCの有無を判断するための検出対象領域が異なることとなる。
 即ち、上記の(i)又は(ii)の場合は、検出対象領域は1本鎖DNAの特定領域であり、(iii)の場合は1本鎖DNAの特定領域及びその相補鎖の対応領域の2つの領域である。
 言い換えれば、所望する検出対象領域の種類(1本鎖DNAの特定領域または当該特定領域と相補鎖の対応領域の2つの領域)と増幅処理方法に応じて、増幅物の種類〔上記(i)~(iii)の増幅物〕、DNA増幅工程におけるDNAの種類(1本鎖DNAの特定領域または当該特定領域と相補鎖の対応領域の2つの領域)、及びDNA酸化工程におけるDNAの種類(相補鎖の有無)を適宜選択、決定すればよい。
 これらの関係を以下の表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

 尚、上記のPCRを用いる増幅処理において、「1本鎖DNAの特定領域」又は/及び「相補鎖の対応領域」の3’又は/及び5’末端側の塩基配列に相補的な配列をプライマー配列とする場合には、当該プライマー配列は特定領域又は対応領域の一部であるため、目的の増幅物にも検出対象領域にも含まれることとなる。一方、「1本鎖DNAの特定領域」又は/及び「相補鎖の対応領域」の3’又は/及び5’末端にアダプター配列を付加する場合には、当該アダプター配列は目的の増幅物には含まれるものの、当該アダプター配列は特定領域又は対応領域の一部ではないため、検出対象領域には含まれない。
 図2に、本発明に係る目的の増幅物、1本鎖DNAの特定領域、相補鎖の対応領域、検出対象領域、プライマー配列及びアダプター配列の関係を示す。
 DNA増幅工程は、例えば以下のように行えばよい。
 例えば、DNA酸化工程〔工程(1)〕、要すればDNA精製工程により得られたDNA(1本鎖DNA又はこれとその相補鎖)を鋳型としてPCRに付し、本発明に係る目的の増幅物が得られる。
 即ち、DNA酸化工程、要すればDNA精製工程を行ったDNA100pg~50ngに、Forward primer及びReverse primerをそれぞれ通常0.1~0.5pmol、好ましくは0.2~0.3pmol、DNAポリメラーゼを通常0.1~5 Units、好ましくは0.5~2.5Units、並びに4種類の混合デオキシリボヌクレオチド三リン酸(dNTPs)(後述する)を通常50~500μmol、好ましくは、100~300μmol添加し、トリシン緩衝液、トリス塩酸緩衝液、Universal buffer等の緩衝液1μL~10μLを含む全量10μL~100μL中で、例えば90℃~98℃で10秒~5分加熱後、「90℃~98℃で10秒~1分、45℃~65℃で10秒~1分、68℃~72℃で10秒~2分」を1サイクルとして15サイクル~40サイクル行い、68℃~72℃で30秒~5分、PCRを行うことでDNA酸化工程〔工程(1)〕を行った本発明に係る目的の増幅物が得られる。
(4)増幅物検出工程〔工程(3)〕
 増幅物検出工程は、本発明に係るDNA増幅工程で得られた本発明に係る目的の増幅物の有無を検出する工程である。
 本発明に係る「目的の増幅物」は、前述の通りである。
 即ち、本発明に係る目的の増幅物は、上記DNA増幅工程により得られた、(i)1本鎖DNAの特定領域の全長を含むもの、(ii)相補鎖の対応領域の全長を含むもの、(iii)1本鎖DNAの特定領域の全長を含むもの及びその相補鎖の対応領域の全長を含むもの、(iv)又はこれらに更にアダプター配列を含むものである。
 一方、上記以外の増幅物、例えば、増幅処理としてPCRを用いた場合における、プライマーダイマーや上記特定領域や対応領域の配列のうち一部分しか含まない増幅物(特定領域や対応領域の全長を含まない増幅物)は、本発明に係る目的の増幅物から除かれる。
 本発明に係る目的の増幅物の有無を検出する方法としては、通常この分野で用いられている増幅物の有無を検出する方法、例えば電気泳動法やクロマトグラフィー法、特に好ましくはアガロースゲル電気泳動法が挙げられる。
 例えば、アガロースゲル電気泳動法であれば「バイオ実験イラステッドii遺伝子解析の基礎,2006,p.p.54-58」に記載の「アガロースゲルの作成と電気移動」の項に開示されている方法等が挙げられる。即ち、0.6%~2.0%のアガロースゲルを0.5×TBEまたは1×TAEバッファーで満たした電気泳動槽にセットし、工程(3)で増幅処理をした1/10~1/5量のDNAを含む溶液とローディングバッファーを混合し、0.5×TBEバッファーを用いた場合は100V、1×TAEバッファーを用いた場合は50Vの電圧をかけ、サンプルが1/2~1/3程度流れるまで電気泳動を行う。その後、通常この分野で用いられる染色液、例えばGel Red等を用いてゲルを染色後、紫外線照射にて、目的の増幅物の有無を検出する。即ち、電気泳動後の移動度に基づいて目的の増幅物であるかを判断する。具体的には、例えば、一般に分子量と核酸の移動度は広義に反比例の関係にあることから、分子量マーカーを移動度の目安として電気泳動し、目的の増幅物の分子量から想定される移動度を元に、電気泳動により得られたバンドが目的の増幅物であるかを判断する。
(5)判断工程〔工程(4)〕
 判断工程〔工程(4)〕は、本発明に係る増幅物検出工程で検出された目的の増幅物の有無の結果に基づき、検出対象領域(1本鎖DNAの特定領域又は1本鎖DNAの特定領域とその相補鎖の対応領域)中のhmCの有無を判断する工程である。
 検出対象領域(1本鎖DNAの特定領域又は1本鎖DNAの特定領域とその相補鎖の対応領域)中にhmCが含まれている場合、DNA増幅工程において本発明に係る目的の増幅物〔(i)1本鎖DNAの特定領域の全長を含むもの、(ii)相補鎖の対応領域の全長を含むもの、(iii)1本鎖DNAの特定領域の全長を含むもの及びその相補鎖の対応領域の全長を含むもの、(iv)又はこれらに更にアダプター配列を含むもの〕の増幅反応が進まず、増幅物検出工程において本発明に係る目的の増幅物が検出されない。これは、DNA増幅工程の増幅処理に付されるDNA(1本鎖DNAの特定領域又は/及び相補鎖の対応領域)中のhmCの酸化物をDNAポリメラーゼが認識することができず、伸長反応がhmCの酸化物の位置で停止することによると考えられる。
 他方、DNA増幅工程の増幅処理に付されるDNA(1本鎖DNAの特定領域又は/及び相補鎖の対応領域)中にhmCが含まれていない場合、DNA増幅工程において本発明に係る目的の増幅物の増幅反応が進み、増幅物検出工程において本発明に係る目的の増幅物が検出される。
 即ち、増幅物検出工程で本発明に係る目的の増幅物が検出された場合は、検出対象領域(1本鎖DNAの特定領域又は1本鎖DNAの特定領域とその相補鎖の対応領域)中にhmCが含まれていないと判断する。他方、増幅物検出工程で本発明に係る目的の増幅物が検出されなかった場合は、検出対象領域(1本鎖DNAの特定領域又は1本鎖DNAの特定領域とその相補鎖の対応領域)中にhmCが含まれていると判断する。
5.本発明の試薬キット
 本発明の試薬キットは、上記した如き本発明に係るDNA中のhmCの検出方法を実施するために使用されるものである。
 本発明に係るDNA中のhmCの検出用試薬キットとしては、
(i)本発明に係る多価金属酸化物類を含む試薬及び
(ii)本発明に係る過酸化物を含む試薬を含んでなるものが挙げられる。
 これらの構成要件の好ましい態様と具体例は上で述べたとおりである。
 さらに、上記以外の試薬類を加えて、本発明のキットとすることもできる。即ち、このような試薬類として、例えば以下の如きa)~d)を含んでもよいが、これらに限定されない。
a)核酸精製用のカラム(例えば、EconoSpin((株)ジーンデザイン製))、
b)DNA精製工程において用いられる緩衝液(例えば、キレート剤含有Tris-HCl緩衝液)
c)PCR用試薬(例えば、1種又は2種以上のプライマー、1種又は2種以上のアダプター)
d)電気泳動用試薬(例えば、アガロースゲル、ローディング緩衝液、Gel Red、臭化エチジウム染色用試薬)
 また、当該キットには、前述した如き本発明に係るDNA中のhmCの検出方法を実施するための説明書などを含ませておいても良い。当該「説明書」とは、本発明の方法における特徴・原理・操作手順などが文章又は図表等により実質的に記載されている当該キットの取扱説明書、添付文書、或いはパンフレット(リーフレット)等を意味する。
 本発明の試薬キットに含まれる試薬は、使用時にDNA溶液、アルカリ溶液等と混合されて希釈されるが、使用時の有効濃度が上述の本発明に係る多価金属酸化物類の濃度及び上述の本発明に係る過酸化物の濃度の範囲となればよい。
 以下に実験例、実施例、比較例等により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例などにより何ら限定されるものではない。
[実験例1] 鋳型DNAの増幅
 ラムダDNA((株)ニッポンジーン製)における配列番号1(566bpの領域)をDNA鋳型として、PCR法により増幅を行いシトシン、メチル化シトシン(mC)又はヒドロキシメチル化シトシン(hmC)を有するポリヌクレオチドを得た。
 即ち、次の(a)~(i)を混合し、全量50μLの3種の反応溶液を調製し、94℃で30秒加熱した後、「94℃で20秒、58℃で20秒、72℃で20秒」を1サイクルとして25サイクル、次いで72℃で1分、PCRを行った。
(a)ラムダDNA((株)ニッポンジーン製)1ng含有水溶液 34.5μL
(b)10×Universal Buffer((株)ニッポンジーン製) 5μL
(c)10mM dATP(和光純薬工業(株)製) 1μL
(d)10mM dGTP(和光純薬工業(株)製) 1μL
(e)10mM dTTP(和光純薬工業(株)製) 1μL
(f)5μM Forward primer(シグマアルドリッチジャパン合同会社製)(配列番号2)溶液 3μL
(g)5μM Reverse primer(シグマアルドリッチジャパン合同会社製)(配列番号3)溶液 3μL
(h)5Units/μL Gene Taq ((株)ニッポンジーン製)0.5μL
(i)10mM dCTP(和光純薬工業(株)製) 1μL、10mM dmCTP(メチル化dCTP)(サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)製) 1μL又は10mM dhmCTP(ヒドロキシメチル化dCTP)((株)ニッポンジーン製) 1μL
 その後、得られた各PCR増幅物を1.5%アガロースゲル((株)ニッポンジーン製)にて電気泳動し、GelRed(和光純薬工業(株)製)で染色後、紫外線照射し、PCRによる「566bpの増幅物」をゲルから切り出し、QIAquick Gel Extraction Kit((株)QIAGEN)により当該ゲルから「566bpの増幅物」を抽出した。
 更に、3種類の「566bpの増幅物」について、それぞれ分光光度計により抽出液の吸光度を測定し、各抽出液を「566bpの増幅物」100ngが含まれる26μLの希釈溶液となるように蒸留水(大塚製薬(株)製)で希釈し、得られた3種類の希釈液を反応液1とした。
 尚、上記配列番号1~配列番号3は、以下の配列を有するDNAである。
配列番号1:ラムダDNAのPCRにより増幅される566bpの領域
Genbank Accession No. J02459 : 26604-27169 (Strand = Plus / Minus)
配列番号2:Forward primer
Genbank Accession No.J02459:27144-27169
GCAACATGAATAACAGTGGGTTATCC
配列番号3:Reverse primer
Genbank Accession No.J02459:26604-26626
CAATGTCGGCTAATCGATTTGGC
[実施例1~2] DNA中のhmCの検出
 (1)実験例1により得られた2本鎖DNAの1本鎖化
 実験例1で得られた 反応液1 26μLに、1M 水酸化ナトリウム4μL加え、反応液のpHを12~14とし、得られた溶液を反応液2とした。
 (2)1本鎖DNAと多価金属酸化物類との接触(以下、DNA酸化工程1-1と略記する場合がある)
 (1)で得られた 反応液2に、2M タングステン酸ナトリウム(和光純薬工業(株)製)水溶液20μL(実施例1)又は2M タングステン酸カリウム(和光純薬工業(株)製)水溶液20μL(実施例2)を加えて混合し(全量50μL)、30℃で10分間インキュベートした。得られた溶液を反応液3とした。
 (3)1本鎖DNAと過酸化物との接触(以下、DNA酸化工程1-2又は1-2と略記する場合がある)
 上記(2)で得られた 反応液3に、300mM オキソン(和光純薬工業(株)製)50μLを加えて混合し(全量100μL)、60℃で4時間インキュベートし、得られた溶液を反応液4とした。
 (4)DNAのカラム精製
 上記(3)で得られた反応液4に、5.5M グアニジウム塩酸塩(和光純薬工業(株)製)含有20mM Tris-HCl(pH6.6)緩衝液500μLを加えて混合し、EconoSpin((株)ジーンデザイン製)に充填し、10000×gで1分間遠心分離し、フロースルー液を除去した。次いで、80%エタノール(和光純薬工業(株)製)含有2mM Tris-HCl(pH7.5)((株)ジーンデザイン製)緩衝液650μLをEconoSpinに充填後、10000×gで1分間、遠心分離し、フロースルー液を除去した。更に、10mM Tris-HCl(pH9.0)((株)ニッポンジーン製)50μLをEconoSpinに充填し、10000×gで1分間、遠心分離し、フロースルー液を回収し、精製DNAを得た。
 (5)PCR増幅(DNA増幅工程〔工程(2)〕)
 上記(4)で回収した、フロースルー液に含まれる精製DNAを鋳型として、DNA(配列番号4及びその相補鎖)をPCR法により増幅した。
 即ち、次の(a)~(g)を混合し、全量25μLの反応溶液を調製し、94℃で30秒加熱した後、「94℃で20秒、58℃で20秒、72℃で20秒」を1サイクルとして25サイクル、次いで72℃で1分、PCRを行った。
(a)(4)で回収をした、DNA2ng相当を含むフロースルー液1μL
(b)蒸留水(大塚製薬(株)製)16.3μL
(c)10×Universal Buffer((株)ニッポンジーン製)2.5μL
(d)2.5mM dNTPs((株)ニッポンジーン製)2μL
(e)5μM Forward primer(シグマアルドリッチジャパン合同会社製)(配列番号5)1.5μL
(f)5μM Reverse primer(シグマアルドリッチジャパン合同会社製)(配列番号6)1.5μL
(g)Gene Taq(5Units/μL)((株)ニッポンジーン製)0.2μL
 尚、上記配列番号4~配列番号6は、以下の配列を有するDNAである。
配列番号4:Lamda DNAの177bpの増幅領域
Genbank Accession No. J02459 : 26795-26971 (Strand = Plus / Minus)
配列番号5:Forward primer
Genbank Accession No. J02459:26945-26971
GTTGGAGTTTAGTGTTATTGAAAGAGG
配列番号6:Reverse primer
Genbank Accession No. J02459:26795-26819
CCTACAAAACCAATTTTAACATTTC
 (6)電気泳動による増幅物の検出(増幅物検出工程〔工程(3)〕)
 上記(5)で得られたPCR増幅物を2%アガロースゲル((株)ニッポンジーン製)にて電気泳動し、GelRed(和光純薬工業(株)製)で染色後、紫外線照射にて目的の増幅物(177bp)の有無を確認し、その結果を図3に示す。
 図3(A)はタングステン酸ナトリウムを用いた場合の結果(実施例1)を、図3(B)はタングステン酸カリウムを用いた場合の結果(実施例2)の結果を示す。
 図3から明らかなように、酸化処理後のシトシン又はmCを含むDNAに対しPCRを行った場合は、目的の増幅物(177bp)のバンドが認められたのに対し、酸化処理後のhmCを含むDNAに対し行ったPCRでは、目的の増幅物(177bp)のバンドが認められなかった。
 (7)hmCの有無の判断(判断工程〔工程(4)〕)
 DNA中にhmCが含まれていない場合(シトシン又はmCを含むDNAを使用した場合)、電気泳動により目的の増幅物(177bp)のバンドを検出した。
 他方、DNA中にhmCを含む場合、電気泳動により目的の増幅物(177bp)のバンドは検出されなかった。
 即ち、DNA中にhmCが含まれていない場合はポリメラーゼがシトシン又はmCを認識し、PCRが進行するのに対し、DNA中にhmCを含む場合、ポリメラーゼがhmCを認識しできず、PCRが進行しないと考えられる。
 従って、目的の増幅物(177bp)があれば、検出対象のDNA中にDNA中にhmCが含まれておらず、目的の増幅物(177bp)が無ければ、検出対象のDNA中にDNA中にhmCが含まれていると判断できる。
 即ち、本発明の方法を用いれば、DNAの特定領域及びその相補鎖中のhmCの有無を精度よく検出できることが判った。尚、結果をその他の実施例及び比較例と併せて下記表9に示す。
[実施例3~4] DNA中のhmCの検出
 多価金属酸化物類を含む水溶液として、2M タングステン酸ナトリウム水溶液 20μLの代わりに、2M タングステン酸水溶液 20μL(実施例3)又は2M モリブデン酸ナトリウム水溶液 20μL(実施例4)を使用し、PCRのサイクル数を15サイクル又は20サイクル行った以外は、実施例1と同様の方法により、本発明の方法を実施した。得られた結果を図4(A)、図4(B)にそれぞれ示す。
 図4の結果から明らかなように、多価金属酸化物類としてタングステン酸又はモリブデン酸ナトリウムを用いた場合も、タングステン酸ナトリウムを用いた場合(実施例1)及びタングステン酸カリウムを用いた場合(実施例2)と同様に、DNA中にhmCが含まれていない場合、PCRによる増幅が進み、電気泳動により目的の増幅物(177bp)のバンドが確認された。
 また、DNA中にhmCを含む場合、PCRによる増幅が進まず、電気泳動に目的の増幅物(177bp)のバンドとして確認されなかった。
 即ち、多価金属酸化物類として、「周期表の6族の金属から選ばれる金属の多価金属酸塩」であるタングステン酸又はモリブデン酸ナトリウムを用いた場合もDNA中のhmCの有無を精度よく検出できることが判った。尚、結果をその他の実施例及び比較例と併せて下記表9に示す。
[実施例5] ゲノムDNA中のhmCの検出
 本発明の方法により、天然由来のゲノムDNA中のhmCの有無の検出が可能であるかを検討した。
 即ち、脳の神経細胞おいてヒドロキシメチル化シトシンが多く存在すると考えられている上皮成長因子受容体、Epidermal Growth Factor Receptor(EGFR)(2011年、Journal of Biological Chemistry Vol.286, 24685-24693)のエキソン1及びエキソン2間のイントロン領域(配列番号7)を「1本鎖DNAの特定領域」としてhmCの有無を検討した。
 具体的には、実験例1により得られた2本鎖DNAを含む反応液1 26μLの代わりに、ヒトの神経芽細胞腫であるIMR-32(理研 Cell Bank)由来DNAにおける「1本鎖DNAの特定領域及びその相補鎖」100ngを用いて、PCRのサイクルを40サイクルとしてPCRを下記条件で行った以外は、実施例1と同様の方法により本発明の方法を実施した。
 尚、コントロールとしては、ヒトの腎細胞であるHEK293(JCRB Cell Bank)由来DNA、ヒトの肝癌細胞であるHepG2(JCRB Cell Bank)由来DNA又はヒトの慢性骨髄性白血病細胞であるK562(JCRB Cell Bank)由来DNAをそれぞれ用い、上記IMR-32由来DNAと同様に実験を行った。
 PCRの条件は以下の通りである。
 上記「1本鎖DNAの特定領域及びその相補鎖」100ngを含む水溶液26μLを用い、また、5μM Forward primer(配列番号8)溶液 3μL及び5μM Reverse primer溶液Reverse primer(配列番号9)溶液3μLを用いて、PCRのサイクルを40サイクルとしてPCRを行った以外は、実施例1と同様の方法により本発明の方法を実施した。
 その結果、hmCが多く存在していると考えられているIMR-32由来DNAを用いた場合、PCRによる増幅が進まず、電気泳動により目的の増幅物(163bp)のバンドは確認されなかった。
 他方、コントロールとして用いた、HEK293由来DNA、HepG2由来DNA、K562由来DNAを用いた場合、PCRによる増幅が進み、電気泳動により目的の増幅物(163bp)のバンドが確認された。
 即ち、本発明の方法によれば、天然の核酸が結合したDNAであっても、DNA中のhmCを検出することができることが判った。結果をその他の実施例及び比較例と併せて下記表9に示す。
 尚、上記配列番号7~配列番号9は、以下の配列を有するDNAである。
配列番号7:EGFRのPCR増幅領域(163bp)
Genbank Accession No.AY588246:65448-65610
配列番号8:Forward primer
Genbank Accession No. AY588246:65448-65473
GCTCCAGTGTAGACATACAATAGACC
配列番号9:
Genbank Accession No. AY588246:65590-65610
CTGCAGCTTCTTAAGCCATGG
[実施例6] DNAの熱処理による1本鎖処理及び同時酸化による、DNA中のhmCの検出
 (1)2本鎖DNAの1本鎖化
 実験例1で得られた 反応液1 26μLに、2M タングステン酸ナトリウム(和光純薬工業(株)製)水溶液 20μL、300mM オキソン(和光純薬工業(株)製)50μLを加えて混合した。
 次いで、90℃で3分、インキュベートし、実験例1で得られた566bpの増幅物の1本鎖化をおこない、反応液1とした。
 (2)1本鎖DNAと多価金属酸化物類及び過酸化物との接触(以下、DNA酸化工程
と略記する場合がある)
 上記(1)で得られた 反応液1を、60℃で4時間インキュベートし、得られた溶液を反応液2とした。
 DNAのカラム精製からhmCの有無の判断までは、反応液4の代わりに、上記(2)で得られた反応液2を用いて、実施例1の(4)から(7)と同様にして実験を行った。
 その結果、1本鎖DNAをタングステン酸ナトリウムに接触後、オキソンに接触させて酸化する実施例1と同様に、hmCが含まれないDNAの場合は、PCRによる増幅が進み、電気泳動により目的の増幅物(177bp)のバンドが確認された。一方、hmCを含むDNAの場合は、PCRによる増幅が進まず、電気泳動により目的の増幅物(177bp)のバンドが検出されなかった。
 即ち、本発明の方法においては、1本鎖DNAに本発明に係る多価金属酸化物類と本発明に係る過酸化物を「同時」に接触させても、DNA中のhmCの有無を検出できることが確認された。尚、結果をその他の実施例及び比較例と併せて下記表9に示す。
[比較例1~2] 過マンガン酸カリウム又は過塩素酸ナトリウムを用いた検討
 DNAの酸化工程1-1及び1-2を、下記に記載の条件で行った以外は、実施例1と同様の方法により、hmCの検出を行った。
 即ち、2M タングステン酸ナトリウム 20μLの代わりに、100mM若しくは10mM 過マンガン酸カリウム 20μLを使用し、
DNAの酸化工程1-1及び1-2の温度条件を、
(イ)DNA酸化工程1-1を30℃、DNA酸化工程1-2を60℃で行う、又は
(ロ)DNA酸化工程1-1及びDNA酸化工程1-2を氷上で行う
として実験を行った。
 実施例1の実験条件と異なる点を、比較例2の実験条件と併せて下記表2に記す。
 尚、過マンガン酸カリウムは、「周期表の7族の金属から選ばれる金属の多価金属酸化物類(以下、「7族の金属の多価金属酸化物類」と略記する場合がある)」である。
 DNAの酸化工程1-1及び1-2を、下記に記載の条件で行った以外は、実施例1と同様の方法により、hmCの検出を行った。
 即ち、2M タングステン酸ナトリウム 20μLの代わりに、1M若しくは100mM 過塩素酸ナトリウム 20μLを使用し、
DNAの酸化工程1-1及び1-2の温度条件を、
(イ)DNA酸化工程1-1を30℃、DNA酸化工程1-2を60℃で行う、又は
(ロ)DNA酸化工程1-1及びDNA酸化工程1-2を氷上で行う
として実験を行った。
 実施例1の実験条件と異なる点を、比較例1の実験条件と併せて下記表2に記す。
 尚、過塩素酸ナトリウムは、「周期表の17族の元素の酸化物(以下、「17族の元素の酸化物」と略記する場合がある)」である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 上記の結果、酸化剤として過マンガン酸カリウム(比較例1)又は過塩素酸ナトリウム(比較例2)を用いた場合、反応時の温度、酸化剤の使用濃度にかかわらず、目的の増幅物(177bp)のバンドは確認できなかった。
 更に、hmCが存在しない場合であっても、目的の増幅物のバンドは確認できなかった。
 これは、過マンガン酸カリウム(比較例1)又は過塩素酸ナトリウム(比較例2)の酸化力が強く、DNAが分解されたためと考えられた。
 即ち、7族の金属の多価酸化物類又は17族の元素の酸化物を用いた場合には、hmCの検出ができないこと、言い換えれば、本発明に係る多価金属酸化物類以外の酸化剤を用いた場合には、hmCの検出ができないことが判った。尚、結果をその他の実施例及び比較例と併せて下記表9に示す。
[比較例3~7] 過ヨウ素酸ナトリウム、4-メチルモルホリンN-オキシド、2-ヨードベンゼンスルホン酸、オルトバナジン酸ナトリウム、塩化銅を用いた検討
 DNAの酸化工程1-1及び1-2を、下記に記載の条件で行った以外は、実施例1と同様の方法により、hmCの検出を行った。
 即ち、2M タングステン酸ナトリウム 20μLの代わりに、200mM 過ヨウ素酸ナトリウム 20μLを使用し、
DNAの酸化工程1-1及び1-2の温度条件を、
(イ)DNA酸化工程1-1を30℃、1-2を60℃で行なう(以下、「比較例3―a」と略記する場合がある)又は
(ロ)DNA酸化工程1-1及び1-2を氷上で行う(以下、「比較例3―b」と略記する場合がある)
として実験を行った(比較例3)。
 実施例1の条件と異なる点を、比較例4~7の実験条件と併せて下記表3に記す。
 尚、過ヨウ素酸ナトリウムは、「17族の元素の酸化物」である。
 DNAの酸化工程1-1及び1-2を、下記に記載の条件で行った以外は、実施例1と同様の方法により、hmCの検出を行った。
 即ち、2M タングステン酸ナトリウム 20μLの代わりに、2M 4-メチルモルホリンN-オキシド 20μL(比較例4)、2M 2-ヨードベンゼンスルホン酸 20μL(比較例5)、2M オルトバナジン酸ナトリウム 20μL(比較例6)、2M 塩化銅 20μL(比較例7)を使用して実験を行った。
 実施例1の条件と異なる点を、比較例3の実験条件と併せて下記表3に記す。
 尚、4-メチルモルホリンN-オキシド(比較例4)及び2-ヨードベンゼンスルホン酸 20μL(比較例5)は酸化剤であり、オルトバナジン酸ナトリウム(比較例6)は「周期表の5族の金属から選ばれる金属の、多価金属酸化物類又は多価金属酸塩(以下、「5族の金属の多価金属酸化物類」と略記する)」であり、塩化銅 20μL(比較例7)は「周期表の11族の元素の化合物(以下、「11族の元素の化合物」と略記する)」である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 その結果、「比較例3―a」では、DNA中のhmCの有無にかかわらず、電気泳動により目的の増幅物(177bp)のバンドは確認されなかった。
 この原因は、過ヨウ素酸ナトリウムの酸化力が強く、DNAが分解されたことによると考えられた。
 他方、「比較例3―b」の結果、4-メチルモルホリンN-オキシドを用いた結果(比較例4)、2-ヨードベンゼンスルホン酸を用いた結果(比較例5)、オルトバナジン酸ナトリウムを用いた結果(比較例6)又は塩化銅(比較例7)を用いた結果においては、DNA中のhmCの有無にかかわらず、電気泳動により目的の増幅物(177bp)のバンドが確認された。
 即ち、「17族の元素の酸化物」(比較例3-b)、「5族の金属の多価金属酸化物類」(比較例6)、「11族の元素の化合物」(比較例7)を用いた場合、(i)多価金属酸化物類を用いた場合とは異なる反応機構でhmCの酸化が進む、又は(ii)hmCの酸化が完全には進まないこと等の理由により、酸化反応後のhmCの構造が多価金属酸化物類を用いた場合と異なる為、酸化処理したDNAであってもPCRによる増幅が進み、電気泳動により目的の増幅物(177bp)のバンドが確認されたと考えられた。
 また、4-メチルモルホリンN-オキシド(比較例4)又は2-ヨードベンゼンスルホン酸(比較例5)を用いた場合、4-メチルモルホリンN-オキシド(比較例4)又は2-ヨードベンゼンスルホン酸(比較例5)の立体構造がかさ高い為、立体障害が生じ、hmCの酸化が完全には進まないことにより、酸化後のhmCの構造が多価金属酸化物類を用いた場合と異なって、DNAを酸化処理したもののPCRによる増幅が進み、電気泳動により目的の増幅物(177bp)のバンドが確認されたとも考えられた。
 即ち、4-メチルモルホリンN-オキシド、2-ヨードベンゼンスルホン酸、5族の金属の多価金属酸化物類又は11族の元素の化合物を用いた場合には、hmCの検出ができないこと、言い換えれば、本発明に係る多価金属酸化物類以外の酸化剤を用いた場合には、hmCの検出ができないことが判った。尚、結果をその他の実施例及び比較例と併せて下記表9に示す。
[比較例8] 過酸化水素を用いた検討
 DNAの酸化工程1-1及び1-2を、下記に記載の条件で行った以外は、実施例1と同様の方法により、hmCの検出を行った。
 即ち、オキソンの代わりに1本鎖DNAを含有する反応液註の最終体積濃度が1%又は0.1%となるように30% 過酸化水素を使用し、DNA酸化工程1-1及び1-2の温度条件を、
(イ)DNA酸化工程1-1を30℃、1-2を50℃で行なう、又は
(ロ)DNA酸化工程1-1及び1-2を氷上で行う
として実験を行った。
 実施例1の実験条件と異なる点を、下記表4に記す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004

 その結果、DNA中のhmCの有無にかかわらず、また、上記の温度条件の差、過酸化水素の濃度によらず、PCRによる増幅が進まず、電気泳動により目的の増幅物(177bp)のバンドとして確認されなかった。
 この原因は、過酸化水素の酸化力が強く、DNAが分解されたことによると考えられた。
 即ち、本発明に係る過酸化物以外の過酸化物を用いた場合には、hmCの検出ができないことが判った。尚、結果をその他の実施例及び比較例と併せて下記表9に示す。
[比較例9] 1本鎖DNAを過酸化物とのみ接触させる検討
 DNAの酸化工程1-1を行わず、下記に記載の条件で行った以外は、実施例1と同様の方法により、hmCの検出を行った。
 即ち、2本鎖DNAの1本鎖化において、実験例1により得られた2本鎖DNA100ngを含む反応液1 26μLの代わりに、実験例1により得られた2本鎖DNA100ngを含む反応液1 25μLを使用し、1M NaOHを4μLの代わりに1M NaOHを20μL使用して実験を行った。
 実施例1の実験条件と異なる点を、下記表5に記す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 その結果、DNA中のhmCの有無にかかわらず、PCRによる増幅が進まず、電気泳動により目的の増幅物(177bp)のバンドとして確認されなかった。
 即ち、1本鎖DNAを本発明に係る多価金属酸化物類に接触させる工程を行わず、オキソンのみと接触させた場合、1本鎖DNAが分解されたと考えられる。
 以上より、1本鎖DNAを本発明に係る過酸化物に接触させる前に若しくは接触させる際に、1本鎖DNAの本発明に係る多価金属酸化物類との接触が必要であることが判った。
 また、比較例9の実験結果と実施例1を比較すると、1本鎖DNAとオキソンが接触する前に若しくは接触させる際に、タングステン酸ナトリウムが共存していると、タングステン酸ナトリウムがDNAと相互作用し、1本鎖DNAがオキソンから直接酸化されることを防ぐことができるため、本発明の方法は可能になっていると推定された。尚、結果をその他の実施例及び比較例と併せて下記表9に示す。
[比較例10] 1本鎖DNAを過酸化水素とのみ接触させる検討
 DNA酸化工程1-1を行わず、下記に記載の条件で行った以外は、実施例1と同様の方法により、hmCの検出を行った。
 即ち、DNA酸化工程1-2を、300mMオキソン50μLの代わりに、1本鎖DNAを含有する反応液中の最終体積濃度が5%、1%、又は0.1%となるように30% 過酸化水素を使用し、60℃でインキュベートする代わりに、氷上でインキュベートを行った。
 実施例1の実験条件と異なる点を、下記表6に記す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 その結果、全ての検討において、DNA中のhmCの有無にかかわらず、PCRによる増幅が進まず、電気泳動により目的の増幅物(177bp)のバンドとして確認されなかった。
 即ち、DNA酸化工程1-1を行わずにDNA酸化工程1-2において、過酸化水素を酸化剤として用いた場合、過酸化水素の濃度に関わらず、hmCの検出ができないことが判った。言い換えれば本発明に係る過酸化物以外の過酸化物を用いた場合、hmCの検出ができないことが判った。
 尚、結果をその他の実施例及び比較例と併せて下記表9に示す。
[比較例11] 1本鎖DNAを多価金属酸化物類とのみ接触させる検討
 下記に記載の条件で行った以外は、実施例1と同様の方法により、hmCの検出を行った。
 即ち、2本鎖DNAの1本鎖化において、実験例1により得られた2本鎖DNA100ngを含む反応液1 26μLの代わりに、実験例1により得られた2本鎖DNA100ngを含む反応液1 25μLを使用し、1M NaOHを4μLの代わりに1M NaOHを20μL使用し、DNA酸化工程1-2において、300mM オキソン 50μLの代わりに蒸留水50μL(大塚製薬(株)製)を使用して実験を行った。
 実施例1の実験条件と異なる点を、下記表7に記す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 その結果、DNA中のhmCの有無にかかわらず、PCRによる増幅が進まず、電気泳動により目的の増幅物(177bp)のバンドは確認されなかった。
 即ち、本発明の方法において、1本鎖DNAと本発明に係る過酸化物の接触が必要、言い換えれば、DNAの酸化工程1-2を行わないとhmCの検出ができないことが判った。
 尚、結果をその他の実施例及び比較例と併せて下記表9に示す。
[比較例12] 実施例6においてオキソンの代わりに過酸化水素を用いた検討
 DNA酸化工程を、下記に記載の条件で行った以外は、実施例6と同様の方法により、hmCの検出を行った。
 即ち、DNA酸化工程において、300mM オキソン 50μLの代わりに、30% 過酸化水素を反応液中の最終体積濃度が5%、1%、又は0.1%となる量を使用し、
(イ)1本鎖DNAを多価金属酸化物類及び過酸化水素に60℃で4時間接触させる又は
(ロ)1本鎖DNAを多価金属酸化物類及び過酸化水素に氷上で4時間接触させる
として実験を行った。
 実施例6の実験条件と異なる点を、下記表8に記す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 その結果、DNA中のhmCの有無にかかわらず、電気泳動により目的の増幅物(177bp)のバンドとして確認されなかった。
 これは、過酸化水素の酸化力が強い為、DNAが分解されたことによると考えられた。
 即ち、本発明に係る多価金属酸化物類と過酸水素を同時に1本鎖DNAと接触させても、DNA中のhmCの検出はできないことが判った。
 以上のことから、本発明に係る多価酸化物類と本発明に係る過酸化物の両方を使用しなければ、hmCを検出できないことが判る。尚、結果をその他の実施例及び比較例と併せて下記表9に示す。
 上記の実施例及び比較例の結果を表9にまとめた。
 本発明に係る多価金属酸化物類及び本発明に係る過酸化物の2つのものを使用しなければhmCを検出できないこと、また、本発明に係る多価金属酸化物類と本発明に係る過酸化物は、1本鎖DNAに2段階で接触させても、同時に接触させても本発明の方法を実施できることが判った。また、本発明の方法は、合成DNAのみならず天然由来のDNA(ゲノムDNA)に対しても用いることができた。
 他方、本発明に係る多価金属酸化物類以外のものや本発明に係る過酸化物以外のものは、hmCの検出ができないこと、また、本発明に係る多価金属酸化物類及び本発明に係る過酸化物の何れか一方のみではhmCを検出できないことが判った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
 本発明の方法によれば、簡便に且つ精度よくDNA中のhmCを検出することができる。

Claims (13)

  1. 以下の(1)~(4)の工程を含むことを特徴とする、DNA中のヒドロキシメチル化シトシンの検出方法:
    (1):1本鎖DNAに、(i)周期表の6族、8族、9族及び10族から選ばれる金属原子の、多価金属酸化物又は多価金属酸塩並びに(ii)過硫酸、過カルボン酸及びこれらの塩から選ばれる過酸化物を接触させる工程、
    (2):(1)の処理を行った1本鎖DNAの特定領域を増幅処理する工程、
    (3):(2)で得られた目的の増幅物の有無を検出する工程、

    (4):(3)の結果に基づいて、DNAの特定領域中のヒドロキシメチル化シトシンの有無を判断する工程。
  2. 前記(1)の工程が、(i)1本鎖DNAに、前記金属原子の、多価金属酸化物又は多価金属酸塩に接触させ、その後、前記過酸化物に接触させる工程、又は(ii)1本鎖DNAに、前記金属原子の、多価金属酸化物又は多価金属酸塩と前記過酸化物とを同時に接触させる工程である請求項1に記載の検出方法。
  3. 前記金属原子が、モリブデン、タングステン、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム及び白金から選ばれる金属原子である請求項1に記載の検出方法。
  4. 前記過酸化物が、過硫酸又はその塩である請求項1に記載の検出方法。
  5. 前記金属原子が、モリブデン、タングステン、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム及び白金から選ばれる金属原子であり、前記過酸化物が、過硫酸又はその塩である請求項1に記載の検出方法。
  6. 前記金属原子が、モリブデン又はタングステンである請求項1に記載の検出方法。
  7. 前記金属原子が、モリブデン又はタングステンであり、前記過酸化物が、過硫酸又はその塩である請求項1に記載の検出方法。
  8. (i)周期表の6族、8族、9族及び10族から選ばれる金属原子の、多価金属酸化物又は多価金属酸塩を含む試薬並びに(ii)過硫酸、過カルボン酸及びこれらの塩から選ばれる過酸化物を含む試薬を含んでなる、DNA中のヒドロキシメチル化シトシンの検出用試薬キット。
  9. 前記金属原子が、モリブデン、タングステン、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム及び白金から選ばれる金属である請求項8に記載の試薬キット。
  10. 前記過酸化物が、過硫酸又はその塩である請求項8に記載の試薬キット。
  11. 前記金属原子が、モリブデン、タングステン、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム及び白金から選ばれる金属原子であり、前記過酸化物が、過硫酸又はその塩である請求項8に記載の試薬キット。
  12. 前記金属原子が、モリブデン又はタングステンである請求項8に記載の試薬キット。
  13. 前記金属原子が、モリブデン又はタングステンであり、前記過酸化物が、過硫酸又はその塩である請求項8に記載の試薬キット。
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