WO2020145754A1 - Mass spectrometry using dna polymerase with increased genetic mutation specificity - Google Patents

Mass spectrometry using dna polymerase with increased genetic mutation specificity Download PDF

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이휘호
박홍만
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Definitions

  • the method comprises: (a) extracting a nucleic acid from an isolated biological sample; (b) performing PCR by treating the extracted nucleic acid with the DNA polymerase of the present invention; And (c) analyzing the size or base sequence of the amplification product as a result of the PCR.
  • analyzing the mass of the PCR amplification product in step (c) is a dideoxynucleoside tree between the amplification product of the matched primer and the product where primer amplification has not occurred. It may be to confirm the molecular weight difference as much as phosphate.
  • Figure 2 is a result of confirming the overlap PCR product of FIG. 1(c) purified by digestion with the restriction enzyme EcoRI/XbaI and then the SAP-treated pUC19 vector for gel extraction.
  • thermo stable polymerase (referring to a heat stable enzyme) is heat resistant, retains sufficient activity to achieve subsequent polynucleotide elongation reactions and is treated with elevated temperature for the time required to achieve denaturation of the double-stranded nucleic acid Does not irreversibly denature (deactivate) when As used herein, it is suitable for use at temperatures cycling reactions such as PCR. Irreversible denaturation herein refers to permanent and complete loss of enzyme activity.
  • enzymatic activity refers to catalyzing a combination of nucleotides in a suitable way to form a polynucleotide extension product complementary to the template nucleic acid strand.
  • useful labels include: 32 P, fluorescent dyes, electron-dense reagents, enzymes (usually used in ELISA assays), biotin, or haptens and proteins in which antiserum or monoclonal antibodies can be used. .
  • a 5'-nucleic acid hydrolase probe bound to the template nucleic acid has an activity such that the fluorescence of the reporter dye is no longer quenched, for example, Taq polymerase or other Degraded by the 5'to 3'-nucleic acid hydrolase activity of the polymerase.
  • a 5'-nuclease probe can be labeled with two or more different reporter dyes and a 3'-terminal quencher dye or moiety.
  • the prognosis prediction may be interpreted as an action of predicting the disease-free survival rate or survival rate of a patient in advance by predicting the progress and complete cure of the disease after treatment of a specific disease. For example, predicting that "the prognosis is good” means that the patient has a high probability of being treated without disease or having a high survival rate after treatment of the disease, and predicting that the "prognosis is bad” is a disease After treatment, the patient's disease-free survival rate or survival rate is low, indicating that the disease is likely to recur or die from the disease.
  • Taq DNA polymerase fragments (F6 to F7) were amplified by PCR using the mutant specific primers listed in Table 9. The reaction conditions are shown in Table 10.
  • E. coli was transformed into DH5 ⁇ or DH10 ⁇ , and was selected in a medium containing ampicillin.
  • the plasmid prepared from the obtained colonies was sequenced to obtain Taq DNA polymerase mutants introduced with E507K mutations (“E507K/R536K”, “E507K/R660V” and “E507K/R536K/R660V”).
  • OligoAnalyzer Tool https://sg.idtdna.com/calc/analyzer) to design primers that generate PCR products for the p.L858R(c.2573T>G) mutation of the EGFR gene but not for the wild-type EGFR gene )

Abstract

The present invention relates to mass spectrometry using a DNA polymerase with increased genetic mutation specificity and, more specifically, to a DNA polymerase for use in detecting genetic mutation by using mass spectrometry, the DNA polymerase comprising a Taq polymerase with genetic mutation specificity which is increased due to the inducing of mutation at a specific amino acid position, a kit comprising same, and a method for detecting genetic mutation by mass spectrometry using same.

Description

유전자 변이 특이성이 증가된 DNA 중합효소를 이용한 질량분석법Mass spectrometry using DNA polymerase with increased genetic variation specificity
본 발명은 유전자 변이 특이성이 증가된 DNA 중합효소를 이용한 질량분석법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 아미노산 위치에서 돌연변이가 유발되어 유전자 변이 특이성이 증가된 Taq 중합효소를 포함하는, 질량분석법을 이용한 유전자 돌연변이 검출에 사용하기 위한 DNA 중합효소, 이를 포함하는 키트 및 이를 이용하여 질량분석법으로 유전자 돌연변이를 검출하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to mass spectrometry using a DNA polymerase with increased gene variation specificity, and more specifically, a gene using mass spectrometry, including Taq polymerase with increased gene variation specificity due to mutation at a specific amino acid position. It relates to a DNA polymerase for use in mutation detection, a kit containing the same, and a method for detecting gene mutation by mass spectrometry using the same.
1900년대 초에 질량분석법이 처음으로 사용되기 시작한 이래로 다양한 이온화법이 발달되어 왔으며, 일반적으로 EI(Electron Impact)가 표준 이온화 방법으로 널리 사용되고 있다. 그러나, 이 방법은 휘발성 시료에만 사용할 수 있으며, 열에 불안정한 시료에는 사용할 수 없는 단점을 가지고 있어, 주로 유기 저분자에 한정적으로 응용되고 있다.Since the first use of mass spectrometry in the early 1900s, various ionization methods have been developed, and EI (Electron Impact) is widely used as a standard ionization method. However, this method can be used only for volatile samples, and has a disadvantage that it cannot be used for samples that are unstable to heat, and is mainly applied to organic small molecules.
이러한 이유로, SIMS, FD, FAB, MALDI 등과 같이 휘발성이 없거나 열 안정성이 없는 물질의 질량분석을 위한 여러 가지 이온화 방법들이 개발되었다. 그 중에서도 MALDI(Matrix Assisted Laser Desorption Ionization)는 고분자 물질에 대해 시료의 분해 없이 기화/이온화가 가능한 방법으로 일반적으로 질량이 크고 열에 불안정한 생체 고분자나 합성고분자에 매우 이상적으로 적용될 수 있는 방법이다. 또한, TOF(Time of Flight) 분석기와 결합하여 고분자 연구에 있어 가장 각광 받고 있는 질량분석법이다.For this reason, various ionization methods have been developed for mass spectrometry of materials that are not volatile or thermally stable, such as SIMS, FD, FAB, and MALDI. Among them, MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization) is a method that can vaporize/ionize polymer materials without decomposition of the sample, and is a method that can be applied to biopolymers or synthetic polymers that are large in mass and unstable. In addition, it is the most popular mass spectrometry method for polymer research in combination with a TOF (Time of Flight) analyzer.
기존의 PCR을 통한 유전자 증폭방법은 ddNTP(Dideoxynucleotide)를 첨가하면 유전자 증폭이 ddNTP가 첨가된 자리에서 멈춘다. 따라서, 기존 방법은 변이가 있는 뉴클레오타이드 직전까지(-1) 상보결합하는 프라이머를 디자인하여 이용하고, ddNTP를 첨가하여 PCR을 실행한다. 이러한 PCR의 산물을 MALDI-TOF를 이용하여 질량분석하면 마지막 첨가된 ddNTP의 질량 차이를 확인할 수 있고 이를 통해 유전자 변이를 검출할 수 있었다. 그러나 ddNTP들 사이의 질량 차이가 크지 않고, 또한 검체 (조직, 혈액, 소변 등) 안에 존재하는 정상 유전자의 수에 비해 돌연변이체 유전자 숫자가 매우 적어 돌연변이 검출의 정확도나 민감도가 현저하게 낮았다.In the conventional method of gene amplification through PCR, when ddNTP (Dideoxynucleotide) is added, gene amplification stops at the place where ddNTP is added. Therefore, in the conventional method, a primer that complementarily binds (-1) until a nucleotide having a mutation is designed and used, and PCR is performed by adding ddNTP. Mass spectrometry of these PCR products using MALDI-TOF can confirm the mass difference of the last added ddNTP, thereby detecting gene mutation. However, the mass difference between ddNTPs is not large, and the number of mutant genes is very small compared to the number of normal genes present in a sample (tissue, blood, urine, etc.), so the accuracy or sensitivity of mutation detection is significantly lower.
이에, 본 발명자들은 변이 특이적 DNA 중합효소를 이용하여 미스매치에 의한 프라이머 말단의 연장 억제로 정상 유전자와 변이 유전자의 PCR 산물 사이의 질량 차를 증가시킴으로써, MALDI-TOF를 이용한 질량분석 시 돌연변이 검출의 정확도와 민감도를 개선시키는 방법을 개발하였다.Thus, the present inventors increased mutation in mass between the normal product and the PCR product of the mutant gene by suppressing the extension of primer ends by mismatch using mutagenesis-specific DNA polymerase, thereby detecting mutation during mass spectrometry using MALDI-TOF. A method was developed to improve the accuracy and sensitivity of.
한편, 대한민국 공개특허 제10-2011-0008158호는 질량 분광분석법을 위한 조성물 및 방법에 관한 것으로, 질량 분광분석법으로 분석하고자 하는 분석물을 포함하는 샘플에서 부가물의 형성을 감소시킴으로써 분석되는 샘플에 대하여 정확성, 민감성 및 처리량을 증가시킬 수 있는 방법이 개시되어 있으나, 유전자 변이 특이성이 증가된 DNA 중합효소를 이용하여 정확도와 민감도를 개선시킨 질량분석방법에 대해서는 알려진 바가 없다.On the other hand, Republic of Korea Patent Publication No. 10-2011-0008158 relates to a composition and method for mass spectrometry, for a sample analyzed by reducing the formation of adducts in a sample containing an analyte to be analyzed by mass spectrometry A method capable of increasing accuracy, sensitivity, and throughput has been disclosed, but there is no known mass spectrometry method that improves accuracy and sensitivity using DNA polymerase with increased genetic variation specificity.
본 발명의 목적은 질량분석법을 이용한 유전자 돌연변이 검출에 사용하기 위한, 유전자 변이 특이성이 증가된 DNA 중합효소 및 이를 포함하는 키트를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a DNA polymerase with increased genetic variation specificity and a kit comprising the same, for use in detecting gene mutations using mass spectrometry.
본 발명의 다른 목적은 전술한 DNA 중합효소 및/또는 키트를 이용하여 질량분석법으로 유전자 돌연변이를 검출하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for detecting gene mutation by mass spectrometry using the above-described DNA polymerase and/or kit.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열에서 507번째 아미노산 잔기인 글루탐산(E)이 리신(K)으로 치환되고, 536번째 아미노산 잔기인 아르기닌(R)이 리신(K)으로 치환되며, 660번째 아미노산 잔기인 아르기닌(R)이 발린(V)으로 치환된 Taq 중합효소를 포함하는, 질량분석법을 이용한 유전자 돌연변이 검출에 사용하기 위한 DNA 중합효소를 제공한다.In order to solve the above-described problem, the present invention is a 507th amino acid residue glutamic acid (E) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is substituted with lysine (K), the 536th amino acid residue arginine (R) is lysine (K) It provides a DNA polymerase for use in detecting gene mutations using mass spectrometry, including Taq polymerase substituted with valine (V) with arginine (R), the 660th amino acid residue.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 질량분석법은 매트릭스-보조 레이저 탈착/이온화 비행시간형(MALDI-TOF) 질량분석법, 레이저 탈착 질량분석법(LDMS), 전기분무(ES) 질량분석법, 이온 시클로트론 공명(ICR) 질량분석법, 매스 어레이(MassARRAY) 및 푸리에 변환 질량분석법으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the mass spectrometry is a matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight (MALDI-TOF) mass spectrometry, laser desorption mass spectrometry (LDMS), electrospray (ES) mass spectrometry, ion cyclo Tron Resonance (ICR) mass spectrometry, Mass Array (MassARRAY) and Fourier transform mass spectrometry.
본 발명은 또한, 전술한 DNA 중합효소; 및/또는 하나 이상의 매치된 프라이머, 하나 이상의 미스매치된 프라이머 또는 하나 이상의 매치된 프라이머와 하나 이상의 미스매치된 프라이머 둘 다;를 포함하는, 질량분석법을 이용한 유전자 돌연변이 검출에 사용하기 위한 키트를 제공한다.The present invention also, the DNA polymerase described above; And/or at least one matched primer, at least one mismatched primer, or both at least one matched primer and at least one mismatched primer; provides a kit for use in detecting gene mutations using mass spectrometry .
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 하나 이상의 매치된 프라이머 및 하나 이상의 미스매치된 프라이머는 표적서열과 혼성화될 수 있다.According to one preferred embodiment of the present invention, the one or more matched primers and one or more mismatched primers can be hybridized with the target sequence.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 키트는 디데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트를 추가로 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the kit may further include dideoxynucleoside triphosphate.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 키트는 25 내지 100 mM의 KCl; 및 1 내지 7 mM의 (NH4)2SO4;를 포함하고, 최종 pH가 8.0 내지 9.5인 PCR 버퍼 조성물을 추가로 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the kit comprises 25 to 100 mM KCl; And 1 to 7 mM (NH 4 ) 2 SO 4 ; and may further include a PCR buffer composition having a final pH of 8.0 to 9.5.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 키트는 40 내지 90 mM의 KCl; 1 내지 5 mM의 (NH4)2SO4; 및 10 내지 40 mM의 TMAC(Tetra methyl ammonium chloride)를 포함하고, 최종 pH가 8.0 내지 9.0인 PCR 버퍼 조성물을 추가로 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the kit comprises 40 to 90 mM KCl; 1 to 5 mM (NH 4 ) 2 SO 4 ; And 10 to 40 mM of TMAC (Tetra methyl ammonium chloride), and may further include a PCR buffer composition having a final pH of 8.0 to 9.0.
본 발명은 또한, 전술한 DNA 중합효소를 이용하여 질량분석법으로 유전자 돌연변이를 검출하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of detecting gene mutation by mass spectrometry using the above-described DNA polymerase.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 방법은: (a) 분리된 생물학적시료로부터 핵산을 추출하는 단계; (b) 상기 추출한 핵산에 본 발명 DNA 중합효소를 처리하여 PCR을 수행하는 단계; 및 (c) 상기 PCR 결과 증폭 산물의 크기 또는 염기서열을 분석하는 단계;를 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the method comprises: (a) extracting a nucleic acid from an isolated biological sample; (b) performing PCR by treating the extracted nucleic acid with the DNA polymerase of the present invention; And (c) analyzing the size or base sequence of the amplification product as a result of the PCR.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, (a) 단계의 생물학적 시료는 전혈(whole blood), 혈청(serum), 혈장(plasma), 요(urine), 분변(stool), 객담(sputum), 타액(saliva), 조직, 세포, 세포 추출물 및 체외 세포 배양물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종 이상일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the biological sample in step (a) is whole blood, serum, plasma, urine, stool, sputum, saliva (saliva), tissue, cell, cell extract, and any one or more selected from the group consisting of in vitro cell culture.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, (b) 단계에서 하나 이상의 매치된 프라이머, 하나 이상의 미스매치된 프라이머 또는 하나 이상의 매치된 프라이머와 하나 이상의 미스매치된 프라이머 둘 다가 처리될 수 있고, 상기 하나 이상의 매치된 프라이머 및 하나 이상의 미스매치된 프라이머는 표적서열과 혼성화될 수 있다.According to one preferred embodiment of the present invention, in step (b), one or more matched primers, one or more mismatched primers, or both one or more matched primers and one or more mismatched primers may be processed, and the one or more Matched primers and one or more mismatched primers can hybridize to the target sequence.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 (c) 단계는 질량분석법으로 PCR 증폭 산물의 질량을 분석하는 것일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, step (c) may be to analyze the mass of the PCR amplification product by mass spectrometry.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 질량분석법은 매트릭스-보조 레이저 탈착/이온화 비행시간형(MALDI-TOF) 질량분석법, 레이저 탈착 질량분석법(LDMS), 전기분무(ES) 질량분석법, 이온 시클로트론 공명(ICR) 질량분석법, 매스 어레이(MassARRAY) 및 푸리에 변환 질량분석법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the mass spectrometry is a matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight (MALDI-TOF) mass spectrometry, laser desorption mass spectrometry (LDMS), electrospray (ES) mass spectrometry, It may be selected from the group consisting of ion cyclotron resonance (ICR) mass spectrometry, mass array (MassARRAY) and Fourier transform mass spectrometry.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 (c) 단계에서 PCR 증폭 산물의 질량을 분석하는 것은 매치된 프라이머의 증폭 산물과 미스매치되어 프라이머 증폭이 일어나지 않은 산물 사이의 디데옥시뉴클레오사이드 트리포스페이트만큼의 분자량 차이를 확인하는 것일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, analyzing the mass of the PCR amplification product in step (c) is a dideoxynucleoside tree between the amplification product of the matched primer and the product where primer amplification has not occurred. It may be to confirm the molecular weight difference as much as phosphate.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 방법은 질환의 진단, 질환의 예후 예측 또는 약물 반응성 예측에 사용될 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the method may be used to diagnose a disease, predict prognosis of a disease, or predict drug responsiveness.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 방법은 1회의 PCR로 적어도 3개 이상의 상이한 표적의 돌연변이를 동시 다발적으로 검출할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the method can detect multiple mutations of at least three different targets simultaneously by one PCR.
본 발명의 유전자 변이 특이성이 증가된 DNA 중합효소를 이용한 질량분석법은 미스매치에 의한 프라이머 말단의 연장 억제로 정상 유전자와 변이 유전자의 PCR 산물 사이의 질량 차를 증가시킴으로써, MALDI-TOF를 이용한 질량분석 시 돌연변이 검출의 정확도와 민감도를 현저하게 개선시킬 수 있다. 또한, 기존 형광 프로브를 이용한 정량 PCR 방법은 여러 개의 돌연변이 표적을 동시에 관찰하는 멀티플렉스에 기술적인 한계가 존재하였으나, 본 발명의 질량분석법을 적용하는 경우 디자인한 프라이머마다 질량 차이가 나타나므로 한번의 PCR로 최대 30-40개 정도의 서로 다른 표적의 변이를 동시 다발적으로 검출할 수 있는 멀티플렉스 기술이 가능하다.Mass spectrometry using DNA polymerase with increased genetic variation specificity of the present invention increases the mass difference between PCR products of normal genes and mutant genes by suppressing the extension of primer ends by mismatch, thereby mass spectrometry using MALDI-TOF. It can significantly improve the accuracy and sensitivity of mutant detection. In addition, the quantitative PCR method using a conventional fluorescent probe has technical limitations in multiplexes simultaneously observing multiple mutant targets, but when applying the mass spectrometry method of the present invention, mass differences appear for each designed primer, so one PCR As a result, multiplex technology capable of detecting multiple mutations of up to 30-40 different targets simultaneously is possible.
도 1은 R536K, R660V 및 R536K/R660V 변이를 각각 포함하는 Taq DNA 중합효소의 제조과정을 나타낸 것으로, (a)는 단편 PCR 및 오버랩 PCR을 도식화하여 나타낸 것이고, (b)는 단편 PCR에서 증폭된 산물을 전기영동으로 확인한 결과를 나타낸 것이며, (c)는 오버랩 PCR로 전장을 증폭하여 증폭된 산물을 전기영동으로 확인한 결과를 나타낸 것이다.Figure 1 shows the production process of Taq DNA polymerase containing each of the R536K, R660V and R536K/R660V mutations, (a) schematically shows fragment PCR and overlap PCR, (b) is amplified in fragment PCR The result of confirming the product by electrophoresis, and (c) shows the result of confirming the amplified product by electrophoresis by amplifying the entire length by overlap PCR.
도 2는 겔 추출을 위해, 제한효소 EcoRI/XbaI로 분해한 다음 SAP를 처리한 pUC19 벡터와 정제한 도 1(c)의 오버랩 PCR 산물을 전기영동으로 확인한 결과이다.Figure 2 is a result of confirming the overlap PCR product of FIG. 1(c) purified by digestion with the restriction enzyme EcoRI/XbaI and then the SAP-treated pUC19 vector for gel extraction.
도 3은 E507K, E507K/R536K, E507K/R660V 및 E507K/R536K/R660V 변이를 각각 포함하는 Taq DNA 중합효소의 제조과정 중 단편 PCR 및 오버랩 PCR을 도식화하여 나타낸 것이다. Figure 3 is a schematic diagram showing fragment PCR and overlap PCR during the preparation of Taq DNA polymerase containing E507K, E507K/R536K, E507K/R660V and E507K/R536K/R660V mutations, respectively.
도 4는 겔 추출을 위해, 제한효소 EcoRI/XbaI로 분해한 다음 SAP를 처리한 pUC19 벡터와 정제한 도 3의 오버랩 PCR 산물을 전기영동으로 확인한 결과이다.FIG. 4 shows the results of confirming by electrophoresis the overlap PCR product of FIG. 3 purified with the pUC19 vector digested with the restriction enzyme EcoRI/XbaI for gel extraction, and then with SAP.
도 5는 본 발명의 유전자 변이 특이성이 증가된 DNA 중합효소를 이용한 MALDI-TOF 질량분석법의 원리를 종래의 MALDI-TOF 질량분석법과 비교하여 나타낸 것으로, (A)는 종래의 방법을, (B)는 본 발명의 방법을 나타낸다.Figure 5 shows the principle of the MALDI-TOF mass spectrometry using the DNA polymerase with increased genetic variation specificity of the present invention compared to the conventional MALDI-TOF mass spectrometry, (A) is a conventional method, (B) Represents the method of the present invention.
도 6은 BRAF p.V600E(c.1799T>A) 돌연변이 주형을 포함하는 시료에서 단일염기연장반응 (Single Base Extension) 후 전기영동으로 돌연변이를 검출한 결과를 나타낸 것이다.Figure 6 shows the results of detecting the mutation by electrophoresis after a single base extension (Single Base Extension) in a sample containing the BRAF p.V600E (c.1799T>A) mutant template.
도 7a 내지 7e는 시료 내 BRAF p.V600E(c.1799T>A) 돌연변이 주형의 농도 (각각 0, 0.1, 0.5, 5.0 및 10%)에 따른 MALDI-TOF 질량분석법을 이용한 돌연변이 검출 결과를 나타낸 것으로, 첫 번째 박스는 실험 별 로딩 컨트롤에 해당하고, 두 번째 박스는 연장되지 않은 프라이머의 양을 나타내며, 세 번째 박스는 연장된 프라이머의 양을 나타낸다.7A to 7E show the results of mutation detection using MALDI-TOF mass spectrometry according to the concentration of BRAF p.V600E (c.1799T>A) mutant template in samples (0, 0.1, 0.5, 5.0 and 10%, respectively) , The first box corresponds to the loading control for each experiment, the second box indicates the amount of primer not extended, and the third box indicates the amount of extended primer.
도 8은 EGFR p.T790M (c.2369C>T) 돌연변이 주형을 포함하는 시료에서 단일염기연장반응 (Single Base Extension) 후 전기영동으로 돌연변이를 검출한 결과를 나타낸 것으로, 어닐링 온도 변화 (59, 61.9, 65.1 및 68℃)가 돌연변이 검출 결과에 미치는 영향을 보여준다.Figure 8 shows the results of detecting a mutation by electrophoresis after a single base extension in a sample containing the EGFR p.T790M (c.2369C>T) mutant template, changes in annealing temperature (59, 61.9 , 65.1 and 68°C).
도 9a 내지 9e는 시료 내 EGFR p.T790M (c.2369C>T) 돌연변이 주형의 농도 (각각 0, 0.1, 0.5, 5.0 및 10%)에 따른 MALDI-TOF 질량분석법을 이용한 돌연변이 검출 결과를 나타낸 것으로, 첫 번째 박스는 실험 별 로딩 컨트롤에 해당하고, 두 번째 박스는 연장되지 않은 프라이머의 양을 나타내며, 세 번째 박스는 연장된 프라이머의 양을 나타낸다.9A to 9E show the results of mutation detection using MALDI-TOF mass spectrometry according to the concentration (0, 0.1, 0.5, 5.0 and 10%, respectively) of the EGFR p.T790M (c.2369C>T) mutant template in the sample. , The first box corresponds to the loading control for each experiment, the second box indicates the amount of primer not extended, and the third box indicates the amount of extended primer.
도 10은 EGFR p.L858R(c.2573T>G) 돌연변이 주형을 포함하는 시료에서 단일염기연장반응 (Single Base Extension) 후 전기영동으로 돌연변이를 검출한 결과를 나타낸 것으로, 어닐링 온도 변화 (59, 61.9, 65.1 및 68℃)가 돌연변이 검출 결과에 미치는 영향을 보여준다.Figure 10 shows the results of detecting the mutation by electrophoresis after a single base extension (Single Base Extension) in a sample containing the EGFR p.L858R (c.2573T>G) mutant template, annealing temperature changes (59, 61.9 , 65.1 and 68°C).
도 11a 내지 11e는 시료 내 EGFR p.L858R(c.2573T>G) 돌연변이 주형의 농도 (각각 0, 0.1, 0.5, 5.0 및 10%)에 따른 MALDI-TOF 질량분석법을 이용한 돌연변이 검출 결과를 나타낸 것으로, 첫 번째 박스는 실험 별 로딩 컨트롤에 해당하고, 두 번째 박스는 연장되지 않은 프라이머의 양을 나타내며, 세 번째 박스는 연장된 프라이머의 양을 나타낸다.11A to 11E show the results of mutation detection using MALDI-TOF mass spectrometry according to the concentration (0, 0.1, 0.5, 5.0 and 10%, respectively) of the EGFR p.L858R (c.2573T>G) mutant template in the sample. , The first box corresponds to the loading control for each experiment, the second box indicates the amount of primer not extended, and the third box indicates the amount of extended primer.
도 12a 내지 12e는 BRAF p.V600E(c.1799T>A), EGFR p.T790M (c.2369C>T) 및 EGFR p.L858R(c.2573T>G)에 대해 멀티플렉스 (Multiplex)를 수행한 결과로, 첫 번째 박스는 EGFR p.T790M (c.2369C>T) 돌연변이에 대해 연장되지 않은 프라이머의 양을 나타내고, 두 번째 박스는 EGFR p.T790M (c.2369C>T) 돌연변이에 대해 연장된 프라이머의 양을 나타내며, 세 번째 박스는 실험 별 로딩 컨트롤에 해당하고, 네 번째 박스는 EGFR p.L858R(c.2573T>G) 돌연변이에 대해 연장되지 않은 프라이머의 양을 나타내며, 다섯 번째 박스는 EGFR p.L858R(c.2573T>G) 돌연변이에 대해 연장된 프라이머의 양을 나타내고, 여섯 번째 박스는 BRAF p.V600E(c.1799T>A) 돌연변이에 대해 연장되지 않은 프라이머의 양을 나타내며, 일곱 번째 박스는 BRAF p.V600E(c.1799T>A) 돌연변이에 대해 연장된 프라이머의 양을 나타낸다.12A to 12E are multiplexed for BRAF p.V600E (c.1799T>A), EGFR p.T790M (c.2369C>T) and EGFR p.L858R (c.2573T>G). As a result, the first box shows the amount of primer not extended for the EGFR p.T790M (c.2369C>T) mutation, and the second box extended for the EGFR p.T790M (c.2369C>T) mutation. The amount of primers, the third box corresponds to the experiment-specific loading control, the fourth box represents the amount of unextended primer for the EGFR p.L858R(c.2573T>G) mutation, and the fifth box represents EGFR. p.L858R(c.2573T>G) represents the amount of primer extended for mutation, the sixth box represents the amount of primer not extended for BRAF p.V600E(c.1799T>A) mutation, seventh Box indicates amount of extended primer for BRAF p.V600E (c.1799T>A) mutation.
상술한 바와 같이, MALDI-TOF를 이용한 질량분석은 ddNTP들 사이의 질량 차이가 크지 않고, 또한 검체 (조직, 혈액, 소변 등) 안에 존재하는 정상 유전자의 수에 비해 돌연변이체 유전자 숫자가 매우 적어 돌연변이 검출의 정확도나 민감도가 현저하게 낮았다. 이에 본 발명자들은 변이 특이적 DNA 중합효소를 이용하여 미스매치에 의한 프라이머 말단의 연장 억제로 정상 유전자와 변이 유전자의 PCR 산물 사이의 질량 차를 증가시킴으로써, MALDI-TOF를 이용한 질량분석 시 돌연변이 검출의 정확도와 민감도를 개선시키는 방법을 개발함으로써, 상술한 문제의 해결방안을 모색하였다.As described above, mass spectrometry using MALDI-TOF does not show a large mass difference between ddNTPs, and the number of mutant genes is very small compared to the number of normal genes present in a sample (tissue, blood, urine, etc.). The detection accuracy and sensitivity were remarkably low. Accordingly, the present inventors increased the mass difference between the PCR product of the normal gene and the mutant gene by suppressing the extension of the primer end by mismatch using mutagenesis-specific DNA polymerase, thereby detecting mutations during mass spectrometry using MALDI-TOF. By developing a method to improve the accuracy and sensitivity, a solution to the above-described problem was sought.
이하, 본원에 사용되는 용어를 설명한다.Hereinafter, terms used in the present application will be described.
"아미노산" 은 펩타이드, 폴리펩타이드, 또는 단백질에 혼입될 수 있는 임의의 단량체 단위를 지칭한다. 본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "아미노산" 은 하기 20 개의 천연 또는 유전적으로 인코딩된 알파-아미노산을 포함한다: 알라닌 (Ala 또는 A), 아르기닌 (Arg 또는 R), 아스파라긴 (Asn 또는 N), 아스파르트산 (Asp 또는 D), 시스테인 (Cys 또는 C), 글루타민 (Gln 또는 Q), 글루탐산 (Glu 또는 E), 글리신 (Gly 또는 G), 히스티딘 (His 또는 H), 이소류신 (Ile 또는 I), 류신 (Leu 또는 L), 라이신 (Lys 또는 K), 메티오닌 (Met 또는 M), 페닐알라닌 (Phe 또는 F), 프롤린 (Pro 또는 P), 세린 (Ser 또는 S), 트레오닌 (Thr 또는 T), 트립토판 (Trp 또는 W), 티로신 (Tyr 또는 Y), 및 발린 (Val 또는 V). "Amino acid" refers to any monomeric unit that can be incorporated into a peptide, polypeptide, or protein. As used herein, the term "amino acid" includes the following 20 natural or genetically encoded alpha-amino acids: alanine (Ala or A), arginine (Arg or R), asparagine (Asn or N), aspart Acid (Asp or D), cysteine (Cys or C), glutamine (Gln or Q), glutamic acid (Glu or E), glycine (Gly or G), histidine (His or H), isoleucine (Ile or I), leucine (Leu or L), lysine (Lys or K), methionine (Met or M), phenylalanine (Phe or F), proline (Pro or P), serine (Ser or S), threonine (Thr or T), tryptophan ( Trp or W), tyrosine (Tyr or Y), and valine (Val or V).
아미노산은 전형적으로 유기산이며, 이는 치환되거나 치환되지 않은 아미노기, 치환되거나 치환되지 않은 카르복시기, 및 하나 이상의 측사슬(side chain) 또는 기(group), 또는 이들 기의 임의의 유사체를 포함한다. 예시적인 측사슬은, 예를 들어, 티올, 셀레노, 술포닐, 알킬, 아릴, 아실, 케토, 아지도, 히드록실, 히드라진, 시아노, 할로, 히드라지드, 알케닐, 알키닐, 에테르, 보레이트, 보로네이트, 포스포, 포스포노, 포시핀, 헤테로시클릭, 에논, 이민, 알데히드, 에스테르, 티오산, 히드록실아민, 또는 이들 기의 임의의 조합을 포함한다.Amino acids are typically organic acids, which include substituted or unsubstituted amino groups, substituted or unsubstituted carboxy groups, and one or more side chains or groups, or any analogue of these groups. Exemplary side chains include, for example, thiol, seleno, sulfonyl, alkyl, aryl, acyl, keto, azido, hydroxyl, hydrazine, cyano, halo, hydrazide, alkenyl, alkynyl, ether, Borate, boronate, phospho, phosphono, phosphine, heterocyclic, enone, imine, aldehyde, ester, thio acid, hydroxylamine, or any combination of these groups.
본 발명의 DNA 중합효소에서, 용어 "돌연변이체"는 상응하는 자연 발생 또는 변형되지 않은 DNA 중합효소에 비해 하나 이상의 아미노산 치환을 포함하는 재조합 폴리펩타이드를 의미한다.In the DNA polymerase of the present invention, the term "mutant" refers to a recombinant polypeptide comprising one or more amino acid substitutions compared to the corresponding naturally occurring or unmodified DNA polymerase.
용어 "열안정성 중합효소" (열에 안정한 효소를 지칭함)는 열 저항성이 있으며, 후속 폴리뉴클레오타이드 신장 반응을 달성하기에 충분한 활성을 보유하고 이중가닥 핵산의 변성을 달성하기 위해 요구되는 시간 동안 승온으로 처리될 때 비가역적으로 변성 (불활성화) 되지 않는다. 본원에 사용되는 바와 같이, PCR 과 같은 반응을 사이클링하는 온도에 사용되기에 적합하다. 본원에서 비가역성 변성은 영구하고 효소 활성의 완전한 손실을 지칭한다. 열안정성 중합효소에 대해, 효소 활성은 주형 핵산 가닥에 대해 상보적인 폴리뉴클레오타이드 신장 생성물을 형성하기 위한 적절한 방식으로 뉴클레오타이드의 조합을 촉매작용하는 것을 지칭한다. 호열성 박테리아 유래 열안정성 DNA 중합효소는 예를 들어 하기를 포함한다: 써모토가 마리티마, 써무스 아쿠아티쿠스, 써무스써모필루스, 써무스 플라부스, 써모드 필리포르미스, 써무스 종 Sps17, 써무스 종 Z05, 써무스 칼도필루스, 바실러스 칼도테낙스, 써모토가 네오폴리타나, 및 써모시포 아프리카누스 유래 DNA 중합효소.The term “thermal stable polymerase” (referring to a heat stable enzyme) is heat resistant, retains sufficient activity to achieve subsequent polynucleotide elongation reactions and is treated with elevated temperature for the time required to achieve denaturation of the double-stranded nucleic acid Does not irreversibly denature (deactivate) when As used herein, it is suitable for use at temperatures cycling reactions such as PCR. Irreversible denaturation herein refers to permanent and complete loss of enzyme activity. For thermostable polymerases, enzymatic activity refers to catalyzing a combination of nucleotides in a suitable way to form a polynucleotide extension product complementary to the template nucleic acid strand. Thermostable DNA polymerases derived from thermophilic bacteria include, for example: Thermomoto maritima, thermos aquaticus, thermos thermophilus, thermos flavus, thermomod philipformis, thermos species DNA polymerase derived from Sps17, Thermos species Z05, Thermos Caldophyllus, Bacillus caldotenax, Thermomoto Neopolitana, and Thermosippo africanus.
용어 "열활성" 은 RT-PCR 및/또는 PCR 반응에서 역전사 또는 어닐링/신장 단계에 통상적으로 사용되는 온도 (즉, 45-80℃)에서 촉매 특성을 유지하는 효소를 지칭한다. 열안정성 효소는 핵산 변성에 요구되는 상승된 온도로 처리될 때 비가역적으로 불활성화되거나 변성되지 않는 것이다. 열활성 효소는 열안정성일 수 있거나 열안정성일 수 없다. 열활성 DNA 중합효소는 하기를 포함하나 이에 한정되지 않는 호열성 종 또는 중온성 종으로부터 의존적인 DNA 또는 RNA 일 수 있다.The term “thermal activity” refers to an enzyme that maintains catalytic properties at temperatures (ie 45-80° C.) commonly used for reverse transcription or annealing/extension steps in RT-PCR and/or PCR reactions. Thermostable enzymes are those that are not irreversibly inactivated or denatured when treated at elevated temperatures required for nucleic acid denaturation. The thermoactive enzyme may or may not be thermostable. The thermally active DNA polymerase can be DNA or RNA dependent from thermophilic or mesophilic species, including but not limited to:
용어 “뉴클레오타이드(nucleotide)”는 단일가닥(single strand) 또는 이중가닥(double strand) 형태로 존재하는 디옥시리보뉴클레오타이드(deoxyribonucleic acid; DNA) 또는 리보뉴클레오타이드(ribonucleic acid; RNA)이며, 다르게 특별하게 언급되어 있지 않은 한 자연의 뉴클레오타이드의 유사체를 포함할 수 있다. The term “nucleotide” is a deoxyribonucleic acid (DNA) or ribonucleic acid (RNA) that exists in the form of a single strand or a double strand, and is not specifically mentioned otherwise. Unless it can contain analogs of natural nucleotides.
용어 "핵산"은 또는 "폴리뉴클레오타이드"는 DNA 또는 RNA 중합체, 또는 이의 유사체에 상응할 수 있는 중합체를 지칭한다. 핵산은, 예를 들어, 염색체 또는 염색체 분절, 벡터 (예를 들어, 발현 벡터), 발현 카세트, 네이키드 DNA 또는 RNA 중합체, 중합효소 사슬 반응 (PCR) 의 생성물, 올리고뉴클레오타이드, 탐침, 및 프라이머일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 핵산은 예를 들어, 단일-가닥, 이중-가닥, 또는 삼중-가닥일 수 있으나 임의의 특정 길이에 한정되지 않는다. 달리 언급되지 않는 한, 특정 핵산 서열은 명시되는 임의의 서열 외에도 상보 서열을 포함하거나 이를 코딩한다.The term “nucleic acid” or “polynucleotide” refers to a polymer that can correspond to a DNA or RNA polymer, or analogs thereof. Nucleic acids can be, for example, chromosomal or chromosomal segments, vectors (eg, expression vectors), expression cassettes, naked DNA or RNA polymers, products of polymerase chain reaction (PCR), oligonucleotides, probes, and primers. Or may include it. Nucleic acids can be, for example, single-stranded, double-stranded, or triple-stranded, but are not limited to any particular length. Unless otherwise stated, certain nucleic acid sequences include or encode complementary sequences in addition to any sequence specified.
용어 "프라이머" 는 폴리뉴클레오타이드 신장이 개시되는 조건 하에 놓일 때 주형-방향으로 핵산 합성의 개시점으로서 작용할 수 있는 폴리뉴클레오타이드를 지칭한다. 프라이머는 또한 de novo RNA 합성 및 시험관내 전사-관련 공정의 개시제로서 포함되는, 다양한 기타 올리고뉴클레오타이드-중재 합성 공정에서 사용될 수 있다. 프라이머는 전형적으로는, 단일-가닥 올리고뉴클레오타이드 (예를 들어, 올리고데옥시리보뉴클레오타이드)이다. 프라이머의 적절한 길이는 전형적으로는 6 내지 40 개의 뉴클레오타이드 범위, 보다 전형적으로는 15 내지 35 개의 뉴클레오타이드 범위에서 의도되는 사용에 따라 달라진다. 짧은 프라이머 분자는 일반적으로 주형과 충분히 안정적인 혼성화 착물을 형성하기 위해 보다 저온의 온도를 요구한다. 프라이머는 주형의 정확한 서열을 반영하는데 요구되지 않으나, 프라이머가 신장되기 위한 주형과 혼성화되기 위해 충분히 상보적이어야만 한다. 특정 구현예에서, 용어 "프라이머 쌍"은 증폭되는 핵산 서열의 5'-말단에 상보적으로 혼성화되는 5'-센스 프라이머를 포함하고, 증폭되는 서열의 3' 말단에 혼성화되는 3'-안티센스 프라이머를 포함하는 프라이머의 세트를 의미한다. 프라이머는, 필요한 경우, 분광학적, 광화학적, 생화학적, 면역화학적 또는 화학적 수단에 의해 검출될 수 있는 표지를 혼입함으로써 표지될 수 있다. 예를 들어, 유용한 표지는 하기를 포함한다: 32P, 형광 염료, 전자-덴스 시약, 효소 (ELISA 분석에서 통상적으로 사용됨), 비오틴, 또는 합텐 및 항혈청 또는 모노클로날 항체가 이용될 수 있는 단백질.The term “primer” refers to a polynucleotide that can serve as a starting point for nucleic acid synthesis in the template-direction when placed under conditions where polynucleotide elongation is initiated. Primers can also be used in a variety of other oligonucleotide-mediated synthesis processes, including as initiators of de novo RNA synthesis and in vitro transcription-related processes. Primers are typically single-stranded oligonucleotides (eg, oligodeoxyribonucleotides). The appropriate length of the primer will typically depend on the intended use in the range of 6 to 40 nucleotides, more typically in the range of 15 to 35 nucleotides. Short primer molecules generally require a lower temperature to form a sufficiently stable hybridization complex with the template. Primers are not required to reflect the exact sequence of the template, but must be sufficiently complementary to hybridize with the template for elongation of the primer. In certain embodiments, the term “primer pair” includes a 5′-sense primer that hybridizes complementarily to the 5′-end of the amplified nucleic acid sequence, and a 3′-antisense primer that hybridizes to the 3′ end of the amplified sequence. Means a set of primers comprising Primers can be labeled, if necessary, by incorporating a label that can be detected by spectroscopic, photochemical, biochemical, immunochemical or chemical means. For example, useful labels include: 32 P, fluorescent dyes, electron-dense reagents, enzymes (usually used in ELISA assays), biotin, or haptens and proteins in which antiserum or monoclonal antibodies can be used. .
용어 "5'-핵산가수분해효소(nuclease) 프로브"는 핵산 검출을 표적화하기 위해 5'-핵산가수분해효소 반응에서 사용되는 하나 이상의 발광 표지 부분을 포함하는 올리고뉴클레오타이드를 지칭한다. 몇몇 구현예에서, 예를 들어, 5'-핵산가수분해효소 프로브는 오직 단일 발광 부분 (예를 들어, 형광 염료, 등)을 포함한다. 특정 구현예에서, 5'-핵산가수분해효소 프로브는, 프로브가 선택 조건 하에서 헤어핀 구조를 형성할 수 있도록 자가-상보적 영역을 포함한다. 몇몇 구현예에서, 5'-핵산가수분해효소 프로브는, 2개 이상의 표지 부분을 포함하고, 2개 중 하나의 표지가 올리고뉴클레오타이드로부터 분리되거나 분해된 후 방사 강도가 증가하여 방출된다. 특정 구현예에서, 5'-핵산가수분해효소 프로브는 2개의 상이한 형광 염료, 예를 들어 5'-말단 리포터 염료 및 3'-말단 소광제 염료 또는 부분과 표지된다. 몇몇 구현예에서, 5'-뉴클레아제 탐침은, 말단 위에 더하여, 또는 말단 위치 이외의 하나 이상의 위치에서 표지된다. 프로브가 원래대로인 경우, 전형적으로, 리포터 염료로부터 형광 방출이 부분 이상 소광되도록 2 개의 형광물질 사이에서 에너지 이동이 발생한다. 중합효소 사슬 반응의 신장 단계동안, 예를 들어 주형 핵산에 결합되는 5'-핵산가수분해효소 프로브가 리포터 염료의 형광 발광이 더 이상 소광되지 않도록 하는 활성을 갖는 예를 들어, Taq 중합효소 또는 다른 중합효소의 5' 내지 3'-핵산가수분해효소 활성에 의해 분해된다. 몇몇 구현예에서, 5'-핵산가수분해효소 프로브가 둘 이상의 상이한 리포터 염료 및 3'-말단 소광제 염료 또는 부분과 표지될 수 있다.The term “5′-nuclease probe” refers to an oligonucleotide comprising at least one luminescent label moiety used in a 5′-nuclease reaction to target nucleic acid detection. In some embodiments, for example, the 5'-nuclease hydrolyzate probe comprises only a single luminescent moiety (eg, fluorescent dye, etc.). In certain embodiments, the 5'-nuclease probe contains a self-complementary region so that the probe can form a hairpin structure under selective conditions. In some embodiments, the 5'-nuclease hydrolyzate probe comprises two or more labeling moieties, and one of the two labels is released from the oligonucleotide after being separated or degraded to increase the emission intensity. In certain embodiments, the 5'-nuclease hydrolase probe is labeled with two different fluorescent dyes, for example a 5'-terminal reporter dye and a 3'-terminal quencher dye or moiety. In some embodiments, the 5'-nuclease probe is labeled in addition to, or at one or more positions other than the terminal position. When the probe is intact, energy transfer typically occurs between the two phosphors such that the fluorescence emission from the reporter dye is partially extinguished. During the elongation phase of the polymerase chain reaction, for example, a 5'-nucleic acid hydrolase probe bound to the template nucleic acid has an activity such that the fluorescence of the reporter dye is no longer quenched, for example, Taq polymerase or other Degraded by the 5'to 3'-nucleic acid hydrolase activity of the polymerase. In some embodiments, a 5'-nuclease probe can be labeled with two or more different reporter dyes and a 3'-terminal quencher dye or moiety.
핵산 염기, 뉴클레오시드 트리포스페이트, 또는 뉴클레오타이드를 지칭할 때 용어 "통상적인" 또는 "천연"은, 기술되는 폴리뉴클레오타이드에서 천연 발생하는 것을 지칭한다 (즉, DNA 에 대해 이들은 dATP, dGTP, dCTP 및 dTTP임). 또한, dITP, 및 7-데아자-dGTP 는 dGTP 대신 빈번히 이용되며 서열화와 같은 시험관내 DNA 합성 반응에서 dATP 대신 이용될 수 있다.The term “conventional” or “natural” when referring to a nucleic acid base, nucleoside triphosphate, or nucleotide refers to naturally occurring polynucleotides described (ie, for DNA, they are dATP, dGTP, dCTP and dTTP). In addition, dITP, and 7-deaza-dGTP are frequently used instead of dGTP and can be used instead of dATP in in vitro DNA synthesis reactions such as sequencing.
핵산 염기, 뉴클레오시드, 또는 뉴클레오타이드를 지칭할 때 용어 "통상적이지 않은" 또는 "변형된" 은, 특정 폴리뉴클레오타이드에서 천연적으로 발생하는 통상적인 염기, 뉴클레오시드, 또는 뉴클레오타이드의 변형, 유도체 또는 유사체를 포함한다. 특정한 통상적이지 않은 뉴클레오타이드는 통상적인 dNTP 와 비교하여 리보오스 당의 2' 위치에서 변형된다. 따라서, RNA 에 대해 자연 발생 뉴클레오타이드가 리보뉴클레오타이드 (즉, ATP, GTP, CTP, UTP, 집합적 rNTP)이더라도, 뉴클레오타이드가 당의 2' 위치에서 히드록실기를 갖기 때문에, 이는 비교하여 dNTP가 부재하고, 본원에 사용되는 바와 같이, 리보뉴클레오타이드는 DNA 중합효소에 대한 기질로서 통상적이지 않은 뉴클레오타이드다. 본원에 사용되는 바와 같이, 통상적이지 않은 뉴클레오타이드는 핵산 서열화에 대한 종결자로서 사용되는 화합물을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 예시적인 종결자 화합물은 2',3'-디데옥시 구조를 갖는 화합물을 포함하나 이에 한정되지 않으며, 이는 디데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트로서 지칭된다. 디데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트 ddATP, ddTTP, ddCTP 및 ddGTP 는 ddNTP 로서 집합적으로 지칭된다. 종결자 화합물의 추가의 예는 리보뉴클레오타이드의 2'-PO4 유사체를 포함한다. 다른 통상적이지 않은 뉴클레오타이드는 포스포로티오에이트 dNTP ([[α]-S]dNTP), 5'-[α]-보라노-dNTP, [α]-메틸-포스포네이트 dNTP, 및 리보뉴클레오시드 트리포스페이트 (rNTP) 를 포함한다. 통상적이지 않은 염기는 방사성 동위원소, 예컨대 32P, 33P, 또는 35S; 형광 표지; 화학발광의 표지; 생물발광의 표지; 합텐 표지 예컨대 비오틴; 또는 효소 표지 예컨대 스트렙타비딘 또는 아비딘으로 표지될 수 있다. 형광 표지는, 음성으로 하전된 염료, 예컨대 플루오세인 패밀리의 염료, 또는 중성으로 하전된 염료, 예컨대 로다민 패밀리의 염료, 또는 양성으로 하전된 염료, 예컨대 시아닌 패밀리의 염료를 포함할 수 있다. 플루오세인 패밀리의 염료는, 예를 들어, FAM, HEX, TET, JOE, NAN 및 ZOE를 포함한다. 로다민 패밀리의 염료는 Texas Red, ROX, R110, R6G, 및 TAMRA를 포함한다. FAM, HEX, TET, JOE, NAN, ZOE, ROX, R110, R6G, Texas Red 및 TAMRA로 라벨링된 다양한 염료 또는 뉴클레오타이드는 Perkin-Elmer (Boston, MA), Applied Biosystems (Foster City, CA), 또는 Invitrogen/Molecular Probes (Eugene, OR) 에 의해 시판된다. 시아닌 패밀리의 염료는 Cy2, Cy3, Cy5, 및 Cy7 을 포함하고, GE Healthcare UK Limited (Amersham Place, Little Chalfont, Buckinghamshire, England)에 의해 시판된다.The term “unconventional” or “modified” when referring to a nucleic acid base, nucleotide, or nucleotide, is a conventional base, nucleotide, or modification, derivative, or nucleotide that occurs naturally in a particular polynucleotide, or Analogs. Certain unusual nucleotides are modified at the 2'position of the ribose sugar compared to conventional dNTP. Thus, even though naturally occurring nucleotides for RNA are ribonucleotides (i.e., ATP, GTP, CTP, UTP, collective rNTP), since nucleotides have hydroxyl groups at the 2'position of the sugar, this is compared to the absence of dNTP, As used herein, ribonucleotides are unusual nucleotides as substrates for DNA polymerases. As used herein, unusual nucleotides include, but are not limited to, compounds used as terminators for nucleic acid sequencing. Exemplary terminator compounds include, but are not limited to, compounds having a 2',3'- dideoxy structure, referred to as dideoxynucleoside triphosphate. Dideoxynucleoside triphosphate ddATP, ddTTP, ddCTP and ddGTP are collectively referred to as ddNTP. Additional examples of terminator compounds include 2'-PO 4 analogues of ribonucleotides. Other unusual nucleotides are phosphorothioate dNTP ([[α]-S]dNTP), 5'-[α]-borano-dNTP, [α]-methyl-phosphonate dNTP, and ribonucleosides Triphosphate (rNTP). Uncommon bases include radioactive isotopes such as 32 P, 33 P, or 35 S; Fluorescent labels; A label for chemiluminescence; Bioluminescent markers; Hapten labels such as biotin; Or it can be labeled with an enzyme label such as streptavidin or avidin. Fluorescent labels can include negatively charged dyes, such as the dyes of the fluorescein family, or neutrally charged dyes, such as the dyes of the rhodamine family, or positively charged dyes, such as the dyes of the cyanine family. Dyes of the fluorescein family include, for example, FAM, HEX, TET, JOE, NAN and ZOE. Rhodamine family dyes include Texas Red, ROX, R110, R6G, and TAMRA. Various dyes or nucleotides labeled FAM, HEX, TET, JOE, NAN, ZOE, ROX, R110, R6G, Texas Red and TAMRA are Perkin-Elmer (Boston, MA), Applied Biosystems (Foster City, CA), or Invitrogen /Molecular Probes (Eugene, OR). The cyanine family dyes include Cy2, Cy3, Cy5, and Cy7, and are marketed by GE Healthcare UK Limited (Amersham Place, Little Chalfont, Buckinghamshire, England).
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열에서 507번째 아미노산 잔기인 글루탐산(E)이 리신(K)으로 치환되고, 536번째 아미노산 잔기인 아르기닌(R)이 리신(K)으로 치환되며, 660번째 아미노산 잔기인 아르기닌(R)이 발린(V)으로 치환된 Taq 중합효소를 포함하는, 질량분석법을 이용한 유전자 돌연변이 검출에 사용하기 위한 DNA 중합효소를 제공한다.In the present invention, in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, the 507th amino acid residue, glutamic acid (E), is substituted with lysine (K), the 536th amino acid residue, arginine (R), is replaced with lysine (K), and the 660th amino acid residue. Provided is a DNA polymerase for use in detecting gene mutations using mass spectrometry, including Taq polymerase in which phosphorus arginine (R) is substituted with valine (V).
상기 "Taq 중합효소"는 고온성 세균인 써모스 아쿠아티쿠스(Thermus aquaticus)의 이름을 따서 명명된 내열성 DNA 중합효소로 상기 세균으로부터 최초로 분리되었다. 써모스 아쿠아티쿠스는 온천 및 열수 분출공에 서식하는 세균으로, Taq 중합효소는 PCR 과정에서 요구되는 단백질 변성 조건 (고온)을 견딜 수 있는 효소로 확인되었다. Taq 중합효소의 최적 활성온도는 75-80 ℃이고, 92.5 ℃에서 2시간 이상, 95 ℃에서 40분, 97.5 ℃에서 9분의 반감기를 가지며, 72 ℃에서 10초 이내에 1000개의 염기쌍 DNA를 복제할 수 있다. 이는 3'→5' 핵산말단가수분해효소(exonuclease) 교정 활성이 결여되어 있으며, 9,000개의 뉴클레오타이드 중 약 1개에서 오류율이 측정된다. 예를 들어 내열성 Taq를 사용하면 고온(60 ℃ 이상)에서 PCR을 실행할 수 있다. Taq 중합효소에 대하여 서열번호 1에 나타낸 아미노산 서열이 기준 서열로 사용된다.The "Taq polymerase" was a thermophilic DNA polymerase named after the thermophilic bacterium Thermus aquaticus and was first isolated from the bacteria. Thermos Aquaticus is a bacterium inhabiting hot springs and hot water jets, and Taq polymerase has been identified as an enzyme capable of withstanding the protein denaturation conditions (high temperature) required in PCR. The optimum activity temperature of Taq polymerase is 75-80 ℃, has a half-life of 9 hours at 22.5 hours at 92.5 ℃, 40 minutes at 95 ℃, 9 minutes at 97.5 ℃, and replicates 1000 base pair DNA within 10 seconds at 72 ℃ Can. It lacks 3'→5' nucleic acid endonuclease correcting activity, and the error rate is measured in about 1 out of 9,000 nucleotides. For example, using the heat-resistant Taq, PCR can be performed at high temperatures (above 60°C). The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 for Taq polymerase is used as a reference sequence.
본 발명에서, 서열번호 1의 아미노산 서열에서 507번째 아미노산 잔기가 글루탐산(E)에서 리신(K)으로 치환되고, 536번째 아미노산 잔기가 아르기닌(R)에서 리신(K)으로 치환되며, 660번째 아미노산 잔기가 아르기닌(R)에서 발린(V)으로 치환된 Taq 중합효소는 "E507K/R536K/R660V"로 명명하였고, 이의 아미노산 서열 및 뉴클레오티드 서열을 각각 서열번호 2와 서열번호 20에 나타내었다.In the present invention, the 507th amino acid residue in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is substituted with lysine (K) in glutamic acid (E), the 536th amino acid residue is substituted with lysine (K) in arginine (R), and the 660th amino acid Taq polymerase in which the residue is substituted with arginine (R) to valine (V) was designated as “E507K/R536K/R660V”, and its amino acid sequence and nucleotide sequence are shown in SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 20, respectively.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 DNA 중합효소는 매트릭스-보조 레이저 탈착/이온화 비행시간형(MALDI-TOF) 질량분석법, 레이저 탈착 질량분석법(LDMS), 전기분무(ES) 질량분석법, 이온 시클로트론 공명(ICR) 질량분석법, 매스 어레이(MassARRAY) 및 푸리에 변환 질량분석법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 질량분석법에 사용될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the DNA polymerase of the present invention is a matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight (MALDI-TOF) mass spectrometry, laser desorption mass spectrometry (LDMS), electrospray (ES) mass spectrometry , Ion cyclotron resonance (ICR) mass spectrometry, Mass Array (MassARRAY) and Fourier transform mass spectrometry.
본 발명은 또한, 전술한 DNA 중합효소 및/또는 하나 이상의 매치된 프라이머, 하나 이상의 미스매치된 프라이머 또는 하나 이상의 매치된 프라이머와 하나 이상의 미스매치된 프라이머 둘 다를 포함하는, 질량분석법을 이용한 유전자 돌연변이 검출에 사용하기 위한 키트를 제공한다.The present invention also detects gene mutations using mass spectrometry, comprising the DNA polymerase and/or one or more matched primers, one or more mismatched primers, or both one and more matched primers and one or more mismatched primers as described above. It provides a kit for use in.
본 발명의 키트에서 있어서, 상기 하나 이상의 매치된 프라이머 및 하나 이상의 미스매치된 프라이머는 표적서열과 혼성화될 수 있으며, 상기 미스매치된 프라이머는 혼성화되는 표적서열에 대하여 이의 3' 말단에 비표준 뉴클레오타이드를 포함할 수 있다.In the kit of the present invention, the one or more matched primers and one or more mismatched primers can be hybridized with the target sequence, and the mismatched primers contain non-standard nucleotides at the 3'end of the hybridized target sequence. can do.
상기 미스매치된 프라이머는 표적서열과 혼성화되도록 충분히 상보적이어야 하지만 표적서열의 정확한 서열을 반영하지 않은 혼성 올리고뉴클레오타이드이다.The mismatched primer is a hybrid oligonucleotide that must be sufficiently complementary to hybridize with the target sequence but does not reflect the exact sequence of the target sequence.
상기 "표준 뉴클레오타이드 (canonical nucleotide)" 또는 "상보적 뉴클레오타이드"는 표준 왓슨-크릭 염기쌍, A-U, A-T 및 G-C를 의미한다.“Standard canonical nucleotides” or “complementary nucleotides” refer to standard Watson-Crick base pairs, A-U, A-T and G-C.
상기 "비표준 뉴클레오타이드(non-canonical nucleotide)" 또는 "비상보적 뉴클레오타이드"는 왓슨-크릭 염기쌍 외에 A-C, A-G, G-U, G-T, T-C, T-U, A-A, G-G, T-T, U-U, C-C, C-U를 의미한다.The "non-canonical nucleotide" or "non-complementary nucleotide" means A-C, A-G, G-U, G-T, T-C, T-U, A-A, G-G, T-T, U-U, C-C, C-U in addition to Watson-Crick base pair.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 질량분석법을 위한 키트는 ddATP, ddTTP, ddCTP 또는 ddGTP와 같은 디데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트(ddNTP)를 추가로 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the kit for mass spectrometry may further include dideoxynucleoside triphosphate (ddNTP) such as ddATP, ddTTP, ddCTP or ddGTP.
본 발명은 또한, 전술한 DNA 중합효소를 이용하여 질량분석법으로 유전자 돌연변이를 검출하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of detecting gene mutation by mass spectrometry using the above-described DNA polymerase.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 방법은: (a) 분리된 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 단계; (b) 상기 추출한 핵산에 본 발명의 중합효소를 처리하여 PCR을 수행하는 단계; 및 (c) 상기 PCR 결과 증폭 산물의 크기 또는 염기서열을 분석하는 단계를 포함할 수 있다.According to one preferred embodiment of the present invention, the method comprises: (a) extracting a nucleic acid from an isolated biological sample; (b) performing PCR by treating the extracted nucleic acid with the polymerase of the present invention; And (c) analyzing the size or base sequence of the amplification product as a result of the PCR.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 (a) 단계의 생물학적 시료는 전혈(whole blood), 혈청(serum), 혈장(plasma), 요(urine), 분변(stool), 객담(sputum), 타액(saliva), 조직, 세포, 세포 추출물 및 체외 세포 배양물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종 이상일 수 있다.In the method of the present invention, the biological sample in step (a) is whole blood, serum, plasma, urine, stool, sputum, saliva ), tissues, cells, cell extracts and in vitro cell cultures.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 (b) 단계에서 하나 이상의 매치된 프라이머, 하나 이상의 미스매치된 프라이머 또는 하나 이상의 매치된 프라이머와 하나 이상의 미스매치된 프라이머 둘 다가 처리될 수 있고, 상기 하나 이상의 매치된 프라이머 및 하나 이상의 미스매치된 프라이머는 표적서열과 혼성화될 수 있다.In the method of the present invention, in step (b), one or more matched primers, one or more mismatched primers, or both one or more matched primers and one or more mismatched primers may be processed, and the one or more matched The primer and one or more mismatched primers can hybridize to the target sequence.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 (b) 단계에서 DNA 중합효소의 활성을 증가시키기 위한 PCR 버퍼 조성물이 처리될 수 있다.In the method of the present invention, in the step (b), a PCR buffer composition for increasing the activity of the DNA polymerase can be processed.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 PCR 버퍼 조성물은 25 내지 100 mM의 KCl; 및 1 내지 7 mM의 (NH4)2SO4;를 포함하고, 최종 pH가 8.0 내지 9.5인 PCR 버퍼 조성물을 추가로 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the PCR buffer composition is 25 to 100 mM KCl; And 1 to 7 mM (NH 4 ) 2 SO 4 ; and may further include a PCR buffer composition having a final pH of 8.0 to 9.5.
보다 바람직하게, 상기 키트는 40 내지 90 mM의 KCl; 및 1 내지 5 mM의 (NH4)2SO4;를 포함하고, 최종 pH가 8.0 내지 9.0인 PCR 버퍼 조성물을 추가로 포함할 수 있다.More preferably, the kit comprises 40 to 90 mM KCl; And 1 to 5 mM (NH 4 ) 2 SO 4 ; and may further include a PCR buffer composition having a final pH of 8.0 to 9.0.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 키트는 25 내지 100 mM의 KCl; 1 내지 7 mM의 (NH4)2SO4; 및 5 내지 50 mM의 TMAC(Tetra methyl ammonium chloride)를 포함하고, 최종 pH가 8.0 내지 9.5인 PCR 버퍼 조성물을 추가로 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the kit comprises 25 to 100 mM KCl; 1 to 7 mM (NH 4 ) 2 SO 4 ; And 5 to 50 mM of TMAC (Tetra methyl ammonium chloride), and may further include a PCR buffer composition having a final pH of 8.0 to 9.5.
보다 바람직하게, 상기 키트는 40 내지 90 mM의 KCl; 1 내지 5 mM의 (NH4)2SO4; 및 10 내지 40 mM의 TMAC(Tetra methyl ammonium chloride)를 포함하고, 최종 pH가 8.0 내지 9.0인 PCR 버퍼 조성물을 추가로 포함할 수 있다.More preferably, the kit comprises 40 to 90 mM KCl; 1 to 5 mM (NH 4 ) 2 SO 4 ; And 10 to 40 mM of TMAC (Tetra methyl ammonium chloride), and may further include a PCR buffer composition having a final pH of 8.0 to 9.0.
본 발명의 키트는 KCl, (NH4)2SO4, 및 TMAC 이외에도 Tris·Cl (pH 8.0 내지 9.5), MaCl2, Tween 20, 및 BSA (Bovine serum albumin)을 더 포함할 수 있으며, 이들 구성의 농도는 통상의 기술자가 적절한 범위로 조절하여 사용할 수 있다.The kit of the present invention may further include TrisCl (pH 8.0 to 9.5), MaCl 2 , Tween 20, and Bovine serum albumin (BSA) in addition to KCl, (NH 4 ) 2 SO 4 , and TMAC, and these components The concentration of can be used by a person skilled in the art to adjust to an appropriate range.
상기와 같은 PCR 버퍼 조성물은 본 발명의 DNA 중합효소의 활성을 현저하게 향상시킴으로써 신뢰성 있는 유전자 변이-특이적 증폭을 가능하게 한다.The PCR buffer composition as described above enables reliable gene mutation-specific amplification by remarkably improving the activity of the DNA polymerase of the present invention.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 (b) 단계는 단일염기연장반응(Single Base Extension, SBE)으로 수행될 수 있다. 상기 단일염기연장반응은 분석하고자 하는 변이 위치에 근접한 프라이머를 표적 유전자에 붙이고 DNA 중합효소와 ddNTP를 이용하여 삽입된 염기를 동정하는 기술로서 단일염기변이 분석에 효율적이다.In the method of the present invention, step (b) may be performed as a single base extension (SBE). The single-base extension reaction is a technique for attaching a primer close to a mutation site to be analyzed to a target gene and identifying a base inserted using DNA polymerase and ddNTP, which is efficient for single-base mutation analysis.
따라서, 본 발명의 방법은 단일염기다형성 (Single Nucleotide Polymorphism, SNP) 검출에 유용하다.Therefore, the method of the present invention is useful for detecting single nucleotide polymorphism (SNP).
본 발명의 방법에 있어서, 상기 (c) 단계는 질량분석법으로 PCR 증폭 산물의 질량을 분석하는 것일 수 있다.In the method of the present invention, step (c) may be to analyze the mass of the PCR amplification product by mass spectrometry.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 질량분석법은 매트릭스-보조 레이저 탈착/이온화 비행시간형(MALDI-TOF) 질량분석법, 레이저 탈착 질량분석법(LDMS), 전기분무(ES) 질량분석법, 이온 시클로트론 공명(ICR) 질량분석법, 매스 어레이(MassARRAY) 및 푸리에 변환 질량분석법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.In the method of the present invention, the mass spectrometry is a matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight (MALDI-TOF) mass spectrometry, laser desorption mass spectrometry (LDMS), electrospray (ES) mass spectrometry, ion cyclotron resonance ( ICR) mass spectrometry, mass array (MassARRAY) and Fourier transform mass spectrometry.
이외에도 본 발명의 방법은 PCR 증폭 산물을 이용하여 염기서열을 분석하는 다양한 기술, 예를 들어 마이크로어레이 칩 또는 질량을 측정할 수 있는 다양한 분석기기 예를 들어 LC-MS와 같은 염기서열 분석기술에 적용될 수 있는 기반기술로서 이해되어야 할 것이다.In addition, the method of the present invention is applied to various techniques for analyzing sequencing using PCR amplification products, for example, a microarray chip or various analyzers capable of measuring mass, for example, sequencing analysis techniques such as LC-MS. It should be understood as a possible base technology.
바람직하게는, 본 발명의 방법은 MALDI-TOF 질량분석법(MALDI-TOF mass spectrometer)으로 PCR 증폭 산물의 질량을 분석할 수 있다. 이는 유전형질분석(genotyping) 등 다양한 유전체 연구에 적용가능한 멀티플렉싱 분석방법으로, 적은 비용으로 다수의 샘플과 타겟을 빠르게 분석하고자 하는 경우 또는 특정 표적에 대해서만 맞춤형(customized) 분석을 하고자 하는 경우 등에 사용될 수 있다.Preferably, the method of the present invention can analyze the mass of the PCR amplification product by MALDI-TOF mass spectrometry. This is a multiplexing analysis method applicable to various genome studies, such as genotyping, and can be used to quickly analyze a large number of samples and targets at a low cost, or to perform a customized analysis only for a specific target. have.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 c) 단계에서 PCR 증폭 산물의 질량을 분석하는 것은 매치된 프라이머의 증폭 산물과 미스매치되어 프라이머 증폭이 일어나지 않은 산물 사이의 디데옥시뉴클레오사이드 트리포스페이트만큼의 분자량 차이를 확인하는 것일 수 있다.In the method of the present invention, analyzing the mass of the PCR amplification product in step c) differs in molecular weight by dideoxynucleoside triphosphate between the amplification product of the matched primer and the product that is not mismatched and primer amplification has not occurred. It may be to check.
도 5에 나타난 바와 같이, 기존의 MALDI-TOF 분자량 정량방법(A)에서 PCR을 통한 유전자 증폭방법은 ddNTP(Dideoxynecleotide)를 첨가하면 유전자 증폭이 ddNTP가 첨가된 자리에서 멈춘다. 따라서, 기존 방법은 변이가 있는 뉴클레오타이드 직전까지(-1) 상보결합하는 프라이머를 디자인하여 이용하고, ddNTP를 첨가하여 PCR를 실행한다. 이러한 PCR의 산물을 MALDI-TOF를 이용하여 질량분석하면 마지막 첨가된 ddNTP의 질량차이를 확인할 수 있고 이를 통해 유전자 변이를 검출할 수 있었다. 그러나 ddNTP들 사이의 질량 차이가 크지 않고, 또한 검체 (조직, 혈액, 소변 등) 안에 존재하는 정상 유전자의 수에 비해 돌연변이체 유전자 숫자가 매우 적어 돌연변이 검출의 정확도나 민감도가 현저하게 낮았다.As shown in Figure 5, in the conventional method for amplifying a gene through PCR in the MALDI-TOF molecular weight quantification method (A), when ddNTP (Dideoxynecleotide) is added, gene amplification stops at the place where ddNTP is added. Therefore, the conventional method is to design and use a primer that complementarily binds to (-1) immediately before the nucleotide with mutation, and performs PCR by adding ddNTP. Mass spectrometry of these PCR products using MALDI-TOF confirmed the mass difference of the last added ddNTP, and through this, gene mutation was detected. However, the mass difference between ddNTPs is not large, and the number of mutant genes is very small compared to the number of normal genes present in a sample (tissue, blood, urine, etc.), so the accuracy or sensitivity of mutation detection is significantly lower.
이에 반해, 본 발명의 기존의 MALDI-TOF 분자량 정량방법(도 1(B))은 변이 유전자의 경우에는 정상적으로 증폭되어 ddNTP가 다음의 위치에 결합할 수 있으나, 정상 유전자의 경우에는 변이 뉴클레오타이드 위치에서의 미스매치에 의해 증폭이 억제되므로 다음 위치에 ddNTP 만큼의 질량 차이가 발생하므로 기존 MALDI-TOF 분자량 정량방법에 비해 정확도와 민감도를 현저하게 개선시킬 수 있다.On the other hand, the existing MALDI-TOF molecular weight quantification method of the present invention (FIG. 1(B)) is amplified normally in the case of a mutant gene and ddNTP can bind to the following position, but in the case of a normal gene, the mutant nucleotide position Since amplification is suppressed by mismatch of, a mass difference of ddNTP occurs at the next position, so accuracy and sensitivity can be significantly improved compared to the conventional MALDI-TOF molecular weight quantification method.
따라서, 본 발명의 방법은 유전형질분석(genotyping) 등 다양한 유전체 연구뿐만 아니라, 생체 외 진단(In-Vitro Diagnostic, IVD)에 적용될 수 있다.Therefore, the method of the present invention can be applied to various genome studies such as genotyping, as well as in-vitro diagnostic (IVD).
구체적으로, 본 발명의 방법은 질환의 진단, 질환의 예후 예측 또는 약물 반응성 예측에 사용될 수 있다. 상기 질환은 암일 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니며, 특정 질환과 관련된 유전자 변이 검출을 통해 진단할 수 있는 질환이라면 제한 없이 포함할 수 있다.Specifically, the method of the present invention can be used for diagnosis of disease, prediction of disease prognosis, or drug reactivity prediction. The disease may be cancer, but is not limited thereto, and any disease that can be diagnosed through detection of genetic variation related to a specific disease may be included without limitation.
본 발명에서, 용어 "예후"란, 질환의 경과 및 결과를 미리 예측하는 행위를 의미한다. 보다 구체적으로, 예후 예측이란 질환의 치료 후 경과는 환자의 생리적 또는 환경적 상태에 따라 달라질 수 있으며, 이러한 환자의 상태를 종합적으로 고려하여 치료 후 병의 경과를 예측하는 모든 행위를 의미하는 것으로 해석될 수 있다.In the present invention, the term "prognosis" refers to the act of predicting the course and outcome of a disease in advance. More specifically, the prognosis prediction can be interpreted to mean any action that predicts the course of the disease after treatment by comprehensively taking into account the patient's physiological or environmental conditions. Can be.
상기 예후 예측은 특정 질환의 치료 후, 해당 질환의 경과 및 완치여부를 미리 예상하여 환자의 무병생존율 또는 생존율을 예측하는 행위로 해석될 수 있다. 예를 들어, "예후가 좋다"라고 예측하는 것은 질환의 치료 후 환자의 무병생존율 또는 생존율이 높은 수준을 나타내어, 환자가 치료될 가능성이 높다는 것을 의미하고, "예후가 나쁘다"라고 예측하는 것은 질환의 치료 후 환자의 무병생존율 또는 생존율이 낮은 수준을 나타내어, 질환이 재발하거나 또는 해당 질환으로 인하여 사망할 가능성이 높다는 것을 의미한다.The prognosis prediction may be interpreted as an action of predicting the disease-free survival rate or survival rate of a patient in advance by predicting the progress and complete cure of the disease after treatment of a specific disease. For example, predicting that "the prognosis is good" means that the patient has a high probability of being treated without disease or having a high survival rate after treatment of the disease, and predicting that the "prognosis is bad" is a disease After treatment, the patient's disease-free survival rate or survival rate is low, indicating that the disease is likely to recur or die from the disease.
본 발명의 용어 "무병생존율"이란, 특정 질환의 치료 후, 환자가 해당 질환의 재발 없이 생존할 수 있는 가능성을 의미한다.The term "no disease survival rate" of the present invention means the possibility that a patient can survive without recurrence of the disease after treatment of the specific disease.
본 발명의 용어 "생존율"이란, 특정 질환의 치료 후, 환자가 해당 질환의 재발여부에 관계 없이 생존할 수 있는 가능성을 의미한다.The term "survival rate" of the present invention means the possibility that a patient can survive regardless of whether or not the disease recurs after treatment of a specific disease.
본 발명의 방법은 각각의 상이한 표적 돌연변이에 대한 프라이머의 길이를 조절함으로써 단 1회의 PCR만으로 적어도 3개 이상의 상이한 표적 돌연변이를 동시 다발적으로 검출할 수 있으며, 예를 들어, 3개 내지 40개의 상이한 표적 돌연변이를 동시 다발적으로 검출할 수 있다.The method of the present invention can simultaneously detect multiple target mutants of at least 3 different target mutants simultaneously with only one PCR by adjusting the length of the primers for each different target mutant, for example 3 to 40 different Target mutations can be detected simultaneously and multiple times.
이하 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명 할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples. These examples are only for explaining the present invention in more detail, whereby it will be apparent to those skilled in the art that the technical scope of the present invention is not limited to these examples.
[실시예 1][Example 1]
Taq 중합효소의 돌연변이유발Mutagenesis of Taq polymerase
1-1. 단편 PCR1-1. Fragment PCR
본 실시예에서는 서열번호 1의 아미노산 서열에서 536번째 아미노산 잔기를 아르기닌에서 리신으로 치환된 Taq DNA 중합효소 (이하 "R536K"라 함), 660번째 아미노산 잔기를 아르기닌에서 발린으로 치환된 Taq DNA 중합효소 (이하 "R660V"라 함) 및 536번째 아미노산 잔기를 아르기닌에서 리신으로 치환되고 660번째 아미노산 잔기를 아르기닌에서 발린으로 치환된 Taq DNA 중합효소 (이하 "R536K/R660V"라 함)를 하기와 같이 제조하였다.In this embodiment, Taq DNA polymerase in which the 536th amino acid residue in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is substituted with arginine to lysine (hereinafter referred to as "R536K"), Taq DNA polymerase in which the 660th amino acid residue is substituted with valine in arginine. (Hereinafter referred to as “R660V”) and Taq DNA polymerase (hereinafter referred to as “R536K/R660V”) in which the 536th amino acid residue is substituted from arginine to lysine and the 660th amino acid residue is substituted from arginine to valine is prepared as follows. Did.
먼저, 표 1에 기재된 돌연변이 특이적 프라이머를 이용하여 도 1의 (a)에 나타난 바와 같이 Taq DNA 중합효소 단편들(F1 내지 F5)을 PCR로 증폭하였다. 반응조건은 표 2와 같다.First, Taq DNA polymerase fragments (F1 to F5) were amplified by PCR using the mutant specific primers listed in Table 1, as shown in Figure 1(a). The reaction conditions are shown in Table 2.
프라이머primer 서열 (5'→3')Sequence (5'→3') 서열번호Sequence number
Eco-FEco-F GG GGTACC TCA TCA CCC CGGGG GGTACC TCA TCA CCC CGG 33
R536K-RR536K-R CTT GGT GAG CTC CTT GTA CTG CAG GATCTT GGT GAG CTC CTT GTA CTG CAG GAT 44
R536K-FR536K-F ATC CTG CAG TAC AAG GAG CTC ACC AAGATC CTG CAG TAC AAG GAG CTC ACC AAG 55
R660V-RR660V-R GAT GGT CTT GGC CGC CAC GCG CAT CAG GGGGAT GGT CTT GGC CGC CAC GCG CAT CAG GGG 66
R660V-FR660V-F CCC CTG ATG CGC GTG GCG GCC AAG ACC ATCCCC CTG ATG CGC GTG GCG GCC AAG ACC ATC 77
Xba-RXba-R GC TCTAGA CTA TCA CTC CTT GGC GGA GAG CCAGC TCTAGA CTA TCA CTC CTT GGC GGA GAG CCA 88
10xpfu 버퍼 (솔젠트)10xpfu buffer (solvent) 2.5 μl2.5 μl
dNTP (각 10 mM)dNTP (10 mM each) 1 μl1 μl
F 프라이머F primer 1 μl1 μl
R 프라이머R primer 1 μl1 μl
증류수Distilled water 18 μl18 μl
pUC19-Taq (10 ng/ μl)pUC19-Taq (10 ng/μl) 1 μl1 μl
Pfu 중합효소Pfu polymerase 0.5 μl0.5 μl
30 사이클 (Ta=60℃)30 cycles (Ta=60℃) 25 μl25 μl
PCR 산물을 전기영동 상에서 확인해본 결과, 도 1의 (b)에 나타난 바와 같이 각 단편에 대한 밴드가 확인되어 목적하는 단편이 증폭되었음을 확인하였다.As a result of confirming the PCR product on the electrophoresis, as shown in Fig. 1 (b), it was confirmed that the band for each fragment was confirmed and the desired fragment was amplified.
1-2. 오버랩 (overlap) PCR1-2. Overlap PCR
상기 1-1에서 증폭한 각 단편을 주형으로 하여 양 말단의 프라이머(Eco-F 및 Xba-R 프라이머)를 이용하여 전장을 증폭하였다. 반응조건은 표 3 및 4와 같다.Each fragment amplified in 1-1 was used as a template to amplify the full length using primers at both ends (Eco-F and Xba-R primers). The reaction conditions are shown in Tables 3 and 4.
R660V 또는 R536KR660V or R536K
10xpfu 버퍼 (솔젠트)10xpfu buffer (solvent) 5 μl5 μl
5x인핸서 (솔젠트)5x Enhancer (Solent) 10 μl10 μl
dNTP (각 10 mM)dNTP (10 mM each) 1 μl1 μl
Eco-F 프라이머 (10 pmol/μl)Eco-F primer (10 pmol/μl) 2 μl2 μl
Xba-R 프라이머 (10 pmol/μl)Xba-R primer (10 pmol/μl) 2 μl2 μl
증류수Distilled water 27 μl27 μl
단편 1 (또는 단편 3)Fragment 1 (or Fragment 3) 1 μl1 μl
단편 2 (또는 단편 4)Short 2 (or Short 4) 1 μl1 μl
Pfu 중합효소Pfu polymerase 1 μl1 μl
40 사이클 (Ta=62℃)40 cycles (Ta=62℃) 50 μl50 μl
R536K/R660VR536K/R660V
10xpfu 버퍼 (솔젠트)10xpfu buffer (solvent) 5 μl5 μl
5x인핸서 (솔젠트)5x Enhancer (Solent) 10 μl10 μl
dNTP (각 10 mM)dNTP (10 mM each) 1 μl1 μl
Eco-F 프라이머 (10 pmol/μl)Eco-F primer (10 pmol/μl) 2 μl2 μl
Xba-R 프라이머 (10 pmol/μl)Xba-R primer (10 pmol/μl) 2 μl2 μl
증류수Distilled water 26 μl26 μl
단편 2Short 2 1 μl1 μl
단편 3Short 3 1 μl1 μl
단편 5Short 5 1 μl1 μl
Pfu 중합효소Pfu polymerase 1 μl1 μl
40 사이클 (Ta=62℃)40 cycles (Ta=62℃) 50 μl50 μl
그 결과, 도 1의 (c)에 나타난 바와 같이 "R536K", "R660V" 및 "R536K/R660V"의 Taq 중합효소가 증폭되었음을 확인하였다.As a result, it was confirmed that Taq polymerases of "R536K", "R660V" and "R536K/R660V" were amplified as shown in FIG. 1(c).
1-3. 라이게이션1-3. Ligation
pUC19을 하기 표 5의 조건으로 37℃에서 4시간 동안 제한효소 EcoRI/XbaI로 분해한 다음 DNA를 정제하고 정제된 DNA를 표 6의 조건으로 37℃에서 1시간 동안 SAP를 처리하여 벡터를 준비하였다.pUC19 was digested with the restriction enzyme EcoRI/XbaI at 37°C for 4 hours under the conditions of Table 5 below, and then the DNA was purified and the purified DNA was treated with SAP for 1 hour at 37°C under the conditions of Table 6 to prepare a vector. .
10xCutSmart 버퍼 (NEB)10xCutSmart buffer (NEB) 2.5 μl2.5 μl
pUC19 (500 ng/μl)pUC19 (500 ng/μl) 21.5 μl21.5 μl
EcoRI-HF (NEB)EcoRI-HF (NEB) 0.5 μl0.5 μl
XbaI (NEB)XbaI (NEB) 0.5 μl0.5 μl
  25 μl25 μl
10xSAP 버퍼 (로슈)10xSAP buffer (Roche) 2 μl2 μl
정제된 DNAPurified DNA 17 μl17 μl
SAP (로슈)SAP (Roche) 1 μl1 μl
  20 μl20 μl
인서트(insert)의 경우, 상기 실시예 1-2의 오버랩 PCR 산물을 정제하여 표 7의 조건으로 37℃에서 3시간 동안 제한효소 EcoRI/XbaI로 분해한 다음 준비된 벡터와 함께 겔 추출하였다 (도 2).In the case of inserts, the overlap PCR product of Example 1-2 was purified, digested with restriction enzyme EcoRI/XbaI at 37°C for 3 hours under the conditions of Table 7, and then gel extracted with the prepared vector (FIG. 2 ). ).
10xCutSmart 버퍼 (NEB)10xCutSmart buffer (NEB) 2 μl2 μl
정제된 PCR 산물Purified PCR product 17 μl17 μl
EcoRI-HF (NEB)EcoRI-HF (NEB) 0.5 μl0.5 μl
XbaI (NEB)XbaI (NEB) 0.5 μl0.5 μl
  20 μl20 μl
표 8의 조건으로 실온(RT)에서 2시간 동안 라이게이션한 후, E. coli DH5α에 형질전환하여 암피실린이 포함된 배지에서 선별하였다. 수득된 콜로니들로부터 준비된 플라스미드를 시퀀싱하여 원하는 변이가 도입된 Taq DNA 중합효소 돌연변이체 ("R536K", "R660V" 및 "R536K/R660V")를 수득하였다. After ligation at room temperature (RT) for 2 hours under the conditions in Table 8, E. coli DH5α was transformed to select from the medium containing ampicillin. The plasmid prepared from the obtained colonies was sequenced to obtain Taq DNA polymerase mutants ("R536K", "R660V" and "R536K/R660V") into which the desired mutation was introduced.
  벡터 단독Vector sole 벡터+인서트Vector + insert
10x연결효소 버퍼 (솔젠트)10x ligase buffer (solvent) 1 μl1 μl 1 μl1 μl
벡터vector 1 μl1 μl 1 μl1 μl
인서트insert -- 3 μl3 μl
증류수Distilled water 7 μl7 μl 4 μl4 μl
T4 DNA 연결효소 (솔젠트)T4 DNA ligase (solvent) 1 μl1 μl 1 μl1 μl
  10 μl10 μl 10 μl10 μl
[실시예 2][Example 2]
E507K 변이의 도입Introduction of E507K mutation
2-1. 단편 PCR2-1. Fragment PCR
상기 실시예 1에서 제조된 "R536K", "R660V" 및 "R536K/R660V"의 Taq 중합효소 활성을 테스트해 본 결과 활성이 떨어지는 것을 확인하고(데이터 미도시), R536K, R660V, R536K/R660V 각각에 추가로 E507K 변이(서열번호 1의 아미노산 서열에서 507번째 아미노산 잔기를 글루탐산에서 리신으로 치환)를 도입하였으며, 대조군으로 사용하기 위해 야생형 Taq DNA 중합효소(WT)에도 E507K 변이를 도입하였다. E507K 변이가 도입된 Taq DNA 중합효소의 제조방법은 실시예 1과 동일하다.Taq polymerase activity of "R536K", "R660V" and "R536K/R660V" prepared in Example 1 was tested to confirm that the activity was poor (data not shown), R536K, R660V, R536K/R660V, respectively In addition, an E507K mutation (substituting the 507th amino acid residue in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 with glutamic acid for lysine) was introduced, and an E507K mutation was also introduced into the wild-type Taq DNA polymerase (WT) for use as a control. The production method of Taq DNA polymerase introduced with the E507K mutation is the same as in Example 1.
표 9에 기재된 돌연변이 특이적 프라이머를 이용하여 도 3에 나타난 바와 같이 Taq DNA 중합효소 단편들(F6 내지 F7)을 PCR로 증폭하였다. 반응조건은 표 10과 같다.Taq DNA polymerase fragments (F6 to F7) were amplified by PCR using the mutant specific primers listed in Table 9. The reaction conditions are shown in Table 10.
프라이머primer 서열 (5'→3')Sequence (5'→3') 서열번호Sequence number
Eco-FEco-F GG GGTACC TCA TCA CCC CGGGG GGTACC TCA TCA CCC CGG 33
E507K-RE507K-R CTT GCC GGT CTT TTT CGT CTT GCC GATCTT GCC GGT CTT TTT CGT CTT GCC GAT 99
E507K-FE507K-F ATC GGC AAG ACG AAA AAG ACC GGC AAGATC GGC AAG ACG AAA AAG ACC GGC AAG 1010
Xba-RXba-R GC TCTAGA CTA TCA CTC CTT GGC GGA GAG CCAGC TCTAGA CTA TCA CTC CTT GGC GGA GAG CCA 88
10xpfu 버퍼 (솔젠트)10xpfu buffer (solvent) 2.5 μl2.5 μl
dNTP (각 10 mM)dNTP (10 mM each) 1 μl1 μl
F 프라이머 (10 pmol/μl)F primer (10 pmol/μl) 1 μl1 μl
R 프라이머 (10 pmol/μl)R primer (10 pmol/μl) 1 μl1 μl
증류수Distilled water 18 μl18 μl
주형 플라스미드 (10 ng/μl)Template plasmid (10 ng/μl) 1 μl1 μl
Pfu 중합효소Pfu polymerase 0.5 μl0.5 μl
30 사이클 (Ta=60℃)30 cycles (Ta=60℃) 25 μl25 μl
*주형 플라스미드: pUC19-Taq (WT)pUC19-Taq (R536K)* Template plasmid: pUC19-Taq (WT) pUC19-Taq (R536K)
pUC19-Taq (R660V)pUC19-Taq (R660V)
pUC19-Taq (R536K/R660V)pUC19-Taq (R536K/R660V)
2-2. 오버랩 (overlap) PCR2-2. Overlap PCR
상기 2-1에서 증폭한 각 단편을 주형으로 하여 양 말단의 프라이머(Eco-F 및 Xba-R 프라이머)를 이용하여 전장을 증폭하였다. 반응조건은 표 11과 같다.Each fragment amplified in 2-1 was used as a template, and the full length was amplified using primers (Eco-F and Xba-R primers) at both ends. The reaction conditions are shown in Table 11.
10xpfu 버퍼 (솔젠트)10xpfu buffer (solvent) 5 μl5 μl
5x인핸서 (솔젠트)5x Enhancer (Solent) 10 μl10 μl
dNTP (각 10 mM)dNTP (10 mM each) 1 μl1 μl
Eco-F 프라이머 (10 pmol/μl)Eco-F primer (10 pmol/μl) 2 μl2 μl
Xba-R 프라이머 (10 pmol/μl)Xba-R primer (10 pmol/μl) 2 μl2 μl
증류수Distilled water 27 μl27 μl
단편 6Short 6 1 μl1 μl
단편 7Short 7 1 μl1 μl
Pfu 중합효소Pfu polymerase 1 μl1 μl
40 사이클 (Ta=62℃)40 cycles (Ta=62℃) 50 μl50 μl
2-3. 라이게이션2-3. Ligation
pUC19을 표 5의 조건으로 37℃에서 4시간 동안 제한효소 EcoRI/XbaI로 분해한 다음 DNA를 정제하고, 정제된 DNA를 표 6의 조건으로 37℃에서 1시간 동안 SAP를 처리하여 벡터를 준비하였다.pUC19 was digested with the restriction enzyme EcoRI/XbaI at 37°C for 4 hours under the conditions of Table 5, and then the DNA was purified, and the purified DNA was treated with SAP for 1 hour at 37°C under the conditions of Table 6 to prepare a vector. .
인서트(insert)의 경우, 상기 실시예 2-2의 오버랩 PCR 산물을 정제하여 표 7의 조건으로 37℃에서 3시간 동안 제한효소 EcoRI/XbaI로 분해한 다음 준비된 벡터와 함께 겔 추출하였다 (도 4).In the case of inserts, the overlap PCR product of Example 2-2 was purified, digested with restriction enzyme EcoRI/XbaI at 37°C for 3 hours under the conditions of Table 7, and then gel extracted with the prepared vector (FIG. 4 ). ).
표 8의 조건으로 실온(RT)에서 2시간 동안 라이게이션한 후, E. coli DH5α 또는 DH10β에 형질전환하여 암피실린이 포함된 배지에서 선별하였다. 수득된 콜로니들로부터 준비된 플라스미드를 시퀀싱하여 E507K 변이가 도입된 Taq DNA 중합효소 돌연변이체 ("E507K/R536K", "E507K/R660V" 및 "E507K/R536K/R660V")를 수득하였다.After ligation at room temperature (RT) for 2 hours under the conditions of Table 8, E. coli was transformed into DH5α or DH10β, and was selected in a medium containing ampicillin. The plasmid prepared from the obtained colonies was sequenced to obtain Taq DNA polymerase mutants introduced with E507K mutations (“E507K/R536K”, “E507K/R660V” and “E507K/R536K/R660V”).
[실시예 3][Example 3]
BRAF p.V600E(c.1799T>A) 돌연변이 검출BRAF p.V600E (c.1799T>A) mutation detection
3-1. 프라이머 세트의 제작3-1. Production of primer sets
BRAF 유전자의 p.V600E(c.1799T>A) 돌연변이에 대해서는 PCR 산물을 생성하지만 야생형 BRAF 유전자에 대해서는 생성하지 않는 프라이머를 디자인하기 위해 OligoAnalyzer Tool (https://sg.idtdna.com/calc/analyzer) 프로그램을 이용하여 프라이머 크기, Tm 값, 프라이머 GC 함량, 프라이머 내에 자가-상보적 서열(self-complementary sequence)이 있는지의 여부 등을 확인하여 2차 구조(secondary structure)의 형성 가능성을 배제한 후 프라이머를 디자인하였다.OligoAnalyzer Tool (https://sg.idtdna.com/calc/analyzer) to design primers that generate PCR products for the p.V600E (c.1799T>A) mutation of the BRAF gene but not for the wild-type BRAF gene ) Using a program to check the primer size, Tm value, primer GC content, whether or not there is a self-complementary sequence in the primer, etc., to exclude the possibility of formation of a secondary structure, and then to primer Designed.
본 실시예에 사용된 프라이머 정보는 표 12에 나타내었다.Primer information used in this example is shown in Table 12.
돌연변이 그룹Mutant group 프라이머primer 서열 (5'-3')Sequence (5'-3') 서열번호Sequence number 길이Length TmTm 분자량Molecular Weight
p.V600E (c.1799T>A)p.V600E (c.1799T>A) V600E Fmt24V600E Fmt24 AGG TGA TTT TGG TCT AGC TAC AG A AGG TGA TTT TGG TCT AGC TAC AG A 1111 24nt24nt 64.5℃64.5℃ 7423 KDa7423 KDa
3-2. BRAF p.V600E (c.1799T>A) 검출 테스트3-2. BRAF p.V600E (c.1799T>A) detection test
상기 실시예 2에서 수득한 "E507K/R536K/R660V"변이를 각각 포함하는 Taq 중합효소 (서열번호 2) 및 실시예 3-1의 프라이머 세트를 사용하여 표 13의 각 그룹으로부터 BRAF p.V600E (c.1799T>A) 돌연변이를 검출하였다. BRAF p.V600E from each group in Table 13 using Taq polymerase (SEQ ID NO: 2) and the primer set of Example 3-1, each comprising the "E507K/R536K/R660V" variant obtained in Example 2 above. c.1799T>A) mutations were detected.
표 14의 조건으로 단일염기연장반응(Single Base Extension)을 진행하였으며, 표 14의 1X D-Taq 버퍼의 조성은 표 15에 나타내었고, WT 및 돌연변이 주형의 서열 정보는 표 16에 나타내었으며, PCR 사이클은 표 17의 조건으로 200 사이클 수행하였다.The single base extension reaction was performed under the conditions of Table 14, the composition of the 1X D-Taq buffer of Table 14 is shown in Table 15, and the sequence information of the WT and mutant templates is shown in Table 16, PCR The cycle was performed 200 cycles under the conditions of Table 17.
그룹group 시료sample
WTWT WT 주형 단독 (4pmol/)WT mold alone (4pmol/)
WT+ mt 0.1%WT+ mt 0.1% WT 주형 단독 (4pmol/) + 돌연변이 주형 0.1% (4fmol)WT template alone (4 pmol/) + mutant template 0.1% (4 fmol)
WT+ mt 0.25%WT+ mt 0.25% WT 주형 단독 (4pmol/) + 돌연변이 주형 0.25% (10fmol)WT template alone (4 pmol/) + mutant template 0.25% (10 fmol)
WT+ mt 0.5% WT+ mt 0.5% WT 주형 단독 (4pmol/) + 돌연변이 주형 0.5% (20fmol)WT template alone (4 pmol/) + mutant template 0.5% (20 fmol)
1 rxn1 rxn   최종 농도Final concentration
4.55 ul 4.55 ul NFWNFW --
2 ul2 ul 5X D-Taq 버퍼5X D-Taq buffer 1X1X
2 ul2 ul 정방향 프라이머 (10 pmol/ul): V600E Fmt24Forward primer (10 pmol/ul): V600E Fmt24 2 uM2 uM
0.25 ul0.25 ul ddGTP (4nmol/ul)ddGTP (4nmol/ul) 100 uM100 uM
0.2 ul0.2 ul 변이 특이적 중합효소, 2.5U/ulVariation specific polymerase, 2.5 U/ul 0.5 U / rxn0.5 U/rxn
1 ul1 ul WT 주형 DNA (4 pmol/ul)WT template DNA (4 pmol/ul) 400 nM400 nM
1 ul1 ul 돌연변이 주형 DNA (4f, 10f, 20fmol/ul)Mutant template DNA (4f, 10f, 20fmol/ul) 0.5, 1, 2 nM0.5, 1, 2 nM
10 ul10 ul 총 반응 부피Total reaction volume  
최종농도Final concentration
MMX MMX ADPS 버퍼ADPS buffer Tris·Cl (pH 8.8)TrisCl (pH 8.8) 50 mM50 mM
MgCl2 MgCl 2 2.5 mM2.5 mM
KClKCl 60 mM60 mM
(NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 2.5 mM2.5 mM
TMACTMAC 25 mM25 mM
Tween 20Tween 20 0.1%0.1%
BSABSA 0.01%0.01%
주형template 서열order 서열번호Sequence number
V600E_wt_PE_tmp_+5R_55V600E_wt_PE_tmp_+5R_55 ATTTC A CTGTAGCTAGACCAAAATCACCTATTTTTACTGTGAGGTCTTCATGAAGATTTC A CTGTAGCTAGACCAAAATCACCTATTTTTACTGTGAGGTCTTCATGAAG 1212
V600E_mt_PE_tmp_+5R_55V600E_mt_PE_tmp_+5R_55 ATTTC T CTGTAGCTAGACCAAAATCACCTATTTTTACTGTGAGGTCTTCATGAAGATTTC T CTGTAGCTAGACCAAAATCACCTATTTTTACTGTGAGGTCTTCATGAAG 1313
단계step 온도Temperature 시간time
1One 94℃94℃ 10초10 seconds
  22   94℃94℃ 5초5 seconds
58.4℃58.4℃ 30초30 seconds
68℃68℃ 5초5 seconds
2X 포름아미드 로딩 버퍼 10 ul를 결과물 10 ul에 첨가한 다음 95 ℃로 5분 가열하였다. 그런 다음 20% Aa, 8.3M 우레아 겔에 로딩한 뒤, 250V로 1시간 동안 전기영동을 하였다. 이후 젤을 분리하고 젤 레드 염색 다이로 30분간 염색을 시킨 뒤 UV 빛 아래에 촬영한 젤 사진을 도 6에 나타내었다.도 6에서 확인되는 바와 같이, 5개의 모든 레인에 WT 주형이 4pmol 있었지만, 돌연변이가 없는 WT 그룹에서는 25nt로 연장된 부분이 없었다. 돌연변이 주형이 0.1% (4 fmol) 첨가된 그룹에서는 희미하게 연장된 것이 보이기 시작하였으나, 구분이 명확하게 확인되는 그룹은 돌연변이 주형이 0.5% (20 fmol) 첨가된 그룹이었다.10 ul of 2X formamide loading buffer was added to 10 ul of the result, and then heated to 95°C for 5 minutes. Then, after loading on a 20% Aa, 8.3M urea gel, electrophoresis was performed at 250V for 1 hour. Thereafter, the gel was separated and stained with a gel red dye die for 30 minutes, and then a gel photograph taken under UV light was shown in Fig. 6. As shown in Fig. 6, there were 4 pmol of WT template in all 5 lanes, In the WT group without mutations, there was no extension of 25nt. In the group in which 0.1% (4 fmol) of the mutant template was added, it appeared to be slightly extended, but the group in which the distinction was clearly identified was the group in which 0.5% (20 fmol) of the mutant template was added.
3-3. MassARRAY (agena사)를 이용한 질량분석3-3. Mass analysis using MassARRAY (agena)
실시예 3-2에서 단일염기연장반응 후 수득된 시료에 대해 agena사 MassARRAY 기기로 질량분석을 수행하였다.For the sample obtained after the single-base extension reaction in Example 3-2, mass spectrometry was performed with a MassARRAY instrument from agena.
그 결과, 도 7a 내지 7e에서 확인되는 바와 같이 돌연변이 주형이 0.1% 첨가된 그룹부터 연장이 일어나지 않는 WT 그룹과 명확한 구분이 가능하여, 높은 민감도로 돌연변이가 정확하게 검출됨을 알 수 있었다.As a result, as can be seen in FIGS. 7A to 7E, it is possible to clearly distinguish the WT group that does not extend from the group in which the mutation template is added 0.1%, and it is found that the mutation is accurately detected with high sensitivity.
[실시예 4][Example 4]
EGFR p.T790M (c.2369C>T) 돌연변이 검출EGFR p.T790M (c.2369C>T) mutation detection
4-1. 프라이머 세트의 제작4-1. Production of primer sets
EGFR 유전자의 p.T790M(c.2369C>T) 돌연변이에 대해서는 PCR 산물을 생성하지만 야생형 EGFR 유전자에 대해서는 생성하지 않는 프라이머를 디자인하기 위해 OligoAnalyzer Tool (https://sg.idtdna.com/calc/analyzer) 프로그램을 이용하여 프라이머 크기, Tm 값, 프라이머 GC 함량, 프라이머 내에 자가-상보적 서열(self-complementary sequence)이 있는지의 여부 등을 확인하여 2차 구조(secondary structure)의 형성 가능성을 배제한 후 프라이머를 디자인하였다.OligoAnalyzer Tool (https://sg.idtdna.com/calc/analyzer) to design primers that generate PCR products for the p.T790M (c.2369C>T) mutation of the EGFR gene but not for the wild type EGFR gene ) Using a program to check the primer size, Tm value, primer GC content, whether or not there is a self-complementary sequence in the primer, etc., to exclude the possibility of formation of a secondary structure, and then to primer Designed.
본 실시예에 사용된 프라이머 정보는 표 18에 나타내었다.Primer information used in this example is shown in Table 18.
돌연변이 그룹Mutant group 프라이머primer 서열 (5'-3')Sequence (5'-3') 서열번호Sequence number 길이Length TmTm 분자량Molecular Weight
p.T790M(c.2369C>T)p.T790M(c.2369C>T) T790M Fmt20T790M Fmt20 TC CAC CGT GCA GCT CAT CA T TC CAC CGT GCA GCT CAT CA T 1414 20nt20nt 69.5℃69.5℃ 6013 KDa6013 KDa
4-2. 어닐링 온도에 따른 EGFR p.T790M (c.2369C>T) 검출 테스트4-2. EGFR p.T790M (c.2369C>T) detection test according to annealing temperature
상기 실시예 2에서 수득한 "E507K/R536K/R660V"변이를 각각 포함하는 Taq 중합효소 (서열번호 2) 및 실시예 4-1의 프라이머 세트를 사용하여 EGFR p.T790M (c.2369C>T) 돌연변이를 검출하였다.EGFR p.T790M (c.2369C>T) using the Taq polymerase (SEQ ID NO: 2) each containing the "E507K/R536K/R660V" variant obtained in Example 2 and the primer set of Example 4-1. Mutations were detected.
WT 주형 2pmol을 포함하는 시료와 WT 주형 2pmol에 0.2pmol의 돌연변이 주형을 첨가한 시료에 대해 단일염기연장반응(Single Base Extension)을 진행하였다. 단일염기연장반응의 조건은 실시예 3-2와 동일하며, 이때 어닐링 온도를 각각 59℃, 61.9℃, 65.1℃ 및 68℃로 달리하였다. WT 및 돌연변이 주형의 서열 정보는 표 19에 나타내었다.A single base extension reaction was performed for a sample containing 2 pmol of WT template and a sample of 0.2 pmol of mutant template added to 2 pmol of WT template. The conditions of the single base extension reaction were the same as in Example 3-2, wherein the annealing temperatures were varied to 59°C, 61.9°C, 65.1°C, and 68°C, respectively. Sequence information for the WT and mutant templates is shown in Table 19.
주형template 서열order 서열번호Sequence number
T790M_wt_PE_tmpl_+5R_55T790M_wt_PE_tmpl_+5R_55 GCTGC G TGATGAGCTGCACGGTGGAGGTGAGGCAGATGCCCAGCAGGCGGCACAC GCTGC G TGATGAGCTGCACGGTGGAGGTGAGGCAGATGCCCAGCAGGCGGCACAC 1515
T790M_mt_PE_tmpl_+5R_55T790M_mt_PE_tmpl_+5R_55 GCTGC A TGATGAGCTGCACGGTGGAGGTGAGGCAGATGCCCAGCAGGCGGCACACGCTGC A TGATGAGCTGCACGGTGGAGGTGAGGCAGATGCCCAGCAGGCGGCACAC 1616
그 결과, 도 8에 나타난 바와 같이 WT 그룹의 경우 각 어닐링 온도에서 육안으로 확인가능한 수준 이내로 오류가 일어나는 것을 확인하였고, 돌연변이 주형이 첨가된 그룹에서는 단일염기연장반응이 일어나는 것을 확인하였다. 따라서, 본 실시예 결과를 통해 여러 종류의 각 표적에 대한 최적화 어닐링 온도 범위가 넓어지더라도, 본 발명의 DNA 중합효소를 사용하는 경우 여러 표적을 동시 다발적으로 확인하는 키트를 구성하는 것에 문제가 없음을 확인할 수 있다.As a result, as shown in FIG. 8, in the case of the WT group, it was confirmed that an error occurred within a level visually observable at each annealing temperature, and that a single base extension reaction occurred in the group to which the mutant template was added. Therefore, even though the optimized annealing temperature range for each of several types of targets is widened through the results of this example, there is a problem in constructing a kit that simultaneously identifies multiple targets when using the DNA polymerase of the present invention. It can be confirmed that there is no.
4-3. MassARRAY (agena사)를 이용한 질량분석4-3. Mass analysis using MassARRAY (agena)
실시예 4-2에서 단일염기연장반응 후 수득된 시료에 대해 agena사 MassARRAY기기로 질량분석을 수행하였다.For the sample obtained after the single-base extension reaction in Example 4-2, mass spectrometry was performed with a MassARRAY device from agena.
그 결과, 도 9a 내지 9e에서 확인되는 바와 같이 돌연변이 주형이 0.1% 첨가된 그룹부터 연장이 일어나지 않는 WT 그룹과 명확한 구분이 가능하여, 높은 민감도로 돌연변이가 정확하게 검출됨을 알 수 있었다.As a result, as can be seen in FIGS. 9A to 9E, it is possible to clearly distinguish the WT group from which the mutation template does not extend from the group to which 0.1% of the mutant template is added, and the mutation is accurately detected with high sensitivity.
[실시예 5][Example 5]
EGFR p.L858R(c.2573T>G) 돌연변이 검출EGFR p.L858R (c.2573T>G) mutation detection
5-1. 프라이머 세트의 제작5-1. Production of primer sets
EGFR 유전자의 p.L858R(c.2573T>G) 돌연변이에 대해서는 PCR 산물을 생성하지만 야생형 EGFR 유전자에 대해서는 생성하지 않는 프라이머를 디자인하기 위해 OligoAnalyzer Tool (https://sg.idtdna.com/calc/analyzer) 프로그램을 이용하여 프라이머 크기, Tm 값, 프라이머 GC 함량, 프라이머 내에 자가-상보적 서열(self-complementary sequence)이 있는지의 여부 등을 확인하여 2차 구조(secondary structure)의 형성 가능성을 배제한 후 프라이머를 디자인하였다.OligoAnalyzer Tool (https://sg.idtdna.com/calc/analyzer) to design primers that generate PCR products for the p.L858R(c.2573T>G) mutation of the EGFR gene but not for the wild-type EGFR gene ) Using a program to check the primer size, Tm value, primer GC content, whether or not there is a self-complementary sequence in the primer, etc., to exclude the possibility of formation of a secondary structure, and then to primer Designed.
본 실시예에 사용된 프라이머 정보는 표 20에 나타내었다.The primer information used in this example is shown in Table 20.
돌연변이 그룹Mutant group 프라이머primer 서열 (5'-3')Sequence (5'-3') 서열번호Sequence number 길이Length TmTm 분자량Molecular Weight
p.L858R(c.2573T>G)p.L858R(c.2573T>G) L858R Fmt23L858R Fmt23 GT CAA GAT CAC AGA TTT TGG GC G GT CAA GAT CAC AGA TTT TGG GC G 1717 23nt23nt 65.1℃65.1℃ 7104 KDa7104 KDa
5-2. 어닐링 온도에 따른 EGFR p.L858R(c.2573T>G) 검출 테스트5-2. EGFR p.L858R(c.2573T>G) detection test according to annealing temperature
상기 실시예 2에서 수득한 "E507K/R536K/R660V"변이를 각각 포함하는 Taq 중합효소 (서열번호 2) 및 실시예 5-1의 프라이머 세트를 사용하여 EGFR p.L858R (c.2573T>G) 돌연변이를 검출하였다.EGFR p.L858R (c.2573T>G) using the Taq polymerase (SEQ ID NO: 2) containing the “E507K/R536K/R660V” variant obtained in Example 2 and the primer set of Example 5-1, respectively. Mutations were detected.
WT 주형 2pmol을 포함하는 시료와 WT 주형 2pmol에 0.2pmol의 돌연변이 주형을 첨가한 시료에 대해 단일염기연장반응(Single Base Extension)을 진행하였다. 단일염기연장반응의 조건은 실시예 3-2와 동일하며, 이때 어닐링 온도를 각각 59℃, 61.9℃, 65.1℃ 및 68℃로 달리하였다. WT 및 돌연변이 주형의 서열 정보는 표 21에 나타내었다.A single base extension reaction was performed for a sample containing 2 pmol of WT template and a sample of 0.2 pmol of mutant template added to 2 pmol of WT template. The conditions of the single base extension reaction were the same as in Example 3-2, wherein the annealing temperatures were varied to 59°C, 61.9°C, 65.1°C, and 68°C, respectively. The sequence information for the WT and mutant templates are shown in Table 21.
주형template 서열order 서열번호Sequence number
T790M_wt_PE_tmpl_+5R_55T790M_wt_PE_tmpl_+5R_55 GCTGC G TGATGAGCTGCACGGTGGAGGTGAGGCAGATGCCCAGCAGGCGGCACACGCTGC G TGATGAGCTGCACGGTGGAGGTGAGGCAGATGCCCAGCAGGCGGCACAC 1818
T790M_mt_PE_tmpl_+5R_55T790M_mt_PE_tmpl_+5R_55 GCTGC A TGATGAGCTGCACGGTGGAGGTGAGGCAGATGCCCAGCAGGCGGCACACGCTGC A TGATGAGCTGCACGGTGGAGGTGAGGCAGATGCCCAGCAGGCGGCACAC 1919
그 결과, 도 10에 나타난 바와 같이 WT 그룹의 경우 각 어닐링 온도에서 육안으로 겨우 확인 가능한 오류가 미약하게 발생하는 것을 확인하였고, 돌연변이 주형이 첨가된 그룹에서는 단일염기연장반응이 일어나는 것을 확인하였다. 따라서, 본 실시예 결과를 통해 여러 종류의 각 표적에 대한 최적화 어닐링 온도 범위가 넓어지더라도, 본 발명의 DNA 중합효소를 사용하는 경우 여러 표적을 동시 다발적으로 확인하는 키트를 구성하는 것에 문제가 없음을 확인할 수 있다.As a result, as shown in FIG. 10, in the case of the WT group, it was confirmed that the error that can be visually observed at each annealing temperature was weak, and that the single base extension reaction occurred in the group to which the mutant template was added. Therefore, even though the optimized annealing temperature range for each of several types of targets is widened through the results of this example, there is a problem in constructing a kit that simultaneously identifies multiple targets when using the DNA polymerase of the present invention. It can be confirmed that there is no.
5-3. MassARRAY (agena사)를 이용한 질량분석5-3. Mass analysis using MassARRAY (agena)
상기 실시예 5-2의 결과는 돌연변이 주형이 첨가된 그룹에서 단일염기연장반응이 일어난다는 것을 확인할 수 있었으나, 육안으로 최대 민감도를 판별하는 것은 어려웠다. 따라서, 본 실시예에서는 MALDI-TOF를 이용한 질량분석으로 돌연변이를 검출하여 민감도를 확인하기 위해, 실시예 5-2에서 단일염기연장반응 후 수득된 시료에 대해 agena사 MassARRAY 기기로 질량분석을 수행하였다.As a result of Example 5-2, it was confirmed that a single base extension reaction occurred in the group to which the mutant template was added, but it was difficult to determine the maximum sensitivity visually. Therefore, in this example, in order to confirm the sensitivity by detecting the mutation by mass spectrometry using MALDI-TOF, mass spectrometry was performed on a sample obtained after the single-base extension reaction in Example 5-2 with a MassARRAY device from agena. .
그 결과, 도 11a 내지 11e에서 확인되는 바와 같이 돌연변이 주형이 0.1% 첨가된 그룹부터 연장이 일어나지 않는 WT 그룹과 명확한 구분이 가능하여, 높은 민감도로 돌연변이가 정확하게 검출됨을 알 수 있었다.As a result, as can be seen in FIGS. 11A to 11E, it is possible to clearly distinguish the WT group from which the mutation template does not extend from the group to which 0.1% of the mutant template is added, and the mutation is accurately detected with high sensitivity.
[실시예 6][Example 6]
상이한 3개의 표적에 대한 멀티플렉스 (Multiplex)Multiplex for 3 different targets
본 실시예에서는 상기 실시예 3 내지 5에서 실시한 3개의 표적 돌연변이에 대해 멀티플렉스를 수행하였다. 실험 과정은 실시예 내지 5와 동일하나, BRAF.V600E의 연장되지 않은 프라이머의 양을 나타내는 구간과 EGFR.L868R의 연장된 프라이머의 양을 나타내는 구간이 7400-7500 사이로 겹치기 때문에 BRAF p.V600E 돌연변이를 표적하는 프라이머에 T를 연장하여 BRAF.V600E의 연장되지 않은 프라이머의 양을 나타내는 구간과 BRAF.V600E의 연장된 프라이머의 양을 나타내는 구간을 305 분자량만큼 오른쪽으로 이동시켜 3개의 타겟을 모두 함께 확인할 수 있도록 하였다.In this example, multiplexing was performed on three target mutations carried out in Examples 3 to 5 above. The experimental procedure is the same as in Example 5, but the BRAF p.V600E mutation is overlapped because the section representing the amount of non-extended primer of BRAF.V600E and the section representing the amount of extended primer of EGFR.L868R overlap between 7400-7500. By extending T to the targeting primer, the section showing the amount of non-extended primer of BRAF.V600E and the section showing the amount of extended primer of BRAF.V600E are shifted to the right by 305 molecular weight to confirm all three targets together. To ensure that.
그 결과, 도 12a 내지 12e에 나타난 바와 같이 돌연변이 주형이 0.1% 첨가된 그룹부터 연장이 일어나지 않는 WT 그룹과 명확한 구분이 가능하여, 3개의 상이한 표적 돌연변이가 동시 다발적으로 정확하게 검출됨을 알 수 있었다. 또한, 본 실시예를 통해 프라이머의 길이를 조절함으로써, 한번에 최대 30 내지 40개의 상이한 표적 돌연변이를 동시 다발적으로 검출할 수 있다는 것을 알 수 있다.As a result, as shown in FIGS. 12A to 12E, it is possible to clearly distinguish from the WT group in which extension does not occur from the group in which the mutation template is added at 0.1%, and it is found that three different target mutations are simultaneously and accurately detected. In addition, it can be seen that by adjusting the length of the primer through this example, up to 30 to 40 different target mutations can be detected simultaneously and simultaneously.
본 발명의 유전자 변이 특이성이 증가된 DNA 중합효소를 이용한 질량분석법은 미스매치에 의한 프라이머 말단의 연장 억제로 정상 유전자와 변이 유전자의 PCR 산물 사이의 질량 차를 증가시킴으로써, MALDI-TOF를 이용한 질량분석 시 돌연변이 검출의 정확도와 민감도를 현저하게 개선시킬 수 있다. 또한, 기존 형광 프로브를 이용한 정량 PCR 방법은 여러 개의 돌연변이 표적을 동시에 관찰하는 멀티플렉스에 기술적인 한계가 존재하였으나, 본 발명의 질량분석법을 적용하는 경우 디자인한 프라이머마다 질량 차이가 나타나므로 한번의 PCR로 최대 30-40개 정도의 서로 다른 표적의 변이를 동시 다발적으로 검출할 수 있는 멀티플렉스 기술이 가능하다.Mass spectrometry using DNA polymerase with increased genetic variation specificity of the present invention increases the mass difference between PCR products of normal genes and mutant genes by suppressing the extension of primer ends by mismatch, thereby mass spectrometry using MALDI-TOF. It can significantly improve the accuracy and sensitivity of mutant detection. In addition, the quantitative PCR method using a conventional fluorescent probe has technical limitations in multiplexes simultaneously observing multiple mutant targets, but when applying the mass spectrometry method of the present invention, mass differences appear for each designed primer, so one PCR As a result, multiplex technology capable of detecting multiple mutations of up to 30-40 different targets simultaneously is possible.

Claims (16)

  1. 서열번호 1의 아미노산 서열에서 507번째 아미노산 잔기인 글루탐산(E)이 리신(K)으로 치환되고, 536번째 아미노산 잔기인 아르기닌(R)이 리신(K)으로 치환되며, 660번째 아미노산 잔기인 아르기닌(R)이 발린(V)으로 치환된 Taq 중합효소를 포함하는, 질량분석법을 이용한 유전자 돌연변이 검출에 사용하기 위한 DNA 중합효소.In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, the 507th amino acid residue glutamic acid (E) is substituted with lysine (K), the 536th amino acid residue arginine (R) is replaced with lysine (K), and the 660th amino acid residue arginine ( R) is a DNA polymerase for use in the detection of gene mutations using mass spectrometry, including Taq polymerase substituted with valine (V).
  2. 제1항에 있어서, 상기 질량분석법은 매트릭스-보조 레이저 탈착/이온화 비행시간형(MALDI-TOF) 질량분석법, 레이저 탈착 질량분석법(LDMS), 전기분무(ES) 질량분석법, 이온 시클로트론 공명(ICR) 질량분석법, 매스 어레이(MassARRAY) 및 푸리에 변환 질량분석법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 질량분석법을 이용한 유전자 돌연변이 검출에 사용하기 위한 DNA 중합효소.The method of claim 1, wherein the mass spectrometry is a matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight (MALDI-TOF) mass spectrometry, laser desorption mass spectrometry (LDMS), electrospray (ES) mass spectrometry, ion cyclotron resonance (ICR). ) DNA polymerase for use in gene mutation detection using mass spectrometry, which is selected from the group consisting of mass spectrometry, mass array (MassARRAY) and Fourier transform mass spectrometry.
  3. 서열번호 1의 아미노산 서열에서 507번째 아미노산 잔기인 글루탐산(E)이 리신(K)으로 치환되고, 536번째 아미노산 잔기인 아르기닌(R)이 리신(K)으로 치환되며, 660번째 아미노산 잔기인 아르기닌(R)이 발린(V)으로 치환된 Taq 중합효소; 및/또는In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, the 507th amino acid residue glutamic acid (E) is replaced with lysine (K), the 536th amino acid residue arginine (R) is replaced with lysine (K), and the 660th amino acid residue arginine ( R) Taq polymerase substituted with valine (V); And/or
    하나 이상의 매치된 프라이머, 하나 이상의 미스매치된 프라이머 또는 하나 이상의 매치된 프라이머와 하나 이상의 미스매치된 프라이머 둘 다;At least one matched primer, at least one mismatched primer, or both at least one matched primer and at least one mismatched primer;
    를 포함하는, 질량분석법을 이용한 유전자 돌연변이 검출에 사용하기 위한 키트.A kit for use in detecting gene mutations using mass spectrometry.
  4. 제3항에 있어서, 상기 하나 이상의 매치된 프라이머 및 하나 이상의 미스매치된 프라이머는 표적서열과 혼성화되는, 질량분석법을 이용한 유전자 돌연변이 검출에 사용하기 위한 키트.The kit of claim 3, wherein the one or more matched primers and one or more mismatched primers hybridize with a target sequence.
  5. 제3항에 있어서, 디데옥시뉴클레오사이드 트리포스페이트를 추가로 포함하는, 질량분석법을 이용한 유전자 돌연변이 검출에 사용하기 위한 키트.The kit for use in detecting gene mutations using mass spectrometry according to claim 3, further comprising dideoxynucleoside triphosphate.
  6. 제3항에 있어서, 25 내지 100 mM의 KCl; 및 1 내지 7 mM의 (NH4)2SO4;를 포함하고, 최종 pH가 8.0 내지 9.5인 PCR 버퍼 조성물을 추가로 포함하는, 질량분석법을 이용한 유전자 돌연변이 검출에 사용하기 위한 키트.According to claim 3, 25 to 100 mM KCl; And 1 to 7 mM of (NH 4 ) 2 SO 4 ; and further comprising a PCR buffer composition having a final pH of 8.0 to 9.5, a kit for use in detecting gene mutations using mass spectrometry.
  7. 제3항에 있어서, 40 내지 90 mM의 KCl; 1 내지 5 mM의 (NH4)2SO4; 및 10 내지 40 mM의 TMAC(Tetra methyl ammonium chloride)를 포함하고, 최종 pH가 8.0 내지 9.0인 PCR 버퍼 조성물을 추가로 포함하는, 질량분석법을 이용한 유전자 돌연변이 검출에 사용하기 위한 키트.According to claim 3, 40 to 90 mM KCl; 1 to 5 mM (NH 4 ) 2 SO 4 ; And 10 to 40 mM TMAC (Tetra methyl ammonium chloride), and further comprising a PCR buffer composition having a final pH of 8.0 to 9.0, a kit for use in detecting gene mutations using mass spectrometry.
  8. 제1항의 DNA 중합효소를 이용하여 질량분석법으로 유전자 돌연변이를 검출하는 방법.Method for detecting gene mutation by mass spectrometry using the DNA polymerase of claim 1.
  9. 제8항에 있어서,The method of claim 8,
    (a) 분리된 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 단계;(A) extracting the nucleic acid from the isolated biological sample;
    (b) 상기 추출한 핵산에 제1항의 중합효소를 처리하여 PCR을 수행하는 단계; 및(b) processing the polymerase of claim 1 on the extracted nucleic acid to perform PCR; And
    (c) 상기 PCR 결과 증폭 산물의 크기 또는 염기서열을 분석하는 단계를 포함하는, 질량분석법으로 유전자 돌연변이를 검출하는 방법.(c) A method of detecting gene mutation by mass spectrometry, comprising the step of analyzing the size or base sequence of the amplified product as a result of the PCR.
  10. 제9항에 있어서, 상기 (a) 단계의 생물학적 시료는 전혈(whole blood), 혈청(serum), 혈장(plasma), 요(urine), 분변(stool), 객담(sputum), 타액(saliva), 조직, 세포, 세포 추출물 및 체외 세포 배양물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종 이상인, 질량분석법으로 유전자 돌연변이를 검출하는 방법.10. The method of claim 9, wherein the biological sample of step (a) is whole blood, serum, plasma, urine, stool, sputum, saliva , Tissue, cell, cell extract and any one or more selected from the group consisting of in vitro cell culture, a method for detecting gene mutation by mass spectrometry.
  11. 제9항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 하나 이상의 매치된 프라이머, 하나 이상의 미스매치된 프라이머 또는 하나 이상의 매치된 프라이머와 하나 이상의 미스매치된 프라이머 둘 다가 처리되고, 상기 하나 이상의 매치된 프라이머 및 하나 이상의 미스매치된 프라이머는 표적서열과 혼성화되는, 질량분석법으로 유전자 돌연변이를 검출하는 방법.The method of claim 9, wherein in step (b), one or more matched primers, one or more mismatched primers or both, one or more matched primers and one or more mismatched primers are processed, and the one or more matched primers and one The above mismatched primer hybridizes with the target sequence, a method for detecting gene mutation by mass spectrometry.
  12. 제9항에 있어서, 상기 (c) 단계는 질량분석법으로 PCR 증폭 산물의 질량을 분석하는 것인, 질량분석법으로 유전자 돌연변이를 검출하는 방법.10. The method of claim 9, wherein step (c) is to analyze the mass of the PCR amplification product by mass spectrometry, a method of detecting gene mutation by mass spectrometry.
  13. 제12항에 있어서, 상기 질량분석법은 매트릭스-보조 레이저 탈착/이온화 비행시간형(MALDI-TOF) 질량분석법, 레이저 탈착 질량분석법(LDMS), 전기분무(ES) 질량분석법, 이온 시클로트론 공명(ICR) 질량분석법, 매스 어레이(MassARRAY) 및 푸리에 변환 질량분석법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 질량분석법으로 유전자 돌연변이를 검출하는 방법.The method of claim 12, wherein the mass spectrometry is a matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight (MALDI-TOF) mass spectrometry, laser desorption mass spectrometry (LDMS), electrospray (ES) mass spectrometry, ion cyclotron resonance (ICR). ) Mass spectrometry, mass array (MassARRAY) and Fourier transform mass spectrometry is selected from the group consisting of, a method of detecting gene mutation by mass spectrometry.
  14. 제12항에 있어서, 상기 (c) 단계에서 PCR 증폭 산물의 질량을 분석하는 것은 매치된 프라이머의 증폭 산물과 미스매치되어 프라이머 증폭이 일어나지 않은 산물 사이의 디데옥시뉴클레오사이드 트리포스페이트만큼의 분자량 차이를 확인하는 것인, 질량분석법으로 유전자 돌연변이를 검출하는 방법.The method of claim 12, wherein in step (c), analyzing the mass of the PCR amplification product is a difference in the molecular weight of dideoxynucleoside triphosphate between the amplification product of the matched primer and the product that has not been mismatched and primer amplification has not occurred. A method of detecting gene mutation by mass spectrometry.
  15. 제8항에 있어서, 상기 방법은 질환의 진단, 질환의 예후 예측 또는 약물 반응성 예측에 사용되는, 질량분석법으로 유전자 돌연변이를 검출하는 방법.The method of claim 8, wherein the method is used for diagnosis of disease, prediction of disease prognosis, or drug reactivity prediction, by mass spectrometry.
  16. 제8항에 있어서, 상기 방법은 1회의 PCR로 적어도 3개 이상의 상이한 표적 돌연변이를 동시 다발적으로 검출하는, 질량분석법으로 유전자 돌연변이를 검출하는 방법.The method according to claim 8, wherein the method detects gene mutations by mass spectrometry simultaneously by simultaneously detecting at least three or more different target mutations by one PCR.
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