JPH10234389A - 一本鎖dna結合タンパク質を使用する核酸の複製 - Google Patents

一本鎖dna結合タンパク質を使用する核酸の複製

Info

Publication number
JPH10234389A
JPH10234389A JP10052850A JP5285098A JPH10234389A JP H10234389 A JPH10234389 A JP H10234389A JP 10052850 A JP10052850 A JP 10052850A JP 5285098 A JP5285098 A JP 5285098A JP H10234389 A JPH10234389 A JP H10234389A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amplification
replication
reaction
efficiency
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10052850A
Other languages
English (en)
Inventor
Melinda S Fraiser
メリンダ・エス・フレイザー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Becton Dickinson and Co
Original Assignee
Becton Dickinson and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Becton Dickinson and Co filed Critical Becton Dickinson and Co
Publication of JPH10234389A publication Critical patent/JPH10234389A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844Nucleic acid amplification reactions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率よく増幅することができない長い標的の
増幅効率を有意に改善する。 【解決手段】 一本鎖結合タンパク質は、長い標的の鎖
置換複製効率を高めることが確認されており、SDA など
の増幅反応に加えると、加えなければ余りにも長くて効
率よく増幅することができない標的の増幅効率を有意に
改善する。T4のgp32タンパク質は、長さ約800 〜1,000b
p の場合、SDA において15〜20分で約106〜108 倍の増
幅をもたらすことが明らかにされている。この長さの標
的の場合、gp32の非存在下では、検出可能な増幅は本質
的に皆無である。長さ約400 〜500bpの標的は、gp32の
存在下で約10億倍増幅可能であり、長さ100 bp未満の標
的の場合、SSB の非存在下では、従来のSDA 反応で確認
されたものとほぼ同等の増幅率を示す。他の一本鎖DNA
結合タンパク質も長い標的の複製効率および増幅効率を
改善することが証明されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、核酸標的配列の増
幅方法、特に核酸増幅反応における一本鎖DNA結合タ
ンパク質の使用に関する。
【0002】
【従来の技術】in vitro核酸増幅技術は、少量の核酸の
検出及び分析のための強力な道具であり、これらの方法
は感度が高いため、感染性疾患や遺伝的疾患の診断、分
析のための遺伝子の分離、法医学的な特異的核酸の検出
のための方法を開発することに関心が持たれた。核酸増
幅方法には、たとえば、ポリメラーゼ連鎖反応(Polyme
rase Chain Reaction;PCR)、リガーゼ連鎖反応(Li
gase Chain Reaction;LCR)、自立配列複製(Self S
ubstained Sequence Repolication ; 3SR)、核酸配
列による複製(Nucleic Acid Sequence Baced Amplific
ation ; NSABA)、転写介在性複製(Transcriptio
n Mediated Replication; TMR)および鎖置換増幅
(Strand Displlacement Amplification; SDA)など
がある。鎖置換増幅は、低温で30分以内に標的配列の
10億倍以上の増幅を行うことができる等温増幅反応で
ある(G.T. Walker, et al. 1992. Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 89, 392-396、G.T. Walker, et al. 1992. Nu
c. Acids. Res. 20, 1691-1696、米国特許第5,45
5,166号、米国特許第5,270,184号、欧州
特許第0 684 315号)。
【0003】SDA反応(strand displacement amplifi
cation) は、約35℃から45℃の間の定温または増幅
効率および特異性を改善するためにより高い定温で実施
することが可能である(好熱性SDAまたはtSDAと
呼ばれ、公開済の欧州特許出願第0 684 315号
に記載されている)。どちらの形式でも、SDAは、
1)半修飾制限エンドヌクレアーゼ認識部位又は切断部
位にニックを入れる制限エンドヌクレアーゼ、および、
2)ニックから伸び、標的配列のコピーを置換する一方
で、標的配列を鋳型として使用して、新しい鎖を重合す
るポリメラーゼを含む。ニックを入れたり、置換を行う
繰り返されたサイクルにより、さらなる標的配列のコピ
ーが作成される。SDAは、DNAポリメラーゼが標的
複製の配列周期の相補鎖を分離できる鎖置換能力を使用
する点で、核酸反復方法の中で独特である。この方法は
鎖置換複製と呼ばれる。
【0004】SDA反応は、米国特許第5,455,1
66号、米国特許第5,270,184号および欧州特
許第0684315号に記載されている。SDA反応の
ステップは、使用する温度および酵素に関係なく同じで
あり、標的配列を増幅するために数種の特異的な酵素活
性を必要とする。SDAポリメラーゼは、1)5’−
3’エキソヌクレアーゼ活性が欠損していなければなら
ない(この活性の欠損は、天然に生じたものでも、不活
化したものであっても良い)、2)SDAが必要とする
誘導されたデオキシヌクレオシド三リン酸(dNTP)
(αチオ−dNTPなどのヌクレオチド類似体)を組込
みこまなければならない、かつ、3)一本鎖ニックで開
始する二本鎖分子由来の下流の一本鎖を置換しなければ
ならない。SDA制限エンドヌクレアーゼは、1)認識
部位又は切断部位が半修飾されているとき、その二本鎖
の認識部位又は切断部位にニックを入れなければ(すな
わち、二本鎖認識部位又は切断部位の一本鎖を切断しな
ければ)ならない、かつ、2)その認識部位又は切断部
位から分離して、ポリメラーゼを結合させ、標的を増幅
しなければならない。dNTP類似体を制限エンドヌク
レアーゼ認識部位に組込むと、制限エンドヌクレアーゼ
によるニックが挿入される。チオール化されたdNTP
は、SDAで最もよく使用されるヌクレオチド類似体で
あるが、ホウ素置換dNTPのメチル置換体もニックを
挿入する。上記特許公報には、SDAに適当な生物活性
を有するポリメラーゼおよび制限エンドヌクレアーゼの
例が記載されている。欧州特許第0 684 315号
には、SDAによる増幅に関する用語が記載されてい
る。
【0005】SDAは、高速で且つ効率のよい増幅方法
であるが、効率よく増幅することができる標的の長さに
より制限を受ける。すなわち、SDAは、短い標的(一
般に約100bp以下)を増幅するとき最も効率がよ
く、増幅率は、標的の長さが50bp増加するごとに5
〜100分の1低下する。4.5×108 (52bpの
標的)から3.0×104 (198bpの標的)に増幅
率が低減したことが観察されている。これは、制限エン
ドヌクレアーゼによるニック挿入の効率低下(標的の長
さと無関係であると考えられる)に起因する公算は低い
が、重合および置換が完全になる前にDNAポリメラー
ゼ終結増幅産物が生じた結果と考えられる。複製が不完
全な状態で終結すると、それ以上増幅することができな
い中断した、部分的アプリコンを生じることになり、こ
のような不完全な状態の終結がおこる可能性は、標的の
長さが増加するにつれて増大し、それ故、増幅反応の効
率が減少すると考えられる。反応を弱める標的内の局所
配列の存在、ポリメラーゼ前進性が低いこと、より長い
鎖が十分に置換しないこと、ポリメラーゼが置換された
鎖の複製に切り替わってしまうこと、修飾されたdNT
PやdUTPの負の影響などを含め、多くの因子がSD
Aがより長い標的を効率よく増幅することができない一
因となり得る。対照的に、PCRはDNAポリメラーゼ
による鎖置換複製を必要としない。PCRでは、相補的
鎖の全分離は高温にすることによって遂行されるため、
PCRは長さ数百塩基対の標的を効率よく増幅すること
ができる。
【0006】有機溶剤が存在すると、SDAの効率を改
善し、生じる増幅産物の量が増加するが、検出できるよ
うに増幅することができる標的の長さは増加しない。溶
剤はDNAポリメラーゼの性能に特別の影響を与えない
が、プライマーハイブリダイゼーション、鎖置換効率、
および一般的な酵素活性を含め、反応の多くの局面に影
響することが予測され得る。したがって、長い標的、特
に長さが約100bpを超える標的のSDA増幅効率を
改善する試薬および/または方法を発見する必要があ
る。
【0007】一本鎖DNA結合タンパク質(single-stra
nd DNA binding protein; SSB)は、一本鎖DNA
(ssDNA)に対する配列非特異的に親和性は高い
が、二本鎖DNAに対する親和性は低い。その大部分
は、一本鎖RNA(ssRNA)に対する親和性も高
い。通常、DNA複製、組換え、および生物ゲノムの修
復には、一本鎖DNA結合タンパク質が必要である。S
SBはその同族DNAポリメラーゼを特異的に刺激し、
DNA合成の忠実度を高め、らせんの不安定化によりD
NAポリメラーゼの前進性を改善し、ポリメラーゼ結合
を促進し、複製開始点を組織化および安定化する。多く
のSSBは組換えにも参加し、DNAの復元を容易にす
る。SSBは、バクテリオファージT4(gp32タン
パク質、K.R. Williams et al. 1980. Proc. Natl. Aca
d. Sci. 77: 4614-4617; D.P. Giedroc, et al. 1986.
Proc. Natl. Acad. Sci. 83: 8452-8456; D.K. Sandhu
and P. Keohavong. 1994. Gene 144: 53-58; D.P. Gied
roc, et al. 1990. J. Biol Chem.265: 11444-1145
5)、バクテリオファージT7(遺伝子2.5タンパク
質; Y.T.Kim, et al. 1992. J. Biol Chem. 267:15022-
15031)、バクテリオファージΦ29(タンパク質p
5;C. Gutierrez, et al. 1991. J. Biol Chem. 266:2
104-2111)、酵母(S.G. LaBonne and L.B. Dumas. 198
3. Biochem. 22:3214-3219;A.Y.S. Jong, et al. 1985.
J. Biol Chem. 260: 16367-16374; E. Alani, et al.
1992. J. Mol. Biol. 227: 54-71; E. Van Dyck, et a
l. 1992. EMBO 11:3421-3430)およびアデノウイルス
(G. Kitchingman. 1995. Virology 212: 91-101; P.N.
Kanellopoulos and H. Van Der Zandt. 1995. J. Stru
ct. Biol. 115: 113-116)を含め、多くの種(J.W. Cha
se and K.R. Williams. 1986. Ann. Rev.Biochem. 55:
103-136)で同定されており、かつ特徴付けられてい
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】SSBは、プローブの
核酸標的へのハイブリダイゼーションを増進し(米国特
許第5,534,407号および第5,449,603
号)、核酸ポリマーにハイブリダイゼーションした隣接
プローブの特異的配列を促進する(米国特許第5,54
7,843号)ためにin vitroで使用されてきた。SS
Bは、ssDNA検出の標識手段としても使用されてき
た(米国特許第4,963,658号および5,42
4,188号)。T4のgp32は、PCRによるクロ
ーニングのポリメラーゼ活性を増強するために使用され
(米国特許第5,354,670号)、gp32遺伝子
は組換えタンパク質生産の発現システムに使用されてき
た(米国特許第5,182,196号)。Φ29のSS
Bは、新しい鋳型での再開始数を増加することによりΦ
29のDNAの複製を刺激することが証明されている
(G. Martin, et al. 1989. Nucl. Acids Res. 17:3663
-3672; C. Gutierrez, etal. 1991. J. Biol. Chem. 26
6: 2104-2111)。しかし、in vitroで鎖置換複製によっ
て効率よく複製することができる標的の長さまたは鎖置
換複製を必要とする核酸増幅反応で増幅される標的の長
さがSSBの存在下で増加することは、これまで認めら
れていなかった。
【0009】
【課題を解決するための手段】一本鎖DNA結合タンパ
ク質(single-strand DNA binding protein; SSB)を
SDAなどの増幅反応に加えると、加えなければ効率よ
く増幅することができないほど長い標的の増幅効率が有
意に改善されることが判明している。SSBは、反応の
鎖置換複製ステップに影響を及ぼして、ポリメラーゼの
分離前に複製することができる鋳型の長さを増加するこ
とが可能となるため、同様に、SSBは鎖置換複製ステ
ップを含む他の反応における長い標的の複製効率を改善
すると考えられる。本発明を作製する間に試験したSS
Bのうち、gp32、酵母RPA−1およびΦ29タン
パク質5が、鎖置換複製反応で長い標的を複製する効率
を高めるのに最も有効であった。その結果、鎖置換複製
を使用する増幅反応における増幅効率が有意に改善し、
SSBの非存在下では検出可能な増幅が不可能な長さの
標的を効率よく増幅することが可能になる。たとえば、
長さ約800〜1,000bpの標的の場合、gp32
は、15〜20分で約106 〜108 倍増幅することが
証明されている。対照的に、この長さの標的の場合、S
SBの非存在下では、本質的に検出可能な増幅は本質的
に皆無であった。gp32の存在下で、長さ約400〜
500bpの標的を約10億倍増幅することが可能であ
り、SSBを含有しない従来のSDA反応で長さ100
bp未満の標的で見られるものとほぼ同等の増幅率であ
る。
【0010】異種(heterologous)酵素複製系やSDAな
どの増幅系において、SSBが鎖置換複製を改善するよ
うに機能することは、予想外の発見であった。SSBの
機能および活性に関する多くの研究で、SSB機能が効
率よく発現されるためには一対になるSSBとポリメラ
ーゼは相同(homologous)(すなわち、同じ種に由来す
る)でなければならないことが証明されている。対照的
に、SDAでは、ポリメラーゼは一般にSSBのものと
は異なる微生物の種に由来する(たとえば、バクテリオ
ファージのSSBと一緒に使用されるBacillus属のポリ
メラーゼ)。SDAの反応条件で、これらの異種ポリメ
ラーゼ/SSB対は意外にも、増幅可能な標的の長さが
増加する点で非常に効率がよかった。
【0011】
【発明の実施の形態】鎖置換複製を必要とする反応で、
標的の長さによる負の影響を受ける公算が高い酵素はポ
リメラーゼであるという仮説をたてた。そこで、長い標
的の増幅を容易にする目的で、ポリメラーゼの作用を増
強する方法を探索した。標的または標的配列は、複製ま
たは増幅の対象であり、場合によっては検出の対象であ
る、選択されたオリゴヌクレオチドである。本願明細書
で使用される「長い標的」は、余りにも長いため、鎖置
換複製を必要とする従来の反応で効率よく複製または増
幅することができないオリゴヌクレオチド配列と定義さ
れる。長い標的は一般に長さ100ヌクレオチド以上で
ある。たとえば、核酸増幅反応または鎖置換反応での長
い標的は、一般に長さ約100〜5,000ヌクレオチ
ドであり、好ましくは長さ約150〜約2,000ヌク
レオチドである。上記サイズ範囲の上限(たとえば、長
さ約2,000〜約5,000ヌクレオチド)の標的の
場合、検出可能な増幅産物または複製産物を得るため
に、反応時間を増加することが有用なこともある。所与
の長さの長い標的に適当な反応時間は、当該技術で既知
のルーチンの方法を使用して経験的に決定することが可
能である。
【0012】SSBは複製補助タンパク質であり、SD
Aで発生するような鎖置換合成に対してSSBが与える
影響を試験した。試験では、簡単な、非指数関数系を考
案した。この系は、SDAに重要な基本的ニック挿入お
よび伸長反応を使用したプライマーを含まない本質的に
線状SDA反応であった。5’末端付近のニック挿入可
能な制限部位を含み、かつ、チオール化されたdNTP
ですべて置換された二本鎖DNA鋳型を合成した。SD
A様反応条件に似せるために、この鋳型を適当な制限酵
素、ポリメラーゼ、デオキシヌクレオシド三リン酸およ
び緩衝液と共にインキュベートしたとき、半チオール化
された制限部位にニックが入り、ポリメラーゼがそのニ
ックから伸び、鎖置換合成により一本鎖産物が生じた。
SDAの場合と同様、鎖置換合成によりニック挿入可能
な制限部位が再生され、このステップを繰り返した。加
えた試薬がニック挿入過程および鎖置換過程に与える影
響を、本試験系でSDAおよび鎖置換複製ステップを含
む他の反応のモデルとして観察することができた。
【0013】線状SDAスクリーニング系を組み立てる
ために、マルチクローニング部位のいずれかの側にSD
Aプライミング領域を挿入することによってpUCプラ
スミドを修飾した。次に、様々な長さのλDNAをベク
ターのBamHI部位に挿入した。このようにして得ら
れた「SDA標的プラスミド」は、1組の増幅プライマ
ーを使用して全部を増幅することができる範囲の挿入長
さを提供した。SDAの場合、標的は半チオール化され
た制限部位(たとえば、BsoBI)を含有し、且つ規
定された3’末端を具有しなければならない。このよう
な標的を提供するために、様々なλ挿入物を含むSDA
ベクターに30サイクルのPCR増幅を行った。PCR
に使用したプライマーは、SDA増幅(S)プライマー
(ACCGCATCGAATGCATGTCTCGGG
TAAGGCGTACTCGACC、配列番号1)およ
びSDAバンパープライマー(CGCTGAACCGG
AT、配列番号2)であった。dCTPαSは、半修飾
BsoBI部位を作成するための反応において、dCT
Pの代わりに全置換されていた。PCR反応は、1×P
romega熱DNAポリメラーゼ緩衝液(50mMの
KCl、10mMのTris−HCl(25℃でpH
9.0)、および1.0%のTriton X−10
0)、3.9mMのMgCl2 (1mMの遊離MgCl
2 )、0.1μMの各プライマー、1.4mMのdCT
PαS、各々0.5mMのdGTP、dATPおよびT
TP、1ngのSDAプラスミド、5μLのシークエン
シング級Taqポリメラーゼ(Promega)で構成
されていた。ベクターを増幅するために、反応混合物に
ミネラルオイルを重層し、95℃に5分間加熱した。ホ
ットスタートのために95℃でポリメラーゼを加え、9
6℃、55℃および72℃で30回の1分温度周期を実
施した。Centricon 100カラムを通過さ
せ、続いて65℃で30分間プロテイナーゼK消化
(1.25μg)することにより、線状SDAの各PC
R産物を精製した。SDA鋳型をクロロホルム抽出し、
エタノール析出し、分光分析法で測量した。
【0014】バクテリオファージから真核生物まで、広
く様々な起源から多数のSSBの例が分離されている。
SSBが長い標的の増幅効率に与える作用を評価するた
めに、以下のSSB、すなわち、ビール酵母(Saccharom
yces cerevisiae)由来の複製タンパク質A−1(rpa
−1)およびミトコンドリアタンパク質(rim−1)
における複製、T7由来の遺伝子2.5タンパク質(g
p2.5)、バクテリオファージΦ29のタンパク質p
5(p5)、T4の遺伝子32タンパク質(gp32)
および大腸菌のSSBを線状SDA系で試験した。SD
A反応は、当初、中温性ポリメラーゼおよび制限エンド
ヌクレアーゼを使用して起こし、約35〜45℃で実施
した。これは、非常に効率のよい増幅系をもたらした。
その後、熱安定なポリメラーゼと制限エンドヌクレアー
ゼを使用してtSDAを改良すると、バックグラウンド
が低減して、増幅効率が上昇し、反応に要する時間が有
意に減少した。中温SDAの温度は、成長に最適な温度
が約25〜37℃の中温生物からこれまで得られていた
SSBと一致する。しかし、最も効率のよいSDA増幅
系は、約45〜60℃で作用する好熱反応(すなわち、
tSDA)であるため、さらに増幅を改良して増強する
ためには、tSDA温度でSSBを使用することが有利
であろう。既知の中温SSBは、tSDAの温度で安定
ではないと予測された。
【0015】40℃と50℃の両方でSSBの効率を試
験するために、線状SDAアッセイを実施した。25m
MのKiPO4 (pH7.5)、0.1μg/μLのB
SA、1.4mMのdCTPαS、各々0.5mMのd
ATP、dGTPおよびTTP(合計2.9mMのdN
TP)、6.9mMのMgCl2 (4mMの遊離MgC
2 )、各々0.5μLのα32P−TTPおよびdAT
P(3,000Ci/mm)および上述の通りに作成し
た10nMの400−mer SDA鋳型を含有する反
応で、様々な量のSSBを試験した。酵素およびSSB
以外の全反応成分を集め、反応温度で5分間予熱した。
予熱後、25単位のBsoBIおよび50単位のexo
- Klenow(40℃反応)または8単位のBcaポ
リメラーゼ(50℃反応)を様々な量のSSBと共に加
えた。反応を40℃で30分間、または50℃で15分
間インキュベートした。1サイクルの線状SDA中に生
成される増幅産物の量を測定するためのコントロール反
応は、SSB反応と同じ緩衝液成分、同量のSDA鋳型
および同じポリメラーゼを含んでいたが、制限酵素やS
SBは含んでいなかった。コントロール反応はSDA鋳
型(上記参照)の生成に使用したバンパープライマー1
66μMを含有していた。等量の95%ホルムアミド、
20mMのEDTA、各々0.05%のブロムフェノー
ルブルー/キシレンシアノールを加え、0.5μgのプ
ロテイナーゼKで、65℃で30分間処理することによ
って反応を停止させた。試料を100℃で3分間変成さ
せ、氷上で急冷後、6%シークエンシングゲルで電気泳
動を実施した。PhosphorImager(Molecular Dynamics)
でゲルを分析すると、約400−merが置換された、
生じた線状SDA産物の量を示すピクセル値が得られ
た。PhosphorImagerは、相対ピクセル値を選択されたバ
ンドに存在する放射能の量として、測定された各レーン
のバックグラウンドをこの値から減算することにより、
量を提供する。コントロール反応を含有するレーンを使
用して、1つの伸長事象から得られた産物の量を計量し
た。試験反応で生じた置換された鎖(SDAターンオー
バー事象)の数は、SSB反応レーンにおける400m
er増幅産物の量を、1つの伸長事象から得られた産物
の量で割ることによって求めた。置換鎖総数を反応期間
で割って、反応における分当たりのSDAサイクル数
(すなわち、増幅速度)を求めた。
【0016】酵母rpa−1、gp2.5、p5および
gp32を両反応温度で試験した。rim−1および大
腸菌SSBは、40℃のみで試験した。試験結果を図1
に示す。大腸菌SSBを除き、試験したSSBの各々に
より、40℃における400塩基の線状SDA産物の生
成が改善した。0.24μg/μLのp5(0.79サ
イクル/分)を使用すると、この温度での増幅産物の最
大量が生成した。さらに、gp32(0.196μg/
μl)およびrpa−1(0.024μg/μl)は十
分に機能した(それぞれ、0.54サイクル/分および
0.64サイクル/分)。上記条件下で、最小有効SS
Bでさえも(gp2.5では、0.18サイクル/分、
およびrim−1では、0.15サイクル/分)、SS
Bの非存在下で生じた産物の量(0.05サイクル/
分)より少なくとも3倍の改善をもたらした。思いがけ
ず、試験したSSBのうち1つを除くすべてが存在する
条件下で、50℃で、増幅効率の有意な改善が認められ
た。SSBを含まない反応(0.12サイクル/分)と
比較して、gp2.5タンパク質は、増幅効率を3倍の
改善し(0.37周期/分)、gp32は10倍改善し
(1.2サイクル/分)、rpa−1は約8倍改善した
(0.92サイクル/分)。p5(0.14サイクル/
分)の改善の大きさは極微であったが、それでもなお、
SSBを含まない反応以上の効率が検出された。50℃
で長い標的の増幅効率が増強することは、起源生物が成
長する温度範囲からは予測されなかった。
【0017】アッセイ系としての線状SDAの結果およ
び分析から、鎖置換複製は、効率よく増幅または複製す
ることができる標的の長さを限定するステップであるこ
とがわかる。したがって、本願明細書に記載の線状SD
Aスクリーニングアッセイは、特に鎖置換複製機構を使
用する核酸増幅反応において、長い標的の鎖置換複製の
効率改善に関する有用性を評価するために発見されたも
のであるため、このアッセイを日常的に使用して、上記
以外の既知のSSBや新規SSBをスクリーニングする
ことが可能である。スクリーニングアッセイで線状に複
製されるべき長い標的配列の長さを選択することによ
り、SSBが長い標的の効率よい鎖置換複製を促進でき
る相対的能力を評価することも可能である。さらに、線
状反応にも指数反応にも同じ反応機構が存在するため、
線状増幅スクリーニング分析の結果から、鎖置換複製を
使用する指数増幅反応における、長い標的の増幅効率の
改善がわかる。本願明細書でスクリーニングした6種の
SSBのうち、1種を除くすべてが本発明の実行に必要
な活性および有用性を示した。活性なSSB5種のうち
4種は、長い標的の増幅効率改善に極めて有効であり、
1種は中等度に有効であった。したがって、当業者は、
本願明細書に開示されているスクリーニング方法を使用
して、記載されている特性および有用性を有する別のS
SBを日常的に同定することが可能である。
【0018】SDA反応でSSBを使用して増幅可能な
標的の長さを増加することは、核酸増幅の検出で知られ
ている様々な検出系と一致する。たとえば、Walker et
al.(Nucl. Acids Res., 前出)が記述しているよう
な、標識プローブのハイブリダイゼーションまたは検出
プローブのハイブリダイゼイーションおよび伸長は、S
SBの存在下で増幅や複製の増幅産物を検出するのに有
用である。SDAの増幅産物を検出するための好ましい
方法は、米国特許第5,547,861号および米国特
許第5,550,025号に記載されているシグナルプ
ライマー系であり、この方法はSBB存在下でのSDA
にも有用である。
【0019】
【実施例】実施例1 指数tSDA増幅系でさらに試験するため、GP32を
選択した。最初の実験で、10μgのgp32を加える
と、500bpの標的の108 倍の増幅が証明された。
増幅反応の検出感度を評価するための第2の実験で、様
々な量の500bp標的を、5μl〜40μlの反応緩
衝液(25mMのKiPO4 (pH7.6)、0.1m
g/mlのBSA、0.5μMのS1およびS2 SD
A増幅プライマー、0.05μMのB1およびB2 S
DAバンパープライマー、1.4mMのdCTPαS、
0.5mMのdUTP、0.2mMのdATP、0.2
mMのdGTP、10.5%グリセロール、7mMの酢
酸マグネシウム、500ngのヒト胎盤DNA)に加え
た。この実験に使用されるSDA増幅プライマーおよび
バンパープライマーは、C.A. Spargo et al. (1996. Mo
lec. Cell. Probes10, 247-256)により記述されてい
る。ヒト胎盤DNAのみ(100ng/μL)をゼロ標
的コントロール試料に加えた。この試料を、沸騰水浴
中、100℃で3分間変成させ、52℃に移し、4分間
平衡化させた。酵素(30単位のAvaI、36単位の
exo- BST)およびSSB(gp32 10μg)
を5μLの各試料に加え、混合して52℃で30分間置
いた。100℃で5分間加熱することにより、反応を停
止させた。増幅産物は、Walker et al. (Nucl. Acads
Res., 上述)に記載されたように、ハイブリダイゼーシ
ョン及び末端標識検出用プローブの伸長により検出し
た。6μLの検出用混合物(35mMのKiPO4 (p
H7.6)5μL、6mMのMgOAc、1mMの各d
NTP、1μLの標識プローブ)をSDA反応に加え
た。100℃で3分間変性した後、37℃に移し、3分
間平衡化させた。2μLのexo- Klenow(50
%グリセロール中1U/μL)を加え、伸長反応を37
℃で15分間インキュベートした。ホルムアミド停止溶
液(90%ホルムアミド、0.05%BPB、1×TB
E)13μLを加えることによって反応を停止させた。
各試料の半分(13μL)を8%シークエンシングゲル
に供し、57ワットで約1時間電気泳動した。UDGを
使用してアンプリコン汚染除去をするためにdUTPを
この実験に含めたが、TTPをdUTPの代わりに使用
することが可能であり、この場合、リン酸緩衝液を30
mMまで増加させ、他のdNTP(一般に約0.2m
M)と同量でTTPを含むことが有利である。
【0020】初期濃度と関係なく、SSBの非存在下で
は、500bp標的の検出可能な増幅は全くみられなか
った。対照的に、gp32が存在するとき、標的増幅は
容易に検出され、SSBによる増幅効率の有意な改善を
示した。gp32およびdUTPの存在下における増幅
率を下表に示す。
【0021】
【表1】
【0022】dUTの代わりにPTTPが存在する条件
下で、増幅率は約2倍上昇した。これらの実験では10
分子という僅かな500bp標的を容易に検出でき、長
い標的の非常に感度のよいアッセイであることがわかっ
た。BsoBIおよびexo- Bstポリメラーゼを使
用して、同様のプロトコルで実験を繰り返し、同様の結
果が得られた。これらの反応は、TTP系でもdUTP
系でも、500bp標的で約107 〜108 の増幅率を
達成した。これらの増幅率は、長さ100bp未満の標
的(すなわち、SSBを全く加えていない短い標的)の
従来の典型的なSDAの増幅率よりも僅かに少ないだけ
であった。
【0023】実施例2 SSBの存在下で、様々な標的の長さが増幅に与える影
響を調査するため、様々な長さの標的をλSDA鋳型か
ら選択し、gp32の存在下で増幅を試験した。図2に
示すように、gp32の非存在下では、100bpでの
約1010から200bpでの約104 まで、標的の長さ
が増加するにつれて増幅率が低下した。標的の長さが約
300bpに達すると、増幅は本質的に検出できない。
対照的に、gp32は100〜200bpで増幅効率の
低下を実質的に防止し、長さ約1,000bpの標的を
約106 倍増幅することが可能である。実際には、SS
Bを増幅反応に加えると、一般に500bpの標的では
約108 倍の増幅と10〜100分子検出感度をもたら
し、(TTPを使用した)800bpの標的では約10
8 倍の増幅と10〜100分子検出感度をもたらし、
(TTPを使用した)1,000bpの標的では約10
6 倍の増幅と100〜1000分子検出感度をもたらし
た。以上の結果から、SSBは長さ少なくとも約100
ヌクレオチド、たとえば、長さ約100〜5,000ヌ
クレオチドの、標的の増幅効率および鎖置換複製効率の
改善をもたらす。しかし、ほとんどの複製反応および増
幅反応で、好ましい長い標的は一般に長さ約150〜約
2,000ヌクレオチドである。標的の長さが増加する
と、反応産物を検出するために、反応時間を増加するこ
とが必要であるが、この長い標的は、増幅効率を高める
ためにSSBを使用して容易に複製または増幅される。
【0024】SSBは、効率よく増幅することが可能な
標的の長さが有意に増加するDNA標的の場合でもRN
A標的(逆転写増幅)の場合でも、長い標的の増幅効率
改善に有用である。長い標的の増幅効率のSSB増強
は、たとえば、米国特許第5,523,204号に記載
されているような in situ増幅およひ複製反応に応用す
ることが可能である。本発明が機能する特定の機構に束
縛されたくないが、出願人は、非前進型複製中にポリメ
ラーゼが分離するとき、SSBは置換された一本鎖に結
合し、複製フォークの運動を容易にし、伸長される鎖と
置換される鎖の間の分岐移動を阻害するという仮説をた
てた。このような機構によって、SDA中にみられる複
製中断数の明白な減少が説明され、この減少は、長い標
的の効率よい増幅の一助になると考えられる。同じSS
B活性でミスプライミングが減少するため、観察された
非特異的バックグラウンド増幅の減少もこの機構に起因
すると考えられる。以上の実験から、SSBの存在下で
長い標的の鎖置換複製効率が改善されることがわかる。
鎖置換複製反応はSDAの中枢であり、SDAで鎖置換
複製反応のモデルとして長い標的の増幅効率の増強を例
証してきた。しかし、DNAポリメラーゼを使用して鎖
置換複製を実施する反応で複製することができる標的の
長さの同様な増加が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】40℃および50℃における線状SDAスクリ
ーニングアッセイにおける増幅効率に対してSSBが与
える影響を示す図である。
【図2】長さが増加する標的の増幅効率に対してgp3
2が与える影響を示す図である。
【配列表】
配列番号:1 配列の長さ:40 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列 ACCGCATCGA ATGCATGTCT CGGGTAAGGC GTACTCGACC 40 配列番号:2 配列の長さ:13 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列 CGCTGAACCG GAT 13
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595117091 1 BECTON DRIVE, FRA NKLIN LAKES, NEW JE RSEY 07417−1880, UNITED STATES OF AMERICA

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鎖置換複製反応で長い標的を複製するこ
    とを含んでなる長い標的の複製効率を高める方法であっ
    て、前記反応には鎖置換DNAポリメラーゼと一本鎖D
    NA結合タンパク質とが関与し、前記一本鎖DNA結合
    タンパク質は、前記一本鎖DNA結合タンパク質が存在
    しない条件下での長い標的の複製効率に比べて、長い標
    的の複製効率を高めるのに十分な量で存在することを特
    徴とする複製効率を高める方法。
  2. 【請求項2】 鎖置換複製反応は、核酸増幅反応で起こ
    る請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 核酸増幅反応は、鎖置換増幅(SDA)
    である請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 一本鎖DNA結合タンパク質は、gp3
    2、rpa−1、rim−1、gp2.5およびp5か
    ら成る群から選択される請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 長い標的は、長さ約100〜約5,00
    0ヌクレオチドである請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 鎖置換複製ステップを含む長い標的を増
    幅する増幅反応の長い標的の増幅効率を高める方法であ
    って、前記増幅反応には、鎖置換DNAポリメラーゼと
    一本鎖DNA結合タンパク質とが関与し、前記一本鎖D
    NA結合タンパク質は、前記一本鎖DNA結合タンパク
    質が存在しない条件下での長い標的の増幅効率に比べ
    て、長い標的の増幅効率を高めるのに十分な量で存在す
    ることを特徴とする増幅効率を高める方法。
  7. 【請求項7】 増幅反応は、鎖置換増幅である請求項5
    に記載の方法。
  8. 【請求項8】 一本鎖DNA結合タンパク質は、gp3
    2、rpa−1、rim−1、gp2.5およびp5か
    ら成る群から選択される請求項5に記載の方法。
  9. 【請求項9】 長い標的は、長さ約100〜約5,00
    0ヌクレオチドである請求項6に記載の方法。
  10. 【請求項10】 長い標的は、長さ約150〜約2,0
    00ヌクレオチドである請求項9に記載の方法。
JP10052850A 1997-02-24 1998-02-18 一本鎖dna結合タンパク質を使用する核酸の複製 Pending JPH10234389A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US80510097A 1997-02-24 1997-02-24
US08/805,100 1997-02-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10234389A true JPH10234389A (ja) 1998-09-08

Family

ID=25190674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10052850A Pending JPH10234389A (ja) 1997-02-24 1998-02-18 一本鎖dna結合タンパク質を使用する核酸の複製

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0869187A3 (ja)
JP (1) JPH10234389A (ja)
CA (1) CA2224120A1 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005333920A (ja) * 2004-05-28 2005-12-08 Aisin Seiki Co Ltd 等温増幅可能な鎖置換dnaポリメラーゼを用いたテンプレートdna分子の増幅方法
WO2008013010A1 (fr) * 2006-07-26 2008-01-31 Nishikawa Rubber Co., Ltd. Procédé d'amplification d'une séquence nucléotidique
JP2010263845A (ja) * 2009-05-15 2010-11-25 Hitachi High-Technologies Corp 核酸分析方法及び核酸分析装置
JP2011512821A (ja) * 2008-02-29 2011-04-28 ユニヴァーシティ オブ メディシン アンド デンティストリ オブ ニュージャーシィ コールドショックタンパク質組成物、並びにその使用のための方法及びキット
US7973131B2 (en) 2005-07-29 2011-07-05 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Extreme thermophile single-stranded DNA binding mutant protein, and nucleic acid isothermal amplification method of use thereof
US9422599B2 (en) 2008-02-29 2016-08-23 Rutgers, The State University Of New Jersey Cold shock protein compositions and methods and kits for the use thereof

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2365263A1 (en) * 1999-03-12 2000-09-21 Mcgill University A method for increasing the processivity of a dna- or rna-dependent polymerase and compositions therefor
US7700281B2 (en) 2004-06-30 2010-04-20 Usb Corporation Hot start nucleic acid amplification
CN114230644A (zh) * 2021-12-29 2022-03-25 南京巨匠生物科技有限公司 一种gp32蛋白突变体、重组载体及其构建方法和应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5648211A (en) * 1994-04-18 1997-07-15 Becton, Dickinson And Company Strand displacement amplification using thermophilic enzymes

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005333920A (ja) * 2004-05-28 2005-12-08 Aisin Seiki Co Ltd 等温増幅可能な鎖置換dnaポリメラーゼを用いたテンプレートdna分子の増幅方法
US7973131B2 (en) 2005-07-29 2011-07-05 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Extreme thermophile single-stranded DNA binding mutant protein, and nucleic acid isothermal amplification method of use thereof
WO2008013010A1 (fr) * 2006-07-26 2008-01-31 Nishikawa Rubber Co., Ltd. Procédé d'amplification d'une séquence nucléotidique
JP2008048725A (ja) * 2006-07-26 2008-03-06 Nishikawa Rubber Co Ltd 核酸配列の増幅方法
JP2011512821A (ja) * 2008-02-29 2011-04-28 ユニヴァーシティ オブ メディシン アンド デンティストリ オブ ニュージャーシィ コールドショックタンパク質組成物、並びにその使用のための方法及びキット
US9422599B2 (en) 2008-02-29 2016-08-23 Rutgers, The State University Of New Jersey Cold shock protein compositions and methods and kits for the use thereof
JP2010263845A (ja) * 2009-05-15 2010-11-25 Hitachi High-Technologies Corp 核酸分析方法及び核酸分析装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0869187A3 (en) 2001-02-28
CA2224120A1 (en) 1998-08-24
EP0869187A2 (en) 1998-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11725241B2 (en) Compositions and methods for identification of a duplicate sequencing read
USRE38960E1 (en) Isothermal strand displacement nucleic acid amplification
EP1130113A1 (en) Multiplex ligation dependent amplification assay
JPH04211399A (ja) 核酸の増幅法
JP2002209594A (ja) ヌクレオチド塩基の同定方法
JP2000505312A (ja) 標的核酸配列増幅
US11180787B2 (en) Strand-invasion based DNA amplification method
US11753679B2 (en) Looped primer and loop-de-loop method for detecting target nucleic acid
WO1991006679A1 (en) An improved method for hybridizing nucleic acids using single-stranded nucleic acid binding protein
JPH10234389A (ja) 一本鎖dna結合タンパク質を使用する核酸の複製
JPH0811070B2 (ja) 核酸増幅反応の汚染を防除する方法
JPH1066589A (ja) ホウ素化ヌクレオチドを用いた鎖置換増幅
CN116194591A (zh) 序列转换反应
JPH06327500A (ja) 核酸配列の増幅方法および検出方法
CN116113709A (zh) 基因分型和核酸测序中的伪互补碱基
WO2023039553A2 (en) Looped primer with various internal modifications and loop-de-loop method for target detection
WO2024141476A1 (en) Digital pcr assay designs for multiple hepatitis b virus gene targets and non-extendable blocker oligonucleotides therefor
JPH11127860A (ja) ラミブジン耐性b型肝炎ウイルスの高感度検出法
JPH04503458A (ja) 核酸の増殖方法