JPH07313198A - Improved method for determination of base sequence of dna - Google Patents

Improved method for determination of base sequence of dna

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Publication number
JPH07313198A
JPH07313198A JP10850494A JP10850494A JPH07313198A JP H07313198 A JPH07313198 A JP H07313198A JP 10850494 A JP10850494 A JP 10850494A JP 10850494 A JP10850494 A JP 10850494A JP H07313198 A JPH07313198 A JP H07313198A
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JP
Japan
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dna
sequencing method
triphosphate
label
improved
Prior art date
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Pending
Application number
JP10850494A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsunori Ikeda
勝徳 池田
Hiroaki Inoue
浩明 井上
Masanori Oka
岡  正則
Yoshihisa Kawamura
川村  良久
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.)
Toyobo Co Ltd
Original Assignee
Toyobo Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To accurately determine the base sequence of a DNA with low noise by modifying and hybridizing a target DNA and a primer, treating the hybridized product with unlabeled and labeled modified nocleotide triphosphates and a nucleic acid synthetase and detecting the product. CONSTITUTION:A DNA for determining the sequence is thermally modified together with a primer to hybridize the DNA with the primer. The hybridized product is subjected to the chain extension reaction and a DNA reaction accompanying a non-specific chain-interruption reaction and a specific chain interruption reaction using an unmodified nocleotide triphosphate, a labeled modified nocleotide triphosphate derivative expressed by the formula (Q is 7-deazaadenine, 7-deazaguanine, cytosine or uracil; R<1> to R<4> each is H, sodium or lithium; sodium and lithium are not present at the same time; A is a label) and a nucleic acid synthetase. The DNA fragment formed by the specific chain-interruption reaction is non-electrically detected to determine the base sequence of the DNA with reduced noise.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は放射性同位元素を用いな
い、改良されたDNAの非RI標識塩基配列決定法に関
する。さらに詳細にはDNAの検出に必要な標識物質を
ダイデオキシヌクレオチド三燐酸へ付加した新規なDN
Aプローブを使用する配列決定法であり、DNAの塩基
配列決定の際のノイズの低減、すなわち正確性を向上さ
せる。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an improved non-RI labeled nucleotide sequencing method for DNA which does not use radioisotopes. More specifically, a novel DN in which a labeling substance necessary for detecting DNA is added to dideoxynucleotide triphosphate
This is a sequencing method using an A probe, which reduces noise in determining the base sequence of DNA, that is, improves accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】DNAの塩基配列分析は、分子生物学に
おいて基幹的な技術である。従来から慣用的なDNA配
列決定法として、2つの基本的な技術がある。1つはマ
キサム及びギルバート法(Maxam-Gilbert法)(Methods En
zymology, 第65巻、1980年、第499-560 頁)であり、他
方はサンガー(Sanger)法(Proc. Natl. Acad.Sci.,USA,
第74巻、1977年、第5463頁)である。
2. Description of the Related Art Nucleotide sequence analysis of DNA is a fundamental technique in molecular biology. There are two basic techniques as conventional DNA sequencing methods. One is the Maxam-Gilbert method (Methods En
zymology, Vol. 65, 1980, pp. 499-560), the other is the Sanger method (Proc. Natl. Acad. Sci., USA,
Vol.74, 1977, p.5463).

【0003】近年、DNAの配列決定のためには、ほと
んどサンガー配列決定法が使用されており、この方法に
おいては、配列決定されるべきDNA鎖の一部分に相補
的であるオリゴヌクレオチドプライマーを使用し、4種
のデオキシヌクレオチド三燐酸と1種のダイデオキシヌ
クレオチド三燐酸からなる混合物の存在下で、配列決定
すべきDNAの相補的なコピーをDNAポリメラーゼに
より合成する。新しく合成されるDNA中に、該ダイデ
オキシヌクレオチド三燐酸が組み込まれることにより、
伸長されたヌクレオチドの末端ヌクレオチドのヒドロキ
シル基がなくなり、合成による伸長はもはや可能ではな
くなり、配列特異的な合成に中断が生じる。この伸長は
一般に4種のデオキシヌクレオチド三燐酸と1種のダイ
デオキシヌクレオチド三燐酸とからなる4種の可能な混
合物全てに関して別々の反応を行なう。
In recent years, most of the Sanger sequencing methods have been used for DNA sequencing, in which an oligonucleotide primer complementary to a portion of the DNA strand to be sequenced is used. Complementary copies of the DNA to be sequenced are synthesized by DNA polymerase in the presence of a mixture of four deoxynucleotide triphosphates and one dideoxynucleotide triphosphate. By incorporating the dideoxynucleotide triphosphate in newly synthesized DNA,
The terminal nucleotide hydroxyl groups of the extended nucleotide are gone, synthetic extension is no longer possible, and interruptions occur in sequence-specific synthesis. This extension generally performs separate reactions on all four possible mixtures of four deoxynucleotide triphosphates and one dideoxynucleotide triphosphate.

【0004】引き続き、生じたDNAフラグメントの長
さによる分離をゲル電気泳動法で行ない、さらに分離し
たDNAフラグメントを検出することによりDNA配列
の直接の読み取りが可能となる。DNAフラグメントの
検出には、オリゴヌクレオチドプライマーの1部、また
は少なくとも1種のデオキシヌクレオチド、または4種
のダイデオキシヌクレオチドを、標識、例えば放射性同
位元素、蛍光物質あるいは酵素を結合し、該標識を検出
することにより行う。
Subsequently, the length of the generated DNA fragment is separated by gel electrophoresis, and the separated DNA fragment is detected, whereby the DNA sequence can be directly read. To detect a DNA fragment, a part of an oligonucleotide primer, or at least one kind of deoxynucleotide, or four kinds of dideoxynucleotide is bound to a label, for example, a radioisotope, a fluorescent substance or an enzyme, and the label is detected. By doing.

【0005】現在、最も常用されている塩基配列決定法
においては、少なくとも下記工程を実施する。 第1工程:配列決定されるべきDNAおよびその相補的
DNAを高温にて数十秒から数分放置することにより一
本鎖に分離する。 第2工程:その後、徐々に温度を下げて、オリゴヌクレ
オチドプライマーを配列決定されるべきDNAに結合さ
せる(アニーリング)。 第3工程:DNAポリメラーゼを至適温度に加熱して、
オリゴヌクレオチドプライマーを鋳型に沿って伸長させ
た後、ターミネーション反応を行う。 第4工程:伸長させたオリゴヌクレオチドプライマーを
高温にて数十秒から数分間放置することにより配列決定
されるべきDNAより分離する。電気泳動法により伸長
させたオリゴヌクレオチドプライマーを大きさに分画
し、オリゴヌクレオチドプライマーに予め標識された標
識物質を検出することにより塩基配列を決定する。
At least the following steps are carried out in the most commonly used nucleotide sequencing method at present. First step: DNA to be sequenced and its complementary DNA are separated into single strands by leaving them at high temperature for several tens of seconds to several minutes. Second step: Then, the temperature is gradually lowered to allow the oligonucleotide primer to bind to the DNA to be sequenced (annealing). Third step: heating the DNA polymerase to an optimum temperature,
After extending the oligonucleotide primer along the template, a termination reaction is performed. Fourth step: Separate the DNA to be sequenced by leaving the extended oligonucleotide primer at high temperature for tens of seconds to several minutes. The oligonucleotide primer extended by electrophoresis is fractionated into sizes, and the nucleotide sequence is determined by detecting the labeling substance pre-labeled on the oligonucleotide primer.

【0006】DNAフラグメントを検出する際、放射性
同位元素を用いることは人体への影響、廃棄物処理など
を考慮すると最善の手法とはいえない。これに対し蛍光
物質による標識方法は、適切な励起光(レーザー光)を
照射することで安全に高感度に検出できる長所がある。
しかしながら、これらの技術はいずれも施設・設備の面
でかなりの投資を必要とする。特に多数の検体を処理す
る場合、設備の規模に依存してその処理能力も限定され
る。特殊な設備や機器を必要としないDNA配列決定方
法が求められ、いくつかの報告がなされている(Nuclei
c Acids Research Vol.17, No.13, 1989, 5115-5123 な
ど)。これらの技術のひとつはビオチンで標識したプラ
イマーを用いて、サンガー法によりDNA配列を決定す
る方法である。ビオチンを直接検出することはできない
ので、間接的にビオチンを検出する。例えばビオチン−
アビジンシステムにより、DNAフラグメントをアルカ
リホスファターゼ、ペルオキシダーゼなどの酵素で間接
的に標識することも報告されている(Anal. Biochem. V
ol.164, 512-520 )。これらの酵素により分解されて発
色、発光するような基質、例えば5−ブロモ−4−クロ
ロ−3−インドリル−燐酸およびニトロブルーテトラゾ
リウムなどを加えることにより、放射性同位元素や蛍光
物質を用いた場合と同様の感度でDNAフラグメントを
検出することが可能となる。
When detecting a DNA fragment, it is not the best method to use a radioactive isotope in consideration of the influence on the human body and waste disposal. On the other hand, the fluorescent substance labeling method has an advantage that it can be detected safely and with high sensitivity by irradiating an appropriate excitation light (laser light).
However, all of these technologies require considerable investment in terms of facilities and equipment. Especially when processing a large number of samples, the processing capacity is limited depending on the scale of the equipment. There is a need for a DNA sequencing method that does not require special equipment or equipment, and several reports have been made (Nuclei
c Acids Research Vol.17, No.13, 1989, 5115-5123). One of these techniques is a method of determining a DNA sequence by the Sanger method using a biotin-labeled primer. Since biotin cannot be detected directly, it is detected indirectly. For example biotin-
It has also been reported that an avidin system indirectly labels a DNA fragment with an enzyme such as alkaline phosphatase or peroxidase (Anal. Biochem. V
ol.164, 512-520). By adding a substrate which is decomposed by these enzymes to develop color and emit light, such as 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-phosphate and nitrobluetetrazolium, a case where a radioisotope or a fluorescent substance is used is used. It becomes possible to detect a DNA fragment with the same sensitivity.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のビオチン、ジコキシゲニン、酵素あるいは蛍光色素な
どを使用する非RI標識配列決定法では、非RI標識配
列決定法ではDNAの標識方法が煩雑になりやすくノイ
ズが発生するという欠点がある。したがって、本発明が
解決しようとする課題は、検出に必要な標識物質のDN
Aへの新規な付加方法により、DNAの塩基配列決定の
際のノイズの低減、すなわち正確性を向上させることで
ある。
However, in the non-RI-labeled sequencing method using these biotin, dicoxigenin, enzyme or fluorescent dye, the non-RI-labeled sequencing method is apt to complicate the DNA labeling method and causes noise. There is a drawback that occurs. Therefore, the problem to be solved by the present invention is to solve the problem of DN of a labeling substance necessary for detection.
A novel method of adding to A is to reduce noise, that is, improve accuracy when determining the base sequence of DNA.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、下記
工程からなる改良されたDNAの塩基配列決定法であ
る。 a)配列を決定すべきDNAおよびプライマーを加熱変
性する工程 b)配列を決定すべきDNAに対して、上記プライマー
をハイブリダイズする工程 c)非修飾ヌクレオチド三燐酸、下記化2で示される標
識修飾ヌクレオチド三燐酸誘導体および核酸合成酵素を
用いて、伸長反応と非特異的連鎖中断反応および特異的
連鎖中断反応を伴うDNA合成工程 d)特異的連鎖中断反応により生成されたDNAフラグ
メントのみを非電気的に検出する工程
That is, the present invention is an improved DNA nucleotide sequencing method comprising the following steps. a) a step of heat denaturing the DNA whose sequence is to be determined and a primer b) a step of hybridizing the above-mentioned primer to the DNA whose sequence is to be determined c) an unmodified nucleotide triphosphate, a labeling modification represented by the following chemical formula 2 Using a nucleotide triphosphate derivative and a nucleic acid synthase, a DNA synthesis step involving an elongation reaction, a non-specific chain-interruption reaction and a specific chain-interruption reaction d) Only a DNA fragment produced by the specific chain-interruption reaction is non-electrically Process to detect

【0009】[0009]

【化2】 (式中、Qは、7−デアザアデニン、7−デアザグアニ
ン、シトシンまたはウラシル残基であり、R1 、R2
3 およびR4 は、それぞれ独立に、水素原子、ナトリ
ウム原子またはリチウム原子を表す。ただしナトリウム
原子とリチウム原子が同時に存在することはない。Aは
標識を示す。)
[Chemical 2] (In the formula, Q is a 7-deazaadenine, 7-deazaguanine, cytosine or uracil residue, and R 1 , R 2 ,
R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a sodium atom or a lithium atom. However, sodium atom and lithium atom do not exist at the same time. A indicates a label. )

【0010】本発明に使用する配列決定すべきDNAと
は、M13ファージDNAのような−本鎖DNA、pU
CDNAなどのスーパーコイル型で存在する二本鎖DN
Aに組み込まれた任意のDNAである。
The DNA to be sequenced for use in the present invention includes, for example, M13 phage DNA-double-stranded DNA, pU
Double-stranded DN existing in a supercoiled form such as CDNA
Any DNA incorporated into A.

【0011】本発明に使用するプライマーとしては、配
列決定されるべきDNA鎖の一部分に相補的であるオリ
ゴヌクレオチドを使用する。オリゴヌクレオチドの数は
一般に10〜50である。
The primer used in the present invention is an oligonucleotide which is complementary to a part of the DNA strand to be sequenced. The number of oligonucleotides is generally 10-50.

【0012】プライマーの利用法は2つに分けられる。
1つはプライマーを固定して行う方法である(ディリー
ション法)。これは配列決定されるべき検体DNAを既
知のDNA断片に連結し、既知DNAの断片部分と相補
的なプライマーを利用して、検体DNAを解析する方法
である。そのため数種のプライマーをあらかじめビオチ
ンで標識しておく。もう一方は、検体DNAの一部と相
補的なプライマーを利用し、解析した後、さらに数百塩
基離れた部分のプライマーを合成し、さらに解析した結
果をもとに数百塩基離れた部分の別のプライマーを合成
し解析を順次進めていくような、すなわち検体DNAと
相補的なプライマーを次々と合成していく方法である
(プライマーウォーキング法)。
There are two ways to use the primer.
One is a method of immobilizing a primer (deletion method). This is a method in which the sample DNA to be sequenced is ligated to a known DNA fragment, and the sample DNA is analyzed using a primer complementary to the fragment part of the known DNA. Therefore, some primers are labeled with biotin in advance. On the other hand, a primer complementary to a part of the sample DNA was used for analysis, and then a primer of a part several hundred bases apart was synthesized. This is a method in which another primer is synthesized and the analysis is sequentially advanced, that is, a primer complementary to the sample DNA is synthesized one after another (primer walking method).

【0013】前者は必要なプライマーは少なくて済む
が、連結できる断片の大きさが限定されるため、検体を
一時分解して解析するため再構成(検体の分解がランダ
ムに行なわれるために必要)に労力が必要である。後者
はプライマー数は多く必要であるが、検体を細かく分解
する必要がないため解析の結果は常に連続している。D
NA自動合成機の普及と高性能化にともないプライマー
合成にかかる負担は減少してきている。そのためプライ
マーウォーキング法を用いるデメリットは少なくなって
きている。
The former requires less primers, but the size of the fragment that can be ligated is limited, so the sample is temporarily decomposed and reconstituted for analysis (necessary because the sample is decomposed at random). Requires labor. The latter requires a large number of primers, but the analysis results are always continuous because it is not necessary to decompose the sample finely. D
With the spread of NA automatic synthesizers and their high performance, the burden on primer synthesis is decreasing. Therefore, the disadvantages of using the primer walking method are decreasing.

【0014】プライマーをビオチンで標識するプライマ
ーウォーキング法は、安全で確実なDNA解析方法であ
るが、必要なプライマーをビオチンで逐次標識すること
は非常に無駄が多く、この方法の長所を損なう結果とな
っている。本発明では上記化2で示される標識修飾ヌク
レオチド三燐酸誘導体を使用することにより、このよう
な欠点を解消する。
The primer walking method for labeling a primer with biotin is a safe and reliable DNA analysis method, but sequential labeling of necessary primers with biotin is very wasteful and results in impairing the advantages of this method. Has become. In the present invention, such a defect is eliminated by using the labeled modified nucleotide triphosphate derivative represented by the above chemical formula 2.

【0015】本発明に使用する核酸合成酵素としては、
サーマス・サーモフィラス(ThermusThermophilus)由来
のTthDNAポリメラーゼ、、サーマス・アクアチカ
ス(Thermus aquaticus) 由来のTaqDNAポリメラー
ゼ、超好熱始原菌(Pyrococcus furiosus) 由来のPfu
DNAポリメラーゼなどの熱安定性DNAポリメラーー
ゼ、5’→3’エキソヌクレアーゼを欠失したDNAポ
リメラーゼ、3’→5’エキソヌクレアーゼを欠失した
DNAポリメラーゼ、大腸菌ポリメラーゼIのクレノウ
−フラグメント、T7DNAポリメラーゼの改変型DN
Aポリメラーゼなどを挙げることができる。これらの核
酸合成酵素のうち、耐熱性DNAポリメラーゼが好まし
く、さらに5’→3’エキソヌクレアーゼを欠失した耐
熱性DNAポリメラーゼ、3’→5’エキソヌクレアー
ゼを欠失した耐熱性DNAポリメラーゼ、例えばΔTt
hDNAポリメラーゼ(東洋紡績製)やΔTaqDNA
ポリメラーゼ(United States Biochemical 社製) など
が特に好ましい。
The nucleic acid synthase used in the present invention includes
Tth DNA polymerase derived from Thermus thermophilus, Taq DNA polymerase derived from Thermus aquaticus, Pfu derived from hyperthermophilic Pyrococcus furiosus
Modification of thermostable DNA polymerase such as DNA polymerase, DNA polymerase lacking 5 '→ 3' exonuclease, DNA polymerase lacking 3 '→ 5' exonuclease, Klenow fragment of Escherichia coli polymerase I, T7 DNA polymerase Type DN
A polymerase etc. can be mentioned. Of these nucleic acid synthases, thermostable DNA polymerase is preferable, and thermostable DNA polymerase lacking 5 ′ → 3 ′ exonuclease and thermostable DNA polymerase lacking 3 ′ → 5 ′ exonuclease, for example, ΔTt
hDNA polymerase (manufactured by Toyobo) and ΔTaq DNA
Polymerase (United States Biochemical) is particularly preferable.

【0016】本発明に使用する化2で示される標識修飾
ヌクレオチド三燐酸誘導体は、例えば7−(N−ビオチ
ニル−(3−アミノ−1−プロピニル))−2’3’−
ダイデオキシ−7−デアザグアノシン−5’−三燐酸
(下記化3)、7−(N−ビオチニル−(3−アミノ−
1−プロピニル))−2’3’−ダイデオキシ−7−デ
アザアデノシン−5’−三燐酸(下記化4)、5−(N
−ビオチニル−(3−アミノ−1−プロピニル))−
2’3’−ダイデオキシ−ウリジン−5’−三燐酸(下
記化5)または5−(N−ビオチニル−(3−アミノ−
1−プロピニル))−2’3’−ダイデオキシ−シチジ
ン−5’−三燐酸(下記化6)である。これらの化合物
は、有機合成薬品工業株式会社から購入したものであ
る。
The labeled modified nucleotide triphosphate derivative represented by Chemical formula 2 used in the present invention is, for example, 7- (N-biotinyl- (3-amino-1-propynyl))-2'3'-.
Dideoxy-7-deazaguanosine-5'-triphosphate (the following chemical formula 3), 7- (N-biotinyl- (3-amino-
1-propynyl))-2'3'-dideoxy-7-deazaadenosine-5'-triphosphate (the following chemical formula 4), 5- (N
-Biotinyl- (3-amino-1-propynyl))-
2'3'-dideoxy-uridine-5'-triphosphate (the following chemical formula 5) or 5- (N-biotinyl- (3-amino-
1-propynyl))-2'3'-dideoxy-cytidine-5'-triphosphoric acid (Chemical Formula 6 below). These compounds were purchased from Organic Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.

【0017】[0017]

【化3】 [Chemical 3]

【0018】[0018]

【化4】 [Chemical 4]

【0019】[0019]

【化5】 [Chemical 5]

【0020】[0020]

【化6】 [Chemical 6]

【0021】標識としては、ビオチン、ジコキシゲニ
ン、酵素または蛍光色素を挙げることができる。標識は
信号を生じる物質と複合体を形成し、信号を生じる。標
識がビオチンである場合、信号を生じさせる物質はアビ
ジンおよびアルカリホスファターゼ、またはアビジン、
ビオチンおよびアルカリホスファターゼなどである。標
識が蛍光物質である場合、信号を生じさせる物質は抗蛍
光色素およびアルカリホスファターゼなどである。標識
がジコキシゲニンである場合、信号を生じさせる物質は
抗ジコキシゲニンおよびアルカリホスファターゼなどで
ある。標識がアルカリホスファターゼである場合、信号
を生じる物質は1,2ジオキセタンの誘導体などであ
る。標識がアルカリホスファターゼである場合、信号を
生じる物質は5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル
−燐酸およびニトロブルーテトラゾリウムなどである。
本発明における標識方法としては、上記化合物の使用に
限られない。
The label may be biotin, dicoxygenin, an enzyme or a fluorescent dye. The label forms a complex with a substance that produces a signal and produces a signal. When the label is biotin, the substances that give rise to signals are avidin and alkaline phosphatase, or avidin,
Such as biotin and alkaline phosphatase. When the label is a fluorescent substance, the substances that give rise to the signals include anti-fluorescent dyes and alkaline phosphatase. When the label is dicoxygenin, signal-giving substances include anti-dicoxygenin and alkaline phosphatase. When the label is alkaline phosphatase, the signal-producing substance is, for example, a derivative of 1,2 dioxetane. When the label is alkaline phosphatase, signal producing agents include 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-phosphate and nitroblue tetrazolium.
The labeling method in the present invention is not limited to the use of the above compound.

【0022】DNAの標識方法にはプライマーの5’末
端(エンドラベル法)、DNAフラグメントの中間(イ
ンターナルラベル法)、DNAフラグメントの3’末端
(ターミネータラベル法)の3種類の標識箇所がある。
本発明では、DNAの塩基配列決定は、前記いずれかの
標識物質から信号を発生させ、その信号を検出すること
により達成される。本発明における非電気的検出とは、
フォトンカウンターや液体シンチレーションカウンター
により生じた信号を電気的に増幅して検出するのではな
く、信号を肉眼で確認できるように、発色させるかある
いはフィルムに感光させ、光学的に検出する方法などを
意味する。
There are three types of DNA labeling methods: the 5'end of the primer (end labeling method), the middle of the DNA fragment (internal labeling method), and the 3'end of the DNA fragment (terminator labeling method). .
In the present invention, the determination of the base sequence of DNA is achieved by generating a signal from any of the labeling substances and detecting the signal. The non-electrical detection in the present invention means
Rather than electrically amplifying and detecting the signal generated by the photon counter or liquid scintillation counter, it means to detect the signal optically by exposing it to a color or a film so that it can be visually confirmed. To do.

【0023】DNAの塩基配列決定における正確性は、
特異的な長さのDNA断片が核酸合成酵素により生成さ
れることから、変性ポリアクリルアミドゲルなどの分離
単体により1分子ごとに正確に分離される。エンドラベ
ルまたはインターナルラベル法を用いる場合の正確性
は、核酸合成酵素の基質特異性の高さと合成したDNA
の分解活性の低さに依存する。本発明では、5’−3’
および/または3’−5’分解活性を完全に欠落した核
酸合成酵素を用いることにより、DNAの分解活性を消
失させることが可能となる。一方、基質特異性を100
%とする(いわゆる読み間違いのない)核酸合成酵素は
発見されていないためノイズの原因となるが、本発明で
は、ダイデオキシヌクレオチド三燐酸を標識することに
より、このノイズ発生の頻度を極限にまで低下させてい
る。すなわちデオキシヌクレオチド三燐酸の読み違いや
配列を決定すべきDNAの特性(純度・構造)により反
応の停止によるノイズは検出はされないため、酵素の正
確性が悪くエラーが多い場合でも正確に合成されたDN
Aのみを検出することができる。
The accuracy of DNA sequencing is as follows:
Since a DNA fragment having a specific length is produced by a nucleic acid synthesizing enzyme, each molecule is accurately separated by a separation simple substance such as a denaturing polyacrylamide gel. The accuracy when using the end-label or internal-label method depends on the high substrate specificity of the nucleic acid synthase and the synthesized DNA.
Depends on the low decomposition activity of. In the present invention, 5'-3 '
And / or by using a nucleic acid synthase completely lacking the 3'-5 'degrading activity, the degrading activity of DNA can be eliminated. On the other hand, the substrate specificity is 100
A nucleic acid synthase having a% (so-called misreading) has not been discovered and causes noise. However, in the present invention, by labeling with dideoxynucleotide triphosphate, the frequency of this noise generation is maximized. Is decreasing. In other words, due to the misreading of deoxynucleotide triphosphate and noise due to the termination of the reaction due to the characteristics (purity / structure) of the DNA whose sequence should be determined, accurate synthesis was performed even when the enzyme was inaccurate and there were many errors. DN
Only A can be detected.

【0024】特殊な施設、設備なしに安全にDNAの配
列決定を効率よく行うには、特にビオチンによるターミ
ネーターラベル法が適切である。さらに、ノイズの低減
(正確性の向上)のためには、特異的な長さのDNA断
片が生成された後に標識物質が付加されるビオチン・タ
ーミネーター法が適切である。さらに具体的には、配列
決定されるべき検体DNA、プライマー、反応用の緩衝
液、4種のデオキシリボ核酸およびDNAポリメラーゼ
を混合し、さらにビオチン修飾ダイデオキシ−7−デア
ザヌクレオチド−5’−三燐酸などを用いて、伸長反応
と非特異的連鎖中断反応および特異的連鎖中断反応を伴
うDNA合成を行い、ターミネーション反応を行う。こ
のターミネーション反応はビオチンで標識された4種の
ダイデオキシリボ核酸すべてにおいて別々に反応を行う
必要がある。
The terminator labeling method using biotin is particularly suitable for efficient and efficient DNA sequencing without special facilities and equipment. Furthermore, in order to reduce noise (improve accuracy), the biotin terminator method in which a labeling substance is added after a DNA fragment having a specific length is generated is suitable. More specifically, a sample DNA to be sequenced, a primer, a reaction buffer, four kinds of deoxyribonucleic acid and a DNA polymerase are mixed, and further, biotin-modified dideoxy-7-deazanucleotide-5'-3 'is added. Using phosphoric acid or the like, DNA synthesis involving elongation reaction, non-specific chain-interruption reaction and specific chain-interruption reaction is carried out to carry out the termination reaction. This termination reaction needs to be performed separately for all four types of dideoxyribonucleic acid labeled with biotin.

【0025】ダイデオキシヌクレオチド三燐酸はデオキ
シヌクレオチド三燐酸が加水分解されて酸素原子が1つ
減少しているアナログである。ところが大部分のDNA
ポリメラーゼはこのアナログの取り込みが悪く、反応中
に高濃度で使用される。ビオチンで標識されたダイデオ
キシリボ核酸は、分子量の増大や構造の変化により、特
にDNAポリメラーゼによる取り込みが低下している。
Dideoxynucleotide triphosphate is an analog in which deoxynucleotide triphosphate is hydrolyzed to reduce one oxygen atom. However, most DNA
Polymerases have poor uptake of this analog and are used at high concentrations during the reaction. In the case of dideoxyribonucleic acid labeled with biotin, uptake by DNA polymerase is particularly decreased due to an increase in molecular weight and a change in structure.

【0026】しかしながら、本発明では分子量の増大や
構造の変化を受けにくいDNAポリメラーゼを用い、さ
らに下記工程を実施する。 a)配列を決定すべきDNAおよびプライマーを加熱変
性する工程 b)配列を決定すべきDNAに対して、上記プライマー
をハイブリダイズする工程 c)非修飾ヌクレオチド三燐酸、上記化2で示される標
識修飾ヌクレオチド三燐酸誘導体および核酸合成酵素を
用いて、伸長反応と非特異的連鎖中断反応および特異的
連鎖中断反応を伴うDNA合成工程 d)特異的連鎖中断反応により生成されたDNAフラグ
メントのみを非電気的に検出する工程
However, in the present invention, a DNA polymerase which is less susceptible to increase in molecular weight and change in structure is used, and the following steps are further carried out. a) a step of heat denaturing the DNA to be sequenced and the primer b) a step of hybridizing the primer to the DNA to be sequenced c) an unmodified nucleotide triphosphate, a labeling modification shown in the above chemical formula 2 Using a nucleotide triphosphate derivative and a nucleic acid synthase, a DNA synthesis step involving an elongation reaction, a non-specific chain-interruption reaction and a specific chain-interruption reaction d) Only a DNA fragment produced by the specific chain-interruption reaction is non-electrically Process to detect

【0027】工程a)〜c)を複数回、好ましくは5〜
60回繰り返すことにより、標識されたダイデオキシリ
ボ核酸が核酸合成酵素により取り込まれる機会を増加さ
せることにより、感度の増大を図ることが可能である。
また、本発明の方法によれば、核酸合成酵素が特異的連
鎖中断反応に失敗したDNAについては検出されないの
でノイズを低減できる。また検出には電気的な検出を伴
わない。
Steps a) to c) are repeated several times, preferably 5 to
By repeating 60 times, it is possible to increase the sensitivity by increasing the chance that the labeled dideoxyribonucleic acid is taken up by the nucleic acid synthase.
Further, according to the method of the present invention, noise can be reduced because DNA for which the nucleic acid synthase has failed in the specific chain interruption reaction is not detected. Further, the detection does not involve electrical detection.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明によれば、DNAの検出に必要な
標識物質をダイデオキシンヌクレオチド三燐酸へ付加し
た新規なDNAプローブを使用することにより、DNA
の塩基配列決定の際のノイズの低減、すなわち正確性を
向上させる。また放射性同位元素や特殊な機器を用いず
にDNAの塩基配列を決定することができる。本発明で
は標識として、ビオチンを使用する際のDNAポリメラ
ーゼによる取り込みによる低下を減少させることが可能
である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, by using a novel DNA probe in which a labeling substance necessary for detecting DNA is added to dideoxine nucleotide triphosphate,
Noise in the determination of the nucleotide sequence of, that is, the accuracy is improved. Further, the base sequence of DNA can be determined without using radioisotopes or special equipment. In the present invention, it is possible to reduce the decrease due to incorporation by DNA polymerase when using biotin as a label.

【0029】[0029]

【実施例】以下、本発明を実施例および比較例により具
体的に説明する。 比較例1(結果1)T7DNAポリメラーゼを用いたプライマーラベル法に
よるシークエンシング反応 M13mp18DNA 50fmol、ビオチン標識ユ
ニバーサルプライマー(5’−Biotin−CGCC
GCCAGGGTTTTCCCAGTCACGAC−
3’)1pmoleを反応用緩衝液(40mM Tri
s−HCl(pH7.5)、20mM MgCl2 、5
0mM NaCl)10μlに溶解した。65℃で2分
間加熱した後、30分かけて室温に戻すことにより鋳型
とプライマーをハイブリダイズさせた。次いで0.1M
ジチオスレイトール1μl、1UT7DNAポリメラー
ゼを加え、全量を15.5μlにした。この混合液を
3.5μlずつ4本のチューブに分注し、第1のチュー
ブには各80μM デオキシヌクレオチド三燐酸、8μ
M 2’−ダイデオキシグアノシン−5’−三燐酸2.
5μl、第2のチューブには各80μM デオキシヌク
レオチド三燐酸、8μM 2’−ダイデオキシアデノシ
ン−5’−三燐酸 2.5μl、第3のチューブには各
80μM デオキシヌクレオチド三燐酸、8μM 2’
−ダイデオキシシチジン−5’−三燐酸2.5μl、第
4のチューブには各80μM デオキシヌクレオチド三
燐酸、8μM 2’−ダイデオキシチミジン−5’−三
燐酸2.5μlを加えた。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples and Comparative Examples. Comparative Example 1 (Result 1) In the primer labeling method using T7 DNA polymerase
Sequencing reaction by M13mp18 DNA 50 fmol, biotin labeled universal primer (5'-Biotin-CGCC
GCCAGGGTTTTCCCAGTCACGAC-
3 ′) 1 pmole was added to the reaction buffer (40 mM Tri
s-HCl (pH 7.5), 20 mM MgCl 2 , 5
It was dissolved in 10 μl of 0 mM NaCl). After heating at 65 ° C. for 2 minutes, the template and the primer were hybridized by returning to room temperature over 30 minutes. Then 0.1M
1 μl of dithiothreitol and 1UT7 DNA polymerase were added to make the total volume 15.5 μl. 3.5 μl of this mixed solution was dispensed into 4 tubes, and 80 μM each of deoxynucleotide triphosphate and 8 μM was placed in the first tube.
M 2′-dideoxyguanosine-5′-triphosphate 2.
5 μl, 80 μM each deoxynucleotide triphosphate, 8 μM 2′-dideoxyadenosine-5′-triphosphate 2.5 μl in the second tube, 80 μM each deoxynucleotide triphosphate, 8 μM 2 ′ in the third tube
2.5 μl of dideoxycytidine-5′-triphosphate, to the fourth tube 80 μM each deoxynucleotide triphosphate, 8 μM 2′-dideoxythymidine-5′-triphosphate 2.5 μl.

【0030】この反応混合物を37℃、5分間反応させ
た。第1、2、3、4のそれぞれのチューブに反応停止
液(95% ホルムアミド、20mM エチレンジアミ
ン四酢酸ナトリウム、0.05% ブロムフェノールブ
ルー、0.05% キシレンシアノール)を4μlずつ
加えた。80℃で2分間加熱した後、氷上にて急冷し
た。
The reaction mixture was reacted at 37 ° C. for 5 minutes. 4 μl of a reaction stop solution (95% formamide, 20 mM sodium ethylenediaminetetraacetate, 0.05% bromphenol blue, 0.05% xylene cyanol) was added to each of the first, second, third, and fourth tubes. After heating at 80 ° C. for 2 minutes, it was rapidly cooled on ice.

【0031】実施例1(結果2)TthDNAポリメラーゼを用いたターミネーターラベ
ル法によるシークエンシング反応 M13mp18DNA 50fmol、ユニバーサルプ
ライマー(5’−CGCCGCCAGGGTTTTCC
CAGTCACGAC−3’)1pmole、200μ
M デオキシヌクレオチド三燐酸各1μl、反応用緩衝
液(10mMTris−HCl(pH8.8)、10m
M KCl、1.5mM MgCl2、7mM 2−メ
ルカプトエタノール、5μg/ml 牛血清アルブミ
ン、)3μl、Tth DNAポリメラーゼ(東洋紡
績)4単位を混合し、17μlの容量にした。この混合
液を4μlずつ4本のチューブに分注し、第1のチュー
ブには1.5mM 7−(N−ビオチニル−(3−アミ
ノ−1−プロピニル))−2’3’−ジデオキシ−7−
デアザグアノシン−5’−三燐酸(化3)2μl、第2
のチューブには1.5mM 7−(N−ビオチニル−
(3−アミノ−1−プロピニル))−2’3’−ジデオ
キシ−7−デアザアデノシン−5’−三燐酸(化4)2
μl、第3のチューブには1.5mM 5−(N−ビオ
チニル−(3−アミノ−1−プロピニル))−2’3’
−ジデオキシウリジン−5’−三燐酸(化5)2μl、
第4のチューブには1.5mM 5−(N−ビオチニル
−(3−アミノ−1−プロピニル))−2’3’−ジデ
オキシシチジン−5’−三燐酸(化6)2μlを加え
た。
Example 1 (Result 2) Terminator lab using Tth DNA polymerase
Sequencing reaction by the method of M13mp18DNA 50 fmol, universal primer (5'-CGCCGCCAGGGTTTTCC
CAGTCACGAC-3 ') 1 pmole, 200μ
M deoxynucleotide triphosphate 1 μl each, reaction buffer (10 mM Tris-HCl (pH 8.8), 10 m
3 μl of M KCl, 1.5 mM MgCl 2 , 7 mM 2-mercaptoethanol, 5 μg / ml bovine serum albumin, and 4 units of Tth DNA polymerase (Toyobo) were mixed to make a volume of 17 μl. This mixed solution was dispensed into 4 tubes by 4 μl, and 1.5 mM 7- (N-biotinyl- (3-amino-1-propynyl))-2′3′-dideoxy-7 was placed in the first tube. −
2 μl of deazaguanosine-5′-triphosphate (Chemical Formula 3), second
Tube containing 1.5 mM 7- (N-biotinyl-
(3-Amino-1-propynyl))-2'3'-dideoxy-7-deazaadenosine-5'-triphosphate (Formula 4) 2
μl, 1.5 mM 5- (N-biotinyl- (3-amino-1-propynyl))-2′3 ′ in the third tube.
-Dideoxyuridine-5'-triphosphoric acid (Chemical formula 5) 2 μl,
To the fourth tube was added 2 μl of 1.5 mM 5- (N-biotinyl- (3-amino-1-propynyl))-2′3′-dideoxycytidine-5′-triphosphate (Chemical Formula 6).

【0032】この反応混合物を鉱油20μlで被覆し、
温度プログラミング可能なブロック(Thermal cycler PJ
-500, Perkin Elmer Cetus) 中で95℃、30秒;60
℃、30秒;及び72℃、1分からなる温度循環を30
回行った。第1、2、3および4のそれぞれのチューブ
に反応停止液(95% ホルムアミド、20mM エチ
レンジアミン四酢酸ナトリウム、0.05% ブロムフ
ェノールブルー、0.05% キシレンシアノール)を
4μlずつ加えた。80℃で2分間加熱した後、氷上に
て急冷した。
The reaction mixture was coated with 20 μl of mineral oil,
Temperature programmable block (Thermal cycler PJ
-500, Perkin Elmer Cetus) at 95 ° C for 30 seconds; 60
30 ° C. for 30 seconds; and 72 ° C. for 1 minute
I went there. 4 μl of the reaction stop solution (95% formamide, 20 mM sodium ethylenediaminetetraacetate, 0.05% bromphenol blue, 0.05% xylene cyanol) was added to each of the first, second, third, and fourth tubes. After heating at 80 ° C. for 2 minutes, it was rapidly cooled on ice.

【0033】実施例1および比較例1変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動 幅20cm、長さ40cm、厚さ0.5mmの変性アク
リルアミドゲル(8%アクリルアミド、7M 尿素、8
9mM Tris−HCl(pH8.7)、89mM
硼酸、2mM エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、1
0% ホルムアミド)に、上記実施例1および比較例1
の各第1、2、3、4の反応液を2μlずつ順に添加
し、25Wで2時間電気泳動を行った。
Example 1 and Comparative Example 1 Modified Polyacrylamide Gel Electrophoresis Modified acrylamide gel having a width of 20 cm, a length of 40 cm and a thickness of 0.5 mm (8% acrylamide, 7M urea, 8
9 mM Tris-HCl (pH 8.7), 89 mM
Boric acid, 2 mM sodium ethylenediaminetetraacetate, 1
0% formamide) in Example 1 and Comparative Example 1 above.
2 μl of each of the first, second, third, and fourth reaction solutions were sequentially added, and electrophoresis was performed at 25 W for 2 hours.

【0034】ナイロンメンブレンへの転写およびDNA
フラグメントの検出 泳動の終了した変性アクリルアミドゲルを片方のガラス
板に剥し、ナイロンメンブレン(バイオダインB、PA
LL)を密着させ、2.5g/平方センチメートルの荷
重を一晩かけ、ゲル中のDNAフラグメントをナイロン
メンブレンに転写した。転写したナイロンメンブレンを
ブロッキング緩衝液(25mM 燐酸緩衝液(pH7.
2)、125mM 塩化ナトリウム、5% ドデシル硫
酸ナトリウム)で、0.5ml/平方センチメートルの
割合で5分間処理した。続いて、1μg/mlのストレ
プトアビジンを含むブロッキング緩衝液で、0.5ml
/平方センチメートルの割合で5分間処理した。続い
て、1/10濃度のブロッキング緩衝液で1ml/平方
センチメートルの割合で3分間処理し、この操作を2回
繰り返した。続いて、50ng/mlのビオチンおよび
アルカリホスファターゼを含むブロッキング緩衝液で、
0.5ml/平方センチメートルの割合で5分間処理し
た。続いて、1/10濃度のブロッキング緩衝液で1m
l/平方センチメートルの割合で3分間処理し、この操
作を2回繰り返した。続いて、洗浄液(10mM Tr
is−HCl(pH9.6)、10mM 塩化ナトリウ
ム、1mM 塩化マグネシウム)で1ml/平方センチ
メートルの割合で3分間処理し、この操作を2回繰り返
した。続いて、発光液(0.75M 2−アミノ−2−
メチル−1−プロパノール(pH9.6)、1mM 塩
化マグネシウム、1mM 臭化セチルトリメチルアンモ
ニウムブロミド、20ng/ml PPD)で0.5m
l/平方センチメートルの割合で5分間処理し、発光液
を除いた後、30分間室温に放置した。続いて、暗室に
て処理したナイロンメンブレンをX線フィルムに密着さ
せ、30分間露光し現像した。得られたDNAフラグメ
ントパターンを解析することによりDNAの塩基配列を
決定した。
Transfer to nylon membrane and DNA
Fragment detection Peel off the denatured acrylamide gel after electrophoresis on one glass plate and use nylon membrane (Biodyne B, PA
LL) was adhered and a load of 2.5 g / cm 2 was applied overnight to transfer the DNA fragment in the gel to a nylon membrane. The transferred nylon membrane was used as a blocking buffer (25 mM phosphate buffer (pH 7.
2), 125 mM sodium chloride, 5% sodium dodecyl sulfate) at a rate of 0.5 ml / square centimeter for 5 minutes. Subsequently, 0.5 ml of blocking buffer containing 1 μg / ml of streptavidin was added.
The treatment was performed at a rate of / cm 2 for 5 minutes. Subsequently, the blocking buffer solution having a concentration of 1/10 was treated at a rate of 1 ml / cm 2 for 3 minutes, and this operation was repeated twice. Subsequently, with a blocking buffer containing 50 ng / ml biotin and alkaline phosphatase,
It was treated at a rate of 0.5 ml / square centimeter for 5 minutes. Then, 1m with 1/10 concentration of blocking buffer
The treatment was performed at a rate of 1 / cm 2 for 3 minutes, and this operation was repeated twice. Then, wash solution (10 mM Tr
It was treated with is-HCl (pH 9.6), 10 mM sodium chloride, 1 mM magnesium chloride at a rate of 1 ml / cm 2 for 3 minutes, and this operation was repeated twice. Then, the luminescent liquid (0.75M 2-amino-2-
Methyl-1-propanol (pH 9.6), 1 mM magnesium chloride, 1 mM cetyltrimethylammonium bromide bromide, 20 ng / ml PPD) 0.5 m
After treatment for 5 minutes at a rate of 1 / cm <2> to remove the luminescent solution, the mixture was left at room temperature for 30 minutes. Subsequently, the nylon membrane treated in a dark room was brought into close contact with the X-ray film, exposed for 30 minutes and developed. The nucleotide sequence of the DNA was determined by analyzing the obtained DNA fragment pattern.

【0035】その結果を図1に示す。図1中、結果1
は、比較例1(プライマーラベル+T7DNAポリメラ
ーゼ)、結果2は実施例1(ビオチンターミネーター+
TthDNAポリメラーゼ)の結果を示す電気泳動の写
真である。図1から明らかなように、本発明ではノイズ
が見られないが、比較例では多数のノイズが見られる。
The results are shown in FIG. Result 1 in Figure 1
Is Comparative Example 1 (primer label + T7 DNA polymerase), and Result 2 is Example 1 (biotin terminator +
2 is a photograph of electrophoresis showing the result of Tth DNA polymerase). As is clear from FIG. 1, no noise is observed in the present invention, but a large amount of noise is observed in the comparative example.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明および比較例におけるシークエンシン
グ反応結果を示す電気泳動の写真である。
FIG. 1 is an electrophoretic photograph showing the results of sequencing reactions in the present invention and comparative examples.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川村 良久 福井県敦賀市東洋町10番24号 東洋紡績株 式会社敦賀バイオ研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshihisa Kawamura 10-24 Toyomachi, Tsuruga City, Fukui Prefecture Toyobo Co., Ltd.

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記工程からなる改良されたDNAの塩
基配列決定法。 a)配列を決定すべきDNAおよびプライマーを加熱変
性する工程 b)配列を決定すべきDNAに対して、上記プライマー
をハイブリダイズする工程 c)非修飾ヌクレオチド三燐酸、下記化1で示される標
識修飾ヌクレオチド三燐酸誘導体および核酸合成酵素を
用いて、伸長反応と非特異的連鎖中断反応および特異的
連鎖中断反応を伴うDNA合成工程 d)特異的連鎖中断反応により生成されたDNAフラグ
メントを非電気的に検出する工程 【化1】 (式中、Qは、7−デアザアデニン、7−デアザグアニ
ン、シトシンまたはウラシル残基であり、R1 、R2
3 およびR4 は、それぞれ独立に、水素原子、ナトリ
ウム原子またはリチウム原子を表す。ただしナトリウム
原子とリチウム原子が同時に存在することはない。Aは
標識を示す。)
1. An improved DNA nucleotide sequencing method comprising the following steps. a) a step of heat denaturing the DNA to be sequenced and the primer b) a step of hybridizing the primer to the DNA to be sequenced c) an unmodified nucleotide triphosphate, a labeling modification represented by the following chemical formula 1 Using a nucleotide triphosphate derivative and a nucleic acid synthetase, a DNA synthesis step involving an elongation reaction, a non-specific chain-interruption reaction and a specific chain-interruption reaction. D) A DNA fragment produced by the specific chain-interruption reaction is non-electrically Detecting process [Chemical formula 1] (In the formula, Q is a 7-deazaadenine, 7-deazaguanine, cytosine or uracil residue, and R 1 , R 2 ,
R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a sodium atom or a lithium atom. However, sodium atom and lithium atom do not exist at the same time. A indicates a label. )
【請求項2】 標識がビオチン、ジコキシゲニン、酵素
または蛍光色素であることを特徴とする請求項1記載の
改良されたDNAの塩基配列決定法。
2. The improved DNA sequencing method according to claim 1, wherein the label is biotin, dicoxygenin, an enzyme or a fluorescent dye.
【請求項3】 ヌクレオチド三燐酸誘導体が、ダイデオ
キシ−7−デアザヌクレオチド−5’−三燐酸であるこ
とを特徴とする請求項1記載の改良されたDNAの塩基
配列決定法。
3. The improved DNA nucleotide sequencing method according to claim 1, wherein the nucleotide triphosphate derivative is dideoxy-7-deazanucleotide-5′-triphosphate.
【請求項4】 標識修飾ヌクレオチド誘導体が、7−
(N−ビオチニル−(3−アミノ−1−プロピニル))
−2’3’−ダイデオキシ−7−デアザグアノシン−
5’−三燐酸、7−(N−ビオチニル−(3−アミノ−
1−プロピニル))−2’3’−ダイデオキシ−7−デ
アザアデノシン−5’−三燐酸、5−(N−ビオチニル
−(3−アミノ−1−プロピニル))−2’3’−ダイ
デオキシウリジン−5’−三燐酸または5−(N−ビオ
チニル−(3−アミノ−1−プロピニル))−2’3’
−ダイデオキシシチジン−5’−三燐酸であることを特
徴とする請求項1記載の改良されたDNAの塩基配列決
定法。
4. The labeled modified nucleotide derivative is 7-
(N-biotinyl- (3-amino-1-propynyl))
-2'3'-dideoxy-7-deazaguanosine-
5'-triphosphate, 7- (N-biotinyl- (3-amino-
1-propynyl))-2'3'-dideoxy-7-deazaadenosine-5'-triphosphate, 5- (N-biotinyl- (3-amino-1-propynyl))-2'3'-die Deoxyuridine-5'-triphosphate or 5- (N-biotinyl- (3-amino-1-propynyl))-2'3 '
-Dideoxycytidine-5'-triphosphate. The improved DNA sequencing method according to claim 1, which is characterized in that it is dideoxycytidine-5'-triphosphate.
【請求項5】 標識は信号を生じさせる物質と複合体を
形成し、信号を生じることを特徴とする請求項1記載の
改良されたDNAの塩基配列決定法。
5. The improved DNA nucleotide sequencing method according to claim 1, wherein the label forms a signal by forming a complex with a substance that gives rise to a signal.
【請求項6】 標識がビオチンであり、信号を生じさせ
る物質がアビジンおよびアルカリホスファターゼである
ことを特徴とする請求項1記載の改良されたDNAの塩
基配列決定法。
6. The improved DNA sequencing method according to claim 1, wherein the label is biotin and the signal-generating substance is avidin and alkaline phosphatase.
【請求項7】 標識がビオチンであり、信号を生じさせ
る物質がアビジン、ビオチンおよびアルカリホスファタ
ーゼであることを特徴とする請求項1記載の改良された
DNAの塩基配列決定法。
7. The improved DNA sequencing method according to claim 1, wherein the label is biotin and the substance that produces a signal is avidin, biotin and alkaline phosphatase.
【請求項8】 標識がジコキシゲニンであり、信号を生
じさせる物質が抗ジコキシゲニンおよびアルカリホスフ
ァターゼであることを特徴とする請求項1記載の改良さ
れたDNAの塩基配列決定法。
8. The improved DNA sequencing method according to claim 1, wherein the label is dicoxygenin, and the substance that gives rise to a signal is anti-dicoxygenin and alkaline phosphatase.
【請求項9】 標識が蛍光物質であり、信号を生じさせ
る物質が抗蛍光色素およびアルカリホスファターゼであ
ることを特徴とする請求項1記載の改良されたDNAの
塩基配列決定法。
9. The improved DNA sequencing method according to claim 1, wherein the label is a fluorescent substance, and the substance that produces a signal is an anti-fluorescent dye and alkaline phosphatase.
【請求項10】 標識がアルカリホスファターゼであ
り、信号を生じる物質が1,2−ジオキセタン誘導体で
あることを特徴とする請求項1記載の改良されたDNA
の塩基配列決定法。
10. The improved DNA according to claim 1, wherein the label is alkaline phosphatase and the substance producing the signal is a 1,2-dioxetane derivative.
Nucleotide sequencing method.
【請求項11】 標識がアリカリホスファターゼであ
り、信号を生じる物質が、5−ブロモ−4−クロロ−3
−インドリル−燐酸およびニトロブルーテトラゾリウム
であることを特徴とする請求項1記載の改良されたDN
Aの塩基配列決定法。
11. The label is alkaline phosphatase, and the substance producing the signal is 5-bromo-4-chloro-3.
Improved DN according to claim 1, characterized in that it is indolyl-phosphoric acid and nitroblue tetrazolium.
A sequencing method of A.
【請求項12】 非修飾ヌクレオチド三燐酸が、デオキ
シヌクレオチド三燐酸であることを特徴とする請求項1
記載の改良されたDNAの塩基配列決定法。
12. The non-modified nucleotide triphosphate is a deoxynucleotide triphosphate.
The improved DNA sequencing method described.
【請求項13】 核酸合成酵素として、DNAポリメラ
ーゼ、5’→3’エキソヌクレアーゼを欠失したDNA
ポリメラーゼまたは3’→5’エキソヌクレアーゼを欠
失したDNAポリメラーゼを用いることを特徴とする請
求項1記載の改良されたDNAの塩基配列決定法。
13. A DNA polymerase lacking 5 ′ → 3 ′ exonuclease as a nucleic acid synthase.
The improved DNA sequencing method according to claim 1, wherein a polymerase or a DNA polymerase lacking a 3 '→ 5'exonuclease is used.
【請求項14】 DNAポリメラーゼが、Thermu
s thermophilus由来のTth DNAポ
リメラーゼ、Thermus aqaticus由来の
Taq DNAポリメラーゼ、Pyrococcus
furiosus由来のDNAポリメラーゼの少なくと
も一つであることを特徴とする請求項13記載の改良さ
れたDNAの塩基配列決定法。
14. The DNA polymerase is Thermu
s thermophilus-derived Tth DNA polymerase, Thermus aquaticus-derived Taq DNA polymerase, Pyrococcus
14. The improved DNA sequencing method according to claim 13, which is at least one DNA polymerase derived from furiosus.
【請求項15】 核酸合成酵素として、5’→3’エキ
ソヌクレアーゼおよび/または3’→5’エキソヌクレ
アーゼを欠失したDNAポリメラーゼを用いることを特
徴とする請求項1記載の改良されたDNAの塩基配列決
定法。
15. The improved DNA according to claim 1, wherein a DNA polymerase lacking 5 ′ → 3 ′ exonuclease and / or 3 ′ → 5 ′ exonuclease is used as the nucleic acid synthesizing enzyme. Nucleotide sequencing method.
【請求項16】 工程a)〜c)を複数回繰り返すこと
を特徴とする請求項1記載の改良されたDNAの塩基配
列決定法。
16. The improved DNA sequencing method according to claim 1, wherein steps a) to c) are repeated a plurality of times.
【請求項17】 2段階叉は3段階の反応を異なる温度
で行うことを特徴とする請求項16記載の改良されたD
NAの塩基配列決定法。
17. The improved D according to claim 16, characterized in that the two-step or three-step reaction is carried out at different temperatures.
NA sequencing method.
【請求項18】 標識修飾されたヌクレオチド三燐酸誘
導体が、非修飾ヌクレオチド三燐酸に対して、1/10
〜50/1倍の濃度(v/v)であることを特徴とする
請求項1記載の改良されたDNAの塩基配列決定法。
18. The labeled modified nucleotide triphosphate derivative is 1/10 of the unmodified nucleotide triphosphate derivative.
The improved DNA sequencing method according to claim 1, wherein the concentration (v / v) is -50/1.
JP10850494A 1994-05-23 1994-05-23 Improved method for determination of base sequence of dna Pending JPH07313198A (en)

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