JPH11113571A - オリゴヌクレオチド及びその利用 - Google Patents

オリゴヌクレオチド及びその利用

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JPH11113571A
JPH11113571A JP9280655A JP28065597A JPH11113571A JP H11113571 A JPH11113571 A JP H11113571A JP 9280655 A JP9280655 A JP 9280655A JP 28065597 A JP28065597 A JP 28065597A JP H11113571 A JPH11113571 A JP H11113571A
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nucleic acid
hybridization
specific region
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JP9280655A
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Kazuhisa Hatakeyama
和久 畠山
Kouichirou Kuwabara
孔一朗 桑原
Masato Terasawa
真人 寺沢
Hideaki Yugawa
英明 湯川
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 オリゴヌクレオチド及びそれを用いるハイブ
リダイゼーション法による核酸の塩基配列解析の精度を
高めた塩基配列解析法を提供する。 【解決手段】 特異的領域と、この特異的領域の両末端
の少なくとも一方に連結する1または2の非特異的領域
とを有するオリゴヌクレオチドであって、特異的領域
は、標的配列に対して実質的に相補的であり、かつ、標
的配列中のアデニンと塩基対を形成する塩基として、5
−(1−プロピニル)ウラシル若しくはその同効物、及
び/又は、標的配列中のチミン若しくはウラシルと塩基
対を形成する塩基として、2−アミノアデニン若しくは
その同効物を含有する塩基配列を有し、非特異的領域は
少なくとも一つのヌクレオチドからなり、非特異的領域
の各ヌクレオチドは、通常の核酸を構成する塩基のそれ
ぞれと塩基対を形成することができる他の塩基を有する
ことを特徴とするオリゴヌクレオチド。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オリゴヌクレオチ
ド及び核酸のハイブリダイゼーション法に関し、詳しく
は、核酸の塩基配列決定、感染症や遺伝病の診断、ゲノ
ムマッピング等の核酸の塩基配列解析に使用することが
できるハイブリダイゼーション用プローブに好適に利用
できる新規な構造を有するオリゴヌクレオチド、及びそ
れを用いた塩基配列解析法に関する。
【0002】
【従来の技術】ハイブリダイゼーションによる核酸の塩
基配列解析は、例えば塩基配列決定、感染症や遺伝病の
診断、ゲノムマッピング等において広く行われている。
また、SBH(sequencing by hybridization)[R. Dr
manac et al., Science, 260,1649(1993)]、すなわち
ハイブリッド形成による塩基配列決定法は、高速かつ低
コストな方法として実用化が期待されている。
【0003】これらの塩基配列解析においては、ハイブ
リダイゼーション(ハイブリッド形成)によって生じた
プローブと標的配列とのハイブリッドの中で、ミスマッ
チが存在するものと、ミスマッチがなく完全に相補的な
ものとを区別する技術が必要である。
【0004】ハイブリダイゼーション反応は、反応溶液
のイオン強度、プローブ及びサンプルDNAの塩基構
成、反応温度・時間等多くの要因によって支配される複
雑な反応である。オリゴヌクレオチドを用いるSBHに
おいて問題となる点としては、プローブの末端にミスマ
ッチが存在する場合のミスマッチの判別が難しいこと、
AT−リッチの二重鎖とGC−リッチの二重鎖で安定性
が異なること、ハイブリダイゼーション効率が十分でな
いことなどが挙げられている(Gene, 188, 45-52(199
7);蛋白質 核酸 酵素、1993年、38巻、647
−657頁)。
【0005】上記の内、プローブの末端付近にミスマッ
チが存在する場合のハイブリダイゼーションと、ミスマ
ッチを含まないハイブリダイゼーションとを正確かつ高
感度に区別する方法として、既に、核酸の標的配列にハ
イブリダイズするべく特定の塩基配列を有する領域の末
端に、イノシン等のユニバーサル塩基を含む領域が結合
されたオリゴヌクレオチドを用いれば、高感度のハイブ
リダイゼーション結果が得られるとともに塩基対のミス
マッチが高感度で検出可能なことが見いだされている
(特開平8−70900)。
【0006】しかしながら、AT−リッチの二重鎖とG
C−リッチの二重鎖で安定性を一致させる方法について
は、ハイブリダイゼーション条件としてハイブリダイゼ
ーション後の洗浄を低温で長時間行う方法[DNA and Ce
ll Biology, 9, 527(1990)]、あるいは、テトラアルキ
ルアンモニウム塩を用いる方法が提案されているが(Nu
cl. Acids Res., 9, 527-534(1990))、十分な結果が得
られていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ハイ
ブリダイゼーション法による核酸の塩基配列解析の精度
を高めるために、高感度のハイブリダイゼーション結果
が得られるとともに、AT−リッチの二重鎖とGC−リ
ッチの二重鎖で安定性を一致させ、同一ハイブリダイゼ
ーション条件下でミスマッチを有するハイブリッドを完
全に相補的なハイブリッドと明確に区別し得るオリゴヌ
クレオチド及びハイブリダイゼーション法を提供するこ
とにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、核酸の標的配列に
ハイブリダイズするべく特定の塩基配列を有する領域
に、5−(1−プロピニル)ウラシル、2−アミノアデ
ニン等の、A・T結合の安定化によりDNA二重鎖を安
定化させる塩基を含むオリゴヌクレオチドを用いれば、
高感度のハイブリダイゼーション結果が得られるととも
に、AT−リッチの二重鎖とGC−リッチの二重鎖で安
定性を一致させ、同一ハイブリダイゼーション条件下で
ミスマッチを有するハイブリッドを完全に相補的なハイ
ブリッドと明確に区別し得ることを見いだし、本発明を
完成するに至った。
【0009】すなわち本発明は、特異的領域と、この特
異的領域の両末端の少なくとも一方に連結する1または
2の非特異的領域とを有するオリゴヌクレオチドであっ
て、特異的領域は、標的配列に対して実質的に相補的で
あり、かつ、標的配列中のアデニンと塩基対を形成する
塩基として、5−(1−プロピニル)ウラシル若しくは
その同効物、及び/又は、標的配列中のチミン若しくは
ウラシルと塩基対を形成する塩基として、2−アミノア
デニン若しくはその同効物を含有する塩基配列を有し、
非特異的領域は少なくとも一つのヌクレオチドからな
り、非特異的領域の各ヌクレオチドは、通常の核酸を構
成する塩基のそれぞれと塩基対を形成することができる
他の塩基を有することを特徴とするオリゴヌクレオチド
(以下、本発明のオリゴヌクレオチドともいう)を提供
する。
【0010】特異的領域は、好ましくは、標的配列中の
アデニンと塩基対を形成する塩基として5−(1−プロ
ピニル)ウラシル、及び/又は、標的配列中のチミン若
しくはウラシルと塩基対を形成する塩基として2−アミ
ノアデニンを含有する塩基配列を有する。非特異的領域
は、好ましくは、特異的領域の5’末端及び3’末端に
連結する。
【0011】また、本発明は、本発明のオリゴヌクレオ
チドをプローブとして用いてハイブリダイゼーションを
行うことを特徴とするハイブリダイゼーション法を提供
する。
【0012】さらに、本発明は、本発明のオリゴヌクレ
オチドを試料核酸にハイブリダイズさせるステップと、
そのハイブリダイゼーション強度又はハイブリダイゼー
ションの有無により試料核酸中の標的配列の有無を判定
するステップとを含むことを特徴とする核酸の塩基配列
解析法を提供する。
【0013】本発明によれば、特異的領域において、A
・T結合を安定化させることによりDNA二重鎖を安定
化させる塩基を用いることによって、AT−リッチの二
重鎖とGC−リッチの二重鎖で安定性を一致させること
ができるので、同一ハイブリダイゼーション条件下でミ
スマッチを有するハイブリッドを完全に相補的なハイブ
リッドと明確に区別し得る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明についてさらに詳細
に説明する。本明細書においていくつかの術語を用いる
が、ここで用いるときそれらの術語は次の意味を有す
る。
【0015】「標的配列」とは、オリゴヌクレオチドを
ハイブリダイズさせようとする試料核酸中の配列を意味
する。「試料核酸」とは、塩基配列の解析を目的として
本発明のオリゴヌクレオチドとハイブリダイズさせる核
酸を意味し、DNAであってもRNAであってもよい。
「特異的領域」とは、ハイブリダイズしうる試料核酸中
の標的配列と塩基配列の相補性を有し、特異的に標的配
列と二重鎖を形成しうる領域を意味する。「5−(1−
プロピニル)ウラシルの同効物」とは、アデニンと特異
的に塩基対を形成することができ、かつ、アデニンに対
し5−(1−プロピニル)ウラシル(pU)と同等の結
合力を有する塩基を意味する。「2−アミノアデニンの
同効物」とは、チミン若しくはウラシルと特異的に塩基
対を形成することができ、かつ、チミン若しくはウラシ
ルに対し2−アミノアデニン(aA)と同等の結合力を
有する塩基を意味する。「通常の核酸を構成する塩基」
とは、DNA又はRNAを構成するヌクレオチドに含ま
れる塩基、すなわちDNAにあってはアデニン(A)、
グアニン(G)、シトシン(C)、チミン(T)の4種
類の塩基を、RNAにあってはA、G、C及びウラシル
(U)を意味する。「特異的対合を形成する塩基対」と
は、AもしくはaAと、TもしくはpUもしくはUとの
間の塩基対、又はGとCとの間の塩基対などの特異的領
域において形成される塩基対を意味する。「ハイブリダ
イゼーション法」とは、ハイブリダイゼーションによる
二重鎖の形成を利用して、目的とするDNAの検索や、
DNA又はRNAの異同及び相同性を判定する方法を意
味し、サザンハイブリダイゼーション、ノーザンハイブ
リダイゼーション、コロニーハイブリダイゼーション、
プラークハイブリダイゼーションなどを包含するもので
ある。
【0016】なお、pUのヌクレオシド及びaAのヌク
レオシドは、それぞれ、下記式(1)及び(2)で示さ
れる。
【0017】
【化1】
【0018】本発明のオリゴヌクレオチドは、特異的領
域と、この特異的領域の両末端の少なくとも一方に連結
する1または2の非特異的領域とを有する。本発明のオ
リゴヌクレオチドは、オリゴデオキシリボヌクレオチド
であってもよく、またオリゴリボヌクレオチドであって
もよい。
【0019】特異的領域は、試料核酸中の標的配列に対
して実質的に相補的な特定の塩基配列を有する。「実質
的に相補的」とは、標的配列に対して完全に相補的であ
る場合の他、少なくとも1塩基のミスマッチが存在する
場合を含むことを意味する。特異的領域の長さは、ハイ
ブリダイゼーションにおいてプローブとして機能しうる
長さであれば特に制限されるものでないが、通常6〜5
0、好ましくは6〜20塩基対程度の長さが適当であ
る。ハイブリダイゼーション領域DNAの塩基配列もま
た特に制限されるものでなく、塩基配列の解析対象とな
る試料核酸の塩基配列に応じてその配列を適宜決定する
ことができる。
【0020】特異的領域は、また、標的配列中のアデニ
ンと塩基対を形成する塩基として、pU若しくはその同
効物、及び/又は、標的配列中のチミン若しくはウラシ
ルと塩基対を形成する塩基として、aA若しくはその同
効物(以下、まとめてA・T結合安定化塩基ともいう)
を含有する塩基配列を有する。
【0021】塩基対を形成する塩基間の結合力は、公知
の方法によって評価することができる(例えば、Nuclei
c Acids Research, 1989, Vol.17, No.24, p.10373-103
83参照)。従って、pUと同等のアデニンに対する結合
力を有する塩基、及び、aAと同等のチミン若しくはウ
ラシルに対する結合力を有する塩基を選択することは当
業者であれば容易である。
【0022】特異的領域の塩基配列において、標的配列
におけるアデニン又はチミン若しくはウラシルと塩基対
を形成する塩基は、AT−リッチの二重鎖とGC−リッ
チの二重鎖との間で安定性が一致する効果が得られる限
り、全てをA・T結合安定化塩基とする必要はない。ま
た、A・T結合安定化塩基は複数種を組み合わせて用い
てもよい。なお、「安定性が一致する」とは、本発明の
オリゴヌクレオチドを用いるハイブリダイゼーションの
条件下で、AT−リッチの二重鎖とGC−リッチの二重
鎖との間の安定性の違いにより問題が生じない程度に、
これらの二重鎖の安定性が一致することを意味し、厳密
に塩基対を形成する塩基間の結合力を一致させることに
より安定性を一致させる必要があることを意味するもの
ではない。
【0023】非特異的領域は、通常の核酸を構成する塩
基のそれぞれと塩基対を形成することができる他の塩基
を有する少なくとも一つのヌクレオチドまたはそのオリ
ゴマーからなる。上記のような塩基としては、通常核酸
を構成する塩基のいずれとも同等に結合するものである
ことが好ましく、さらに、その結合力が特異的対合を形
成する塩基対の結合力よりも弱いことがより好ましい。
【0024】このような塩基として具体的には、ヒポキ
サンチン、5−ニトロインドール、あるいは、3−ニト
ロピロールのようなユニバーサル塩基(Nucleic Acids
Research, Vol.22, No.20, 4039-4043(1994);Nucleic
Acids Research, Vol.23, No.13, 2361-2366(1995))を
例示することができる。また、上記ヌクレオチドの具体
例を、対応するヌクレオシドとして挙げれば、ヒポキサ
ンチンを塩基として有するデオキシリボヌクレオシドで
ある下記式(3)のデオキシイノシン、あるいは、下記
式(4)の5−ニトロインドールを塩基として有するデ
オキシリボヌクレオシド、あるいは、下記式(5)の3
−ニトロピロールを塩基として有するデオキシリボヌク
レオシドが挙げられる。
【0025】
【化2】
【0026】非特異的領域を構成するヌクレオチドまた
はそのオリゴマーの数は、特に制限されるものでない
が、通常少なくとも一つ、好ましくは2〜20、より好
ましくは2〜8とすることができる。
【0027】非特異的領域が特異的領域に連結する位置
もまた特に制限がなく、特異的領域の5’末端、3’末
端のいずれでもよい。さらに特異的領域の5’末端及び
3’末端の両方に非特異的領域が連結されていてもよ
い。これらの中では後者が好ましい。
【0028】本発明のオリゴヌクレオチドの合成法につ
いては特に限定されるものではなく、例えば、β−シア
ノエチルホスホアミダイト法[Nucleic Acids Res., 1
2, 4539(1984)]、リン酸トリエステル法[Proc. Natl.
Acad. Sci. USA, 81, 5956(1984)]、ホスホン酸エス
テル法[Nucleic Acids Res., 14, 5399(1986)]が挙げ
られる。特異的領域と非特異的領域との連結は、それぞ
れ別個に合成した後に行ってもよく、特異的領域を合成
した後に非特異的領域を1ヌクレオチドずつ順次付加す
ることにより行ってもよい。また、特異的領域と非特異
的領域を同時に合成してもよい。
【0029】本発明のオリゴヌクレオチドは、ハイブリ
ダイゼーション用のプローブとして利用する場合には、
不溶性担体に固定化された形態で使用してもよい。不溶
性担体としては、ニトロセルロース、またはナイロンか
らなるフィルター、ガラス板、多孔質ガラス、シリカゲ
ル、ラテックスなどが挙げられる。これらの不溶性担体
に本発明のオリゴヌクレオチドを固定化する方法は、特
に限定されるものではなく、例えば、アミノ修飾したオ
リゴヌクレオチドを用いる場合には、表面に高密度のカ
ルボキシル基を有するナイロンフィルター上にカルボキ
シル基を水溶性カルボジイミドによって活性化し、アミ
ド結合させる手法[J. Org. Chem., 26,2525(1961)]
や、ビオチン修飾したオリゴヌクレオチドの場合にはア
ビジンを表面にコーティングした担体にビオチンーアビ
ジン反応で結合させる方法[Biochemistry, 11, 2291(1
972)]、アミノ修飾したオリゴヌクレオチドをトレシル
基を導入したシリカゲルに固定化する方法[Analytical
Chemistry Symposium Series, 9, 203(1981)]が挙げ
られる。また、フィルター上で固定化されたオリゴヌク
レオチドを作製する方法として、フォトリソグラフィー
を応用した手法によって固相上で多種類のDNAを同時
に合成する方法[Science, 251, 767(1991)]やシール
されたガラス板上にDNA合成試薬を接触させることに
よる合成法[Nucleic Acids Res., 22, 1368(1994)]等
も使用することができる。
【0030】上記で詳述した本発明のオリゴヌクレオチ
ドは、ハイブリダイゼーション法、特に核酸の塩基配列
解析に利用することができる。すなわち、本発明のハイ
ブリダイゼーション法は、本発明のオリゴヌクレオチド
をプローブとして用いてハイブリダイゼーションを行う
ことを特徴とする。また、本発明の核酸の塩基配列解析
法は、本発明のオリゴヌクレオチドを試料核酸にハイブ
リダイズさせるステップと、そのハイブリダイゼーショ
ン強度またはハイブリダイゼーションの有無により、前
記試料核酸中における前記オリゴヌクレオチド中の特異
的領域の塩基配列と相補的な配列を有する標的配列の有
無を判定するステップとを含む。
【0031】本発明の方法により、ハイブリダイゼーシ
ョン感度を上昇させることが可能となるとともに、完全
に相補的なハイブリッドとミスマッチを有するハイブリ
ッド、特に従来法で区別が困難であった末端ミスマッチ
が区別し易くなり、それによってハイブリダイゼーショ
ン法によるDNA塩基配列解析が容易になる。AT−リ
ッチの二重鎖と、GC−リッチの二重鎖で安定性を一致
させ、同一ハイブリダイゼーション条件下でミスマッチ
を有するハイブリッドを完全に相補的なハイブリッドと
明確に区別し得るオリゴヌクレオチド及びハイブリダイ
ゼーション法並びにハイブリダイゼーション法による塩
基配列解析法を提供することが可能となる。
【0032】次に、本発明のオリゴヌクレオチドを用い
たハイブリッドにおいて、AT−リッチの二重鎖と、G
C−リッチの二重鎖で安定性を一致させ、同一ハイブリ
ダイゼーション条件下でミスマッチを有するハイブリッ
ドを完全に相補的なハイブリッドと、如何にして正確か
つ高感度に区別することができるかを説明する。図1
に、プローブDNAと試料核酸DNAのハイブリダイゼ
ーションの模式図を示す。上段は、通常のT、A、G、
Cの4塩基からなるプローブDNAを用いた場合の、ハ
イブリダイゼーション状態であり、下段は、T、Aの代
わりに、pU、aA塩基を導入したプローブDNAを用
いた場合のハイブリダイゼーション状態である。図に示
すとおり、pU、aAの導入によりT:Aの結合を強化
することによって、GC含量の高低に関わらず、均等な
結合力を持ったハイブリッドが形成可能なことが判る。
特に、pU塩基はRNAに対する二重鎖形成を安定化さ
せることが知られていたが(Tetrahedron Letters, 33,
5307-5310(1992))、今回、本発明においてDNAに対
して二重鎖形成を安定化することが明らかとなった。
【0033】さらに、本発明のオリゴヌクレオチドの末
端にヒポキサンチン等のユニバーサル塩基を導入するこ
とにより、ミスマッチが存在する場合のハイブリッド
と、ミスマッチを含まないハイブリッドとを、正確かつ
高感度に区別する方法について説明する。図2は、通常
のオリゴヌクレオチドとこのオリゴヌクレオチドにほぼ
相補的であるがミスマッチを含む試料核酸とのハイブリ
ッドを示す模式図である。一般的に、ミスマッチがハイ
ブリッドの中央部に存在する場合にはハイブリッドの安
定性への大きな障害となるが、ハイブリッドの末端付近
にある場合には、中央部に存在する場合に比べて障害は
小さい。一方、上記オリゴヌクレオチドと同一の配列の
特異的領域を有する本発明のオリゴヌクレオチドと上記
試料核酸とのハイブリッドを模式的に図3に示す。図に
おいてNはヒポキサンチン、あるいは、5−ニトロイン
ドール等のユニバーサル塩基を表す。この図に示される
ように、ユニバーサル塩基はいずれのヌクレオチドとも
塩基対を形成することができるので、非特異的領域の分
だけハイブリッドの長さは延長される。すなわち、通常
のオリゴヌクレオチドではハイブリッドの末端に存在し
ていたミスマッチは、本発明のオリゴヌクレオチドでは
ハイブリッドの中央部に位置することとなる。また、ハ
イブリダイゼーション強度も高くなる。したがって、ミ
スマッチを含まないハイブリダイゼーションとミスマッ
チを含むハイブリダイゼーションを区別することが容易
になる。非特異的領域が特異的領域の5’末端に連結さ
れていれば、特異的領域の5’末端側のミスマッチを検
出しやすくなり、非特異的領域が特異的領域の3’末端
に連結されていれば、特異的領域の3’末端側のミスマ
ッチを検出しやすくなる。さらに、非特異的領域が特異
的領域の5’末端及び3’末端の両方に連結されていれ
ば、特異的領域の5’末端側及び3’末端側のミスマッ
チの両方を検出することが容易となる。
【0034】本発明のオリゴヌクレオチドをプローブと
して用いるハイブリダイゼーション及び本発明のオリゴ
ヌクレオチドを試料核酸にハイブリダイズさせるステッ
プの条件は、特に限定されるものではなく、試料核酸の
種類や配列、及びオリゴヌクレオチドの配列によって至
適な条件は変化し得る。例えば、比較的短鎖のオリゴヌ
クレオチドを用いた場合は、ハイブリダイゼーション温
度を低温にするなど条件を緩く設定することが望まし
い。またハイブリダイゼーション溶液中に界面活性剤、
例えば、ドデシル硫酸ナトリウム(Sodium Dodecylsulf
ate)、N-ラウロイルサルコシン酸ナトリウム(Sodium
N-Lauroylsarcosinate)等を添加する方法もハイブリ
ダイゼーション感度の向上に効果的である(特開平8−
70900実施例C参照)。さらに、本発明によればG
C含量の高低に関わらず均等な安定性を持つハイブリッ
ドが形成可能ではあるが、DNA塩基配列中にGC残基
が多い場合は、AT残基が多い場合に比してハイブリッ
ドの安定性は強まるという現象を相殺するためにテトラ
メチルアンモニウムクロライド等のテトラアルキルアン
モニウム塩を用いる方法[Proc. Natl. Acad. Sci. US
A, 82, 1585(1985)]を併用してもよい。
【0035】ハイブリダイゼーション強度またはハイブ
リダイゼーションの有無により、前記試料核酸中におけ
る前記オリゴヌクレオチド中の特異的領域の塩基配列と
相補的な配列を有する標的配列の有無を判定するステッ
プは、従来の方法と同様にして行うことができる。
【0036】核酸の塩基配列の解析をハイブリダイゼー
ションによって行う場合、試料核酸または本発明のオリ
ゴヌクレオチドのいずれかが標識されていることが好ま
しい。標識化の方法は特に限定されるものではなく、例
えば、ラジオアイソトープや蛍光色素を用いる手法等を
挙げることができる。ハイブリダイゼーションの結果
は、各種標識法に即した方法によって測定することがで
きる。
【0037】本発明の塩基配列解析の応用例としては、
ハイブリダイゼーション法を用いたDNA塩基配列の決
定[Genomics, 13, 1378(1992)]や感染症及び遺伝的疾
患の診等、巨大ゲノムDNAのマッピング等に応用可能
である。感染症の診断法としては、例えば、被験者の血
液等よりDNAを抽出し、そのDNAに対して各種病原
体固有の配列から本発明の方法によりDNAプローブを
作製し、ハイブリダイゼーション反応を行い、病原体の
存在を検出する方法が挙げられる。遺伝的疾患の診断法
としては、遺伝病の原因遺伝子に特異的な配列をもとに
本発明の方法によりオリゴヌクレオチドを作製し、被験
者より得た染色体DNAとのハイブリダイゼーションを
行い、その遺伝子中の変異の有無を検出する。巨大ゲノ
ムDNAのマッピングはゲノムDNA解析プロジェクト
等には必須の技術であるが、ゲノムバンクに対して本発
明の方法で作製した多数のDNAプローブとハイブリダ
イゼーションを行うことで各クローンのゲノム上での配
置が決定できる[第16回日本分子生物学会年会 講演
要旨集 1334(1993)]。
【0038】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具
体的に説明するが、これらの実施例により本発明は何等
限定されるものではない。
【0039】
【実施例】5−(1−プロピニル)ウラシル、あるい
は、2−アミノアデニンを含むDNAプローブを用いた
ミスマッチの判別 (A)オリゴヌクレオチドの合成 パーセプティブ・バイオシステムズ(Perseptive Biosy
stems)社製のDNA合成機(装置名 Expedite 8909)
を用いて、表1に示す配列を有する本発明のオリゴヌク
レオチド、比較対照用オリゴヌクレオチド、及び試料D
NAを合成した。固定化用オリゴヌクレオチドの5'-末
端は5'-アミノ修飾C6(グレンリサーチ社製)で修飾し
た。尚、以下のオリゴヌクレオチドNo.は配列表の配列
番号に相当する。
【0040】
【表1】 表1 ──────────────────────────────────── オリコ゛ヌクレオチト゛ No. ヌクレオチド配列 備 考 ──────────────────────────────────── (1)(比較例1-2) 5'-XIIIITAACTCGCCIIII-3' 完全マッチ (2)(比較例1-2) 5'-XIIIIGAACTCGCCIIII-3' 末端ミスマッチ (3)(比較例1-3) 5'-XIIIITAACGCGCCIIII-3' 中間ミスマッチ (4)(比較例2-1) 5'-XIIIICGCTCGGCCIIII-3' GCリッチ、完全マッチ (5)(比較例2-2) 5'-XIIIIGGCTCGGCCIIII-3' GCリッチ、末端ミスマッチ (6)(比較例2-3) 5'-XIIIICGCTGGGCCIIII-3' GCリッチ、中間ミスマッチ (7)(比較例3-1) 5'-XIIIITTTTTTTCTIIII-3' Tリッチ、完全マッチ (8)(比較例3-2) 5'-XIIIIGTTTTTTCTIIII-3' Tリッチ、末端ミスマッチ (9)(比較例3-3) 5'-XIIIITTTTGTTCTIIII-3' Tリッチ、中間ミスマッチ (10)(比較例4-1) 5'-XIIIIAAACAAAAAIIII-3' Aリッチ、完全マッチ (11)(比較例4-2) 5'-XIIIIGAACAAAAAIIII-3' Aリッチ、末端ミスマッチ (12)(比較例4-3) 5'-XIIIIAAAGAAAAAIIII-3' Aリッチ、中間ミスマッチ (13)(実施例1-1) 5'-XIIIIpUpUpUpUpUpUpUCpUIIII-3' pU導入、完全マッチ (14)(実施例1-2) 5'-XIIIIGpUpUpUpUpUpUCpUIIII-3' pU導入、末端ミスマッチ (15)(実施例1-3) 5'-XIIIIpUpUpUpUGpUpUCpUIIII-3' pU導入、中間ミスマッチ (16)(実施例2-1) 5'-IIIIaAaAaACaAaAaAaAaAIIIIZ-3' aA導入、完全マッチ (17)(実施例2-2) 5'-IIIIGaAaACaAaAaAaAaAIIIIZ-3' aA導入、末端ミスマッチ (18)(実施例2-3) 5'-IIIIaAaAaAGaAaAaAaAaAIIIIZ-3' aA導入、中間ミスマッチ (19)(試料DNA1) 5'-CCGGTTCCCA ACGATCAAGG CGAGTTACAT 比較例1用 GATCCCCCAT GTTGTGCAAA-3' (20)(試料DNA2) 5'-AATAAACCAG CCAGCCGGAA GGGCCGAGCG 比較例2用 CAGAAGTGGT CCTGCAACTT-3' (21)(試料DNA3) 5'-GGTGGTTTTT TTGTTTGCAA GCAGCAGATT 比較例3、4およ び ACGCGCAGAA AAAAAGGATC-3' 実施例1、2用 ──────────────────────────────────── 上記配列中、Xは5'-アミノ修飾C6、Zは3'-アミノ修飾C
7、Iはデオキシイノシン、pUは5−(1−プロピニル)
ウラシルのデオキシリボヌクレオシド、aAは2−アミノ
アデニンのデオキシリボヌクレオシドを示す。
【0041】上記オリゴヌクレオチド及び試料DNAの
合成は標準のプロトコール通りに行い、5’末端の保護
基であるトリチル基は除かないサイクルにて合成を終了
した。上記(13)の試料DNAをPoros Oligo R3(Pe
rSeptive Biosystems社製)を用いて精製を行った。上
記(1)〜(21)のオリゴヌクレオチド及び試料DN
Aを濃縮乾固した後、(1)〜(18)については0.
5M重炭酸ナトリウム緩衝液(pH8.4)に、(1
9)〜(21)についてはTE緩衝液に懸濁し、260
nmの吸光度測定により定量し、1nmol/μlに調
整した。
【0042】(B)オリゴヌクレオチドの固定化 オリゴヌクレオチドの固定化は、表面に高密度の陰イオ
ン性カルボキシル基を有するナイロン膜にアミノ修飾オ
リゴヌクレオチドのアミノ基をアミド結合させることに
より、以下の通り行った。
【0043】バイオダインC(商標;ポール社製)膜を
0.1N HClによりすすぎ、酸性化した後、20%
EDC(1-エチル-3-ジメチルアミノプロピルカルボジ
イミド塩酸塩)に室温で15〜30分間浸した。脱イオ
ン水及び0.5M重炭酸ナトリウム緩衝液(pH8.
4)で軽くすすいだ後、ドットブロット装置(Bio−
Rad社製)にセットした。0.5M重炭酸ナトリウム
緩衝液(pH8.4)に懸濁されたアミノ修飾オリゴヌ
クレオチドを15分間室温で膜と反応させた。TBS
(Tris−緩衝食塩水)/0.1% Tween−2
0によりすすいだ膜を、0.1N NaOHにて10分
間処理し、脱イオン水で軽くすすいだ後風乾した。
【0044】(C)試料DNAの標識化 試料DNAの標識化は[γ−32P]ATPによって、
5’末端を放射性ラベルした。反応は、DNA5’末端
標識キット(MEGALABELTM;宝酒造(株)製)
により行った。
【0045】(D)ハイブリダイゼーション反応 前記のオリゴヌクレオチド固定化フィルターと、放射性
標識した試料DNAとを、3M TMAC(塩化テトラ
メチルアンモニウム)/7% N−ラウロイルサルコシ
ン酸ナトリウム/50mM トリス塩酸塩 pH8.0
/2mM EDTA緩衝液中にて、35℃で2時間プレ
ハイブリダイゼーションさせた後、35℃で一晩ハイブ
リダイゼーションさせた。ハイブリダイゼーション反応
後、5×SSPE(0.6M NaCl、4mM リン
酸ナトリウム、0.5mM EDTA、pH7.4)/
7% N−ラウロイルサルコシン酸ナトリウム緩衝液に
て、35℃、5分間の洗浄を行った後、3M TMAC
(塩化テトラメチルアンモニウム)/7% N−ラウロ
イルサルコシン酸ナトリウム/50mM トリス塩酸塩
pH8.0/2mM EDTAにて、35℃、1時間
の洗浄を行った。風乾した後、オートラジオグラフィー
にて、各ドットの放射線量を測定し、ハイブリダイゼー
ション強度を算出した。
【0046】その結果を表2に示す。結果は対照とした
比較例1-1のオリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーシ
ョン強度を1とする相対値で示した。
【0047】
【表2】 表2 ───────────────────────────────── オリコ゛ヌクレオチト゛ No. ヌクレオチド配列 ハイフ゛リタ゛イセ゛ーション強度 ───────────────────────────────── (1)(比較例1-1) 5'-XIIIITAACTCGCCIIII-3' 1 (2)(比較例1-2) 5'-XIIIIGAACTCGCCIIII-3' < 0.1 (3)(比較例1-3) 5'-XIIIITAACGCGCCIIII-3' < 0.1 (4)(比較例2-1) 5'-XIIIICGCTCGGCCIIII-3' 1.4 (5)(比較例2-2) 5'-XIIIIGGCTCGGCCIIII-3' < 0.1 (6)(比較例2-3) 5'-XIIIICGCTGGGCCIIII-3' < 0.1 (7)(比較例3-1) 5'-XIIIITTTTTTTCTIIII-3' 0.4 (8)(比較例3-2) 5'-XIIIIGTTTTTTCTIIII-3' 0.2 (9)(比較例3-3) 5'-XIIIITTTTGTTCTIIII-3' 0.2 (10)(比較例4-1) 5'-XIIIIAAACAAAAAIIII-3' 0.2 (11)(比較例4-2) 5'-XIIIIGAACAAAAAIIII-3' 0.2 (12)(比較例4-3) 5'-XIIIIAAAGAAAAAIIII-3' 0.2 (13)(実施例1-1) 5'-XIIIIpUpUpUpUpUpUpUCpUIIII-3' 1.2 (14)(実施例1-2) 5'-XIIIIGpUpUpUpUpUpUCpUIIII-3' 0.2 (15)(実施例1-3) 5'-XIIIIpUpUpUpUGpUpUCpUIIII-3' 0.2 (16)(実施例2-1) 5'-IIIIaAaAaACaAaAaAaAaAIIIIZ-3' 0.6 (17)(実施例2-2) 5'-IIIIGaAaACaAaAaAaAaAIIIIZ-3' < 0.1 (18)(実施例2-3) 5'-IIIIaAaAaAGaAaAaAaAaAIIIIZ-3' < 0.1 ───────────────────────────────── Xは5'-アミノ修飾C6、Zは3'-アミノ修飾C7、Iはデオキ
シイノシン、pUは5−(1−プロピニル)ウラシルのデ
オキシリボヌクレオシド、aAは2−アミノアデニンのデ
オキシリボヌクレオシドを示す。
【0048】(E)ミスマッチ判別能の計算 ハイブリダイゼーション反応によって得られた結果よ
り、ミスマッチ判別能を算出した。ミスマッチ判別能と
は、下記のD値(Discrimination value)を指標とする概
念であり、ミスマッチの区別し易さをさす。
【0049】
【数1】
【0050】試料DNAと完全に相補的な配列のハイブ
リダイゼーション量とは、対照例の配列のハイブリダイ
ゼーション量を指し、ミスマッチを有する配列のハイブ
リダイゼーション量とは、その対照例に対応する比較例
あるいは実施例の配列のハイブリダイゼーション量を指
す。D値は、対照例の配列に対する比較例あるいは実施
例の配列のハイブリダイゼーション量の比である。即
ち、対照例の配列のD値は1であり、比較例及び実施例
に関してはD値が高ければその配列が対照例の配列と区
別し易い(ハイブリダイゼーション量が対照例に対して
小さい)ことを表す。
【0051】表3に各配列のD値を示す。このように、
T残基、あるいは、A残基の代わりに、pU残基、ある
いは、aA残基を導入することにより、GC含量の高い
組成をもつオリゴヌクレオチドプローブを用いた場合と
同一のハイブリダイゼーション条件下で、完全マッチの
ハイブリッドとミスマッチハイブリッドの判別が可能と
なることが判る。
【0052】
【表3】 表3 ミスマッチ判別能(D値) ──────────────────────────────────── オリコ゛ヌクレオチト゛ No. ヌクレオチド配列 D 値 ──────────────────────────────────── (2)(比較例1-2) 5'-XIIIIGAACTCGCCIIII-3' > 10 (3)(比較例1-3) 5'-XIIIITAACGCGCCIIII-3' > 10 (5)(比較例2-2) 5'-XIIIIGGCTCGGCCIIII-3' > 10 (6)(比較例2-3) 5'-XIIIICGCTGGGCCIIII-3' > 10 (8)(比較例3-2) 5'-XIIIIGTTTTTTCTIIII-3' 2 (9)(比較例3-3) 5'-XIIIITTTTGTTCTIIII-3' 2 (11)(比較例4-2) 5'-XIIIIGAACAAAAAIIII-3' 1 (12)(比較例4-3) 5'-XIIIIAAAGAAAAAIIII-3' 1 (14)(実施例1-2) 5'-XIIIIGpUpUpUpUpUpUCpUIIII-3' 6 (15)(実施例1-3) 5'-XIIIIpUpUpUpUGpUpUCpUIIII-3' 6 (17)(実施例2-2) 5'-IIIIGaAaACaAaAaAaAaAIIIIZ-3' > 6 (18)(実施例2-3) 5'-IIIIaAaAaAGaAaAaAaAaAIIIIZ-3' > 6 ──────────────────────────────────── Xは5'-アミノ修飾C6、Zは3'-アミノ修飾C7、Iはデオキ
シイノシン、pUは5−(1−プロピニル)ウラシルのデ
オキシリボヌクレオシド、aAは2−アミノアデニンのデ
オキシリボヌクレオシドを示す。
【0053】
【発明の効果】本発明によれば、ハイブリダイゼーショ
ン法による核酸の塩基配列解析の精度を高めるために、
高感度のハイブリダイゼーション結果が得られるととも
に、AT−リッチの二重鎖とGC−リッチの二重鎖で安
定性を一致させ、同一ハイブリダイゼーション条件下で
ミスマッチを有するハイブリッドを完全に相補的なハイ
ブリッドと明確に区別し得るオリゴヌクレオチド及びハ
イブリダイゼーション法並びにそのハイブリダイゼーシ
ョン法による塩基配列解析法を提供できる。
【0054】
【配列表】
配列番号:1 配列の長さ:17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列の特徴 特徴を表す記号:modified base 存在位置:1..4, 14..17 他の情報:N=i 配列 NNNNTAACTC GCCNNNN 17
【0055】配列番号:2 配列の長さ:17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列の特徴 特徴を表す記号:modified base 存在位置:1..4, 14..17 他の情報:N=i 配列 NNNNGAACTC GCCNNNN 17
【0056】配列番号:3 配列の長さ:17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列の特徴 特徴を表す記号:modified base 存在位置:1..4, 14..17 他の情報:N=i 配列 NNNNTAACGC GCCNNNN 17
【0057】配列番号:4 配列の長さ:17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列の特徴 特徴を表す記号:modified base 存在位置:1..4, 14..17 他の情報:N=i 配列 NNNNCGCTCG GCCNNNN 17
【0058】配列番号:5 配列の長さ:17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列の特徴 特徴を表す記号:modified base 存在位置:1..4, 14..17 他の情報:N=i 配列 NNNNGGCTCG GCCNNNN 17
【0059】配列番号:6 配列の長さ:17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列の特徴 特徴を表す記号:modified base 存在位置:1..4, 14..17 他の情報:N=i 配列 NNNNCGCTGG GCCNNNN 17
【0060】配列番号:7 配列の長さ:17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列の特徴 特徴を表す記号:modified base 存在位置:1..4, 14..17 他の情報:N=i 配列 NNNNTTTTTT TCTNNNN 17
【0061】配列番号:8 配列の長さ:17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列の特徴 特徴を表す記号:modified base 存在位置:1..4, 14..17 他の情報:N=i 配列 NNNNGTTTTT TCTNNNN 17
【0062】配列番号:9 配列の長さ:17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状配列の種類:他の核酸 合成オリゴ
ヌクレオチド 配列の特徴 特徴を表す記号:modified base 存在位置:1..4, 14..17 他の情報:N=i 配列 NNNNTTTTGT TCTNNNN 17
【0063】配列番号:10 配列の長さ:17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列の特徴 特徴を表す記号:modified base 存在位置:1..4, 14..17 他の情報:N=i 配列 NNNNAAACAA AAANNNN 17
【0064】配列番号:11 配列の長さ:17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列の特徴 特徴を表す記号:modified base 存在位置:1..4, 14..17 他の情報:N=i 配列 NNNNGAACAA AAANNNN 17
【0065】配列番号:12 配列の長さ:17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列の特徴 特徴を表す記号:modified base 存在位置:1..4, 14..17 他の情報:N=i 配列 NNNNAAAGAA AAANNNN 17
【0066】配列番号:13 配列の長さ:17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列の特徴 特徴を表す記号:modified base 存在位置:1..4, 14..17 他の情報:N=i 特徴を表す記号:modified base 存在位置:5..10, 13 他の情報:N=5−(1−プロピニル)ウリジン 配列 NNNNNNNNNN NCNNNNN 17
【0067】配列番号:14 配列の長さ:17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列の特徴 特徴を表す記号:modified base 存在位置:1..4, 14..17 他の情報:N=i 特徴を表す記号:modified base 存在位置:6..10, 13 他の情報:N=5−(1−プロピニル)ウリジン 配列 NNNNGNNNNN NCNNNNN 17
【0068】配列番号:15 配列の長さ:17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列の特徴 特徴を表す記号:modified base 存在位置:1..4, 14..17 他の情報:N=i 特徴を表す記号:modified base 存在位置:5..8, 10, 11, 13 他の情報:N=5−(1−プロピニル)ウリジン 配列 NNNNNNNNGN NCNNNNN 17
【0069】配列番号:16 配列の長さ:17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列の特徴 特徴を表す記号:modified base 存在位置:1..4, 14..17 他の情報:N=i 特徴を表す記号:modified base 存在位置:5..7, 9..13 他の情報:N=5−アミノアデノシン 配列 NNNNNNNCNN NNNNNNN 17
【0070】配列番号:17 配列の長さ:17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列の特徴 特徴を表す記号:modified base 存在位置:1..4, 14..17 他の情報:N=i 特徴を表す記号:modified base 存在位置:6, 7, 9..13 他の情報:N=5−アミノアデノシン 配列 NNNNGNNCNN NNNNNNN 17
【0071】配列番号:18 配列の長さ:17 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列の特徴 特徴を表す記号:modified base 存在位置:1..4, 14..17 他の情報:N=i 特徴を表す記号:modified base 存在位置:5..7, 9..13 他の情報:N=5−アミノアデノシン 配列 NNNNNNNGNN NNNNNNN 17
【0072】配列番号:19 配列の長さ:50 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列 CCGGTTCCCA ACGATCAAGG CGAGTTACAT GATCCCCCAT GTTGTGCAAA 50
【0073】配列番号:20 配列の長さ:50 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列 AATAAACCAG CCAGCCGGAA GGGCCGAGCG CAGAAGTGGT CCTGCAACTT 50
【0074】配列番号:21 配列の長さ:50 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:他の核酸 合成オリゴヌクレオチド 配列 GGTGGTTTTT TTGTTTGCAA GCAGCAGATT ACGCGCAGAA AAAAAGGATC 50
【図面の簡単な説明】
【図1】 pUおよびaAを導入したオリゴヌクレオチ
ドと試料核酸とのハイブリッドを示す模式図。
【図2】 通常のオリゴヌクレオチドと核酸とのハイブ
リッドを示す模式図。
【図3】 本発明のオリゴヌクレオチドと核酸とのハイ
ブリッドを示す模式図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯川 英明 茨城県稲敷郡阿見町中央八丁目3番1号 三菱化学株式会社筑波研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 特異的領域と、この特異的領域の両末端
    の少なくとも一方に連結する1または2の非特異的領域
    とを有するオリゴヌクレオチドであって、特異的領域
    は、標的配列に対して実質的に相補的であり、かつ、標
    的配列中のアデニンと塩基対を形成する塩基として、5
    −(1−プロピニル)ウラシル若しくはその同効物、及
    び/又は、標的配列中のチミン若しくはウラシルと塩基
    対を形成する塩基として、2−アミノアデニン若しくは
    その同効物を含有する塩基配列を有し、非特異的領域は
    少なくとも一つのヌクレオチドからなり、非特異的領域
    の各ヌクレオチドは、通常の核酸を構成する塩基のそれ
    ぞれと塩基対を形成することができる他の塩基を有する
    ことを特徴とするオリゴヌクレオチド。
  2. 【請求項2】 特異的領域が、標的配列中のアデニンと
    塩基対を形成する塩基として5−(1−プロピニル)ウ
    ラシル、及び/又は、標的配列中のチミン若しくはウラ
    シルと塩基対を形成する塩基として2−アミノアデニン
    を含有する塩基配列を有することを特徴とする請求項1
    のオリゴヌクレオチド。
  3. 【請求項3】 非特異的領域が、特異的領域の5’末端
    及び3’末端に連結していることを特徴とする請求項1
    又は2に記載のオリゴヌクレオチド。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一項に記載のオ
    リゴヌクレオチドをプローブとして用いてハイブリダイ
    ゼーションを行うことを特徴とするハイブリダイゼーシ
    ョン法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜3のいずれか一項に記載のオ
    リゴヌクレオチドを試料核酸にハイブリダイズさせるス
    テップと、そのハイブリダイゼーション強度又はハイブ
    リダイゼーションの有無により試料核酸中の標的配列の
    有無を判定するステップとを含むことを特徴とする核酸
    の塩基配列解析法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002086160A1 (en) * 2001-04-18 2002-10-31 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Hybridization probes
JP2003525292A (ja) * 2000-03-01 2003-08-26 エポック・バイオサイエンシーズ・インコーポレイテッド ミスマッチ識別のための修飾オリゴヌクレオチド

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