JP2008054632A - Primer for detecting turbid lactic acid bacteria in beer and detection method using the same - Google Patents
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Abstract
【課題】ビールなどの酒類やその製造環境の検査などにおいて、特にビールのホップに耐性のビール混濁乳酸菌を迅速にかつ特異的に検出する方法を提供する。
【解決手段】ビール混濁乳酸菌検出用LAMPプライマーセットであって、ビール混濁乳酸菌の混濁遺伝子の特定領域にアニーリング可能な塩基配列FIP、BIP、F3およびB3からなる4種のLAMPプライマーセット、およびこれらのLAMPプライマーセットを用いてビール混濁乳酸菌を検出するための方法。
【選択図】なしThe present invention provides a method for quickly and specifically detecting beer-turbid lactic acid bacteria resistant to beer hops, particularly in the inspection of alcoholic beverages such as beer and the production environment thereof.
[MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] A LAMP primer set for detecting beer-turbid lactic acid bacteria, comprising four types of LAMP primer sets comprising base sequences FIP, BIP, F3 and B3 that can be annealed to a specific region of a turbid gene of beer-turbid lactic acid bacteria, and A method for detecting beer-turbid lactic acid bacteria using a LAMP primer set.
[Selection figure] None
Description
本発明は、ビール混濁乳酸菌を迅速かつ正確に検出するためのプライマーセットおよび方法に関する。 The present invention relates to a primer set and method for detecting beer-turbid lactic acid bacteria quickly and accurately.
より具体的には、本発明はLAMP(loop-mediated isothermal amplification)法によりビール混濁乳酸菌のビール混濁遺伝子の増幅を検出することを含む、ビール混濁乳酸菌の検出のための方法およびプライマーセットに関する。 More specifically, the present invention relates to a method and a primer set for detecting beer-spoilage lactic acid bacteria, including detecting amplification of a beer turbidity bacterium in beer-spoilage lactic acid bacteria by a loop-mediated isothermal amplification (LAMP) method.
ビールはホップに含まれるイソフムロン類が抗菌作用を持つため、微生物に汚染されにくい酒類である。しかしながらラクトバチルス・ブレビス(Lactobacillus brevis)やペディオコッカス・ダムノサス(Pediococcusdamnosus)などの一部の乳酸菌はホップ耐性能を獲得しており、ビール中で増殖し混濁させると同時に異味異臭を生じて品質を損なう危険性があることが知られていることから、品質管理の面で非常に重要な菌種であると考えられている(非特許文献1)。 Beer is a liquor that is not easily contaminated by microorganisms because isohumulones contained in hops have an antibacterial action. However, some lactic acid bacteria, such as Lactobacillus brevis and Pediococcus damnosus, have acquired hop resistance, and they grow and become turbid in beer while producing an off-flavor odor. Since it is known that there is a risk of damage, it is considered to be a very important bacterial species in terms of quality control (Non-patent Document 1).
このためビール製造環境あるいは製品中よりこれらの菌体を迅速に検出することが重要であるが、これら乳酸菌に属する全ての菌種がビールに混濁を引き起こす性質を有しているわけではない。そこで、ラクトバチルス・ブレビスなどの菌株がビール混濁性を有する株であるか否かについても識別する必要がある。 For this reason, it is important to quickly detect these cells from the beer production environment or in the product, but not all bacterial species belonging to these lactic acid bacteria have the property of causing turbidity in beer. Therefore, it is necessary to identify whether a strain such as Lactobacillus brevis is a strain having beer turbidity.
これまでに抗血清を用いた検出法として、ビール混濁性を有するラクトバチルス・ブレビスの検出法が提案されている(特許文献1)。培養法による判定法として、培養期間中の濁度を測定することにより判定する方法が提案されているが、試験には1週間程度の期間を要する(特許文献2)。ラクトバチルス・ブレビスのD-乳酸脱水素酵素のポリアクリルアミドゲル電気泳動での移動度からビール中での増殖性を識別する方法も提案されている(特許文献3)。しかしながらこの方法は時間がかかること、またゲルの作製時に発ガン性が強く疑われるアクリルアミドを使用することなど、その保管や取扱いには注意を要する。 As a detection method using antiserum, a detection method for Lactobacillus brevis having beer turbidity has been proposed (Patent Document 1). As a determination method based on the culture method, a method of determining by measuring turbidity during the culture period has been proposed, but the test requires a period of about one week (Patent Document 2). A method of discriminating the growth in beer from the mobility of polyacrylamide gel electrophoresis of D-lactate dehydrogenase of Lactobacillus brevis has also been proposed (Patent Document 3). However, this method takes time and requires caution in storage and handling, such as using acrylamide, which is highly suspected of carcinogenicity during gel preparation.
ホップ耐性のあるビール乳酸菌の判定法として、ホップ耐性プラスミドを特定し、そのプラスミドをプローブとしてハイブリダイゼーションを行う方法も提案されている(特許文献4)。また、ホップ耐性に関係するプラスミドの制限酵素断片やPCRクローニング産物を標識して、検出用プローブとする方法も提案されている(特許文献5、特許文献6)。しかしながら、これらの操作は極めて煩雑であり時間を要する。 As a method for determining hop-resistant beer lactic acid bacteria, a method of identifying a hop-resistant plasmid and performing hybridization using the plasmid as a probe has also been proposed (Patent Document 4). In addition, a method for labeling a restriction enzyme fragment of a plasmid related to hop resistance or a PCR cloning product to form a detection probe has been proposed (Patent Documents 5 and 6). However, these operations are extremely complicated and time consuming.
遺伝子増幅法では、ラクトバチルス・ブレビスのプラスミド上に存在するホップ耐性遺伝子の一部を増幅し検出する方法も提案されている(特許文献7)。また、ラクトバチルス・リンドネリ(Lactobacillus lindneri)のプラスミド上に存在するホップ耐性遺伝子の一部を増幅し検出する方法も提案されている(非特許文献2)。 In the gene amplification method, a method for amplifying and detecting a part of the hop resistance gene present on the Lactobacillus brevis plasmid has also been proposed (Patent Document 7). In addition, a method for amplifying and detecting a part of a hop resistance gene present on a Lactobacillus lindneri plasmid has been proposed (Non-patent Document 2).
また、DNAジャイレースサブユニットB遺伝子に特異的なプライマーを用いて、その遺伝子の一部を増幅し検出する方法も提案されている(特許文献8)。この方法はPCR法にて増幅されたDNA断片を制限酵素で切断し、その得られたパターンに基づきビールの混濁性を判定する方法である。しかし、PCR法を用いた細菌の検出法には反応を行うために特別な機器を必要とし、判定方法のひとつであるアガロースゲル電気泳動法などに多大な時間と労力を要する。また、制限酵素による切断パターンによる判定は操作が煩雑な上、時間がかかることから日常の微生物検査でこれらの試験を行うことには問題があった。 In addition, a method for amplifying and detecting a part of the gene using a primer specific for the DNA gyrase subunit B gene has been proposed (Patent Document 8). In this method, a DNA fragment amplified by the PCR method is cleaved with a restriction enzyme, and the turbidity of beer is judged based on the obtained pattern. However, the bacterial detection method using the PCR method requires a special instrument for performing the reaction, and agarose gel electrophoresis, which is one of the determination methods, requires a lot of time and labor. In addition, since the determination based on the restriction enzyme cleavage pattern is complicated and takes time, there is a problem in conducting these tests in daily microorganism tests.
ビール混濁乳酸菌のビール混濁遺伝子はDNA上にコードされており、その塩基配列は例えばGenBankなどから入手可能で、AB182366の登録番号を有している。また、ビール混濁遺伝子の特定およびその遺伝子をPCR法で増幅する方法は既に報告されている(特許文献9、非特許文献1)。 A beer turbidity gene of beer turbid lactic acid bacteria is encoded on DNA, and its base sequence is available from, for example, GenBank and has a registration number of AB182366. In addition, identification of a beer turbidity gene and a method for amplifying the gene by PCR have already been reported (Patent Document 9, Non-Patent Document 1).
近年、新しい遺伝子増幅法の一つとしてLAMP反応が栄研化学社(栃木)によって開発された。LAMP法は等温核酸増幅法であり、高い特異性および増幅効率を有し、反応から検出まで1時間程度で行うことができる(特許文献10;非特許文献3)。 In recent years, the LAMP reaction was developed by Eiken Chemical Co., Ltd. (Tochigi) as one of the new gene amplification methods. The LAMP method is an isothermal nucleic acid amplification method, has high specificity and amplification efficiency, and can be performed in about 1 hour from reaction to detection (Patent Document 10; Non-Patent Document 3).
本発明の目的は、LAMP法によってビール混濁乳酸菌を特異的に検出可能であるプライマーセットを提供することである。 An object of the present invention is to provide a primer set capable of specifically detecting beer-turbid lactic acid bacteria by the LAMP method.
本発明の別の目的は、上記プライマーセットを用いてビール混濁乳酸菌を特異的に検出する方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a method for specifically detecting beer-turbid lactic acid bacteria using the above primer set.
本発明者は、上記課題を解決するため検討を行った結果、ビール混濁乳酸菌のビール混濁遺伝子に選択的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドプライマーを作製し、このオリゴヌクレオチドをプライマーとしてLAMP法により増幅することにより、ビール混濁乳酸菌を検体中から特異的、簡便、迅速かつ高感度に検出することを見出し、本発明を完成した。 As a result of studies to solve the above problems, the present inventor has prepared an oligonucleotide primer that selectively hybridizes to a beer turbidity gene of beer-turbid lactic acid bacteria, and amplifies the oligonucleotide by using the LAMP method as a primer. Thus, it was found that beer-turbid lactic acid bacteria can be detected from a specimen in a specific, simple, rapid and sensitive manner, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、要約すると、以下の特徴を有する。
(1)以下のビール混濁乳酸菌検出用LAMPプライマーセット。
(i)ビール混濁乳酸菌のビール混濁遺伝子の特定領域にアニーリング可能な配列番号1〜4に示される塩基配列FIP、BIP、F3およびB3からなる4種のプライマーのセット。
(ii) 前記(i)の4種のプライマーに加えて、配列番号5に示される塩基配列Loop-Bのプライマーをさらに含むLAMPプライマーセット。
That is, the present invention can be summarized as follows.
(1) The following LAMP primer set for detecting beer-turbid lactic acid bacteria.
(i) A set of four types of primers consisting of base sequences FIP, BIP, F3 and B3 shown in SEQ ID NOs: 1 to 4 that can be annealed to a specific region of a beer turbidity gene of beer turbid lactic acid bacteria.
(ii) A LAMP primer set further comprising a primer of the base sequence Loop-B represented by SEQ ID NO: 5 in addition to the four types of primers of (i) above.
(2)以下のビール混濁乳酸菌の検出方法。
(iii) ビール混濁乳酸菌のビール混濁遺伝子の増幅をLAMP法によって検出することを含む方法。
(iv)前記(iii)の方法において、LAMP法が、前記(i)または(ii)に記載のLAMPプライマーセットを用いて行われる方法。
(2) The following method for detecting beer-turbid lactic acid bacteria.
(iii) A method comprising detecting amplification of a beer turbidity gene of beer turbid lactic acid bacteria by the LAMP method.
(iv) In the method (iii), the LAMP method is performed using the LAMP primer set described in (i) or (ii).
ビール混濁乳酸菌とは、ホップに含まれるイソフムロン類が持つ抗菌作用に対する耐性能を獲得した乳酸菌で、ビール中で増殖し混濁させると同時に異味異臭を発生させる菌種である。より具体的には、ラクトバチルス・ブレビス(Lactobacillus brevis)、ラクトバチルス・リンドネリ(Lactobacillus lindneri)、ラクトバチルス・カゼイ(Lactobacillus casei)、ペディオコッカス・ダムノサス(Pediococcus damnosus)、ラクトバチルス・パラコリノイデス(Lactobacillus paracollinoides)などが知られている。 Beer-turbid lactic acid bacteria are lactic acid bacteria that have acquired resistance to the antibacterial action of isohumulones contained in hops, and are bacterial species that grow and become turbid in beer and at the same time generate off-flavors. More specifically, Lactobacillus brevis (Lactobacillus brevis), Lactobacillus Rindoneri (Lactobacillus lindneri), Lactobacillus casei (Lactobacillus casei), Pediococcus Damunosasu (Pediococcus damnosus), Lactobacillus Parakorinoidesu (Lactobacillus paracollinoides ) Etc. are known.
本発明のビール混濁遺伝子増幅用プライマーセットはいずれも、LAMP法によりビール混濁乳酸菌を特異的に検出可能である(後述の表1)。この細菌株について試験した結果、本発明のプライマーセットによってそのすべてのビール混濁遺伝子を保有する菌株が陽性に検出された。一方、評価を行ったビール混濁遺伝子を有しない菌株に対してはいずれも陰性の結果が得られた。 All of the primer sets for beer turbidity gene amplification of the present invention can specifically detect beer-turbid lactic acid bacteria by the LAMP method (Table 1 described later). As a result of testing for this bacterial strain, a strain having all the beer turbidity genes was positively detected by the primer set of the present invention. On the other hand, negative results were obtained for all the strains that did not have the beer turbidity genes evaluated.
本発明によれば、ビール混濁乳酸菌を特異的、簡便、迅速かつ高感度に検出することができる。 According to the present invention, beer-turbid lactic acid bacteria can be detected specifically, simply, rapidly and with high sensitivity.
ビール混濁乳酸菌のビール混濁遺伝子の塩基配列を他の細菌と比較し、ビール混濁乳酸菌に特異的な配列を特定し、本発明のLAMPプライマーを設計した。この細菌のビール混濁遺伝子の塩基配列は、例えばGenBankなどから入手可能であり、AB182366の登録番号を有している。また、ビール混濁遺伝子は藤井らによって詳細な解析が行われている(特開2003-251号公報、T. Fujiiら, J. Appl. Microbiol, 2005, 98(5), 1209-20)。 The base sequence of the beer clouding lactic acid bacterium was compared with other bacteria to identify a sequence specific to the beer clouding lactic acid bacterium, and the LAMP primer of the present invention was designed. The base sequence of this bacterial beer turbidity gene is available from, for example, GenBank, and has a registration number of AB182366. The beer turbidity gene has been analyzed in detail by Fujii et al. (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-251, T. Fujii et al., J. Appl. Microbiol, 2005, 98 (5), 1209-20).
ビール混濁乳酸菌の混濁遺伝子の特定領域にアニーリング可能な領域として決定された塩基配列はそれぞれ、配列番号1〜4及び5に示される塩基配列である。 The base sequences determined as regions that can be annealed to a specific region of the turbidity gene of beer-turbid lactic acid bacteria are the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 4 and 5, respectively.
これらの配列のプライマーセットを用いてLAMP法を実施するときには、ビール混濁乳酸菌を他のビール混濁性を有しない菌株と区別して(すなわち特異的に)検出することができる。 When the LAMP method is performed using a primer set of these sequences, beer-turbid lactic acid bacteria can be detected separately (ie, specifically) from other strains that do not have beer-turbidity.
したがって、本発明のビール混濁乳酸菌検出用LAMPプライマーセットは、ビール混濁乳酸菌のビール混濁遺伝子上の他の細菌とは異なる塩基配列が存在している領域を利用し、これを標的としたプライマー4種類(FIP、BIP、F3およびB3)を用いるプライマーセットである。また、核酸の増幅反応を加速するために1種類(Loop-B)のプライマーを追加した、合計5種類のプライマーで1セットとしてもよい。 Therefore, the LAMP primer set for detecting beer cloudy lactic acid bacteria of the present invention uses a region where a base sequence different from other bacteria on the beer cloudy gene of beer clouded lactic acid bacteria is present, and 4 types of primers targeting this Primer set using (FIP, BIP, F3 and B3). Moreover, in order to accelerate the nucleic acid amplification reaction, one type (Loop-B) primer is added, and a total of five types of primers may be used.
LAMP法は、標的遺伝子の6つの領域に対して4つのプライマー(一般にFIP、BIP、F3およびB3と称する)を設定し、鎖置換反応を利用して等温で核酸を増幅させることが可能な手法である(特開2002-330796号公報;T. Notomiら, Nucleic Acids research, 2000, 28(12), e63)。 In the LAMP method, four primers (generally called FIP, BIP, F3, and B3) are set for six regions of the target gene, and a nucleic acid can be amplified isothermally using a strand displacement reaction. (JP 2002-330796 A; T. Notomi et al., Nucleic Acids research, 2000, 28 (12), e63).
まず、標的遺伝子について、3'末端側からF3c、F2c、F1cという3つの領域を、また標的遺伝子の5'末端側に向かってB1、B2、B3という領域をそれぞれ規定し、この6領域に対し、4種類のプライマー、すなわちFIP、F3、BIPおよびB3を設計する。ここで、F3c、F2c、F1cの各領域に相補的な領域はそれぞれF3、F2、F1であり、またB1、B2、B3の各領域に相補的な領域はそれぞれB1c、B2c、B3cである。 First, for the target gene, three regions, F3c, F2c, and F1c, from the 3 ′ end side, and regions B1, B2, and B3 toward the 5 ′ end side of the target gene are defined. Four types of primers are designed: FIP, F3, BIP and B3. Here, regions complementary to the F3c, F2c, and F1c regions are F3, F2, and F1, respectively, and regions complementary to the B1, B2, and B3 regions are B1c, B2c, and B3c, respectively.
FIPは、標的遺伝子のF2c領域と相補的なF2領域を3'末端側にもち、5'末端側に標的遺伝子のF1c領域と同じ配列をもつように設計されたプライマーである。必要ならば、FIPプライマーのF1cとF2の間に制限酵素部位を導入することもできる。 FIP is a primer designed to have an F2 region complementary to the F2c region of the target gene on the 3 ′ end side and the same sequence as the F1c region of the target gene on the 5 ′ end side. If necessary, a restriction enzyme site can be introduced between F1c and F2 of the FIP primer.
F3は、標的遺伝子のF3c領域と相補的なF3領域をもつように設計されたプライマーである。 F3 is a primer designed to have an F3 region complementary to the F3c region of the target gene.
BIPは、標的遺伝子のB2c領域と相補的なB2領域を3'末端側にもち、5'末端側に標的遺伝子のB1c領域と同じ配列をもつように設計されたプライマーである。必要ならば、BIPプライマーのB1cとB2の間に制限酵素部位を導入することもできる。 BIP is a primer designed to have a B2 region complementary to the B2c region of the target gene on the 3 ′ end side and the same sequence as the B1c region of the target gene on the 5 ′ end side. If necessary, a restriction enzyme site can be introduced between B1c and B2 of the BIP primer.
B3は、標的遺伝子のB3c領域と相補的なB3領域をもつように設計されたプライマーである。 B3 is a primer designed to have a B3 region complementary to the B3c region of the target gene.
FIPおよびBIPプライマーに制限酵素部位が含まれる場合、反応後に増幅産物を制限酵素で処理することによって、電気泳動後に1つのバンドとして観察することができる。この場合、もし標的DNAに制限酵素部位があれば、プライマーに人為的に制限酵素部位を導入しなくてもよい。 When the restriction enzyme site is contained in the FIP and BIP primers, the amplified product can be observed as one band after electrophoresis by treating the amplification product with the restriction enzyme after the reaction. In this case, if the target DNA has a restriction enzyme site, it is not necessary to artificially introduce the restriction enzyme site into the primer.
また、Loop-Bプライマーを使用するときには、これらのプライマーが核酸増幅過程で利用されていないループ部分に結合することにより全てのループ部分を起点として核酸反応が進み、核酸の増幅反応が加速される(特開2002-345499号公報)。 In addition, when using Loop-B primers, these primers bind to loop portions that are not used in the nucleic acid amplification process, so that the nucleic acid reaction proceeds from all the loop portions, and the nucleic acid amplification reaction is accelerated. (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-345499).
LAMP反応は、サンプル遺伝子、プライマー、鎖置換型DNA合成酵素、基質等を一緒に一定温度(約60〜65℃)で保温することにより、検出まで1ステップの工程で行うことができる。 The LAMP reaction can be performed in a one-step process until detection by keeping the sample gene, primer, strand-displacing DNA synthase, substrate and the like together at a constant temperature (about 60 to 65 ° C.).
この反応では鎖置換型DNA合成酵素が使用されるが、この酵素は、PCR法における耐熱性DNAポリメラーゼと異なり安価であるうえに、鋳型DNAの二本鎖をほどきながらDNA合成を行うことができる。酵素の例は、Bst DNAポリメラーゼ、Bca(exo-)DNAポリメラーゼ、Vent(Exo-)DNAポリメラーゼなどである。このため、LAMP法では、PCR法のようにあらかじめ二本鎖DNAを一本鎖に熱変性する必要がない。 In this reaction, strand displacement type DNA synthase is used. This enzyme is inexpensive, unlike thermostable DNA polymerase in PCR, and can synthesize DNA while unfolding the double strand of template DNA. it can. Examples of enzymes are Bst DNA polymerase, Bca (exo-) DNA polymerase, Vent (Exo-) DNA polymerase and the like. For this reason, in the LAMP method, it is not necessary to thermally denature double-stranded DNA into a single strand in advance, unlike the PCR method.
LAMP反応試薬は、栄研化学社から市販のLoopamp DNA増幅試薬キット(但し、プライマーセットを除く)を利用すると便利である。具体的には、反応液の例は次のとおりである。2倍濃度反応用緩衝液:40mM Tris-HCl(pH8.8)、20mM KCl、20mM(NH4)2SO4、16mM MgSO4、0.2% Tween20、1.6M Betain、各終濃度2.8mMのdATP、dCTP、dGTP、dTTP;DNAポリメラーゼ:Bst DNA Polymerase 8units/μl;本発明の各プライマーの終濃度、FIP、BIP:40μM、F3、B3:5μM、Loop-B:20μM。 For the LAMP reaction reagent, it is convenient to use a Loopamp DNA amplification reagent kit (excluding the primer set) commercially available from Eiken Chemical. Specifically, examples of the reaction solution are as follows. Buffer solution for double concentration: 40 mM Tris-HCl (pH 8.8), 20 mM KCl, 20 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 16 mM MgSO 4 , 0.2% Tween20, 1.6 M Betain, dATP with a final concentration of 2.8 mM, dCTP, dGTP, dTTP; DNA polymerase: Bst DNA Polymerase 8 units / μl; final concentration of each primer of the present invention, FIP, BIP: 40 μM, F3, B3: 5 μM, Loop-B: 20 μM.
LAMP反応液としては、例えば、滅菌蒸留水を4.5μl、2倍濃度反応用緩衝液を12.5μl、FIP、BIP、F3、B3、Loop-Bの各プライマーを1μl加え、DNAポリメラーゼ1μl、検体液(鋳型DNA)2μlを加え、全量25μlの反応液を調製する。 As the LAMP reaction solution, for example, 4.5 μl of sterilized distilled water, 12.5 μl of buffer solution for double concentration reaction, 1 μl of each primer of FIP, BIP, F3, B3, and Loop-B, 1 μl of DNA polymerase, sample solution (Template DNA) 2 μl is added to prepare a total volume of 25 μl of reaction solution.
反応は、次のような工程を経て行われる。 The reaction is performed through the following steps.
(i) 鎖置換型DNAポリメラーゼの働きにより、FIPのF2領域の3'末端を起点として鋳型DNAと相補的なDNA鎖が合成される。 (i) By the action of the strand displacement type DNA polymerase, a DNA strand complementary to the template DNA is synthesized starting from the 3 ′ end of the F2 region of FIP.
(ii) FIPの外側に、F3プライマーがアニールし、その3'末端を起点として鎖置換型DNAポリメラーゼの働きによって、先に合成されているFIPからのDNA鎖を剥がしながらDNA合成が伸長する。 (ii) The F3 primer anneals to the outside of the FIP, and DNA synthesis extends while peeling the DNA strand from the previously synthesized FIP by the action of the strand displacement DNA polymerase starting from the 3 ′ end.
(iii)F3プライマーから合成されたDNA鎖と鋳型DNAが二本鎖となる。 (iii) The DNA strand synthesized from the F3 primer and the template DNA are double-stranded.
(iv) FIPから先に合成されたDNA鎖は、F3プライマーからのDNA鎖によって剥がされて一本鎖DNAとなるが、このDNA鎖は、5'末端側に相補的な領域F1c、F1をもち、自己アニールを起こし、ループを形成する。 (iv) The DNA strand previously synthesized from FIP is peeled off by the DNA strand from the F3 primer to become single-stranded DNA. This DNA strand has complementary regions F1c and F1 on the 5 ′ end side. Then, self-annealing occurs and a loop is formed.
(v) 上記(iv)の過程でループを形成したDNA鎖に対し、BIPがアニールし、このBIPの3'末端を起点として相補的なDNA合成が行われる。さらに、BIPの外側にB3プライマーがアニールし、その3'末端を起点として鎖置換型DNAポリメラーゼの働きによって、先に合成されたBIPからのDNA鎖を剥がしながらDNA合成が伸長する。 (v) BIP anneals to the DNA strand that formed a loop in the process of (iv) above, and complementary DNA synthesis is performed starting from the 3 ′ end of this BIP. Furthermore, the B3 primer anneals to the outside of the BIP, and DNA synthesis extends while peeling the DNA strand from the previously synthesized BIP by the action of the strand displacement type DNA polymerase starting from its 3 ′ end.
(vi) 上記(v)の過程で二本鎖DNAが形成される。 (vi) Double-stranded DNA is formed in the process of (v) above.
(vii)上記(v)の過程で剥がされたBIPから合成されたDNA鎖は両端に相補的な配列を持つため、自己アニールし、ループを形成してダンベル様の構造となる。 (vii) Since the DNA strand synthesized from the BIP peeled off in the process (v) has a complementary sequence at both ends, it self-anneals and forms a loop to form a dumbbell-like structure.
(viii)上記ダンベル構造のDNA鎖を起点として、FIP次いでBIPのアニーリングを介して所望DNAの増幅サイクルが行われる。 (viii) Starting from the DNA strand having the dumbbell structure, a desired DNA amplification cycle is performed through FIP and BIP annealing.
本発明の各プライマーセットは、約60〜65℃(例えば65℃)においてアニーリングと同時にDNA鎖の合成も起こす。アニーリング反応およびDNA鎖合成により約1時間反応を行うことにより109〜1010倍に核酸を増幅させることが可能である。 Each primer set of the present invention causes DNA strand synthesis at the same time as annealing at about 60 to 65 ° C. (for example, 65 ° C.). It is possible to amplify the nucleic acid 10 9 to 10 10 times by carrying out the reaction for about 1 hour by annealing reaction and DNA strand synthesis.
ビール混濁乳酸菌の特定のDNA領域が増幅されると、副産物として形成されるピロリン酸マグネシウムの影響で反応液が白濁するため、この濁度に基づき増幅の有無が目視により判定できる、あるいは濁度測定装置を用いて濁度を光学的に測定することもできる。また、アガロースゲル電気泳動法などを利用してDNA断片の有無を確認し検出することもできる。 When a specific DNA region of beer-turbid lactic acid bacteria is amplified, the reaction solution becomes cloudy due to the influence of magnesium pyrophosphate formed as a by-product, so the presence or absence of amplification can be determined visually based on this turbidity, or turbidity measurement Turbidity can also be measured optically using an apparatus. In addition, the presence or absence of DNA fragments can be confirmed and detected using agarose gel electrophoresis or the like.
核酸増幅によるビール混濁乳酸菌の同定のための検体としては、例えばビールや発泡酒などの酒類、また環境検体としては、例えば水やビール製造環境中の拭取り検体などでもよい。 As a sample for identifying beer-turbid lactic acid bacteria by nucleic acid amplification, for example, alcoholic beverages such as beer and sparkling liquor, and as an environmental sample, for example, water or a wiped sample in a beer production environment may be used.
これら検体をLAMP法の試料として用いる場合には、検体中に存在する菌の濃縮、分離、菌体からの核酸分離や、核酸の濃縮などの操作を前処理として行うこともできる。菌の濃縮、分離の方法としては、ろ過、遠心分離などが知られており、適宜選択できる。酒類などの食品検体や環境検体などに存在する菌体からの核酸の遊離には、例えばLysozymeやProteinase Kなどによって菌体を処理し、100℃での加熱により菌体から核酸を遊離させる方法もある。また、特に食品検体によってはさらなる精製の必要があれば、例えばフェノール/クロロホルム又はクロロホルム/イソアミルアルコール処理、エタノール又はイソプロパノール沈殿、遠心等により核酸の精製を行い、最終的にTE緩衝液などに再溶解させ鋳型DNAとして試験に供してもよい(BREWING MICROBIOLOGY, 1987, 127-140、 European Brewery Convention:ANALYTICA-MICROBIOLOGICA-EBC, 2nd ed. 2005 Fachverlag Hans Carl, Nuernberg、 Rolfsら:PCR-Clinical diagnostics and research, Springer-Verlag, Berlin, 1992、大嶋ら:蛋白 核酸 酵素, 1990, 35, 2523-41)。 When these specimens are used as samples for the LAMP method, operations such as concentration and separation of bacteria present in the specimen, separation of nucleic acids from bacterial cells, and concentration of nucleic acids can also be performed as pretreatment. As a method for concentrating and separating bacteria, filtration, centrifugation, and the like are known and can be appropriately selected. To release nucleic acids from bacterial cells present in food samples such as alcoholic beverages and environmental samples, for example, a method in which the bacterial cells are treated with Lysozyme, Proteinase K, etc., and nucleic acids are released from the bacterial cells by heating at 100 ° C. is there. In addition, depending on food samples, if further purification is required, nucleic acid is purified by, for example, phenol / chloroform or chloroform / isoamyl alcohol treatment, ethanol or isopropanol precipitation, centrifugation, etc., and finally redissolved in TE buffer or the like. May be used as a template DNA (BREWING MICROBIOLOGY, 1987, 127-140, European Brewery Convention: ANALYTICA-MICROBIOLOGICA-EBC, 2nd ed. 2005 Fachverlag Hans Carl, Nuernberg, Rolfs et al .: PCR-Clinical diagnostics and research, Springer-Verlag, Berlin, 1992, Oshima et al .: Protein Nucleic Acid Enzyme, 1990, 35, 2523-41).
例えばビールに存在すると考えられるビール混濁乳酸菌を適切な培地で増菌培養し、寒天培地上に形成されたコロニーからDNAを分離し、このDNAに対して上記プライマーを用いたLAMP反応を行い、ビール混濁乳酸菌の特定遺伝子領域を増幅する。 For example, beer cloudy lactic acid bacteria thought to be present in beer are enriched and cultured in an appropriate medium, DNA is separated from colonies formed on the agar medium, LAMP reaction is performed on the DNA using the above primers, and beer Amplifies specific gene region of cloudy lactic acid bacteria.
増幅反応により副産物として形成されるピロリン酸マグネシウムの影響により、反応液は上述のとおり白濁するので、反応液の濁度を目視または濁度測定装置などを用いた光学的手法により核酸増幅の有無を簡単に確認できる。核酸増幅が観察されるならば、標的遺伝子が存在することを意味し、結果としてビール混濁乳酸菌陽性(+)を表す。逆に、核酸増幅が観察されない場合には、標的遺伝子が不存在であることを意味し、結果としてビール混濁乳酸菌陰性(−)を表す。 Due to the influence of magnesium pyrophosphate formed as a by-product of the amplification reaction, the reaction solution becomes cloudy as described above, so the turbidity of the reaction solution can be visually checked or optical nucleic acid amplification using a turbidity measuring device can be used to determine whether nucleic acid is amplified Easy to check. If nucleic acid amplification is observed, it means that the target gene is present and as a result represents beer-turbid lactic acid bacteria positive (+). On the contrary, when nucleic acid amplification is not observed, it means that the target gene is absent, and as a result, beer-turbid lactic acid bacteria negative (-) is represented.
上で説明したように、本発明により、ビール混濁遺伝子に由来する特定遺伝子領域を増幅する配列番号1〜4、および適宜追加して実施可能な配列番号5に示される塩基配列からなるプライマーセットをLAMPプライマーセットとして用いることによって、ビール混濁乳酸菌を特異的に検出することができる。ここで、「特異的に」とは、検出反応が評価を行った他のビール混濁性を有しない菌株に対して陰性であることを意味する。 As described above, according to the present invention, a primer set consisting of SEQ ID NOs: 1 to 4 for amplifying a specific gene region derived from a beer turbidity gene and a base sequence represented by SEQ ID NO: 5 that can be carried out as appropriate is provided. By using it as a LAMP primer set, beer-turbid lactic acid bacteria can be specifically detected. Here, “specifically” means that the detection reaction is negative for the other beer turbidity strains evaluated.
本発明のLAMP法によるビール混濁乳酸菌の検出法は、ビールなどの酒類や環境試料などの検査対象物に存在するビール混濁乳酸菌の有無を迅速に判別することができる検出法として用いることができ、ビールなどで混濁を引起こす乳酸菌の汚染などの検出のために使用することができる。 The detection method of beer cloudy lactic acid bacteria by the LAMP method of the present invention can be used as a detection method that can quickly determine the presence or absence of beer clouded lactic acid bacteria present in test objects such as liquors such as beer and environmental samples, It can be used for detection of contamination of lactic acid bacteria causing turbidity in beer.
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
1.LAMP反応
LAMP反応に用いる各試薬の濃度の内容は次のとおりであるが、LAMP反応試薬は栄研化学社製のLoopamp DNA増幅試薬キットを用いた。2倍濃度反応用緩衝液:40mM Tris-HCl(pH8.8)、20mM KCl、20mM(NH4)2SO4、16mM MgSO4、0.2% Tween20、1.6M Betain、各終濃度2.8mMのdATP、dCTP、dGTP、dTTP。DNAポリメラーゼ:Bst DNA Polymerase 8units/μl。本発明の各プライマーの終濃度、FIP、BIP:40μM、F3、B3:5μM、Loop-B:20μM。(栄研化学社、DNA増幅試薬キットLMP201添付説明書)
1. LAMP reaction
The concentration of each reagent used in the LAMP reaction is as follows. A LoopAMP DNA amplification reagent kit manufactured by Eiken Chemical Co., Ltd. was used as the LAMP reaction reagent. Double buffer solution: 40 mM Tris-HCl (pH 8.8), 20 mM KCl, 20 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 16 mM MgSO 4 , 0.2% Tween20, 1.6 M Betain, dATP with a final concentration of 2.8 mM, dCTP, dGTP, dTTP. DNA polymerase: Bst DNA Polymerase 8units / μl. Final concentration of each primer of the present invention, FIP, BIP: 40 μM, F3, B3: 5 μM, Loop-B: 20 μM. (Eiken Chemical Co., Ltd., instructions attached to DNA amplification reagent kit LMP201)
LAMP反応液は、滅菌蒸留水を4.5μl、2倍濃度反応用緩衝液を12.5μl、FIP、BIP、F3、B3、Loop-Bの各プライマーを1μl加え、DNAポリメラーゼ1μl、上記より得られた検体液(鋳型DNA)2μlを加え、全量25μlの反応液を調製した。 The LAMP reaction solution was obtained by adding 4.5 μl of sterilized distilled water, 12.5 μl of double buffer solution, 1 μl of each of FIP, BIP, F3, B3, and Loop-B primers, and 1 μl of DNA polymerase from the above. A sample solution (template DNA) 2 μl was added to prepare a total volume of 25 μl of a reaction solution.
LAMP反応は、テラメックス社製の濁度測定装置LA-200Fを用い、65℃の等温反応を60分間行い、その後80℃、2分間の酵素失活処理行った。濁度測定装置は、LAMP反応の副産物であるピロリン酸マグネシウムによる白濁を経時的に観察することが可能で、濁度が上昇するものをビール混濁乳酸菌陽性、濁度の上昇が認められないものを陰性とした。 For the LAMP reaction, a turbidity measuring device LA-200F manufactured by Teramex was used, an isothermal reaction at 65 ° C. was performed for 60 minutes, and then an enzyme deactivation treatment was performed at 80 ° C. for 2 minutes. The turbidity measuring device is capable of observing the white turbidity due to magnesium pyrophosphate, a by-product of the LAMP reaction, over time. Negative.
2.プライマーの設計
ビール混濁乳酸菌(Lactobacillus brevis)の混濁遺伝子(GenBankのアクセッションナンバーAB182366、配列番号6)と他のビール混濁性を有しない乳酸菌の塩基配列とを比較し、ビール混濁乳酸菌に特異的なLAMPプライマーを設計した。
2. Primer design Compared with the turbidity gene of Lactobacillus brevis (GenBank accession number AB182366, SEQ ID NO: 6) and the base sequence of other lactic acid bacteria without beer turbidity, it is specific to beer-turbid lactic acid bacteria A LAMP primer was designed.
3.結果
配列番号1〜4(それぞれFIP、BIP、F3およびB3)および追加可能な配列番号5 (Loop-B)によるプライマーセットは、ビール混濁遺伝子の特定領域を増幅するように設計してある。実際に表1に示したビール混濁乳酸菌を20株、およびその他の菌株を用いてLAMP反応を行った結果、ビール混濁遺伝子を保有している菌株のみに、増幅反応の副産物であるピロリン酸マグネシウムの白濁が観察された。また、その他菌株との交差性は見られなかった。結果を表1に示した。
3. Results The primer sets according to SEQ ID NO: 1-4 (FIP, BIP, F3 and B3, respectively) and addable SEQ ID NO: 5 (Loop-B) are designed to amplify specific regions of the beer turbidity gene. As a result of actually carrying out the LAMP reaction using 20 strains of beer-turbid lactic acid bacteria shown in Table 1 and other strains, only the strains possessing the beer turbidity gene were found to have magnesium pyrophosphate as a by-product of the amplification reaction. Cloudiness was observed. Moreover, the crossing property with other strains was not seen. The results are shown in Table 1.
ビール混濁遺伝子増幅用プライマーセットはビール混濁乳酸菌を特異的に検出することが可能であり、また1時間以内に増幅反応を確認することができた。 The primer set for beer turbidity gene amplification was able to specifically detect beer turbid lactic acid bacteria and confirmed the amplification reaction within 1 hour.
比較例としてビール混濁遺伝子検出法であるPCR法(特開2003-251号公報)による検出を行った結果、LAMP法と同様の結果を得ることができた。このことは本発明による検査が正しい結果を与えることを示している。 As a comparative example, detection by the PCR method (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-251), which is a beer turbidity gene detection method, resulted in the same results as the LAMP method. This indicates that the test according to the invention gives the correct result.
このことから、ビール混濁遺伝子増幅用プライマーセットは、ビール混濁乳酸菌を特異的に検出するためのプライマーとして有効であると判断された。 From this, it was judged that the primer set for amplifying beer turbidity genes was effective as a primer for specifically detecting beer turbid lactic acid bacteria.
本発明のLAMP法によるビール混濁乳酸菌の検出法は、ビールなどの酒類やその製造環境などの検査対象物に存在するビール混濁乳酸菌の有無を迅速にかつ特異的に判別することができる検出法として用いることができるため、ビールなどの酒類やその製造環境でのビール混濁乳酸菌の汚染の検出に有用である。 The detection method of beer cloudy lactic acid bacteria by the LAMP method of the present invention is a detection method that can quickly and specifically determine the presence or absence of beer clouded lactic acid bacteria present in test objects such as liquors such as beer and their production environment. Since it can be used, it is useful for detecting contamination of alcoholic beverages such as beer and beer-turbid lactic acid bacteria in its production environment.
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