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JP2009268360A - Primer for producing fused dna fragment and method for producing fused dna fragment using the same - Google Patents

Primer for producing fused dna fragment and method for producing fused dna fragment using the same Download PDF

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JP2009268360A
JP2009268360A JP2008118870A JP2008118870A JP2009268360A JP 2009268360 A JP2009268360 A JP 2009268360A JP 2008118870 A JP2008118870 A JP 2008118870A JP 2008118870 A JP2008118870 A JP 2008118870A JP 2009268360 A JP2009268360 A JP 2009268360A
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fusion
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pcr
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JP2008118870A
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Tomoharu Akata
倫治 赤田
Shoji Hoshida
尚司 星田
Kamonchai Cha-Aim
チャ−アイム カモンチャイ
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Yamaguchi University NUC
Original Assignee
Yamaguchi University NUC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a primer available for producing a DNA fragment in which a plurality of DNA fragments are fused by using PCR method, and a method for effectively producing a fused DNA fragment thereby. <P>SOLUTION: In a primer available for overlap extension PCR method, a pair of primers comprises a specific sequence in which, the 5' end of primer allowing to overlap has 50% or more of guanine (G) plus cytosine (C) content, is 9-45 bp in length, and allows target DNA fragments to complementarily bind together. A method for producing a fused DNA fragment uses the same. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数のDNA断片を融合させたDNA断片(融合DNA断片)を効果的に製造可能なプライマーに及びこれを用いた融合DNA断片の製造方法に関し、より詳しくは、PCR(Polymerase chain reaction)により複数の標的DNA断片から1つの融合DNA断片を製造可能なプライマー及びこれを用いた融合DNA断片の製造方法に関する。   The present invention relates to a primer capable of effectively producing a DNA fragment (fused DNA fragment) obtained by fusing a plurality of DNA fragments, and a method for producing a fused DNA fragment using the primer, and more specifically, PCR (Polymerase chain reaction). And a primer capable of producing one fusion DNA fragment from a plurality of target DNA fragments and a method for producing a fusion DNA fragment using the same.

分子遺伝学分野において、組換えDNA断片の製造は、目的とするタンパク質の大量生産、タンパク質検出のためのツール製造、機能性タンパク質の改変など、種々の目的に広く利用される技術である。この中でも特に、検出ツールの製造や機能性タンパク質の改変などの際には、複数のドメインをコードしたDNA断片を融合させる技術が必要となる。これらの例として、ターゲット遺伝子をコードしたDNA断片とGFP(Green fluorescent protein)をコードしたDNA断片を融合させて蛍光融合タンパク質をコードしたDNA断片を製造する技術などが用いられている。通常の組換えDNA断片の製造には、コアとなるDNA断片をPCR法(Polymerase chain reaction)などにより製造し、大腸菌プラスミドを制限酵素により切断し、リガーゼを用いてこの中にコアDNA断片を融合させてベクターとし、更に大腸菌を当該プラスミドで形質転換するという方法が一般的であり、操作が煩雑で時間がかかるという大きな問題点があった。   In the field of molecular genetics, production of a recombinant DNA fragment is a technique widely used for various purposes such as mass production of a target protein, production of a tool for protein detection, and modification of a functional protein. Among these, in particular, when a detection tool is manufactured or a functional protein is modified, a technique for fusing DNA fragments encoding a plurality of domains is required. Examples of these include techniques for producing a DNA fragment encoding a fluorescent fusion protein by fusing a DNA fragment encoding a target gene and a DNA fragment encoding GFP (Green Fluorescent Protein). For normal production of recombinant DNA fragments, a core DNA fragment is produced by PCR (Polymerase chain reaction), etc., the E. coli plasmid is cleaved with a restriction enzyme, and the core DNA fragment is fused therein using ligase. In general, a method of transforming E. coli with the plasmid is used as a vector, and the operation is complicated and takes time.

融合DNA断片の製造にPCRを介する方法として、オーバーラップエクステンション法(Overlap extension)が知られている。この技術の原理はPCR反応における標的DNAの増幅に際し、標的DNA特異的なプライマーの5’末端側に別の配列を付加しておくことによって、新たな配列をPCR産物に付加し、この新たな配列が複数の標的DNA間で相補的になるよう設計しておくことによって、アニーリング時に複数の標的DNAの末端同士を融合させ、その後のDNAポリメラーゼによる伸長反応で1本のPCR産物を合成するというものである。この原理を様々に応用し、遺伝子内に変異を挿入する手法などがこれまでに開発されてきている(非特許文献1−4、特許文献1,2)。しかしながら、オーバーラップエクステンション法は融合DNA断片の製造に一般的には用いられておらず、主には制限酵素とDNAリガーゼによるin vitro組換えなどが開発され利用されている。DNA断片の自由自在な融合は遺伝子操作の基本技術であって、その操作性の高さと確実性とが求められており、オーバーラップエクステンション法は理論的には大変有用な手法であるが、これまでは、PCRの条件を厳しく最適化しなければならないなどの問題が多く、原理的には自由にDNAの配列をデザイン可能、という利点を活かし切れていないのが現状であった。簡便かつ確実にオーバーラップエクステンションを行うことができ、PCR条件の最適化も必要ではなく、複数のDNA断片も一度に融合可能な手法の開発が望まれていた。
US Patent 2004/0053267 US Patent 2006/0257876 Kuwazawa H.et al.2002.Biotech.Lett.24:1307−1312. Charlier N.et al.2003.J.Virol.Methods 108:67−74. Yang L.et al.2004.Eukaryot.Cell 3(5):1359−1362. Heckman K.&Pease L.2007.Nature Protocols 2(4):924−932. Brachmann et al.1998.Yeast 14:115−132.
The overlap extension method (Overlap extension) is known as a method for producing a fusion DNA fragment via PCR. The principle of this technique is that when a target DNA is amplified in a PCR reaction, a new sequence is added to the PCR product by adding another sequence to the 5 ′ end side of the target DNA-specific primer. By designing the sequences to be complementary between multiple target DNAs, the ends of multiple target DNAs are fused together during annealing, and then a single PCR product is synthesized by an extension reaction using DNA polymerase. Is. Various techniques for applying this principle to insert mutations into genes have been developed so far (Non-Patent Documents 1-4, Patent Documents 1 and 2). However, the overlap extension method is not generally used for the production of fusion DNA fragments, and mainly in vitro recombination with restriction enzymes and DNA ligases has been developed and used. Free fusion of DNA fragments is a basic technology for gene manipulation, and its high operability and certainty are required. The overlap extension method is a very useful method in theory. Until now, there have been many problems such as severe optimization of PCR conditions, and in principle, the advantage of being able to freely design DNA sequences has not been fully utilized. It has been desired to develop a technique that can easily and reliably perform overlap extension, does not require optimization of PCR conditions, and can fuse a plurality of DNA fragments at a time.
US Patent 2004/0053267 US Patent 2006/0257876 Kuwawa H. et al. 2002. Biotech. Lett. 24: 1307-1312. Charlier N. et al. 2003. J. et al. Virol. Methods 108: 67-74. Yang L. et al. 2004. Eukaryot. Cell 3 (5): 1359-1362. Heckman K. & Pease L. 2007. Nature Protocols 2 (4): 924-932. Brachmann et al. 1998. Yeast 14: 115-132.

上記の現状に鑑み、本発明は、PCR法を用い複数のDNA断片を融合させたDNA断片の製造に利用可能なプライマー、及びこれをもちいた融合DNA断片の効果的な製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above-mentioned present situation, the present invention provides a primer that can be used for the production of a DNA fragment obtained by fusing a plurality of DNA fragments using the PCR method, and an effective method for producing a fused DNA fragment using the primer. With the goal.

上記課題を解決するため、本発明者らは、オーバーラップエクステンションを効率的に行える手法を検討してきた。その過程において、オーバーラップさせる1組のプライマーの5’末端側に、グアニン(G)とシトシン(C)の含量が50%以上で、9−45bpの長さを有し、2つの標的DNA断片を結合可能な特定の相補的配列を用いることで、従来よりもはるかに高い効率でオーバーラップエクステンションを行えるという事実を見いだし、本発明を完成させた。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have studied a technique for efficiently performing an overlap extension. In the process, two target DNA fragments having a guanine (G) and cytosine (C) content of 50% or more and a length of 9-45 bp on the 5 ′ end side of a pair of primers to be overlapped The present inventors have completed the present invention by finding the fact that by using a specific complementary sequence capable of binding the, the overlap extension can be performed with a much higher efficiency than before.

すなわち本発明の第1の態様は、以下の(a)、(b)2つの領域からなり、2種類の標的DNA断片を結合させるために用いられることを特徴とする、1組のプライマーを提供する。
(a)標的DNA断片の末端の部分配列と相同性を有する、3’末端側の領域
(b)グアニン(G)とシトシン(C)とを50%以上含有し、全長が9−45bpで、標的DNA断片同士を相補的に結合可能な、5’末端側の領域(以下「融合配列」という)
That is, the first aspect of the present invention provides a set of primers characterized in that it comprises the following two regions (a) and (b) and is used to bind two types of target DNA fragments: To do.
(A) 3 'terminal region having homology with the partial sequence at the end of the target DNA fragment (b) containing 50% or more of guanine (G) and cytosine (C), with a total length of 9-45 bp, 5 'terminal region (hereinafter referred to as "fusion sequence") capable of complementary binding of target DNA fragments

本発明の第2の態様は、融合配列のGC含量が80%以上である、第1の態様に記載のプライマーを提供する。
本発明の第3の態様は、融合配列が連続した(GC)m(mは5以上20以下の整数)を持たない、第2の態様に記載のプライマーを提供する。
本発明の第4の態様は、以下の(1)、(2)のプライマーを用い、PCR法によりn個の標的DNA断片(nは2以上10以下の整数)を含む融合DNA断片を製造する方法を提供する。
(1)融合DNA断片の全長を増幅するためのプライマー
(2)第1から第3の態様のうちいずれか1つに記載のプライマー
The second aspect of the present invention provides the primer according to the first aspect, wherein the fusion sequence has a GC content of 80% or more.
The third aspect of the present invention provides the primer according to the second aspect, wherein the fusion sequence does not have a continuous (GC) m (m is an integer of 5 or more and 20 or less).
In the fourth aspect of the present invention, a fusion DNA fragment containing n target DNA fragments (n is an integer of 2 or more and 10 or less) is produced by PCR using the following primers (1) and (2). Provide a method.
(1) Primer for amplifying the full length of the fusion DNA fragment (2) Primer according to any one of the first to third aspects

本発明の提供するプライマーを用いることにより、複数個の、好ましくは2−4個のDNA断片から1つのDNA断片を製造することが可能となる。この方法は、任意の機能的なドメインを融合させた新しいタンパク質をコードする遺伝子等を効率よく、簡便に製造することを可能とするDNA断片の製造方法である。   By using the primer provided by the present invention, it is possible to produce one DNA fragment from a plurality of, preferably 2-4, DNA fragments. This method is a method for producing a DNA fragment that enables efficient and simple production of a gene or the like encoding a new protein fused with an arbitrary functional domain.

以下に本発明を実施するための最良の形態を示す。本発明は2種類の標的DNA断片を結合させるために用いられることを特徴とする、1組のプライマーであって、具体的には次の2つの領域からなる1組のプライマーである。
(a)標的DNA断片の末端の部分配列と相同性を有する、3’末端側の領域
(b)グアニン(G)とシトシン(C)とを50%以上含有し、全長が9−45bpで、標的DNA断片同士を相補的に結合可能な、5’末端側の領域(以下「融合配列」という)
図1に、本発明の基本的な概念を示している。図1Aで示すとおり、本発明の提供するプライマーは上記(a)、(b)の2つの領域からなる1組のプライマーであって、これを用いた標的DNA断片の結合様式を図1Bに示している。標的DNA断片1と2は、本発明のプライマーの融合配列を介して相補的に結合する。
また、本発明の提供するプライマーを用いた融合DNA断片の製造方法の模式図を図2に示している。本態様はn個の標的DNA断片(nは2以上10以下の正の整数)から、PCR(Polymerase chain reaction)法により1つのDNA断片(融合DNA断片)を製造可能なプライマーであって、プライマー(1):融合DNA断片の5’末端及び3’末端の部分配列と相補的な配列を有する1組のプライマー、及び、プライマー(2):融合配列では内部に位置する標的DNA断片の5’末端または3’末端の部分配列と相補的な塩基配列を有し、更にその5’末端側に、GCの含量が50%以上で、9−45bpの長さを有し、標的DNA断片同士を結合可能な塩基配列(融合配列)を有する、第1から第3の態様に記載のプライマー、好ましくはn−1組の前記プライマー、とを用いることを特徴とする、融合DNA断片の製造方法である。ここで、前記プライマー(2)の各々の組の融合配列は互いに相補的である。本発明はいわゆるオーバーラップエクステンションと呼ばれる、PCRを用いた核酸増幅方法に大幅な改良を加え、標的配列が2個や3個の場合だけでなく、4以上の場合にも適用可能としたものである。
The best mode for carrying out the present invention will be described below. The present invention is a set of primers used to bind two types of target DNA fragments, specifically, a set of primers comprising the following two regions.
(A) 3 'terminal region having homology with the partial sequence at the end of the target DNA fragment (b) containing 50% or more of guanine (G) and cytosine (C), with a total length of 9-45 bp, 5 'terminal region (hereinafter referred to as "fusion sequence") capable of complementary binding of target DNA fragments
FIG. 1 shows the basic concept of the present invention. As shown in FIG. 1A, the primer provided by the present invention is a set of primers composed of the two regions (a) and (b) above, and the binding mode of the target DNA fragment using this is shown in FIG. 1B. ing. The target DNA fragments 1 and 2 are complementarily bound through the fusion sequence of the primer of the present invention.
Moreover, the schematic diagram of the manufacturing method of the fusion DNA fragment using the primer which this invention provides is shown in FIG. This embodiment is a primer capable of producing one DNA fragment (fusion DNA fragment) from n target DNA fragments (n is a positive integer of 2 or more and 10 or less) by PCR (Polymerase chain reaction), (1): a pair of primers having sequences complementary to the partial sequences of the 5 ′ end and 3 ′ end of the fusion DNA fragment, and primer (2): 5 ′ of the target DNA fragment located inside the fusion sequence It has a base sequence complementary to the terminal sequence or the partial sequence at the 3 ′ end, and further has a GC content of 50% or more and a length of 9-45 bp on its 5 ′ end side, A fusion DNA fragment characterized by using the primer according to the first to third aspects, preferably n-1 sets of the primers, having a base sequence (fusion sequence) capable of binding. It is a manufacturing method of a piece. Here, the fusion sequences of each set of the primers (2) are complementary to each other. The present invention is a so-called overlap extension called a nucleic acid amplification method using PCR, which can be applied not only to two or three target sequences but also to four or more target sequences. is there.

図2において、上段にn=2の場合を示している。プライマー(1)は融合DNA断片の5’と3’の各末端と相補的な配列であり、一方プライマー(2)は融合DNA断片の内部に位置する配列である。プライマー(2)の3’末端側はそれぞれの標的DNA断片の末端と相補的な配列を有しており、一方5’末端側が融合配列で、プライマー(2)−5’、(2)−3’の融合配列は互いに相補的である。この組合せでPCR、すなわちまずプライマー(2)を用いたPCR(1st PCR)を行い、標的DNA断片に融合配列が付加された産物を得、このPCRで得られた産物を鋳型にプライマー(1)を用いたPCR(2nd PCR)を行うことにより、標的DNA断片1と標的DNA断片2の間に融合配列を挟んだ融合DNA断片を製造できる。
図2下段にはn≧3の場合を示している。代表例としてn=3を示すが、原理は3以外でも共通である。プライマー(1)は融合DNA断片の5’と3’の各末端と相補的な配列であり、一方2組のプライマー(2a)、(2b)は融合DNA断片の内部に位置する配列である。プライマーのデザインはn=2の場合と同様であるが、重要なのは各組のプライマーの融合配列が相手とのみ相補的な結合可能な様にするという点である。この組合せでPCRを行うことにより、5’末端側から標的DNA断片1,2,3の順に並んだ、原理的には1種類のPCR産物が増幅される。
In FIG. 2, the case where n = 2 is shown in the upper stage. Primer (1) is a sequence complementary to the 5 ′ and 3 ′ ends of the fusion DNA fragment, while primer (2) is a sequence located inside the fusion DNA fragment. The 3 ′ end side of the primer (2) has a sequence complementary to the end of each target DNA fragment, while the 5 ′ end side is a fusion sequence, and the primers (2) -5 ′ and (2) -3. The 'fusion sequences are complementary to each other. PCR with this combination, that is, PCR using the primer (2) (1st PCR) is first performed to obtain a product in which a fusion sequence is added to the target DNA fragment, and the product obtained by this PCR is used as a template for the primer (1) By performing PCR (2nd PCR) using a DNA, a fusion DNA fragment in which a fusion sequence is sandwiched between the target DNA fragment 1 and the target DNA fragment 2 can be produced.
The lower part of FIG. 2 shows a case where n ≧ 3. As a representative example, n = 3 is shown, but the principle is common except for 3. Primer (1) is a sequence complementary to the 5 ′ and 3 ′ ends of the fusion DNA fragment, while two sets of primers (2a) and (2b) are sequences located inside the fusion DNA fragment. The design of the primers is the same as in the case of n = 2, but the important point is that the fusion sequences of each set of primers can be complementaryly bound only to the partner. By performing PCR using this combination, in principle, one kind of PCR product is amplified in the order of the target DNA fragments 1, 2, and 3 from the 5 ′ end side.

本発明の提供するプライマーにおいて最も重要なのは、融合配列のデザインである。融合配列は、下記実施例に示すとおり、単にお互いが相補的であれば良いというわけではない。グアニン(G)とシトシン(C)の含量が50%以上で、9−45bp、好ましくは12−24bpの長さを有する塩基配列を有する条件が必要である。
DNAの相補的な結合においては、A−TよりもG−Cの結合の方が「結合の手」が多いことからより特異性が高いと考えられ、従来オーバーラップエクステンションに用いられてきたプライマーがGC含量に着目していなかったのと異なり、本発明の提供するプライマーの融合配列のGC含量が50%以上、好ましくは80%以上、更に好ましくは100%という条件は一つの目安となりうる。下記実施例1に示すとおり、融合配列のGC含量が20−25%では良好な結果が得られず、50%以上が好ましい。
加えて、融合配列が(GC)m(mは5−20の正の整数)を含まない塩基配列という点も重要である。実施例4で示す通り、(CG)15の様な融合配列では、GC含量が100%であるにもかかわらずPCR産物が得られていない。RNAなどの研究から、ある程度の長さを持った1本鎖の核酸はその末端同士が相補的な塩基配列を有する場合、相補的な部分が結合してループ上の構造をとることが知られており、プライマーでこれがアニーリング時に起こるとPCRの増幅効率を著しく下げることが考えられる。従って、融合配列の条件として、(GC)m、(mは5−20の正の整数)を持たないこと、または5’末端、3’末端の各々30%程度が相補的でないという条件が重要になる。
The most important of the primers provided by the present invention is the design of the fusion sequence. As shown in the examples below, the fusion sequences need not simply be complementary to each other. The conditions are required to have a base sequence having a guanine (G) and cytosine (C) content of 50% or more and a length of 9-45 bp, preferably 12-24 bp.
In complementary binding of DNA, the binding of GC is more specific than the binding of AT, so it is considered that the specificity is higher, and primers that have been conventionally used for overlap extension However, the condition that the GC content of the fusion sequence of the primer provided by the present invention is 50% or more, preferably 80% or more, and more preferably 100% can be one measure. As shown in Example 1 below, when the GC content of the fusion sequence is 20-25%, good results cannot be obtained, and 50% or more is preferable.
In addition, it is important that the fusion sequence is a base sequence that does not contain (GC) m (m is a positive integer of 5-20). As shown in Example 4, with a fusion sequence such as (CG) 15, no PCR product was obtained even though the GC content was 100%. From RNA and other studies, it is known that single-stranded nucleic acids with a certain length have complementary loops when their ends have complementary base sequences to form a loop structure. It is conceivable that the PCR amplification efficiency is remarkably reduced when this occurs during annealing with primers. Therefore, it is important that the fusion sequence does not have (GC) m (where m is a positive integer of 5-20) or that 30% of the 5 ′ end and 3 ′ end are not complementary each other. become.

上記の条件を満たす融合配列の好ましい例としては、GまたはCのどちらか1つが複数個、好ましくは9−30個連なった配列があげられる。更にその片側または両側の末端に、AまたはTが単数または複数個、好ましくは1−5個付加された配列も、上記条件を満たす限りは有効である。AまたはTが末端ではなく内部にある配列も、上記条件を満たす限りは有効である。
融合配列の好ましい例としては、下記実施例4で示す通り、GまたはCの塩基とAまたはTの塩基が交互にくり返す配列、例えば(GA)m、(GT)m、(CA)m、(CT)m、(AG)m、(TG)m、(AC)m、(TC)m(mは5−20の正の整数)で表される配列があげられる。mは好ましくは6−15の範囲内の正の整数である。
融合配列としては、更に複雑な構造を有する配列も、上記の条件を満たしていれば本発明の好適な例として適用可能である。例えば3G3C3G3C3G、3C3G3C3G3C、5C5G5C、5G5C5Gなどである。
Preferable examples of the fusion sequence satisfying the above conditions include a sequence in which any one of G and C is connected, preferably 9-30. Furthermore, a sequence in which one or more, preferably 1-5, of A or T are added to one or both ends thereof is also effective as long as the above conditions are satisfied. A sequence in which A or T is inside rather than at the end is also effective as long as the above conditions are satisfied.
As a preferable example of the fusion sequence, as shown in Example 4 below, a sequence in which a base of G or C and a base of A or T are alternately repeated, for example, (GA) m, (GT) m, (CA) m, Examples thereof include sequences represented by (CT) m, (AG) m, (TG) m, (AC) m, and (TC) m (m is a positive integer of 5-20). m is preferably a positive integer in the range of 6-15.
As a fusion sequence, a sequence having a more complicated structure can also be applied as a preferred example of the present invention as long as the above conditions are satisfied. For example, 3G3C3G3C3G, 3C3G3C3G3C, 5C5G5C, 5G5C5G, etc.

融合配列は融合DNA断片の内部に入るため、融合DNA断片からタンパク質を合成する際には融合配列の塩基数にも注意が必要である。融合DNA断片の製造が遺伝子破壊を目的とする様なケース(実施例5)では、その塩基数に特に注意する必要はないが、複数のドメインを結合させた改良遺伝子などを製造する場合には、融合配列を3の倍数となるよう設計して翻訳時のフレームシフトが起こらない様にするなどの工夫が必要である。
また融合配列は、長ければ長いほどその特異性が高まると考えられるが、プライマーが2次構造を取る可能性やPCRそのものの効率の観点から、好ましくは9bp以上45bp以下、更に好ましくは15−24bpの長さが良い。以下に本発明の実施例を示すが、本発明は実施例にのみ限定されるものではない。
Since the fusion sequence enters the interior of the fusion DNA fragment, attention must be paid to the number of bases in the fusion sequence when a protein is synthesized from the fusion DNA fragment. In the case where the fusion DNA fragment is produced for the purpose of gene disruption (Example 5), it is not necessary to pay particular attention to the number of bases. However, in the case of producing an improved gene in which a plurality of domains are combined, etc. Therefore, it is necessary to devise such as designing the fusion sequence to be a multiple of 3 so that no frame shift occurs during translation.
In addition, the longer the fusion sequence, the higher the specificity. However, from the viewpoint of the possibility that the primer takes a secondary structure and the efficiency of PCR itself, it is preferably 9 bp to 45 bp, more preferably 15-24 bp. The length of is good. Examples of the present invention are shown below, but the present invention is not limited to the examples.

(酵母、その培養、及びDNA抽出)酵母株として、BY系列の酵母(非特許文献5)を用いた。酵母の培養法はYPD寒天培地(1% 酵母抽出物、2% ポリペプトン、2% グルコース、2% 寒天)を用いて培養し、酵母からのDNA抽出は、Zymolyase(生化学工業社製)の粉末3mgを0.9mlのSET buffer(1.2M Sorbitol,20mM Tris−HCl,10mM EDTA,pH7.5)に溶かし、0.1mlのβ−メルカプトエタノールを加えてDNA抽出溶液とし、培養した酵母細胞をDNA抽出溶液、次いで10%SDS溶液に溶かし、フェノール−クロロホルム抽出/エタノール沈澱を行ってDNAを抽出・精製した。抽出したDNAはTE bufferに溶かし、RNase処理により予めRNAを除去した。   (Yeast, its culture, and DNA extraction) As a yeast strain, BY-series yeast (Non-patent Document 5) was used. The yeast culture method was cultivated using YPD agar medium (1% yeast extract, 2% polypeptone, 2% glucose, 2% agar), and DNA extraction from yeast was performed using Zymolase (Seikagaku Corporation) powder. 3 mg was dissolved in 0.9 ml of SET buffer (1.2 M Sorbitol, 20 mM Tris-HCl, 10 mM EDTA, pH 7.5), and 0.1 ml of β-mercaptoethanol was added to form a DNA extraction solution. It was dissolved in a DNA extraction solution and then in a 10% SDS solution, followed by phenol-chloroform extraction / ethanol precipitation to extract and purify DNA. The extracted DNA was dissolved in TE buffer, and RNA was previously removed by RNase treatment.

(標的DNA断片の製造)予め大量に調製したプラスミドpST106をEcoRIとHindIIIで切断し、0.7%アガロースゲルで電気泳動して1.8kbpのバンドを切り出し、フィルターで遠心精製して、URA3TDH3p断片を得た。
1.2kbpと1.0kbpのPpHIS3断片はRAK3600から、2.1kbpのTDH3pTAA断片はp316TDHTAAプラスミドから、1.2kbpのURA3断片はURA3TDH3p断片から、2.4kbpのTDH3pTAAPGK断片はp316TDHTAAPGKプラスミドから、0.3kbpのURA3−5’断片と1.3kbpのURA3−3’断片はBY4704から、0.8kbpのADE2−5’断片と2.0kbpのADE2−3’断片はBY4741から、1.2kbpのURA3断片はBY4704から、それぞれPCR法にて増幅した。全てのPCR反応(10μl)はKOD Plus Polymerase(東洋紡)を用いて用法に従い行った。PCRの各反応条件は、下記表1の通りである。なお、以降のPCR反応においてアニーリング温度は適宜変更し、変更の際にはその旨明記している。
(Manufacture of target DNA fragment) A large amount of plasmid pST106 prepared in advance was cleaved with EcoRI and HindIII, electrophoresed on 0.7% agarose gel to cut out a 1.8 kbp band, centrifuged with a filter, and URA3TDH3p fragment Got.
The 1.2 kbp and 1.0 kbp PpHIS3 fragments are from RAK3600, the 2.1 kbp TDH3pTAA fragment is from the p316TDHTAA plasmid, the 1.2 kbp URA3 fragment is from the URA3TDH3p fragment, the 2.4 kbp TDH3pTAAPGK fragment is from the p316TDHTAApkK plasmid, URA3-5 'and 1.3 kbp URA3-3' fragments from BY4704, 0.8 kbp ADE2-5 'and 2.0 kbp ADE2-3' fragments from BY4741, 1.2 kbp URA3 fragment From BY4704, each was amplified by PCR. All PCR reactions (10 μl) were performed according to usage using KOD Plus Polymerase (Toyobo). The reaction conditions for PCR are as shown in Table 1 below. In the subsequent PCR reaction, the annealing temperature is appropriately changed, and this is clearly indicated when changing.

(オーバーラップエクステンション1)上記にて製造した複数の標的DNA断片を鋳型に、これを融合させるオーバーラップエクステンションPCRを行った。PCRは10μlの系で行い、反応条件は上記表1と基本的に同じで、アニーリング温度を50−68℃の間で適宜変更して最適条件を探索した。
まず、オーバーラップエクステンションPCRに対する融合配列のGC含量の影響を検証した。上記標的DNA配列のうちTDH3pTAAとPpHIS3とを融合させるため、プライマー(1)としてTDH3−572プライマー(配列番号1)及びURA3−200cプライマー(配列番号2)を、プライマー(2)として、融合配列のGC含量が5/20(25%)で長さ20塩基のプライマー、すなわちPGK1ter1−20c−TAAcプライマー(配列番号3)及びPGKter1−20−PpHIS3(配列番号4)の組合せ、またはプライマー(2)として、融合配列のGC含量が7/30(約23%)で長さ30塩基のプライマー、すなわちPGKter1−30c−TAAcプライマー(配列番号5)及びPGKter1−30−PpHIS3プライマー(配列番号6)の組合せ、またはプライマー(2)として、融合配列のGC含量が8/40(20%)で長さ40塩基のプライマー、すなわちPGKter1−40c−TAAcプライマー(配列番号7)及びPGKter1−40−PpHIS3プライマー(配列番号8)の組合せ、の3種類のプライマーセットを用いたPCRを行った。アニーリングの温度条件は50℃、55℃、60℃、68℃の4条件であった。PCRの概要を図3に示した。
(Overlap extension 1) Overlap extension PCR was carried out by fusing a plurality of target DNA fragments produced above as a template. PCR was carried out in a 10 μl system, and the reaction conditions were basically the same as in Table 1 above, and the optimum conditions were searched by appropriately changing the annealing temperature between 50-68 ° C.
First, the effect of the GC content of the fusion sequence on overlap extension PCR was verified. In order to fuse TDH3pTAA and PpHIS3 among the above target DNA sequences, TDH3-572 primer (SEQ ID NO: 1) and URA3-200c primer (SEQ ID NO: 2) as primer (1), and primer (2) As a primer having a GC content of 5/20 (25%) and a length of 20 bases, that is, a combination of PGK1ter1-20c-TAAc primer (SEQ ID NO: 3) and PGKter1-20-PpHIS3 (SEQ ID NO: 4), or primer (2) A combination of primers having a GC content of the fusion sequence of 7/30 (about 23%) and a length of 30 bases, ie, a PGKter1-30c-TAAc primer (SEQ ID NO: 5) and a PGKter1-30-PpHIS3 primer (SEQ ID NO: 6); Or as primer (2) 3 of a primer having a GC content of 8/40 (20%) and a length of 40 bases, ie, a combination of a PGKter1-40c-TAAc primer (SEQ ID NO: 7) and a PGKter1-40-PpHIS3 primer (SEQ ID NO: 8). PCR was performed using various types of primer sets. The temperature conditions for annealing were four conditions of 50 ° C., 55 ° C., 60 ° C., and 68 ° C. The outline of PCR is shown in FIG.

上記の融合配列に加えて、GC含量を高める検討も行った。上記と同じ標的配列、同じ条件を用いたPCRにおいて、プライマー(2)として15G−TAAc(配列番号9)、及び15C−PGKter1(配列番号10)のプライマーを用いたPCRを行った。融合配列のGC含量は100%、アニーリング温度は68℃であった。PCR反応の概要を図4に示した。   In addition to the above fusion sequences, studies were also conducted to increase the GC content. In PCR using the same target sequence and the same conditions as described above, PCR was performed using primers of 15G-TAAc (SEQ ID NO: 9) and 15C-PGKter1 (SEQ ID NO: 10) as the primer (2). The GC content of the fusion sequence was 100% and the annealing temperature was 68 ° C. An outline of the PCR reaction is shown in FIG.

PCRの結果を、図5に示す。図はPCR産物の電気泳動写真を示しており、レーンMは分子量マーカー(kbラダー)を、矢印は泳動の方向を、レーン20,30,40はそれぞれ融合配列の長さを示し、更にその上にはアニーリングの温度条件を示している。この結果から、GC含量が20−25%と低い割合の融合配列を用いた場合には、60℃以下のアニーリング温度条件下では20,30,40のいずれでも融合DNA断片(3.3kbp)が増幅されないという事が示された。60℃では融合配列長が30,40のときバンドが現れたが明瞭ではなく、68℃においても良い増幅効率とはいえない結果であった。   The results of PCR are shown in FIG. The figure shows an electrophoretogram of the PCR product, lane M shows the molecular weight marker (kb ladder), arrows show the direction of migration, lanes 20, 30, and 40 show the length of the fusion sequence, respectively. Shows the annealing temperature conditions. From this result, when a fusion sequence with a GC content as low as 20-25% was used, the fusion DNA fragment (3.3 kbp) could be obtained in any of 20, 30, 40 under annealing temperature conditions of 60 ° C. or lower. It was shown that it was not amplified. At 60 ° C, a band appeared when the fusion sequence length was 30, 40, but it was not clear, and even at 68 ° C, the amplification efficiency was not good.

一方、図5中右端のレーンは、融合配列が15個のCからなるプライマーを用いたPCRの結果を示す。左側の各レーンとは異なり、3−4kbpに明瞭なシングルバンドが確認され、このサイズは2つの標的DNA断片を融合させた際の理論上の大きさと一致した。GC含量が低い融合配列よりも短い融合配列であったのにもかかわらず、オーバーラップエクステンション産物が増幅され、GC含量が大きい(GCリッチな)融合配列を用いることがオーバーラップエクステンションの成功には重要であることが示された。   On the other hand, the rightmost lane in FIG. 5 shows the results of PCR using a primer having 15 C fusion sequences. Unlike each lane on the left, a clear single band was confirmed at 3-4 kbp, and this size was consistent with the theoretical size when two target DNA fragments were fused. Despite the fact that the fusion sequence is shorter than the fusion sequence with a low GC content, the overlap extension product is amplified, and using a fusion sequence with a high GC content (GC rich) is a success for the overlap extension. It was shown to be important.

融合配列が15Gである融合プライマーで良好な結果が得られたため、G(またはC)のみからなる融合配列の長さについて検討した。標的配列としてTDH3pTAAPGKとURA3配列を鋳型とし、プライマー(1)としてTDH3−572プライマー(配列番号11)及びKanMX75−TDHu1プライマー(配列番号12)を、プライマー(2)として連続するG/Cの数が9個の9G−PGKterCプライマー(配列番号13)及び9C−ASCプライマー(配列番号14)の組合せ、またはG/Cの数が12個の12G−PGKterCプライマー(配列番号15)及び12C−ASCプライマー(配列番号16)の組合せ、またはG/Cの数が15個の15G−PGKterCプライマー(配列番号17)及び15C−ASCプライマー(配列番号18)の組合せ、の3種類のPCRを行った。アニーリング温度は50℃、55℃、65℃の3種類を検討した。PCR反応の概要を図6に示す。   Since good results were obtained with a fusion primer having a fusion sequence of 15G, the length of the fusion sequence consisting only of G (or C) was examined. Using TDH3pTAAPGK and URA3 sequences as target sequences as templates, TDH3-572 primer (SEQ ID NO: 11) and KanMX75-TDHu1 primer (SEQ ID NO: 12) as primers (1), and the number of consecutive G / Cs as primers (2) A combination of nine 9G-PGKterC primers (SEQ ID NO: 13) and 9C-ASC primer (SEQ ID NO: 14), or 12G-PGKterC primer (SEQ ID NO: 15) and 12C-ASC primer with 12 G / Cs ( Three types of PCR were performed: a combination of SEQ ID NO: 16) or a combination of 15G-PGKterC primer (SEQ ID NO: 17) and 15C-ASC primer (SEQ ID NO: 18) having 15 G / Cs. Three annealing temperatures of 50 ° C., 55 ° C., and 65 ° C. were examined. An outline of the PCR reaction is shown in FIG.

上記PCRの結果を図7に示す。図7中、下線「実施例2」に上記PCRの結果を示す。実施例2,3,4で図は共通である。本図はPCR産物を電気泳動したものであり、レーンMは分子量マーカーを、横の数字は分子量(kbp)を、それぞれ表している。A,B,Cはそれぞれアニーリング温度が50℃、55℃、65℃での結果を示す。PCRで増幅された産物は3kbp−4kbpの位置にシングルバンドとして表れ、これは標的配列から予測される大きさ(3.5kbp)と一致した。レーン9Cは融合配列中のG/C数が9個のPCR産物であり、50℃、55℃では増幅が見られず、65℃で産物が見られた。
レーン12Cは融合配列中のG/C数が12個のPCR産物であり、50℃では産物の量が少ないものの、55℃と65℃では増幅が見られ、特に65℃では多くのPCR産物が得られていることが示された。
レーン15Cは融合配列中のG/C数が15個のPCR産物であり、50℃から65℃まで、明瞭なPCR産物が確認された。PCR産物量(蛍光の強度が表す)は全ての温度条件下で15Cが最も多かった。これらの結果から、プライマー(2)における融合配列がGmまたはCm(mは9−45正の整数)で表されるとき、その数がPCRの効率には重要であり、mが9以上30以下、好ましくは12以上21以下、更に好ましくは15以上18以下であるプライマーが適していることが示された。
The results of the PCR are shown in FIG. In FIG. 7, the underlined “Example 2” shows the PCR results. The drawings are common to the second, third, and fourth embodiments. In this figure, the PCR product is electrophoresed, lane M represents the molecular weight marker, and the horizontal number represents the molecular weight (kbp). A, B, and C show the results at annealing temperatures of 50 ° C, 55 ° C, and 65 ° C, respectively. The product amplified by PCR appeared as a single band at the position of 3 kbp-4 kbp, which was consistent with the size predicted from the target sequence (3.5 kbp). Lane 9C is a PCR product having 9 G / Cs in the fusion sequence. No amplification was observed at 50 ° C. and 55 ° C., and a product was observed at 65 ° C.
Lane 12C is a PCR product with 12 G / Cs in the fusion sequence. Although the amount of product is small at 50 ° C, amplification is observed at 55 ° C and 65 ° C. It was shown that it was obtained.
Lane 15C is a PCR product having 15 G / Cs in the fusion sequence, and a clear PCR product was confirmed from 50 ° C to 65 ° C. The amount of PCR product (represented by the intensity of fluorescence) was highest at 15C under all temperature conditions. From these results, when the fusion sequence in primer (2) is represented by Gm or Cm (m is a 9-45 positive integer), the number is important for the efficiency of PCR, and m is 9 or more and 30 or less. It has been shown that a primer that is preferably 12 or more and 21 or less, and more preferably 15 or more and 18 or less is suitable.

(オーバーラップエクステンション3)C、C12、C15で表される融合配列が良好な結果を示したため、次に、融合配列C15にTを加えた場合についてのPCR増幅の効率を検討した。標的配列として実施例2と同様、TDH3pTAAPGKとURA3配列を鋳型とし、プライマー(1)としてTDH3−572プライマー(配列番号11)及びKanMX75−TDHu1プライマー(配列番号12)を、プライマー(2)として15個のCの間にTを付加し(5C−T−4C−T−3C−T−2C−T−CT)となるようデザインした15CCT−ASCプライマー(配列番号19)及び15AGG−PGKterCプライマー(配列番号20)の組合せ、または15個の連続したCの両端にTを付加したT−15C−T−ASCプライマー(配列番号21)及びA−15G−A−PGKterCプライマー(配列番号22)の組合せ、または15個の連続したCの両端に3つのTを付加した3T−15C−3T−ASCプライマー(配列番号23)及び3A−15G−3A−PGKterCプライマー(配列番号24)の組合せ、または3つのTが15個のCの間に付加された(5C3T)−ASCプライマー(配列番号25)及び(3A5G)−PGKterCプライマー(配列番号26)の組合せ、の4種類のPCRを行った。アニーリング温度は50℃、55℃、65℃の3種類を検討した。 (Overlap extension 3) Since the fusion sequences represented by C 9 , C 12 and C 15 showed good results, the efficiency of PCR amplification when T was added to the fusion sequence C 15 was examined next. . As in Example 2, the target sequences were TDH3pTAAPGK and URA3 sequences as templates, TDH3-572 primer (SEQ ID NO: 11) as primer (1) and KanMX75-TDHu1 primer (SEQ ID NO: 12) as primers (2) 15CCT-ASC primer (SEQ ID NO: 19) and 15AGG-PGKterC primer (SEQ ID NO: 19) designed to add (T) between C of (5C-T-4C-T-3C-T-2C-T-CT) 20), or a combination of T-15C-T-ASC primer (SEQ ID NO: 21) and A-15G-A-PGKterC primer (SEQ ID NO: 22) with T added to both ends of 15 consecutive Cs, or 3T-15C-3T-AS with 15 Ts added to both ends of C Primer (SEQ ID NO: 23) and 3A-15G-3A-PGKterC combination of primers (SEQ ID NO: 24) or 3 T, then is added during 15 C (5C3T) 3 -ASC primer (SEQ ID NO: 25) And (3A5G) 3 -PGKterC primer (SEQ ID NO: 26) combination, 4 types of PCR were performed. Three annealing temperatures of 50 ° C., 55 ° C., and 65 ° C. were examined.

図7中、下線「実施例3」に上記PCRの結果を示す。図中レーン15C−Tは(5C−T−4C−T−3C−T−2C−T−CT)の融合配列でのPCR産物であり、50℃では少し増幅が弱いものの55℃、65℃とアニーリング温度が上昇するにつれて産物量が多くなり、65℃では15Cと同程度の産物量であることが示された。
レーンT−15C−Tは15個の連続したCの両末端にTを付加した融合配列でのPCR産物であり、15C−Tと同様、アニーリング温度が高くなるにつれて産物量が多くなる傾向が見られ、65℃では15Cと同程度の産物が得られていた。
レーン3T−15C−3Tは15個の連続したCの両末端に3個のTを付加した融合配列でのPCR産物であり、このとき融合配列のGC含量は約70%であったが、50℃と55℃で上の2つのプライマーよりも増幅の効率がすぐれており、65℃でも15Cと同程度の産物が得られていた。
レーン(5C3T)は5個のCの後に3個のTが付加されたものが3回くり返した融合配列でのPCR産物であり、このとき融合配列のGC含量は約60%であったが、50℃ではやや増幅の効率が悪いものの、55℃と65℃では15Cと同程度の産物が得られており、この融合配列が有効であることが示された。
In FIG. 7, the underlined “Example 3” shows the PCR results. Lane 15C-T in the figure is a PCR product with a fusion sequence of (5C-T-4C-T-3C-T-2C-T-CT). Although amplification is slightly weak at 50 ° C, it is 55 ° C and 65 ° C. The amount of product increased as the annealing temperature increased, and it was shown that the amount of product was as high as 15C at 65 ° C.
Lane T-15C-T is a PCR product with a fusion sequence in which T is added to both ends of 15 consecutive Cs. Like 15C-T, the product amount tends to increase as the annealing temperature increases. At 65 ° C., a product similar to 15C was obtained.
Lanes 3T-15C-3T are PCR products with a fusion sequence in which 3 Ts are added to both ends of 15 consecutive Cs. At this time, the GC content of the fusion sequence was about 70%. The amplification efficiency was better than that of the above two primers at 50 ° C. and 55 ° C., and a product similar to 15C was obtained at 65 ° C.
Lane (5C3T) 3 is a PCR product of a fusion sequence in which 3 Ts are added after 5 C, and the GC content of the fusion sequence was about 60%. Although amplification efficiency was somewhat poor at 50 ° C., a product similar to 15C was obtained at 55 ° C. and 65 ° C., indicating that this fusion sequence is effective.

上記の結果から、融合配列として5C−T−4C−T−3C−T−2C−T−CT、T−15C−T、3T−15C−3T、(5C3T)の各配列が適していることが示された。 From the above results, 5C-T-4C-T-3C-T-2C-T-CT, T-15C-T, 3T-15C-3T, and (5C3T) 3 sequences are suitable as fusion sequences. It has been shown.

(オーバーラップエクステンション4)融合配列のGC含量が60%程度であってもオーバーラップエクステンションが良好な結果を示したため、次に、融合配列において異なる塩基種がくり返した場合について検討した。標的配列として実施例2と同様、TDH3pTAAPGKとURA3配列を鋳型とし、プライマー(1)としてTDH3−572プライマー(配列番号11)及びKanMX75−TDHu1プライマー(配列番号12)を、プライマー(2)として、CGが15回くり返した(CG)15−ASCプライマー(配列番号27)及び(GC)15−PGKterCプライマー(配列番号28)の組合わせ、またはプライマー(2)として、CTが15回くり返した(CT)15−ASCプライマー(配列番号29)及び(AG)15−PGKterCプライマー(配列番号30)の組合せ、またはプライマー(2)としてCTが10回くり返した(CT)10−ASCプライマー(配列番号31)及び(AG)10−PGKterCプライマー(配列番号32)の組合せ、またはプライマー(2)としてCAが10回くり返した(CA)10−ASCプライマー(配列番号33)及び(TG)10−PGKterCプライマー(配列番号34)の組合せ、のそれぞれについて検討した。プライマー(2)として、Aが15回くり返した15A−ASCプライマー(配列番号35)及び15T−PGKterCプライマー(配列番号36)についても同様に検討した。アニーリング温度は50℃、55℃、65℃の3種類を検討した。 (Overlap extension 4) Even when the GC content of the fusion sequence was about 60%, the overlap extension showed good results. Next, the case where different base species were repeated in the fusion sequence was examined. As in Example 2, the target sequence was TDH3pTAAPGK and the URA3 sequence as a template, TDH3-572 primer (SEQ ID NO: 11) and KanMX75-TDHu1 primer (SEQ ID NO: 12) as primer (1), CG as primer (2) and CG Was repeated 15 times (CG) 15- ASC primer (SEQ ID NO: 27) and (GC) 15- PGKterC primer (SEQ ID NO: 28) combination, or primer (2), CT was repeated 15 times (CT) Combination of 15- ASC primer (SEQ ID NO: 29) and (AG) 15- PGKterC primer (SEQ ID NO: 30), or CT repeated 10 times as primer (2) (CT) 10- ASC primer (SEQ ID NO: 31) and (AG) 10 -PGKterC Reimer (SEQ ID NO: 32) the combination of or a combination of the primers CA is Repeat 10 times as (2) (CA) 10 -ASC primer (SEQ ID NO: 33) and (TG) 10 -PGKterC primer (SEQ ID NO: 34), the Each was examined. As primer (2), 15A-ASC primer (SEQ ID NO: 35) and 15T-PGKterC primer (SEQ ID NO: 36) in which A was repeated 15 times were examined in the same manner. Three annealing temperatures of 50 ° C., 55 ° C., and 65 ° C. were examined.

図7中、下線「実施例4」に、上記PCRの結果を示す。図中レーン(CG)15はCGが15回くり返した融合配列での結果を示す。この融合配列はGC含量が100%であるにもかかわらず、全ての温度条件でPCR産物が観察されなかった。これは、PCRのアニーリング時に融合配列の末端同士が相補的に結合してループ状の構造を形成し、PCR反応の効率が極端に低下したのが原因と考えられた。この結果から、融合配列が(GC)mまたは(CG)m(mは5−20の正の整数)では表されないことがオーバーラップエクステンションには重要であることが示された。
レーン(CT)15は、CTが15回くり返した融合配列での結果を示す。(CG)15とは異なり、この融合配列でのPCRの結果は良好であり、特に55℃、65℃では高い増幅効率を示した。(CT)15では融合配列の末端同士は相補的でないことから、上記の予測を支持する結果といえる。
レーン(CT)10は、CTが10回くり返した融合配列での結果を示す。(CT)15に比べて、50℃では増幅の効率が少し低いものの、55℃、65℃では良好な結果を示し、この融合配列が適していることが示された。
レーン(CA)10は、CAが10回くり返した融合配列での結果を示す。全ての温度条件下で良好な増幅が見られ、この融合配列が適していることが示された。
レーン15Aは、Aが15個連続した融合配列での結果を示す。15Cの結果と異なり、この融合配列ではどの温度条件でもPCR産物が観察されなかった。このことから、融合配列におけるGC含量の重要性が改めて示された。
In FIG. 7, the underlined “Example 4” shows the result of the PCR. Lane (CG) 15 in the figure shows the result of the fusion sequence in which CG was repeated 15 times. Although this fusion sequence had a GC content of 100%, no PCR product was observed under all temperature conditions. This was thought to be due to the fact that the ends of the fusion sequences were complementarily joined during PCR annealing to form a loop-like structure, and the efficiency of the PCR reaction was extremely reduced. This result showed that it is important for the overlap extension that the fusion sequence is not represented by (GC) m or (CG) m (m is a positive integer of 5-20).
Lane (CT) 15 shows the result of the fusion sequence in which CT was repeated 15 times. Unlike (CG) 15 , the PCR results with this fusion sequence were good, especially at 55 ° C. and 65 ° C., indicating high amplification efficiency. In (CT) 15 , since the ends of the fusion sequence are not complementary, it can be said that the result supports the above prediction.
Lane (CT) 10 shows the result of the fusion sequence in which CT was repeated 10 times. Although amplification efficiency was slightly lower at 50 ° C. than (CT) 15 , good results were obtained at 55 ° C. and 65 ° C., indicating that this fusion sequence was suitable.
Lane (CA) 10 shows the result of the fusion sequence in which CA was repeated 10 times. Good amplification was seen under all temperature conditions, indicating that this fusion sequence is suitable.
Lane 15A shows the result with a fusion sequence of 15 consecutive As. Unlike the 15C results, no PCR product was observed with this fusion sequence under any temperature conditions. This reiterated the importance of GC content in the fusion sequence.

以上の結果から、融合配列におけるくり返しのパターンとしては(CT)m、(CA)m(mは5−20、好ましくは10−15の正の整数)が適していることが示された。   From the above results, it was shown that (CT) m and (CA) m (m is a positive integer of 5-20, preferably 10-15) are suitable as the repeated pattern in the fusion sequence.

(3つの標的DNA断片を用いたオーバーラップエクステンション−遺伝子破壊)2つの標的DNA断片を用いたオーバーラップエクステンションが良好な結果を示したため、標的DNA断片が3つのオーバーラップエクステンションを検討した。3つの標的DNA断片を融合させる手法は、標的遺伝子の5’末端側領域と3’末端側領域の間に特定の配列を挿入して遺伝子の機能を破壊する「遺伝子破壊」に用いることができるため、酵母の系を用いて融合DNA断片の製造とその検証を行った。 (Overlap Extension Using Three Target DNA Fragments-Gene Disruption) Since the overlap extension using two target DNA fragments showed good results, the target DNA fragment was examined for three overlap extensions. The method of fusing three target DNA fragments can be used for “gene disruption” in which a specific sequence is inserted between the 5 ′ terminal region and the 3 ′ terminal region of the target gene to destroy the function of the gene. Therefore, the fusion DNA fragment was produced and verified using a yeast system.

遺伝子破壊の標的遺伝子としてはADE2(Phosphoribosylaminoimidazole carboxylase)遺伝子を用い、ADE2遺伝子の開始コドンから379塩基下流の部分にPpHIS3断片を挿入するオーバーラップエクステンションを試みた。
酵母RAK3600株のゲノムDNAから、PpHIS3遺伝子断片を増幅し、ADE2遺伝子破壊のため、ADE2−5断片とADE2−3断片をそれぞれ酵母BY4741株よりPCRで増幅した。これら3つの標的配列を鋳型に、プライマー(1)としてADE2−797プライマー(配列番号37)及びADE2+2392cプライマー(配列番号38)を、プライマー(2)として15C−PpHIS3−1プライマー(配列番号39)及び15G−ADE2−1cプライマー(配列番号40)の組合せ、及び5C5G5C−ADE2+379プライマー(配列番号41)及び5G5C5G−PpHIS3cプライマー(配列番号42)の組合せをそれぞれ用い、オーバーラップエクステンションを行った。PCRの概要を図8に示す。PCR産物を0.7%アガロースゲル電気泳動にて確認し、その結果を図9に示す。図はPCR産物の電気泳動像であり、レーンMは分子量マーカー(kbpラダー)を、レーン2はそれぞれオーバーラップエクステンションPCRの産物を表している。図が示すとおり、レーン2には4kbp付近にシングルバンドが観察され、これはオーバーラップエクステンションの予測値(3.8kbp)とよく一致した。
得られたPCR産物50ngを用い、酵母BY4741株に酢酸リチウム法によって形質転換を行った。120μlの60%PEG3350、10μlのキャリアDNA(10mg/ml)、5μlの4M 酢酸リチウム、65μlのBY4741株培養液、50ngのPCR産物を混合し、42℃のヒートショックを加えることで酵母細胞内にPCR産物を導入した。形質転換後の細胞をヒスチジン欠失培地にまき、出現したコロニーを観察した。ADE遺伝子破壊株はこの培地上で赤色を示すため、出現した赤色コロニーをADE2破壊株としてカウントした。遺伝子破壊株の全体に対する割合は28.9%(赤コロニー488/赤コロニー+白コロニー1688)であった。
As a target gene for gene disruption, an ADE2 (Phosphoribolaminomidazole carboxyylase) gene was used, and an overlap extension was attempted in which a PpHIS3 fragment was inserted 379 bases downstream from the start codon of the ADE2 gene.
The PpHIS3 gene fragment was amplified from the genomic DNA of the yeast RAK3600 strain, and the ADE2-5 fragment and the ADE2-3 fragment were each amplified by PCR from the yeast BY4741 strain in order to disrupt the ADE2 gene. Using these three target sequences as templates, ADE2-797 primer (SEQ ID NO: 37) and ADE2 + 2392c primer (SEQ ID NO: 38) as primer (1), 15C-PpHIS3-1 primer (SEQ ID NO: 39) as primer (2) and Overlap extension was performed using a combination of 15G-ADE2-1c primer (SEQ ID NO: 40) and a combination of 5C5G5C-ADE2 + 379 primer (SEQ ID NO: 41) and 5G5C5G-PpHIS3c primer (SEQ ID NO: 42). The outline of PCR is shown in FIG. The PCR product was confirmed by 0.7% agarose gel electrophoresis, and the result is shown in FIG. The figure is an electrophoretic image of a PCR product, lane M represents a molecular weight marker (kbp ladder), and lane 2 represents an overlap extension PCR product. As shown in the figure, a single band was observed in the vicinity of 4 kbp in lane 2, which agreed well with the predicted value of the overlap extension (3.8 kbp).
Using 50 ng of the obtained PCR product, yeast BY4741 strain was transformed by the lithium acetate method. 120 μl of 60% PEG 3350, 10 μl of carrier DNA (10 mg / ml), 5 μl of 4M lithium acetate, 65 μl of BY4741 strain culture solution and 50 ng of PCR product were mixed, and heat shock at 42 ° C. was added to the yeast cells. PCR product was introduced. The transformed cells were seeded in a histidine-deficient medium, and the appearing colonies were observed. Since the ADE gene-disrupted strain showed a red color on this medium, the appeared red colonies were counted as ADE2-disrupted strains. The ratio of the gene-disrupted strain to the whole was 28.9% (red colony 488 / red colony + white colony 1688).

(4つの標的配列を用いたオーバーラップエクステンション)3つの標的配列を用いたオーバーラップエクステンションが良好な結果を示したため、4つの標的配列の融合を検討した。標的配列としてADE2−5(0.8kbp)、PpHIS3(1.0kbp)、ADE2−3(2.0kbp)、URA3(1.2kbp)を用い、プライマー(1)としてADE2−797プライマー(配列番号43)及びURA3−200cプライマー(配列番号44)を、プライマー(2)として5G5C5G−PpHIS3プライマー(配列番号45)及び5C5G5C−ADE2−1cプライマー(配列番号46)の組合せ、及び3C3G3C3G3C−ADE2+379プライマー(配列番号47)及び3G3C3G3C3G−PpHIS3cプライマー(配列番号48)の組合せ、及び15C−URA3−223プライマー(配列番号49)及び15G−ADE2−1cプライマー(配列番号50)の組合せ、の各プライマーを用い、アニーリング温度68℃でPCRを行った。図10に、実施例6のPCRの概要を示す。   (Overlap extension using 4 target sequences) Since the overlap extension using 3 target sequences showed good results, fusion of 4 target sequences was examined. ADE2-5 (0.8 kbp), PpHIS3 (1.0 kbp), ADE2-3 (2.0 kbp), URA3 (1.2 kbp) were used as target sequences, and ADE2-797 primer (SEQ ID NO: 43) was used as primer (1). ) And URA3-200c primer (SEQ ID NO: 44) as a combination of 5G5C5G-PpHIS3 primer (SEQ ID NO: 45) and 5C5G5C-ADE2-1c primer (SEQ ID NO: 46) as primer (2), and 3C3G3C3G3C-ADE2 + 379 primer (SEQ ID NO: 47) and 3G3C3G3C3G-PpHIS3c primer (SEQ ID NO: 48), and 15C-URA3-223 primer (SEQ ID NO: 49) and 15G-ADE2-1c primer (SEQ ID NO: 50). The used, PCR was performed at an annealing temperature of 68 ° C.. FIG. 10 shows an outline of the PCR of Example 6.

PCRの結果を、図11に示す。図はPCR産物をアガロースゲル電気泳動した結果を示し、レーンMは分子量マーカー(kbpラダー)を、レーン1はPCR産物を表している。図が示すとおり、5.0kbp付近にバンドが観察され、これは4つの標的DNA断片から推定される分子量と一致した。本発明のオーバーラップエクステンションが、標的配列が4つの場合にも有効に利用できることが示された。   The results of PCR are shown in FIG. The figure shows the results of agarose gel electrophoresis of the PCR product, lane M represents the molecular weight marker (kbp ladder), and lane 1 represents the PCR product. As shown in the figure, a band was observed around 5.0 kbp, which was consistent with the molecular weight estimated from the four target DNA fragments. It was shown that the overlap extension of the present invention can be effectively used even when the number of target sequences is four.

本発明の技術の概要を示す。An outline of the technology of the present invention will be described. 本発明の提供するプライマーを用いた融合DNA断片の製造方法の模式図を示す。The schematic diagram of the manufacturing method of the fusion DNA fragment using the primer which this invention provides is shown. 実施例1(前半)のオーバーラップエクステンションの概要を示す。The outline | summary of the overlap extension of Example 1 (first half) is shown. 実施例1(後半)のオーバーラップエクステンションの概要を示す。The outline | summary of the overlap extension of Example 1 (latter half) is shown. 実施例1のPCR産物の電気泳動像を示す。The electrophoresis image of the PCR product of Example 1 is shown. 実施例2−実施例4のオーバーラップエクステンションの概要を示す。Example 2 An outline of the overlap extension of Example 4 is shown. 実施例2−実施例4のPCR産物の電気泳動像を示す。Example 2 shows an electrophoresis image of the PCR product of Example 4. 実施例5のオーバーラップエクステンションの概要を示す。The outline | summary of the overlap extension of Example 5 is shown. 実施例5のPCR産物の電気泳動像を示す。The electrophoresis image of the PCR product of Example 5 is shown. 実施例6のオーバーラップエクステンションの概要を示す。The outline | summary of the overlap extension of Example 6 is shown. 実施例6のPCR産物の電気泳動像を示す。The electrophoresis image of the PCR product of Example 6 is shown.

Claims (4)

以下の(a)、(b)2つの領域からなり、2種類の標的DNA断片を結合させるために用いられることを特徴とする、1組のプライマー。
(a)標的DNA断片の末端の部分配列と相同性を有する、3’末端側の領域
(b)グアニン(G)とシトシン(C)とを50%以上含有し、全長が9−45bpで、標的DNA断片同士を相補的に結合可能な、5’末端側の領域(以下「融合配列」という)
A set of primers comprising the following two regions (a) and (b), which are used to bind two types of target DNA fragments.
(A) 3 'terminal region having homology with the partial sequence at the end of the target DNA fragment (b) containing 50% or more of guanine (G) and cytosine (C), with a total length of 9-45 bp, 5 'terminal region (hereinafter referred to as "fusion sequence") capable of complementary binding of target DNA fragments
融合配列のGC含量が80%以上である、請求項1に記載のプライマー   The primer according to claim 1, wherein the GC content of the fusion sequence is 80% or more. 融合配列が連続した(GC)m(mは5以上20以下の整数)を持たない、請求項2に記載のプライマー。   The primer according to claim 2, wherein the fusion sequence does not have continuous (GC) m (m is an integer of 5 or more and 20 or less). 以下の(1)、(2)のプライマーを用い、PCR法によりn個の標的DNA断片(nは2以上10以下の整数)を含む融合DNA断片を製造する方法。
(1)融合DNA断片の全長を増幅するためのプライマー
(2)請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載のプライマー
A method for producing a fusion DNA fragment containing n target DNA fragments (n is an integer of 2 or more and 10 or less) by PCR using the following primers (1) and (2).
(1) Primer for amplifying the full length of the fusion DNA fragment (2) Primer according to any one of claims 1 to 3
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