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JP3220845B2 - Chromosomal DNA synthesis method and chromosome production method - Google Patents

Chromosomal DNA synthesis method and chromosome production method

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Publication number
JP3220845B2
JP3220845B2 JP15664796A JP15664796A JP3220845B2 JP 3220845 B2 JP3220845 B2 JP 3220845B2 JP 15664796 A JP15664796 A JP 15664796A JP 15664796 A JP15664796 A JP 15664796A JP 3220845 B2 JP3220845 B2 JP 3220845B2
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JP
Japan
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dna
region
gene
chromosomal dna
polymerase
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規男 緒方
孝典 三浦
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Taiko Pharmaceutical Co Ltd
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Taiko Pharmaceutical Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は染色体DNAの合成
方法、及び染色体の製造方法に関し、詳しくは、ある種
のデオキシリボヌクレオチドポリメラーゼ(以下、単に
「DNAポリメラーゼ」という)が鋳型の遺伝情報を読
み取る「複製」ではなく「創造的に」、つまり新たな遺
伝情報としてDNAを合成し、かつ、そのように合成さ
れたDNAの一部が、染色体のDNAに必須なセントロ
メア領域、テロメア領域および複製開始領域を具備して
いることによる、染色体DNAの合成方法、及び染色体
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for synthesizing chromosomal DNA and a method for producing chromosome, and more specifically, a method in which a certain type of deoxyribonucleotide polymerase (hereinafter, simply referred to as "DNA polymerase") reads the genetic information of a template. "Creative" rather than "replication", that is, synthesizing DNA as new genetic information, and a part of the DNA thus synthesized is a centromere region, a telomere region, and a replication initiation region essential for chromosomal DNA. The present invention relates to a method for synthesizing a chromosomal DNA and a method for producing a chromosome, comprising:

【0002】[0002]

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】生物の持
つ染色体は二本鎖直鎖状DNA(染色体DNA)と、ヒ
ストンなどの蛋白質からなる。
2. Description of the Related Art The chromosome of an organism is composed of double-stranded linear DNA (chromosomal DNA) and proteins such as histones.

【0003】前記二本鎖DNAには、染色体として機能
するための3つの領域を必須要素として持つ。その3つ
の領域とは、セントロメア領域(有糸分裂および減数
分裂の際に、複製された染色体の適切な分配に関与)、
テロメア領域(染色体の安定化や複製に関与)、及び
複製開始領域(ARS)(複製起点の性質を有し、D
NA複製の開始に関与)であり、いずれの領域が欠けて
も当該染色体DNAは不安定となり細胞分裂の過程にお
いて消失していく。
[0003] The double-stranded DNA has three essential regions for functioning as chromosomes. The three regions are the centromere region (participating in the proper distribution of the replicated chromosomes during mitosis and meiosis),
Telomere region (involved in chromosome stabilization and replication) and replication initiation region (ARS) (having the origin of replication,
Involvement in the initiation of NA replication), and chromosomal DNA becomes unstable and disappears during cell division, regardless of which region is missing.

【0004】上記した〜の領域の塩基配列を全部併
せると、1,000塩基対を超える程の長さとなるの
で、これをいちから合成することは非常に困難である。
[0004] Since the total length of the nucleotide sequences of the above-mentioned regions (1) and (2) exceeds 1,000 base pairs, it is extremely difficult to synthesize them from scratch.

【0005】そこで、従来において、次のような人工染
色体の製造技術が提案された。すなわち、生物由来DN
Aを遺伝子組み換え技術の手法によって切出して必要な
部分のみを取出し、その部分を他のDNAに接合するこ
とにより独立した人工染色体を製造するという技術が提
案された。
[0005] Therefore, heretofore, the following art for producing an artificial chromosome has been proposed. That is, the biological DN
A technique has been proposed in which A is cut out by a technique of a genetic recombination technique to extract only a necessary part, and this part is joined to another DNA to produce an independent artificial chromosome.

【0006】前記の提案のように、染色体DNAとして
必須である上記3つの領域を1つずつ接合していけば、
なるほど人工染色体の製造は可能となるであろう。しか
しながら、それに至るまでの作業は極めて煩雑であり、
また生産性に乏しいものであった。
[0006] As described above, if the above three regions, which are essential as chromosomal DNA, are joined one by one,
It would be possible to produce artificial chromosomes. However, the work up to that is extremely complicated,
Also, the productivity was poor.

【0007】[発明の目的]本発明は上記の実情に鑑み
てなされたものであり、その目的は、染色体に必要な要
素であるセントロメア領域、テロメア領域、及び複製開
始領域を各々備えたひと繋がりの二本鎖直線状DNA
(染色体DNA)を容易に合成し、また、合成した染色
体DNAを用いて染色体を製造するところにある。
[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has as its object to provide a connection comprising a centromere region, a telomere region, and a replication initiation region, which are necessary elements for a chromosome. Double-stranded linear DNA
(Chromosomal DNA) is easily synthesized, and a chromosome is produced using the synthesized chromosomal DNA.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の染色体D
NAの合成方法は、核内導入する薬剤耐性遺伝子等の遺
伝子が、減数分裂の過程にて核内から消失しないように
すべく、前記遺伝子の末端に、セントロメア領域である
繰返し塩基配列、テロメア領域である[TTGGG]等
のようなグアニンに富んだ繰返し塩基配列、及び複製開
始領域(ARS)を持つひと繋がりの二本鎖直線状DN
Aを付加的に合成して当該遺伝子を染色体化するための
染色体DNAの合成方法であって、鋳型および/または
プライマーが存在しない反応系において、セルモコッカ
ス属、セルマス属およびピロコッカス属に属する細菌の
デオキシリボヌクレオチドポリメラーゼからなる群より
選ばれた少なくとも1種の耐熱性デオキシリボヌクレオ
チドポリメラーゼの存在下でデオキシリボヌクレオチド
を重合させてセントロメア領域である繰返し塩基配列、
テロメア領域である[TTGGG]等の如くグアニンに
富んだ繰返し塩基配列、及び複製開始領域(ARS)を
持つひと繋がりの二本鎖直線状DNAを合成することを
特徴とする。
A chromosome D according to claim 1
In order to prevent a gene such as a drug resistance gene to be introduced into the nucleus from disappearing from the nucleus in the process of meiosis, the method of synthesizing NA includes, at the end of the gene, a repetitive base sequence that is a centromere region, a telomere region. , A linked double-stranded linear DN having a guanine-rich repeating base sequence such as [TTGGGG]
A method for synthesizing chromosomal DNA for additionally synthesizing A by additionally synthesizing A, wherein the chromosomal DNA of a bacterium belonging to the genus Sermococcus, Sermas and Pyrococcus in a reaction system in which no template and / or primer is present. A repeating base sequence that is a centromere region by polymerizing deoxyribonucleotides in the presence of at least one thermostable deoxyribonucleotide polymerase selected from the group consisting of deoxyribonucleotide polymerases,
It is characterized by synthesizing a linked double-stranded linear DNA having a guanine-rich repeated base sequence such as a telomeric region [TTGGG] and the replication initiation region (ARS).

【0009】請求項2記載の染色体DNAの合成方法
は、核内導入する薬剤耐性遺伝子等の遺伝子が、減数分
裂の過程にて核内から消失しないようにすべく、前記遺
伝子の末端に、セントロメア領域である繰返し塩基配
列、テロメア領域である[TTGGG]等のようなグア
ニンに富んだ繰返し塩基配列、及び複製開始領域(AR
S)を持つひと繋がりの二本鎖直線状DNAを付加的に
合成して当該遺伝子を染色体化するための染色体DNA
の合成方法であって、セルモコッカス属、セルマス属お
よびピロコッカス属に属する細菌のデオキシリボヌクレ
オチドポリメラーゼからなる群より選ばれた少なくとも
1種の耐熱性デオキシリボヌクレオチドポリメラーゼを
コードするDNAを挿入した発現ベクターを細胞に導入
し、この細胞内において前記耐熱性デオキシリボヌクレ
オチドポリメラーゼを産生せしめ、鋳型および/または
プライマーの非存在下、前記耐熱性デオキシリボヌクレ
オチドポリメラーゼの存在下にてデオキシリボヌクレオ
チドを重合させてセントロメア領域である繰返し塩基配
列、テロメア領域である[TTGGG]等の如くグアニ
ンに富んだ繰返し塩基配列、及び複製開始領域(AR
S)を持つひと繋がりの二本鎖直線状DNAを合成する
ことを特徴とする染色体DNAの合成方法。
The method for synthesizing chromosomal DNA according to the second aspect of the present invention provides a method for synthesizing a gene such as a drug resistance gene to be introduced into the nucleus, so that the gene does not disappear from the nucleus during meiosis. Region, a telomeric region such as [TTGGGG], etc., and a replication starting region (AR
Chromosomal DNA for additionally synthesizing a linked double-stranded linear DNA having
A method for synthesizing a cell, comprising inserting a DNA encoding at least one thermostable deoxyribonucleotide polymerase selected from the group consisting of bacterial deoxyribonucleotide polymerases belonging to the genus Sermococcus, Sermus and Pyrococcus into a cell. To produce the thermostable deoxyribonucleotide polymerase in the cells, and polymerize deoxyribonucleotides in the absence of a template and / or primer in the presence of the thermostable deoxyribonucleotide polymerase to repeat the centromere region. A nucleotide sequence, a guanine-rich repetitive nucleotide sequence such as a telomeric region [TTTGGG], and a replication initiation region (AR
A method for synthesizing chromosomal DNA, comprising synthesizing a continuous double-stranded linear DNA having S).

【0010】請求項3記載の染色体DNAの合成方法
は、請求項1または2に記載の方法において、前記セン
トロメア領域である繰り返し塩基配列が、[CTAGA
TAT]の繰返し配列であることを特徴とする。
[0010] According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for synthesizing chromosomal DNA according to the first or second aspect, wherein the repetitive base sequence of the centromere region is [CTAGA].
TAT].

【0011】請求項4記載の染色体の製造方法は、請求
項1〜3のいずれか1項記載の合成方法により得られた
染色体DNAを、当該染色体DNAが細胞外において合
成された場合にあっては細胞に導入して、また、当該染
色体DNAが細胞内において合成された場合にあって
は、そのまま細胞内において染色体とならしめることを
特徴とする製造方法である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a chromosome, wherein the chromosomal DNA obtained by the synthesis method according to any one of the first to third aspects is used when the chromosomal DNA is synthesized extracellularly. Is a production method characterized by introducing into a cell and, when the chromosomal DNA is synthesized in the cell, converting the chromosome into a chromosome in the cell as it is.

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明者は、前述の課題を解決す
べく、蛋白質によるDNA(遺伝子)合成法に着目し
た。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventor paid attention to a DNA (gene) synthesis method using a protein in order to solve the above-mentioned problems.

【0014】ある種の蛋白質、とりわけDNAポリメラ
ーゼは、以前より、DNAを複製的に合成することが知
られている。複製的とは、既存の一本鎖DNAを鋳型と
して、それに相補的な塩基配列を持つDNAを合成し、
よって最終的に二本鎖とすることである。したがって、
この反応においては新たな遺伝情報としてのDNAを創
造することはできない。なぜならば、遺伝情報は、鋳型
である一本鎖DNAに既に含まれているからである。
Certain proteins, especially DNA polymerases, have long been known to synthesize DNA replicatively. Replicative means that, using an existing single-stranded DNA as a template, a DNA having a base sequence complementary thereto is synthesized,
Therefore, it is finally to be double-stranded. Therefore,
In this reaction, DNA as new genetic information cannot be created. This is because the genetic information is already contained in the single-stranded DNA as a template.

【0015】そこで、我々はDNAポリメラーゼの種類
と反応条件を十分に検討した結果、ある種のDNAポリ
メラーゼ、例えばセルモコッカス・リトラリス(The
rmococcus litoralis)のDNAポ
リメラーゼにあっては、鋳型を全く必要とせずに非常に
長い(100〜50,000塩基対程度)二本鎖直線状
DNAを作れることを見い出した。
[0015] In view of this, as a result we have fully examined the type and reaction conditions of the DNA polymerase, certain DNA polymerase, for example Anselmo litoralis (The
It has been found that an extremely long (about 100 to 50,000 base pairs) double-stranded linear DNA can be produced without using a template at all for a DNA polymerase of R. ococcus litoralis .

【0016】しかも、驚くべきことに、この反応により
合成されたDNAは、その塩基配列中において、染色体
DNAとして機能するのに必要な上記した3つの領域と
認められる8塩基や12塩基の繰返し配列あるいは繰り
返しを持たない配列がそれぞれ認められ、さらには、こ
の染色体DNAを細胞内に導入した場合にあっては、こ
の染色体DNAは細胞内にて自然に作られるヒストンな
どの蛋白質(染色体のもう一つの必須要素)と容易に結
合することが認められた。
Moreover, surprisingly, the DNA synthesized by this reaction has a repetitive sequence of 8 bases or 12 bases in its base sequence, which is recognized as the above three regions necessary to function as chromosomal DNA. Alternatively, a sequence having no repeat is observed, and further, when this chromosomal DNA is introduced into a cell, the chromosomal DNA is a protein (such as another histone) naturally produced in the cell. With two essential elements).

【0017】したがって、前記DNAポリメラーゼを用
いて、細胞外あるいは細胞内においてDNAを合成し、
合成されたDNAを用いて細胞内において当該染色体D
NAを染色体とならしめることができる。
Therefore, DNA is synthesized extracellularly or intracellularly using the DNA polymerase,
Using the synthesized DNA, the chromosome D
NA can be made into a chromosome.

【0018】すなわち、3つの必須要素であるセントロ
メア領域、テロメア領域、及び複製開始領域を同一分子
上に持つ二本鎖直線状DNAをDNAポリメラーゼによ
って予め細胞外部(試験管内等)において合成し、のち
このDNAを細胞内に導入することにより、このひと繋
がりのDNA(染色体DNA)は、細胞内においてヒス
トン等の蛋白質と結合し、一本の染色体として機能する
ことになる。そして、ひとたび染色体として機能すれ
ば、これは各細胞分裂に同期して1回のみ複製され、各
娘細胞へ一個ずつ伝えられる。あるいは発現ベクターを
用いて、細胞内においてDNAポリメラーゼを作らせ、
そしてこのDNAポリメラーゼによりさらに染色体DN
Aを作らせてから染色体とすることもできる。
That is, a double-stranded linear DNA having three essential elements, a centromere region, a telomere region, and a replication initiation region on the same molecule, is synthesized in advance outside the cell (in a test tube or the like) by a DNA polymerase, and then By introducing this DNA into the cell, the connected DNA (chromosomal DNA) binds to proteins such as histones in the cell and functions as one chromosome. Then, once functioning as a chromosome, it is replicated only once in synchronization with each cell division and transmitted to each daughter cell one by one. Alternatively, using an expression vector, a DNA polymerase is produced in a cell,
Then, the DNA polymerase further increases the chromosome DN.
The chromosome can be made after A is made.

【0019】なお、染色体DNAとして機能するもの
は、蛋白質、例えばDNAポリメラーゼによって合成さ
れた新規DNA分子集団の中の一部の分子であり、合成
された新規DNA分子集団の中には、染色体DNAとし
て機能しない分子もある。このような機能しないDNA
が細胞内に導入された場合には、細胞分裂の過程におい
て消失してしまう(残らない)。換言すれば、合成され
た新規DNA分子集団を細胞内に導入してこの細胞を培
養し、ある程度の回数の細胞分裂を経たあとでも残って
いるDNAがあれば、そのDNAは、染色体DNAとし
て必要な要素を備え、充分機能し得るものであると言っ
てもよい。
Those that function as chromosomal DNA are proteins, for example, some molecules in the novel DNA molecule population synthesized by DNA polymerase, and the synthesized novel DNA molecule population includes chromosomal DNA. Some molecules do not function as Such nonfunctional DNA
When is introduced into cells, it disappears (does not remain) in the process of cell division. In other words, if the synthesized novel DNA molecule population is introduced into cells and the cells are cultured, and there is DNA remaining after a certain number of cell divisions, the DNA is required as chromosomal DNA. It can be said that it has sufficient elements and can function sufficiently.

【0020】DNAポリメラーゼは約20℃以上、好ま
しくは約60℃以上、さらに好ましくは約70℃以上の
温度でも失活しないものが好ましい。その例としては、
上掲したセルモコッカス・リトラリス(Thermoc
occus litoralis)等のセルモコッカス
属以外に、セルマス・アクアティクス(Thermus
aquaticus)、同セルモフィルス(th
ermophilus)などのセルマス属に属する細菌
のDNAポリメラーゼが挙げられる。
It is preferable that the DNA polymerase does not inactivate even at a temperature of about 20 ° C. or more, preferably about 60 ° C. or more, and more preferably about 70 ° C. or more. For example,
Sermococcus litoralis listed above ( Thermoc
occus litoralis ) and other species of the genus Sermococcus, such as Cellus aquaticus ( Thermus)
aquaticus ), the same as Sermophilus ( T. th .
and DNA polymerases of bacteria belonging to the genus Cellmas, such as E. thermophilus .

【0021】上記DNAポリメラーゼは1種を単独で使
用してもよいし、2種以上(2種、3種、……)を併用
した混合系として用いることもできる。DNAポリメラ
ーゼを2種以上で併用してデオキシリボヌクレオチドを
重合する場合は、1種単独で重合する場合と比べ、一度
に合成されるDNAがさらに多様化し(すなわち、塩基
配列がより様々なDNA(群)が得られ)、染色体DN
Aとなり得るDNAの含有率が高くなる。
One of the above DNA polymerases may be used alone, or two or more (two, three,...) May be used in combination as a mixed system. When deoxyribonucleotides are polymerized by using two or more DNA polymerases in combination, the DNA synthesized at one time is more diversified (that is, a DNA (group) having a more varied base sequence than the case where one type is polymerized alone. ) Is obtained), chromosome DN
The content of DNA that can be A increases.

【0022】デオキシリボヌクレオチドとしてはdAT
P、dTTP、dGTP、dCTPが用いられ、それら
の4種類または3種類を反応系に存在させれば反応は進
行する。
As deoxyribonucleotides, dAT
P, dTTP, dGTP, and dCTP are used, and the reaction proceeds if four or three of them are present in the reaction system.

【0023】上記デオキシリボヌクレオチドとDNAポ
リメラーゼとの反応はpH約7またはpH10以下の弱
アルカリ性で行なうのが好ましい。反応温度と時間はD
NAポリメラーゼが失活しない範囲で選ぶことができ、
約20℃以上でポリメラーゼ活性を示す範囲の温度条件
下で反応させることにより、反応を速やかに進行させる
ことができる。たとえば、74℃で数時間反応させても
よく、また通常のPCR反応の条件、たとえば、(1)
95℃で1分間保持、(2)45℃で2分間保持、
(3)74℃で3分間保持のサイクルを反復してもよ
い。反応は初期に若干の遅延時間を経たのち開始され、
やがて最大速度に達する。本発明の方法により合成され
る染色体DNAは鋳型やプライマーとなるべきDNAや
RNAに依存せずに、反応系に存在するDNAポリメラ
ーゼの情報に依存して合成されると考えられる。
The reaction between the deoxyribonucleotide and the DNA polymerase is preferably carried out at a pH of about 7 or a weak alkaline pH of 10 or less. Reaction temperature and time are D
It can be selected as long as NA polymerase is not inactivated,
By allowing the reaction to proceed under a temperature condition in which the polymerase activity is exhibited at about 20 ° C. or higher, the reaction can proceed promptly. For example, the reaction may be carried out at 74 ° C. for several hours, and may be carried out under ordinary PCR reaction conditions, for example, (1)
Hold at 95 ° C for 1 minute, (2) Hold at 45 ° C for 2 minutes,
(3) The cycle of holding at 74 ° C. for 3 minutes may be repeated. The reaction starts after a short delay in the beginning,
Eventually the maximum speed is reached. It is considered that chromosomal DNA synthesized by the method of the present invention is synthesized not depending on DNA or RNA to be used as a template or primer, but on information of DNA polymerase present in the reaction system.

【0024】前述したように、合成したDNAを細胞内
に導入して染色体とするわけであるが、ここで使用し得
る細胞の具体例としては、ヒトHeLa細胞、ヒトKB
細胞、ヒトCAPAN−1細胞、マウスL1210細
胞、マウス3T3細胞、サルCOS7細胞、ヒトPAN
C−1細胞などが挙げられる。また、この反応におい
て、薬剤耐性遺伝子などの所望の遺伝子を二本鎖直線状
として反応系中へ入れておけば、このDNAの両端に付
加的に新しいDNAを合成され、この好みの遺伝子を含
む独立した一個の染色体が作れる。つまり、好みの遺伝
子を「染色体化」することができる。
As described above, the synthesized DNA is introduced into cells to form chromosomes. Specific examples of cells that can be used here include human HeLa cells and human KB.
Cells, human CAPAN-1 cells, mouse L1210 cells, mouse 3T3 cells, monkey COS7 cells, human PAN
C-1 cells and the like. In addition, in this reaction, if a desired gene such as a drug resistance gene is put into the reaction system as a double-stranded linear form, new DNA is additionally synthesized at both ends of the DNA, and the desired gene is included. One independent chromosome can be created. That is, the gene of your choice can be “chromosomized”.

【0025】本発明で用いる耐熱性DNAポリメラーゼ
の製法、あるいはこれをコードする遺伝子の精製方法と
しては今日において公知であり、当業者であれば容易に
行なうことができる。なお、以下に関連公報を列挙す
る。特開平2−60585号、特公平8−24570
(特開平2−434号)、特開平5−68547号、特
公平7−59195号(特開平5−130871号)、
特開平5−328969号、特開平7−51061号、
特開平6−339373号、特開平6−7160号
The method for producing the thermostable DNA polymerase used in the present invention or the method for purifying the gene encoding the same are known today and can be easily carried out by those skilled in the art. The related publications are listed below. JP-A-2-60585, JP-B-8-24570
(JP-A-2-434), JP-A-5-68747, JP-B-7-59195 (JP-A-5-130871),
JP-A-5-328969, JP-A-7-51061,
JP-A-6-339373, JP-A-6-7160

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明を実施例を挙げて説明するが、
本発明はこれにによって限定されるものではない。
The present invention will be described below with reference to examples.
The present invention is not limited by this.

【0027】実施例1 染色体DNAの合成 10mM KCl、10mM (NHSO、2
0mMトリス−HCl(pH8.8)、6mM MgC
、0.1% オクトキシノール(Triton X
−100、シグマ社製)、デオキシリボヌクレオチド三
燐酸[0.2mM dATP、0.2mM dTTP、
0.2mM dGTP、0.2mM dCTP]、20
単位/ml セルモコッカス・リトラリス(Therm
ococcus litoralis)DNAポリメラ
ーゼ(商品名:Vent DNAポリメラーゼ、ニュー
イングランドバイオラブス社製)よりなる反応液1ml
を74℃にて3時間反応させた。
Example 1 Synthesis of Chromosomal DNA 10 mM KCl, 10 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 2
0 mM Tris-HCl (pH 8.8), 6 mM MgC
l 2 , 0.1% octoxynol (Triton X
-100, manufactured by Sigma), deoxyribonucleotide triphosphate [0.2 mM dATP, 0.2 mM dTTP,
0.2 mM dGTP, 0.2 mM dCTP], 20
Unit / ml Sermococcus litoralis ( Therm
ococcus litoralis) DNA polymerase (trade name: Vent DNA polymerase, consisting of New England Biolabs, Inc.) reaction solution 1ml
Was reacted at 74 ° C. for 3 hours.

【0028】その後、反応液の一部(20μl)を取
り、1%アガロースゲル(サムロック等、モレキュラー
・クローニング(ア・ラボラトリー・マニュアル)コー
ルド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー・プレス、
1989年発行)にて電気泳動後、0.5μg/mlの
エチジウムブロミドにて染色し、紫外線灯を用い写真撮
影を行った。その結果、100〜50,000塩基対の
大きさのDNAが合成されたことを確認した。
Thereafter, a portion (20 μl) of the reaction solution was taken, and 1% agarose gel (Samrock et al., Molecular Cloning (A Laboratory Manual), Cold Spring Harbor Laboratory Press,
1989), stained with 0.5 μg / ml ethidium bromide, and photographed using an ultraviolet lamp. As a result, it was confirmed that DNA having a size of 100 to 50,000 base pairs was synthesized.

【0029】残りの980μlに関しては、フェノール
処理、クロロホルム洗浄、エタノール沈澱、塩化セシウ
ム平衡密度遠心法(分子遺伝学実験法、小関治男ら著、
共立出版(株)、1983年)によりDNAを精製し
た。これにより、約20μgのDNAを得た。
For the remaining 980 μl, phenol treatment, chloroform washing, ethanol precipitation, cesium chloride equilibrium density centrifugation (Molecular Genetics Experiment, written by Haruo Koseki et al.
The DNA was purified by Kyoritsu Shuppan Co., Ltd., 1983). As a result, about 20 μg of DNA was obtained.

【0030】染色体DNAの塩基配列 得られたDNAは、その半分を、DNA塩基配列決定
(分子遺伝学実験法)に用いた。これにより明らかとな
った塩基配列の一部を配合表1〜3に示す。DNAの塩
基配列は多様であり、繰り返し配列、あるいは一部にお
いて繰り返しでない配列があった。具体的に言えば、得
られたDNAにおいて、[CTAGATAT]なる8塩
基対の配列の多数回繰返し部分を備えていることが分か
った(配合表1参照)。この繰返し部分が、セントロメ
アの機能を果たしていると考えられる。また、[TTG
GGG]といったグアニンに富んだ繰返し配列を備えて
いることも分かった。この部分が、テロメアの機能を果
たしていると考えられる。その他、[TAGATATC
TATC]、[GGAAT]等の繰り返し配列を備えて
いることが分かった。
Nucleotide Sequence of Chromosomal DNA Half of the obtained DNA was used for DNA base sequence determination (molecular genetics experiment). A part of the base sequence revealed by this is shown in Formulation Tables 1 to 3. The nucleotide sequence of DNA was diverse, and there were repetitive sequences or some non-repeated sequences. Specifically, it was found that the obtained DNA had a multiply repeated portion of an 8-base pair sequence [CTAGATAT] (see Table 1). It is considered that the repetition part performs the function of the centromere. Also, [TTG
GGG]. This part is thought to perform the function of telomere. In addition, [TAGATATC
It was found to have a repeating sequence such as [TATC] and [GGAAT].

【0031】染色体DNAの細胞への導入 得られたDNAの残りの半分は、リン酸カルシウム共沈
法により細胞内(ヒトのHeLa細胞)に導入し(導入
後において、当該DNAは蛋白質ヒストンと結合す
る)、これを継代培養した。そこで、約10回分裂した
時点において、細胞よりDNAを抽出し、(CTAGA
TAT)15をプローブとしてサザンブロット法(分子
遺伝学実験法)によりDNAの検索を行なった。その結
果、細胞内に当該DNAが残存していることが分かっ
た。
Introduction of Chromosomal DNA into Cells The remaining half of the obtained DNA is introduced into cells (human HeLa cells) by a calcium phosphate coprecipitation method (after the introduction, the DNA binds to protein histones). This was subcultured. Therefore, at the time of division about 10 times, DNA was extracted from the cells, and (CTAGA
TAT) 15 was used as a probe to search for DNA by Southern blotting (molecular genetics experiment). As a result, it was found that the DNA remained in the cells.

【0032】これにより、得られたDNAの中に、染色
体として機能する染色体DNAが含まれていることが明
らかである(もし、合成されたDNAが、セントロメア
領域、テロメア領域、あるいは複製開始領域を備えてい
ないのであれば、もはや染色体DNAとしての機能を発
揮し得ず、細胞分裂後に残るDNAは1つもない筈であ
り、(CTAGATAT)15をプローブとした検索を
行なっても、何も検出されない筈である)。なお、He
La細胞内の既存DNA(すなわち、HeLa細胞の染
色体DNA)と本実施例において導入したDNAとは、
その大きさが異なることより区別ができるので混同は生
じない。
It is apparent from the above that the obtained DNA contains chromosomal DNA functioning as a chromosome (if the synthesized DNA has a centromere region, telomere region, or replication initiation region). If it is not provided, it will no longer be able to function as chromosomal DNA, and there should be no DNA remaining after cell division, and no search will be performed when a search is performed using (CTAGATAT) 15 as a probe. It should be). In addition, He
The existing DNA in the La cell (that is, the chromosomal DNA of the HeLa cell) and the DNA introduced in this example are:
Since the sizes are different, it can be distinguished, and confusion does not occur.

【0033】次に、in situ ハイブリダイゼー
ション法により、蛍光標識したプローブを目印として十
分に高倍率の顕微鏡を用い、分裂期染色体を観察でき
た。
Next, mitotic chromosomes could be observed by in situ hybridization using a microscope with sufficiently high magnification using a fluorescently labeled probe as a mark.

【0034】実施例2 上記した実施例1において用いたセルモコッカス・リト
ラリス(Thermococcus litorali
)DNAポリメラーゼの代わりに、セルマス・アクア
ティクス(Thermus aquaticus)DN
Aポリメラーゼを用いても、上記実施例1と同様の結果
が得られた。
Example 2 Thermococcus litoralis used in Example 1 described above was used.
s ) Instead of DNA polymerase, Thermus aquaticus DN
Even when A polymerase was used, the same results as in Example 1 were obtained.

【0035】実施例3 上記した実施例1において用いたセルモコッカス・リト
ラリス(Thermococcus litorali
)DNAポリメラーゼの代わりに、セルマス・セルモ
フィルス(Thermus thermophilu
)DNAポリメラーゼを用いても、上記実施例1と同
様の結果が得られた。
[0035]Example 3 Sermococcus lit used in Example 1 above
Laris (Thermococcus litorari
s) Instead of DNA polymerase, Sermas Sermo
Filth (Thermus thermophilu
s) Even when DNA polymerase was used,
Similar results were obtained.

【0036】実施例4 本実施例では、細胞内において染色体DNAを合成し、
そのまま細胞内にて染色体を製造する方法を示す。
Example 4 In this example, chromosomal DNA was synthesized in cells,
The method for producing a chromosome in a cell as it is is shown.

【0037】セルモコッカス・リトラリスDNAポリメ
ラーゼ遺伝子を真核細胞の発現ベクターに挿入したプラ
スミドpN897を作製した(図1参照)(この作製
は、当業者であれば容易である。特開平6−7160号
公報等参照。また、下記のものを使用することもでき
る。GenBank accession numbe
r:M74196、ATCC寄託番号68487、AT
CC寄託番号68447)。このプラスミドを、常法の
リン酸カルシウム法によりサル細胞COS7へ導入し
た。COS7細胞へ導入されたことは、pN897が持
つネオマイシン耐性遺伝子を選択のマーカーとして、G
418を400μg/ml含む培地(20%牛胎児血清
を含むダルベッコー培地)における発育により確認し
た。
A plasmid pN897 in which the S. litoralis DNA polymerase gene was inserted into an eukaryotic cell expression vector was prepared (see FIG. 1) (this preparation is easily performed by those skilled in the art. JP-A-6-7160). See the publications, etc. The following can also be used: GenBank accession number
r: M74196, ATCC deposit number 68487, AT
CC deposit number 68447). This plasmid was introduced into monkey cell COS7 by a conventional calcium phosphate method. The introduction into COS7 cells indicates that the neomycin resistance gene of pN897 was
418 was confirmed by growth in a medium containing 400 μg / ml (Dulbecco's medium containing 20% fetal bovine serum).

【0038】pN897が導入されたCOS7細胞を次
にデキサメサゾン10μg/mlを含む培地により2日
間培養することにより、pN897内のマウス乳腺種ウ
イルスのLTRプロモーターを活性化した。これによ
り、COS7細胞内において、セルモコッカス・リトラ
リスDNAポリメラーゼ蛋白質が産生されたことを、ウ
エスタン・ブロット法により確認した。この蛋白質は、
細胞内において染色体DNAを合成しており、その一部
は、この細胞の染色体として機能していることを、実施
例1と同様の方法により確認した。
The LTR promoter of the mouse mammary gland virus in pN897 was activated by culturing the COS7 cells into which pN897 had been introduced in a medium containing 10 μg / ml of dexamethasone for 2 days. Thus, it was confirmed by Western blotting that the production of Sermococcus litoralis DNA polymerase protein in COS7 cells was performed. This protein is
It was confirmed in the same manner as in Example 1 that chromosomal DNA was synthesized in the cell, and that a part thereof functioned as chromosome of the cell.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明により、セントロメア領域、テロ
メア領域、及び複製開始領域を持つひと繋がりの二本鎖
直線状DNA(染色体DNA)を容易に合成することが
でき、また、得られた染色体DNAを用いて染色体を容
易に製造することができる。
According to the present invention, a continuous double-stranded linear DNA (chromosomal DNA) having a centromere region, a telomere region, and a replication initiation region can be easily synthesized, and the obtained chromosomal DNA can be easily synthesized. The chromosome can be easily produced using

【0040】[0040]

【配列表】[Sequence list]

配列番号:1 配列の長さ:56 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 トポロジー:直線状 配列の種類:他の核酸(新規合成DNA) アンチセンス:Yes TATCTAGATA TCTAGATATC TAGATATCTA GATATCTAGA TATCTAGATA TCTAGA 56 SEQ ID NO: 1 Sequence length: 56 Sequence type: nucleic acid Number of strands: double-stranded Topology: linear Sequence type: other nucleic acid (newly synthesized DNA) Antisense: Yes TATCTAGATA TCTAGATATC TAGATATCTA GATATCTAGA TATCTAGATA TCTAGA 56

【0041】[0041]

【配列表】[Sequence list]

配列番号:2 配列の長さ:34 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 トポロジー:直線状 配列の種類:他の核酸(新規合成DNA) アンチセンス:Yes CTAGATATCT ATCTAGATAT CTATCTAGAT ATCT 34 SEQ ID NO: 2 Sequence length: 34 Sequence type: nucleic acid Number of strands: double-stranded Topology: linear Sequence type: other nucleic acid (newly synthesized DNA) Antisense: Yes CTAGATATCT ATCTAGATAT CTATCTAGAT ATCT 34

【0042】[0042]

【配列表】[Sequence list]

配列番号:3 配列の長さ:34 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 トポロジー:直線状 配列の種類:他の核酸(新規合成DNA) アンチセンス:Yes TAGATATCTA GATCTAGATA TCTATCTAGA TATC 34 SEQ ID NO: 3 Sequence length: 34 Sequence type: nucleic acid Number of strands: double-stranded Topology: linear Sequence type: other nucleic acid (newly synthesized DNA) Antisense: Yes TAGATATCTA GATCTAGATA TCTATCTAGA TATC 34

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

【図1】発現ベクターpN897を表す図である。FIG. 1 is a diagram showing an expression vector pN897.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−285289(JP,A) 特開 平5−317058(JP,A) 国際公開96/7669(WO,A1) Mol.Cell.Biol.,Vo l.8,No.11(1988),p4642− 4650 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12N 15/00 - 15/90 BIOSIS(DIALOG) WPI(DIALOG)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-9-285289 (JP, A) JP-A-5-317058 (JP, A) International Publication 96/7669 (WO, A1) Mol. Cell. Biol. , Vol. 8, No. 11 (1988), p 4642-4650 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C12N 15/00-15/90 BIOSIS (DIALOG) WPI (DIALOG)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】核内導入する薬剤耐性遺伝子等の遺伝子
が、減数分裂の過程にて核内から消失しないようにすべ
く、前記遺伝子の末端に、セントロメア領域である繰返
し塩基配列、テロメア領域である[TTGGG]等のよ
うなグアニンに富んだ繰返し塩基配列、及び複製開始領
域(ARS)を持つひと繋がりの二本鎖直線状DNAを
付加的に合成して当該遺伝子を染色体化するための染色
体DNAの合成方法であって、 鋳型および/またはプライマーが存在しない反応系にお
いて、セルモコッカス属、セルマス属およびピロコッカ
ス属に属する細菌のデオキシリボヌクレオチドポリメラ
ーゼからなる群より選ばれた少なくとも1種の耐熱性デ
オキシリボヌクレオチドポリメラーゼの存在下でデオキ
シリボヌクレオチドを重合させてセントロメア領域であ
る繰返し塩基配列、テロメア領域である[TTGGG]
等の如くグアニンに富んだ繰返し塩基配列、及び複製開
始領域(ARS)を持つひと繋がりの二本鎖直線状DN
Aを合成することを特徴とする染色体DNAの合成方
法。
1. A gene such as a drug resistance gene to be introduced into the nucleus.
Should not disappear from the nucleus during meiosis.
At the end of the gene, a repetitive centromere region
Base sequence, telomeric region [TTTGGG], etc.
Guanine-rich repetitive nucleotide sequence and replication initiation region
Double-stranded linear DNA with a single region (ARS)
Staining for additional synthesis and chromosomalization of the gene
A process for the synthesis of body DNA, in a reaction system template and / or primer is not present, CERUMO genus, Serumasu genus and Pirokokka
Deoxyribonucleotide polymer of bacteria belonging to the genus Genus
At least one heat-resistant resin selected from the group consisting of
The deoxyribonucleotide is polymerized in the presence of oxyribonucleotide polymerase to form a centromere region.
[TTGGGG] which is a telomere region
Guanine-rich repetitive nucleotide sequences such as
Connected double-stranded linear DN with start region (ARS)
Method of synthesizing chromosomal DNA characterized that you synthesize A.
【請求項2】核内導入する薬剤耐性遺伝子等の遺伝子
が、減数分裂の過程にて核内から消失しないようにすべ
く、前記遺伝子の末端に、セントロメア領域である繰返
し塩基配列、テロメア領域である[TTGGG]等のよ
うなグアニンに富んだ繰返し塩基配列、及び複製開始領
域(ARS)を持つひと繋がりの二本鎖直線状DNAを
付加的に合成して当該遺伝子を染色体化するための染色
体DNAの合成方法であって、 セルモコッカス属、セルマス属およびピロコッカス属に
属する細菌のデオキシリボヌクレオチドポリメラーゼか
らなる群より選ばれた少なくとも1種の耐熱性デオキシ
リボヌクレオチドポリメラーゼ をコードするDNAを挿
入した発現ベクターを細胞に導入し、この細胞内におい
前記耐熱性デオキシリボヌクレオチドポリメラーゼ
産生せしめ、鋳型および/またはプライマーの非存在
下、前記耐熱性デオキシリボヌクレオチドポリメラーゼ
の存在下にてデオキシリボヌクレオチドを重合させてセ
ントロメア領域である繰返し塩基配列、テロメア領域で
ある[TTGGG]等の如くグアニンに富んだ繰返し塩
基配列、及び複製開始領域(ARS)を持つひと繋がり
の二本鎖直線状DNAを合成することを特徴とする染色
体DNAの合成方法。
2. A gene such as a drug resistance gene to be introduced into the nucleus.
Should not disappear from the nucleus during meiosis.
At the end of the gene, a repetitive centromere region
Base sequence, telomeric region [TTTGGG], etc.
Guanine-rich repetitive nucleotide sequence and replication initiation region
Double-stranded linear DNA with a single region (ARS)
Staining for additional synthesis and chromosomalization of the gene
A method for synthesizing body DNA, comprising the steps of Serumococcus, Sermus and Pyrococcus
A bacterial deoxyribonucleotide polymerase?
At least one heat-resistant deoxy selected from the group consisting of
An expression vector into which a DNA encoding a ribonucleotide polymerase has been inserted is introduced into cells, and the heat-resistant deoxyribonucleotide polymerase is produced in the cells, and the absence of a template and / or a primer
Under the deoxyribonucleotides are polymerized in the presence of the heat-resistant deoxyribonucleotide polymerase <br/> by
Repetitive nucleotide sequence in the telomeric region,
Guanine-rich repetitive salts such as certain [TTGGGG]
Connection with base sequence and replication initiation region (ARS)
Duplex method for the synthesis of linear DNA synthesis to chromosomal DNA characterized by Rukoto of.
【請求項3】前記セントロメア領域である繰り返し塩基
配列が、[CTAGATAT]の繰返し配列であること
を特徴とする請求項1または2記載の染色体DNAの合
成方法。
3. The repeating base which is the centromere region
The sequence is a repetitive sequence of [CTAGATAT]
The method for synthesizing chromosomal DNA according to claim 1 or 2, characterized in that :
【請求項4】請求項1〜3のいずれか1項記載の合成方
法により得られた染色体DNAを、当該染色体DNAが
細胞外において合成された場合にあっては細胞に導入し
て、また、当該染色体DNAが細胞内において合成され
た場合にあっては、そのまま細胞内において染色体とな
らしめることを特徴とする染色体の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the chromosomal DNA obtained by the method according to any one of claims 1 to 3 is introduced into a cell when the chromosomal DNA is synthesized outside the cell. A method for producing a chromosome, characterized in that when the chromosomal DNA is synthesized in a cell, the chromosome is converted into a chromosome in the cell.
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