[go: up one dir, main page]

RU2616279C1 - Method for production of marker ladders for gel electrophoretic determination of nucleic acid fragment sizes - Google Patents

Method for production of marker ladders for gel electrophoretic determination of nucleic acid fragment sizes Download PDF

Info

Publication number
RU2616279C1
RU2616279C1 RU2015156670A RU2015156670A RU2616279C1 RU 2616279 C1 RU2616279 C1 RU 2616279C1 RU 2015156670 A RU2015156670 A RU 2015156670A RU 2015156670 A RU2015156670 A RU 2015156670A RU 2616279 C1 RU2616279 C1 RU 2616279C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dna
marker
amplification
ring
rna
Prior art date
Application number
RU2015156670A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Равиль Ринатович Гарафутдинов
Ассоль Рафиковна Сахабутдинова
Айзиля Айтугановна Галимова
Дмитрий Алексеевич Чемерис
Алексей Викторович Чемерис
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра Российской академии наук (ИБГ УНЦ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра Российской академии наук (ИБГ УНЦ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра Российской академии наук (ИБГ УНЦ РАН)
Priority to RU2015156670A priority Critical patent/RU2616279C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2616279C1 publication Critical patent/RU2616279C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6806Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: method for producing a special type of consumables for biomedical research, length markers of nucleic acid fragments (DNA and RNA marker ladders). The invention consists in testing of DNA and RNA fragments, constituting the ladder via amplification reaction by a "ring rolling" in rolling circle amplification embodiment. As amplification matrix, a single-stranded DNA ring molecule of desired size L is used (where L is the number of nucleotides), which is formed from a synthetic oligonucleotide of size L by intramolecular ligation. Ring ligation product is used as a matrix for annealing and elongation of "seed" primer 1, and primer 2 present in the reaction mixture provides for amplification starting according to amplification type. For polymerization reaction of polynucleotide chain, DNA or RNA polymerases are used having chain displacing activity, amplification is carried out in an isothermal or a quasi-isothermal mode. When adding to the reaction mixture of small amounts of restrictases and nickases, growing chains splitting may be achieved according to recognition sites for these enzymes, thereby reducing the amount of very extended amplification products in favour of shorter. To produce RNA marker ladders, used deoxyribo- ribonucleoside triphosphates and the mixture of DNA and RNA polymerases are used. To produce marker ladders of fragment sizes not multiple of the size of the ring matrix, primers with 5'-terminal sequence of any desired length and non-complementary annular original matrix are used. Another way to produce marker ladders woth the size of fragments not multiple of the size of the ring matrix is a simple mixture of products obtained by amplification of ring matrices of different sizes. The proposed method allows to obtain marker ladders in a significant amount with any size increments. They can be used in medical diagnostic laboratories, testing laboratories and research and development laboratories during implementation of all types of all gel electrophoretic analysis of nucleic acids.
EFFECT: use of marker ladders produced in the manner described above, is identical to that for all commercially available marker ladders.
5 cl, 5 dwg, 9 ex

Description

Изобретение относится к биотехнологии и молекулярной биологии и связано с производством специального вида расходных материалов - маркеров длин фрагментов нуклеиновых кислот. Они могут быть использованы медицинскими диагностическими лабораториями, лабораториями экспертизы и научно-исследовательскими лабораториями при проведении всех видов гель-электрофоретического анализа нуклеиновых кислот. Сущность изобретения заключается в новом способе получения маркерных лестниц, заключающемся в наработке фрагментов ДНК или РНК, составляющих лестницу, с помощью реакции амплификации "катящимся кольцом" (АКК) в варианте рамификации по синтетической кольцевой матрице заданного размера. Предлагаемый способ позволяет получать маркерные лестницы в значительном количестве с любым размерным шагом в большом диапазоне.The invention relates to biotechnology and molecular biology and is associated with the production of a special type of consumables - markers of the lengths of fragments of nucleic acids. They can be used by medical diagnostic laboratories, examination laboratories and research laboratories for all types of gel electrophoretic analysis of nucleic acids. The essence of the invention lies in a new method for producing marker ladders, which consists in producing DNA or RNA fragments that make up a ladder using the rolling ring amplification reaction (ACC) in a variant of ramification using a synthetic ring matrix of a given size. The proposed method allows to obtain marker stairs in a significant amount with any size step in a wide range.

Описание чертежейDescription of drawings

Фиг. 1. Схема получения кольцевой матрицы и амплификации "катящимся кольцом" в варианте рамификации (L - размер матрицы в нуклеотидах).FIG. 1. Scheme for the preparation of a ring matrix and amplification by a "rolling ring" in the variant of ramification (L is the size of the matrix in nucleotides).

Фиг. 2. Электрофореграмма маркерных лестниц: М - коммерческий маркер, 1 - маркерная лестница, полученная с помощью кольцевой матрицы размером 50 нуклеотидов, 2 - маркерная лестница, полученная с помощью кольцевой матрицы размером 60 нуклеотидов, 3 - маркерная лестница, полученная с помощью кольцевой матрицы размером 100 нуклеотидов.FIG. 2. Electrophoregram of marker ladders: M - commercial marker, 1 - marker ladder obtained using a ring matrix of 50 nucleotides, 2 - marker ladder obtained using a ring matrix of 60 nucleotides, 3 - marker ladder obtained using a ring matrix of size 100 nucleotides.

Фиг. 3. Схема амплификации "катящимся кольцом" в варианте рамификации, совмещенной с эндонуклеазным расщеплением.FIG. 3. The scheme of the amplification of the "rolling ring" in the variant of ramification, combined with endonuclease cleavage.

Фиг. 4. Схема амплификации "катящимся кольцом" в варианте рамификации, протекающей при получении РНК-маркерной лестницы.FIG. 4. The scheme of the amplification of the "rolling ring" in the version of the ramification that occurs when receiving the RNA marker ladder.

Фиг. 5. Схема амплификации "катящимся кольцом" в варианте рамификации, протекающей при получении маркерных лестниц с шагом, отличным от размера кольцевой матрицы.FIG. 5. The scheme of the amplification of the "rolling ring" in the variant of ramification, proceeding upon receipt of marker stairs with a step different from the size of the ring matrix.

Описание изобретенияDescription of the invention

Обнаружение рестрикционных эндонуклеаз и их использование для расщепления молекул ДНК на фрагменты определенной длины придало импульс электрофоретическому анализу нуклеиновых кислот в полиакриламидных и агарозных гелях. Для сравнения между собой результатов разных электрофоретических разделений потребовалось использование маркерных молекул известной длины, соотнесение с которыми по электрофоретической подвижности позволило более точно определять размеры фрагментов ДНК, образованных под действием рестриктаз. Среди первых маркерных молекул были ДНК фагов и плазмид с определенными размерами рестриктазных фрагментов или с известными нуклеотидными последовательностями. Наиболее широко используемыми были фаг лямбда и плазмида pBR322. До того как стала известна полная последовательность фага лямбда, размер его рестриктазных фрагментов предварительно оценивался с помощью электронной микроскопии [Murray K., Murray N., 1975; Southern, 1979]. Для определения размеров мелких фрагментов использовались химически синтезированные ДНК [Maniatis et al., 1975]. Плазмидный вектор pBR322, широко использовавшийся для молекулярного клонирования, после полного секвенирования [Sutcliffe, 1978; 1979] стал применяться и в качестве маркера молекулярных масс фрагментов ДНК малого размера.The detection of restriction endonucleases and their use for the cleavage of DNA molecules into fragments of a certain length gave impetus to the electrophoretic analysis of nucleic acids in polyacrylamide and agarose gels. To compare the results of different electrophoretic separations between themselves, it was necessary to use marker molecules of known length, correlation with which by electrophoretic mobility made it possible to more accurately determine the sizes of DNA fragments formed by restriction enzymes. Among the first marker molecules were DNA phages and plasmids with specific sizes of restriction enzymes or with known nucleotide sequences. The most widely used were lambda phage and plasmid pBR322. Before the full sequence of lambda phage became known, the size of its restriction enzyme fragments was previously estimated using electron microscopy [Murray K., Murray N., 1975; Southern, 1979]. Chemically synthesized DNAs were used to determine the size of small fragments [Maniatis et al., 1975]. Plasmid vector pBR322, widely used for molecular cloning, after complete sequencing [Sutcliffe, 1978; 1979] began to be used as a marker of molecular masses of small fragments of DNA.

В книге "Gel Electrophoresis on Nucleic Acids", изданной в серии "Practical Approaches in Biochemistry Series", в разделе, посвященном гель-электрофорезу ДНК [Sealey, Southern, 1982], рекомендовалось использовать ДНК тех фагов и плазмид, для которых стали известны нуклеотидные последовательности, чтобы можно было точно рассчитать размеры рестриктазных фрагментов. В Приложении 1 к книге [Minter, Sealey, 1982] были приведены таблицы, в которых для ряда фагов и плазмид указаны размеры фрагментов ДНК, образуемых под действием различных рестрикционных эндонуклеаз с определенными к тому времени нуклеотидными последовательностями. В каталогах ряда фирм в начале 80-х гг.прошлого века стали появляться специальные позиции - продукты расщепления разными рестриктазами (или их смесями) молекул фаговой и плазмидной ДНК, служащие маркерами для гель-электрофореза.The book Gel Electrophoresis on Nucleic Acids, published in the Practical Approaches in Biochemistry Series, in the section on DNA gel electrophoresis [Sealey, Southern, 1982], recommended the use of DNA from those phages and plasmids for which nucleotide sequences so that the size of the restriction fragments can be accurately calculated. Table 1 is given in Appendix 1 to the book [Minter, Sealey, 1982], in which for a number of phages and plasmids the sizes of DNA fragments formed under the action of various restriction endonucleases with nucleotide sequences determined by that time were indicated. In the catalogs of a number of companies in the early 80s of the last century, special positions began to appear - the products of cleavage by different restrictase enzymes (or their mixtures) of phage and plasmid DNA molecules, serving as markers for gel electrophoresis.

Другим типом маркеров являются маркерные «лестницы» ДНК, «ступеньки» которых одинаковы и относительно равномерно располагаются в гелевом треке, а интенсивность свечения полос разного размера, как правило, сближена. Впервые маркерную лестницу ДНК со ступеньками в 123 п. н. стала поставлять американская фирма Bethesda Research Laboratories, в каталоге которой за 1983 г. в разделе "Gel Markers: Nucleic Acids and Protein" (pp. 22-25) наряду с маркерами из рестриктазных фрагментов ДНК фага лямбда появился инновационный продукт - 123 bp Ladder. Через год эта же фирма вывела на рынок килобазную лестницу.Another type of markers are DNA marker “stairs”, the “steps” of which are identical and relatively evenly located in the gel track, and the intensity of the luminescence of bands of different sizes, as a rule, is brought together. For the first time, a DNA marker ladder with steps of 123 bp began to supply the American company Bethesda Research Laboratories, in the catalog of which in 1983 in the section "Gel Markers: Nucleic Acids and Protein" (pp. 22-25), along with markers from restriction enzyme fragments of lambda phage DNA, an innovative product appeared - 123 bp Ladder. A year later, the same company introduced the kilobase ladder to the market.

Начало использованию маркерных лестниц ДНК было положено работой американских авторов [Hartley, Gregori, 1981], в которой они сообщили об успешном клонировании 34 повторов короткого участка гена пролактина крысы. О применении клонированных коротких повторов в качестве маркерных лестниц авторы в статье не упоминают. Однако при взгляде на электрофореграммы в статье возникает идея о возможности такого применения, и именно эта рекомбинантная плазмида стала источником коммерческого продукта 123 bp Ladder [Hartley, Gregori, 1983]. Схожий подход был запатентован в 1998 г. [Hyman, 1998]. Его главным отличием было наличие дополнительного сайта рестриктазы, расположенного на некотором удалении от таких же сайтов, ограничивающих повторы из 100 п.н., что позволило исключить в верхней части геля аморфную полосу, принадлежащую остаткам вектора с прилегающими к нему повторяющими участками. Более сложная плазмида, содержащая несколько кассет из коротких повторов длиной 10 п.н., при выщеплении которых с помощью рестриктазы EcoRV в условиях недорестрикции формировалась 10 п.н. маркерная ДНК-лестница, сконструирована авторами [Hu et al., 2005].The beginning of the use of DNA marker ladders was laid by the work of American authors [Hartley, Gregori, 1981], in which they reported on the successful cloning of 34 repeats of a short section of the rat prolactin gene. The authors do not mention the use of cloned short repeats as marker ladders. However, when looking at electrophoregrams, the article raises the idea of the possibility of such an application, and it was this recombinant plasmid that became the source of the commercial product 123 bp Ladder [Hartley, Gregori, 1983]. A similar approach was patented in 1998 [Hyman, 1998]. Its main difference was the presence of an additional restriction enzyme site located at some distance from the same sites restricting repeats of 100 bp, which allowed us to exclude the amorphous band belonging to the residues of the vector with adjacent repeating regions in the upper part of the gel. A more complex plasmid containing several cassettes of short repeats 10 bp long, when cleaved with EcoRV restriction enzyme under conditions of underreduction, 10 bp were formed. DNA marker ladder designed by the authors [Hu et al., 2005].

В 2012 г. вьетнамские авторы создали рекомбинантую плазмиду, содержащую 8 повторов по 100 п.н. [Lan et al., 2012]. Отступив с каждого края этой мультивставки на 100 п.н., они подобрали к плазмидным последовательностям праймеры, которые при амплификации давали продукт размером в 1000 п.н. Его неполное расщепление рестриктазой SmaI приводило к появлению лестницы полос со ступеньками в 100 п.н. Воспользовавшись тем, что геномная ДНК мучного хрущака Tenebrio molitor несет высококопийные повторы (десятки миллионов копий), мономерная единица которых с сайтом рестриктазы EcoRI внутри повтора составляет 142 п.н., израильские авторы [Barvish et al., 2007] предложили для создания маркерной лестницы ДНК проводить данным ферментом недорасщепление тотальной ДНК этого насекомого. В результате формировалась характерная лестница полос.In 2012, Vietnamese authors created a recombinant plasmid containing 8 repeats of 100 bp each. [Lan et al., 2012]. Having retreated 100 bp from each edge of this multicast, they selected primers for plasmid sequences, which upon amplification gave a product of 1000 bp in size. Its incomplete cleavage with the restriction enzyme SmaI led to the appearance of a ladder of bands with steps of 100 bp. Taking advantage of the fact that the genomic DNA of the flour crust Tenebrio molitor carries high-copy repeats (tens of millions of copies), the monomeric unit of which with the EcoRI restriction enzyme site within the repeat is 142 bp, Israeli authors [Barvish et al., 2007] proposed to create a marker ladder DNA to carry out by this enzyme undersplitting of total DNA of this insect. As a result, a characteristic staircase of stripes was formed.

В 2010 г. китайские авторы [Ye et al., 2010] создали иную генно-инженерную конструкцию, в которой вставка, клонированная в несколько приемов, состояла из 15 повторов, но каждый повтор был больше предыдущего на мономерную единицу размером 100 п.н. При расщеплении созданной рекомбинантной плазмиды общим размером 8700 п.н. рестриктазой EcoRI в условиях полной рестрикции образовался набор фрагментов от 100 до 1500 п.н.. Несколько ранее другими китайскими авторами [Dongyi et al., 2008] были созданы две рекомбинантные плазмиды, в которых они клонировали амплифицированные участки фага лямбда. При расщеплении рестриктазой EcoRI созданных в итоге двух плазмид pYO и pYE образовывались маркерные лестницы со ступеньками: 300, 500, 700, 900, 1500, 3000 п.н. и 400, 600, 800, 1000, 1400, 2000 и 3000 п.н. соответственно, где верхние полосы размером в 3 т.п.н. в обоих случаях принадлежали векторной плазмиде. Год спустя была опубликована аналогичная работа [Chen et al., 2009] с той лишь разницей, что созданные рекомбинантные плазмиды при расщеплении давали полосы ДНК более крупного размера - 500, 750, 1000, 2000 и 3000 п.н., формируя маркерную лестницу иного предназначения. В своей следующей работе [Wu, Ye, 2011] этими авторами были описаны новые рекомбинатные плазмиды, несущие набор вставок, но общий принцип генерации маркерных лестниц остался прежним.In 2010, Chinese authors [Ye et al., 2010] created a different genetic engineering construct in which the insert cloned in several steps consisted of 15 repetitions, but each repetition was larger than the previous one by a monomer unit of 100 bp. Upon cleavage of the created recombinant plasmid with a total size of 8700 bp restriction enzyme EcoRI under conditions of complete restriction formed a set of fragments from 100 to 1500 bp. Somewhat earlier, other Chinese authors [Dongyi et al., 2008] created two recombinant plasmids in which they cloned amplified sections of lambda phage. With the restriction enzyme EcoRI cleavage of the two plasmids pYO and pYE created as a result, marker stairs with steps were formed: 300, 500, 700, 900, 1500, 3000 bp and 400, 600, 800, 1000, 1400, 2000 and 3000 bp respectively, where the upper bands are 3 kb in size. in both cases belonged to a vector plasmid. A year later, a similar work was published [Chen et al., 2009], with the only difference being that the recombinant plasmids created by cleavage produced larger DNA bands of 500, 750, 1000, 2000 and 3000 bp, forming a marker ladder of a different destination. In their next paper [Wu, Ye, 2011], these authors described new recombinant plasmids carrying a set of inserts, but the general principle of marker ladder generation remained the same.

В литературе также сообщается о создании маркерных лестниц путем клонирования в разных плазмидах по отдельности фрагментов ДНК размером 200, 400, 800 и 1600 п.н. [Planken et al., 2005]. Однако для использования такой маркерной лестницы авторам пришлось осуществлять рестриктазное расщепление всех плазмид, затем проводить препаративный гель-электрофорез с последующей элюцией нужных фрагментов, которые после очистки смешивали в нужной пропорции.The literature also reports on the creation of marker ladders by cloning in different plasmids individually DNA fragments of 200, 400, 800 and 1600 bp in size. [Planken et al., 2005]. However, to use such a marker ladder, the authors had to carry out restriction enzyme digestion of all plasmids, then carry out preparative gel electrophoresis followed by elution of the desired fragments, which, after purification, were mixed in the desired proportion.

Имеются одна заявка и серия патентов США, выданных разным американским фирмам, в которых описывается создание генно-инженерных конструкций, содержащих в составе одной плазмиды разноразмерные (100, 200, 400, 800, 1200 и 2000 п.н.) фрагменты, которые можно расщепить одной рестриктазой [Hartley, 1998, 2004, 2006, 2010, 2011].There is one application and a series of US patents issued to various American companies that describe the creation of genetic engineering constructs containing in one plasmid different fragments (100, 200, 400, 800, 1200 and 2000 bp) fragments that can be split single restriction enzyme [Hartley, 1998, 2004, 2006, 2010, 2011].

Помимо рестрикционных эндонуклеаз маркерные лестницы ДНК могут изготавливаться с помощью ДНК лигаз. Множественное (контролируемое) лигирование двуцепочечных фрагментов ДНК с образованием смеси фрагментов разных размеров служит удобным способом получения маркеров длин молекул ДНК относительного небольшого размера. Данная технология создания маркерных лестниц описана в патенте США на примере лигирования фрагмента ДНК размером 20 п.н., обеспечивающем формирование ступенек до 1000 п.н. [Singer, 1998]. На основе этого принципа в настоящее время производится немало маркерных лестниц со ступеньками от 5 до 100 п.н.In addition to restriction endonucleases, DNA marker ladders can be made using DNA ligases. Multiple (controlled) ligation of double-stranded DNA fragments with the formation of a mixture of fragments of different sizes serves as a convenient way to obtain DNA markers of the relative length of DNA molecules of a relatively small size. This technology for creating marker stairs is described in a US patent using an example of ligation of a DNA fragment of 20 bp in size, which ensures the formation of steps up to 1000 bp [Singer, 1998]. Based on this principle, many marker staircases with steps from 5 to 100 bp are currently being produced.

Abdel-Fattakh с сотр. подобрали 11 праймеров (один прямой и десять - обратные), отжигающихся на разном расстоянии на плазмидном векторе рЕТ-17 и обеспечивающих наработку ампликонов с размерами 100, 198, 304, 399, 500, 750, 1000, 2000 и 2500 п.н. [Abdel-Fattakh, Gaballa, 2006]. Они составили маркерную лестницу ДНК с увеличивающимися кверху ступенями. Индийские авторы [Chandrasekhar et al., 2008] для создания маркерной 100 п.н. лестницы в диапазоне от 100 до 1000 п.н. подобрали один прямой и всего 5 обратных праймеров, которые отжигались на двух плазмидах, одна из которых представляла собой холостой вектор, а другая содержала вставку размером 504 (500) п.н., что позволило при амплификации обеих плазмид образовать на такой лестнице все ступеньки в 100 п.н. без пропусков. В работе авторов из Тайваня [Chang et al., 2008] описан несколько отличающийся подход: одной парой праймеров, подобранных к фланкирующим полилинкер участкам плазмиды pGEM-T Easy, амплифицировали десять различных клонов, несущих вставки от 0 до 900 п.н., обеспечивающих наработку ампликонов с размерами 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 и 1000 п.н. Иранские авторы [Saidijam et al., 2011; Mostaan et al., 2015] также создали серию из 11 рекомбинантных плазмид, содержащих вставки размером от 102 п.н. до 1398 п.н., которые вкупе с холостой плазмидой pTZR57R с помощью ПЦР с одной парой праймеров использовали для наработки «ступенек» лестницы от 100 до 1500 п.н. Для образования полос ДНК размерами 6, 8 и 10 т.п.н. они производили линеаризацию подходящих рекомбинатных плазмид. Вектор pGEM-T Easy, не содержащий вставок для создания маркерной лестницы, использовали таиландские авторы [Riyajan et al., 2011]. С помощью комбинаций из семи прямых и обратных праймеров им удалось образовать ступеньки в 150, 300, 375, 500, 700, 1000, 1200 и 1625 п.н. из последовательности самого вектора.Abdel-Fattakh et al. 11 primers were selected (one direct and ten reverse), annealed at different distances on the plasmid vector pET-17 and providing the production of amplicons with sizes of 100, 198, 304, 399, 500, 750, 1000, 2000 and 2500 bp [Abdel-Fattakh, Gaballa, 2006]. They made up the DNA marker ladder with steps increasing upward. Indian authors [Chandrasekhar et al., 2008] to create a marker 100 bp stairs in the range from 100 to 1000 bp We selected one direct and only 5 reverse primers, which were annealed on two plasmids, one of which was a blank vector, and the other contained an insert of 504 (500) bp in size, which allowed amplification of both plasmids to form all steps on such a ladder 100 bp no passes. Authors from Taiwan [Chang et al., 2008] described a slightly different approach: ten different clones carrying inserts from 0 to 900 bp were amplified with one pair of primers selected for the flanking polylinker regions of the pGEM-T Easy plasmid. production of amplicons with sizes of 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 and 1000 bp Iranian authors [Saidijam et al., 2011; Mostaan et al., 2015] also created a series of 11 recombinant plasmids containing inserts measuring 102 bp in size. up to 1398 bp, which, together with the single plasmid pTZR57R using PCR with one pair of primers, was used to generate "steps" of the ladder from 100 to 1500 bp For the formation of DNA bands of 6, 8 and 10 kbp they linearized suitable recombinant plasmids. The pGEM-T Easy vector, which does not contain inserts to create a marker ladder, was used by Thai authors [Riyajan et al., 2011]. Using combinations of seven forward and reverse primers, they succeeded in forming steps of 150, 300, 375, 500, 700, 1000, 1200 and 1625 bp. from the sequence of the vector itself.

В 2010 г. другая группа индийских авторов [Gopalakrishnan, Sellappa, 2010] с помощью мультиплексной ПЦР создала разноступенчатую маркерную лестницу, использовав в качестве матрицы ДНК фага лямбда. Они выбрали для мест отжига одного прямого и 6 обратных праймеров участок фага в позициях от 1216 до 2136 п.н., получив в итоге маркерную лестницу со ступеньками, соответствующими 100, 200, 400, 600, 800 и 1000 п.н. Китайскими исследователями [Wang et al., 2010; 2011] создана аналогичная маркерная 100 п.н. лестница, имеющая одинаковые ступеньки от 100 до 1000 п.н. Этими авторами также была выбрана ДНК фага лямбда, только амплифицируемый с помощью десяти прямых и одного обратного праймеров участок располагался в позициях между 6631 и 7630 п.н. Почти тот же участок фага лямбда (7131-7630 п.н.) был использован для амплификации пяти фрагментов 100, 200, 300, 400 и 500 п.н. [Dawson, 1998].In 2010, another group of Indian authors [Gopalakrishnan, Sellappa, 2010] using multiplex PCR created a multi-step marker ladder using lambda phage DNA as a template. For the annealing sites of one direct and 6 reverse primers, they selected a phage site at positions from 1216 to 2136 bp, eventually obtaining a marker ladder with steps corresponding to 100, 200, 400, 600, 800 and 1000 bp. Chinese researchers [Wang et al., 2010; 2011] created a similar marker 100 bp a staircase having the same steps from 100 to 1000 bp Lambda phage DNA was also selected by these authors; only the region amplified using ten forward and one reverse primers was located at positions between 6631 and 7630 bp. Almost the same portion of the phage lambda (7131-7630 bp) was used to amplify five fragments of 100, 200, 300, 400 and 500 bp. [Dawson, 1998].

Маркерную лестницу с еще более крупными ступеньками соорудили еще одни китайские авторы [Zhang et al., 2012]. Так, ими были подобраны праймерные пары, ограничивающие при амплификации фрагменты фага лямбда размером 1, 2, 3 и 4 т.п.н. Фрагменты большего размера в их лестнице (5, 6, 8 и 10 т.п.н) представляли собой линеаризованные рекомбинантные плазмиды, несущие вставки соответствующих размеров. Маркерную лестницу с маленькими ступеньками размером всего 6 п. н. разработали испанские авторы [Amills et al., 1996]. Они подобрали 9 праймеров (5 прямых, отжигающихся со сдвигом на 6 п.н., и 4 обратных, также отжигающихся со сдвигом, но уже на 30 п.н.), что в итоге обеспечило создание лестницы с размерами полос от 90 до 204 п.н.Marker stairs with even larger steps were constructed by another Chinese authors [Zhang et al., 2012]. So, they selected primer pairs limiting lambda phage fragments of 1, 2, 3, and 4 kb during amplification. The larger fragments in their staircase (5, 6, 8, and 10 kb) were linearized recombinant plasmids carrying inserts of appropriate sizes. Marker stairs with small steps measuring just 6 bp developed by Spanish authors [Amills et al., 1996]. They selected 9 primers (5 straight, annealed with a shift of 6 bp, and 4 reverse, also annealed with a shift, but by 30 bp), which ultimately ensured the creation of a ladder with strip sizes from 90 to 204 bp

Для проведения различных вариантов пульсирующего гель-электрофореза также существуют маркерные лестницы крупного размера на основе фага лямбда, имеющего длину в 48,5 т.п.н. Обращение с такими протяженными молекулами ДНК требует особой осторожности, и во избежание их порывов такие маркеры еще на стадии приготовления заключают в агарозные блоки, которые потом помещают в лунки геля. Так, описано создание за счет нагрева и охлаждения маркерных лестниц в виде обычных конкатемеров фага лямбда [Waterbury, Lane, 1987] и сшивкой последовательностей этого фага путем дотирования ДНК лигазой фага Т4 с последующей рестрикцией подходящими рестриктазами в условиях неполного расщепления [Cooney, 1992], охватывающими диапазон длин от 48,5 до 1200 т.п.н. и от 48,5 до 200 т.п.н. соответственно. При проведении пульсирующего гель-электрофореза для использования в качестве маркерной лестницы было предложено создавать мультимеры плазмидной ДНК с размерами от 12 до 170 т.п.н. [Hanlon et al., 1989]. Еще одним типом маркерных лестниц следует считать аллельные лестницы, используемые при ДНК-идентификации личности с помощью STR-локусов [Puers et al., 1993; 1994; Schumm, Sprecher, 2006; Green et a., 2013].To carry out various options for pulsating gel electrophoresis, large marker stairs based on lambda phage, having a length of 48.5 kb, also exist. The handling of such extended DNA molecules requires special care, and in order to avoid their impulses, such markers are enclosed in agarose blocks even at the preparation stage, which are then placed in the wells of the gel. Thus, the creation by heating and cooling of marker ladders in the form of ordinary concatemers of the lambda phage [Waterbury, Lane, 1987] and the stitching of sequences of this phage by donating DNA with a T4 phage ligase followed by restriction by suitable restriction enzymes under conditions of incomplete cleavage [Cooney, 1992], covering a range of lengths from 48.5 to 1200 kb and from 48.5 to 200 kb respectively. When performing pulsating gel electrophoresis for use as a marker ladder, it was proposed to create multimers of plasmid DNA with sizes from 12 to 170 kb. [Hanlon et al., 1989]. Allelic ladders used in DNA identification using STR loci should be considered as another type of marker ladders [Puers et al., 1993; 1994; Schumm, Sprecher, 2006; Green et a., 2013].

В работе [Chang et al., 2008] говорится о принципиальной возможности генерации с помощью транскрипции in vitro под действием подходящих фаговых РНК полимераз маркерных РНК-лестниц с этими же размерами. Было также показано, что с помощью транскрипции с использованием фаговой РНК полимеразы для наработки молекул РНК разной длины для их применения в качестве маркеров длин при гель-электрофорезе можно обойтись и одним вектором со вставкой, если производить его линеаризацию различными рестрикционными эндонуклеазами, сайты которых располагаются на различном удалении от старта транскрипции [Liggit et al., 1994; Audic et al., 1997].Chang et al., 2008, speaks of the fundamental possibility of generating in vitro transcription under the influence of suitable phage RNA polymerases of marker RNA ladders with the same dimensions. It was also shown that using transcription using phage RNA polymerase to generate RNA molecules of different lengths for their use as length markers in gel electrophoresis, one insertion vector can be dispensed with if it is linearized by various restriction endonucleases whose sites are located on different distances from the start of transcription [Liggit et al., 1994; Audic et al., 1997].

Альтернативой сложному конструированию рекомбинантных плазмид служит транскрипция по типу катящегося кольца по специальной кольцевой ДНК-матрице, которая может иметь разные размеры и быть приготовлена тем или иным способом. Показано, что под действием Т7 РНК полимеразы или РНК полимеразы E. coli могут нарабатываться молекулы РНК длиной свыше 7,5 тысяч нуклеотидов, представляющие собой конкатемерные повторы, мономерная единица которых равна по размеру исходному кольцу [Daubendiek, Kool, 1997; Diegelman et al., 1998]. Наличие в этих кольцах участков, кодирующих cis-рибозимы, приводит к расщеплению первичного транскрипта на фрагменты РНК, формирующие на картине гель-электрофореза характерную лестницу полос с одинаковыми ступенями. В работе китайских авторов [Wang et al., 2014] помимо рибозимного расщепления РНК-конкатемеры, образующиеся в результате транскрипции катящимся кольцом, предложено также фрагментировать с помощью РНКазы Н и модифицированного фрагмента ДНК, отжигающегося в нужных местах первичного транскрипта.An alternative to the complex construction of recombinant plasmids is the transcription of a rolling ring type using a special DNA ring matrix, which can have different sizes and can be prepared in one way or another. It has been shown that under the action of T7 RNA polymerase or RNA polymerase of E. coli, RNA molecules with a length of more than 7.5 thousand nucleotides can be produced, which are concatemer repeats, the monomeric unit of which is equal in size to the original ring [Daubendiek, Kool, 1997; Diegelman et al., 1998]. The presence of sections encoding cis ribozymes in these rings leads to cleavage of the primary transcript into RNA fragments, which form a characteristic ladder of bands with identical steps in the gel electrophoresis picture. In the work of Chinese authors [Wang et al., 2014], in addition to ribozyme cleavage, RNA concatemers formed as a result of transcription by a rolling ring, it was also proposed to fragment using RNase H and a modified DNA fragment annealed in the right places of the primary transcript.

В настоящее время в каталогах множества фирм, специализирующихся на поставке реактивов для молекулярной биологии, представлены многочисленные маркерные лестницы, несущие фрагменты ДНК или РНК широкоразмерного диапазона, изготовленные разными способами. Среди них несколькими фирмами поставляется ставшая классикой маркерная лестница 123 bp Ladder. Очень большую линейку таких маркеров поставляет группа фирм, входящих в концерн Thermo Fisher Scientific. Именно этим фирмам принадлежит большая часть патентов, в которых описаны способы изготовления различных маркерных ДНК-лестниц. Например, маркерные лестницы GeneRuler, O'GeneRuler, MassRuler, FastRuler, ZipRuler Express представляют собой смеси различных фрагментов ДНК, каждый из которых очищен хроматографически. За счет индивидуальной очистки каждого фрагмента существует возможность изготовления специалистами этой фирмы маркерных лестниц NoLimits с любыми (из существующего перечня) ступеньками «под заказ» для заинтересованных в этом пользователей, решающих конкретные узконаправленные задачи. Маркерные лестницы O'RangeRuler содержат наборы молекул ДНК, представляющих собой результат неполного (частичного) лигирования тупоконечных фрагментов ДНК с повторяющимися единицами с размерами от 5 до 500 п.н. Помимо ДНК-лестниц, этой фирмой производятся также РНК-лестницы RiboRuler, представляющие собой смесь из хроматографически очищенных транскриптов в виде 8 ступенек для High Range (от 100 до 6000 нуклеотидов) и 7 ступенек для Low Range (от 100 до 1000 нуклеотидов).Currently, the catalogs of many companies specializing in the supply of reagents for molecular biology include numerous marker ladders carrying fragments of DNA or RNA of a wide size range made in different ways. Among them, the 123 bp Ladder marker staircase, which has become a classic, is delivered by several companies. A very large line of such markers is supplied by a group of companies belonging to the Thermo Fisher Scientific concern. It is these firms that own most of the patents that describe methods for manufacturing various marker DNA ladders. For example, marker ladders GeneRuler, O'GeneRuler, MassRuler, FastRuler, ZipRuler Express are mixtures of different DNA fragments, each of which is purified by chromatography. Due to the individual cleaning of each fragment, it is possible for the specialists of this company to manufacture NoLimits marker stairs with any (from the existing list) “custom-made” steps for interested users solving specific narrow-minded tasks. O'RangeRuler marker ladders contain sets of DNA molecules that are the result of incomplete (partial) ligation of blunt-ended DNA fragments with repeating units with sizes from 5 to 500 bp In addition to DNA ladders, this company also produces RiboRuler RNA ladders, which are a mixture of chromatographically purified transcripts in the form of 8 steps for High Range (from 100 to 6000 nucleotides) and 7 steps for Low Range (from 100 to 1000 nucleotides).

Фирма New England Biolabs, Inc. поставляет почти два десятка различных маркерных лестниц для гель-электрофореза как ДНК, так и РНК. Причем диапазон длин транскриптов в РНК-лестницах довольно велик, от 17 нуклеотидов (для детекции микроРНК) до 9000 нуклеотидов. Отдельно стоит упомянуть лестницу Reverse Mass DNA Ladder, в которой фрагменты меньшего размера представлены в большем количестве, чем все остальные, тогда как для многих маркерных лестниц нижние ступеньки бывают видны в геле крайне плохо. Кроме линейных маркерных молекул ДНК фирма New England Biolabs, Inc. поставляет лестницу из 9 суперскрученных плазмид с размерами от 2 до 10 т.п.н. Для пульсирующего гель-электрофореза среди прочих маркеров продается лестница, представляющая собой конкатемеры фага лямбда, покрывающие диапазон от 50 т.п.н. до 1 млн.п.н. Также этой фирме принадлежит товарный знак TriDye DNA Ladder, под которым скрывается продукт, представляющий смесь трех лидирующих красителей: ксиленцианола, бромфенолового синего и оранжевого G, мигрирующих в стандартном 1%-ном агарозном геле рядом с фрагментами ДНК длиной 4 т.п.н., 300 п.н. и 50 п.н. соответственно. TriDye DNA Ladder предназначен не для точного установления размеров разделяемых фрагментов, а служит лишь ориентиром продолжительности гель-электрофореза, хотя на заре злектрофоретического анализа ДНК эти красители рекомендовалось использовать для определения длин ДНК.New England Biolabs, Inc. supplies almost two dozen different marker ladders for gel electrophoresis of both DNA and RNA. Moreover, the range of transcript lengths in RNA ladders is quite large, from 17 nucleotides (for microRNA detection) to 9000 nucleotides. Separately, it is worth mentioning the Reverse Mass DNA Ladder ladder, in which smaller fragments are represented in greater numbers than all the others, while for many marker stairs, the lower steps are extremely poorly visible in the gel. In addition to linear marker DNA molecules, New England Biolabs, Inc. supplies a ladder of 9 supercoiled plasmids with sizes from 2 to 10 kb For pulsating gel electrophoresis, among other markers, a ladder is sold, which is a concatemer of the phage lambda, covering a range of 50 kb. up to 1 million bp This company also owns the TriDye DNA Ladder trademark, which hides a product that represents a mixture of three leading dyes: xylencyanol, bromphenol blue and orange G, migrating in a standard 1% agarose gel next to 4 kb DNA fragments. , 300 bp and 50 bp respectively. TriDye DNA Ladder is not intended for precise determination of the size of shared fragments, but serves only as a guideline for the duration of gel electrophoresis, although at the dawn of electrophoretic DNA analysis, these dyes were recommended to be used to determine DNA lengths.

Таким образом, на сегодняшний день описано множество способов получения маркерных лестниц, а на рынке представлен широкий набор коммерческих продуктов. Однако большую часть коммерчески доступных маркерных лестниц получают преимущественно путем рестриктазного расщепления фагов и плазмид. Используемый способ производства обусловливает относительно высокую стоимость таких продуктов. Кроме того, размеры "ступенек" в подобных маркерных лестницах зависят от используемых рестриктаз и расположения их сайтов узнавания.Thus, today there are many ways to obtain marker stairs, and the market offers a wide range of commercial products. However, most commercially available marker ladders are obtained predominantly by restriction enzyme digestion of phages and plasmids. The production method used determines the relatively high cost of such products. In addition, the size of the “steps” in such marker stairs depends on the restriction enzymes used and the location of their recognition sites.

Суть предлагаемого способа заключается в следующем. Маркерные лестницы получаются с помощью реакции амплификации "катящимся кольцом" (АКК, англ. RCA -rolling circle amplification) в варианте разветвленной АКК, или рамификации (англ. ramification). В качестве матрицы используется кольцевая молекула одноцепочечной ДНК требуемого размера L (где L - количество нуклеотидов), которая образуется из синтетического олигонуклеотида размера L путем внутримолекулярного лигирования с помощью Т4 РНК лигазы (фиг. 1, реакция 1) или любой другой лигазы, способной к внутримолекулярному лигированию одноцепочечных нуклеиновых кислот. В ходе реакции образуются преимущественно линейные продукты лигирования, представляющие собой конкатемерные (повторяющиеся) структуры, которые в дальнейшем не мешают получению маркерных лестниц. Необходимым условием высокого выхода целевого продукта лигирования (кольца) является наличие в реакционной смеси достаточного количества (5-7%) полиэтиленгликоля (ПЭГ); наиболее удобен в применении ПЭГ со средней молекулярной массой 4000-6000 Да, но можно использовать также ПЭГ с другими молекулярными массами и другие инертные загустители, например, многоатомные спирты (глицерин и т.п.), олигосахара и пр. (пример 1).The essence of the proposed method is as follows. Marker ladders are obtained using the rolling ring amplification reaction (ACA, eng. RCA -rolling circle amplification) in the form of a branched ACC, or ramification (eng. Ramification). The matrix is a single-stranded ring molecule of the required size L (where L is the number of nucleotides), which is formed from a synthetic L-size oligonucleotide by intramolecular ligation using T4 RNA ligase (Fig. 1, reaction 1) or any other ligase capable of intramolecular ligation of single stranded nucleic acids. During the reaction, mainly linear ligation products are formed, which are concatemer (repeating) structures that do not interfere with the preparation of marker stairs. A necessary condition for a high yield of the target ligation product (ring) is the presence in the reaction mixture of a sufficient amount (5-7%) of polyethylene glycol (PEG); it is most convenient to use PEG with an average molecular weight of 4000-6000 Da, but you can also use PEG with other molecular weights and other inert thickeners, for example, polyhydric alcohols (glycerin, etc.), oligosugar, etc. (example 1).

На следующем этапе кольцевой продукт лигирования используется в качестве матрицы для отжига и элонгации праймера 1, выступающего в качестве "затравочного" праймера (фиг. 1, реакция 2), а присутствующий в реакционной смеси второй праймер (праймер 2) обеспечивает запуск АКК по типу рамификации (фиг. 1, реакция 3). Наличие двух праймеров обеспечивает наработку двуцепочечных фрагментов ДНК, кратных по размеру кольцевой матрице, (т.е. nL, где n - число оборотов полимеразы по кольцу). Визуализация результатов рамификации методом гель-электрофореза дает характерную лестницу полос (фиг. 2).In the next step, the ring ligation product is used as a matrix for annealing and elongation of primer 1, which acts as a "primer" primer (Fig. 1, reaction 2), and the second primer (primer 2) present in the reaction mixture ensures the launch of ACC according to the type of ramification (Fig. 1, reaction 3). The presence of two primers ensures the production of double-stranded DNA fragments that are multiple in size to the ring matrix (i.e., nL, where n is the number of polymerase rotations in the ring). Visualization of the results of ramification by gel electrophoresis gives a characteristic ladder of bands (Fig. 2).

Для реакции полимеризации полинуклеотидной цепи, в зависимости от вида получаемой маркерной лестницы (ДНК или РНК), можно использовать ДНК или РНК полимеразы, обладающие цепь-смещающей активностью, например, ДНК-полимеразы группы Bst (большой фрагмент Bst, или Bst exo-, Bst 2.0, Bst 2.0 WarmStart, Bst 3.0 (New England Biolabs)), Vent exo-, Deep Vent, 9°Nm, Bsm exo-, Aac и т.п. и T7 РНК полимеразу. В случае термолабильных ДНК-полимераз (Bst exo-, Bst 2.0, Bst 2.0 WarmStart, Bst 3.0, Bsm exo-, Aac) амплификацию проводят в изотермическом режиме при температуре, близкой к температурам максимума активности фермента и отжига праймеров (пример 2). Внесение фермента осуществляют после проведения предварительной денатурации и отжига праймера, хотя данный этап не является обязательным и служит только для повышения выхода и качества продуктов амплификации. Термостабильные ДНК полимеразы (Vent exo-, Deep Vent, 9°Nm) вносятся сразу в реакционную смесь, далее следует конечное число циклов изменения температуры, после чего выдерживают смесь при постоянной температуре (пример 3). Термоциклирование необходимо для создания протяженных мишеней путем денатурации исходных и образующихся матриц и отжига праймеров, а выдерживание при постоянной температуре - для повышения выхода продуктов реакции. При этом возможно использование для амплификации одного только олигонуклеотида - предшественника кольцевой матрицы (пример 4), который также будет обеспечивать наработку необходимых фрагментов, но с меньшей эффективностью.For the polymerization reaction of the polynucleotide chain, depending on the type of marker ladder (DNA or RNA) obtained, DNA or RNA polymerase having chain-displacing activity, for example, Bst group DNA polymerase (large fragment of Bst, or Bst exo - , Bst 2.0, Bst 2.0 WarmStart, Bst 3.0 (New England Biolabs)), Vent exo - , Deep Vent, 9 ° N m , Bsm exo - , Aac, etc. and T7 RNA polymerase. In the case of heat-labile DNA polymerase (Bst exo -, Bst 2.0, Bst 2.0 WarmStart, Bst 3.0, Bsm exo -, Aac) amplification was carried out isothermally at a temperature close to the temperature of the maximum activity of the enzyme and primer annealing (Example 2). The introduction of the enzyme is carried out after preliminary denaturation and annealing of the primer, although this step is not mandatory and serves only to increase the yield and quality of amplification products. Thermostable DNA polymerase (Vent exo - , Deep Vent, 9 ° N m ) is introduced directly into the reaction mixture, followed by a finite number of cycles of temperature change, and then the mixture is kept at a constant temperature (Example 3). Thermal cycling is necessary to create extended targets by denaturation of the initial and formed matrices and annealing of the primers, and keeping at a constant temperature to increase the yield of reaction products. In this case, it is possible to use only the oligonucleotide precursor of the ring matrix for amplification (Example 4), which will also provide the necessary fragments, but with less efficiency.

При добавлении в реакционную смесь небольшого количества рестриктаз или никаз можно добиться расщепления растущих цепей нуклеиновых кислот по сайтам узнавания данных ферментов, предварительно заданных в нуклеотидной последовательности кольцевой матрицы, тем самым снизив количество очень протяженных продуктов амплификации в пользу более коротких (пример 5). При правильном соотношении полимеразы и эндонуклеазы достигается желаемый профиль продуктов и, соответственно, картина полос в маркерной лестнице (фиг. 3).By adding a small amount of restrictase or nickase to the reaction mixture, one can achieve cleavage of the growing nucleic acid chains at recognition sites of these enzymes predefined in the nucleotide sequence of the ring matrix, thereby reducing the number of very extended amplification products in favor of shorter ones (Example 5). With the correct ratio of polymerase and endonuclease, the desired product profile and, accordingly, the pattern of bands in the marker ladder are achieved (Fig. 3).

Для получения РНК-маркерных лестниц применяется ДНК-кольцевая матрица, рибо- и дезоксирибонуклеозидтрифосфаты и две обладающие цепь-смещающей активностью полимеразы: РНК полимераза фага Т7 и ДНК полимераза Bst 3.0 (пример 6). Необходимым условием протекания амплификации в этом случае является наличие в праймере 1 по 5'-концу нуклеотидной последовательности Т7 промотора -TAATACGACTCACTATAG. Поскольку Т7 РНК полимераза строит РНК-цепь по цепи ДНК, при амплификации катящимся кольцом она будет нарабатывать только одноцепочечный РНК-продукт, а рамификация (образование набора конкатемерных продуктов) протекать не будет несмотря на наличие второго праймера. В связи с этим необходимо внесение дополнительно ДНК полимеразы Bst 3.0, которая обладает уникальной способностью строить цепи ДНК как по ДНК, так и по РНК матрице. В указанном варианте проведения реакции происходит одновременное образование и ДНК, и РНК-цепей, что позволяет безостановочно работать обоим ферментам благодаря наличию постоянно синтезирующихся подходящих матриц (фиг. 4). Итогом реакции является набор фрагментов, представляющих собой два вида двуцепочечных структур: ДНК-ДНК (дцДНК) и ДНК-РНК, а двуцепочечные РНК-РНК не образуются. При правильном количественном соотношении ферментов и дезоксирибо- и рибонуклеозидтрифосфатов ДНК-РНК гибриды составляют основную долю молекул. Для получения конечной РНК-маркерной лестницы препарат сначала очищают от полимераз, праймеров и трифосфатов, а затем подвергают обработке ДНКазой I, способной расщеплять дцДНК и ДНК-РНК гибриды по ДНК-части, и последующей очистке. В итоге получают набор одноцепочечных РНК-фрагментов, размеры которых не будут кратны размеру исходной матрицы за счет наличия 5'-«хвостовой» последовательности, что необходимо учитывать при конструировании кольцевой матрицы. Возможен вариант, когда нуклеотидная последовательность сайта узнавания Т7 РНК полимеразы задается в структуре кольцевой матрицы. В этом случае праймер 1 не будет иметь некомплементарной 5'-концевой части, и размеры РНК-фрагментов будут кратны размеру исходной матрицы.To obtain RNA marker ladders, a DNA ring matrix, ribo- and deoxyribonucleoside triphosphates, and two polymerase-shifting polymerase RNA polymerase T7 and Bst 3.0 DNA polymerase (Example 6) are used. A necessary condition for amplification in this case is the presence in the primer 1 at the 5'end of the T7 nucleotide sequence of the promoter -TAATACGACTCACTATAG. Since T7 RNA polymerase builds the RNA chain along the DNA chain, when amplified by a rolling ring, it will produce only a single-stranded RNA product, and ramification (formation of a set of concatemer products) will not proceed despite the presence of the second primer. In this regard, it is necessary to introduce additional DNA polymerase Bst 3.0, which has a unique ability to build DNA chains both from DNA and RNA matrix. In this embodiment of the reaction, both DNA and RNA chains are simultaneously formed, which allows both enzymes to work non-stop due to the presence of constantly synthesized suitable matrices (Fig. 4). The result of the reaction is a set of fragments, which are two types of double-stranded structures: DNA-DNA (dsDNA) and DNA-RNA, and double-stranded RNA-RNA is not formed. With the correct quantitative ratio of enzymes and deoxyribo and ribonucleoside triphosphates of DNA-RNA hybrids make up the bulk of the molecules. To obtain the final RNA marker ladder, the drug is first purified from polymerases, primers and triphosphates, and then subjected to DNase I treatment, which is able to cleave dsDNA and DNA-RNA hybrids into a DNA part, and subsequent purification. As a result, a set of single-stranded RNA fragments is obtained, the sizes of which will not be multiples of the size of the initial matrix due to the presence of a 5 ′ “tail” sequence, which must be taken into account when designing the ring matrix. A variant is possible when the nucleotide sequence of the T7 RNA polymerase recognition site is specified in the structure of the ring matrix. In this case, primer 1 will not have a non-complementary 5'-terminal part, and the sizes of the RNA fragments will be a multiple of the size of the original matrix.

Для получения маркерных лестниц с размерами фрагментов, не кратными размеру кольцевой матрицы, можно использовать праймеры с 5'-концевой («хвостовой») последовательностью любой требуемой длины и некомплементарной исходной кольцевой матрице (фиг. 5). 5'-«Хвостовую» последовательность может содержать только один из праймеров или оба. Варьируя ее длину, можно создавать маркерные лестницы с любым размером шага с точностью до единичного нуклеотида, учитывая, что при амплификации к длине кольца прибавляются размеры 5'-«хвостовой» последовательности (пример 7). При этом размеры фрагментов определяются уравнением n⋅(L+M+N), где L - размер кольцевой матрицы, М - длина 5'-концевой последовательности первого праймера, N - длина 5'-концевой последовательности второго праймера, a n - число оборотов полимеразы вокруг кольца.To obtain marker ladders with fragment sizes not multiple of the size of the ring matrix, primers with a 5'-terminal (“tail”) sequence of any desired length and a non-complementary initial ring matrix can be used (Fig. 5). 5 '- "Tail" sequence can contain only one of the primers or both. By varying its length, it is possible to create marker stairs with any step size up to a single nucleotide, given that during amplification, the sizes of the 5 'tail sequence are added to the length of the ring (Example 7). The fragment sizes are determined by the equation n⋅ (L + M + N), where L is the size of the ring matrix, M is the length of the 5'-terminal sequence of the first primer, N is the length of the 5'-terminal sequence of the second primer, an is the number of polymerase rotations around the ring.

Другим способом получения маркерных лестниц с размерами фрагментов, не кратными размеру кольцевой матрицы, является простое смешивание препаратов, полученных при амплификации кольцевых матриц разного размера (пример 8). Например, если взять две маркерные лестницы с разными длинами фрагментов: одна 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350 и т.д., вторая 75, 150, 225, 300, 375 и т.д., то получится маркерная лестница со следующими длинами фрагментов: 50, 75, 100, 150, 200, 225, 250, 300, 350, 375 и т.д.Another way to obtain marker staircases with fragment sizes that are not multiple of the size of the ring matrix is to simply mix the preparations obtained by amplifying ring matrices of different sizes (Example 8). For example, if you take two marker stairs with different fragment lengths: one 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, etc., the second 75, 150, 225, 300, 375, etc., you get marker stairs with the following fragment lengths: 50, 75, 100, 150, 200, 225, 250, 300, 350, 375, etc.

Получаемые после АКК реакционные смеси можно подвергать очистке методами фенольно-хлороформной экстракции по известным протоколам и/или с помощью коммерческих наборов, предназначенных для выделения ДНК и РНК из реакционных смесей. Конечные препараты маркерных лестниц должны храниться при -20°С, недопустимо их выдерживание при температуре выше +40°С. Использование маркерных лестниц, полученных описанным выше способом, для гель-электрофоретического анализа нуклеиновых кислот идентично таковому для всех коммерчески доступных маркерных лестниц (пример 9).The reaction mixtures obtained after ACC can be purified by phenol-chloroform extraction according to known protocols and / or using commercial kits designed to isolate DNA and RNA from reaction mixtures. The final preparations of marker stairs should be stored at -20 ° C; their holding at temperatures above + 40 ° C is unacceptable. The use of marker ladders obtained by the method described above for gel electrophoretic analysis of nucleic acids is identical to that for all commercially available marker ladders (Example 9).

Изобретение иллюстрируется следующими конкретными примерами.The invention is illustrated by the following specific examples.

Пример 1. Получение одноцепочечной кольцевой матрицы.Example 1. Obtaining a single-stranded ring matrix.

Одноцепочечную кольцевую матрицу получают из линейного синтетического олигодезоксирибонуклеотида (ОДН) любой требуемой длины L. ОДН подвергают лигированию с помощью Т4 РНК лигазы, например, по следующей методике. К 1 мкл раствора, содержащего 0.1 О.Е. ОДН, добавляют 2 мкл буфера для лигазы, 3.0 мкл ПЭГ6000, 2 мкл 10 мМ АТФ, 5 ед. акт. Т4 РНК лигазы или любой другой лигазы, способной к внутримолекулярном) лигированию одноцепочечных нуклеиновых кислот, и доводят объем реакционной смеси до 20 мкл, инкубируют 18 ч при температуре 8-15°С и затем прогревают 10 мин при 75°С. Полученную кольцевую матрицу можно далее использовать для реакций амплификации без дополнительной очистки или подвергать очистке любыми известными способами.A single-stranded ring matrix is obtained from linear synthetic oligodeoxyribonucleotide (ODN) of any desired length L. ODN is ligated using T4 RNA ligase, for example, by the following procedure. To 1 μl of a solution containing 0.1 O.E. ONE, add 2 μl of ligase buffer, 3.0 μl of PEG6000, 2 μl of 10 mm ATP, 5 units. Act. T4 RNA ligase or any other ligase capable of intramolecular) ligation of single-stranded nucleic acids, and the reaction mixture is brought up to 20 μl, incubated for 18 hours at a temperature of 8-15 ° C and then heated for 10 min at 75 ° C. The obtained ring matrix can be further used for amplification reactions without further purification or subjected to purification by any known methods.

Пример 2. Получение ДНК-маркерных лестниц в режиме изотермической амплификации.Example 2. Obtaining DNA marker ladders in isothermal amplification mode.

Готовят 20-50 мкл реакционной смеси для амплификации, содержащей 1 мкл раствора одноцепочечной кольцевой матрицы, по 1-2 мкл каждого из праймеров 1 и 2 (концентрация 2.0 О.Е./мл), 2-5 мкл смеси дезоксинуклеозидтрифосфатов (dNTP) с концентрацией 2.5 мМ, 2-5 мкл соответствующего буфера для ДНК-полимеразы. Используют следующий протокол амплификации. Сначала прогревают образцы 3 мин при 95°С (денатурация), затем плавно снижают температуру до расчетной температуры отжига праймеров (оптимально 50-60°С), после чего вносят 1-5 ед. акт. одной из ДНК-полимераз группы Bst (Bst exo-, Bst 2.0, Bst 3.0) или любой другой термолабильной ДНК-полимеразы с цепь-смещающей активностью и выдерживают реакционную смесь 2 ч при температуре отжига праймеров. Далее проводят выделение продуктов амплификации широко используемым методом фенольно-хлороформной экстракции.Prepare 20-50 μl of the amplification reaction mixture containing 1 μl of a single-stranded ring matrix solution, 1-2 μl of each of primers 1 and 2 (concentration 2.0 O.E. / ml), 2-5 μl of a mixture of deoxynucleoside triphosphates (dNTP) with a concentration of 2.5 mm, 2-5 μl of the appropriate buffer for DNA polymerase. Use the following amplification protocol. First, the samples are heated for 3 min at 95 ° C (denaturation), then the temperature is gradually reduced to the calculated temperature for annealing the primers (optimally 50-60 ° C), after which 1-5 units are added. Act. one of the Bst DNA polymerases (Bst exo - , Bst 2.0, Bst 3.0) or any other thermolabile DNA polymerase with chain-shifting activity and the reaction mixture is kept for 2 hours at the annealing temperature of the primers. Then, amplification products are isolated by the widely used phenol-chloroform extraction method.

Пример 3. Получение ДНК-маркерных лестниц в режиме квазиизотермической амплификации.Example 3. Obtaining DNA marker ladders in the regime of quasi-isothermal amplification.

Готовят 20-50 мкл реакционной смеси для амплификации, содержащей 1 мкл раствора одноцепочечной кольцевой матрицы, по 1-2 мкл каждого из праймеров 1 и 2 (концентрация 2.0 О.Е./мл), 2-5 мкл смеси dNTP с концентрацией 2.5 мМ, 1-5 ед. акт. ДНК-полимеразы Vent exo- или любой другой термостабильной ДНК-полимеразы с цепь-смещающей активностью, 2-5 мкл соответствующего буфера для ДНК-полимеразы. Используют следующий протокол амплификации. Сначала прогревают образцы 3 мин при 95°С (денатурация), затем проводят 15-20 циклов термоциклирования (95°С - 30 с, 50-60°С (в зависимости от расчетной температуры отжига праймеров) - 30 с, 75°С - 30 с), и затем выдерживают реакционную смесь 2 ч при температуре отжига праймеров. Далее проводят выделение продуктов амплификации аналогично примеру 2.Prepare 20-50 μl of the amplification reaction mixture containing 1 μl of a single-stranded ring matrix solution, 1-2 μl of each of primers 1 and 2 (concentration 2.0 O.E. / ml), 2-5 μl of a 2.5 mM dNTP mixture , 1-5 units. Act. Vent exo DNA polymerase or any other thermostable DNA polymerase with chain-shifting activity, 2-5 µl of the appropriate DNA polymerase buffer. Use the following amplification protocol. First, the samples are heated for 3 min at 95 ° С (denaturation), then 15-20 cycles of thermal cycling are carried out (95 ° С - 30 s, 50-60 ° С (depending on the calculated temperature of primer annealing) - 30 s, 75 ° С - 30 s), and then the reaction mixture is kept for 2 hours at annealing temperature of the primers. Then carry out the selection of amplification products analogously to example 2.

Пример 4. Получение ДНК-маркерных лестниц без использования праймеров.Example 4. Obtaining DNA marker ladders without the use of primers.

Готовят реакционные смеси для амплификации согласно примерам 2 или 3, но отличающиеся отсутствием праймеров и наличием синтетического олигонуклеотида - предшественника кольцевой матрицы. Используют протоколы амплификации и очистки, описанные в примерах 2 и 3.Prepare the reaction mixture for amplification according to examples 2 or 3, but characterized by the absence of primers and the presence of a synthetic oligonucleotide - the precursor of the ring matrix. The amplification and purification protocols described in Examples 2 and 3 are used.

Пример 5. Получение ДНК-маркерных лестниц, совмещенное с эндонуклеазным расщеплением.Example 5. Obtaining DNA marker ladders, combined with endonuclease cleavage.

Готовят реакционные смеси для амплификации согласно примерам 2 или 3, но отличающиеся наличием в них дополнительно соответствующего буфера в необходимой концентрации для любой подходящей рестриктазы или любой подходящей никазы, обеспечивающих расщепление цепей ДНК по сайтам узнавания, предварительно заданных в нуклеотидной последовательности кольцевой матрицы. Используют протоколы амплификации, описанные в примере 2 или 3, но отличающиеся тем, что внесение 1-5 ед. акт. рестриктазы или никазы осуществляют одновременно с ДНК-полимеразой. Выделение продуктов проводят аналогично примеру 2.The reaction mixtures are prepared for amplification according to examples 2 or 3, but characterized by the presence in them of an additional buffer in the required concentration for any suitable restriction enzyme or any suitable nickase that cleaves DNA chains at recognition sites previously specified in the nucleotide sequence of the ring matrix. Use the amplification protocols described in example 2 or 3, but characterized in that the introduction of 1-5 units. Act. restrictase or nickase is carried out simultaneously with DNA polymerase. The selection of products is carried out analogously to example 2.

Пример 6. Получение РНК-маркерных лестниц.Example 6. Obtaining RNA marker ladders.

Готовят 20-50 мкл реакционной смеси для амплификации, содержащей 1 мкл раствора одноцепочечной кольцевой матрицы, по 1-2 мкл каждого из праймеров (концентрация 2.0 О.Е./мл), несущих промотор Т7 РНК полимеразы, 3 мкл смеси рибонуклеозидтрифосфатов (NTP) с концентрацией 2.5 мМ, 1 мкл смеси дезоксирибонуклеозидтрифосфатов (dNTP) с концентрацией 2.5 мМ, 3 мкл буфера для Т7 РНК-полимеразы и 3 мкл буфера для ДНК полимеразы Bst 3.0. Используют следующий протокол амплификации. Сначала прогревают образцы 3 мин при 95°С (денатурация), затем плавно снижают температуру до 40-45°С, после чего вносят 10 ед. акт. Т7 РНК-полимеразы, 1 ед. акт. ДНК полимеразы Bst 3.0 и выдерживают реакционную смесь 3,5-4,0 ч при 40-45°С. Далее проводят очистку продуктов амплификации с использованием любых реагентов для выделения РНК, например, Trizol. К полученному препарату добавляют 2 ед. акт. ДНКазы I и 5 мкл соответствующего буфера из расчета на 50 мкл реакционной смеси, выдерживают 30 мин при 37°С, далее вновь проводят очистку с использованием любых реагентов для выделения РНК.Prepare 20-50 μl of the amplification reaction mixture containing 1 μl of a single-stranded ring matrix solution, 1-2 μl of each of the primers (concentration 2.0 O.E. / ml) carrying the T7 RNA polymerase promoter, 3 μl of a mixture of ribonucleoside triphosphates (NTP) with a concentration of 2.5 mM, 1 μl of a mixture of deoxyribonucleoside triphosphates (dNTP) with a concentration of 2.5 mm, 3 μl of buffer for T7 RNA polymerase and 3 μl of buffer for DNA polymerase Bst 3.0. Use the following amplification protocol. First, the samples are heated for 3 min at 95 ° С (denaturation), then the temperature is gradually reduced to 40-45 ° С, after which 10 units are added. Act. T7 RNA polymerase, 1 unit Act. DNA polymerase Bst 3.0 and maintain the reaction mixture for 3.5-4.0 hours at 40-45 ° C. Next, purification of the amplification products is carried out using any reagents for RNA isolation, for example, Trizol. To the resulting preparation, add 2 units. Act. DNase I and 5 μl of the corresponding buffer based on 50 μl of the reaction mixture, incubated for 30 min at 37 ° C, then again cleaned using any reagents for RNA isolation.

Пример 7. Получение маркерных лестниц с шагом, отличным от размера кольцевой матрицы.Example 7. Obtaining marker stairs in increments other than the size of the annular matrix.

Получение маркерных лестниц с шагом, отличным от размера кольцевой матрицы, осуществляют аналогично методикам, описанным в примерах 2-6, отличающихся наличием в реакционной смеси праймеров с 5'-концевой последовательностью любой требуемой длины и некомплементарной исходной кольцевой матрице.The preparation of marker ladders with a step different from the size of the ring matrix is carried out similarly to the methods described in examples 2-6, characterized by the presence in the reaction mixture of primers with a 5'-terminal sequence of any desired length and an incomplete initial ring matrix.

Пример 8. Получение маркерных лестниц со смешанными длинами фрагментов.Example 8. Obtaining marker stairs with mixed lengths of fragments.

Получение маркерных лестниц со смешанными длинами фрагментов осуществляют с помощью простого смешения препаратов, полученных при амплификации кольцевых матриц разного размера согласно примерам 2-5.Obtaining marker ladders with mixed fragment lengths is carried out using simple mixing of the preparations obtained by amplification of ring matrices of different sizes according to examples 2-5.

Пример 9. Проведение гель-электрофоретического анализа нуклеиновых кислот с помощью маркерных лестниц.Example 9. Conducting gel electrophoretic analysis of nucleic acids using marker ladders.

Электрофорез ДНК (например, при анализе результатов амплификации, рестрикции, лигирования и т.п.), а также РНК (например, после выделения РНК из биологических образцов), проводят с использованием полиакриламидных, агарозных или смешанных гелей в любом стандартном буфере в камерах вертикального или горизонтального типа. Гели окрашивают любым из известных методов обнаружения нуклеиновых кислот в гелях и визуализируют в соответствующих приборах.DNA electrophoresis (for example, when analyzing the results of amplification, restriction, ligation, etc.), as well as RNA (for example, after isolation of RNA from biological samples), is carried out using polyacrylamide, agarose or mixed gels in any standard buffer in vertical chambers or horizontal type. Gels are stained with any of the known methods for detecting nucleic acids in gels and visualized in appropriate instruments.

Литература, принятая во вниманиеLiterature taken into account

1. Abdel-Fattah Y.R., Gaballa A. Synthesis of DNA ladder by polymerase chain reaction and optimization of yield using surface // Biotechnology. 2006. V. 5. P. 166-172.1. Abdel-Fattah Y.R., Gaballa A. Synthesis of DNA ladder by polymerase chain reaction and optimization of yield using surface // Biotechnology. 2006. V. 5. P. 166-172.

2. Amills M., Francino O., Sánchez A. Primer-directed synthesis of a molecular weight marker // Genet. Anal. 1996. V. 13. P. 147-149.2. Amills M., Francino O., Sánchez A. Primer-directed synthesis of a molecular weight marker // Genet. Anal. 1996. V. 13. P. 147-149.

3. Barvish Z., Davis C, Gitelman I. A wide-range, low-cost 150 bp ladder for sizing DNA fragments between 150 and 4500 bp // Electrophoresis. 2007. V. 28. P. 900-902.3. Barvish Z., Davis C, Gitelman I. A wide-range, low-cost 150 bp ladder for sizing DNA fragments between 150 and 4500 bp // Electrophoresis. 2007. V. 28. P. 900-902.

4. Chandrasekhar N., Vijayan N.N., Vaidyan L.K., Mathew A., Srinivas L., Banerjee M. Universal protocol for generating 100 bp size standard for endless usage // Electronic Journal of Biotechnology 2008. V. 11. No. 2, DOI: 10.2225/vol11-issue2-fulltext-10.4. Chandrasekhar N., Vijayan N.N., Vaidyan L.K., Mathew A., Srinivas L., Banerjee M. Universal protocol for generating 100 bp size standard for endless usage // Electronic Journal of Biotechnology 2008. V. 11. No. 2, DOI: 10.2225 / vol11-issue2-fulltext-10.

5. Chang M., Wang J.H., Lee H. J. Laboratory production of 100 base pair DNA molecular weight markers // J. Biochem. Biophys. Methods. 2008. V. 70. P. 1199-1202.5. Chang M., Wang J.H., Lee H. J. Laboratory production of 100 base pair DNA molecular weight markers // J. Biochem. Biophys. Methods 2008. V. 70. P. 1199-1202.

6. Chen Z., Wu J., Li X., Ye C, Wenxing H. Novel strategies to construct complex synthetic vectors to produce DNA molecular weight standards // Mol. Biotechnol. 2009. V. 42. P. 128-133.6. Chen Z., Wu J., Li X., Ye C, Wenxing H. Novel strategies to construct complex synthetic vectors to produce DNA molecular weight standards // Mol. Biotechnol. 2009. V. 42. P. 128-133.

7. Cooney C.A. Separation and size determination of DNA over a 10-200 kbp Range // Methods Mol. Biol. 1992. V. 12. P. 31-37.7. Cooney C.A. Separation and size determination of DNA over a 10-200 kbp Range // Methods Mol. Biol. 1992. V. 12. P. 31-37.

8. Dawson E.P. Method for the multiplexed preparation of nucleic acid molecular weight markers and resultant products / US Patent 5,714,326. Filed: Dec. 5, 1994. Issued: Feb. 3, 1998.8. Dawson E.P. Method for the multiplexed preparation of nucleic acid molecular weight markers and resultant products / US Patent 5,714,326. Filed: Dec. 5, 1994. Issued: Feb. 3, 1998.

9. Dongyi H., Longhai Z., Huazong Z., Ye C. Construction of DNA marker plasmids based on Taq tailing activity and selective recovery of ligation products // Plant Mol. Biol. Reporter. 2008. V. 26. P. 316-323.9. Dongyi H., Longhai Z., Huazong Z., Ye C. Construction of DNA marker plasmids based on Taq tailing activity and selective recovery of ligation products // Plant Mol. Biol. Reporter 2008. V. 26. P. 316-323.

10. Gopalakrishnan R., Joseph S., Sellappa S. Constructing a DNA ladder Range for Lambda Phage by multiplex PCR // Iran J. Microbiol. 2010. V. 2. P. 210-212.10. Gopalakrishnan R., Joseph S., Sellappa S. Constructing a DNA ladder Range for Lambda Phage by multiplex PCR // Iran J. Microbiol. 2010. V. 2. P. 210-212.

11. Green R., Mulero J., Hennessy L., Lagace R., Chang C.W. Allelic ladder loci / US Patent 8,409,806. Filed: Nov. 24, 2010. Issued: Apr. 2, 2013.11. Green R., Mulero J., Hennessy L., Lagace R., Chang C.W. Allelic ladder loci / US Patent 8,409,806. Filed: Nov. 24, 2010. Issued: Apr. 2, 2013.

12. Hanlon D.J., Smardon A.M., Lane M.J. Plasmid multimers as high resolution molecular weight standards for pulsed field gel electrophoresis // Nucleic Acids Res. 1989. V. 17. P. 5413.12. Hanlon D.J., Smardon A.M., Lane M.J. Plasmid multimers as high resolution molecular weight standards for pulsed field gel electrophoresis // Nucleic Acids Res. 1989. V. 17. P. 5413.

13. Hartley J.L. Nucleic acid marker ladder for estimating mass / US Patent 5,834,201. Filed: Jul. 11, 1997. Issued: Nov. 10, 1998.13. Hartley J.L. Nucleic acid marker ladder for estimating mass / US Patent 5,834,201. Filed: Jul. 11, 1997. Issued: Nov. 10, 1998.

14. Hartley J.L. Nucleic acid marker ladder for estimating mass / US Patent 6,680,378. Filed: Sep.20, 2000. Issued: Jan. 20, 2004.14. Hartley J.L. Nucleic acid marker ladder for estimating mass / US Patent 6,680,378. Filed: Sep.20, 2000. Issued: Jan. 20, 2004.

15. Hartley J.L. Nucleic acid marker ladder for estimating mass. US Patent 7,132,520. Filed: Apr. 10, 2003. Issued: Nov. 7, 2006.15. Hartley J.L. Nucleic acid marker ladder for estimating mass. US Patent 7,132,520. Filed: Apr. 10, 2003. Issued: Nov. 7, 2006.

16. Hartley J.L. Nucleic acid marker ladder for estimating mass / US Patent 7,846,665. Filed: Sep.25, 2008. Issued: Dec. 7, 2010.16. Hartley J.L. Nucleic acid marker ladder for estimating mass / US Patent 7,846,665. Filed: Sep.25, 2008. Issued: Dec. 7, 2010.

17. Hartley J.L. Nucleic acid marker ladder for estimating mass / U.S. Patent Application Publication 2011/0132760 A1. Filed: Dec. 7, 2011. Pub. Date: Jun. 9, 2011.17. Hartley J.L. Nucleic acid marker ladder for estimating mass / U.S. Patent Application Publication 2011/0132760 A1. Filed: Dec. 7, 2011. Pub. Date: Jun. 9, 2011.

18. Hartley J.L., Gregori T.J. Cloning multiple copies of a DNA segment // Gene. 1981. V. 13. P. 347-353.18. Hartley J.L., Gregori T.J. Cloning multiple copies of a DNA segment // Gene. 1981. V. 13. P. 347-353.

19. Hartley J.L., Gregori T.J. Genetic reagents for generating plasmids containing multiple copies of DNA segments / US Patent 4,403,036. Filed: Dec. 2, 1980. Issued: Sep.6, 1983.19. Hartley J.L., Gregori T.J. Genetic reagents for generating plasmids containing multiple copies of DNA segments / US Patent 4,403,036. Filed: Dec. 2, 1980. Issued: Sep.6, 1983.

20. Hu A.W., Hartley J.L., Jordan H.J. Nucleic acid ladders / US Patent 6,924,098. Filed: Dec. 23, 1999. Issued: Aug. 2, 2005.20. Hu A.W., Hartley J.L., Jordan H.J. Nucleic acid ladders / US Patent 6,924,098. Filed: Dec. 23, 1999. Issued: Aug. 2, 2005.

21. Hyman E.D. DNA ladders / US Patent Number 5,840,575. Filed: Jan. 10. 1997. Issued: Nov. 24, 1998.21. Hyman E.D. DNA ladders / US Patent Number 5,840,575. Filed: Jan. 10 1997. Issued: Nov. 24, 1998.

22. Lan V.T., Loan P.T., Duong P.A., Thanh E.T., Ha N.T., Thuan T.B. Straightforward procedure for laboratory production of DNA ladder // J. Nucleic Acids. 2012. V. 2012. ID 254630.22. Lan V.T., Loan P.T., Duong P.A., Thanh E.T., Ha N.T., Thuan T.B. Straightforward procedure for laboratory production of DNA ladder // J. Nucleic Acids. 2012. V. 2012. ID 254630.

23. Maniatis Т., Jeffrey A., van deSande H. Chain length determination of small double- and single-stranded DNA molecules by polyacrylamide gel electrophoresis // Biochemistry. 1975. V. 14. P. 3787-3794.23. Maniatis T., Jeffrey A., van deSande H. Chain length determination of small double- and single-stranded DNA molecules by polyacrylamide gel electrophoresis // Biochemistry. 1975.V. 14.P. 3787-3794.

24. Minter S., Sealey P.G. Nucleic acid molecular weight markers. Appendix 1. In: Gel Electrophoresis on Nucleic Acids. A Practical Approach. (D. Rickwood, B.D. Hames, eds.) IRL Press. Oxford, Washington DC. 1982. P. 227-232.24. Minter S., Sealey P.G. Nucleic acid molecular weight markers. Appendix 1. In: Gel Electrophoresis on Nucleic Acids. A Practical Approach. (D. Rickwood, B.D. Hames, eds.) IRL Press. Oxford, Washington DC. 1982. P. 227-232.

25. Mostaan S., Ajorloo M., Khanahmad H., Cohan R.A., Tehrani Z.R., Rezaei M., Fazeli F., Behdani M., Zare S.K., Karimi Z., Mozhgani S.H., Moukhah R. A novel combined method for cost-benefit production of DNA ladders // Adv. Biomed. Res. 2015. V. 4. P. 15.25. Mostaan S., Ajorloo M., Khanahmad H., Cohan RA, Tehrani ZR, Rezaei M., Fazeli F., Behdani M., Zare SK, Karimi Z., Mozhgani SH, Moukhah R. A novel combined method for cost-benefit production of DNA ladders // Adv. Biomed. Res. 2015. V. 4. P. 15.

26. Murray K., Murray N.E. Phage lambda receptor chromosomes for DNA fragments made with restriction endonuclease III of Haemophilus influenzae and restriction endonuclease I of Escherichia coli // J. Mol. Biol. 1975. V. 98. P. 551-564.26. Murray K., Murray N.E. Phage lambda receptor chromosomes for DNA fragments made with restriction endonuclease III of Haemophilus influenzae and restriction endonuclease I of Escherichia coli // J. Mol. Biol. 1975.V. 98.P. 551-564.

27. Planken K.L., Koenderink G.H., Roozendaal R., Philipse A.P. Monodisperse DNA restriction fragments I. Synthesis and characterization // J. Coll. Interface Sci. 2005. V. 291. P. 120-125.27. Planken K.L., Koenderink G.H., Roozendaal R., Philipse A.P. Monodisperse DNA restriction fragments I. Synthesis and characterization // J. Coll. Interface Sci. 2005. V. 291. P. 120-125.

28. Puers C., Hammond H.A., Jin L., Caskey C.T., Schumm J.W. Identification of repeat sequence heterogeneity at the polymorphic short tandem repeat locus HUMTH01 [AATG]n and reassignment of alleles in population analysis by using a locus-specific allelic ladder // Am. J. Hum. Genet. 1993. V. 53. P. 953-958.28. Puers C., Hammond H.A., Jin L., Caskey C.T., Schumm J.W. Identification of repeat sequence heterogeneity at the polymorphic short tandem repeat locus HUMTH01 [AATG] n and reassignment of alleles in population analysis by using a locus-specific allelic ladder // Am. J. Hum. Genet. 1993. V. 53. P. 953-958.

29. Puers C., Hammond H.A., Caskey C.T, Lins A.M., Sprecher C.J., Brinkmann В., Schumm J.W. Allelic ladder characterization of the short tandem repeat polymorphism located in the 5'-flanking region to the human coagulation factor XIII A subunit gene // Genomics. 1994. V. 23. No. 1. P. 260-264.29. Puers C., Hammond H.A., Caskey C.T., Lins A.M., Sprecher C.J., Brinkmann B., Schumm J.W. Allelic ladder characterization of the short tandem repeat polymorphism located in the 5'-flanking region to the human coagulation factor XIII A subunit gene // Genomics. 1994. V. 23. No. 1. P. 260-264.

30. Riyajan S., Yentua W., Phunchongsakuldit J. Low cost DNA molecular weight magrker: primer-directed synthesis from pGEM-T easy vector // Walailak J. Sci. Tech. 2011. V. 8. P. 187-192.30. Riyajan S., Yentua W., Phunchongsakuldit J. Low cost DNA molecular weight magrker: primer-directed synthesis from pGEM-T easy vector // Walailak J. Sci. Tech. 2011. V. 8. P. 187-192.

31. Saidijam M., Shanreza H.K., Tehrani Z.R., Karimizare S., Shabab N., Behdani M. Designing and constructing an 100 bp DNA ladder by combining PCR and enzyme digestion methods // Tehran Univ. Med. J. 2011. V. 69. P. 75-82.31. Saidijam M., Shanreza H.K., Tehrani Z.R., Karimizare S., Shabab N., Behdani M. Designing and constructing an 100 bp DNA ladder by combining PCR and enzyme digestion methods // Tehran Univ. Med. J. 2011. V. 69. P. 75-82.

32. Sanger F., Coulson A.R., Hong G.F., Hill D.F., Petersen G.B. Nucleotide sequence of bacteriophage lambda DNA // J. Mol. Biol. 1982. V. 162. P. 729-773.32. Sanger F., Coulson A.R., Hong G.F., Hill D.F., Petersen G. B. Nucleotide sequence of bacteriophage lambda DNA // J. Mol. Biol. 1982. V. 162. P. 729-773.

33. Schumm J.W., Sprecher C.J. Multiplex amplification of short tandem repeat loci / Patent Number US 7,008,771. Filed: Sep.6, 2002. Issued: Mar. 7, 2006.33. Schumm J.W., Sprecher C.J. Multiplex amplification of short tandem repeat loci / Patent Number US 7,008,771. Filed: Sep.6, 2002. Issued: Mar. 7, 2006.

34. Sealey P.G., Southern E.M. Gel electrophoresis of DNA / In: Gel Electrophoresis on Nucleic Acids. A Practical Approach. (D. Rickwood, B.D. Hames, eds.) IRL Press. Oxford, Washington DC. 1982. P. 39-76.34. Sealey P.G., Southern E.M. Gel electrophoresis of DNA / In: Gel Electrophoresis on Nucleic Acids. A Practical Approach. (D. Rickwood, B.D. Hames, eds.) IRL Press. Oxford, Washington DC. 1982. P. 39-76.

35. Singer P.A. Polynucleotide sizing reagents / US Patent Number 5,824,787. Filed: Feb. 2, 1996. Issued: Oct. 20, 1998.35. Singer P.A. Polynucleotide sizing reagents / US Patent Number 5,824,787. Filed: Feb. 2, 1996. Issued: Oct. 20, 1998.

36. Southern E. Gel electrophoresis of restriction fragments. Methods Enzymol. 1979. V. 68. P. 152-176.36. Southern E. Gel electrophoresis of restriction fragments. Methods Enzymol. 1979.V. 68.P. 152-176.

37. Sutcliffe J.G. pBR322 restriction map derived from the DNA sequence: accurate DNA size markers up to 4361 nucleotide pairs long // Nucleic Acids Res. 1978. V. 5. P. 2721-2728.37. Sutcliffe J.G. pBR322 restriction map derived from the DNA sequence: accurate DNA size markers up to 4361 nucleotide pairs long // Nucleic Acids Res. 1978. V. 5. P. 2721-2728.

38. Sutcliffe J.G. Complete nucleotide sequence of the Escherichia coli plasmid pBR322 // Cold Spring Harb. Symp.Quant. Biol. 1979. V. 43. P. 77-90.38. Sutcliffe J.G. Complete nucleotide sequence of the Escherichia coli plasmid pBR322 // Cold Spring Harb. Symp.Quant. Biol. 1979.V. 43. P. 77-90.

39. Wang T.Y., Guo L., Zhang J.H. Preparation of DNA ladder based on multiplex PCR technique // J. Nucleic Acids. 2010. V. 2010. ID 421803.39. Wang T.Y., Guo L., Zhang J.H. Preparation of DNA ladder based on multiplex PCR technique // J. Nucleic Acids. 2010. V. 2010. ID 421803.

40. Wang T.Y., Wang L., Wang F. Methodology: simplified preparation of a DNA ladder using PCR // Genet. Mol. Res. 2011. V. 10. P. 1631-1635.40. Wang T.Y., Wang L., Wang F. Methodology: simplified preparation of a DNA ladder using PCR // Genet. Mol. Res. 2011. V. 10. P. 1631-1635.

41. Waterbury P.G., Lane M.J. Generation of lambda phage concatemers for use as pulsed field electrophoresis size markers // Nucleic Acids Res. 1987. V. 15. P. 3930.41. Waterbury P.G., Lane M.J. Generation of lambda phage concatemers for use as pulsed field electrophoresis size markers // Nucleic Acids Res. 1987. V. 15. P. 3930.

42. Wu J., Ye C. Tandem PCR: a novel and efficient unit amplification model for the preparation of small DNA fragments // Mol. Biol. Rep.2011. V. 38. P. 2729-2731.42. Wu J., Ye C. Tandem PCR: a novel and efficient unit amplification model for the preparation of small DNA fragments // Mol. Biol. Rep. 2011. V. 38. P. 2729-2731.

43. Ye C., Gu J., Chen S., Deng A., Li Y.Z., Li D. Unit cloning and amplification as novel and universal strategies for complex vector construction and small DNA fragment preparation // Electrophoresis. 2010. V. 31. P. 2929-2935.43. Ye C., Gu J., Chen S., Deng A., Li Y.Z., Li D. Unit cloning and amplification as novel and universal strategies for complex vector construction and small DNA fragment preparation // Electrophoresis. 2010. V. 31. P. 2929-2935.

44. Zhang J.H., Yang R., Wang T.Y., Dong W.H., Wang F., Wang L. A simple and practical method that prepares high molecular weight DNA ladders // Mol. Med. Rep.2012. V. 6. P. 1211-1213.44. Zhang J.H., Yang R., Wang T.Y., Dong W.H., Wang F., Wang L. A simple and practical method that prepares high molecular weight DNA ladders // Mol. Med. Rep. 2012. V. 6. P. 1211-1213.

Claims (5)

1. Способ получения маркеров длин фрагментов ДНК (ДНК-маркерных лестниц), отличающийся тем, что для получения используется реакция амплификации "катящимся кольцом" в варианте рамификации с участием синтетической кольцевой ДНК-матрицы заданного размера, двух праймеров и ДНК полимераз с цепь-смещающей активностью, обеспечивающих образование набора конкатемерных ДНК продуктов определенной длины каждый, кратной размеру исходной кольцевой ДНК-матрицы.1. A method of producing markers of lengths of DNA fragments (DNA marker ladders), characterized in that the rolling ring amplification reaction is used to produce a ramification variant involving a synthetic ring DNA matrix of a given size, two primers and DNA bias polymerases activity, providing the formation of a set of concatemer DNA products of a certain length each, a multiple of the size of the original ring DNA matrix. 2. Способ получения маркеров длин РНК (РНК-маркерных лестниц), отличающийся тем, что для получения используется реакция амплификации "катящимся кольцом" в варианте рамификации с участием синтетической кольцевой ДНК-матрицы заданного размера, двух праймеров, один из которых содержит сайт узнавания Т7 РНК полимеразы, и смеси из ДНК полимеразы Bst 3.0 и Т7 РНК полимеразы с последующим расщеплением ДНК-цепей с помощью ДНКазы I.2. A method for producing RNA length markers (RNA marker ladders), characterized in that the rolling ring amplification reaction is used to obtain a ramification variant with a synthetic DNA ring matrix of a given size, two primers, one of which contains a T7 recognition site RNA polymerase, and mixtures of DNA polymerase Bst 3.0 and T7 RNA polymerase, followed by cleavage of DNA chains using DNase I. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения маркеров длин фрагментов ДНК в структуре кольцевой матрицы задается сайт узнавания какой-либо рестриктазы или никазы, а в реакционную смесь добавляется соответствующая рестриктаза или никаза, что в результате обеспечивает смещение профиля образующихся продуктов амплификации в сторону более коротких фрагментов.3. The method according to p. 1, characterized in that to obtain markers of the lengths of DNA fragments in the structure of the ring matrix, a recognition site of any restrictase or nickase is set, and the corresponding restriction enzyme or nickase is added to the reaction mixture, which results in a displacement of the profile of the resulting products amplification towards shorter fragments. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения маркеров длин фрагментов ДНК используются праймеры с 5'-концевой последовательностью любой требуемой длины и некомплементарной исходной кольцевой матрице, обеспечивающие образование маркерных лестниц с любым размером шага с точностью до единичного нуклеотида.4. The method according to p. 1, characterized in that to obtain markers of the lengths of DNA fragments, primers are used with a 5'-terminal sequence of any desired length and a non-complementary initial ring matrix, providing the formation of marker ladders with any step size accurate to a single nucleotide. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения маркеров длин фрагментов ДНК используются препараты, полученные простым смешиванием реакционных смесей, полученных при амплификации кольцевых матриц разного размера.5. The method according to p. 1, characterized in that to obtain markers of the lengths of DNA fragments, preparations obtained by simple mixing of reaction mixtures obtained by amplification of ring matrices of different sizes are used.
RU2015156670A 2015-12-28 2015-12-28 Method for production of marker ladders for gel electrophoretic determination of nucleic acid fragment sizes RU2616279C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015156670A RU2616279C1 (en) 2015-12-28 2015-12-28 Method for production of marker ladders for gel electrophoretic determination of nucleic acid fragment sizes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015156670A RU2616279C1 (en) 2015-12-28 2015-12-28 Method for production of marker ladders for gel electrophoretic determination of nucleic acid fragment sizes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2616279C1 true RU2616279C1 (en) 2017-04-13

Family

ID=58642557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015156670A RU2616279C1 (en) 2015-12-28 2015-12-28 Method for production of marker ladders for gel electrophoretic determination of nucleic acid fragment sizes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2616279C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010039039A1 (en) * 1998-09-18 2001-11-08 Sherman Weissman Methods for selectively isolating DNA using rolling circle amplification
EA021069B1 (en) * 2009-01-30 2015-03-31 Тачлайт Дженетикс Лимитед Production of closed linear dna

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010039039A1 (en) * 1998-09-18 2001-11-08 Sherman Weissman Methods for selectively isolating DNA using rolling circle amplification
EA021069B1 (en) * 2009-01-30 2015-03-31 Тачлайт Дженетикс Лимитед Production of closed linear dna

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10876108B2 (en) Compositions and methods for targeted nucleic acid sequence enrichment and high efficiency library generation
US9255291B2 (en) Oligonucleotide ligation methods for improving data quality and throughput using massively parallel sequencing
Ochman et al. Genetic applications of an inverse polymerase chain reaction.
JP6894501B2 (en) Isothermal nucleic acid self-amplification method
CA2468754A1 (en) Annealing control primer and its uses
JP2016500275A5 (en)
Reddy et al. A high-throughput genome-walking method and its use for cloning unknown flanking sequences
KR20140075635A (en) Method of simultaneous synthesis of DNA library using high-throughput parallel DNA synthesis method
CN107119040A (en) A kind of method of isothermal nucleic acid amplification
KR20160098097A (en) A kit and method for detecting miDNA
US20200190565A1 (en) Methods and kits for reducing adapter-dimer formation
CN110724728B (en) Preparation method of circular DNA
RU2616279C1 (en) Method for production of marker ladders for gel electrophoretic determination of nucleic acid fragment sizes
CN108103052B (en) Single cell whole genome amplification and library construction method for improving genome coverage
CN116135982A (en) Application method and kit for gene fragment ligation
US12071650B2 (en) Method for producing double stranded polynucleotides based on oligonucleotides with selected and different melting temperatures
Esiobu et al. Principles and techniques for deoxyribonucleic acid (DNA) manipulation
US11414686B2 (en) Stoichiometric nucleic acid purification using randomer capture probe libraries
Bao et al. Construction of a cDNA fragment library from SH-SY5Y cells using restriction display PCR
WO2024112758A1 (en) High-throughput amplification of targeted nucleic acid sequences
CN113528610A (en) Template-primer nucleic acid molecule, polymerase activity determination method and kit
KR100844010B1 (en) Multiple gene simultaneous amplification method
Hekmatnezhad et al. Simple procedure for production of short DNA size markers of 100 to 2000 bp
Vivehananthan et al. METHODS OF SINGLE STANDARD DNA SYNTHESIS AND ITS APPLICATIONS: A REVIEW
JP2009000035A (en) Long base nucleic acid amplification method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181229